方法和电池管理系统节点技术方案

一种电池组，包括多个电池管理系统(BMS)节点和控制器。每个BMS节点包括：电池；隔离开关，配置为选择性地将BMS节点的电池与其它BMS节点的电池隔离；以及旁路开关，配置为选择性地提供流经电池组的电流的路径，以旁路BMS节点的电池。BMS节点的电池串联电联接。控制器配置为控制每个BMS节点的隔离开关和旁路开关，使得每个BMS节点的电池可以单独地连接到电源/汇和从电源/汇断开。源/汇和从电源/汇断开。源/汇和从电源/汇断开。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】方法和电池管理系统节点

技术介绍

[0001]电池组(battery stack)或联接在一起的多个电池装置的布置，在宽范围的装置中用作电源。电池管理系统可用于通过监视诸如充电、电流、电压和温度的物理量来将电池组的个体的单个电池装置保持在其安全操作范围内。基于这些量，不仅可以安全地操作电池装置，而且可以确定荷电状态(state of charge)和健康状态。电池管理系统还执行电池电芯(cell)平衡。在电池组中，可以并联和串联布置单个电池电芯，以便获得所需的容量和工作电压。电池制造商试图提供具有相同电池电芯的电堆(stack)，但这通常在物理上是不可能的。即使准确地制造和选择电池电芯，电池电芯通常至少显示出彼此之间的轻微差异。电池组内的电池电芯之间的容量的任何不匹配都会导致总电池组容量的减小。即使很小的差别也会导致不同的充电或放电水平，其中电堆中最弱的电池电芯不成比例地影响整个电堆性能。能量管理系统也被用于电池电芯平衡，这涉及当电池电芯处于完全充电时，均衡电池电芯之间的电压和荷电状态的技术。

