[發(fā)明專利]用于不間斷電源（UPS）系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換電路裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780080350.5
• 申請(qǐng)日: 2017-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN110192319A
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 西納·托克爾斯塔尼;大衛(wèi)·莫林;讓·卡龍;哈立德·塔伊比;斯特凡·卡里戈南;阿蘭·瓦利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 加拿大藍(lán)色解決方案有限公司
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00;H01M10/44;H01M10/46;H02J9/00;H02M3/04;H01M10/06;H01M10/052
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 陳煒;李德山

一種用于將鋰電池連接至用于鉛酸蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)逆變器/充電器的轉(zhuǎn)換電路裝置以及用于家庭和設(shè)施的不間斷電源(UPS)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：用于鉛酸蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)逆變器/充電器；至少一個(gè)鋰電池；以及轉(zhuǎn)換電路裝置，所述轉(zhuǎn)換電路裝置將至少一個(gè)鋰電池連接至標(biāo)準(zhǔn)逆變器/充電器，所述轉(zhuǎn)換電路裝置將至少一個(gè)鋰電池的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c鉛酸蓄電池的狀態(tài)對(duì)應(yīng)的信號(hào)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于將鋰電池或鋰電池組連接至用于鉛酸蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)逆變器/充電器的電路裝置。

背景技術(shù)

用于家庭和設(shè)施的不間斷電源(UPS)系統(tǒng)已經(jīng)部署多年并且通常由連接至逆變器/充電器的48Vdc鉛酸蓄電池組組成，所述逆變器/充電器被連接至電網(wǎng)以及家庭或設(shè)施。逆變器/充電器適于監(jiān)測(cè)電池組的充電狀態(tài)并且在需要時(shí)優(yōu)選地在電力消耗低時(shí)以及/或者在諸如夜間能源公司對(duì)電力充電較少時(shí)對(duì)電池組再充電。逆變器/充電器還提供以下功能：a)當(dāng)電力消耗正常時(shí)，將AC電力從電網(wǎng)直接傳輸至家庭或設(shè)施；b)當(dāng)電力消耗超過電網(wǎng)容量或用于調(diào)峰時(shí)，將電力從電池組注入家庭或設(shè)施以確保家庭或設(shè)施的電力消耗不超過使電力成本變得更高的閾值；以及c)在電網(wǎng)電力中斷期間，僅從電池組向家庭或設(shè)施提供備用電力。

逆變器/充電器通過從電網(wǎng)獲取輸入AC電力、將該AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力并且將DC電流引導(dǎo)至電池組來對(duì)鉛酸蓄電池組充電。與此相對(duì)，逆變器/充電器通過從電池組獲取DC電力、將該DC電力轉(zhuǎn)換為AC電力并且將AC電流引導(dǎo)至家庭或設(shè)施從鉛酸蓄電池組提供電力。

用于鉛酸蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)逆變器/充電器使用簡(jiǎn)單的算法以對(duì)電池再充電。如圖1所示，通常在三個(gè)階段對(duì)鉛酸蓄電池充電：1)恒流充電；2)恒壓充電或補(bǔ)充充電(toppingcharge)；以及3)浮充電。恒流充電適用大部分的充電并且占據(jù)所需充電時(shí)間的大約一半；補(bǔ)充充電在較低的充電電流下繼續(xù)進(jìn)行以維持電池的電壓并且提供飽和；并且浮充電補(bǔ)償由自放電引起的損失。無縫地進(jìn)行從階段1至階段2的切換并且在電池達(dá)到設(shè)定電壓限制時(shí)發(fā)生。當(dāng)電池開始飽和時(shí)電流開始下降，當(dāng)電流降低至額定電流的百分之三的水平時(shí)達(dá)到完全充電。

鋰金屬聚合物(LMP)電池以及較小程度上的鋰離子電池由于它們特定的化學(xué)特性和在充電、放電及浮動(dòng)期間監(jiān)測(cè)和控制其溫度的需求以及監(jiān)測(cè)電池中的每個(gè)單獨(dú)單元的電壓的特定需求，需要比鉛酸蓄電池更復(fù)雜的用于再充電的算法。由于這些原因，在現(xiàn)有的用于家庭和設(shè)施的不間斷電源(UPS)系統(tǒng)中，不可能簡(jiǎn)單地用鋰電池組替換鉛酸蓄電池組。必須替換包括逆變器/充電器的整個(gè)系統(tǒng)。

鋰電池具有比鉛酸蓄電池更高的能量密度，比鉛酸蓄電池需要更少的維護(hù)并且持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，因此鋰電池理想地適用于用于家庭和設(shè)施的不間斷電源(UPS)系統(tǒng)。然而，替換整個(gè)UPS系統(tǒng)而不僅僅是電池組的初始成本阻礙家庭和企業(yè)所有者切換成鋰電池，即使這代表了從中期至長(zhǎng)期范圍(3年至5年)的節(jié)約也是如此。

因此，需要適于將鋰電池組連接至用于鉛酸蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)逆變器/充電器的電路裝置，并且因此允許用鋰電池組替換鉛酸蓄電池組。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是至少改善現(xiàn)有技術(shù)中存在的一些不便之處。

本發(fā)明的另一目的是提供一種轉(zhuǎn)換電路裝置，所述轉(zhuǎn)換電路裝置將至少一個(gè)鋰電池連接至用于鉛酸蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)逆變器/充電器，所述轉(zhuǎn)換電路裝置將至少一個(gè)鋰電池的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c鉛酸蓄電池組的狀態(tài)對(duì)應(yīng)的信號(hào)，以便使用用于鉛酸蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)逆變器/充電器對(duì)至少一個(gè)鋰電池進(jìn)行充電或放電。

在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了轉(zhuǎn)換電路裝置，所述轉(zhuǎn)換電路裝置包括DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述DC-DC轉(zhuǎn)換器適于將逆變器/充電器的充電電流從一個(gè)電壓電平變換并且轉(zhuǎn)換為另一電壓電平或者變換為較高或較低的恒流充電電流。

在另一方面，轉(zhuǎn)換電路裝置被連接至所述至少一個(gè)鋰電池的ECU，所述ECU將至少一個(gè)鋰電池的各種狀態(tài)中繼至轉(zhuǎn)換電路裝置，并且轉(zhuǎn)換電路裝置將至少一個(gè)鋰電池的各種狀態(tài)電地轉(zhuǎn)變?yōu)橹聊孀兤?充電器的電壓讀數(shù)。