[发明专利]用于平衡个体电储能单元的方法、系统和设备

说明书

描述了使得储能系统的个体单元电压被监视的方法和系统。测得的单元电压可被报告回中央控制器。基于诸如该系统的总体健康等参数，该控制器可被适配成决定要平衡哪些单元、在哪一方向上平衡以及可任选地平衡达多久。平衡可由单元监视和平衡装置来执行，这可以用硬件，即作为一个或多个电路来实现。来自控制器的决定信息可作为命令被报告给单元监视和平衡装置。单元监视和平衡装置可以执行该命令，例如不管连接到它的单元的电压或SoC如何。

本公开涉及用于平衡例如电储能系统中的个体电储能单元的方法、系统和/或设备。

背景技术

电储能系统包括诸如静电(电容器)单元或(例如，电池中的)电化学单元等单元。优选地，这些单元是可再充电的。在此类系统中，对该系统进行充电或放电通常在这些单元中的任一者充满或排空时结束。一些系统的确允许对一些单元过充电，但这不是优选的，因为过充电可能损坏单元或降低它们的寿命，并且在铅酸电池的情况下导致生成作为易燃气的氢。因此，为了使系统容量最大化，所有单元中的电荷应当被平衡。

各单元中的充电水平可通过单元电压、单元的充电状态[％]和/或放电深度来表征。为了确定这一点，可以采集个体单元电压测量，其可被原样使用，或者可通过将测得值与电流测量相组合以及应用现有技术已知的SoC估计技术来转换成SoC(充电状态)。

在各单元串联连接时，它们看到相等的电流。各单元从不确切地相等并且相等性的缺失可随年限而增加。在最小单元限制充电和放电两者的情况下，这样的串的容量是最大的。因而，每一单元中的充电水平在有必要确信如此时必须被监视和校正。各单元中充电水平的偏差可通过自放电、小绝缘故障、各体连接的组件中的容限而发生。

不对各单元进行平衡可导致各单元被过充电或过放电。在各单元接近它们的电压限制或SoC限制时对它们进行平衡不保证电压限制被遵守，因为平衡电流通常比充电或放电电流小一些量级。

平衡常规上在单元级执行：电压被测量并且在它超过特定阈值时采取动作，例如对个体单元的放电。在电压返回阈值时，该动作停止。在一些情形中，在各单元被充电或放电到相等电压时，平衡是电平衡电路固有的。在其他情形中，各单元可在遵照电压阈值操作的控制器的控制下被充电或放电。在其他情形中，例如，硬件只允许放电到恒定电压。

发明内容

根据本发明的各实施例，提出了使得储能系统的个体单元电压被监视的方法、设备和系统。测得的单元电压可被报告回中央控制器。基于诸如该系统的总体健康等参数，该控制器可被适配成决定要平衡哪些单元、在哪个方向上平衡以及可任选地平衡达多久。平衡可由单元监视和平衡装置来执行，这可以用硬件，即作为一个或多个电路来实现。来自控制器的决定信息可作为命令被报告给单元监视和平衡装置。单元监视和平衡装置可以执行该命令，例如不管连接到它的单元的电压或SoC如何。合适的单元监视和平衡电路(即，用于连接到各单元的硬件)在WO 2011/036147 A2中描述，它通过援引整体纳入于此。

相应地，本发明可提供一种确定系统的总体健康的方法步骤和装置。例如，控制器可被适配成通过一个或多个单元的容量来确定健康。

本发明可以提供一种用于决定要平衡哪些单元(例如，针对充电和放电或例如针对电池或电容器单元)的方法步骤和装置。

本发明可以提供一种决定在平衡期间要施加哪个方向(即充电或放电)的方法步骤和装置。这可被适配用于电池或电容器单元。

本发明可以提供一种决定平衡(例如，充电或放电)要执行达多久的方法步骤和装置。

本发明可以提供一种执行平衡的方法步骤和装置，其可通过单元监视来执行，由此平衡装置是用硬件来实现的，即实现为一个或多个电路，例如实现平衡的开关。

本发明可以提供一种将来自控制器的决定信息作为命令报告给单元监视和平衡装置的方法步骤和装置。