本發(fā)明大體而言涉及一種電能儲存裝置。更特定而言，本發(fā)明涉及一種電能儲存單元和控制系統(tǒng)以及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

電能對于現(xiàn)代國家經(jīng)濟(jì)至關(guān)重要。然而，增加的電能需求和增加可再生能量資產(chǎn)用來發(fā)電的趨勢給老化的電力基礎(chǔ)設(shè)施帶來壓力，這使得老化電力基礎(chǔ)設(shè)施更易于出現(xiàn)故障，特別是在峰值需求期間。在某些區(qū)域中，需求增加使得峰值需求時段危險地接近超過電力工業(yè)能產(chǎn)生和傳輸?shù)淖畲蠊╇娝?。在本文中描述了允許以更具有經(jīng)濟(jì)合算和可靠方式產(chǎn)生和使用電力的新能量存儲系統(tǒng)、方法和設(shè)備。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種電能儲存單元和控制系統(tǒng)以及其應(yīng)用。電能儲存單元也可以被稱作電池能量儲存系統(tǒng)(“BESS”)。在一實施例中，電能儲存單元包括電池系統(tǒng)控制器和電池組。每個電池組具有：電池單體，監(jiān)視單體的電池組控制器，調(diào)整單體中儲存的能量的電池組單體平衡器和電池組充電器。電池組控制器操作電池組單體平衡器和電池組充電器以控制單體的荷電狀態(tài)。在一實施例中，單體是鋰離子電池單體。

在一實施例中，電池組單體平衡器包括多個電阻器，電阻器用來放出在電池單體中儲存的能量。在另一實施例中，電池組單體平衡器包括電容器、感應(yīng)器或二者，電容器和感應(yīng)器用來在電池單體之間轉(zhuǎn)移能量。

在一實施例中，安培小時監(jiān)視器計算由電池組控制器發(fā)出的安培小時值來確定電池單體中每一個的荷電狀態(tài)。

在一實施例中，一種繼電器控制器操作繼電器，繼電器控制電池單體的充電和方法以及其它功能，諸如，冷卻風(fēng)扇的接通和切斷、控制電源等。

本發(fā)明的特點(diǎn)在于能量儲存單元和控制系統(tǒng)是高度可縮放的，從小千瓦時級電能儲存單元到兆瓦時級電能儲存單元的范圍。本發(fā)明的特點(diǎn)還在于除了根據(jù)單體電壓之外，其還能根據(jù)單體荷電狀態(tài)計算來控制和平衡電池單體。

參考附圖，在下文中更詳細(xì)地描述另外的實施例、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)以及本發(fā)明的各種實施例的結(jié)構(gòu)和操作。

附圖說明

附圖并入于本文中并且構(gòu)成本說明書的部分，附圖示出了本發(fā)明并且與描述一起進(jìn)一步用來解釋本發(fā)明的原理并且使得相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員能做出和使用本文所公開的實施例。

圖1是根據(jù)一實施例的電能儲存單元的圖；

圖2A是結(jié)合風(fēng)車使用的圖1的電能儲存單元的圖；

圖2B是結(jié)合太陽能電池板使用的圖1的電能儲存單元的圖；

圖2C是結(jié)合電網(wǎng)使用的圖1的電能儲存單元的圖；

圖3示出了根據(jù)一實施例的電池組的圖；

圖4是進(jìn)一步示出根據(jù)一實施例的電池組的圖；

圖5是示出了根據(jù)一實施例的電池組控制器的圖；

圖6A是示出根據(jù)一實施例的電池組單體平衡器的圖；

圖6B是示出了根據(jù)一實施例的電池組單體平衡器的圖；

圖6C是示出了根據(jù)一實施例的電池組單體平衡器的圖；

圖7是示出根據(jù)一實施例的電能儲存單元的圖；

圖8A至圖8C是示出了根據(jù)一實施例的電池系統(tǒng)控制器的圖；

圖9是示出根據(jù)一實施例的電能儲存單元的圖；

圖10A是示出根據(jù)一實施例的電能儲存單元的圖；

圖10B是示出根據(jù)一實施例的電能儲存系統(tǒng)的圖；

圖10C是示出根據(jù)一實施例的另一電能儲存系統(tǒng)的圖；

圖11是示出根據(jù)一實施例的電能儲存系統(tǒng)的圖；

圖12是示出根據(jù)一實施例的電能儲存系統(tǒng)的圖；

圖13是示出根據(jù)一實施例的電能儲存系統(tǒng)的圖；

圖14是示出根據(jù)一實施例的電能儲存系統(tǒng)的圖；

圖15是示出根據(jù)一實施例的電能儲存系統(tǒng)的圖；

圖16是示出根據(jù)一實施例的電能儲存系統(tǒng)的圖；

圖17是示出根據(jù)一實施例的電能儲存單元的圖；

圖18是示出根據(jù)一實施例的電能儲存單元的圖；

圖19A至圖19E是示出根據(jù)一實施例的電能儲存單元的示例性用戶接口的圖；

圖20是示出根據(jù)一實施例的電能儲存單元的圖；

圖21是用于電能儲存單元的實施例中的示例性電池組數(shù)據(jù)的圖；

圖22A至圖22B是示出了用于電能儲存單元的實施例中的示例性電池數(shù)據(jù)的圖；

圖23A至圖22B是示出了用于電能儲存單元的實施例中的示例性電池循環(huán)數(shù)據(jù)的圖；

圖24A至圖24B示出了根據(jù)一實施例的電能儲存單元的操作的圖；

圖25是示出根據(jù)一實施例的電能儲存單元的操作的圖；

圖26A、圖26B、圖26C和圖26D是示出根據(jù)一實施例的示例電池組的圖；

圖27A是示出由電池組控制器和多個電池模塊控制器形成的示例通信網(wǎng)絡(luò)的圖；

圖27B是示出用于在電池模塊控制器接收指令的示例方法的流程圖；

圖28是示出根據(jù)一實施例的示例電池組控制器的圖；

圖29是示出根據(jù)一實施例的示例電池模塊控制器的圖；

圖30是示出了根據(jù)一實施例的示例串控制器的圖；

圖31A和圖31B是示出根據(jù)一實施例的示例串控制器的圖；

圖32是示出用來平衡電池組的示例方法的流程圖；

圖33是示出了根據(jù)一實施例在電流測量值與用來計算質(zhì)保值的電流系數(shù)之間的相互關(guān)系的圖；

圖34是示出了根據(jù)一實施例在溫度測量值與用來計算質(zhì)保值的溫度系數(shù)之間的相互關(guān)系的圖；

圖35是示出了根據(jù)一實施例在電壓測量值與用來計算質(zhì)保值的電壓系數(shù)之間的相互關(guān)系的圖；

圖36是示出了根據(jù)一實施例用于使電池組的質(zhì)保有效的質(zhì)保閾值的圖；

圖37是示出根據(jù)一實施例的電池組的示例用途的圖；

圖38是示出了根據(jù)一實施例的示例質(zhì)保跟蹤器的圖；

圖39是根據(jù)一實施例用來計算和存儲累積質(zhì)保值的示例方法；

圖40是根據(jù)一實施例使用質(zhì)保跟蹤器的示例方法；

圖41是根據(jù)一實施例示出了電池組和相關(guān)聯(lián)的質(zhì)保信息的圖；

圖42示出根據(jù)一實施例基于自放電率和充電時間的電池組的示例分布的圖；

圖43示出了根據(jù)一實施例在溫度與電池組的充電時間之間相互關(guān)系的圖；

圖44示出了根據(jù)一實施例用來檢測具有操作問題或缺陷的電池組的示例系統(tǒng)的圖；

圖45示出根據(jù)一實施例從電池組陣列集合數(shù)據(jù)用于分析；

圖46示出了根據(jù)一實施例用來檢測具有操作問題或缺陷的電池組的示例方法的流程圖；

圖47是描繪了一示例BESS和一個或多個BESS單元的示例部署的截面圖的圖；

圖48A是示出聯(lián)接到示例能量管理系統(tǒng)的示例BESS的圖；

圖48B是描繪了示例BESS的截面圖的圖；

圖49A、圖49B和49C是示出示例BESS的外殼的圖；

圖50A、圖50B和圖50C是示出示例BESS的圖，其中移除了BESS的外殼；

圖51是示出示例BESS中的空氣流動的圖。

參考附圖描述了實施例。元件首先出現(xiàn)的圖通常由相對應(yīng)附圖標(biāo)記中最左邊的一個或多個數(shù)字來表示。

具體實施方式

雖然在本文中利用特定應(yīng)用的說明性實施例描述了本發(fā)明，應(yīng)了解本發(fā)明并不限于這些。能取得本文所提供的教導(dǎo)內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識在本發(fā)明的范圍內(nèi)的額外修改、應(yīng)用和實施例和本發(fā)明將具有重要應(yīng)用的額外的領(lǐng)域。

術(shù)語“實施例”或“示例實施例”并不需要所有實施例包括所討論的特征、優(yōu)點(diǎn)或操作模式。在不偏離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可以設(shè)計出替代的實施例，并且熟知的元件可能并未詳細(xì)描述或者可以省略以便不混淆相關(guān)細(xì)節(jié)。此外，本文所用的術(shù)語僅僅是出于描述特定示例性實施例的目的且并不意圖是限制性的。除非上下文清楚地指示為其它情況，如本文所用的單數(shù)形式“一”和“該”預(yù)期也包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)了解術(shù)語“包括”、“具有”和“包含”當(dāng)在本發(fā)明中使用時，規(guī)定所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和部件的存在，但并不排除一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、構(gòu)件或其群組的存在。

在一實施例中，電能儲存單元(其也可以被稱作電池能量儲存系統(tǒng)(“BESS”)包括電池系統(tǒng)控制器和電池組。每個電池組具有：電池單體，監(jiān)視單體的電池組控制器，調(diào)整單體中儲存的能量的電池組單體平衡器和電池組充電器。電池組控制器操作電池組單體平衡器和電池組充電器以控制單體的荷電狀態(tài)。在一實施例中，單體是鋰離子電池單體。

如本文所描述，本發(fā)明的特點(diǎn)在于能量儲存單元和控制系統(tǒng)是高度可縮放的，從小千瓦時級電能儲存單元到兆瓦時級電能儲存單元的范圍。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的電能儲存單元100的圖。如圖1所示，電能儲存單元100包括電池單元104a和104b、控制單元106a和106b和逆變器108a和108b。在一實施例中，電能儲存單元100容納于容器102中，容器102類似于貨運(yùn)集裝箱。在這些實施例中，電能儲存單元100是可移動的并且能由卡車運(yùn)輸。

如圖2A至圖2C所示，電能儲存單元100適合于儲存大量電能。

圖2A是示出了用作可再生風(fēng)能系統(tǒng)200的一部分的圖1的電能儲存單元100的圖。風(fēng)能系統(tǒng)200包括風(fēng)力渦輪202a和202b。來自風(fēng)力渦輪202a的能量儲存在電能儲存單元100a中。來自風(fēng)力渦輪202b的能量儲存在電能儲存單元100b中。如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員所理解，電能儲存單元100a和100b允許分派所儲存的由風(fēng)力渦輪202a和202b生成的電能。

圖2B是示出了用作可再生太陽能系統(tǒng)220的一部分的圖1的電能儲存單元100的圖。太陽能系統(tǒng)220包括太陽能陣列222和電能儲存單元100。來自太陽能陣列222的能量儲存在電能儲存單元100中。電能儲存單元100允許分派所儲存的由太陽能陣列222生成的電能。

圖2C是示出了用作電網(wǎng)能量系統(tǒng)230的一部分的圖1的電能儲存單元100的圖。電網(wǎng)能量系統(tǒng)230包括電力設(shè)備232和電能儲存單元100。來自電網(wǎng)能量系統(tǒng)230的能量儲存在電能儲存單元100中。能分派由電能儲存單元100所儲存的電能。

圖3是進(jìn)一步示出用于電能儲存單元100的電池單元104a和104b的圖。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的一實施例，電池單元104a和104b使用多個電池組302形成。在圖3中，示出了三個電池組302a-c。電池組302a和302c形成電池單元104a的一部分。電池組302b形成電池單元104b的一部分。

圖4是進(jìn)一步示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的電池組302的圖。電池組302包括封殼402、蓋子404、電源連接器406和兩個信號連接器408a和408b。封殼402和蓋子404優(yōu)選地由強(qiáng)塑料或金屬制成。電源連接器406包括用于電池組的正端子和負(fù)端子的連接件、用于直流電源的連接件和用于交流電源的連接件。在本發(fā)明的實施例中，僅可以使用直流電源或交流電源。信號連接器408a和408b是RJ-45連接器，但是也可以使用其它類型的連接器。信號連接器用于例如在電池組302與電能儲存單元100的其它部件之間的CAN(CANBus)通信。

如圖4所示，在一實施例中，封殼402容納電池升降板410，電池升降板410支承兩個電池模塊412a和412b。電池模塊412a和412b各包括多個袋形電池，袋形電池以串聯(lián)/并聯(lián)配置連接在一起。在實施例中，電池模塊412a和412b可以包括(但不限于)例如布置成1P16S配置、2P16S配置、3P16S配置或4P16S配置的10至50個AH單體。其它配置也是可能的并且構(gòu)成本發(fā)明的范圍的一部分。在一實施例中，電池單體使用印刷電路板連接，印刷電路板包括布線和連接件用于對電池單體進(jìn)行電壓和溫度監(jiān)視以及平衡電池單體。

容納于封殼402中的其它物品包括電池組控制器414、交流電源416、直流電源418、電池組單體平衡器420和熔斷器和熔斷器保持器422。在本發(fā)明的實施例中，僅可以使用交流電源416和直流電源418。

圖5是進(jìn)一步示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的示例電池組控制器414的圖。在一實施例中，電池組控制器414包括電池/直流輸入502、充電器開關(guān)電路504、DIP-開關(guān)506、JTAG連接件508和RS-232連接件510、風(fēng)扇連接器512、CAN(CANBus)連接件514、微處理器單元(MCU)516、存儲器518、平衡板連接器520、電池箱(封殼)溫度監(jiān)視電路522、電池單體溫度測量電路524、電池單體電壓測量電路528、直流-直流電源530、看門狗計時器532和復(fù)位按鈕534。電池單體溫度測量電路524和電池單體電壓測量電路528分別使用復(fù)用器(MUX)526a和526b聯(lián)接到MCU 516。

在一實施例中，電池組控制器414也從存儲電池單體中的能量供電。電池組控制器414是由電池/直流輸入502連接到電池單體。在其它實施例中，電池組控制器414是從連接電池/直流輸入502的直流電源供電。直流-直流電源530然后將輸入直流電轉(zhuǎn)換為適合于操作電池組控制器414的各個電部件的一個或多個功率電平。

充電器開關(guān)電路504聯(lián)接到MCU 516。充電器開關(guān)電路504和MCU 516用來控制交流電源416和/或直流電源418的操作。如本文所描述，交流電源416和/或直流電源418用來給電池組302的電池單體添加能量。

電池組控制器414包括用于通信的若干接口和連接器。這些接口和連接器聯(lián)接到MCU 516，如圖5所示。在一實施例中，這些接口和或連接器包括：DIP-開關(guān)506，其用來設(shè)置用于標(biāo)識電池組控制器414的軟件位的一部分；JTAG連接件508，其是用來測試和調(diào)試電池組控制器414；RS-232連接件510，其用來與MCU 516通信；CAN(CANBus)連接件514，其用來與MCU 516通信；以及，平衡板連接器520，其用來在電池組控制器414與電池組單體平衡器420之間通信信號。

風(fēng)扇連接器512聯(lián)接到MCU 516。風(fēng)扇連接器512與MCU 516和電池箱溫度監(jiān)視電路522一起用來操作一個或多個可選的風(fēng)扇，風(fēng)扇能輔助冷卻電池組302。在一實施例中，電池箱溫度監(jiān)視電路522包括多個溫度傳感器，溫度傳感器能監(jiān)視電池組單體平衡器420和/或在電池組302內(nèi)的其它熱源的溫度，諸如交流電源416和/或直流電源418。

微處理器單元(MCU)516聯(lián)接到存儲器518。MCU 516用來執(zhí)行管理電池組302的應(yīng)用程序。如本文所描述，在一實施例中，該應(yīng)用程序執(zhí)行以下功能：監(jiān)視電池組302的電池單體的電壓和溫度；平衡電池組302的電池單體，監(jiān)視并且控制(若需要)電池組302的溫度；處置在電池組302與電能存儲系統(tǒng)100的其它部件之間的通信；以及生成警告和/或警報，以及采取其它適當(dāng)措施，以防止電池組302的電池單體過度充電或過度放電。

電池單體溫度測量電路524用來監(jiān)視電池組302的電池單體的單體溫度。在一實施例中，個別溫度監(jiān)視通道使用復(fù)用器(MUX)526a聯(lián)接到MCU 516。溫度讀數(shù)用來確保電池單體在其規(guī)定的溫度極限內(nèi)操作并且調(diào)整由MCU 516上執(zhí)行的應(yīng)用程序所計算和/或使用的溫度相關(guān)值，諸如，多少可放電能量儲存在電池組302的電池單體中。

電池單體電壓測量電路528用來監(jiān)視電池組302的電池單體的單體電壓。在一實施例中，個別電壓監(jiān)視通道使用復(fù)用器(MUX)526b聯(lián)接到MCU 516。電壓讀數(shù)例如用來確保電池單體在其規(guī)定的電壓限度內(nèi)操作并且計算直流功率電平。

看門狗計時器532用來監(jiān)視和確保電池組控制器414的適當(dāng)操作。在電池組控制器414操作期間發(fā)生不可恢復(fù)的錯誤或者計劃外無限軟件循環(huán)的情況下，看門狗計時器532可以使電池組控制器414復(fù)位使得其自動重新開始操作。

復(fù)位按鈕534用來手動復(fù)位電池組控制器414的操作。如圖5所述，復(fù)位按鈕534聯(lián)接到MCU 516。

圖6A是示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的電池組單體平衡器420a的圖。電池組單體平衡器420a包括通過開關(guān)606a-d聯(lián)接到電池單體連接器602a的第一組電阻器604a-d和通過開關(guān)606e-h聯(lián)接到電池單體連接器602a的第二組電阻器604e-h。電池單體連接器602a和602b用來將電池組單體平衡器420a連接到電池組302的電池單體。電池組電子控制單元(ECU)連接器608將開關(guān)604a-h連接到電池組控制器414。

在操作時，電池組單體平衡器420a的開關(guān)606a-h選擇性地斷開和閉合以改變儲存在電池組302的電池單體中的能量。開關(guān)606a-h的選擇性斷開和閉合允許在電池組的特定電池單體中儲存的能量通過電阻器604a-h放電，或者在對電池組302的電池單體充電期間能量繞過選定電池單體。電阻器604a-h的大小適于允許選定能量從電池組302的電池單體在選定時間量放電并且在充電期間允許選定能量繞過電池單體。在一實施例中，當(dāng)充電能量超過選定繞過能量時，由電池組控制器414禁止閉合開關(guān)604a-h。

圖6B是示出電池組單體平衡器420b的圖。電池組單體平衡器420b包括通過開關(guān)622a和622b聯(lián)接到兩個復(fù)用器(MUX)620a的第一電容器624a和通過開關(guān)622c和622聯(lián)接到兩個復(fù)用器(MUX)620c和620d的第二電容器624b。復(fù)用器620a和620b連接到電池單體連接器602a。復(fù)用器620c和620d連接到電池單體連接器602b。電池組電子控制單元(ECU)連接器608將開關(guān)622a-d連接到電池組控制器414。

在操作時，復(fù)用器620a-b和開關(guān)622a-b首先被配置成將電容器624a連接到電池組302的第一電池單體。在連接后，電容器624a由第一電池單體充電，并且這種對電容器624a的充電減小了在第一電池單體中儲存的能量。在充電后，復(fù)用器620a-b和開關(guān)622a-b然后被配置成將電容器624a連接到電池組302的第二電池單體。此時，在電容器624a中儲存的能量被放電到第二電池單體內(nèi)，從而增加了儲存在第二電池單體中的能量。通過繼續(xù)這個過程，電容器624a在電池組302的各個單體之間來回傳遞能量，因此平衡電池單體。以類似方式，復(fù)用器620c-d、開關(guān)622c-d和電容器624b也用來在電池組302的各個單體之間來回傳遞能量并且平衡電池單體。

圖6C是示出電池組單體平衡器420c的圖。電池組單體電池平衡器420c包括通過開關(guān)622a和622b聯(lián)接到兩個復(fù)用器(MUX)620a的第一感應(yīng)器630a和通過開關(guān)622c和622聯(lián)接到兩個復(fù)用器(MUX)620c和620d的第二感應(yīng)器630b。復(fù)用器620a和620b連接到電池單體連接器602a。復(fù)用器620c和620d連接到電池單體連接器602b。電池單體連接器602a和602b用來將電池組單體平衡器420a連接到電池組302的電池單體。感應(yīng)器630a也由開關(guān)632a連接到電池組302的電池單體并且感應(yīng)器630b也由開關(guān)632b連接到電池組302的電池單體。電池組電子控制單元(ECU)連接器608將開關(guān)622a-d和開關(guān)632a-b連接到電池組控制器414。

在操作時，開關(guān)632a首先閉合以允許來自電池組302的電池的能量給感應(yīng)器630a充電。這種充電從電池組302的電池單體移除能量并且將能量儲存在感應(yīng)器630a中。在充電后，復(fù)用器620a-b和開關(guān)622a-b被配置成將感應(yīng)器630a連接到電池組302的選定電池單體。在連接后，感應(yīng)器630a將其儲存的能量放電到選定電池單體內(nèi)，從而增加了在選定電池單體中儲存的能量。通過繼續(xù)這個過程，感應(yīng)器630a因此用來從通過開關(guān)632a連接到感應(yīng)器632a的電池組302的電池單體取得能量并且將這個能量僅轉(zhuǎn)移到電池組302的選定電池單體。因此這個過程可以用來平衡電池組302的電池單體。以類似方式，復(fù)用器620c-d、開關(guān)622c-d和632b和感應(yīng)器630b也用來轉(zhuǎn)移能量和平衡電池組302的電池單體。

