用于改善单元平衡和单元失效检测的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于改善单元平衡和单元失效检测的系统和方法。在一个方面，本发明专利技术的实施方式包括储能装置平衡设备。该储能装置平衡设备包括平衡电路和报警电路。平衡电路和报警电路都耦接到储能装置。平衡电路被配置为监测储能单元的电压，并且如果电压处于或高于第一参考电压则从储能单元消耗能量。报警电路配置为当储能单元的电压处于或高于第二参考电压时生成警报，并且当电压处于或高于第二参考电压时从储能单元消耗能量。

System and method for improving unit balance and unit failure detection

The invention relates to a system and method for improving unit balance and unit failure detection. In one aspect, the embodiment of the invention includes an energy storage device balancing device. The balance device of the energy storage device includes a balance circuit and an alarm circuit. Both the balance circuit and the alarm circuit are coupled to the energy storage device. The balance circuit is configured to monitor the voltage of the energy storage unit, and if the voltage is above or above the first reference voltage, energy is dissipated from the energy storage unit. The alarm circuit is configured to generate an alarm when the voltage of the energy storage unit is or is higher than the second reference voltage, and the energy is consumed from the energy storage unit when the voltage is or is higher than the second reference voltage.

【技术实现步骤摘要】
用于改善单元平衡和单元失效检测的系统和方法
本公开总体上涉及包括超电容器和超级电容器的储能装置和储能系统，诸如电池和电容器模块及系统，并且具体地，涉及以模块部署的电容器或电池，其中，每个模块包含一些数量的电池和/或电容器单元。
技术介绍
存在通过对过度的单元电压进行放电而使储能系统中的单个单元的电压平衡的各种系统和技术。然而，现有方法不能完全且有效地消耗过度的单元电压并且需要昂贵的部件。此外，用于平衡模块的系统和技术可能不能够在形成平衡的模块的各个单元中的一个或多个内对负电压进行放电。这些负电压在这样的系统中可能呈现问题。另外，存在用于检测储能系统中的故障并且发出警报的系统和技术，但是它们通常由于来自储能系统的过度的电压而失效。在一些系统和技术中，可以使用分离的但冗余的报警系统来监测和警报各种模块方面的状况。例如，模块中的开路单元状况(例如，在这种情况下模块的整体电压高达750伏特(V))可以在模块的报警电路上表示，并且可能损坏报警电路。因此，需要能够承受高电压(例如750V)的冗余电路，以在变化的状况下提供持续的警报。
技术实现思路
本文中公开的实施方式解决了现有技术中的上述问题。本公开的系统、方法以及装置各自具有若干创新方面，其中没有一个方面单独负责本文中公开的期望属性。在所附权利要求的范围内的方法和装置的各种实施方式各自具有若干方面，其中没有单个方面单独负责本文中所描述的期望属性。在不限制所附权利要求的范围的情况下，本文中描述了一些突出特征。在一个方面，本专利技术的实施方式包括一种储能装置平衡设备。该储能装置平衡设备包括平衡电路和报警电路。平衡电路和报警电路都耦接到储能装置。平衡电路被配置为监测储能单元的电压，并且如果电压处于或高于第一参考电压则从储能单元消耗能量。报警电路被配置为当储能单元的电压处于或高于第二参考电压时生成警报，并且当电压处于或高于第二参考电压时从储能单元消耗能量。另外，在该方面的一些实施方式中，平衡电路通过使放电电流通过无源耗散部件和有源耗散部件中的至少一个进行传导而从储能单元消耗能量。在一些实施方式中，报警电路通过使放电电流通过无源耗散部件和有源耗散部件中的至少一个进行传导而从储能单元消耗能量。在一些方面，报警电路通过使放电电流通过电阻器进行传导而从储能单元消耗能量。在一些方面，平衡电路包括被配置为以比较器模式操作的分路调节器。在另一方面，本专利技术的实施方式包括储能装置单元平衡设备。储能装置单元平衡设备包括第一耗散部件和第二耗散部件，两者都耦接到储能单元。第一耗散部件被配置为监测储能单元的电压，并且如果电压处于或高于正阈值电压，则通过使放电电流通过第一耗散部件进行传导而从储能单元消耗能量。第二耗散部件配置为消耗来自储能单元的负电压。在一些方面，第二耗散部件串联耦接到二极管，二极管被配置为提供用于通过第二耗散部件对储能单元的负电压进行放电的通路。在一些其它方面，第二耗散部件进一步配置为，当单元被正充电时，如果电压处于或高于正阈值电压，则通过使放电电流通过第二耗散部件而从储能单元消耗正能量。在一些实施方式中，第一耗散部件进一步被配置为如果电压处于或高于正参考电压，则通过使放电电流通过第一耗散部件进行传导而从储能单元消耗能量。在一些方面，第二耗散部件包括无源耗散部件和有源耗散部件中的至少一个。在一些其它方面，第二耗散部件包括电阻器。在另一方面，本专利技术的实施方式包括一种过电压报警输送设备。该过电压报警输送设备包括过电压报警电路、齐纳二极管、隔离装置以及限流电路。过电压报警电路被配置为基于接收的过电压信号生成过电压报警信号。隔离装置被配置为提供隔离的输出信号。限流电路被配置为当暴露于超过齐纳二极管的额定值的电压时，向隔离装置提供流过齐纳二极管的电流。齐纳二极管、隔离装置以及限流电路配置为如果过电压报警电路本身不能保持过电压报警信号，则保持由过电压报警电路生成的过电压报警信号。附图说明在下面的附图和描述中阐述了本公开中描述的主题的一个或多个实施方式的细节。尽管本公开中提供的实例有时根据电容器或电容器单元来描述，但是本文中提供的概念可以应用于其它类型的储能系统。从描述、附图以及权利要求书中，其它特征、方面以及优点将变得显而易见。应当注意，以下附图的相对尺寸可能不按比例绘制。图1示出包括平衡电路的平衡和过电压报警电路的实施方式，其中，当平衡和过电压报警电路暴露于经历过电压状况的单元或模块时，集成的报警电路使电压放电。图2示出平衡电路的实施方式，其中，当耗散部件串联耦接到二极管时，耗散部件对平衡电路耦接到的负充电的单元进行放电。图3示出平衡电路的另一实施方式，其中，当耗散部件串联耦接到与受控开关并联的二极管时，耗散部件对平衡电路耦接到的充负电的单元进行放电。图4示出报警系统400的实施方式，报警系统400包括用于将过电压状况传送到外部报警监测电路的冗余单元过电压报警电路402。图5示出报警系统的实施方式，该报警系统包括用于将过电压状况传递到外部报警监测电路的组合式单元和模块过电压报警电路。具体实施方式以下结合附图阐述的详细描述旨在作为示例性实施方式的描述，并不旨在表示可以实践本专利技术的仅有的实施方式。贯穿本说明书使用的术语“示例性”意味着“用作示例、实例或说明”，并且不应必须解释为比其它示例性实施方式优选或有利。详细描述包括特定细节用于提供对示例性实施方式的透彻理解的目的。在某些情况下，一些装置以框图形式示出。储能系统可以包括串联布置的多个单独的电池或超电容器单元，以形成具有比单个单元更高的电压输出的储能模块或组。模块进而可以与其它模块串联连接，以输出更高的组合电压。模块的单个电容器或电池有时分别被称为电容器单元或电池单元，或更通常地被称为单元。过度的电池电压可以损坏单个单元、单元所位于的模块或两者。单元平衡电路(“平衡电路”)可以用于对电池或超电容器单元进行放电以均衡单元电压并防止或最小化由过度的单元电压状况所引起的损坏。这样的过度的单元电压可以通过平衡电路中的无源部件(例如一个或多个电阻器)和有源部件(例如一个或多个晶体管或稳压器)中的一个或多个进行放电。无源耗散部件可能不能单独地控制电流的流动，而有源耗散部件可能能够控制电流流动。有源耗散部件和无源耗散部件两者都可以消耗电压。在一些实施方式中，无源耗散部件可以通过恒定电流放电或通过电阻放电来对电压进行放电。在恒定电流放电电路的情况下，不依赖于单元电压或放电的电压，从单元中提取恒定的放电电流。电阻放电电路提取与单元电压成比例的放电电流。随着单元的电压增加，放电电流也增加，并且反之亦然。无源耗散部件的实例可以包括固定电阻器、可变电阻器、热敏电阻器、无源衰减器、电位计等。有源耗散部件的实例可以包括晶体管、调节器、有源衰减器、有源二极管等。本文中描述的平衡电路的一些实施方式允许分开有源部件与无源部件之间的实际电压耗散。相对于先前的单元平衡电路，这可以提高电压耗散的效率、可以减少所需的部件的数量并且可以消除对一些昂贵的有源部件或无源部件的需求。改进的单元平衡电路在一些实施方式中，本文描述的单元平衡电路耦接到一个或多个报警电路。这些报警电路可以向用户或外部电路提供过电压状况的指示。例如，报警电路可以耦接到指示灯或可听报警。在一些实施方式中，包括有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种储能装置平衡设备，包括：平衡电路，耦接到储能单元并且被配置为：监测所述储能单元的电压；并且如果所述电压处于或高于第一参考电压，则从所述储能单元消耗能量；以及报警电路，耦接到所述储能单元并且被配置为：当所述储能单元的电压处于或高于第二参考电压时，生成警报，并且当所述电压处于或高于所述第二参考电压时，从所述储能单元消耗能量。

