[发明专利]电池储能系统和其控制系统以及其应用

说明书

技术领域

本发明大体而言涉及一种电能储存装置。更特定而言，本发明涉及一种电能储存单元和控制系统以及其应用。

背景技术

电能对于现代国家经济至关重要。然而，增加的电能需求和增加可再生能量资产用来发电的趋势给老化的电力基础设施带来压力，这使得老化电力基础设施更易于出现故障，特别是在峰值需求期间。在某些区域中，需求增加使得峰值需求时段危险地接近超过电力工业能产生和传输的最大供电水平。在本文中描述了允许以更具有经济合算和可靠方式产生和使用电力的新能量存储系统、方法和设备。

发明内容

本发明提供一种电能储存单元和控制系统以及其应用。电能储存单元也可以被称作电池能量储存系统(“BESS”)。在一实施例中，电能储存单元包括电池系统控制器和电池组。每个电池组具有：电池单体，监视单体的电池组控制器，调整单体中储存的能量的电池组单体平衡器和电池组充电器。电池组控制器操作电池组单体平衡器和电池组充电器以控制单体的荷电状态。在一实施例中，单体是锂离子电池单体。

在一实施例中，电池组单体平衡器包括多个电阻器，电阻器用来放出在电池单体中储存的能量。在另一实施例中，电池组单体平衡器包括电容器、感应器或二者，电容器和感应器用来在电池单体之间转移能量。

在一实施例中，安培小时监视器计算由电池组控制器发出的安培小时值来确定电池单体中每一个的荷电状态。

在一实施例中，一种继电器控制器操作继电器，继电器控制电池单体的充电和方法以及其它功能，诸如，冷却风扇的接通和切断、控制电源等。

本发明的特点在于能量储存单元和控制系统是高度可缩放的，从小千瓦时级电能储存单元到兆瓦时级电能储存单元的范围。本发明的特点还在于除了根据单体电压之外，其还能根据单体荷电状态计算来控制和平衡电池单体。

参考附图，在下文中更详细地描述另外的实施例、特点和优点以及本发明的各种实施例的结构和操作。

附图说明

附图并入于本文中并且构成本说明书的部分，附图示出了本发明并且与描述一起进一步用来解释本发明的原理并且使得相关领域技术人员能做出和使用本文所公开的实施例。

图1是根据一实施例的电能储存单元的图；

图2A是结合风车使用的图1的电能储存单元的图；

图2B是结合太阳能电池板使用的图1的电能储存单元的图；

图2C是结合电网使用的图1的电能储存单元的图；

图3示出了根据一实施例的电池组的图；

图4是进一步示出根据一实施例的电池组的图；

图5是示出了根据一实施例的电池组控制器的图；

图6A是示出根据一实施例的电池组单体平衡器的图；

图6B是示出了根据一实施例的电池组单体平衡器的图；

图6C是示出了根据一实施例的电池组单体平衡器的图；

图7是示出根据一实施例的电能储存单元的图；

图8A至图8C是示出了根据一实施例的电池系统控制器的图；

图9是示出根据一实施例的电能储存单元的图；

图10A是示出根据一实施例的电能储存单元的图；

图10B是示出根据一实施例的电能储存系统的图；

图10C是示出根据一实施例的另一电能储存系统的图；

图11是示出根据一实施例的电能储存系统的图；

图12是示出根据一实施例的电能储存系统的图；

图13是示出根据一实施例的电能储存系统的图；

图14是示出根据一实施例的电能储存系统的图；

图15是示出根据一实施例的电能储存系统的图；

图16是示出根据一实施例的电能储存系统的图；

图17是示出根据一实施例的电能储存单元的图；

图18是示出根据一实施例的电能储存单元的图；

图19A至图19E是示出根据一实施例的电能储存单元的示例性用户接口的图；

图20是示出根据一实施例的电能储存单元的图；

图21是用于电能储存单元的实施例中的示例性电池组数据的图；

图22A至图22B是示出了用于电能储存单元的实施例中的示例性电池数据的图；

图23A至图22B是示出了用于电能储存单元的实施例中的示例性电池循环数据的图；