如相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解的，通過本文的描述，在圖6A至圖6C中描述的電路中每一個在其操作方面是有利的，并且在本發(fā)明的實施例中，這些電路的元件組合并且一起用來使能量繞開和/或轉(zhuǎn)移能量并且因此平衡電池組302的電池單體。

圖7是進(jìn)一步示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的電能儲存單元100的圖。如圖7所示，控制單元106包括多個電池系統(tǒng)控制器702a-c。如將在下文中更詳細(xì)地描述，每個電池系統(tǒng)控制器702監(jiān)視并且控制構(gòu)成電池單元104的電池組302的子集(參看圖3)。在一實施例中，電池系統(tǒng)控制器702使用CAN(CANBus)通信而聯(lián)系在一起，CAN(CANBus)通信允許電池系統(tǒng)控制器702一起作為電池系統(tǒng)控制器的總網(wǎng)絡(luò)的部分操作。這個電池系統(tǒng)控制器的網(wǎng)絡(luò)可以管理并且操作任何大小的電池系統(tǒng)，諸如多兆瓦時級集中式儲存電池系統(tǒng)。在一實施例中，聯(lián)網(wǎng)電池系統(tǒng)控制器702之一可以指定為主電池系統(tǒng)控制器并且通過發(fā)送命令用來控制電池充電和放電操作，命令操作連接到電池系統(tǒng)的一個或多個逆變器和/或充電器。

如圖7所示，在一實施例中，電能儲存單元100包括雙向逆變器108。雙向逆變器108能使用例如經(jīng)由計算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)(例如，因特網(wǎng)、以太網(wǎng)等)發(fā)出的命令來給電池單元104充電和給電池單元104放電，如在下文中參考圖10B和圖10C更詳細(xì)地描述。在本發(fā)明的實施例中，可以控制逆變器108的有效功率和無功功率。而且，在實施例中，當(dāng)電網(wǎng)電力不可用時和/或能量存儲單元100與電網(wǎng)斷開連接時，逆變器108可以作為備用電源操作。

圖8A是進(jìn)一步示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的電池系統(tǒng)控制器702的圖。如圖8A所示，在一實施例中，電池系統(tǒng)控制器702包括嵌入式計算機(jī)處理單元(嵌入式CPU)802、安培小時/功率監(jiān)視器806、低電壓繼電器控制器816、高壓繼電器控制器826、熔斷器830、分流器832、接觸器834和電源836。

如圖8A所示，在一實施例中，嵌入式CPU 802經(jīng)由CAN(CANBus)通信端口804a與安培小時/功率監(jiān)視器806、低電壓繼電器控制器816和電池組302通信。在實施例中，如本文所描述，嵌入式CPU 802還使用例如CAN(CANBus)通信與一個或多個逆變器和/或一個或多個充電器通信。

然而，也可以使用其它通信手段，諸如RS 232通信或RS 485通信。在操作中，嵌入式CPU 802執(zhí)行許多功能。這些功能包括：監(jiān)視并且控制電池組302、安培小時/功率監(jiān)視器806、低電壓繼電器控制器816和高電壓繼電器控制器826的選定功能；監(jiān)視并且控制電池組302何時儲存能量、儲存多少量和以什么速率儲存能量和由電池組302何時放出能量、放出多少能量和以什么速率發(fā)出能量；防止電池組302的電池單體過度充電或過度放電；配置并且控制系統(tǒng)通信；例如從授權(quán)的使用者或者另一聯(lián)網(wǎng)電池系統(tǒng)控制器702接收并且實施命令；以及向授權(quán)的使用者或者另一聯(lián)網(wǎng)電池系統(tǒng)控制器702提供狀況和配置信息。這些功能以及由嵌入式CPU 802執(zhí)行的其它功能在下文中更詳細(xì)地描述。

如在下文中更詳細(xì)描述，由嵌入式CPU 802監(jiān)視并維持的狀況和控制信息的類型的示例包括參考圖19A至圖19E、圖21、圖22A至圖22E和圖23A至圖23B標(biāo)識的那些。在實施例中，嵌入式CPU 802監(jiān)視并且維持共同電系統(tǒng)信息諸如逆變器輸出功率、逆變器輸出電流、逆變器交流電壓、逆變器交流頻率、充電器輸出功率、充電器輸出電流、充電器直流電壓等。通過本文的描述，由嵌入式CPU 802的實施例監(jiān)視和維持的額外狀況和控制信息對于相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員也是顯而易見的。

如圖8A所示，安培小時/功率監(jiān)視器806包括CAN(CANBus)通信端口804b、微控制單元(MCU)808、存儲器810、電流監(jiān)視電路812和電壓監(jiān)視電路814。電流監(jiān)視電路812聯(lián)接到分流器832并且用來確定電流值和監(jiān)視電池組302的充電和放電。電壓監(jiān)視電路814聯(lián)接到分流器832和接觸器834并且用來確定電壓值和監(jiān)視電池組302的充電和放電。由電流監(jiān)視電路812和電壓監(jiān)視電路814獲得的電流和電壓值儲存在存儲器810中并且例如使用CAN(CANBus)通信端口804b例如通信到嵌入式CPU 802。

在一實施例中，由安培小時/功率監(jiān)視器806確定的電流和電壓值儲存在存儲器810中并且由在存儲器810中儲存并且在MCU 808上執(zhí)行的程序用來導(dǎo)出功率、安培小時和瓦時值。關(guān)于安培小時/功率監(jiān)視器806的這些值和狀況信息使用CAN(CANBus)通信端口804b通信到嵌入式CPU 802。

如圖8A所示，低電壓繼電器控制器816包括CAN(CANBus)通信端口804c、微控制單元(MCU)818、存儲器820、多個繼電器822(即，繼電器R0,R1...RN)和場效電晶體(MOSFETS)824(中文是什么)。在實施例中，低電壓繼電器控制器816也包括溫度感測電路(未圖示)以監(jiān)視例如電池系統(tǒng)控制器702的封殼外殼部件、封殼外殼電能儲存單元100的溫度等。

在操作時，低電壓繼電器控制器816從嵌入式CPU 802經(jīng)由CAN(CANBus)通信端口804c接收命令并且相應(yīng)地操作繼電器822和場效電晶體824。此外，低電壓繼電器控制器816經(jīng)由CAN(CANBus)通信端口804c向嵌入式CPU 802發(fā)送關(guān)于繼電器和場效電晶體狀態(tài)的狀況信息。繼電器822用來執(zhí)行諸如下列功能：接通和切斷冷卻風(fēng)扇、控制電源諸如電源836的輸出等。場效電晶體824用來控制高電壓繼電器控制器826的繼電器828以及控制狀況燈等。在實施例中，低電壓控制器816執(zhí)行存儲于MCU 818上的存儲器820中的程序，在嵌入式PU停止操作和/或如所希望的通信的情況下，MCU 818接管CPU 802的操作控制。這個程序然后能關(guān)于在等待嵌入式CPU 802恢復(fù)時使系統(tǒng)繼續(xù)操作是否安全或者是否起始系統(tǒng)關(guān)機(jī)和重啟做出判斷。

如圖8A所示，高電壓繼電器控制器826包括多個繼電器828。這些繼電器之一用來操作接觸器834，接觸器834用來在連接電池組302的載流線中做出連接或斷開連接。在實施例中，使用其它繼電器828，例如控制一個或多個逆變器和/或一個或多個充電器的操作。繼電器828能根據(jù)電壓和電流考慮直接操作裝置或者通過適當(dāng)控制額外接觸器(未圖示)而操作。

在實施例中，熔斷器830包括于電池系統(tǒng)控制器702中。熔斷器830的目的在于中斷可能會損壞電池單體或連接線的高電流。

分流器832結(jié)合安培小時/功率監(jiān)視器806用來監(jiān)視電池組302的充電和放電。在操作中，在分流器832兩端形成與通過分流器832流動的電流成比例的電壓。這個電壓由安培小時/功率監(jiān)視器806的電流監(jiān)視電路812感測并且用來生成電流值。

電源836提供直流功率來操作電池系統(tǒng)控制器702的各個部件。在實施例中，到電源836的功率輸入為交流線電壓、直流電池電壓或二者。

圖8B和圖8C是進(jìn)一步示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性電池系統(tǒng)控制器702的圖。圖8B是示例電池系統(tǒng)控制器702的頂部、前側(cè)視圖，其中移除了頂部覆蓋物以便于示出容納的部件的布局。圖8C是示例性電池系統(tǒng)控制器702的頂部、左側(cè)視圖，也移除了頂部覆蓋物以示出部件的布局。

如圖8B、圖8C或者這兩個圖所示，電池系統(tǒng)控制器702包括封殼840，封殼840容納嵌入式CPU 802、安培小時/功率監(jiān)視器806、低電壓繼電器控制器816、高電壓繼電器控制器826、熔斷器保持器和熔斷器830、分流器832、接觸器834和電源836。在封殼840內(nèi)還包括斷路器842、電源開關(guān)844、第一組信號連接器846(在封殼840的前側(cè)上)、第二組信號連接器854(在封殼840的后側(cè)上)、一組電源連接器856a-d(在封殼840的后側(cè)上)和兩個高電壓繼電器858a和858b。在圖8B和圖8C中，故意省略了布線以便更清楚地示出部件的布局，然而，通過本文的描述，將這些部件布線的方式將是相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員理解的。

嵌入式CPU 802、安培小時/功率監(jiān)視器806、低電壓繼電器控制器816、高電壓繼電器控制器826、熔斷器保持器和熔斷器830、分流器832、接觸器834和電源836的目的和操作已經(jīng)參考圖8A在上文中描述。如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，斷路器842的目的是安全性。斷路器842與分流器832串聯(lián)并且用來中斷可能會損壞電池單體或連接線的高電流。其也可以用來在維護(hù)期間或者在不使用電能儲存單元100期間手動斷開將電池組302連接在一起的載流線。同樣，電源開關(guān)844用來接通和切斷到電池系統(tǒng)控制器702的交流功率輸入。

第一組信號連接器846(在封殼840的前側(cè)上)的目的是能連接到嵌入式CPU 802而無需將電池系統(tǒng)控制器702從控制單元106取出和/或無需移除封殼840的頂部覆蓋物。在一實施例中，第一組信號連接器846包括USB連接器848、RJ-45連接器850和9-引腳連接器852。使用這些連接器，能例如將鍵盤和顯示器(未圖示)連接到嵌入式CPU 802。

第二組信號連接器854(在封殼840的后側(cè)上)的目的是能連接到電能儲存單元100的其它部件諸如電池組302和逆變器和/或充電器并且與之通信。在一實施例中，第二組信號連接器854包括RJ-45連接器850和9-引腳連接器852。RJ-45連接器850用于例如CAN(CANBus)通信和以太網(wǎng)/因特網(wǎng)通信。9-引腳連接器852用于例如RS-232或RS-485通信。

電源連接器856a-d(在封殼840的后側(cè)上)用來連接電導(dǎo)體。在一實施例中，每個電源連接器856具有兩個較大載流連接引腳和四個較小載流連接引腳。電源連接器856之一用來將分流器832的一端和接觸器834的一端連接到用來將電池組302連接在一起(例如，使用兩個較大載流連接引腳)的電線和用來將輸入功率連接到電池組302的電源416或418之一或二者以控制封殼840內(nèi)側(cè)的一個或多個繼電器(例如，使用四個較小載流連接引腳中的兩個或四個)。第二電源連接器856用于例如將電網(wǎng)交流電連接到外殼840內(nèi)的控制繼電器。在實施例中，其余兩個電源連接器856用來例如將封殼840內(nèi)側(cè)的繼電器諸如繼電器856a和856b連接到逆變器和/或充電器的供電載流導(dǎo)體。

在一實施例中，高電壓繼電器858a和858b的目的在于使連接到電池組302的充電器和/或逆變器的供電載流導(dǎo)體連接或中斷。通過中斷連接到電池組302的充電器和/或逆變器的供電載流導(dǎo)體，這些繼電器能用來防止充電器和/或逆變器操作并且因此保護(hù)電池組302防止過度充電或過度放電。

圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的電能儲存單元900的圖。如本文所描述的電能儲存單元900能作為獨(dú)立電能儲存單元操作或者其可以與其它電能儲存單元900組合在一起以構(gòu)成較大電能儲存單元例如電能儲存單元100的一部分。

如圖9所示，電能儲存單元900包括聯(lián)接到一個或多個電池組302a-n的電池系統(tǒng)控制器702。在實施例中，如在下文中更詳細(xì)描述，電池系統(tǒng)控制器702還可以聯(lián)接到在圖9中由逆變器/充電器902所表示的一個或多個充電器和一個或多個逆變器。

電能儲存單元900的電池系統(tǒng)控制器702包括嵌入式CPU 802、安培小時/功率監(jiān)視器806、低電壓繼電器控制器816、高電壓繼電器控制器826、熔斷器830、分流器832、接觸器834和電源836。電池組302a-n中每一個包括電池模塊412、電池組控制器414、交流電源416和電池組單體平衡器420。

例如，在操作時，在電池充電進(jìn)展期間，電能儲存單元900如下執(zhí)行。嵌入式CPU 802持續(xù)地監(jiān)視由電能儲存單元900的各種部件傳輸?shù)臓顩r信息。如果根據(jù)這種監(jiān)視，嵌入式CPU 802確定該單元正常操作，然后當(dāng)例如由授權(quán)的用戶或者由在嵌入式CPU 802(參看下文的圖10B)上執(zhí)行的程序命令時，嵌入式CPU 802向低電壓繼電器控制器816發(fā)送命令來閉合與接觸器834相關(guān)聯(lián)的MOSFET開關(guān)。閉合這個MOSFET開關(guān)啟動了在高電壓繼電器控制器826上的繼電器，而這使接觸器834閉合。接觸器834閉合將充電器(即，逆變器/充電器902)聯(lián)接到電池組302a-n。

一旦充電器聯(lián)接到電池組302a-n，嵌入式CPU 802向充電器發(fā)送命令以開始對電池組充電。在實施例中，這個命令可以例如是充電器輸出電流命令或者充電器輸出功率命令。在執(zhí)行自檢后，充電器將開始充電。這種充電將造成電流通過分流器832流動，分流器832由安培小時/功率監(jiān)視器806來測量。安培小時/功率監(jiān)視器806也測量電池組302a-n的總電壓。除了測量電流和電壓之外，安培小時/功率監(jiān)視器804計算直流功率值、安培小時值和瓦時值。安培小時值和瓦時值用來更新由安培小時/功率監(jiān)視器806維持的安培小時計數(shù)器和瓦時計數(shù)器。電流值、電壓值、安培小時計數(shù)器值和瓦時計數(shù)器值由安培小時/功率監(jiān)視器806持續(xù)地傳輸?shù)角度胧紺PU 802和電池組302a-n。

在充電進(jìn)展期間，電池組302a-n持續(xù)地監(jiān)視來自安培小時/功率監(jiān)視器806的傳輸并且使用安培小時計數(shù)器值和瓦時計數(shù)器值來更新由電池組302a-n維持的值。這些值包括電池組和單體荷電狀態(tài)(SOC)值、電池組和單體安培小時(AH)可放電值和電池組和單體瓦時(WH)可放電值，如在下文中參考圖21更詳細(xì)地描述。而且，在充電進(jìn)展期間，嵌入式CPU 802持續(xù)地監(jiān)視來自安培小時/功率監(jiān)視器806的傳輸以及來自電池組302a-n的傳輸并且使用安培小時計數(shù)器傳輸?shù)闹岛碗姵亟M302a-n傳輸?shù)闹祦砀掠汕度胧紺PU 802維持的值。由嵌入式CPU 802維持的值包括電池組和單體SOC值、電池組和單體AH可放電值、電池組和單體WH可放電值、電池和單體電壓和電池和單體溫度，如在下文中參考圖22A和圖22B更詳細(xì)地描述。只要每個裝置按照預(yù)期工作，充電進(jìn)展將繼續(xù)直到滿足停止標(biāo)準(zhǔn)。在實施例中，停止標(biāo)準(zhǔn)包括例如最大SOC值、最大電壓值或停止時間值。

在充電進(jìn)展期間，當(dāng)滿足停止標(biāo)準(zhǔn)時，嵌入式CPU 802向充電器發(fā)送命令來停止充電。一旦停止充電，嵌入式CPU 802向低電壓繼電器控制器816發(fā)送命令來斷開與接觸器834相關(guān)聯(lián)的MOSFET開關(guān)。斷開這個MOSFET開關(guān)改變了在與接觸器834相關(guān)聯(lián)的高電壓繼電器控制器826上的繼電器狀態(tài)，而這斷開接觸器834。斷開接觸器834使充電器(即，逆變器/充電器902)與電池組302a-n去耦。

如在下文中更詳細(xì)地描述，電池組302a-n負(fù)責(zé)維持其相應(yīng)電池模塊412的正常SOC和電壓平衡。在一實施例中，由電池組使用其電池組控制器414和/或其交流電源416實現(xiàn)了正常SOC和電壓平衡，以使得其電池模塊412符合由嵌入式CPU 802傳輸?shù)哪繕?biāo)值，諸如目標(biāo)SOC值和目標(biāo)電壓值。在充電進(jìn)展的一部分期間或者在充電進(jìn)展之后或者既在充電進(jìn)展的一部分期間也在充電進(jìn)展之后發(fā)生這種平衡。

如相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員通過本文的描述而理解的，電能儲存單元900的放電進(jìn)展以類似于充電進(jìn)展的方式發(fā)生，除了電池組302a-n放電而不是充電。

圖10A是進(jìn)一步示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的電能儲存單元100的圖。如圖10A所示，通過將若干電能儲存單元900a-n組合和聯(lián)網(wǎng)來形成電能儲存單元100。電能儲存單元900a包括電池系統(tǒng)控制器702a和電池組302a₁-n₁。電能儲存單元900b包括電池系統(tǒng)控制器702n和電池組302a_n-n_n。電池系統(tǒng)控制器702a-n的嵌入式CPU 802a-n聯(lián)接在一起并且使用CAN(CANBus)通信而彼此通信。在嵌入式CPU 802a-n之間通信的信息包括在下文中參考圖22A和圖22B所標(biāo)識的信息。

在操作中，電能儲存單元100類似于上文關(guān)于電能儲存系統(tǒng)900所描述的那樣操作。每個電池系統(tǒng)控制器702監(jiān)視并且控制其自己的部件諸如電池組302。此外，電池系統(tǒng)控制器702之一作為主電池系統(tǒng)控制器操作并且協(xié)調(diào)其它電池系統(tǒng)控制器702的活動。這種協(xié)調(diào)包括(例如)充當(dāng)電能儲存單元100的總監(jiān)視器并且確定并通信可用來實現(xiàn)適當(dāng)電池組平衡的目標(biāo)值例如目標(biāo)SOC值和目標(biāo)電壓值。關(guān)于如何實現(xiàn)這點(diǎn)的更多細(xì)節(jié)在下文中例如參考圖25描述。

圖10B是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的電能儲存系統(tǒng)1050的圖。如圖10B所示，在一實施例中，系統(tǒng)1050包括與服務(wù)器1056通信的電能儲存單元100。服務(wù)器1056與數(shù)據(jù)庫/儲存裝置1058a-n通信。服務(wù)器1056受到防火墻1054保護(hù)并且被示出經(jīng)由因特網(wǎng)1052與電能儲存單元100通信。在其它實施例中，使用其它通信手段，諸如蜂窩通信或高級量測體系通信網(wǎng)絡(luò)。電能儲存系統(tǒng)1050的用戶諸如電力公用設(shè)施和/或可再生能源資產(chǎn)操作者使用(多個)用戶接口1060與電能儲存系統(tǒng)1050互動。在一實施例中，用戶接口是圖形、基于web的用戶接口，例如，其能由直接連接到服務(wù)器1056或者因特網(wǎng)1052的計算機(jī)訪問。在實施例中，由(多個)用戶接口1060顯示和/或控制的信息包括例如在下文中參考圖19A至圖19E、圖21、圖22A至圖22B和圖23A至圖23B所標(biāo)識的信息。通過本文給出的描述，也可以包括和/或控制對于相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的的額外信息。

在實施例中，(多個)用戶接口1060可以用來更新和/或改變由電能儲存單元100所使用的程序和控制參數(shù)。通過改變程序和/或控制參數(shù)，用戶能以任何所希望的方式來控制電能儲存單元100。這包括例如控制電能儲存單元100何時儲存能量、儲存多少能量和以什么速率儲存能量，以及由電能儲存單元100何時放出能量、放出多少能量和以什么速率放出能量。在一實施例中，用戶接口能操作一個或多個電能儲存單元100使得它們例如就像旋轉(zhuǎn)備用那樣做出響應(yīng)并且可能防止掉電或停電。

在一實施例中，電能儲存系統(tǒng)1050用來學(xué)習(xí)更多的電池單體行為。服務(wù)器1056例如可以用來收集和處理關(guān)于構(gòu)成電能儲存單元100的電池單體的行為和關(guān)于電能儲存單元100本身的大量信息。在一實施例中，所收集的關(guān)于電池單體和電能儲存單元100的信息可以由制造商用來例如改進(jìn)未來的電池和用來發(fā)展更有效的未來系統(tǒng)。也可以分析信息以確定例如如何以特定方式操作電池單體來影響電池單體和電能儲存單元100的使用壽命。通過本文所給出的描述，電能儲存系統(tǒng)1050的另外的特點(diǎn)和益處將對于相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。

圖10C是根據(jù)本發(fā)明的一替代實施例的電能儲存系統(tǒng)1050的圖。電能儲存系統(tǒng)1050的用戶可以使用計算機(jī)1070(用戶接口可以設(shè)置于計算機(jī)1070上)來經(jīng)由并非因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)連接1080訪問電能儲存單元100。在圖10C中的網(wǎng)絡(luò)1080可以是本領(lǐng)域中設(shè)想到的任何網(wǎng)絡(luò)，包括以太網(wǎng)或甚至將計算機(jī)1070直接連接到電能儲存單元100的甚至單根電纜。