【技术特征摘要】
2016.12.20 US 15/384,9721.一种储能装置平衡设备，包括：平衡电路，耦接到储能单元并且被配置为：监测所述储能单元的电压；并且如果所述电压处于或高于第一参考电压，则从所述储能单元消耗能量；以及报警电路，耦接到所述储能单元并且被配置为：当所述储能单元的电压处于或高于第二参考电压时，生成警报，并且当所述电压处于或高于所述第二参考电压时，从所述储能单元消耗能量。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述平衡电路通过使放电电流通过无源耗散部件和有源耗散部件中的至少一个进行传导而从所述储能单元消耗能量。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述报警电路通过使放电电流通过无源耗散部件和有源耗散部件中的至少一个进行传导而从所述储能单元消耗能量。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述报警电路通过使放电电流通过电阻器进行传导而从所述储能单元消耗能量。5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述平衡电路包括被配置为以比较器模式操作的分路调节器。6.一种储能装置单元平衡设备，包括：第一耗散部件，耦接到储能单元并且被配置为：监测所述储能单元的电压；并且如果所述电压处于或高于正阈值电压，则通过使放电电流通过所述第一耗散部件进行传导而从所述储能单元消耗能量；以及第二耗散部件，耦接到所述储能单元并且被配置为消耗来自所述储能单元的负电压。7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述第二耗散部件串联耦接到二极管，所述二极管被配置为提供用于通过所述第二耗散部件对所述储能单元的负电...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊利亚·卡明斯基，
申请(专利权)人：麦斯韦尔技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US