电池储能系统和其控制系统以及其应用技术方案

本发明专利技术提供一种模块化，堆叠式的电池能源储存单元和控制系统以及其应用。电能储存单元也可以被称作电池能量储存系统(“BESS”)。在一实施例中，电能储存单元包括电池系统控制器和带操作系统的电池组。电池组包括电池单体，控制电池单体的电池组控制器，电池组控制系统，所述电池组控制系统包括一系列模块，其中包括其他模块，追踪电池续航时间模块，确保电池单体在质保期内有效用的模块和逆变器均衡模块。所述逆变器均衡模块控制电池单体内的电源量。在一实施例中，所述电池单体为锂离子电池单体。

Battery energy storage system and its control system and its application

The present invention provides a modular, stacked battery energy storage unit and control system and its application. The power storage unit can also be called the battery energy storage system (\BESS\). In one embodiment, the power storage unit includes a battery system controller and a battery pack with an operating system. The battery pack includes a battery unit, a battery pack controller that controls the battery unit, and a battery pack control system. The battery pack control system comprises a series of modules, including other modules, a battery life tracking module, a module that ensures that the battery unit is effective during the warranty period and an inverter equalization module. The inverter equalization module controls the power supply in the battery body. In one embodiment, the battery monomer is a lithium ion battery monomer.