圖11至圖20是進(jìn)一步示出根據(jù)本發(fā)明的電能儲存單元和采用電能儲存單元的各種電能儲存系統(tǒng)的圖。

圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的電能儲存系統(tǒng)1100的圖。電能儲存系統(tǒng)1100包括電能儲存單元900、發(fā)電機(jī)1104、蜂窩電話站設(shè)備1112和蜂窩電話塔架和設(shè)備1114。如在圖11中所示，電能儲存單元900包括具有十個電池組302a-j的電池1102、電池系統(tǒng)控制器702、充電器1106和逆變器1108。在本發(fā)明的實施例中，電池110可以包含多于十個或少于十個電池組302。

在操作中，發(fā)電機(jī)1104運(yùn)行并且用來經(jīng)由充電器1106給電池1102充電。當(dāng)將電池1102充電到所希望的狀態(tài)時，發(fā)電機(jī)1104關(guān)機(jī)。電池1102然后準(zhǔn)備向蜂窩電話站設(shè)備1112和/或蜂窩電話塔架上的設(shè)備供電。電池系統(tǒng)控制器702監(jiān)視并且控制電能儲存單元900，如本文所描述。

在本發(fā)明的實施例中，逆變器1108能在充電器1106操作的同時操作使得在對電池1102充電期間逆變器1108能向設(shè)備供電而無需中斷。電能儲存系統(tǒng)1100可以使用備用電源(例如，當(dāng)電網(wǎng)電力不可用時)或者其可以持續(xù)地用于不存在電網(wǎng)電力的情形(例如，在脫離電網(wǎng)的環(huán)境下)。

圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的電能儲存系統(tǒng)1200的圖。電能儲存系統(tǒng)1200類似于電能儲存系統(tǒng)1100，除了電能儲存單元900現(xiàn)向負(fù)載1202供電。只要電池1102和發(fā)電機(jī)1104具有相應(yīng)大小，負(fù)載1202可以是任何電負(fù)載。

電能儲存系統(tǒng)1200適用于例如脫離電網(wǎng)的環(huán)境，諸如偏遠(yuǎn)的醫(yī)院、偏遠(yuǎn)的學(xué)校、偏遠(yuǎn)的政府機(jī)構(gòu)等。因為并不需要發(fā)電機(jī)1104持續(xù)地運(yùn)行以向負(fù)載1202供電，能實現(xiàn)明顯的燃料節(jié)省，以及發(fā)電機(jī)1104的操作壽命改進(jìn)。使用電能儲存系統(tǒng)1200也能實現(xiàn)其它節(jié)省，諸如運(yùn)輸操作發(fā)電機(jī)1104所需的燃料的成本減少。

圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的電能儲存系統(tǒng)1300的圖。電能儲存系統(tǒng)1300類似于電能儲存系統(tǒng)1200，除了發(fā)電機(jī)1104由太陽能電池板1302替換。在電能儲存系統(tǒng)1300中，太陽能電池板1302用來發(fā)電，電力用來給電池1102充電和負(fù)載1202供電。

電能儲存系統(tǒng)1300適用于例如脫離電網(wǎng)的環(huán)境，類似于電能儲存系統(tǒng)1200。電能儲存系統(tǒng)1300優(yōu)于電能儲存系統(tǒng)1200的一個優(yōu)點(diǎn)在于不需要燃料。沒有發(fā)電機(jī)和沒有燃料需要使得電能儲存系統(tǒng)1300比電能儲存系統(tǒng)1200更易于操作和維護(hù)。

圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的電能儲存系統(tǒng)1400的圖。電能儲存系統(tǒng)1400類似于電能儲存系統(tǒng)1300，除了太陽能電池板1302由電網(wǎng)連接件1402替換。在電能儲存系統(tǒng)1400中，電網(wǎng)連接件1402用來提供電力，電力用來給電池1102充電和負(fù)載1202供電。

電能儲存系統(tǒng)1400例如適用于電網(wǎng)電力可用的環(huán)境。電能儲存系統(tǒng)1400優(yōu)于電能儲存系統(tǒng)1300的一個優(yōu)點(diǎn)在于初始購買價格小于電能儲存系統(tǒng)1400的購買價格。這是因為其不需要太陽能電池板1302。

圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的電能儲存系統(tǒng)1500的圖。電能儲存系統(tǒng)1500包括經(jīng)由電網(wǎng)連接件1402而連接到電網(wǎng)的電能儲存單元900。

電能儲存系統(tǒng)1500儲存來自電網(wǎng)的能量并且將能量供應(yīng)給電網(wǎng)，例如以幫助公用設(shè)施轉(zhuǎn)移峰值負(fù)荷并且執(zhí)行負(fù)荷均衡。照此，電能儲存單元900可以使用雙向逆變器1502，而不是例如單獨(dú)逆變器和單獨(dú)充電器。使用雙向逆變器是有利的，因為其通常比購買單獨(dú)逆變器和單獨(dú)充電器更廉價。

在本發(fā)明的實施例中，電能儲存系統(tǒng)1500的電能儲存單元900使用用戶接口和計算機(jī)系統(tǒng)遠(yuǎn)程操作，類似于在上文中參考圖10B所描述的那樣。這種系統(tǒng)使得在電池1102中儲存的能量能以類似于共用設(shè)施操作者如何互動以從燃?xì)鉁u輪分派能量的方式來分派。

圖16是示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的電能儲存系統(tǒng)1600的圖。電能儲存系統(tǒng)1600包括電能儲存單元900(容納于戶外封殼1602中)，電能儲存單元900聯(lián)接到太陽能電池板1606(安裝于房屋1640的屋頂上)和電網(wǎng)連接件1608。

在操作中，太陽能電池板1606和/或電網(wǎng)連接件1608能用來給電能儲存單元900的電池充電。電能儲存單元900的電池然后放電以給房屋1604內(nèi)的負(fù)載供電和/或經(jīng)由電網(wǎng)連接件1608向電網(wǎng)提供電力。

圖17是示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例容納于戶外封殼1602中的電能儲存單元900的圖。如圖17所示，電能儲存單元900包括電池1102、電池系統(tǒng)控制器702、充電器1106和逆變器1108，以及斷路器箱和斷路器1704。電能儲存單元900以本文所描述的方式操作。

在一實施例中，戶外封殼1602是NEMA 3R額定封殼。封殼1602具有安裝到封殼1602前側(cè)上的兩個門和安裝到封殼1602后側(cè)上的兩個門以接近在封殼內(nèi)的設(shè)備。封殼的頂面板和側(cè)面板也可以被移除以用于額外接近。在一實施例中，使用受電池系統(tǒng)控制器702控制的風(fēng)扇來冷卻封殼1602。在實施例中，由安裝于這些門之一上的空調(diào)單元(未圖示)來實現(xiàn)冷卻風(fēng)扇。

通過本文的描述，如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的，本發(fā)明并不限于將戶外封殼1602用來容納電能儲存單元900。也可以使用其它封殼。

如圖18所示，在本發(fā)明的一實施例中，計算機(jī)1802用來與電能儲存單元900互動并且控制電能儲存單元900。計算機(jī)1802可以是任何計算機(jī)，諸如運(yùn)行Windows或Linux操作系統(tǒng)的個人計算機(jī)。在計算機(jī)1802與電能儲存系統(tǒng)900之間的連接可以是有線連接或無線連接。用來與電能儲存單元900互動的這種系統(tǒng)適合于例如居住在房屋1604中希望使用這種系統(tǒng)的用戶。對于其它用戶，諸如公用設(shè)施操作者，可以使用與參考圖10B所描述的系統(tǒng)類似的系統(tǒng)，從而提供額外控制和對于可從電能儲存單元900得到的信息提供更多接近。

在本發(fā)明的實施例中，電能儲存單元900可以受到多于一方諸如由房屋1602的居住者和由公用設(shè)施操作者監(jiān)視和/或控制。在這些情況下，可以建立授權(quán)用戶的不同優(yōu)先級從而避免任何可能沖突的命令。

圖19A至圖19E是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性用戶接口1900的圖，其適合于例如實施于計算機(jī)1802上。示意性接口預(yù)期是說明性的并且不限制本發(fā)明。

在如圖19A所示的一實施例中，用戶接口1900包括狀況指示器1902、儲存能量指示器1904、電能儲存單元功率值1906、房屋負(fù)荷值1908、太陽能功率值1910和電網(wǎng)功率值1912。狀況指示器1902用來指示電能儲存單元900的操作狀況。儲存的能量指示器1904用來示出多少能量可以用來從電能儲存單元900放電。四個值1906、1908、1910和1912示出了電能儲存系統(tǒng)1600的部件的能量流動的速率和方向。

在圖19A中，值1906表示能量以2.8kw的速率流入到電能儲存單元900。值1908表示能量以1.2kw的速率流入到房屋1604內(nèi)以給負(fù)載供電。值1910表示能量由太陽能電池板1606以2.8kw的速率生成。值1912表示能量從電網(wǎng)連接件1608以1.2kw的速率汲取。從這些值，能確定系統(tǒng)工作，太陽能電池板發(fā)電，電能儲存單元的電池被充電，并且能量從公用設(shè)施以1.2kw的速率購買。

圖19B描繪了在太陽能電池板不產(chǎn)生能量的時間點(diǎn)例如在夜晚的電能功率系統(tǒng)1600的狀態(tài)。值1906表示能量以2.0kw的速率流入到電能儲存單元900。值1908表示能量以1.1kw的速率流入到房屋1604內(nèi)以給負(fù)載供電。值1910表示太陽能電池板1606不生成能量。值1912表示能量從電網(wǎng)連接件1608以3.1kw的速率汲取。從這些值，能確定系統(tǒng)工作，太陽能電池板不發(fā)電，電能儲存單元的電池被充電，并且能量從公用設(shè)施以3.1kw的速率購買。

圖19C描繪了在電能儲存單元900的電池完全充電并且太陽能電池板發(fā)電的時間點(diǎn)電能功率系統(tǒng)1600的狀態(tài)。值1906表示電能儲存單元900消耗電力而不是發(fā)電。值1908表示能量以1.5kw的速率流入到房屋1604內(nèi)以給負(fù)載供電。值1910表示能量由太陽能電池板1606以2.5kw的速率生成。值1912表示能量向電網(wǎng)連接件1608以1.0kw的速率提供。

圖19D描繪了在太陽能電池板不產(chǎn)生能量的時間點(diǎn)例如在夜晚并且當(dāng)電能儲存單元900生成比用于給房屋1604中的負(fù)載供電更多的電力時的電能功率系統(tǒng)1600的狀態(tài)。值1906表示能量以3.0kw的速率流出電能儲存單元900。值1908表示能量以2.2kw的速率流入到房屋1604內(nèi)以給負(fù)載供電。值1910表示太陽能電池板1606不生成能量。值1912表示能量向電網(wǎng)連接件1608以0.8kw的速率提供。

圖19E描繪了在太陽能電池板不產(chǎn)生能量的時間點(diǎn)例如在夜晚并且當(dāng)電力儲存單元900受到控制以便生成房屋1604中的負(fù)載的電力需要時的電能功率系統(tǒng)1600的狀態(tài)。值1906表示能量以2.2kw的速率流出電能儲存單元900。值1908表示能量以2.2kw的速率流入到房屋1604內(nèi)以給負(fù)載供電。值1910表示太陽能電池板1606不生成能量。值1912表示并無能量從電網(wǎng)連接件1608汲取或者向電網(wǎng)連接件1608供應(yīng)。

如相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員在審閱了圖19A至圖19E和本文公開的描述之后應(yīng)理解的，電能儲存系統(tǒng)1600具有用于電力消費(fèi)者和公用設(shè)施的許多優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)包括(但不限于)公用設(shè)施能均衡其負(fù)荷，能在電力中斷的情況下向客戶提供備用電源，支持插電式電動車和部署和可再生能源(例如太陽能電池板)，能提供更好的電網(wǎng)調(diào)節(jié)和能改進(jìn)配電線效率。

圖20至圖25是示出本發(fā)明的各種軟件特點(diǎn)的圖。在實施例中，使用可編程的存儲器和不可編程的存儲器來實施軟件特點(diǎn)。

圖20是示出在示例性電能儲存單元900的部件之中如何來分配本文所描述的本發(fā)明的各種軟件特點(diǎn)的圖。如圖20所示，在一實施例中，電能儲存單元900的電池系統(tǒng)控制器702具有三個部件，這三個部件包括軟件。使用微控制單元(MCU)來執(zhí)行軟件。這些部件是嵌入式CPU 802、安培小時/功率監(jiān)視器806和低電壓繼電器控制器816。

嵌入式CPU 802包括存儲器2004，存儲器2004存儲操作系統(tǒng)(OS)2006和應(yīng)用程序(APP)2008。這種軟件使用MCU 2002執(zhí)行。在一實施例中，這個軟件一起用來使用用戶接口從用戶接收輸入命令，并且其經(jīng)由用戶接口向用戶提供關(guān)于電能儲存單元900的狀況信息。嵌入式CPU 802根據(jù)所接收的輸入命令來操作電能儲存單元900，只要命令不將電能儲存單元900置于不合需要或不安全狀態(tài)。輸入命令用來控制例如何時對電能儲存單元900的電池1102進(jìn)行充電和放電。輸入命令也用來控制例如電池1102充電和放電的速率以及在每次充電-放電循環(huán)期間電池1102循環(huán)多深。軟件通過向充電器1106的充電器電子控制單元(ECU)2014發(fā)送命令來控制電池1102充電。軟件通過向逆變器1108的逆變器電子控制單元(ECU)2024發(fā)送命令來控制電池1102的放電。

除了控制充電器1106和逆變器1108的操作之外，嵌入式CPU 802與電池組302a-302n和安培小時/功率監(jiān)視器806一起用來管理電池1102。在嵌入式CPU 802上駐留并且執(zhí)行的軟件、電池組302a-n的電池系統(tǒng)控制器414a-n和安培小時/功率監(jiān)視器806確保了電池1102在所有時間安全操作并且若需要采取適當(dāng)措施來確保例如電池1102既不被過度充電也不被過度放電。

如圖20所示，安培小時/功率監(jiān)視器806包括存儲器810，存儲器810存儲應(yīng)用程序2010。這種應(yīng)用程序使用MCU 808來執(zhí)行。在實施例中，應(yīng)用程序2010負(fù)責(zé)保持在電池充電進(jìn)展期間跟蹤多少電荷進(jìn)入到電池1102中和跟蹤電池放電進(jìn)展期間多少電荷從電池1102取出。這個信息被通信到嵌入式CPU 802和電池組302的電池系統(tǒng)控制器414。

低電壓繼電器控制器816包括存儲器820，存儲器820存儲應(yīng)用程序2012。應(yīng)用程序2012使用MCU 818來執(zhí)行。在實施例中，應(yīng)用程序2012響應(yīng)于來自嵌入式CPU 802的命令而斷開和閉合繼電器和MOSFET。此外，其還將關(guān)于繼電器和MOSFET開關(guān)的狀態(tài)的狀況信息發(fā)送到嵌入式CPU 802。在實施例中，低電壓繼電器控制器816還包括溫度傳感器，使用應(yīng)用程序2012來監(jiān)視溫度傳感器并且在某些實施例中，應(yīng)用程序2012包括充分功能使得當(dāng)嵌入式CPU 802如預(yù)期那樣不操作時低電壓繼電器控制器816能接管嵌入式CPU 802并且關(guān)于使電能儲存單元900關(guān)機(jī)和重啟做出判斷。

充電器1106的充電器ECU 2014包括存儲器2018，存儲器2018存儲應(yīng)用程序2020。使用MCU 2016來執(zhí)行應(yīng)用程序2020。在實施例中，應(yīng)用程序2020負(fù)責(zé)從嵌入式CPU 802接收命令和相應(yīng)地操作充電器1106。應(yīng)用程序2020也向嵌入式CPU 802發(fā)送關(guān)于充電器1106的狀況信息。

逆變器1108的逆變器ECU 2024包括存儲器2028，存儲器2028存儲應(yīng)用程序2030。使用MCU 2026來執(zhí)行應(yīng)用程序2030。在實施例中，應(yīng)用程序2030負(fù)責(zé)從嵌入式CPU 802接收命令和相應(yīng)地操作逆變器1108。應(yīng)用程序2030也向嵌入式CPU 802發(fā)送關(guān)于逆變器1108的狀況信息。

也如圖20所示，每個電池組302包括電池系統(tǒng)控制器414，電池系統(tǒng)控制器414具有存儲器518。每個存儲器518用來存儲應(yīng)用程序2034。每個應(yīng)用程序2034使用MCU 516來執(zhí)行。應(yīng)用程序2034也負(fù)責(zé)監(jiān)視每個相應(yīng)電池組302的單體并且將關(guān)于單體的狀況信息發(fā)送到嵌入式CPU 802。應(yīng)用程序2034也負(fù)責(zé)平衡每個相應(yīng)電池組302的電池單體的電壓電平和荷電狀態(tài)(SOC)水平。

在一實施例中，每個應(yīng)用程序2034如下操作。在通電時，MCU 518開始執(zhí)行引導(dǎo)加載器軟件。引導(dǎo)加載器軟件從閃速存儲器向RAM復(fù)制應(yīng)用程序，并且引導(dǎo)加載器軟件開始執(zhí)行應(yīng)用程序。一旦應(yīng)用軟件正常操作，嵌入式CPU 802詢問電池組控制器414來判斷其是否包含適用于在嵌入式CPU 802上執(zhí)行的應(yīng)用程序2008的適當(dāng)硬件和軟件版本。如果電池組控制器414包含不兼容的硬件版本，命令電池組控制器關(guān)機(jī)。如果電池組控制器414包含不兼容或者過期的軟件版本，嵌入式CPU 802向電池組控制器提供正確或更新的應(yīng)用程序，并且電池組控制器重啟以開始執(zhí)行新軟件。

一旦嵌入式CPU 802確定了電池組控制器414利用正確的硬件和軟件操作，嵌入式CPU 802驗證電池組414利用正確的配置數(shù)據(jù)操作。如果配置數(shù)據(jù)不正確，嵌入式CPU 802向電池組控制器414提供正確的配置數(shù)據(jù)，并且電池組控制器414保存這些數(shù)據(jù)以在其下一次啟動期間使用。一旦嵌入式CPU 802驗證了電池組控制器414利用正確的配置數(shù)據(jù)操作，電池組控制器414執(zhí)行其應(yīng)用軟件知道其關(guān)機(jī)。在一實施例中，應(yīng)用軟件包括主程序，主程序在啟動時循環(huán)地運(yùn)行若干過程。這些過程包括(但不限于)：監(jiān)視單體電壓的過程；監(jiān)視單體溫度的過程；確定每個單體SOC的過程；平衡單體的過程；CAN(CANBus)傳輸過程；以及，CAN(CANBus)接收過程。在應(yīng)用軟件內(nèi)實施的其它過程包括警報和錯誤識別過程以及為了獲得和管理并未由上述過程之一覆蓋的圖21中標(biāo)識的數(shù)據(jù)的過程。

通過本文的描述，如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的，在本文中參考圖20所描述的其它應(yīng)用程序以類似方式操作，除了實施的過程獲得并且管理不同數(shù)據(jù)。這些不同的數(shù)據(jù)在上下文中參考其它圖描述。

圖21是示出由電池組302的電池組控制器414獲得和/或維持的示例性數(shù)據(jù)的圖。如圖21所示，這些數(shù)據(jù)包括：電池組的SOC以及每個單體的SOC；電池組的電壓以及每個單體的電壓；電池組的平均溫度以及每個單體的溫度；電池組以及每個單體的AH可放電值；電池組以及每個單體的WH可放電值；電池組以及每個單體的容量；關(guān)于電池組的最后校準(zhǔn)放電的信息；關(guān)于電池組的最后校準(zhǔn)充電的信息；關(guān)于電池組和每個單體的AH和WI-I效率的信息；以及自放電信息。

圖22A至圖22B是示出在根據(jù)本發(fā)明的電能儲存單元900的實施例中由嵌入式CPU 802獲得和/或維持的示例性數(shù)據(jù)的圖。如圖22A至圖22B所示，這些數(shù)據(jù)包括：關(guān)于電池1102和每個電池組302的SOC信息；關(guān)于電池1102和每個電池組302的電壓信息；關(guān)于電池1102和每個電池組302的溫度信息；關(guān)于電池1102和每個電池組302的AH可放電信息；關(guān)于電池1102和每個電池組302的WH可放電信息；關(guān)于電池1102和每個電池組302的容量信息；關(guān)于電池1102和每個電池組302的最后校準(zhǔn)放電的信息；關(guān)于電池1102和每個電池組302的最后校準(zhǔn)裝料的信息；關(guān)于電池1102和每個電池組302的AH和WH效率的信息；以及，自放電信息。

除了在圖22A至圖22B中標(biāo)識的數(shù)據(jù)之外，嵌入式CPU 802也獲得并且維持與電池1102的健康或循環(huán)壽命有關(guān)的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)在圖23A至圖23B中標(biāo)識。

在一實施例中，在圖23A至圖23B中示出的數(shù)據(jù)表示充電和放電計數(shù)(即，計數(shù)器值)的數(shù)量，其如下工作。假定例如電池最初在90％電容，并且其放電到其電容10％。這種放電表示80％電容放電，其中，結(jié)束放電狀態(tài)為10％電容。因此，對于這種放電，在放電10-24％之后并且由于76-90％電池電容放電(即，在圖23B中具有值75的計數(shù)器)導(dǎo)致的由電池SOC表示的放電計數(shù)器將遞增。以類似方式，在電池的每次充電進(jìn)展或放電進(jìn)展之后，嵌入式CPU 802確定適當(dāng)計數(shù)器要遞增并且使之遞增。在軟件中實施的過程增加計數(shù)值，對于不同的計數(shù)器值使用不同權(quán)重，以確定電池的有效循環(huán)壽命。出于本發(fā)明的目的，在圖23A至圖23B中標(biāo)識的示例性計數(shù)器預(yù)期是說明性的而不是限制性的。

圖24A至圖24B是示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例如何來控制電能儲存單元的校準(zhǔn)、充電和放電進(jìn)展的圖。如本文所描述，基于電池單體電壓電平和電池單體荷電狀態(tài)(SOC)水平來管理電能儲存單元的電池。

