用於管理電池單體的方法、以及能量存儲系統的製作方法
2023-08-08 23:24:46
專利名稱：用於管理電池單體的方法、以及能量存儲系統的製作方法
技術領域：
所公開的技術涉及用於管理電池系統的方法、以及能量存儲系統。
背景技術：
隨著電池系統被廣泛地使用，非常需要大容量的電池。在大容量電池中，因為電流和電壓輸出的幅度增加，所以需要高的器件可靠性，並且還需要大容量電池在輸出高電流時不會產生過量的熱量。此外，很多電池單體(batterycell)被頻繁地用於提供大功率存儲電池，並且因此需要高效率的單體平衡。此外，由於破壞環境、資源耗竭等的問題，對於能夠有效地使用存儲的功率的系統存在越來越大的需求。同樣，對於在功率產生期間不產生汙染的可再生能量的需求也越來越大。在能量存儲系統中，可再生能量源、功率存儲電池、以及來自輸電線路(grid)的現有(existing)功率被連接和協調。
發明內容
本發明的一個方面在於能量存儲系統，其被構造為與功率產生系統、輸電線路、和負載中的至少一個連接。能量存儲系統包括電池系統，所述電池系統被構造為存儲從輸電線路和功率產生系統中的至少一個接收的功率，並且/或者將功率提供給輸電線路和負載中的至少一個。電池系統包括多個單體平衡電阻器，其每個均被構造為選擇性地跨接到多個電池單體中的一個。能量存儲系統還包括單體平衡控制器，其被構造為用於根據至少一個單體平衡電阻器的溫度而確定單體平衡電阻器跨接電池單體的時間。本發明的另一方面在於一種平衡電池單體電壓的方法。所述方法包括選擇性地將多個平衡電阻器連接到多個電池單體。所述方法還包括根據至少一個平衡電阻器的溫度來改變平衡電阻器跨接電池單體的時間。
圖1是示出了根據實施例的能量存儲系統的構造的視圖；圖2是示出了根據實施例的電池系統的構造的視圖；圖3是示出了根據實施例的電池架(battery rack)的構造的視圖；圖4是示出了根據實施例的第k電池託盤和第k託盤電池管理系統(BMS)的結構的視圖；圖5是示出了根據實施例的第k電池託盤和第k託盤BMS的結構的視圖；圖6是示出了根據實施例的平衡控制信號(BCON)的波形的視圖；圖7是示出了根據實施例的、根據溫度的單體平衡脈衝的佔空比的曲線圖；圖8是示出了根據實施例的平衡電池單體的方法的流程圖。
具體實施方式
以下將參考所附附圖而更加全面地描述某些特徵和方面，在附圖中，示出了示例性實施例。然而，本發明可以以許多不同的形式來實現，並且其不應該被理解為受限於在此描述的實施例。在此所描述的示例和條件語言應該被理解為不受限於在此特定描述的該示例和條件。在整個說明書中，除非特意進行了相反的描述，否則單數形式可以包括複數形式。同樣，諸如「包括」的術語被用於指定所描述的形式、數字、過程、操作、組件、和/或者其的組合的存在，而不用於排除一個或者更多個其他的描述的形式、一個或者更多個其他的數字、一個或者更多個其他的過程、一個或者更多個其他的操作、一個或者更多個其他的組件和/或者其的組合的存在。雖然術語「第一」和「第二」被用來描述各種組件，但是組件不受限於術語「第一」和「第二」。術語「第一」和「第二」僅僅用於在每個組件之間進行區分。根據特定的實施例，防止了單體平衡電阻器被單體平衡電流損壞。同樣，電池系統可以在高充電電流和高電壓期間穩定地執行單體平衡。根據實施例的電池管理裝置和電池管理方法可以用於多種電池系統。例如，根據實施例的電池管理裝置和電池管理方法可以用於諸如能量存儲系統、電動汽車等的提供高電壓和大功率的系統。在下文中，將描述在能量存儲系統I中使用的電池管理裝置和電池管理方法的實施例。圖1是示出了根據實施例的能量存儲系統I的構造的視圖。參考圖1，能量存儲系統I向負載4提供來自功率產生系統2和輸電線路3的功率。