技术实现思路

[0002]在第一方面，一种用于在能量存储系统中分级电弧故障监测的方法，能量存储系统包括电联接在一起的多个电堆，其中每个电堆包括电联接在一起的多个电池管理系统节点，所述方法包括以下步骤：(1)获得每个电堆的各个电测量值；(2)对于每个电堆，确定电堆没有电弧故障，使用该电堆的各个电测量值；(3)获得能量存储系统的电测量值；以及(4)确定能量存储系统在多个电堆外部没有电弧故障，使用(a)能量存储系统的电测量值和(b)每个电堆的各个电测量值的子集。
[0003]在第一方面的实施方式中，该方法还包括：在公共时间获得用于每个电堆的各个电测量值和用于能量存储系统的电测量值。
[0004]在第一方面的另一个实施方式中，获得用于每个电堆的各个电测量值包括，对于多个电堆中的第一电堆：(1)向第一电堆的每个电池管理系统节点发送测量命令；以及(2)在由测量命令规定的共同时间，同时获取第一电堆的每个电池管理系统节点的一个或多个各个电测量值。
[0005]在第一方面的另一个实施方式中，该方法还包括：通过多个电池管理系统节点中的至少一个其它节点，传播用于多个电池管理系统节点中的第一节点的电测量值。
[0006]在第一方面的另一个实施方式中，获得用于每个电堆的各个电测量值包括，对于多个电堆中的第一电堆：(1)向第一电堆的每个电池管理系统节点发送测量命令；在第一电堆的每个电池管理系统节点处，从电池管理系统节点的存储中获取与由测量命令规定的时间对应的一个或多个各个保存的电测量值。
[0007]在第一方面的另一个实施方式中，方法还包括：响应于电堆的每个电池管理系统节点两端的电压之和与电堆两端的测量的电压一致，针对每个电堆，确定该电堆没有串联电弧故障。
[0008]在第一方面的另一个实施方式中，该方法还包括：(1)响应于第一电堆的每个电池
管理系统节点两端的电压之和第一电堆两端的测量的电压之间的失配，确定在多个电堆的第一电堆中已经发生串联电弧故障；以及(2)响应于确定在第一电堆中已经发生串联电弧故障，通过隔离第一电堆的每个电池管理系统节点中的各个电池，将第一电堆从操作模式转换到浮充模式。
[0009]在第一方面的另一个实施方式中，方法还包括：响应于电联接到能量存储系统的负载的两端的测量的电压与每个电堆两端的各个测量的电压一致，确定能量存储系统在多个电堆外部没有串联电弧故障。
[0010]在第一方面的另一个实施方式中，负载既能够从能量存储系统接收电力，又能够向能量存储系统提供电力。
[0011]在第一方面的另一个实施方式中，该方法还包括：响应于负载两端的测量的电压和第一电堆两端的测量的电压之间失配，确定电弧故障已经与多个电堆中的第一电堆串联发生。
[0012]在第一方面的另一个实施方式中，该方法还包括：响应于确定电弧故障已经与第一电堆串联发生，通过将第一电堆与多个电堆中的剩余电堆隔离，将第一电堆从操作模式转换到浮充模式。
[0013]在第一方面的另一个实施方式中，该方法还包括：响应于确定电弧故障已经与第一电堆串联发生，通过降低第一电堆的电压和电流中的一个或多个，将第一电堆从操作模式转换到安全模式。
[0014]在第一方面的另一个实施方式中，该方法还包括：响应于流经电堆的每个电池管理系统节点的各个测量的电流与流经电堆的测量的电流一致，针对每个电堆，确定该电堆没有并联电弧故障。
[0015]在第一方面的另一个实施方式中，方法还包括：响应于流经第一电堆的两个电池管理系统节点的各个电流之间的失配，针对多个电堆中的第一电堆，确定在第一电堆的两个电池管理系统节点之间已经发生了并联电弧。
[0016]在第一方面的另一个实施方式中，该方法还包括：响应于确定在第一电堆的两个电池管理系统节点之间已经发生了并联电弧故障，通过隔离第一电堆的每个电池管理系统节点中的各个电池，将第一电堆从操作模式转换到浮充模式。
[0017]在第一方面的另一个实施方式中，该方法还包括：响应于通过电联接到能量存储系统的负载的测量的电流与流经每个电堆的各个测量的电流一致，确定能量存储系统在多个电堆外部没有并联电弧故障。
[0018]在第一方面的另一个实施方式中，该方法还包括：响应于确定在多个电堆外部的电池管理系统中已经发生了并联电弧故障，通过降低每个电堆的各个电压和各个电流中的一个或多个，将每个电堆从操作模式转换到安全模式。
[0019]在第一方面的另一个实施方式中，该方法还包括：(1)针对每个电堆，确定该电堆没有电弧故障之前，从每个电堆的各个电测量值中去除功率转移开关噪声和相关联的谐波；以及(2)在确定能量存储系统在多个电堆外部没有电弧故障之前，从能量存储系统的电测量值中去除功率转移开关噪声和相关联的谐波。
[0020]在第一方面的另一个实施方式中，(1)使用第一低通滤波器执行从每个电堆的各个电测量值中去除功率转移开关噪声和相关联的谐波；(2)使用第二低通滤波器执行从能
量存储系统的电测量值中去除功率转移开关噪声和相关联的谐波；以及(3)第一低通滤波器和第二低通滤波器具有基本上相同的带宽。
[0021]在第二方面，能量存储系统包括：(1)电联接在一起的多个电堆，每个电堆包括电联接在一起的多个电池管理系统节点；以及(2)控制子系统，配置为(1)获得每个电堆的各个电测量值，(2)针对每个电堆，使用该电堆的各个电测量值，确定电堆没有电弧故障，(3)获得能量存储系统的电测量值，以及(4)确定能量存储系统在多个电堆外部没有电弧故障，使用(i)能量存储系统的电测量值和(ii)每个电堆的各个电测量值的子集。
[0022]在第二方面的实施方式中，控制子系统还配置为：响应于电堆的每个电池管理系统节点两端的电压之和与电堆两端的测量的电压一致，针对每个电堆，确定电堆没有串联电弧故障。
[0023]在第二方面的另一个实施方式中，控制子系统还配置为：响应于电联接到能量存储系统的负载两本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电池组，包括：多个电池，串联电联接；多个开关；以及控制器，配置为控制所述多个开关，使得每个电池能够单独地连接到电源/汇和从所述电源/汇断开。2.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述多个开关包括：用于每个电池的各个隔离开关，每个隔离开关配置为选择性地将其各个电池与所述电池组的其它电池隔离；以及用于每个电池的各个旁路开关，每个旁路开关配置为选择性地提供用于流经所述电池组的电流的路径，以旁路其各个电池。3.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述控制器和所述多个开关共同地配置为使得所述电池组能够在多个电堆操作模式下操作，所述多个电堆操作模式包括正常充电模式、正常放电模式和旁路模式。4.根据权利要求3所述的电池组，其中，所述多个电堆操作模式还包括浮充模式和安全模式中的一个或多个。5.根据权利要求4所述的电池组，其中，所述控制器还配置为响应于包括所述电池组的能量存储系统中发生故障，使所述电池组在所述旁路模式、所述浮充模式和所述安全模式中的一个下操作。6.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述故障选自由电堆级串联电弧、系统级串联电弧、电堆级并联电弧、系统级并联电弧和所述能量存储系统的子系统的故障构成的组。7.根据权利要求1所述的电池组，其中：所述控制器和所述多个开关共同配置为使得所述电池组能够在多个电堆操作模式下操作，所述多个堆操作模式包括正常充电模式、正常放电模式和浮充模式；以及所述控制器还配置为响应于包括所述电池组的能量存储系统中发生电弧故障，使所述电池组在所述浮充模式下操作。8.根据权利要求1所述的电池组，还包括电联接到每个电池的各个DC
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DC转换器。9.根据权利要求8所述的电池组，其中，每个DC
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DC转换器配置为在其各个电池和所述电池组的另一个电池之间转移电荷。10.根据权利要求8所述的电池组，其中，每个DC
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DC转换器配置为在其各个电池和电联接到所述电池组的总线之间转移电荷。11.根据权利要求10所述的电池组，其中，每个DC
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DC转换器电联接到所述总线。12.根据权利要求11所述的电池组，其中，所述总线将所述电池组电联接到电负载。13.根据权利要求11所述的电池组，其中，所述总线是电力转移总线，所述电力转移总线配置为在所述多个电池之间转移电荷。14.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：赛斯，
申请(专利权)人：埃利门特能源公司，
类型：发明
国别省市：