如圖24A所示并且在下文中所描述，四個高電壓值2402(即，V_H1、V_H2、V_H3和V_H4)和四個高荷電狀態(tài)值2406(即，SOC_H1、SOC_H2、SOC_H3和SOC_H4)用來控制充電進(jìn)展。四個低電壓值2404(即，V_L1、V_L2、V_L3和V_L4)和四個低荷電狀態(tài)值2408(即，SOC_L1、SOC_L2、SOC_L3、和SOC_L4)用來控制放電進(jìn)展。在本發(fā)明的實施例中，如在圖2A中所示，用于特定電池單體集合的電壓2410a(由圖24A中的X表示)可能全都低于V_H1的值，而用于某些或全部這些單體的SOC值2410b也處于或高于SOC_H1的值。同樣，如圖24B所示，用于電池單體集合的電壓2410c(由圖24B中的X表示)也可能高于V_L1的值，而用于某些或全部這些單體的SOC值2410d也處于或低于SOC_L1的值。因此，如在下文中更詳細(xì)地描述，所有八個電壓值和所有八個SOC值如本文所描述用來管理根據(jù)本發(fā)明的電能儲存單元的電池。

因為如在本文中所描述，單體電壓值和單體SOC值對于根據(jù)本發(fā)明的電能儲存單元的正常操作是重要的，需要周期性地校準(zhǔn)該單元使得其適當(dāng)?shù)卮_定電池單體的電壓電平和SOC水平。使用在軟件中實施的校準(zhǔn)過程來進(jìn)行這種操作。

最初當(dāng)新電能儲存單元首次投入使用時執(zhí)行校準(zhǔn)過程。理想地，當(dāng)電池單體首次安裝到電能儲存單元中時，電能儲存單元電池的所有單體應(yīng)在大約相同的SOC(例如，50％)。這要求最小化完成初始校準(zhǔn)過程所需的時間量。之后，每當(dāng)滿足下列再校準(zhǔn)觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)之一時執(zhí)行校準(zhǔn)過程：標(biāo)準(zhǔn)1：自從最后校準(zhǔn)日期經(jīng)過了可編程的再校準(zhǔn)時間間隔，例如六個月；標(biāo)準(zhǔn)2：電池單體被充電和放電(即，循環(huán))了可編程的加權(quán)充電和放電循環(huán)次數(shù)諸如150次完全充電和完全放電循環(huán)的加權(quán)等效量；標(biāo)準(zhǔn)3：在試圖平衡電池單體之后，電能儲存單元電池的高SOC單體和低SOC單體以超過可編程的SOC百分比例如2-5％不同；標(biāo)準(zhǔn)4：在電池充電期間，檢測到一個單體到達(dá)值V_H4，而一個或多個單體處于低于V_H4的電壓的情形(參看圖24A)并且這種情形不能通過單體平衡來校正；標(biāo)準(zhǔn)5：在電池放電期間，檢測到一個單體到達(dá)V_L4，而一個或多個單體處于大于V_L4的電壓的情形，并且這種情形不同通過單體平衡來校正。

當(dāng)滿足了上述再校準(zhǔn)觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)之一時，由嵌入式CPU 802設(shè)置電池再校準(zhǔn)標(biāo)志。在設(shè)置了電池再校準(zhǔn)標(biāo)志之后執(zhí)行的第一電池充電是完全對電池的所有單體充電的充電進(jìn)展。這種充電的目的是為了使電池的所有單體進(jìn)入已知完全荷電狀態(tài)。在電池單體處于這種已知的完全荷電狀態(tài)之后，緊接著的電池放電被稱作校準(zhǔn)放電。校準(zhǔn)放電的目的是確定當(dāng)完全充電時多少可放電安培小時的電荷儲存在電池的每個單體中和多少可放電能量儲存在電池的每個單體中。在校準(zhǔn)放電之后進(jìn)行的電池充電被稱作校準(zhǔn)充電。校準(zhǔn)充電的目的在于確定在校準(zhǔn)放電之后，多少安培小時的電荷必須供應(yīng)給每個單體并且多少瓦時的能量必須供應(yīng)給每個電池單體，以使得所有單體在完全充電結(jié)束時回到其已知的條件。在實施這種校準(zhǔn)過程期間確定的值由嵌入式CPU 802儲存并且用來確定在電能儲存單元正常操作期間電池單體的SOC。

在一實施例中，在電池再校準(zhǔn)標(biāo)志之后的第一次充電如下執(zhí)行：步驟1：以CAL-I的恒定電流率給電池的單體充電直到電池的第一單體到達(dá)V_H2的電壓。步驟2：一旦電池的第一單體到達(dá)V_H2的電壓，減小電池單體充電電流到稱作結(jié)束-充電-I(END-CHG-I)的值，并且重新開始對電池單體充電。步驟3：繼續(xù)以結(jié)束-充電-I(END-CHG-I)電流對電池單體充電直到電池的所有單體獲得在V_H3與V_H4之間的電壓值。步驟4：如果在步驟3期間，任何單體到達(dá)V_H4的電壓：(a)停止對單體充電；(b)例如使用平衡電阻器使所有電壓高于V_H3的電池單體放電直到這些單體具有V_H3的電壓；(c)一旦所有單體電壓處于或低于V_H3，再次以結(jié)束-充電-I(END-CHG-I)電流開始對電池單體充電；以及(d)循環(huán)回到步驟3。這個程序當(dāng)實施時將電池的所有單體充電到被稱作SOC_H3的已知荷電狀態(tài)(例如，大約98％的SOC)。在實施例中，充電率(CAL-I)應(yīng)為約0.3C并且結(jié)束-充電-I(END-CHG-I)電流應(yīng)為約0.02至0.05C。

如上文所指出的那樣，在上述充電之后的第一放電是校準(zhǔn)放電。在實施例中，如下來執(zhí)行校準(zhǔn)放電。步驟1：以CAL-I的恒定電流率使電池的單體放電直到電池的第一單體到達(dá)V_L2的電壓。步驟2：一旦電池的第一單體到達(dá)V_L2的電壓，減小電池單體放電電流到稱作結(jié)束-放電-I(例如，約0.02-0.05C)的值，并且重新開始電池單體放電。步驟3：繼續(xù)以結(jié)束-放電-I(END-DISCHG-I)電流使電池單體放電直到電池的所有單體獲得在V_L3與V_L4之間的電壓值。步驟4：如果在步驟3期間，任何單體到達(dá)V_L4的電壓：(a)停止對單體放電；(b)例如使用平衡電阻器使所有電壓高于V_L3的電池單體放電直到這些單體具有V_L3的電壓。在校準(zhǔn)放電結(jié)束時，確定由每個電池放電的安培小時和由每個單體放電的瓦時，并且記錄由圖21、圖22A和圖22B所表示的這些值。如本文所描述，校準(zhǔn)放電的目的在于在完全充電時，確定多少可放電安培小時的端個儲存在每個電池單體中并且多少可放電能量儲存在每個電池單體中。

在校準(zhǔn)放電之后，要執(zhí)行的下一充電被稱作校準(zhǔn)充電。校準(zhǔn)充電的目的在于確定在校準(zhǔn)放電之后必須將多少安培小時的電荷供應(yīng)給每個電池單體和必須將多少瓦時的能量供應(yīng)給每個電池單體以使得所有單體回到充滿電荷。這個過程如下進(jìn)行：步驟1：以CAL-I的恒定電流率給電池的單體充電直到電池的第一單體到達(dá)V_H2的電壓；步驟2：一旦電池的第一單體到達(dá)V_H2的電壓，減小電池單體充電電流到稱作結(jié)束-充電-I(END-CHG-I)的值，并且重新開始對電池單體充電。步驟3：繼續(xù)以結(jié)束-充電-I(END-CHG-I)電流對電池單體充電直到電池的所有單體獲得在V_H3與V_H4之間的電壓值。步驟4：如果在步驟3期間，任何單體到達(dá)V_H4的電壓：(a)停止對單體充電；(b)例如使用平衡電阻器使所有電壓高于V_H3的電池單體放電直到這些單體具有V_H3的電壓；(c)一旦所有單體電壓處于或低于V_H3，再次以結(jié)束-充電-I(END-CHG-I)電流開始對電池單體充電；以及(d)循環(huán)回到步驟3。在校準(zhǔn)充電結(jié)束時，如圖21、圖22A和圖22B所示來記錄給每個電池單體再充電所需的確定的安培小時和給每個電池單體再充電所需的確定的瓦時。通過比較校準(zhǔn)充電信息與校準(zhǔn)放電信息，能確定電能儲存單元的AH效率和WH效率。

在本發(fā)明的實施例中，當(dāng)電能儲存單元的電池在正常操作期間充電時，其使用以下充電過程來充電。步驟1：從授權(quán)的使用者或者在嵌入式CPU 802上運(yùn)行的應(yīng)用程序接收命令，命令規(guī)定了給電能儲存單元電池充電的細(xì)節(jié)。這個消息可以規(guī)定例如電池應(yīng)被充電的充電電流(CHG-I)、充電器功率(CHG-P)或SOC值。命令也可以規(guī)定充電開始時間、充電停止時間或充電持續(xù)時間。步驟2：在接收到命令之后，驗證命令，并且根據(jù)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)來安排充電進(jìn)展。步驟3：在適當(dāng)時間，電能儲存單元電池根據(jù)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)充電，只要并無電池單體到達(dá)大于SOC_H2的SOC并且并無電池單體到達(dá)V_H2的電壓。步驟4：如果在充電期間，電池單體到達(dá)SOC_H2的荷電狀態(tài)或者V_H2的電壓，充電率減小至不大于結(jié)束-充電-I(END-CHG-I)的速率，并且在一實施例中，采用單體的平衡電阻器(即，平衡電阻器開關(guān)閉合)來限制給單體充電的速率。步驟5：在步驟4中減小了充電速率之后，電池單體的充電以減小的充電速率繼續(xù)直到電池的所有單體獲得至少SOC_H1的SOC或者在V_H1與V_H3之間的電壓值。在電池單體獲得SOC_H0或V_H2的值時，其平衡電阻器用來減小其充電率。步驟6：如果在步驟5期間，任何單體到達(dá)SOC_H3荷電狀態(tài)或V_H3的電壓：(a)停止對電池單體充電；(b)在停止充電后，具有大于SOC_H2的荷電狀態(tài)或者大于V_H2的電壓的所有電池單體使用平衡電阻器來放電直到這些單體具有SOC_H2的荷電狀態(tài)或者V_H2的電壓；(c)一旦所有單體電壓處于或低于SOC_H2和V_H2，再次以結(jié)束-充電-I(END-CHG-I)電流開始對電池單體充電；以及(d)循環(huán)回到步驟3。

在實施例中，在上文所描述的充電過程結(jié)束時，檢查再校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)以判斷是否應(yīng)當(dāng)實施校準(zhǔn)過程。如果滿足了校準(zhǔn)觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)中的任一個，那么由嵌入式CPU 802來設(shè)置再校準(zhǔn)標(biāo)志。

在本發(fā)明的實施例中，當(dāng)在正常操作期間使電能儲存單元的電池放電時，其使用以下充電過程放電。步驟1：接收規(guī)定電能儲存單元電池的放電的細(xì)節(jié)的命令。這種命令可以規(guī)定例如應(yīng)使電池放電的放電電流(DISCHG-1)、放電功率(DISCHG-P)或SOC。命令也可以規(guī)定放電開始時間、放電停止時間或放電持續(xù)時間。步驟2：在接收到命令之后，驗證命令，并且根據(jù)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)來安排放電進(jìn)展。步驟3：在適當(dāng)時間，電能儲存單元電池根據(jù)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)充電，只要并無電池單體到達(dá)小于SOC_L2的SOC并且并無電池單體到達(dá)V_L2的電壓。步驟4：如果放電期間，電池單體到達(dá)SOC_L2的荷電狀態(tài)或者V_L2的電壓，放電率減小至不大于END-DTSCHG-I的速率，并且在一實施例中，采用單體的平衡電阻器(即，平衡電阻器開關(guān)閉合)來限制使單體放電的速率。步驟5：在步驟4中減小了充電速率之后，電池單體的充電以減小的充電速率繼續(xù)直到電池的所有單體獲得至少SOC_L1的SOC或者在V_L1與V_L3之間的電壓值。步驟6：如果在步驟5期間，任何單體到達(dá)SOC_L3荷電狀態(tài)或V_L3的電壓：(a)停止對電池單體放電；(b)在停止放電后，具有大于SOC_L1的荷電狀態(tài)或者大于V_L1的電壓的所有電池單體使用平衡電阻器來放電直到這些單體具有SOC_L1的荷電狀態(tài)或者V_L1的電壓；(c)在所有單體電壓處于SOC_L1或V_L1之后，斷開所有平衡開關(guān)并且停止電池單體放電。

在放電過程結(jié)束時，檢查電池再校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)以判斷是否應(yīng)實施校準(zhǔn)過程。如果滿足了校準(zhǔn)觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)中的任何標(biāo)準(zhǔn)，那么由嵌入式CPU 802來設(shè)置電池再校準(zhǔn)標(biāo)志。

如本文所描述，嵌入式CPU 802和電池組302持續(xù)地監(jiān)視ESU電池的所有單體的電壓電平和SOC水平。如果在任何時間，單體電壓或單體SOC超過了或低于規(guī)定的電壓或SOC安全值(例如，VH4、SOCH4、VL4、或SOCL4)，嵌入式CPU 802立即停止，無論當(dāng)前正在進(jìn)行什么操作，并且適當(dāng)?shù)亻_始如下文所描述的過度充電預(yù)防或過度放電預(yù)防過程。

例如在嵌入式CPU 802檢測到電池單體具有高于VH4的電壓或者大于SOCH4的荷電狀態(tài)的任何時間，實施過度充電預(yù)防過程。在實施例中，當(dāng)實施過度充電預(yù)防過程時，其接通連接電網(wǎng)的逆變器(若可用)并且以被稱作OCP-DISCHG-I(例如5Amps)的電流率使電池單體放電直到電池的所有單體處于或低于SOCH3的荷電狀態(tài)水平和處于或低于VH3的電壓電平。如果并未提供連接電網(wǎng)的逆變器來使電池單體放電，那么使用平衡電阻器來使荷電狀態(tài)水平大于SOCH3或者電壓電平高于VH3的任何單體放電直到所有單體處于小于或等于SOCH3的荷電狀態(tài)水平和小于或等于VH3的電壓電平。

如果在操作期間，嵌入式CPU 802檢測到電池單體電壓小于VL4或荷電狀態(tài)小于SOCL4，嵌入式CPU 802將立即停止當(dāng)前執(zhí)行的操作并且開始實施過度放電預(yù)防過程。過度放電預(yù)防過程接通充電器(若可用)并且以被稱作ODP-CHG-I(例如，5Amps)的電流率給電池充電直到電池的所有單體處于或高于荷電狀態(tài)水平SOCL3并且處于或高于VL3的電壓電平。如果并未提供用來給電池單體充電的充電器，那么個別電池組平衡充電器用來給荷電狀態(tài)水平低于SOCL3或者電壓電平低于VL3的任何單體充電直到所有單體處于大于或等于SOCL3的荷電狀態(tài)水平和大于或等于VL3的電壓電平。

如本文所描述，電池組302的功能之一在于控制其電池單體的電壓平衡和SOC平衡。這使用在軟件中實施的過程實現(xiàn)。在一實施例中，這個過程如下。嵌入式CPU 802監(jiān)視并且維持由電池組302傳輸?shù)碾妷汉蚐OC信息的拷貝。信息由嵌入式CPU 802用于計算目標(biāo)SOC值和/或目標(biāo)電壓值，目標(biāo)SOC值和/或目標(biāo)電壓值通信到電池組302。電池組302然后試圖將通信的目標(biāo)值匹配到規(guī)定公差范圍。如上文描述，這由電池組302通過使用例如平衡電阻器或能量轉(zhuǎn)移電路元件和平衡充電器來實現(xiàn)。

為了更全面地理解如何來根據(jù)本發(fā)明的實施例實現(xiàn)平衡，考慮由圖25中的頂半部中所描繪的電池單體電壓值或單體SOC值2502a所表示的情形。電池組1(BP-1)的單體2504關(guān)于值V/SOC2緊密地居中。電池組2(BP-2)的單體2506關(guān)于在V/SOC2與V/SOC3之間的值松散地居中。電池組3(BP-3)的單體2508關(guān)于值V/SOC1緊密地居中。電池組4(BP-4)的單體2510關(guān)于在V/SOC2與V/SOC3之間的值松散地居中。假定由嵌入式CPU 802通信到電池組的目標(biāo)值是在圖25的底半部中示出的值(即，在V/SOC2與V/SOC3之間的值)，由電池組采取以下措施來實現(xiàn)這個目標(biāo)值。對于電池組1，電池組平衡充電器(例如，交流平衡充電器416)可以接通以向單體2504添加電荷并且因此將其值從圖25中頂半部中示出的值增加到圖25的底半部中示出的值。對于電池組2，電池組平衡充電器可以接通以向單體2506添加電荷，同時閉合與特定高值單體相關(guān)聯(lián)的平衡電阻器(從而使充電電流通過)，并且然后切斷平衡充電器同時仍使平衡電阻器中的某些閉合以從最高值單體放出能量直到單體2506實現(xiàn)圖25中的底半部中示出的狀態(tài)。對于電池組3，電池組平衡充電器可以接通以向單體2508添加電荷，同時閉合與特定高值單體相關(guān)聯(lián)的平衡電阻器(從而使充電電流通過)直到單體2508實現(xiàn)了圖25的底半部中示出的狀態(tài)。對于電池組4，無需平衡，因為單體2510已經(jīng)符合目標(biāo)值。

圖26A、圖26B、圖26C和圖26D是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的示例電池組2600的圖。具體而言，圖26A和圖26B描繪了電池組2600的正視圖，圖26C描繪了電池組2600的分解圖；以及圖26D描繪了電池組2600的正視圖和側(cè)視圖。如圖26A至圖26D所示，電池組2600的外殼可以包括前面板2602、蓋子或覆蓋物2612、后面板2616和底部2618。蓋子2612包括左側(cè)部分和右側(cè)部分，蓋子112可以包括多個通氣孔以便于空氣通過電池組2600和冷卻電池組2600的內(nèi)部部件。在一非限制性實施例中，蓋子2612為“U”形并且可以由單件金屬、塑料制成或者本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何其它材料制成。圖48A至圖48B的電池組(下文)可以如根據(jù)圖26A至圖26D的電池組2600所描述的那樣實施。

可以使用圖26C所示的緊固件2628來組裝電池組2600的外殼，緊固件可以是螺釘和螺栓或者本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何其它緊固件。電池組2600的外殼還可以包括前手柄2610和后手柄2614。如圖26C所示，前板2602可以經(jīng)由前面板安裝件2620聯(lián)接到蓋子2612和底部2618。在一實施例中，電池組2600實施為可安裝到機(jī)架上的設(shè)備模塊。例如，電池組2600可以實施為標(biāo)準(zhǔn)19英寸機(jī)架(例如，寬度為19英寸的前面板2602，和深度為22與24英寸之間并且高度為個機(jī)架單位或“U”的電池組2600，其中U為等于1.752英寸的標(biāo)準(zhǔn)單位)。如圖26C所示，電池組2600可以包括附連到底部2618上的一個或多個安裝件2622。安裝件2622可以用來將電池組2600固定于機(jī)架中以便將多個電池組布置成堆疊配置(在圖47的BESS 4700中示出)。

在圖26A至圖6D中，電池組2600包括可連接到電池組的負(fù)端子的功率連接器2604和可連接到電池組的正端子的功率連接器2606。在其它實施例中，功率連接器2604可以用來連接電池組的正端子，并且功率連接器2606可以用來連接到電池組的負(fù)端子。如圖26A和圖26B所示，功率連接器2604和2606可以設(shè)置于電池組2600的前板或前面板2602上。電纜(未圖示)可以附連到功率連接器2604和2606并且用來向電池組2600添加能量或者從電池組600去除能量。

電池組2600的前面板2602也可以包括狀況燈和重置按鈕2608。在一實施例中，狀況按鈕2608是能按壓以重置或重新啟動電池組2600的按鈕。在一實施例中，繞按鈕2608中心的外環(huán)可以被點(diǎn)亮以指示電池組2600的操作狀況。這種點(diǎn)亮可以由光源諸如一個或多個發(fā)光二極管生成，光源聯(lián)接到狀況按鈕2608或者為狀況按鈕608的部分。在此實施例中，不同顏色點(diǎn)亮可以指示電池組的不同操作狀態(tài)。例如，恒定或穩(wěn)態(tài)綠光可以指示電池組2600處于正常操作狀態(tài)；閃爍或選通綠光可以指示電池組2600處于正常操作狀態(tài)并且電池組2600目前正使電池平衡；恒定或穩(wěn)態(tài)黃光可以指示警告或者電池組2600處于錯誤狀態(tài)；閃爍或選通黃光可以指示警告或電池組2600處于錯誤狀態(tài)并且電池組500目前正使電池平衡；恒定或穩(wěn)態(tài)紅光可以指示電池組2600處于警報狀態(tài)；閃爍或選通紅光可以指示電池組2600需要被替換；以及無光從狀況燈發(fā)出可以指示電池組2600沒有電力和/或需要替換。在某些實施例中，當(dāng)狀況燈發(fā)出紅光(穩(wěn)態(tài)或閃爍)或者無光時，在電池組2600或外部控制器中的連接器自動斷開以防止電池充電或放電。如對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是，點(diǎn)亮以指示電池組2600的操作狀況的任何顏色、選通技術(shù)等在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

轉(zhuǎn)至圖26C-6D，示出了安置于電池組2600的外殼內(nèi)側(cè)的示例部件，包括(但不限于)平衡充電器2632、電池組控制器(BPC)2634和電池模塊控制器(BMC)2638。平衡充電器2632可以是電源，諸如直流電源，并且可以向在電池組中的所有電池單體提供能量。在一實施例中，平衡充電器2632可以同時向電池組中的所有電池單體提供能量。BMC 2638聯(lián)接到電池模塊2636并且可以從包括于電池模塊2636中的電池單體選擇性地放能，以及對電池模塊2636進(jìn)行測量(例如，電壓和溫度)。BPC 2634可以控制平衡充電器2632和BMC 2638以平衡或調(diào)整電池模塊的電壓和/或充電狀態(tài)到目標(biāo)電壓和/或充電狀態(tài)值。