功率產生系統2是用於通過使用能量源而產生功率的系統，並且將所產生的功率提供給能量存儲系統I。例如，功率產生系統2可以是太陽能功率產生系統、風能功率產生系統、潮汐能功率產生系統等等。然而，功率產生系統2的示例不限於此，並且因此，功率產生系統2可以包括用於通過使用包括太陽熱量、地熱等的可再生能量而產生功率的功率產生系統。例如，從日光中產生電能的太陽能電池可以被安裝在住宅或者工廠中，並且因此可以將太陽能電池應用到能量存儲系統1，其可以被用於將功率分布給多個住宅或者工廠負載中的每一個。功率產生系統2可以包括相互並聯布置的多個功率產生模塊，並且經由功率產生模塊的每一個來產生功率，使得功率產生系統2可以是大容量的能量系統。輸電線路3包括功率產生站、子站、功率傳輸線等。當輸電線路3處於常規狀態時，輸電線路3向能量存儲系統I提供功率，以便允許將功率提供給負載4和/或電池系統20，並且從能量存儲系統I中接收功率。當輸電線路處於異常狀態時，停止從輸電線路3到能量存儲系統I的功率，並且同樣停止從能量存儲系統I到輸電線路3的功率。負載4消耗通過功率產生系統2產生的功率、在電池系統20中存儲的功率、以及從輸電線路3中提供的功率。負載4的示例包括住宅、工廠等。能量存儲系統I可以在電池系統20中存儲通過功率產生系統2產生的功率，或者可以將功率提供給輸電線路3。同樣地，能量存儲系統I可以將在電池系統20中存儲的功率提供給輸電線路3，或者可以在電池系統20中存儲從輸電線路3提供的功率。此外，當輸電線路3處於異常狀態時,例如，當輸電線路3中出現電源故障(power failure)時,能量存儲系統I可以執行不間斷電源(UPS)操作，並且將功率提供給負載4。當輸電線路3處於正常狀態時，能量存儲系統I可以將通過功率產生系統2產生的功率或者在電池系統20中存儲的功率提供給負載4。
能量存儲系統I包括用於控制功率轉換的功率轉換系統10、電池系統20、第一開關30、以及第二開關40。功率轉換系統10根據所需的規格而對來自功率產生系統2、輸電線路3、以及電池系統20的功率進行轉換，並且將功率提供給期望的組件。功率轉換系統10包括功率轉換單元11、直流(DC)鏈路單元12、逆變器13、轉換器(converter) 14、以及集成控制器15。功率轉換單元11是被連接在功率產生系統2和DC鏈路單元12之間的功率轉換器件。功率轉換單元11將從功率產生系統2輸出的電壓轉換為DC鏈路電壓，並且將通過功率產生系統2產生的功率遞送給DC鏈路單元12。根據功率產生系統2，功率轉換單元11可以被形成為功率轉換電路，其包括轉換器、整流電路等。在功率產生系統2產生DC功率的情況下，功率轉換單元11可以用作DC/DC轉換器。在功率產生系統2產生交流(AC)功率的情況下，功率轉換單元11可以用作用於將AC功率轉換為DC功率的整流電路。具體的，當功率產生系統2是太陽能功率產生系統時，功率轉換單元11可以包括最大功率點跟蹤(MPPT)轉換器，該MPPT轉換器用於執MPPT控制，以根據太陽輻射強度、溫度等的變化而最大化地獲取通過功率產生系統2產生的功率。當功率產生系統2沒有產生功率時，功率轉換單元11可以停止其操作，以減小通過轉換器等所消耗的功率。由於在功率產生系統2或者輸電線路3中的突然的電壓降或者在負載4中的突然變化而導致DC鏈路電壓的電平可能變得不穩定。然而，對於轉換器14和逆變器13的正常操作而言，使得DC鏈路電壓的電平穩定是有益的。DC鏈路單元12被連接在功率轉換單元11和逆變器13之間，以維持DC鏈路電壓電平。例如，大電容量電容器可以被用作DC鏈路單元12。逆變器13是連接在DC鏈路單元12和第一開關30之間的功率轉換器件。逆變器13包括將DC鏈路電壓轉換為適用於輸電線路3的AC電壓，並且然後輸出AC電壓的逆變器。