【技术实现步骤摘要】
电池储能系统和其控制系统以及其应用
本专利技术大体而言涉及一种电能储存装置。更特定而言，本专利技术涉及一种模块化，堆叠式的电池能源储存单元和控制系统以及其应用。
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电水平。在本文中描述了允许以更具有经济合算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。
技术实现思路
本专利技术提供一种模块化，堆叠式式的电能储存单元和控制系统以及其应用。电能储存单元也可以被称作电池能量储存系统(“BESS”)。在一实施例中，电能储存单元包括电池系统控制器和具有电池组控制系统的电池组。每个电池组具有电池单体，调控电池单体的电池组控制器和电池组控制系统，所述电池组控制系统包括一系列模块，其中包括其他模块，追踪电池续航时间模块，确保电池单体在质保期内有效用的模块和均衡模块。所述均衡模块控制电池单体内的电源量。在一实施例中，所述电池单体为锂离子电池单体。在一实施例中，电池组可为模块化，堆叠式式的电池单元。多个所述电池单体与堆叠式电池控制器或者串行电池控制器连接在一起组成堆叠式电池。一个或以上所述堆叠式电池可组成一个电能储存单元或系统。在一实施例中，电池单体均衡器包括为电池单体放电的电阻器。在另一实施例中，电池单体平衡均衡器包括电容器，电感器，或者两者具含，用以在电池单体之间传输电能。在一实施例中，安培小时监视器计算由电池组控制器发出的安培小时值来确定每一个电池单体中的荷电状态。在一实施例中，一种继电器控制器操作继电器，继电器控制电池单体的充电和放电以及其它功能，诸如，冷却风扇的接通和切断、控制电源等。在一实施例中，电池组操作系统包括产生电池数据的模块，所述电池数据为数据中心所接收并分析用以确定保险销售额的价格数据。在一实施例中，电池数据可通过互联网从网络连接的电池组接收，所述电池数据储存在数据中心，用于生成保险费率数据。本专利技术的特点在于能量储存单元和控制系统是高度可缩放的，其范围从小千瓦时级电能储存单元到兆瓦时级电能储存单元。本专利技术的特点还在于除了根据单体电压之外，其还能根据除了通过单体电压之外，通过单体荷电状态计算来控制和平衡均衡电池单体。参考附图，在下文中更详细地描述另外的实施例、特点和优点以及本专利技术的各种实施例的结构和操作。附图说明附图并入于本文中并且构成本说明书的部分，附图展示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能做出和使用本文所公开的实施例。图1A是展示一实施例中包括一个或以上电池组组合而成的电能储存单元结构图；图1B是展示一实施例中具有收集并生成电池率数据用以销售电池保险的操作系统的电池组的图；图1C是展示一实施例中的电池组操作系统的图；图1D是展示一实施例中的电能储存单元的图；图2A是展示图1D中的电能储存单元在与风车连接使用的图；图2B是展示图1D中的电能储存单元与太阳能电池板连接使用的图；图2C是展示图1D中的电能储存单元与电路连接使用的图；图3是展示一实施例中的电池组的图；图4是进一步展示一实施例的电池组的图；图5是展示一实施例的电池组控制器的图；图6A是展示一实施例的电池单体均衡器的图；图6B是展示一实施例的电池单体均衡器的图；图6C是展示一实施例的电池单体均衡器的图；图7是展示一实施例中的电能储存单元的图；图8A,8B和8C是展示一实施例的电池系统控制器的图；图9是展示一实施例的电能储存单元的图；图10A是展示一实施例的电能储存单元的图；图10B是展示一实施例的电能储存系统的图；图10C是展示一实施例的电能储存系统的图；图11是展示一实施例的电能储存系统的图；图12是展示一实施例的电能储存系统的图；图13是展示一实施例的电能储存系统的图；图14是展示一实施例的电能储存系统的图；图15是展示一实施例的电能储存系统的图；图16是展示一实施例的电能储存系统的图；图17是展示一实施例的电能储存系统的图；图18是示展示一实施例的电能储存系统的图；图19A,19B,19C,19D和19E是展示一实施例的电能储存单元的典型用户接口的图；图20是展示一实施例的电能储存单元的图；图21是展示一电能储存单元的实施例使用的典型电池组数据的图；图22A和22B是展示一电能储存单元的实施例使用的典型电池组数据的图；图23A和23B是展示一电能储存单元的实施例使用的典型电池组数据的图；图24A和24B是展示一实施例的电能储存单元的操作的图；图25是展示一实施例的电能储存单元的操作的图；图26A,26B,26C和26D是展示一实施例的经典电池组的图；图27A是展示一实施例的由电池组控制器和多个电池模块控制器组成的通讯网络案例图；图27B是示展示电池模块控制器接收指令的流程的一个样例的图；图28是展示一实施例的电池组控制器的一个样例的图；图29是展示一实施例的电池模块控制器的一个样例的图；图30是展示一实施例的串控制器的一个样例的图；图31A和31B是展示一实施例的串控制器的一个样例的图；图32是一个均衡电池组的示例方案的流程图；图33是展示了根据一实施例在电流测量值与用来计算质保值的电流系数之间的相互关系的图；图34是展示了根据一实施例在温度测量值与用来计算质保值的温度系数之间的相互关系的图；图35是展示了根据一实施例在电压测量值与用来计算质保值的电压系数之间的相互关系的图；图36A是展示了一实施例如何确定电池续航时间值或保质期的图；图36B是示出(展示)了根据一实施例用于使电池组的质保有效的质保阈值的图；图37是展示了一实施例的电池组的示例用途的图；图38是展示了根据一实施例的示例质保跟踪器的图；图39是展示了一实施例用来计算和存储累积质保值的示例方法图；图40是展示了一实施例使用质保跟踪器的示例方法的图；图41是展示了一实施例展示了电池组和相关联的质保信息的图；图42是展示了一实施例基于自放电率和充电时间的电池组的示例分布的图；图43是展示了一实施例在温度与电池组的充电时间之间相互关系的图；图44是展示了一实施例用来检测具有操作问题或缺陷的电池组的示例系统的图；图45是展示了一实施例从电池组阵列获取集合数据用于分析的图；图46是展示了一实施例用来检测具有操作问题或缺陷的电池组的示例方法的流程图；图47描绘了一示例BESS的截面图和一个或多个BESS单元的部署示例图；图48A是展示了联接到示例能量管理系统的示例BESS的图；图48B是描绘了示例BESS的截面图的图；图49A、图49B和49C是展示示例BESS的外壳的图；图50A、图50B和图50C是展示示例BESS的图，其中移除了BESS的外壳；图51是展示示例BESS中的空气流动的图。图52A和52B是展示了示例BESS与双向变流器连接的图；图53A和53B是展示了一个示例BESS的图；图54A，54B和54C是展示了示例BESS装在一个改良船运集装箱的图；图55A，55B，55C和55D是展示了一个模块化，堆叠式式BESS的示例的图；图56A，56B，56C，56D和56E是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池系统，包括：堆叠电池基座；多个堆叠式电池组置于电池组基座的顶部；以及一个堆叠式电池组控制器与所述多个堆叠式电池组中的一个通电连接并被配置成与多个堆叠式电池组通讯连接，其中每一个多个堆叠式电池组包括：多个电池单体；以及被配置成根据从堆叠式电池组控制器接收的信息来控制多个电池单体用以调整电池单体的电能储存的电池组控制器。

