[發明專利]用于并聯連接的電池能量存儲系統的電荷平衡控制

在審

• 申請號: 202010717424.5
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN112311047A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 曹原;楊華威;高天翼
• 申請（專利權）人: 百度(美國)有限責任公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 閆明霞

根據一個實施例，電池備用系統包括輸出端子、并聯耦合以向都和到輸出端子的外部電子設備提供備用電力的一個或多個BBU、以及控制來自BBU的電力分配的控制電路。BBU中的每個包括具有一個或多個電芯的電池組和調節電力并輸出電力到輸出端子的轉換器。控制電路被配置為控制用于BBU中的每個的占空比，占空比在被用于驅動BBU時調整電力輸出，以便平衡BBU之間的電荷。每個BBU的占空比基于跨輸出端子的輸出電壓、流過輸出端子的輸出電流以及BBU的電池組的特性確定。

技術領域

本公開的實施例一般涉及具有并聯連接的一個或多個備用電池單元以提供備用電力的 備用電池系統。更特別地，本公開的實施例涉及用于執行電荷平衡控制操作和其他操作的備 用電池系統。

背景技術

電池能量存儲系統(BES)或電池備用系統(BBS)可以向廣泛的電子設備提供電池電 力，電子設備諸如電動車輛(EV)、消費電子產品(例如，便攜式消費電子產品，諸如膝上型計算機等)、智能電網、數據中心(例如，數據中心的電子機架)等。在BBS中，大量電 池芯或模塊(或電池組)并聯連接以向負載提供高電流和高電力。具體地，BBS可以包括多 個電池備用單元(BBU)，每個電池備用單元具有可以與至少一個轉換器串聯(或并聯)連 接的一個或多個電池組，這些電池組向服務器板提供高電流。即使BBU的電池組的額定值 相同，但是單獨的電池組可能具有不同的容量，并且可以具有不同的電荷狀態(SOC)水平， 這可以是由于各種原因。

例如，電池組(和/或電池組內的電池芯)可以具有不同的制造規格，它們的特性可以隨 時間而不同地變化(例如，內阻可以相對于電池的使用年限和暴露于溫度而變化)，并且不 同的電池芯(或組)可以具有相對于彼此不同的充電/放電循環等。這些差異可能致使在放電 /充電操作期間的多樣性(例如，不同的電池組可以以不同的速率放電等)。組(和/或電池芯) 之間的這些差異可能降低BBS的整體性能，結果，不同電池組的使用壽命可能被縮短，并 且可能發生過充電或過放電問題。

因此，由于電池組中的每個的操作條件可以不完全相同，因此啟動控制技術以維持所有 電池組的平衡條件是重要的，以便保證BBS的高效率、可靠性和安全性。這種技術被稱為 “電荷平衡”。缺乏有效的方法用以平衡電池芯的電荷。

發明內容

本發明的一個方面提供了一種電池備用系統(BBS)，包括：輸出端子，輸出端子待耦合 到外部電子設備；多個備用電池單元(BBU)，多個備用電池單元并聯耦合以經由輸出端子 向電子設備提供備用電力，其中BBU中的每個包括：電池組，電池組具有一個或多個電池 芯，以及轉換器，轉換器耦合到電池組以調節電力并將電力輸出到輸出端子；以及控制電路， 控制電路耦合到BBU中的每個的轉換器，其中控制電路被配置為控制用于BBU中的每個 的占空比，占空比在被用于驅動BBU時調整電力輸出，以便平衡BBU之間的電荷，其中為每個BBU產生的占空比基于跨輸出端子的輸出電壓、流過輸出端子的輸出電流以及BBU的電池組的特性。

本發明的另一個方面提供了一種電子機架，包括：布置為堆疊的多個刀片服務器，每個 刀片服務器包括提供數據處理服務的一個或多個服務器；電源，電源耦合到刀片服務器以提 供電力操作服務器；以及電池備用系統(BBS)，BBS耦合到刀片服務器和電源。，BBS包 括：輸出端子，輸出端子待耦合到外部電子設備，多個備用電池單元(BBU)，多個備用電池單元并聯耦合以經由輸出端子向電子設備提供備用電力，其中BBU中的每個包括：電池組，電池組具有一個或多個電池芯，以及轉換器，轉換器耦合到電池組以調節電力并將電力輸出到輸出端子，以及控制電路，控制電路耦合到BBU中的每個的轉換器，其中控制電路 被配置為控制用于BBU中的每個的占空比，占空比在被用于驅動BBU時調整電力輸出，以 便平衡BBU之間的電荷，其中為每個BBU產生的占空比基于跨輸出端子的輸出電壓、流過 輸出端子的輸出電流以及BBU的電池組的特性。