同樣地，為了將來自輸電線路3的功率存儲在電池系統20中，逆變器13可以包括整流電路，其對輸電線路3的AC電壓進行整流，將AC電壓轉換為DC鏈路電壓，並且然後輸出DC鏈路電壓。即，逆變器13可以是雙向的逆變器，其輸入和輸出方向可以變化。逆變器13可以包括用於將諧波功率從輸電線路3輸出的AC電壓中移除的濾波器。同樣，逆變器13可以包括鎖相環(PLL)電路，用於將從逆變器13輸出的AC電壓的相位與從輸電線路3輸出的AC電壓的相位同步，以減小無功功率損失。此外，逆變器13可以執行包括電壓變化範圍的限定、功率因子的改善、DC分量的移除、瞬時現象保護等的功能。當不使用逆變器13時，逆變器13的操作可以被停止，以減小功率消耗。轉換器14是連接在DC鏈路單元12和電池系統20之間的功率轉換器件。在放電模式中，轉換器14包括將在電池系統20中存儲的功率的電壓DC-DC轉換為DC鏈路電壓，即，逆變器13所需要的電壓電平的轉換器。同樣地，在充電模式中，逆變器14包括將DC鏈路電壓DC-DC轉換為充電電壓，S卩，電池系統20所需要的電壓電平的轉換器。S卩，轉換器14可以是其輸入和輸出方向可以變化的雙向轉換器。當不需要對電池系統20進行充電或者放電時，轉換器14的操作可以被停止，以減小功率消耗。集成控制器15監視功率產生系統2、輸電線路3、電池系統20、以及負載4的狀態，並且根據監視的結果來控制功率轉換單元11、逆變器13、轉換器14、電池系統20、第一開關30、以及第二開關40的操作。集成控制器15可以監視在輸電線路3中是否發生電源故障、通過功率產生系統2是否產生功率、如果功率產生系統2產生功率則其產生的功率量、電池系統20的充電狀態、負載4的功率消耗、時間等。同樣地，在由於輸電線路3中的電源故障等而導致提供給負載4的功率不充足的情況下，集成控制器15可以確定關於包括在負載4中的功率消耗器件的優先級順序，並且然後控制負載4以將功率提供給具有較高優先級的功率消耗器件。第一開關30和第二開關40被串聯連接在逆變器13和輸電線路3之間，並且根據集成控制器15的控制而執行導通/關斷操作，以使得第一開關30和第二開關40控制在功率產生系統2和輸電線路3之間的電流。第一開關30和第二開關40可以根據功率產生系統2、輸電線路3、以及電池系統20的狀態來進行導通或者關斷。更詳細地，當來自功率產生系統2和/或電池系統20的功率被提供到負載4時，或者當來自輸電線路3的功率被提供到電池系統20時，第一開關30被導通。當來自功率產生系統2和/或電池系統20的功率被提供到輸電線路3時，或者當來自輸電線路3的功率被提供到負載4和/或電池系統20時，第二開關40被導通。當在輸電線路3中發生電源故障時，第二開關40被關斷，並且第一開關30被導通。即，來自功率產生系統2和/或電池系統20的功率被提供給負載4，並且被阻止流向輸電線路3。同樣，通過將能量存儲系統I與輸電線路3隔離，可以防止利用輸電線路3的功率線來工作的工人從能量存儲系統I中接收功率。包括能夠耐受大電流的繼電器等的開關器件可以被用作第一開關30和第二開關40。電池系統20從功率產生系統2和/或輸電線路3中接收和存儲功率，並且將存儲的功率提供給負載4或者輸電線路3。電池系統20可以包括用於存儲功率的部分，以及控制單元。在下文中，將參考圖2來詳細描述電池系統20。圖2是示出了根據實施例的電池系統20的構造的視圖。參考圖2，電池系統20包括電池架100和架電池管理系統(BMS) 200。電池架100存儲從外部源(即，功率產生系統2和/或輸電線路3)提供的功率，並且將存儲的功率提供給負載4和/或輸電線路3。電池架100可以包括多個電池託盤，其將參考圖3來詳細描述。架BMS 200被連接到電池架100，並且可以控制電池架100的充電和放電操作。