如圖所示，電池組2600包括多個電池模塊并且BMC(例如，電池模塊控制器2638)聯(lián)接到每個電池模塊(例如，電池模塊2636)。在下文更詳細(xì)地描述的一實施例中，nBMCs個BMC(其中n大于或等于2)可以以菊花鏈連接在一起并且聯(lián)接到BPC以形成單線通信網(wǎng)絡(luò)。在此示例布置中，每個BMC可以具有唯一地址并且通過將一個或多個消息定址到任何所希望的BMC的唯一地址，BPC可以與BMC中每一個通信。一個或多個消息(其包括BMC的唯一地址)可以包括以下指令：例如從電池模塊去除能量、停止從電池模塊去除能量、測量并且報告電池模塊的溫度以及測量并且報告電池模塊的電壓。在一實施例中，BPC 2634可以使用輪詢技術(shù)從BMC中每一個獲得測量值(例如，溫度、電壓)。BPC 2634可以計算或(從電池組2600外側(cè)的控制器)接收電池組2600的目標(biāo)電壓，并且可以使用平衡充電器2632和BMC的網(wǎng)絡(luò)來調(diào)整電池模塊中每一個到目標(biāo)電壓。因此，電池組2600可以認(rèn)為是智能電池組，能自行調(diào)整其電池單體到目標(biāo)電壓。

連接電池組2600的各個部件的電布線從圖中省略以增強(qiáng)可視性。然而，圖26D示出了電池組2600中的示例布線。在圖示實施例中，平衡充電器2632和電池組控制器2634可以連接到底部2618或安裝于底部618上。雖然被示出安裝于電池組2600的左側(cè)上，平衡充電器2632和電池組控制器2634，以及安置于電池組2600中的所有其它部件可以安置于電池組2600內(nèi)的任何位置。

電池模塊2636包括多個電池單體。任意多個電池單體可以包括于電池模塊2636中。示例電池單體包括(但不限于)鋰離子電池單體，諸如18650或26650個電池單體。電池單體可以是圓柱形電池單體、棱柱形電池單體或者袋式電池單體，僅給出幾個例子。電池單體或電池模塊可以例如高達(dá)100個AH電池單體或電池模塊。在某些實施例中，電池單體連接成串聯(lián)/并聯(lián)配置。示例性電池單體配置包括(但不限于)：1P16S配置、2P16S配置、3P16S配置、4P16S配置、1P12S配置、2P12S配置、3P12S配置以及4P12S配置。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的其它配置也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。電池模塊2636包括正端子和負(fù)端子用來向包括于其中的多個電池單體添加能量或者從電池單體去除能量。

如圖26C所示，電池組2600包括形成電池組件的12個電池模塊。在另一實施例中，電池組2600包括形成電池組件的包括16個電池模塊。在其它實施例中，電池組2600包括形成電池組件的20個電池模塊或25個電池模塊。如對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是，任何數(shù)量的電池模塊可以連接以形成電池組2600的電池組件。在電池組2600中，被布置為電池組件的電池模塊可以布置為串聯(lián)配置。

在圖26C中，電池模塊控制器2638聯(lián)接到電池模塊2636。電池模塊控制器2638可以聯(lián)接到電池模塊2636的正端子和負(fù)端子。電池模塊控制器2638可以被配置成執(zhí)行下列功能中的一個、某些或全部功能：從電池模塊2636去除能量；測量電池模塊2636的電壓；以及測量電池模塊2636的溫度。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解的，電池模塊控制器2638并不限于執(zhí)行剛剛描述的功能。在一實施例中，電池模塊控制器2638實施為安置于印刷電路板上的一個或多個電路。在電池組2600中，一個電池模塊控制器聯(lián)接到電池組2600中的電池模塊中的每一個或安裝于其上。此外，每個電池模塊控制器可以經(jīng)由布線而聯(lián)接到一個或多個相鄰的電池模塊控制器以便形成通信網(wǎng)絡(luò)。如圖27A所示，n個電池模塊控制器(其中n是大于或等于二的整數(shù))可以以菊花鏈連接在一起并且聯(lián)接到電池組控制器從而形成通信網(wǎng)絡(luò)。

圖27A是示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例由電池組控制器和多個電池模塊控制器形成的示例通信網(wǎng)絡(luò)2700的圖。在圖27A中，電池組控制器(BPC)2710聯(lián)接到n個電池模塊控制器(BMC)2720、2730、2740、2750和2760。換言之，n個電池模塊控制器(其中n上大于或等于二的整數(shù))以菊花鏈連接在一起并且聯(lián)接到電池組控制器2710以形成通信網(wǎng)絡(luò)2700，通信網(wǎng)絡(luò)700被稱作分布式菊花鏈?zhǔn)诫姵毓芾硐到y(tǒng)(BMS)。具體而言，BPC 2710經(jīng)由通信線2715聯(lián)接到BMC 2720，BMC 2720經(jīng)由通信線2725聯(lián)接到BMC 2730，BMC 2730經(jīng)由通信線2735聯(lián)接到BMC 2740，以及BMC 2750經(jīng)由通信線2755聯(lián)接到BMC 2760以形成通信網(wǎng)絡(luò)。每個通信線2715、2725、2735和2755可以是單個線，形成單線通信網(wǎng)絡(luò)，單線通信網(wǎng)絡(luò)允許BCM 2710與BCM720-2760中每一個通信，并且反之亦然。如對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，任何數(shù)量的BMC可以在通信系統(tǒng)2700中以菊花鏈的方式連接在一起。

在通信網(wǎng)絡(luò)2700中的每個BMC可以具有唯一地址，BCP 2710使用該地址來與個別BMC通信。例如，BMC 2720可以具有0002的地址，BMC 2730可以具有0003的地址，BMC 2740可以具有0004的地址，BMC 2750可以具有0005的地址，以及BMC 2760可以具有0006的地址。BPC 2710可以通過將一個或多個消息定址到任何所希望的BMC的唯一地址，與BMC中每一個通信。一個或多個消息(其包括BMC的唯一地址)可以包括以下指令：例如從電池模塊去除能量、停止從電池模塊去除能量、測量并且報告電池模塊的溫度以及測量并且報告電池模塊的電壓。BPC 2710可以輪詢BMC以獲得關(guān)于電池組的電池模塊的測量值，諸如電壓和溫度測量值。可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何輪詢技術(shù)。在某些實施例中，BPC 2710持續(xù)地向BMC輪詢測量值從而持續(xù)地監(jiān)視在電池組中的電池模塊的電壓和溫度。

例如，BPC 2710可以設(shè)法與BMC 2740通信，例如以便獲得安裝了BMC 2740的電池模塊的溫度和電壓測量值。在此示例中，BPC 2710生成消息并且發(fā)送消息(或指令)，消息定址到BMC 2740(例如，地址0004)。在通信網(wǎng)絡(luò)2700中的其它BMC可以將BPC 2710發(fā)送的消息的地址解碼，但是僅具有消息的唯一地址的BMC(在此示例中，BMC 2740)可以響應(yīng)。在此示例中，BMC 2740從BPC 2710接收消息(例如，消息經(jīng)過通信線2715、2725和2735到達(dá)BMC 2740)，并且生成響應(yīng)并且經(jīng)由單線通信網(wǎng)絡(luò)(例如，響應(yīng)經(jīng)過通信線2735、2725和2715到達(dá)BPC 2710)發(fā)送到BPC 2710。BPC 2710可以接收響應(yīng)并且指導(dǎo)BMC 2740執(zhí)行功能(例如，從其所安裝的電池模塊去除能量)。在其它實施例中，可以使用其它類型的通信網(wǎng)絡(luò)(除了通信網(wǎng)絡(luò)2700之外)。諸如RS232或RS485通信網(wǎng)絡(luò)。

圖FIG.27B是用于在電池模塊控制器諸如圖26C的電池模塊控制器2638或者圖7A的電池模塊控制器2720接收指令的示例方法27000的流程圖。27A.關(guān)于圖27B所描述的電池模塊控制器可以包括于通信網(wǎng)絡(luò)中，通信網(wǎng)絡(luò)包括多于一個隔離、分布式、菊花鏈?zhǔn)诫姵啬K控制器，諸如圖7A的通信網(wǎng)絡(luò)2700。

圖7B的方法27000可以實施為可以由處理器執(zhí)行的軟件或固件。即，方法27000的每個階段可以實施為存儲于非暫時計算機(jī)可讀存儲裝置上的一個或多個計算機(jī)可讀指令，計算機(jī)可讀指令當(dāng)由處理器執(zhí)行時造成處理器實施一個或多個操作。例如，方法27000的可以實施為一個或多個計算機(jī)可讀指令，計算機(jī)可讀指令存儲于電池模塊控制器的處理器中并且由電池模塊控制器的處理器執(zhí)行(例如，圖1C的電池組模塊控制器138或者圖7A的電池模塊控制器2720)，電池模塊控制器安裝于電池組(例如，圖26A至圖26D的電池組2600)中的電池模塊(例如，圖26C的電池模塊2636)上。

由于圖7B的描述參考電池組的部件，為了清楚起見，當(dāng)描述圖7B的方法27000的不同階段時，在圖26A至圖26D的電池組2600的示例實施例中枚舉的部件和圖27A的示例通信網(wǎng)絡(luò)用來參考具體部件。然而，圖26A至圖26D的電池組2600和通信網(wǎng)絡(luò)2700只是示例，并且可以使用并非圖26A至圖26D中所描繪的示例實施例的電池組和并非在圖27A中描繪的示例實施例的通信網(wǎng)絡(luò)2700的實施例來實施方法27000。

在開始時(階段27100)，該方法27000繼續(xù)到階段27200，在階段7020，電池模塊控制器接收消息。例如，電池組控制器可以與菊花鏈?zhǔn)诫姵啬K控制器的網(wǎng)絡(luò)通信(例如圖27A)以便平衡電池組(例如，在圖26A至圖26D的5個電池組2600)中的電池?？梢栽陔姵啬K控制器的通信端子處經(jīng)由通信線(例如在圖27A的5個通信線2715)接收消息。這個通信可以包括(但不限于)指導(dǎo)電池模塊控制器的網(wǎng)絡(luò)提供安裝了電池模塊控制器的電池模塊的電壓和/或溫度測量值，并且指導(dǎo)電池模塊控制器從分別安裝了電池模塊控制器的電池模塊去除能量或者停止去除能量。

如關(guān)于圖27A所討論，在通信網(wǎng)絡(luò)(例如圖27A的通信網(wǎng)絡(luò)2700)的每個電池模塊控制器(例如，圖27A的BMC 2720)可以具有唯一地址，電池組控制器(例如，圖27A的BPC 2710)使用唯一地址來與電池模塊控制器通信。因此，在階段27200接收的消息可以包括其計劃用于的電池模塊控制器的地址和將由電池模塊控制器執(zhí)行的指令。在階段27300，電池模塊控制器判斷包括于該消息中的地址是否匹配電池模塊控制器的唯一地址。如果地址并不匹配，方法27000返回至階段27200并且電池模塊控制器等待新消息。即，電池模塊控制器響應(yīng)于判斷出與該消息相關(guān)聯(lián)的地址并不匹配電池模塊控制器的唯一地址而忽略與該消息相關(guān)聯(lián)的指令。如果地址并不匹配，方法27000前進(jìn)到階段27400。

在階段27400，電池模塊控制器將包括于該消息中的指令解碼并且該方法27000前進(jìn)到階段27500。在階段27500，向電池模塊輪詢電壓測量值。同樣，指令可以(但不限于)測量并且報告電池模塊的溫度，測量并且報告電池模塊的電壓，從電池模塊去除能量(例如在電池模塊的端子上施加一個或多個分流電阻器)，停止從電池模塊去除能量(例如，停止向電池模塊的端子施加一個或多個分流電阻器)，或者在測量電池電壓之前校準(zhǔn)電壓測量值。在各種實施例中，溫度和電壓測量值可以作為實際溫度和電壓值發(fā)送，或者作為編碼數(shù)據(jù)發(fā)送，可以在報告了測量值之后對編碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。在階段27500之后，方法27000循環(huán)回到階段27200并且電池模塊控制器等待新消息。

圖28是示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的示例電池組控制器2800的圖。圖26C和圖26D的電池組控制器2634可以如根據(jù)圖28的電池組控制器2800所描述那樣實施。圖27A的電池組控制器2710可以如根據(jù)圖28的電池組控制器2800所描述那樣實施。

如圖28所示，示例電池組控制器2800包括直流輸入2802(其可以是隔離的5V直流輸入)、充電器開關(guān)電路2804、DIP-開關(guān)2806、JTAG連接件2808、CAN(CANBus)連接件2810、微處理器單元(MCU)2812、存儲器2814、外部EEPROM 2816、溫度監(jiān)視電路2818、狀況燈和重置按鈕2820、看門狗計時器2822和電池模塊控制器(BMC)通信連接件2824。

在一實施例中，電池組控制器2800也從存儲電池單體中的能量供電。電池組控制器2800可以由直流輸入2802連接到電池單體。在其它實施例中，電池組控制器2800可以從連接到直流輸入2802的交流至直流電源供電。在這些實施例中，DC-DC電源然后可以將輸入直流電轉(zhuǎn)換為適合于操作電池組控制器2800的各個電部件的一個或多個功率級。

在圖28示出的示例性實施例中，充電器開關(guān)電路2804聯(lián)接到MCU 2812。充電器開關(guān)電路2804和MCU 2812可以用來控制平衡充電器諸如圖26C的平衡充電器2632的操作。如上文所描述，平衡充電器可以向電池組的電池單體添加能量。在一實施例中，溫度監(jiān)視電路2818包括一個或多個溫度傳感器，溫度傳感器可以監(jiān)視在電池組內(nèi)的熱源溫度，諸如用來向電池組的電池單體添加能量的平衡充電器的溫度。

電池組控制器2800也可以包括若干接口和/或連接器用于通信。這些接口和/或連接器可以聯(lián)接到MCU 2812，如圖28所示。在一實施例中，這些接口和/或連接器包括：DIP-開關(guān)2806，其可以用來設(shè)置用于標(biāo)識電池組控制器2800的軟件比特的一部分；JTAG連接件2808，其可以用來測試和調(diào)試電池組控制器2800；CAN(CANBus)連接件2810，其可以用來與電池組外側(cè)的控制器通信；以及，BMC通信連接件2824，其可以用來與一個或多個電池模塊控制器諸如電池模塊控制器的分布式菊花鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)(例如，圖27A)通信。例如，電池組控制器2800可以經(jīng)由BMC通信連接件2824聯(lián)接到通信線，例如圖27A的通信線2715。

電池組控制器2800還包括外部EEPROM 2816。外部EEPROM 2816可以存儲電池組的值，測量值等。當(dāng)切斷電池組的電源時這些值、測量值等可以持續(xù)(即，將不由于失去電力而丟失)。外部EEPROM 2816也可以存儲可執(zhí)行的代碼或指令，諸如用來操縱微處理器單元2812的可執(zhí)行代碼或指令。

微處理器單元(MCU)2812聯(lián)接到存儲器2814。MCU 2812用來執(zhí)行管理電池組的應(yīng)用程序。如本發(fā)明所述的那樣，在一實施例中，該應(yīng)用程序可以執(zhí)行以下功能(但不限于這些功能)：監(jiān)視電池組2600的電池單體的電壓和溫度；平衡電池組2600的電池單體；監(jiān)視并且控制(若需要)電池組2600的溫度；處置在電池組2600與電能存儲系統(tǒng)的其它部件之間的通信；以及生成警告和/或警報，以及采取其它適當(dāng)措施來保護(hù)電池組600的電池單體。

如上文所描述，電池組控制器可以從電池模塊控制器獲得溫度和電壓測量值。溫度讀數(shù)可以用來確保電池單體在其規(guī)定的溫度限度內(nèi)操作并且調(diào)整由MCU 2812上執(zhí)行的應(yīng)用程序計算和/或使用的溫度相關(guān)值。同樣，電壓讀數(shù)例如用來確保電池單體在其規(guī)定的電壓限度內(nèi)操作。

看門狗計時器2822用來監(jiān)視和確保電池組控制器2800的適當(dāng)操作。在電池組控制器2800操作期間發(fā)生不可恢復(fù)錯誤或者計劃外無限軟件循環(huán)的情況下，看門狗計時器2822可以重置電池組控制器2800使得其正常重新開始操作。狀況燈和重置按鈕2820可以用來對電池組控制器2800進(jìn)行手動重置操作。如圖28所示，狀況燈和重置按鈕2820和看門狗計時器2822可以聯(lián)接到MCU 2812。

圖29示出了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的示例電池模塊控制器2900的圖。圖26C和圖26D的電池組控制器2638可以如根據(jù)圖29的電池組控制器2900所描述那樣實施。圖27A的電池模塊控制器2720、2730、2740、2750和2760中每一個可以如根據(jù)圖9的電池模塊控制器2900所描述那樣實施。電池模塊控制器2900可以安裝于電池組的電池模塊上并且可以執(zhí)行以下功能(但不限于此)：測量電池模塊的電壓；測量電池模塊的溫度；以及從電池模塊去除能量(放電)。

在圖29中，電池模塊控制器2900包括處理器2905、電壓參考2910、一個或多個電壓測試電阻器2915、電源2920、故障安全電路2925、分流開關(guān)2930、一個或多個分流電阻器2935、極性保護(hù)電路2940、隔離電路2945和通信線2950。處理器2905控制電池模塊控制器2900。處理器905經(jīng)由電源2920從電池模塊控制器900所安裝的電池模塊接收電力。電源2920可以是直流電源。如圖29所示，電源2920聯(lián)接到電池模塊的正端子并且向處理器2905提供電力。處理器2905也經(jīng)由極性保護(hù)電路2940聯(lián)接到電池模塊的負(fù)端子，極性保護(hù)電路940在電池模塊控制器不當(dāng)?shù)匕惭b于電池模塊上的情況下保護(hù)電池模塊控制器2900(例如，在圖29中原本要聯(lián)接到正端子的電池模塊控制器2900的部件被不當(dāng)?shù)芈?lián)接到負(fù)端子并且反之亦然)。

電池模塊控制器2900可以經(jīng)由通信線2950(其可以單個線)與電池組的其它部件(例如，電池組控制器，諸如圖26C的電池組控制器2634)通信。如關(guān)于圖27A的示例通信網(wǎng)絡(luò)所描述，通信線2950也可以用來以菊花鏈方式將電池模塊控制器2900連接到電池組控制器和/或一個或多個其它電池模塊控制器從而形成通信網(wǎng)絡(luò)。通信線2950可以經(jīng)由安置于電池組控制器2900上的通信端子聯(lián)接到電池組控制器2900。照此，電池模塊控制器2900可以經(jīng)由通信線2950來發(fā)送和接收消息(包括從電池組控制器發(fā)送的指令)。當(dāng)充當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)的部分時，電池模塊控制器2900可以被分配唯一網(wǎng)絡(luò)地址，唯一網(wǎng)絡(luò)地址可以存儲于處理器2905的存儲裝置中。

電池模塊控制器2900可以經(jīng)由隔離電路2945與聯(lián)接到通信線的其它部件(例如，電池組控制器、其它電池模塊控制器，在電池組外部的計算系統(tǒng))電隔離。在圖29中，隔離電路2945安置于通信線2950與處理器2905之間。同樣，通信線2950可以經(jīng)由安置于電池組控制器2900上的通信端子聯(lián)接到電池組控制器2900。這個通信端子可以安置于通信線2950與隔離電路2945之間，或者可以是隔離電路2945的部分。隔離電路2945可以將處理器2905電容聯(lián)接到通信線2950或者可以提供本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它形式的電隔離。

如上文所解釋，電池模塊控制器2900可以測量其所安裝的電池模塊的電壓。如圖29所示，處理器2905聯(lián)接到電壓測試電阻器2915，電壓測試電阻器915聯(lián)接到電池模塊的正端子。處理器2905可以測量在測試電阻器2915兩端的電壓并且比較這個測量電壓與電壓參考2910來確定電池模塊的電壓。如關(guān)于圖27A所描述，可以由電池組控制器來指導(dǎo)電池模塊控制器2900測量電池模塊的電壓。在執(zhí)行了電壓測量值之后，處理器2905可以經(jīng)由通信線2950向電池組控制器報告電壓測量值。

電池模塊控制器2900也可以從其所安裝的電池模塊去除能量。如圖29所示，處理器2905聯(lián)接到故障安全電路2925，故障安全電路925聯(lián)接到分流開關(guān)2930。分流開關(guān)2930也經(jīng)由極性保護(hù)電路2940聯(lián)接到負(fù)端子。分流電阻器2935安置于電池模塊的正端子與分流開關(guān)2930之間。在此實施例中，當(dāng)分流開關(guān)2930斷開時，分流電阻器2935并不施加到電池模塊的正端子和負(fù)端子，并且當(dāng)分流開關(guān)2930閉合時，分流電阻器2935施加到電池模塊的正端子和負(fù)端子以便從電池模塊去除能量。處理器2905可以指導(dǎo)分流開關(guān)2930以將電阻器2935選擇性地施加到電池模塊的正端子和負(fù)端子以便從電池模塊去除能量。在一實施例中，處理器2905以有規(guī)律的間隔(例如，每30秒一次)指導(dǎo)分流開關(guān)2930施加分流電阻器2935以便使電池模塊持續(xù)地放電。

