具有隔离、分布式、菊花链式电池模块控制器的电池管理系统（BMS）技术方案

本发明专利技术所公开的实施例涉及一种可以用于电池能量储存系统中的电池组。在一实施例中，电池组可以包括集成电池管理系统(BMS)，集成电池管理系统具有隔离的、分布式、菊花链式电池模块控制器。菊花链式电池模块控制器可以联接到电池组控制器，电池组控制器可以使用电池模块控制器和平衡充电器来对电池组进行充电和/或放电。

【技术实现步骤摘要】
具有隔离、分布式、菊花链式电池模块控制器的电池管理系统(BMS)
本文所公开的实施例涉及一种可以用于电池能量储存系统中的电池组的电池管理系统。电池管理系统可以包括隔离、分布式、菊花链式电池模块控制器。
技术介绍
电能对于现代国家经济至关重要。然而，增加的电能需求和增加可再生能量资产用来发电的趋势给老化的电力基础设施带来压力，这使得老化电力基础设施更易于出现故障，特别是在峰值需求期间。在某些区域中，需求增加使得峰值需求时段危险地接近超过电力工业能产生和传输的最大供应水平。在本文中描述了允许以更具有成本效益和可靠方式产生和使用电力的新能量存储系统、方法和设备。附图说明附图并入于本文中并且构成本说明书的部分，附图示出了本专利技术并且与描述一起进一步用来解释本专利技术的原理并且使得相关领域技术人员做出和使用本专利技术。图1A、图1B和图1C是示出示例电池组的图。图2A、图2B、图2C和图2D是进一步示出示例电池组的图。图3A、图3B、图3C、图3D、图3E、图3F、图3G和图3H是进一步示出示例电池组的图，图4是示出集成到电池组内的示例电池组控制器的图。图5A是示出由电池组控制器和多个电池模块控制器形成的示例通信网络的图。图5B是示出用于在电池模块控制器接收指令的示例方法的流程图。图6是示例电池组控制器的图。图7A和图7B是示出示例电池模块控制器的图。图8是进一步示出示例电池模块控制器的图。图9是示出示例电池能量储存系统的图。图10是示出用来平衡电池组的示例方法的流程图。在附图中，相似附图标记可以指示相同或功能相似的元件。具体实施方式虽然在本文中利用特定应用的说明性实施例描述了本专利技术，应了解本专利技术并不限于这些。能取得本文所提供的教导内容的本领域技术人员将认识在本专利技术的范围内的额外修改、应用和实施例和本专利技术将具有重要应用的额外的领域。术语“实施例”或“示例实施例”并不需要所有实施例包括所讨论的特征、优点或操作模式。在不偏离本专利技术的范围或精神的情况下，可以设计出替代的实施例，并且熟知的元件可能并未详细描述或者可以省略以便不混淆相关细节。此外，本文所用的术语仅仅是出于描述特定示例性实施例的目的且并不意图是限制性的。除非上下文清楚地指示为其它情况，如本文所用的单数形式“一”和“该”预期也包括复数形式。还应了解术语“包括”、“具有”和“包含”当在本专利技术中使用时，规定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和部件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、构件或其群组的存在。图1A、图1B和图1C是示出根据本专利技术的实施例的示例电池组100的图。具体而言，图1A和图1B描绘了电池组100的正视图，并且图1C描绘了电池组100的分解图。如图1A至图1C所示，电池组100的外壳可以包括前面板102、盖子或覆盖物112、后面板116和底部118。盖子112包括左侧部分和右侧部分，盖子112可以包括多个通气孔以便于空气通过电池组100并且辅助冷却电池组100的内部部件。在一非限制性实施例中，盖子112为“U”形并且可以由单件金属、塑料制成或者本领域普通技术人员已知的任何其它材料制成。可以使用图1C所示的紧固件128来组装电池组100的外壳，紧固件可以是螺钉和螺栓或者本领域普通技术人员已知的任何其它紧固件。电池组100的外壳还可以包括前手柄110和后手柄114。如图1C所示，前板102可以经由前面板安装件120联接到盖子112和底部118。在一实施例中，电池组100实施为可安装到机架上的器材模块。例如，电池组100可以实施为标准19英寸机架(例如，宽度为19英寸的前面板102，和深度为22与24英寸之间并且高度为4个机架单位或“U”的电池组100，其中U为等于1.752英寸的标准单位)。如图1C所示，电池组100可以包括附连到底部118上的一个或多个安装件122。安装件122可以用来将电池组100固定于机架中以便将多个电池组布置成堆叠配置(在图9中示出)。在图1A至图1C中，电池组100包括可连接到电池组的负端子的电连接器104和可连接到电池组的正端子的电连接器106。在其它实施例中，电连接器104可以用来连接电池组的正端子，并且电连接器106可以用来连接到电池组的负端子(诸如在下文关于图2A至图2D所讨论的实施例中)。如图1A和图1B所示，电连接器104和106可以设置于电池组100的前板或前面板102上。电缆(未图示)可以附连到电连接器104和106并且用来向电池组100添加能量和从电池组100去除能量。电池组100的前板102也可以包括状况灯和重置按钮108。在一实施例中，状况按钮108是能按压以重置或重新启动电池组100的按钮。在一实施例中，绕按钮108中心的外环可以被点亮以指示电池组100的操作状况。这种点亮可以由光源诸如一个或多个发光二极管生成，光源联接到状况按钮108或者为状况按钮108的部分。在此实施例中，不同颜色点亮可以指示电池组的不同操作状态。例如，恒定或稳态绿光可以指示电池组100处于正常操作状态；闪烁或选通绿光可以指示电池组100处于正常操作状态并且电池组100目前使电池平衡；恒定或稳态黄光可以指示警告或者电池组100处于错误状态；闪烁或选通黄光可以指示警告或电池组100处于错误状态并且电池组100目前使电池平衡；恒定或稳态红光可以指示电池组100处于警示状态；闪烁或选通红光可以指示电池组100需要被替换；以及无光从状况灯发出可以指示电池组100没有电力和/或需要替换。在某些实施例中，当状况灯发出红光(稳态或闪烁)或者无光时，在电池组100或外部控制器中的连接器自动打开以防止电池充电或放电。如对于本领域技术人员显然，点亮以指示电池组100的操作状况的任何颜色、选通技术等在本专利技术的范围内。转至图1C，示出了安置于电池组100的外壳内侧的示例部件，包括(但不限于)平衡充电器132、电池组控制器(BPC)134和电池模块控制器(BMC)138。平衡充电器132可以是电源，诸如直流电源，并且可以向在电池组中的所有电池单体提供能量。在一实施例中，平衡充电器132可以同时向电池组中的所有电池单体提供能量。BMC138联接到电池模块136并且可以从包括于电池模块136中的电池单体选择性地放能，以及对电池模块136进行测量(例如，电压和温度)。BPC134可以控制平衡充电器132和BMC138以平衡或调整电池模块的电压和/或充电状态到目标电压和/或充电值状态。如图所示，电池组100包括多个电池模块并且BMC(例如，电池模块控制器138)联接到每个电池模块(例如，电池模块136)。在下文更详细地描述的一实施例中，n个BMC(其中n大于或等于2)可以以菊花链方式连接在一起并且联接到BPC以形成单线通信网络。在此示例布置中，每个BMC可以具有唯一地址并且BPC可以通过将一个或多个消息定址到任何所希望的BMC的唯一地址而与BMC中每一个通信。一个或多个消息(其包括BMC的唯一地址)可以包括以下指令：例如从电池模块去除能量、停止从电池模块去除能量、测量并且报告电池模块的温度和测量并且报告电池模块的电压。在一实施例中，BPC134可以使用轮询技术从BMC中每一个获得测量(例如，温度、电压)。BPC134可以计算或(从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池管理系统，包括：电池组控制器，其联接到多个菊花链式电池模块控制器以形成通信网络，其中多个菊花链式电池模块控制器中每一个被配置成安装于电池模块上并且包括：分流电阻器，其被配置为从所述分流电阻器被配置安装的所述电池模块排放能量；处理器，其被配置成指导所述分流电阻器从其被配置安装的所述电池模块排放能量；以及通信终端，其被配置成从所述电池组控制器接收消息，所述消息包括从所述电池组控制器被配置安装的所述电池模块去除能量的指令。