架BMS 200還可以執行包括過充保護、過放保護、過電流保護、過電壓保護、過熱保護、單體平衡控制等的各種功能。為此，架BMS 200將同步信號Ss發送給電池架100，並且從在電池架100中包括的託盤BMS120-1至120-n中接收關於電池單體的電壓、電流、溫度、剩餘電量、預期使用期限、充電狀態等的監視數據Dm。此外，架BMS 200可以將接收的監視數據Dm應用到集成控制器15，並且從集成控制器15接收與電池架100的控制相關的命令。架BMS 200還可以在集成控制器15的控制下，在架BMS 200中充電或者對在架BMS 200中存儲的功率進行放電。此外，架BMS 200可以在集成控制器15的控制下，對電池架100的充電電流/放電電流進行控制。充電/放電電流可以經由轉換器14而輸入到電池系統20中，或者從電池系統20中輸出。圖3是示出了根據實施例的電池架100的構造的視圖。參考圖3，電池架100可以包括第一電池託盤110-1至第η電池託盤110-η，其是串聯和/或並聯連接的子單元。第一電池託盤110-1到第η電池託盤110-η的每一個可以包括多個電池單體來作為子單元。多個可充電二次電池中的一個可以被用作電池單體。例如，可以被用作電池單體的各種二次電池包括鎳-鎘電池、鉛電池、鎳金屬氫化物(NiMH)電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池等。
電池架100可以在架BMS 200的控制下調整第一電池託盤110_1至第η託盤110_η的輸出，並且可以通過使用正輸出端子R+和負輸出端子R-來輸出功率。同樣地，電池架100可以包括第一託盤BMS 120-1至第η託盤120_η，其分別對應於第一電池託盤110-1至第η電池託盤110-η。第一託盤BMS120-1至第η託盤BMS 120-n接收來自架BMS 200的同步信號Ss，並且監視相應的第一電池託盤110-1至第η電池託盤110-η的電壓、電流、溫度等。第一託盤BMS 120-1至第η託盤BMS 120_η的監視結果可被發送到架BMS200。圖4是示出了根據實施例的第k電池託盤IΙΟ-k和第k託盤BMS 120_k的結構的視圖。在此，k是大於O並且等於或者小於η的整數。第k電池託盤110-k指示第一電池託盤110-1至第η電池託盤110-η的每個的結構，並且第k託盤BMS 120-k指示第一託盤BMS 120-1至第η託盤BMS 120-n的每個的結構。第k電池託盤110-k包括一個或者多個電池單體，其被彼此串聯或者並聯地連接。如上所述，一個或者多個電池單體可以通過使用各種可充電二次電池中的一種來實現。第k託盤BMS 120-k包括單體平衡單元410、溫度測量單元420、以及模擬前端(AFE) 430、單體平衡控制器440、以及微控制器單元(MCU) 450。單體平衡單元410執行單體平衡操作，以消除在第k電池託盤110-k中包含的電池單體之間的電壓差。為此，單體平衡單元410可以包括多個單體平衡電阻器，以調整每個電池單體的每個端子的電壓。溫度測量單元420測量在單體平衡單元410中包括的單體平衡電阻器的溫度。根據當前的實施例，溫度測量單元420可以僅僅測量單體平衡電阻器中的一些的溫度。或者，溫度測量單元420可以測量所有的單體平衡電阻器的溫度。例如，溫度測量單元420可以使用能夠測量單體平衡電阻器的溫度的熱敏電阻器來構造。AFE 430監視第k電池託盤110_k的電壓、電流、溫度、剩餘電量、預期使用期限、充電狀態等。同樣地，AFE 430對測量的數據進行模數轉換，並且將轉換的數據發送到MCU450。根據當前實施例，AFE 430可以監視通過溫度測量單元420測量的單體平衡電阻器的溫度，對測量的溫度進行模數轉換，並且將溫度數據TEMP發送到MCU 450和單體平衡控制器 440。