【技术特征摘要】
2017.12.18 US US15/845,5981.一种电池系统，包括：堆叠电池基座；多个堆叠式电池组置于电池组基座的顶部；以及一个堆叠式电池组控制器与所述多个堆叠式电池组中的一个通电连接并被配置成与多个堆叠式电池组通讯连接，其中每一个多个堆叠式电池组包括：多个电池单体；以及被配置成根据从堆叠式电池组控制器接收的信息来控制多个电池单体用以调整电池单体的电能储存的电池组控制器。2.根据权利要求1所述的一种电池系统，其还包括：多个电池组放电器，其与电池组控制器连接，被设置成对所述每一个电池单体单独放电；以及电池组充电器，其与电池组控制器连接，被配置成对多个堆叠式电池组内的每个电池单体进行充电。3.根据权利要求2所述的一种电池系统，所述每一个堆叠式电池组的电池组控制器被配置成通过多个电池组放电器和充电器来调控电池组。4.根据权利要求3所述的一种电池系统，所述调控堆叠式电池组，电池组控制器进一步被配置成：指导电池组充电器为多个电池单体充电，直到其中一个电池单体的电压超过第一充电阈值为止；指导电池组充电器为多个电池单体在电压降低时充电，直至每一个电池单体的电压超过第二充电阈值为止。指导多个电池组放电器对多个电池单体进行放电，直至每个电池单体的电压降至第一充电阈值与第二充电阈值之间；以及确定一个安倍小时值和一个瓦特小时值，用于为多个电池单体充电。5.根据权利要求3所述的一种电池系统，所述调控堆叠式电池组，电池控制器进一步被配置成：指导多个电池组放电器对多个堆叠电池单体进行放电，直至其中一个电池单体的电压降低于第一放电阈值为止；指导多个电池组放电器在电压降低时对多个电池单体进行放电，直至每个电池单体的电压低于第二放电阈值；以及确定一个安倍小时值和一个瓦特小时值为多个电池单体放电用。6.根据权利要求3所述的一种电池系统，所述电池组调控是基于一个电池调控标记实现的，所述电池调控标记为一个调控触发器所设定。7.根据权利要求6所述的一种电池系统，其中当至少两个电池单体的充电状态不同于至少两个预设阈值时，调控触发器触发调整电池单体的均衡。8.根据权利要求2所述的一种电池系统，还包括电池系统控制器，所述电池系统控制器被设置成通过堆叠式电池组控制器传输充电放电信号指令到所有的堆叠式电池组的电池组控制器。9.根据权利要求8所述的一种电池系统，所述充电放电信号指令包括初始充电电流，降低的充电电流，初始放电率和降低的充电率。10.根据权利要求8所述的一种电池系统，所述充电放电信号指令包括至少一个充电起始时间，至少一个充电停止时间，一个充电持续时间，一个放电起始时间，一个放电停止时间和一个放电持续时间。11.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：维杰·李·比斯顿，罗伯特纳尔逊泰瑞尔，
申请(专利权)人：普威能源公司，
类型：发明
国别省市：美国,US