故障安全電路2925可以防止分流開關(guān)2930從電池模塊去除太多能量。在處理器2905故障的情況下，故障安全電路2925可以指導(dǎo)分流開關(guān)2930停止將分流電阻器835施加到電池模塊的正端子和負(fù)端子。舉例而言，處理器2905以有規(guī)律的間隔(例如每30秒一次)指導(dǎo)分流開關(guān)2930施加分流電阻器2935以便使電池模塊持續(xù)地放電。安置于處理器2905與分流開關(guān)2930之間的故障安全電路2925可以監(jiān)視處理器2905發(fā)送給分流開關(guān)2930的指令。在處理器2905向分流開關(guān)2930發(fā)送安排指令失敗(這可能是由于處理器2905故障造成)的情況下，故障安全電路2925可以指導(dǎo)或造成分流開關(guān)2930斷開，防止電池模塊進(jìn)一步放電。處理器2905可以指導(dǎo)故障安全電路2925防止分流開關(guān)2930使電池模塊放電低于閾值電壓或充電狀態(tài)水平，閾值電壓或充電狀態(tài)水平可以在電池模塊控制器2900或者外部控制器(例如，電池組控制器)中存儲或計算。

圖29的電池模塊控制器2900還包括溫度傳感器2955，溫度傳感器955可以測量電池模塊控制器2900所連接的電池模塊的溫度。如圖29所描繪，溫度傳感器2955聯(lián)接到處理器2905并且可以向處理器2905提供溫度測量值。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何溫度傳感器可以用來實施溫度傳感器2955。

示例串控制器

圖30是示出示例串控制器3000的圖。具體而言，圖30示出了串控制器3000的示例部件。在圖30中所描繪的示例部件可以用來實施圖48A的公開的串控制器4804。串控制器3000包括串控制板3024，串控制板1124控制串控制器3000的總操作。串控制板可以作為安裝于印刷電路板(例如，圖31A的串控制板3130)上的一個或多個電路或集成電路。串控制板3024可以包括或者實施為處理單元，諸如微處理器單元(MCU)3025、存儲器3027和可執(zhí)行代碼。在串控制板3024中示出的單元3026、3028、3030和3042可以實施于硬件、軟件或硬件與軟件的組合中。單元3026、3028、3030、3032和3042可以是安裝于印刷電路板或單個集成電路上的個別電路。

由串控制器3000執(zhí)行的功能可以包括(但不限于)下列功能：發(fā)出電池串接觸器控制命令，測量電池串電壓；測量電池串電流；計算電池串安培小時計數(shù)；在系統(tǒng)控制器(例如，在充電站)與電池組控制器之間分程傳遞詢問；處理詢問響應(yīng)消息；集合電池串?dāng)?shù)據(jù)；執(zhí)行對電池組的軟件裝置ID分配；檢測在電池串中的接地故障電流；并且檢測警報和警告條件并且采取適當(dāng)校正措施。MCU 3025可以通過執(zhí)行存儲于存儲器3027中的代碼而實行這些功能。

串控制器3000包括電池串端子3002和3004以分別聯(lián)接到電池串(也被稱作電池組的串)的正端子和負(fù)端子。電池串端子3002和3004聯(lián)接到串控制板3024上的電壓感測單元3042，電壓感測單元1142可以用來測量電池串電壓。

串控制器3000還包括分別聯(lián)接到電力控制系統(tǒng)(PCS)的正端子和負(fù)端子的PCS端子3006和3008。如圖所示，正電池串端子3002經(jīng)由接觸器3016聯(lián)接到正PCS端子3006并且負(fù)電池串端子3004經(jīng)由接觸器3018聯(lián)接到負(fù)PCS端子3008。串控制板3024分別經(jīng)由接觸器控制單元3026和3030而聯(lián)接到負(fù)PCS端子1108。串控制板1124分別經(jīng)由接觸器控制單元1126和1130來控制接觸器3016和3018(以斷開和閉合)，允許電池串向PCS提供能量(放電)或者當(dāng)接觸器3016和3018閉合時從PCS接收能量(充電)。熔斷器3012和3014保護(hù)電池串避免過大電流流動。

串控制器3000還包括用來聯(lián)接到其它裝置的通信端子3010和3012。在一實施例中，通信端子3010可以將串控制器3000聯(lián)接到電池串的電池組控制器，允許串控制器3000發(fā)出詢問、指令等。例如，串控制器3000可以發(fā)出指令，指令由電池組用于單體平衡。在一實施例中，通信端子3012可以將串控制器3000聯(lián)接到陣列控制器，諸如圖48A的陣列控制器4808。通信端子3010和3012可以允許串控制器3000在陣列控制器(例如，圖48A的陣列控制器4808)與電池組控制器之間分程傳遞詢問，集合電池串?dāng)?shù)據(jù)，執(zhí)行到電池組的軟件裝置ID分配，檢測警報和警告條件并且采取適當(dāng)校正措施，以及其它功能。在并不包括陣列控制器的系統(tǒng)中，串控制器可以聯(lián)接到系統(tǒng)控制器。

串控制器3000包括電源單元3022。圖31A的電源3120可以如關(guān)于圖30的電源單元3022所描述那樣實施。在此實施例中，電源單元3022可以提供多于一個直流電源電壓。例如，電源單元3022可以向功率串控制板3024提供一個電源電壓并且提供另一電源電壓來操作接觸器3016和3018。在一實施例中，+5V DC電源可以用于串控制板3022，并且+12V DC可以用來閉合接觸器3016和3018。

串控制板3024包括電流感測單元3028，電流感測單元1128從電流傳感器3020接收輸入，電流傳感器1120可以允許串控制器測量電池串電流，計算電池串安培小時計數(shù)以及其它功能。此外，電流感測單元3028可以提供用于過電流保護(hù)的輸入。例如如果過電流(電流水平高于預(yù)定閾值)由電流傳感器3020感測到，電流傳感器單元3028可以向MCU 3025提供值，該值指導(dǎo)接觸器控制單元3026和3030以分別斷開接觸器3016和3018，切斷電池串與PCS。同樣，熔斷器3012和3014也可以提供過電流保護(hù)，當(dāng)超過閾值電流時，斷開電池與PCS。

串控制器3000包括電池電壓和接地故障檢測(例如，圖31A的電池電壓和接地故障檢測3110)。端子3038和3040可以將串控制器3000聯(lián)接到電池組串中間的電池組。例如，在22個電池組的串中，端子3038可以連接到電池組11的負(fù)端子并且端子3040可以連接到電池組12的正端子?？紤]圖48B，SC1可以經(jīng)由端子3038和3040聯(lián)接到BP 11和BP 12。接地故障檢測單元3032使用電阻器3034測量在電池串中間的電壓并且提供接地故障保護(hù)。熔斷器3036提供過電流保護(hù)。

圖31A至圖31B是示出示例串控制器3100的圖。如圖31A所示，串控制器3100保持電池電壓和接地故障檢測單元3110、電源3120、串控制板3130、正極熔斷器3140和正極接觸器3150。圖31B示出了串控制器3100的另一角度并且描繪了負(fù)極熔斷器3160、負(fù)極接觸器3170和電流傳感器3180。這些部件在下文中關(guān)于圖30更詳細(xì)地描述。

示例電池組平衡算法

圖32是示出用于平衡電池組諸如圖26A至圖26D的電池組2600的示例方法3200，電池組600包括多個電池模塊、平衡充電器、電池組控制器和隔離、分布式菊花鏈電池模塊控制器的網(wǎng)絡(luò)。方法3200可以實施為可以由處理器執(zhí)行的軟件或固件。即，方法3200的每個階段可以實施為存儲于非暫時計算機(jī)可讀存儲裝置上的一個或多個計算機(jī)可讀指令，計算機(jī)可讀指令當(dāng)由處理器執(zhí)行時造成處理器實施一個或多個操作。例如，方法3200可以實施為一個或多個計算機(jī)可讀指令，計算機(jī)可讀指令存儲于電池組(例如，圖26A至圖26D的電池組2600)中的電池組控制器(例如，圖26C的電池組控制器2634)中存儲和執(zhí)行。

由于圖32的描述參考電池組的部件，為了清楚起見，當(dāng)描述圖32的方法3200的不同階段時，在圖26A至圖26D的電池組2600的示例實施例中枚舉的部件圖的示例用來參考具體部件。然而，圖26A至圖26D的電池組2600僅是一示例，并且方法3200可以使用并非圖26A至圖26D中描繪的示例性實施例的電池組的實施例來實施。

在開始時，方法3200前進(jìn)到階段3210，在階段1310，由電池組控制器諸如電池組控制器2634接收目標(biāo)電壓值。目標(biāo)值可以用于平衡電池組中的每個電池模塊(例如電池模塊2636)的電壓和/或充電狀態(tài)并且可以從外部控制器諸如關(guān)于圖48A或圖或圖31A至圖31B所描述的串控制器接收。在階段3215，向電池模塊輪詢電壓測量值。例如，電池組控制器2634可以從安裝到電池模塊上的電池模塊控制器(例如，電池模塊控制器2638)中每一個請求電壓測量值。同樣，一個電池模塊控制器可以安裝于電池模塊中每一個上。每個電池模塊控制器可以測量安裝了電池模塊控制器的電池模塊的電壓，并且將測量的電壓通信給電池組控制器2634。并且，如關(guān)于圖27A所討論，電池組控制器和多個隔離、分布式菊花鏈?zhǔn)诫姵啬K控制器可以聯(lián)接在一起以形成通信網(wǎng)路?？梢砸佬驁?zhí)行輪詢(例如，輪詢BMC 2720、之后BMC 2730，之后BMC 2740，以此類推)。在一實施例中，目標(biāo)充電值狀態(tài)可以在階段1010接收，而不是目標(biāo)電壓值。

在階段3220，關(guān)于每個輪詢的電池模塊電壓是否處于可接受范圍做出判斷。這個可接受范圍可以由高于和/或低于所接收的目標(biāo)電壓的一個或多個閾值電壓來確定。例如，電池組控制器2634可以使用開始放電值、停止放電值、開始充電值和停止電壓值，使用這些值判斷是否應(yīng)執(zhí)行電池模塊的平衡。在一實施例中，開始放電值可以大于停止放電值(二者可以大于目標(biāo)值)并且開始充電值可以小于停止充電值(二者可以都小于目標(biāo)值)。通過將存儲的偏移值添加到所接收的目標(biāo)電壓值，可以導(dǎo)出這些閾值。在一實施例中，可接受范圍可以在開始放電值與開始充電值之間，指示可能不需要平衡的范圍。如果所有電池模塊電壓在可接受范圍內(nèi)，方法3200繼續(xù)到階段3225。在階段3225，平衡充電器(例如，平衡充電器2632)切斷(如果接通)并且已經(jīng)施加的每個電池模塊控制器2638的分流電阻器諸如圖29的分流電阻器2935斷開以停止從電池模塊去除能量。例如，電池組控制器2634可以指導(dǎo)平衡充電器2632以停止向電池組2600的電池模塊提供能量。電池組控制器2634也可以指導(dǎo)每個電池模塊控制器(每個電池模塊控制器向其所安裝的電池模塊施加分流電阻器)停止施加分流電阻器并且因此從電池模塊去除能量。方法3200然后返回到步驟3215，其中再次向電池組的電池模塊輪詢電壓值。

返回至階段3220，如果所有電池模塊電壓都不在可接受范圍內(nèi)，這些方法繼續(xù)到階段3230。在階段3230，對于每個電池模塊，判斷電池模塊電壓是否高于開始放電值。如果電壓高于開始放電值，方法3200繼續(xù)至階段3235，在階段1335，施加聯(lián)接到電池模塊的電池模塊控制器(例如，電池模塊控制器2638)的分流電阻器以便從模塊移除(排放)能量。該方法然后繼續(xù)到階段3240。

在階段3240，對于每個電池模塊，判斷電池模塊電壓是否高于開始放電值。如果電壓低于停止放電值，方法3200繼續(xù)至階段3245，其中聯(lián)接到電池模塊的電池模塊控制器(例如電池模塊控制器2638)的分流電阻器斷開以便停止從模塊放能。即，電池模塊控制器停止(多個)將分流電阻器施加到其所安裝的電池模塊的端子上。這防止電池模塊控制器從電池模塊去除能量。該方法然后繼續(xù)到階段3250。

在階段3250，判斷出至少一個電池模塊電壓低于開始放電值。如果任何電壓低于開始充電值，方法3200繼續(xù)到階段3255，在階段1355，接通平衡充電器以向所有電池模塊提供能量。例如，電池組控制器2634可以指導(dǎo)平衡充電器2632接通，向電池組2600的電池模塊中每一個提供能量。方法3200然后繼續(xù)到階段3260。

在階段3260，判斷出所有電池模塊電壓高于停止充電值。如果所有電壓高于停止充電值，方法3200繼續(xù)到階段3265，其中切斷(如果在先前接通)平衡充電器以停止對電池組的電池模塊充電。例如，電池組控制器2634可以指導(dǎo)平衡充電器2632以停止向電池組2600的電池模塊提供能量。方法3200然后返回到階段3215，在階段1315，再次向電池模塊輪詢電壓測量值。因此，如先前所描述，方法3200的階段3215至3260可以持續(xù)地平衡電池組諸如電池組2600內(nèi)的電池模塊的能量。

雖然上述平衡示例僅討論了平衡四個電池組，平衡過程可以應(yīng)用于平衡任何數(shù)量的電池組。而且，由于這個過程可以適用于SOC值以及電壓值，能在根據(jù)本發(fā)明的電能儲存單元中在任何時候?qū)嵤┻@個過程，并且并不限于當(dāng)電能儲存單元的電池充電或放電時的時間段。

用于電池組的示例質(zhì)保跟蹤器

在一實施例中，基于電池組諸如圖26A至圖26D的電池組2600的電池使用的質(zhì)保可以考慮與電池組相關(guān)聯(lián)的各種數(shù)據(jù)，諸如(但不限于)充電和放電率、電池溫度和電池電壓。如對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，下文所公開的質(zhì)保跟蹤器可以實施和適用于上文所描述的系統(tǒng)和方法中。嵌入于電池組中的質(zhì)保跟蹤器可以使用這條數(shù)據(jù)來計算表示電池使用了一段時間的質(zhì)保值。計算的質(zhì)保值可以在電池壽命中集合，并且累積值可以用來確定質(zhì)保范圍。利用這種方案，質(zhì)保不僅可以將電池組的中放電考慮進(jìn)來，而且也考慮使用電池組的方式。根據(jù)一實施例，關(guān)于圖33至圖36進(jìn)一步討論用來計算質(zhì)保值的各種數(shù)據(jù)。

電池組的充電和放電率與流動進(jìn)出電池組的電流量相關(guān)并且可以基于該電流量來近似或確定，可以測量流動進(jìn)出電池組的電流量。一般而言，更高的充電和放電率可以產(chǎn)生更多熱(比較低速率更多)，這可能會在電池組上造成應(yīng)力，縮短了電池組的壽命和/或?qū)е乱馔獾墓收匣蚱渌鼏栴}。圖33是示出了根據(jù)一實施例用來計算質(zhì)保值的、在電流測量值與電流系數(shù)之間的示例相互關(guān)系的圖。對于電池組，諸如圖26A至圖26D的電池組2600，可以直接測量電流，并且可以提供電池組的充電和/或放電率。

不同容量的電池的正常充電和放電率可以變化。因此，在一實施例中，電流測量值可以規(guī)范化以便采用不同電池組的正常充電和放電率。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到測量的電流可以基于電池組的容量規(guī)范化，產(chǎn)生充電率。作為一示例，1C的規(guī)范化放電率將在一小時遞送電池組額定容量，例如，1,000mAh電池將提供1,000mA放電電流一小時。充電率可以允許采用相同標(biāo)準(zhǔn)來確定正常充電和放電，無論電池組額定在1,000mAh或100Ah或者本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何其它額定值。

仍考慮圖33，根據(jù)一實施例，示例曲線圖3302示出了作為規(guī)范化充電率3304的函數(shù)的電流系數(shù)3306。通過將測量電流轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的電流系數(shù)，電流測量值可以用來計算質(zhì)保值。在一實施例中，測量電流首先規(guī)范化以產(chǎn)生充電率。充電率指示電池組的充電或放電率并且允許一致的質(zhì)保計算，與電池組的容量無關(guān)。充電率然后可以映射到電流系數(shù)用于質(zhì)保計算。例如，圖1C的規(guī)范化充電率可以映射到電流系數(shù)2，而3C的充電率可以映射到電流系數(shù)10，指示更高的充電或放電率。在一實施例中，對于充電和放電率，可以維持單獨(dú)的映射集合。在一實施例中，這些映射可以存儲于查找表中，查找表存在于電池組內(nèi)的計算機(jī)可讀存儲裝置中。在另一實施例中，映射和電流系數(shù)可以存儲于電池組外部的計算機(jī)可讀存儲裝置中。替代地，在一實施例中，預(yù)先限定的數(shù)學(xué)函數(shù)可以映射到充電率或電流測量值以產(chǎn)生相對應(yīng)的電流系數(shù)，而不是明確存儲映射和電流系數(shù)。

在一實施例中，高于最大充電率質(zhì)保閾值3308的計算的充電率可以立即使電池組的質(zhì)保失效。這個閾值可以預(yù)先限定或者由質(zhì)保跟蹤器動態(tài)設(shè)置。在一非限制性示例中，最大質(zhì)保閾值3308可以設(shè)置為2C的充電率。高于最大質(zhì)保閾值3308的計算的充電率可以指示不當(dāng)?shù)厥褂秒姵亟M，并且因此質(zhì)?？赡懿⒉缓w因此所產(chǎn)生的問題。在一實施例中，對于電池組的充電率和放電率，可以限定最大質(zhì)保閾值，而不是維持用于充電和放電二者的單個閾值。

溫度是可能會影響到電池性能的另一因素。一般而言，更高的溫度可能由于生成更高的內(nèi)部溫度而會造成電池組以更快的速率老化，更高的內(nèi)部溫度造成在電池組上增加的應(yīng)力。這可能會縮短電池組的壽命。另一方面，較低的溫度可能會在給電池組充電時造成損壞。

圖34是示出了根據(jù)一實施例用來計算質(zhì)保值、在電溫度測量值與溫度系數(shù)之間的示例相互關(guān)系的圖。電池組，諸如圖26A至26D的電池組2600可以包括一個或多個電池溫度測量電路，電池溫度測量電路測量在電池組內(nèi)的個別電池單體或個別電池模塊的溫度。示例曲線圖3402示出了根據(jù)一實施例作為測量溫度3404的函數(shù)的溫度系數(shù)3406。通過將測量的溫度轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)溫度系數(shù)，溫度測量值可以用來計算質(zhì)保值。在一實施例中，溫度測量值可以映射到溫度系數(shù)以用于質(zhì)保計算。例如，20℃的正常操作溫度可以映射到1的溫度系數(shù)，而40℃的更高的溫度將映射到更高的溫度系數(shù)。更高的溫度系數(shù)可以指示電池?fù)p耗以更快的速率發(fā)生。在一實施例中，這些映射可以存儲于查找表中，查找表存在于電池組內(nèi)的計算機(jī)可讀存儲裝置中。在另一實施例中，映射和溫度系數(shù)可以存儲于電池組外部的計算機(jī)可讀存儲裝置中。替代地，在一實施例中，預(yù)先限定的數(shù)學(xué)函數(shù)可以適用于溫度測量值以產(chǎn)生相對應(yīng)的溫度系數(shù)，而不是明確地存儲映射和溫度系數(shù)。

質(zhì)保閾值也可以是電池溫度的函數(shù)，諸如當(dāng)溫度低于預(yù)先限定的值時對電池組進(jìn)行充電。在一實施例中，低于最低溫度質(zhì)保閾值3408或者高于最大溫度質(zhì)保閾值3410的操作溫度可以立即使電池組的質(zhì)保失效。這些閾值可以預(yù)先限定或者由質(zhì)保跟蹤器動態(tài)設(shè)置。低于最小質(zhì)保閾值3408或者高于最大質(zhì)保閾值3410的計算的操作溫度可以指示不當(dāng)?shù)厥褂秒姵亟M，并且因此質(zhì)?？赡懿⒉缓w因此所產(chǎn)生的問題。在一實施例中，可以限定電池組的充電和放電的最大和最小質(zhì)保閾值，而不是維持充電和放電的相同閾值。

電壓和/或充電狀態(tài)是可能影響電池性能的額外因素。電池組的電壓(其可以測量)可以用來計算或者以其它方式來確定電池組的充電狀態(tài)。一般而言，很高或很低充電狀態(tài)或電壓造成在電池組上的應(yīng)力增加。而這會縮短電池組的壽命。

圖35是示出了根據(jù)一實施例用來計算質(zhì)保值的、在電壓測量值與電壓系數(shù)之間的示例相互關(guān)系的圖。電池組，諸如圖26A至26D的電池組2600可以包括一個或個電池電壓測量電路，電池電壓測量電路測量在電池組內(nèi)的個別電池單體的電壓或電池模塊的電壓。這些電壓測量值可以集合或平均化以用于計算電池組的質(zhì)保值。在一實施例中，可以計算電池組的充電狀態(tài)并且用來計算質(zhì)保值；然而，這種計算并非總是準(zhǔn)確的并且必須小心地確定質(zhì)保計算系數(shù)。在一實施例中，電池組的測量電壓可以是包含于電池組內(nèi)的每個電池單體或每個電池模塊的平均測量電壓。

在圖35中，示例曲線圖3502示出了根據(jù)一實施例作為測量電壓3504函數(shù)的電壓系數(shù)3506。通過將測量電壓轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)電壓系數(shù)，電壓測量值可以用來計算質(zhì)保值。在一實施例中，電壓測量值可以映射到電壓系數(shù)以用于質(zhì)保計算。這些映射可以針對于包含于電池組中的電池的特定類型。例如，包括一個或多個鋰離子電池單體的電池組可以具有電壓測量值3.2V為的平均單體，3.2V的電壓測量可以映射到電壓系數(shù)1。相比而言，在3.6V或2.8V的電壓測量可以映射到更高的電壓系數(shù)。在一實施例中，這些映射可以存儲于查找表中，查找表存在于電池組內(nèi)的計算機(jī)可讀存儲裝置中。在另一實施例中，映射和電壓系數(shù)可以存儲于電池組外部的計算機(jī)可讀存儲裝置中。替代地，在一實施例中，預(yù)先限定的數(shù)學(xué)函數(shù)可以適用于電壓測量以產(chǎn)生相對應(yīng)的電壓系數(shù)，而不是明確地存儲映射和電壓系數(shù)。