單體平衡控制器440根據在第k電池託盤110-k中包括的電池單體之間的電壓差，以及單體平衡單元410的單體平衡電阻器的溫度來控制單體平衡操作。例如，單體平衡控制器440根據溫度數據TEMP來確定單體平衡電阻器跨接到電池單體的時間。根據實施例，單體平衡控制器440控制是否執行單體平衡，以及單體平衡的佔空t匕。例如，當單體平衡電阻器的溫度大於第一參考溫度Tl時，單體平衡控制器440可以通過調整單體平衡周期的佔空比來減小平衡電流。例如，當單體平衡電阻器的溫度等於或者大於60°C時，單體平衡控制器440開始調整單體平衡周期的佔空比。此時，每當單體平衡電阻器的溫度增加l°c時，單體平衡控制器440可以將佔空比減小大約5%。當單體平衡電流的幅度增加時，在單體平衡電阻器中產生的熱量增加，由此，增加了單體平衡電阻器的溫度。然而，如果單體平衡電阻器的溫度增加，單體平衡電阻器的電阻特性變化，並且因此單體平衡控制的精度降低，由此，導致更高的單體平衡電阻器的損壞風險。在當前實施例中，當單體平衡電阻器的溫度增加時，單體平衡的佔空比減小，並且因此防止單體平衡電阻器的電阻特徵發生變化，並且防止單體平衡電阻器被損壞，由此增加電池系統20的可靠性。根據另一個實施例，當單體平衡電阻器的溫度等於或者大於第二參考溫度T2時，單體平衡控制器440可以停止單體平衡。第二參考溫度T2大於第一參考溫度Tl。根據另一個實施例，當單體平衡電阻器的溫度大於第二參考溫度T2時，單體平衡控制器440可以停止單體平衡，以防止單體平衡電阻器被損壞。例如，當單體平衡電阻器的溫度等於或者大於70°C時，單體平衡的佔空比可以設置為0%，以停止單體平衡。同樣地，根據當前實施例的單體平衡控制器440可以僅僅在第k電池託盤110-k的電池單體之間的電壓差等於或者大於參考電壓的情況下執行單體平衡，並且可以在第k電池託盤110-k的電池單體之間的電壓差小於參考電壓的情況下不執行單體平衡。因此，可以防止不必要的單體平衡，由此防止由於單體平衡而產生的熱量，並且防止單體平衡電阻器被劣化。在該方面，可以僅僅在單體平衡電阻器被充分充電的情況下來確定在電池單體之間的電壓差是否等於、大於、或者小於參考電壓。當充電/放電電流等於或者大於參考電流時，單體平衡控制器440可以完成單體平衡。同樣，當充電/放電電流小於參考電流時，單體平衡控制器440可以完成單體平衡。同樣地，單體平衡控制器440可以根據從MCU 450提供的控制信號來進行操作。MCU 450控制第k電池託盤110_k和第k託盤BMS 120-k的操作。MCU450控制AFE430的操作，並且收集來自AFE 430的監視數據。同樣地，MCU 450根據同步信號Ss而與其他的電池託盤和架BMS 200同步地操作，向架BMS 200提供監視數據Dmk，並且從架BMS200接收控制信號。雖然在圖4中，將單體平衡控制器440示出為分離的塊，但是單體平衡控制器440可以與MCU 450或者AFE 430 一體地形成，以作為MCU 450或者AFE 430的一部分。同樣地，在圖4中，MCU 450被嵌入到託盤BMS 120-k中。然而，MCU450也可以不嵌入到託盤BMS 120-k中，並且因此託盤BMS 120_k可以直接受到架BMS 200或者集成控制器15來控制。當託盤BMS 120-k直接受到架BMS 200控制以執行單體平衡時，單體平衡可以以多個電池託盤110-k為單位來控制。當託盤BMS 120-k直接受到集成控制器15控制時，單體平衡可以以多個電池架100為單位來控制。圖5是示出了根據實施例的第k電池託盤110-k和第k託盤BMS 120-k的結構的視圖。