用于管理电池单体的方法、以及能量存储系统技术方案

公开了一种平衡单体电压的能量存储系统和平衡单体电压的方法。所述系统和方法使用平衡电阻器的温度来确定平衡电阻器将选择性地跨接到电池单体的时间，从而平衡电池单体。

【技术实现步骤摘要】

所公开的技术涉及用于管理电池系统的方法、以及能量存储系统。
技术介绍
随着电池系统被广泛地使用，非常需要大容量的电池。在大容量电池中，因为电流和电压输出的幅度增加，所以需要高的器件可靠性，并且还需要大容量电池在输出高电流时不会产生过量的热量。此外，很多电池单体(batterycell)被频繁地用于提供大功率存储电池，并且因此需要高效率的单体平衡。此外，由于破坏环境、资源耗竭等的问题，对于能够有效地使用存储的功率的系统存在越来越大的需求。同样，对于在功率产生期间不产生污染的可再生能量的需求也越来越大。在能量存储系统中，可再生能量源、功率存储电池、以及来自输电线路(grid)的现有(existing)功率被连接和协调。
技术实现思路
本专利技术的一个方面在于能量存储系统，其被构造为与功率产生系统、输电线路、和负载中的至少一个连接。能量存储系统包括电池系统，所述电池系统被构造为存储从输电线路和功率产生系统中的至少一个接收的功率，并且/或者将功率提供给输电线路和负载中的至少一个。电池系统包括多个单体平衡电阻器，其每个均被构造为选择性地跨接到多个电池单体中的一个。能量存储系统还包括单体平衡控制器，其被构造为用于根据至少一个单体平衡电阻器的温度而确定单体平衡电阻器跨接电池单体的时间。本专利技术的另一方面在于一种平衡电池单体电压的方法。所述方法包括选择性地将多个平衡电阻器连接到多个电池单体。所述方法还包括根据至少一个平衡电阻器的温度来改变平衡电阻器跨接电池单体的时间。附图说明图1是示出了根据实施例的能量存储系统的构造的视图；图2是示出了根据实施例的电池系统的构造的视图；图3是示出了根据实施例的电池架(battery rack)的构造的视图；图4是示出了根据实施例的第k电池托盘和第k托盘电池管理系统(BMS)的结构的视图；图5是示出了根据实施例的第k电池托盘和第k托盘BMS的结构的视图；图6是示出了根据实施例的平衡控制信号(BCON)的波形的视图；图7是示出了根据实施例的、根据温度的单体平衡脉冲的占空比的曲线图；图8是示出了根据实施例的平衡电池单体的方法的流程图。具体实施方式以下将参考所附附图而更加全面地描述某些特征和方面，在附图中，示出了示例性实施例。然而，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并且其不应该被理解为受限于在此描述的实施例。在此所描述的示例和条件语言应该被理解为不受限于在此特定描述的该示例和条件。在整个说明书中，除非特意进行了相反的描述，否则单数形式可以包括复数形式。同样，诸如“包括”的术语被用于指定所描述的形式、数字、过程、操作、组件、和/或者其的组合的存在，而不用于排除一个或者更多个其他的描述的形式、一个或者更多个其他的数字、一个或者更多个其他的过程、一个或者更多个其他的操作、一个或者更多个其他的组件和/或者其的组合的存在。虽然术语“第一”和“第二”被用来描述各种组件，但是组件不受限于术语“第一”和“第二”。术语“第一”和“第二”仅仅用于在每个组件之间进行区分。根据特定的实施例，防止了单体平衡电阻器被单体平衡电流损坏。同样，电池系统可以在高充电电流和高电压期间稳定地执行单体平衡。根据实施例的电池管理装置和电池管理方法可以用于多种电池系统。例如，根据实施例的电池管理装置和电池管理方法可以用于诸如能量存储系统、电动汽车等的提供高电压和大功率的系统。在下文中，将描述在能量存储系统I中使用的电池管理装置和电池管理方法的实施例。图1是示出了根据实施例的能量存储系统I的构造的视图。参考图1，能量存储系统I向负载4提供来自功率产生系统2和输电线路3的功率。功率产生系统2是用于通过使用能量源而产生功率的系统，并且将所产生的功率提供给能量存储系统I。例如，功率产生系统2可以是太阳能功率产生系统、风能功率产生系统、潮汐能功率产生系统等等。然而，功率产生系统2的示例不限于此，并且因此，功率产生系统2可以包括用于通过使用包括太阳热量、地热等的可再生能量而产生功率的功率产生系统。例如，从日光中产生电能的太阳能电池可以被安装在住宅或者工厂中，并且因此可以将太阳能电池应用到能量存储系统1，其可以被用于将功率分布给多个住宅或者工厂负载中的每一个。功率产生系统2可以包括相互并联布置的多个功率产生模块，并且经由功率产生模块的每一个来产生功率，使得功率产生系统2可以是大容量的能量系统。输电线路3包括功率产生站、子站、功率传输线等。当输电线路3处于常规状态时，输电线路3向能量存储系统I提供功率，以便允许将功率提供给负载4和/或电池系统20，并且从能量存储系统I中接收功率。当输电线路处于异常状态时，停止从输电线路3到能量存储系统I的功率，并且同样停止从能量存储系统I到输电线路3的功率。负载4消耗通过功率产生系统2产生的功率、在电池系统20中存储的功率、以及从输电线路3中提供的功率。负载4的示例包括住宅、工厂等。能量存储系统I可以在电池系统20中存储通过功率产生系统2产生的功率，或者可以将功率提供给输电线路3。同样地，能量存储系统I可以将在电池系统20中存储的功率提供给输电线路3，或者可以在电池系统20中存储从输电线路3提供的功率。此外，当输电线路3处于异常状态时,例如，当输电线路3中出现电源故障(power failure)时,能量存储系统I可以执行不间断电源(UPS)操作，并且将功率提供给负载4。当输电线路3处于正常状态时，能量存储系统I可以将通过功率产生系统2产生的功率或者在电池系统20中存储的功率提供给负载4。能量存储系统I包括用于控制功率转换的功率转换系统10、电池系统20、第一开关30、以及第二开关40。功率转换系统10根据所需的规格而对来自功率产生系统2、输电线路3、以及电池系统20的功率进行转换，并且将功率提供给期望的组件。功率转换系统10包括功率转换单元11、直流(DC)链路单元12、逆变器13、转换器(converter) 14、以及集成控制器15。功率转换单元11是被连接在功率产生系统2和DC链路单元12之间的功率转换器件。功率转换单元11将从功率产生系统2输出的电压转换为DC链路电压，并且将通过功率产生系统2产生的功率递送给DC链路单元12。根据功率产生系统2，功率转换单元11可以被形成为功率转换电路，其包括转换器、整流电路等。在功率产生系统2产生DC功率的情况下，功率转换单元11可以用作DC/DC转换器。在功率产生系统2产生交流(AC)功率的情况下，功率转换单元11可以用作用于将AC功率转换为DC功率的整流电路。具体的，当功率产生系统2是太阳能功率产生系统时，功率转换单元11可以包括最大功率点跟踪(MPPT)转换器，该MPPT转换器用于执MPPT控制，以根据太阳辐射强度、温度等的变化而最大化地获取通过功率产生系统2产生的功率。当功率产生系统2没有产生功率时，功率转换单元11可以停止其操作，以减小通过转换器等所消耗的功率。由于在功率产生系统2或者输电线路3中的突然的电压降或者在负载4中的突然变化而导致DC链路电压的电平可能变得不稳定。然而，对于转换器14和逆变器13的正常操作而言，使得DC链路电压的电平稳定是有益的。DC链路单元12被连接在功率转换单元11和逆变器13之间，以维持DC链路电压电平。例如，大电容量电容器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量存储系统，被构造为连接到功率产生系统、输电线路、以及负载中的至少一个，所述能量存储系统包括：电池系统，所述电池系统被构造为存储从输电线路和功率产生系统中的至少一个接收的功率，和/或向所述输电线路和所述负载中的至少一个提供功率，所述电池系统包括：多个单体平衡电阻器，每个单体平衡电阻器被构造为选择性地跨接到多个电池单体中的一个上，以及单体平衡控制器，所述单体平衡控制器被构造为根据所述单体平衡电阻器中的至少一个单体平衡电阻器的温度，确定所述单体平衡电阻器跨接到所述电池单体上的时间。