在一實施例中，低于最低電壓質(zhì)保閾值3508或者高于最大電壓質(zhì)保閾值3510的測量電壓可以立即使電池組的質(zhì)保失效。這些閾值可以預(yù)先限定或者由質(zhì)保跟蹤器動態(tài)設(shè)置。在一非限制性示例中，最低質(zhì)保閾值3508和最大質(zhì)保閾值3510可以設(shè)置為分別指示電池單體的過度放電和過度充電。低于最小質(zhì)保閾值3508或者高于最大質(zhì)保閾值3510的測量電壓可以指示不當(dāng)?shù)厥褂秒姵亟M，并且因此質(zhì)?？赡懿⒉缓w因此所產(chǎn)生的問題。

圖36是示出了根據(jù)一實施例用于使電池組的質(zhì)保失效的示例質(zhì)保閾值的圖。如先前所描述，不當(dāng)?shù)厥褂秒姵亟M可能造成質(zhì)保自動失效。例如，極端操作溫度、電壓或充電/放電率可以使質(zhì)保立即失效。

在各種實施例中，電池組可以存儲在電池組的壽命中的最低記錄電壓3601、最大記錄電壓3602、最低記錄溫度3603、最大記錄溫度3604、最大記錄充電電流3605、以及最大記錄放電電流3606。這些值可以由能測量或計算前述數(shù)據(jù)的任何裝置或裝置組合來記錄，諸如(但不限于)分別地，一個或多個電池電壓測量電路、電池溫度測量電路和電流測量電路，這些裝置將關(guān)于圖35至圖36進(jìn)一步描述。在一替代實施例中，電池組可以在計算機(jī)可讀存儲裝置中最大記錄電流，而不是最大充電和放電電流。在一實施例中，數(shù)據(jù)測量可以在電池壽命期間周期性地記錄于計算機(jī)可讀存儲裝置中。對于最小值3601和3603，如果新記錄的值小于存儲的最小值，那么先前存儲的值被新記錄的值重寫。對于最大值3602、3604、3605和3606，如果新記錄的值大于存儲的最小值，那么先前存儲的值被新記錄的值重寫。

在一實施例中，每個電池組可以在計算機(jī)可讀存儲裝置中保持質(zhì)保閾值列表，例如，閾值3611-3616。在另一實施例中，質(zhì)保閾值列表可以保持在電池組外部的計算機(jī)可讀存儲裝置中。質(zhì)保閾值可以指示用來確定質(zhì)保范圍外部的電池組的使用的最小和最大限度。質(zhì)保跟蹤器可以周期性地比較最小和與最大值3601-3606與質(zhì)保閾值3611-3616以判斷電池組的質(zhì)保是否將失效。

在一實施例中，電池組可以將質(zhì)保狀況存儲于計算機(jī)可讀存儲裝置中。質(zhì)保狀況可以是能表示狀況的任何類型的數(shù)據(jù)。例如，質(zhì)保狀況可以是二進(jìn)制標(biāo)志，二進(jìn)制標(biāo)志判斷質(zhì)保是否失效。質(zhì)保狀況也可以例如是具有一組可能值的枚舉類型，諸如(但不限于)有效、到期和失效。

如圖36所示，質(zhì)保狀況基于所記錄的最小和最大值3601-3606與預(yù)先限定的質(zhì)保閾值3611-3616來設(shè)置。例如，最小記錄電壓3601是1.6V并且最低電壓閾值3611是2.0V。在此示例中，最小記錄電壓3601小于最低電壓閾值3611，并且因此質(zhì)保失效，如在框3621中所示。這將在質(zhì)保狀況中反映出來并且存儲。在各種實施例中，當(dāng)質(zhì)保失效時，可以生成電子通信并且由電池組和/或系統(tǒng)來發(fā)送，其中，電池組用來向選定個人通知質(zhì)保已經(jīng)失效。電子通信也可以包括關(guān)于造成質(zhì)保失效的條件或使用的細(xì)節(jié)。

圖37是示出根據(jù)一實施例的電池組的示例使用的圖。除了如關(guān)于圖36所描述記錄最小數(shù)據(jù)值和最大數(shù)據(jù)值之外，也可以收集使用頻率統(tǒng)計。例如，使用統(tǒng)計可以基于電池電壓測量值、電池溫度測量值和/或充電/放電電流測量值來記錄。

在一實施例中，對于每種類型的記錄數(shù)據(jù)，可以限定一個或多個值范圍。在圖37所示的示例中，限定的測量電壓范圍是2.0V-2.2V、2.2V-2.4V、2.4V-2.6V、2.6V-2.8V、2.8V-3.0V、3.0V-3.2V、3.2V-3.3V、3.3V-3.4V、3.4V-3.5V、3.5V至3.6V和3.6V-3.7V。這些范圍可以是鋰離子電池常見的，例如以便俘獲與這些電池相關(guān)聯(lián)的典型電壓。每個限定的范圍可以與計數(shù)器相關(guān)聯(lián)。在一實施例中，每個計數(shù)器存儲于電池組內(nèi)的計算機(jī)可讀存儲裝置中。在其它實施例中，計數(shù)器可以存儲于電池組外部，例如在電存儲單元的串控制器、陣列控制器或系統(tǒng)控制器中(例如，參看圖48A)。這可以允許在多個電池組上進(jìn)一步集合使用統(tǒng)計。

在一實施例中，可以周期性地取得電壓測量值。當(dāng)測量值在限定范圍內(nèi)時，相關(guān)聯(lián)的計數(shù)器可以遞增。那么，每個計數(shù)器的值表示屬于相關(guān)聯(lián)值范圍內(nèi)的測量頻率。然后使用頻率統(tǒng)計來創(chuàng)建直方圖，直方圖顯示在電池組的壽命中或者在一段時間中的使用測量分布。同樣，對于其它測量值或計算的數(shù)據(jù)，諸如(但不限于)電池溫度測量值和充電/放電電流測量值，可以記錄頻率統(tǒng)計。

例如，電池使用3702表示在電池組壽命期間進(jìn)行的電壓測量值分布。電池使用3702可以指示電池組的普通或正常使用，具有在3.0V與3.2V之間的最高測量頻率。相比而言，電池使用3704可能指示更不利的使用。

直方圖，諸如在圖37中顯示的那些，可以適用于制造商或銷售商確定電池組的不當(dāng)或未覆蓋使用的范圍。在一實施例中，分布數(shù)據(jù)也可以用來分析和診斷電池組缺陷和質(zhì)保索賠。

圖38是示出了根據(jù)一實施例的示例質(zhì)保跟蹤器的圖。質(zhì)保跟蹤器3810包括處理器3812、存儲器3814、電池電壓測量電路3816和電池溫度測量電路3818。電池電壓測量電路3816和電池溫度測量電路3818可以實施為安置于印刷電路板上的單個電路或單獨(dú)電路。在某些實施例中，諸如在上文中詳細(xì)描述的那些，安置于電池組中的每個電池模塊可以聯(lián)接到電池模塊控制器，電池模塊控制器包括電池電壓測量電路以及電池溫度測量電路。在這些實施例中，示例質(zhì)保跟蹤器3810的處理器3812和存儲器3814可以是電池組控制器(諸如圖28的電池組控制器2800)的一部分或者實施為電池組控制器內(nèi)。例如，質(zhì)保跟蹤器可以實施為存儲器2814中的可執(zhí)行代碼，可執(zhí)行代碼由電池組控制器2800的MCU 2812執(zhí)行以提供質(zhì)保跟蹤器的功能。

在各種實施例中，電壓可以測量為包含于電池組內(nèi)的電池單體或電池模塊的集合電壓或平均電壓。電池溫度測量電路3818可以包括一個或多個溫度傳感器以周期性地測量在電池組內(nèi)的電池單體溫度或電池模塊溫度并且將集合或平均溫度測量值發(fā)送到處理器3812。

在一實施例中，處理器3812也從電池電流測量電路3822接收周期性電流測量值。電池電流測量電路3822可以在質(zhì)保跟蹤器3810的外部。例如，電池電流測量電路3822可以存在于串控制器3820(例如圖30的串控制器3000)內(nèi)。在另一實施例中，電池電流測量電路3822可以是質(zhì)保跟蹤器3810的部分。

處理器3812可以基于所接收的電壓、溫度和電流測量值來計算質(zhì)保值。在一實施例中，每個質(zhì)保值表示在記錄所接收的測量時的電池使用。一旦接收，測量值可以轉(zhuǎn)換為用于計算質(zhì)保值的相關(guān)聯(lián)的系數(shù)。例如，從電池電壓測量電路3816接收的電壓測量值可以轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的電壓系數(shù)，如關(guān)于圖35所描述。同樣，所接收的溫度測量值和電流測量值可以轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)溫度和電流系數(shù)，如關(guān)于圖33和圖34所描述。

在一實施例中，處理器3812可以通過將電壓系數(shù)、溫度系數(shù)和電流系數(shù)乘在一起來計算質(zhì)保值。例如，當(dāng)電池組不充電也不放電時電流系數(shù)可為0。計算的質(zhì)保值因此將也為0，指示未發(fā)生使用。在另一實例中，當(dāng)電池溫度和電壓在最佳水平時，相對應(yīng)溫度和電壓系數(shù)可以為1。所計算的質(zhì)保值然后將等于對應(yīng)于測量電流的電流系數(shù)。當(dāng)所有系數(shù)大于零時，質(zhì)保值基于電壓、溫度和電流測量值指示電池使用。

如先前所描述，額外測量值或計算數(shù)據(jù)也可以用于計算質(zhì)保值。根據(jù)一實施例，質(zhì)保值也可以基于任何組合電壓、溫度和電流系數(shù)來計算。

雖然質(zhì)保值表示在一時間點(diǎn)的電池使用，電池組的質(zhì)?；陔姵亟M壽命的電池使用(其可以由電池組的制造商限定)。在一實施例中，存儲器3814存儲累積質(zhì)保值，累積質(zhì)保值表示在電池組的壽命期間的電池使用。每次計算質(zhì)保值時，處理器3812可以向存儲器3814中存儲的累積質(zhì)保值添加質(zhì)保值。然后使用累積質(zhì)保值來判斷電池質(zhì)保值有效還是到期。

圖39是根據(jù)一實施例用來計算和存儲累積質(zhì)保值的示例方法。示例方法的每個階段可以表示存儲于計算機(jī)可讀存儲裝置上的計算機(jī)可讀指令，計算機(jī)可讀指令由處理器執(zhí)行，造成處理器執(zhí)行一個或多個操作。

方法3900始于階段3904，測量電池組內(nèi)的電池單體電壓。在一實施例中，用于不同電池單體或電池模塊的電池單體電壓測量值可以在電池組上集合或平均化。在階段3906，可以測量電池單體溫度。在一實施例中，不同電池單體或電池模塊的電池單體溫度測量值可以在電池組上集合或平均化。在階段3908，可以接收充電/放電電流測量值。階段3904、3906和3908可以以同時或以任何次序執(zhí)行。

在階段3910，使用測量的電池電壓、測量的電池溫度和所接收的電流測量值來計算質(zhì)保值。在一實施例中，每個質(zhì)保值表示在記錄所接收的測量值時的電池使用。一旦接收，測量值可以轉(zhuǎn)換為用于計算質(zhì)保值的相關(guān)聯(lián)的系數(shù)。例如，電壓測量值可以轉(zhuǎn)換為關(guān)于圖所描述的相對應(yīng)的電壓系數(shù)。35.同樣，所接收的溫度測量值和電流測量值可以轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)溫度和電流系數(shù)，如關(guān)于圖33和圖34所描述。

在一實施例中，可以通過使電壓系數(shù)、溫度系數(shù)和電流系數(shù)乘在一起來計算質(zhì)保值。例如，當(dāng)電池組不充電也不放電時電流系數(shù)可為0。計算的質(zhì)保值因此將也為0，指示未發(fā)生使用。在另一實例中，當(dāng)電池溫度和電壓在最佳水平時，相對應(yīng)溫度和電壓系數(shù)可以為1。所計算的質(zhì)保值然后將等于對應(yīng)于測量電流的電流系數(shù)。當(dāng)所有系數(shù)大于零時，質(zhì)保值基于電壓、溫度和電流測量值指示電池使用。

如先前所描述，額外測量值或計算數(shù)據(jù)也可以用于計算質(zhì)保值。根據(jù)一實施例，質(zhì)保值也可以基于任何組合電壓、溫度和電流系數(shù)來計算。

在階段3912，所計算的質(zhì)保值添加到存儲的累積質(zhì)保值。在一實施例中，累積質(zhì)保值可以存儲于電池組內(nèi)。在其它實施例中，累積質(zhì)保值可以存儲于電池組外部。然后可以使用累積質(zhì)保值來判斷電池組質(zhì)保是有效的或到期的，如將在下文中關(guān)于圖40和圖41進(jìn)一步討論。

圖40是根據(jù)一實施例使用質(zhì)保跟蹤器的示例方法。圖40可以由計算機(jī)或者人操作者在能量管理系統(tǒng)諸如圖3的能量管理系統(tǒng)處執(zhí)行。圖40始于階段4002，此時接收指示電池組具有操作問題或者在其它方面具有缺陷的警告或警報。在一實施例中，警報可以作為電子郵件其它電子通信向負(fù)責(zé)監(jiān)視電池組的操作者發(fā)布。在其它實施例中，警告或警報可以是聽覺或視覺警報，例如在有缺陷電池組上的閃爍紅光，諸如在上文中關(guān)于圖26A和圖26B的狀況按鈕2608所描述的警告。

在階段4004，比較存儲于有缺陷的電池組中的累積質(zhì)保值與預(yù)先限定的閾值。這個閾值可以設(shè)置為基于電池組的正常使用而提供特定質(zhì)保階段。例如，閾值可以設(shè)置為使得電池組可以基于正常使用而涵蓋10年的質(zhì)保。以此方式，電池組的野蠻使用可以減小電池組的有效質(zhì)保期。

在階段4006，判斷所存儲的累積質(zhì)保值是否超過預(yù)先限定的閾值。如果存儲的累積值超過了預(yù)先限定的閾值，方法4000繼續(xù)進(jìn)行到階段4008。在階段4008，判斷電池組的質(zhì)保到期。如果存儲的累積值并不超過閾值，方法結(jié)束，指示電池組質(zhì)保并未到期。

圖41是示出根據(jù)一實施例的示例電池組和相關(guān)聯(lián)的質(zhì)保信息的圖。當(dāng)電池組被報告為有缺陷時，可以執(zhí)行對質(zhì)保信息的分析。如圖41所示，電池組4104存在于電存儲單元4102中，類似于圖48A和圖48B的電存儲單元4802的電池組。響應(yīng)于電池組4104有操作問題，從電存儲單元4102移除電池組4104用于分析。

在一實施例中，電池組4104可以連接到具有顯示器4106的計算裝置。以此方式，電池組操作者、銷售商或者制造商能查看各種質(zhì)保信息和狀況從而確定哪一方在經(jīng)濟(jì)上負(fù)責(zé)維修電池組4104。在圖41所示的示例中，質(zhì)保閾值可以設(shè)置為500,000,000并且電池組的累積質(zhì)保值為500,000,049。由于累積質(zhì)保值超過了質(zhì)保閾值，電池組質(zhì)保確定到期，并且電池組操作者或擁有者應(yīng)在財務(wù)上負(fù)責(zé)維修。

在一實施例中，可以查看電池組4104的質(zhì)保信息，而無需從電存儲單元4102物理地去除電池組4104。例如，存儲的質(zhì)保信息可以經(jīng)由可以訪問的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到電池組4104外部的裝置以進(jìn)行分析。

對具有操作問題或缺陷的電池組的示例檢測

圖42是示出根據(jù)一實施例基于自放電率和充電時間的電池組的示例分布的圖。曲線4202示出了在一段時間基于每個電池組的自放電率4206的電池組的示例分布。軸線4204指示具有特定自放電率的電池組的數(shù)量。曲線4202指示正常分布，其中某些電池組具有更高或更低的自放電。

曲線4208示出了基于每個電池組的充電時間4210，電池組的類似分布。在一實施例中，計時器可以跟蹤平衡充電器諸如圖26C的平衡充電器2632的操作時間來確定在一段時間電池組的充電時間。軸線4212指示在一段時間具有類似充電時間的電池組的數(shù)量。

如圖42所示，電池組的自放電率和充電時間預(yù)期相似。在一實施例中，可以在一段時間收集多個電池組的數(shù)據(jù)以便確定電池分布4202和4208。多個電池組的平均充電時間可以提供健康電池組，例如在可接受的公差內(nèi)操作的電池組的預(yù)期充電時間的可靠指示?？梢詮倪@些分布中選擇高于平均充電時間的最大預(yù)期方差4214。例如，可以將最大方差4214設(shè)置為與多個電池組的平均充電時間的標(biāo)準(zhǔn)偏差。在一實施例中，超過最大方差4214的充電時間可以表示電池組具有操作問題或缺陷。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到最大方差4214可以是高于電池組的預(yù)期充電時間的任何值并且可以是靜態(tài)的或者隨著收集額外數(shù)據(jù)而動態(tài)更新。

圖43是根據(jù)一實施例的電池組(諸如圖26A至圖26D的電池組2600)的溫度與充電時間之間的關(guān)系的圖。曲線4302示出了基于每個電池組的充電時間4306，電池組的類似分布。軸線4304指示在一段時間具有類似充電時間的電池組的數(shù)量。如圖43所示，曲線4302表示對于電池組中的每個電池組，基于20℃的一致電池溫度的電池分布。在實施例中，電池溫度可以是例如包含于電池組內(nèi)的每個電池單體或者每個電池模塊的平均溫度。溫度對于電池組的性能具有顯著影響。

例如，更高的溫度可能會提高電池的自放電率。在一非限制性實施例中，電池組可以每個月自充電2％并且在30℃增加到每個月10％。曲線4310示出了基于充電時間4306的電池組的分布，其中每個電池具有30℃的溫度。在30℃，每個電池組的充電時間維持正常分布，但是平均和預(yù)期充電時間轉(zhuǎn)移。

因為分布在不同溫度轉(zhuǎn)移，最大方差4308可以更新補(bǔ)償溫度波動。在一實施例中，一個或多個溫度傳感器可以監(jiān)視電池組的平均電池單體或者電池模塊溫度。溫度傳感器可以在電池組的內(nèi)部或外部。最大方差4308然后可以響應(yīng)于溫度變化而動態(tài)地調(diào)整。例如，如果電池組的平均電池模塊溫度經(jīng)確定為30℃，最大預(yù)期方差可以調(diào)整為最大方差4312。這可以防止替換健康電池組，例如當(dāng)電池組的充電時間在30℃溫度處降低到最大方差4308與最大方差4312之間時。在其它實施例中，可以監(jiān)視環(huán)境溫度，作為電池模塊溫度的替代或組合，并且可以響應(yīng)于環(huán)境溫度變化來動態(tài)地調(diào)整最大方差4308。

圖44是示出了，根據(jù)一實施例用來檢測具有操作問題或缺陷的電池組的示例系統(tǒng)的圖。在一實施例中，系統(tǒng)4400包括電池組4402和分析器4408。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，下文所公開的檢測技術(shù)可以實施和使用于上文所描述的系統(tǒng)和方法中。電池組4402可以包括平衡充電器4404，諸如圖26C的平衡充電器2632和計時器4406。電池組4402可以聯(lián)接到電網(wǎng)4410。這使得平衡充電器4404在適當(dāng)時接通和切斷以向電池組4402的單體充電。

在一實施例中，計時器4406記錄平衡充電器4404操作時的時間量。計時器4406嵌入于電池組內(nèi)，作為電池組控制器的部分，諸如圖28的電池組控制器2800。替代地，計時器4406可以單獨(dú)于電池組控制器。在一實施例中，計時器4406可以在特定時段之后或者在特定時間間隔重置。例如，計時器4406可以在每個月的第一天重置以便記錄平衡充電器4404在這個月期間操作的時間量。替代地，計時器4406可以維持累積操作時間或者在規(guī)定時段，例如在最后30天操作的時間。

在一實施例中，計時器4406可以向分析器4408周期性地發(fā)送所記錄的操作時間。在一實施例中，分析器4408可以是電池組4402的一部分。例如，分析器4408可以集成到電池組2808的電池組控制器內(nèi)，諸如圖28的電池組控制器2800。在其它實施例中，分析器4408可以在電池組4402外部并且可以實施于任何計算系統(tǒng)上。在其中電池組4408是BESS諸如圖48A和圖48B的BESS 4802的一部分的一實施例中，分析器2808可以是如關(guān)于圖48A所描述的串控制器、陣列控制器或者系統(tǒng)控制器的部分。

在一實施例中，分析器4408可以選擇一時間段并且比較選定的時間段的記錄操作時間與閾值時間。閾值時間可以只是從平衡充電器4406的預(yù)期操作時間的最大確定方差。預(yù)期操作時間可以表示對于選定時間段，電池組的預(yù)期充電時間，考慮到諸如(但不限于)下列因素：電池使用和自放電率。分析器4408可以基于從多個電池組收集的數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析來設(shè)置預(yù)期操作時間和閾值時間并且可以隨著收集額外數(shù)據(jù)而進(jìn)行調(diào)整。如果電池組4402是電池組陣列的一部分，可以基于陣列中電池組的全部或子集的分析來確定預(yù)期和閾值操作時間。此外，在一實施例中可以基于平均電池單體或者或者電池組的電池模塊溫度或者電池組周圍的環(huán)境溫度來動態(tài)地確定閾值時間，如在上文中關(guān)于圖43所描述。在一實施例中，一個或多個溫度傳感器可以監(jiān)視電池組溫度或者環(huán)境溫度并且向分析器4408提供測量值。分析器4408然后可以使用接收的溫度測量值以調(diào)整閾值時間。

在一實施例中，如果記錄的操作時間超過了閾值時間，分析器4408可以確定電池組具有操作問題或缺陷并且可能需要維護(hù)和/或替換。在此情況下，分析器4408可以向適當(dāng)方諸如負(fù)責(zé)監(jiān)視電池組的操作者發(fā)布警報。在一實施例中，可以作為電子郵件或其它電子通信來發(fā)出警報。在其它實施例中，發(fā)出的警報可以是聲響或視覺的，例如在電池組上閃爍的紅燈，諸如上文關(guān)于圖26A和圖26B的狀況按鈕2608所描述的警告。