根據當前實施例，單體平衡單元410可以具有下述結構:在其中多個單體平衡電阻器R和多個開關器件SW被彼此串聯連接，並且一個單體平衡電阻器R和開關器件SW對被並聯地連接到每個電池單體。當開關器件SW中的每個被切換到導通時，平衡電流流經單體平衡電阻器R，並且因此執行用於減小在電池單體之間的電壓差的單體平衡操作。開關器件SW中的每一個可以根據從單體平衡控制器440施加的平衡控制信號BCON而被切換為導通或者關斷。平衡控制信號BCON可以具有用於將開關器件SW切換為導通的單體平衡脈衝，並且單體平衡脈衝可以被在第k託盤BMS 120-k的操作周期期間應用到單體平衡時段。圖6是示出了根據實施例的平衡控制信號BCON的波形的視圖。圖6示出了在其中單體平衡電阻器的溫度TEMP是30°C、65°C、和75°C的情況下，平衡控制信號BCON的波形。在圖6中，第一參考溫度Tl是60°C，並且第二參考溫度T2是70°C。根據當前實施例，第k託盤BMS120_k的一個操作周期ICYCLE可以包括電壓測量時段、溫度測量時段、以及單體平衡時段。如圖6中所示，單體平衡電阻器R的溫度TEMP小於第一參考溫度Tl，g卩，當單體平衡電阻器R的溫度TEMP是30°C時，平衡控制信號BCON具有最大佔空比的單體平衡脈衝。例如，最大佔空比在單體平衡時段期間可以是100%。如果單體平衡電阻器R的溫度TEMP大於第一參考溫度Tl並且小於第二參考溫度T2，則在單體平衡時段期間的單體平衡脈衝的佔空比根據溫度來進行調整。例如，當單體平衡時段的溫度是65°C時，在單體平衡時段期間的單體平衡脈衝具有50%的佔空比。當單體平衡電阻器R的溫度TEMP大於第二參考溫度T2時，單體平衡脈衝具有0%的佔空比，並且在相應的周期內不執行單體平衡。圖7是示出了根據實施例的作為溫度TEMP的函數的單體平衡脈衝的佔空比的曲線圖。根據當前實施例，如圖7中所示，當單體平衡電阻器R的溫度TEMP等於或者小於第一參考溫度Tl時，單體平衡脈衝在單體平衡時段期間具有恆定的佔空比。當單體平衡電阻器R的溫度TEMP增加時，在第一參考溫度Tl和第二參考溫度T2之間的單體平衡脈衝的佔空比減小。在該實施例中，當溫度TEMP在第一參考溫度Tl和第二參考溫度T2之間時，佔空比是溫度TEMP的線性函數。同樣地，當單體平衡電阻器R的溫度TEMP等於或者大於第二參考溫度T2時，單體平衡脈衝具有0%的佔空比，並且因此單體平衡停止。參考回圖5，溫度測量單元420可以具有多個溫度計TH，其中的每個分別用於測量每個單體平衡電阻器R的溫度。根據當前實施例，溫度計TH的數量可以對應於單體平衡電阻器R的數量，以測量所有單體平衡電阻器R的溫度。或者，溫度計TH的數量可以小於單體平衡電阻器R的數量，以僅僅測量一些單體平衡電阻器R，例如，兩個或者更多個單體平衡電阻器R的溫度。AFE 430從溫度計TH中接收溫度檢測信號，以生成溫度數據TEMP，並且將溫度數據TEMP發送給單體平衡控制器440和/或MCU 450。溫度數據TEMP可以例如是通過多個溫度計TH而檢測的溫度的平均值。在一些實施例中，溫度數據TEMP是通過多個溫度計TH檢測的溫度的最小值。在一些實施例中，溫度數據TEMP是通過多個溫度計TH檢測的溫度的最大值。在一些實施例中，溫度數據TEMP可以以通過多個溫度計TH檢測到的溫度為基礎的其他的統計值，諸如中間值和均值，或者是中間值加上或者減去多個標準偏差。圖8是示出了根據實施例的平衡電池單體的方法的流程圖。根據平衡電池單體的方法，測量相應的電池託盤110-k的電池單體的電壓(S802)。在測量電池單體的電壓之後，根據在電池單體之間的電壓差來確定單體平衡是否要執行(S804)。如果在電池單體之間的電壓差大於參考電壓，則確定將要執行單體平衡，並且如果電池單體之間的電壓差小於參考電壓，則確定不執行單體平衡。