【技术特征摘要】
2015.09.11 US 14/851,4601.一种电池管理系统，包括：电池组控制器，其联接到多个菊花链式电池模块控制器以形成通信网络，其中多个菊花链式电池模块控制器中每一个被配置成安装于电池模块上并且包括：分流电阻器，其被配置为从所述分流电阻器被配置安装的所述电池模块排放能量；处理器，其被配置成指导所述分流电阻器从其被配置安装的所述电池模块排放能量；以及通信终端，其被配置成从所述电池组控制器接收消息，所述消息包括从所述电池组控制器被配置安装的所述电池模块去除能量的指令。2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中，所述多个菊花链式电池模块控制器中每一个包括在通信网络中的唯一地址。3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其中，所述多个菊花链式电池模块控制器中每一个被配置成从所述电池组控制器接收消息并且判断所述消息是否包括其唯一地址。4.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中，所述电池组控制器被配置成向所述多个菊花链式电池模块控制器轮询所述电池模块控制器被配置安装的所述电池模块的电压测量和温度测量。5.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中，所述多个电池模块控制器中每一个被配置成测量所述电池模块控制器被配置安装的所述电池模块的电压和温度并且向所述电池组控制器报告所述测量的电压和所述测量的温度。6.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中，所述多个菊花链式电池模块控制器中每一个包括：隔离电路，其被配置成使所述电池模块控制器与联接到所述电池模块控制器的其它部件隔离。7.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中，所述多个菊花链式电池模块控制器中每一个包括：分流开关，其被配置成向所述分流开关被配置成安装的所述电池模块的端子施加所述分流电阻器；以及故障安全电路，其安置于所述处理器与所述分流开关之间并且被配置成防止所述分流电阻器使安装了所述分流电阻器的所述电池模块放电低于阈值水平。8.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中，所述多个菊花链式电池模块控制器中每一个包括：第一端子，其被配置成联接到所述电池模块的正端子；以及第二端子，其被配置成联接到所述电池模块的负端子。9.根据权利要求8所述的电池管理系统，其中，所述多个菊花链式电池模块控制器中每一个包括：极性保护电路，其被配置成响应于所述第一端子和第二端子分别联接到所述电池模块的所述负端子和正端子而保护所述电池模块控制器。10.一种电池模块控制器，其被配置成安装到电池模块上并且以菊花链的方式连接到其它电池模块控制器，所述电池模块控制器包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：维杰·李·比斯顿，帕特里克·约瑟夫·奈斯特龙，帕顿·阿特伍德·埃蒙斯，
申请(专利权)人：普威能源公司，
类型：发明
国别省市：美国,US