【技术特征摘要】
2011.11.04 US 61/555,919;2012.08.21 US 13/591,0431.一种能量存储系统，被构造为连接到功率产生系统、输电线路、以及负载中的至少一个，所述能量存储系统包括: 电池系统，所述电池系统被构造为存储从输电线路和功率产生系统中的至少一个接收的功率，和/或向所述输电线路和所述负载中的至少一个提供功率，所述电池系统包括: 多个单体平衡电阻器，每个单体平衡电阻器被构造为选择性地跨 接到多个电池单体中的一个上，以及 单体平衡控制器，所述单体平衡控制器被构造为根据所述单体平衡电阻器中的至少一个单体平衡电阻器的温度，确定所述单体平衡电阻器跨接到所述电池单体上的时间。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电池系统进一步包括温度测量单元，所述温度测量单元被构造为用于测量所述平衡电阻器的温度。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述单体平衡控制器被构造为如果所述单体平衡电阻器的至少一个单体平衡电阻器的温度小于第一温度阈值，则将所述单体平衡电阻器跨接到所述电池单体上持续达第一时间时段，并且其中，所述单体平衡控制器被构造为如果所述单体平衡电阻器的至少一个单体平衡电阻器的温度大于所述第一温度阈值，则将所述单体平衡电阻器跨接到所述电池单体上持续达第二时间时段，其中，所述第一时间时段大于所述第二时间时段。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述单体平衡控制器被构造为如果所述至少一个单体平衡电阻器的温度大于第二温度阈值，则将所述至少一个单体平衡电阻器从所述电池单体断开。5.根据权利要求1所述的 系统，其中，所述单体平衡控制器被构造为如果所述至少一个单体平衡电阻器的温度大于或者等于第一阈值并且小于或者等于第二阈值，则以通过所述至少一个单体平衡电阻器的温度的函数而确定的占空比来将所述至少一个单体平衡电阻器跨接到所述电池单体，其中，如果所述至少一个单体平衡电阻器的温度等于或者小于所述第一阈值，则所述占空比具有第一值，并且其中，如果所述至少一个单体平衡电阻器的温度等于或者大于所述第二阈值，则所述占空比具有第二值，其中，所述第二值小于所述第一值。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述函数是线性的。7.根据权利要求2所述的系统，其中，所述温度测量单元被配置为测量所述单体平衡电阻器的至少两个单体平衡电阻器中的每一个的温度，并且所述单体平衡电阻器的测量温度是所述单体平衡电阻器的至少两个单体平衡电阻器的温度的平均值。8.根据权利要求2所述的系统，其中，所述温度测量单元被配置为测量所述单体平衡电阻器的至少两个单体平衡电阻器中的每一个的温度，并且所述单体平衡电阻器的测量温...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁种云，黄义晶，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：