當確定不執行單體平衡時，在相應周期期間不執行單體平衡操作。當確定將要執行單體平衡時，如上所述，測量相應託盤BMS 120-k的至少一個單體平衡電阻器R的溫度(S806 )。在這方面，相應託盤BMS 120-k的所有單體平衡電阻器R的溫度可以被測量，或者，僅僅相應託盤BMS 120-k的其中一些單體平衡電阻器R的溫度可以被測量，如果測量單體平衡電阻器R的溫度，則根據所測量的溫度來確定單體平衡電阻器跨接到電池單體上的時間(S808)。例如，為了確定單體平衡電阻器跨接到電池單體上的時間，可以確定單體平衡的佔空比。根據當前實施例，如果所測量的溫度小於第一參考溫度Tl，則單體平衡脈衝的佔空比不改變，並且如果測量溫度等於或者大於第一參考溫度Tl，則根據所測量的溫度，控制單體平衡脈衝的佔空比。在該方面，如上所述，當所測量的溫度增加時，單體平衡脈衝的佔空比減小。如果所測量的溫度等於或者大於第二參考溫度T2，則單體平衡脈衝的佔空比可以被設置為0%，從而不執行單體平衡。如果單體平衡脈衝的佔空比被確定，則根據所確定的佔空比來執行單體平衡(S810)。雖然已經具體示出並且參考示例性實施例描述了各個方面和特徵，但是本領域普通技術人員所應該理解的是，可以在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，對本發明在形式和細節上進行各種變化。例如，參考在其中電池系統20被用在能量存儲系統I的情況來描述了一個或者多個實施例，但是本發明不限於所特定公開的實施例，並且因此，其可以包括在其中電池系統20可以與其他器件一起使用的各種實施例。
權利要求
1.一種能量存儲系統，被構造為連接到功率產生系統、輸電線路、以及負載中的至少一個，所述能量存儲系統包括: 電池系統，所述電池系統被構造為存儲從輸電線路和功率產生系統中的至少一個接收的功率，和/或向所述輸電線路和所述負載中的至少一個提供功率，所述電池系統包括: 多個單體平衡電阻器，每個單體平衡電阻器被構造為選擇性地跨 接到多個電池單體中的一個上，以及 單體平衡控制器，所述單體平衡控制器被構造為根據所述單體平衡電阻器中的至少一個單體平衡電阻器的溫度，確定所述單體平衡電阻器跨接到所述電池單體上的時間。
2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述電池系統進一步包括溫度測量單元，所述溫度測量單元被構造為用於測量所述平衡電阻器的溫度。
3.根據權利要求1所述的系統，其中，所述單體平衡控制器被構造為如果所述單體平衡電阻器的至少一個單體平衡電阻器的溫度小於第一溫度閾值，則將所述單體平衡電阻器跨接到所述電池單體上持續達第一時間時段，並且其中，所述單體平衡控制器被構造為如果所述單體平衡電阻器的至少一個單體平衡電阻器的溫度大於所述第一溫度閾值，則將所述單體平衡電阻器跨接到所述電池單體上持續達第二時間時段，其中，所述第一時間時段大於所述第二時間時段。
4.根據權利要求3所述的系統，其中，所述單體平衡控制器被構造為如果所述至少一個單體平衡電阻器的溫度大於第二溫度閾值，則將所述至少一個單體平衡電阻器從所述電池單體斷開。
5.根據權利要求1所述的 系統，其中，所述單體平衡控制器被構造為如果所述至少一個單體平衡電阻器的溫度大於或者等於第一閾值並且小於或者等於第二閾值，則以通過所述至少一個單體平衡電阻器的溫度的函數而確定的佔空比來將所述至少一個單體平衡電阻器跨接到所述電池單體，其中，如果所述至少一個單體平衡電阻器的溫度等於或者小於所述第一閾值，則所述佔空比具有第一值，並且其中，如果所述至少一個單體平衡電阻器的溫度等於或者大於所述第二閾值，則所述佔空比具有第二值，其中，所述第二值小於所述第一值。