在一實施例中，分析器4408也可以響應(yīng)于確定電池組具有操作問題或缺陷而中止電池組的操作。這可以充當(dāng)用來排除操作具有操作問題或缺陷的電池組而發(fā)生到任何不利效果的機(jī)構(gòu)。

圖45是示出，根據(jù)一實施例從電池組陣列集合數(shù)據(jù)以進(jìn)行分析的圖。如所解釋的那樣，能量系統(tǒng)，諸如圖48A(below)的電存儲系統(tǒng)4802包括多個電池組4502。每個電池組4502可以包括計時器用來記錄電池組充電的時間量。記錄的時間可以存儲于每個電池組中，如在圖4504所示。在一實施例中，每個計時器可以集成到每個電池組的電池組控制器內(nèi)，諸如圖28的電池組控制器2800，包括處理器和用來存儲所記錄的時間的存儲器。

在一實施例中，可以由一個或多個串控制器(諸如圖48Abelow的串控制器4804)來集合每個電池組的記錄時間，如在4506所示。和/或由陣列控制器(諸如圖48A的陣列控制器4808)和/或由系統(tǒng)控制器(諸如圖48A的系統(tǒng)控制器4812)控制，如在4508處所示。如圖45所示，每個串控制器可以管理多個電池組的子集。

在一實施例中，可以由一個或多個串控制器或者陣列或系統(tǒng)控制器將集合的記錄時間發(fā)送到一個或多個分析器4510，諸如圖28的分析器4408。分析器4510可以收集關(guān)于多個電池組的數(shù)據(jù)以便檢測并且識別具有操作問題或缺陷的電池組，如關(guān)于圖所描述。在一實施例中，分析器4510可以是每個串控制器和/或陣列或系統(tǒng)控制器的部分。以此方式，分析可以定位于成組的電池組上，或者對于整個系統(tǒng)執(zhí)行。在一實施例中，分析器4510可以在多個電池組、串控制器、陣列控制器和系統(tǒng)控制器外部。

圖46是示出了根據(jù)一實施例用來檢測具有操作問題或缺陷的電池組的示例方法的圖。示例方法的每個階段可以表示存儲于計算機(jī)可讀存儲裝置上的計算機(jī)可讀指令，計算機(jī)可讀指令由處理器執(zhí)行，造成處理器執(zhí)行一個或多個操作。

方法4600始于階段4602，記錄平衡充電器操作的時間量。平衡充電器可以是電池組的諸如圖26C的平衡充電器2632的部分并且被配置成給電池組的單體充電。

在階段4604，比較特定時間段的記錄的操作時間與閾值時間。閾值時間可以指示與平衡充電器的預(yù)期操作時間的確定的方差。預(yù)期操作時間可以表示對于選定時間段，電池組的預(yù)期充電時間，考慮到諸如(但不限于)下列因素：電池使用和自放電率。

在階段4606，判斷記錄的操作時間是否超過閾值時間。這可以指示電池組充電長于預(yù)期并且可能需要維護(hù)和/或替換。在階段4608，如果記錄的操作時間超過閾值時間，警報可以提供給適當(dāng)方，諸如負(fù)責(zé)監(jiān)視電池組的計算機(jī)或人操作者(例如，能量管理系統(tǒng))。在一實施例中，可以作為電子郵件或其它電子通信來發(fā)出警報。在其它實施例中，發(fā)出的警報可以是音響或視覺的，例如在電池組上的紅燈。返回至階段4606，如果記錄的操作時間并不超過閾值時間，方法結(jié)束。

圖47示出了示例電池能量儲存系統(tǒng)(“BESS”)4700。具體而言，圖47示出了BESS 4700的截面圖。BESS 4700能作為獨(dú)立系統(tǒng)(例如，商業(yè)實施例4720)操作或者其可以與BESS單元組合在一起形成較大系統(tǒng)(例如，公用設(shè)施4730)的一部分。在圖47中示出的實施例中，BESS 4700容納于容器(類似于貨運(yùn)集裝箱)中并且可以移動(例如，由卡車運(yùn)輸)。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它外殼也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

如圖47所示，BESS 4700包括多個電池組，諸如電池組4710。如圖所示，電池組能堆疊在BESS 4700中的機(jī)架上。這種布置允許操作者易于接近電池組中每一個用于替換、維護(hù)、測試等。多個電池組可以串聯(lián)，其可以被稱作一串電池組或者電池組串。

在一實施例中(在下文中更詳細(xì)地解釋)，每個電池組包括：電池單體(其可以布置于電池模塊中)；電池組控制器，其監(jiān)視電池單體；平衡充電器(例如，直流電源)，其向電池單體中每一個添加能量；以及，電池模塊控制器的分布式菊花鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)，其可以對電池單體進(jìn)行某些測量并且從電池單體移除能量。電池組控制器可以控制電池模塊控制器的網(wǎng)絡(luò)和平衡充電器以控制電池組的荷電狀態(tài)或電壓。在此實施例中。包括于BESS 4700中的電池組被認(rèn)為是“智能”電池組，“智能”電池組能接收目標(biāo)電壓或荷電狀態(tài)值并且自行平衡到目標(biāo)水平。

圖47示出了BESS 4700是高度可縮放的，從小千瓦時級系統(tǒng)到多兆瓦時級系統(tǒng)。例如，圖47的商業(yè)實施例4720包括單個BESS單元，其能提供400kWh能量(但是并不限于此)。商業(yè)實施例4720包括功率控制系統(tǒng)(PCS)4725，功率控制系統(tǒng)(PCS)4725在BESS單元的背部安裝到外殼上。PCS 4725可以連接到電網(wǎng)。PCS 4725包括一個或多個雙向功率轉(zhuǎn)換器，其能使用例如由能量監(jiān)視站的操作者經(jīng)由計算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)(例如，因特網(wǎng)、以太網(wǎng)等)發(fā)出的命令來使多個電池組充電和放電。PCS 4725能控制雙向功率轉(zhuǎn)換器的有效功率和無功功率。而且，在某些實施例中，當(dāng)電網(wǎng)不可用和/或BESS 4720與電網(wǎng)斷開連接時，PCS 4725能作為備用電源操作。

另一方面，圖47的公用設(shè)施實施例4730包括六個BESS單元(標(biāo)記為4731-4736)，其中的每一個能提供400kWh的能量(但是并不限于此)。因此，公用設(shè)施實施例4730一起可以提供2.4MWh能量。在公用設(shè)施實施例中，BESS單元中每一個一起連接到中央PCS 4737，其包括一個或多個雙向功率轉(zhuǎn)換器，雙向功率轉(zhuǎn)換器能使用例如由能量監(jiān)視站的操作者經(jīng)由計算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)(例如，因特網(wǎng)、以太網(wǎng)等)發(fā)出的命令來使多個電池組充電和放電。PCS 4737能控制雙向功率轉(zhuǎn)換器的有效功率和無功功率。PCS 4737可以聯(lián)接到電網(wǎng)。而且，在某些實施例中，當(dāng)電網(wǎng)不可用和/或BESS與電網(wǎng)斷開連接時，PCS 4737能作為備用電源操作。

圖48A是示出了根據(jù)一實施例的示例BESS 4802的框圖。BESS 4802可以經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)4822聯(lián)接到能量管理系統(tǒng)(EMS)4826。通信網(wǎng)絡(luò)4822可以是任何類型的通信網(wǎng)絡(luò)，包括(但不限于)因特網(wǎng)、蜂窩電話網(wǎng)等。聯(lián)接到通信網(wǎng)絡(luò)4822的其它裝置，諸如計算機(jī)4828，也可以與BESS 4802通信。例如，計算機(jī)4828可以安置于BESS 4802的制造商處以維護(hù)(監(jiān)視、運(yùn)行診斷測試等)BESS 4802。在其它實施例中，計算機(jī)4828可以表示對BESS 4802執(zhí)行維護(hù)的現(xiàn)場技術(shù)人員的移動裝置。如圖48A所示，至BESS 4802和自BESS 4802的通信可以被加密以增強(qiáng)安全性。

現(xiàn)場監(jiān)視裝置4824也可以經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)4822聯(lián)接到EMS 4826。現(xiàn)場監(jiān)視裝置4824可以聯(lián)接到替代能源(例如，太陽能設(shè)備、風(fēng)力設(shè)備等)以測量由替代能源生成的能量。同樣，監(jiān)視裝置4818可以聯(lián)接到BESS 4802并且測量由BESS 4802生成的能量。雖然在圖48A中示出了兩個監(jiān)視裝置，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到監(jiān)視由能源(常規(guī)和/或替代能源)生成的能量的額外監(jiān)視裝置可以以類似方式連接到通信網(wǎng)絡(luò)4822。在EMS 4826處的人操作者和/或計算機(jī)化系統(tǒng)能分析并且監(jiān)視連接到通信網(wǎng)絡(luò)4822的監(jiān)視裝置的輸出并且遙控BESS 4802的操作。例如，EMS 4826可以指導(dǎo)BESS 4802根據(jù)需要(例如為了滿足需求、穩(wěn)定線路頻率等)充電(經(jīng)由PCS 4820從電網(wǎng)汲取能量)或放電(經(jīng)由PCS 4820向電網(wǎng)提供能量)。

BESS 4802包括用來控制BESS 4802的控制層次的等級。始于頂層的BESS 4802的控制層次為系統(tǒng)控制器、陣列控制器、串控制器、電池組控制器和電池模塊控制器。例如，系統(tǒng)控制器4812可以聯(lián)接到一個或多個陣列控制器(例如，陣列控制器4808)，陣列控制器中的每一個可以聯(lián)接到一個或多個串控制器(例如，串控制器4804)，串控制器中的每一個可以聯(lián)接到一個或多個電池組控制器，電池組控制器中的每一個可以聯(lián)接到一個或多個電池模塊控制器。電池組控制器和電池模塊控制器與電池組4806(a)-4806(n)安裝在一起，如在上文中關(guān)于圖26至圖29詳細(xì)地討論。

如圖48A所示，系統(tǒng)控制器4812經(jīng)由通信鏈路4816(a)聯(lián)接到監(jiān)視裝置4818并且經(jīng)由通信鏈路4816(b)聯(lián)接到通信網(wǎng)絡(luò)4822，并且經(jīng)由通信鏈路4816(c)聯(lián)接到PCS 4820。在圖48A中，通信鏈路4816(a)-(c)是MOD總線，但是可以使用任何有線和無線通信鏈路。在一實施例中，系統(tǒng)控制器4812也通過TCP/IP連接4817而連接到通信網(wǎng)絡(luò)4822。

系統(tǒng)控制器4812能監(jiān)視BESS 4802的操作并且將BESS 4802的操作報告給EMS 4826或者連接到通信網(wǎng)絡(luò)4822并且被配置成與BESS 4802通信的任何其它裝置。系統(tǒng)控制器4812也可以從EMS 4826接收指令并且處理指令，并且將指令轉(zhuǎn)發(fā)到適當(dāng)陣列控制器(例如，陣列控制器4806)以執(zhí)行。系統(tǒng)控制器4812也可以與PCS 4820通信，PCS 4820可以聯(lián)接到電網(wǎng)，以控制BESS 4802的充電和放電。

盡管在圖48A中，系統(tǒng)控制器4812被示出安置于BESS 4802中，在其它實施例中，系統(tǒng)控制器4812可以安置于BESS 4802外側(cè)并且通信地聯(lián)接到BESS 4802。再次考慮圖47，商業(yè)實施例4720可以是由企業(yè)、公寓、酒店等使用的單獨(dú)單元。系統(tǒng)控制器可以安置于商業(yè)實施例4720的BESS內(nèi)，例如以經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)與EMS或者在企業(yè)、公寓、酒店等的計算機(jī)通信。

在其它實施例中，諸如公用設(shè)施實施例4730中，BESS單元4731-4736中的僅一個可以包括系統(tǒng)控制器。例如，在圖47中，BESS單元4731可以包括系統(tǒng)控制器而BESS單元4732-4736可以不包括系統(tǒng)控制器。在這種情形下，BESS 4731被認(rèn)為是主單元并且用來控制BESS單元4732-4736，BESS單元4732-4736被認(rèn)為是從單元。而且，在此情形下，包括于BESS單元4732-4736中每一個內(nèi)的最高控制層次是陣列控制器，陣列控制器聯(lián)接到BESS單元4731內(nèi)的系統(tǒng)控制器并且與系統(tǒng)控制器通信。

再次考慮圖48A，系統(tǒng)控制器4812經(jīng)由通信鏈路4814聯(lián)接到陣列控制器4808。陣列控制器4808經(jīng)由通信鏈路4810聯(lián)接到一個或多個串控制器諸如串控制器4804。雖然圖48A描繪了三個串控制器(SC(1)-(3))，更多或更少串控制器可以聯(lián)接到陣列控制器4808。在圖48A中，通信鏈路4810是CAN總線并且通信鏈路4814是TCP/IP鏈路，但是也可以使用其它有線或無線通信鏈路。

在BESS 4802中的每個串控制器聯(lián)接到一個或多個電池組。例如，串控制器4804聯(lián)接到電池組4806(a)-(n)，這些電池組串聯(lián)以形成電池組串。任何數(shù)量的電池組可以連接在一起以形成電池組串。電池組串能在BESS 4802中并聯(lián)。并聯(lián)的兩個或更多個電池組串可以被稱作一陣列電池組或者電池組的陣列。在一實施例中，BESS 4802包括電池組陣列，電池組陣列具有六個并聯(lián)的電池組串，其中電池組串中每一個具有22個串聯(lián)的電池組。

顧名思義，串控制器可以監(jiān)視并未控制串中的電池組。由串控制器執(zhí)行的功能可以包括(但不限于)下列：發(fā)出電池串接觸器控制命令；測量電池串電壓；測量電池串流；計算電池串安培小時計數(shù)；在系統(tǒng)控制器(例如在充電站)與電池組控制器之間分程傳遞詢問；處理詢問響應(yīng)消息；集合電池串?dāng)?shù)據(jù)；執(zhí)行軟件裝置ID到電池組的分配；檢測在電池串中的接地故障電流；以及，檢測警報和警告條件并且采取適當(dāng)校正措施。串控制器的示例實施例在下文中關(guān)于圖30、圖31A和圖31B展開描述。

同樣，陣列控制器可以監(jiān)視并且控制電池組陣列。由陣列控制器執(zhí)行的功能可以包括(但不限于)下列：向電池組串發(fā)送狀況詢問；從電池組串接收并且處理詢問響應(yīng)；執(zhí)行電池組串接觸器控制；將電池組陣列數(shù)據(jù)廣播到系統(tǒng)控制器；處理警報消息以確定所需措施，對于來自命令線接口的手動命令或詢問做出響應(yīng)(例如，在EMS處)，允許技術(shù)人員使用命令線接口來設(shè)置或改變配置設(shè)置，運(yùn)行由命令線解釋器所理解的相同命令和詢問組成的測試腳本；以及將測試腳本所生成的數(shù)據(jù)廣播到數(shù)據(jù)服務(wù)器以用于收集。

圖48B示出了示例BESS的截面圖。圖48B示出了三個電池組串(“串1”、“串2”和“串3”)，其中的每一個包括串控制器(分別地，“SC1”、“SC2”、和“SC3”)和22個串聯(lián)的電池組。串1-3可以并聯(lián)并且受到陣列控制器4808控制。

在串1中，標(biāo)記22個電池組中每一個(“BP1”至“BP 22”)，示出了電池組串聯(lián)的次序。即，BP1連接到串控制器(SC1)的正端子和BP 2，BP 2連接到BP1和BP3，BP3連接到BP 2和BP4，以此類推。如圖所示，BP 22連接到SC1的負(fù)端子。在圖示實施例中，SC1可以接入串1的中部(即，BP11和BP12)。在一實施例中，中點(diǎn)接地并且包括接地故障檢測裝置。

BESS 4802包括一個或多個照明單元4830和一個或多個風(fēng)扇4832，它們可以以有規(guī)律的間隔安置于BESS 4802的天花板中。照明單元4830可以向BESS 4802的內(nèi)部提供照明。風(fēng)扇4832定向成使得它們從天花板向BESS 4802的地板吹風(fēng)(即，它們吹入到BESS 4802的內(nèi)部)。BESS 4802也可以包括拆分式空調(diào)單元，其包括容納于BESS 4802的外殼內(nèi)的空氣處置裝置4834和容納于BESS 4802的外殼外側(cè)的冷凝器4836?？照{(diào)單元和風(fēng)扇4832可以受到控制(例如，由陣列控制器4808控制)以形成空氣流動系統(tǒng)并且調(diào)節(jié)容納于BESS 4802內(nèi)的電池組的溫度。

示例BESS外殼

圖49A、圖49B和圖49C是示出示例BESS 4900的外殼(例如，定制貨運(yùn)集裝箱)的圖。在圖49A至圖49C中，標(biāo)出了BESS 4900的外殼的背部和前部。如圖所示，一個或多個PCS 4910可以安裝于BESS 4900的背部上，其將BESS 4900聯(lián)接到電網(wǎng)。BESS 4900的前部可以包括一個或多個門(未圖示)，門可以提供到外殼內(nèi)側(cè)的接近。操作者可以通過門進(jìn)入BESS 4900并且接近BESS 4900的內(nèi)部部件(例如，電池組、計算機(jī)等)。圖49A描繪了BESS 4900，其中其外殼頂部就位。

圖49B描繪了BESS 4900，其中移除了其外殼頂部?？梢钥闯?，BESS 4900包括一個或多個天花板4920、一個或多個照明單元4930和一個或多個風(fēng)扇4940。照明單元4930和風(fēng)扇4940可以以有規(guī)律的間隔安置于天花板4920中。照明單元4930能向BESS 4900的內(nèi)部提供照明。風(fēng)扇4940定向成使得它們從天花板4920向BESS 4900的地板吹風(fēng)(即，它們吹入到BESS 4900的內(nèi)部)。在容納于BESS 4900中的電池組齒架上方的開口4950允許暖風(fēng)向上吹到外殼頂部與天花板4920之間的空間，在天花板4920上方形成熱空氣區(qū)域。圖49C描繪了移除了天花板4920的BESS 4900。可以看出，在容納于BESS 4900中的電池組齒架上方設(shè)有開口4950。

圖50A、圖50B和圖50C是示出沒有外殼的示例BESS 5000的圖(即，BESS 5000的內(nèi)部結(jié)構(gòu))。圖50A和圖50B示出了從不同角度觀察的容納于BESS 5000內(nèi)的電池組的齒架。圖50C示出了BESS 5000的正視圖。這是可以由在BESS 5000前方開門并且進(jìn)入BESS 5000以執(zhí)行維護(hù)或測試的操作者可以看到的視圖。圖50C示出了在BESS 5000的背部的拆分式空調(diào)單元5010。空調(diào)單元5010受到控制(例如，受到陣列控制器控制)以調(diào)節(jié)BESS 5000的溫度。空調(diào)單元5010向BESS 5000的內(nèi)部提供冷空氣并且在BESS 5000的走道中形成冷空氣區(qū)域。

圖51示出了示例BESS 5100的另一正視圖并且描繪了在BESS 5100中的空氣流動。如關(guān)于圖49A至圖49C和圖50A至圖50C所解釋，在BESS 5100的天花板中的風(fēng)扇將來自天花板上方的熱空氣區(qū)域5100的熱空氣吹向BESS 5100的地板。在BESS 5100的背部的A/C單元將熱空氣從BESS 5100抽出并且將冷空氣提供到BESS 5100內(nèi)部，形成冷空氣區(qū)域5120。冷空氣調(diào)節(jié)容納于BESS 5100內(nèi)的電池組的溫度，并且隨著其冷卻電池組，上升到熱空氣區(qū)域5110。

通過本文給出的描述，如相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解的，能使用處理硬件、固件、軟件和/或其組合諸如專用集成電路(ASIC)來實施本發(fā)明的各種特點(diǎn)。使用硬件、固件和/或軟件來實施這些特點(diǎn)將對于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。而且，雖然在上文中描述了各種實施例，應(yīng)了解它們可以以舉例說明的方式給出并且無限制意義。對于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下能做出各種變化。

應(yīng)意識到詳細(xì)描述部分而非發(fā)明內(nèi)容和摘要部分預(yù)期用于解釋權(quán)利要求。發(fā)明內(nèi)容和摘要部分可以陳述了(多個)發(fā)明者設(shè)想到的本發(fā)明的一個或多個示例性實施例而不是所有示例性實施例，并且因此預(yù)期并不以任何方式限制本發(fā)明和權(quán)利要求。

在上文中借助于功能構(gòu)建塊描述了本發(fā)明的實施例，功能構(gòu)建塊示出了所規(guī)定的功能和其關(guān)系的實施。這些功能構(gòu)建塊的邊界在本文中任意地限定以便于描述。也可以限定替代邊界，只要適當(dāng)?shù)貓?zhí)行規(guī)定的功能和其關(guān)系。而且，標(biāo)識符諸如“(a)”、“(b)”、“(i)”、“(ii)”等有時用于不同的元件或步驟。這些標(biāo)識符出于清楚目的而使用并未未必指定元件或步驟的次序。

具體實施例的前文的描述也將全面地披露本發(fā)明的一般性質(zhì)，其它人通過采用本領(lǐng)域技術(shù)內(nèi)的知識能夠易于修改和/或調(diào)適以用于各種應(yīng)用諸如具體實施例，無需過度實驗，而不偏離本發(fā)明的一般構(gòu)思。因此，基于本文中展示的教導(dǎo)內(nèi)容和引導(dǎo)，這些調(diào)適和修改預(yù)期在所公開的實施例的意義和范圍內(nèi)。應(yīng)了解本文中的短語或術(shù)語是出于描述目的并且并無限制意義，使得本說明書的術(shù)語或短語將由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)教導(dǎo)內(nèi)容和指導(dǎo)來解釋。

本發(fā)明的范疇和范圍不應(yīng)限于上文所描述的實施例，而是應(yīng)僅根據(jù)以下權(quán)利要求和其等效物來限定。