6.根據權利要求5所述的系統，其中，所述函數是線性的。
7.根據權利要求2所述的系統，其中，所述溫度測量單元被配置為測量所述單體平衡電阻器的至少兩個單體平衡電阻器中的每一個的溫度，並且所述單體平衡電阻器的測量溫度是所述單體平衡電阻器的至少兩個單體平衡電阻器的溫度的平均值。
8.根據權利要求2所述的系統，其中，所述溫度測量單元被配置為測量所述單體平衡電阻器的至少兩個單體平衡電阻器中的每一個的溫度，並且所述單體平衡電阻器的測量溫度是所述單體平衡電阻器的至少兩個單體平衡電阻器的溫度的最大值。
9.根據權利要求2所述的系統，其中，所述溫度測量單元被配置為測量所述單體平衡電阻器的每個的溫度，並且所述單體平衡電阻器的測量溫度是所述單體平衡電阻器的溫度的最大值或者平均值。
10.根據權利要求1所述的系統，進一步包括功率轉換系統，所述功率轉換系統被構造為將來自所述功率產生系統和所述輸電線路中的至少一個的功率轉換用於所述電池系統，並且將來自所述電池系統的功率轉換為用於所述輸電線路或者所述負載。
11.一種用於平衡電池單體電壓的方法，所述方法包括: 將多個平衡電阻器選擇性地連接到多個電池單體；以及 根據所述單體平衡電阻器的至少一個的溫度來變化所述單體平衡電阻器跨接到所述電池單體的時間。
12.根據權利要求11所述的方法，進一步包括測量所述平衡電阻器的溫度。
13.根據權利要求11所述的方法，其中，如果至少一個所述單體平衡電阻器的溫度小於第一溫度閾值，則所述單體平衡電阻器跨接到所述電池單體的時間被確定為具有第一值，並且如果至少一個所述單體平衡電阻器的溫度大於第二溫度閾值，則所述單體平衡電阻器跨接到所述電池單體的時間被確定為具有第二值，並且其中所述第二值小於所述第一值。
14.根據權利要求12所述的方法，其中，如果至少一個所述單體平衡電阻器的溫度大於第二溫度閾值，則所述單體平衡電阻器被從所述電池單體斷開。
15.根據權利要求11所述的方法，其中，通過佔空比來確定所述單體平衡電阻器跨接到所述電池單體上的時間，並且如果至少一個所述單體平衡電阻器的溫度大於或者等於第一閾值並且小於或者等於第二閾值，則所述佔空比被確定為具有通過至少一個所述單體平衡電阻器的溫度的函數所確定的值。
16.根據權利要求15所述的方法，其中，所述函數是線性的。
17.根據權利要求12所述的方法，其中，測量所述平衡電阻器的溫度包括測量所述單體平衡電阻器的至少兩個單體平衡電阻器中的每一個的溫度，並且所述平衡電阻器的測量溫度是所述單體平衡電阻器的至少兩個單體平衡電阻器的溫度的平均值。
18.根據權利要求12所述的方法，其中，測量所述平衡電阻器的溫度包括測量所述單體平衡電阻器的至少兩個單體平衡電阻器中的每一個的溫度，並且所述平衡電阻器的測量溫度是所述單體平衡電阻器的至少兩個單體平衡電阻器的溫度的最大值。
19.根據權利要求12所述的方法，其中，測量所述平衡電阻器的溫度包括測量所述單體平衡電阻器的每個的溫度，並且所述平衡電阻器的測量溫度是所述單體平衡電阻器的溫度的最大值或者平均值。
20.根據權利要求11所述的方法，進一步包括: 將來自所述功率產生系統和所述輸電線路的至少一個的功率轉換為用於所述電池系統；以及 將來自所述電池系統的功率轉換為用於所述輸電線路或者所述負載。
全文摘要
公開了一種平衡單體電壓的能量存儲系統和平衡單體電壓的方法。所述系統和方法使用平衡電阻器的溫度來確定平衡電阻器將選擇性地跨接到電池單體的時間，從而平衡電池單體。
文檔編號H02J15/00GK103094989SQ20121043584
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月5日 優先權日2011年11月4日
發明者梁種雲, 黃義晶 申請人:三星Sdi株式會社