[發明專利]BMU、包括該BMU的能量存儲系統及其使用方法

在審

• 申請號: 202210167929.8
• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN115085304A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: R·夏爾馬;S·辛格;于鵬;布蘭登·奧哈拉
• 申請（專利權）人: 國家能源投資集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究院
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/04;H02J3/38;H02J13/00;H02M7/68;H01M10/42
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱

提供了一種電池功率管理單元(BPMU)、一種包括一個或多個這種BPMU的電能存儲系統及其使用方法。這種BPMU包括微控制器和一個或多個處理器，所述一個或多個處理器具有編碼有一個或多個程序的至少一個有形的非暫時性機器可讀介質。所述BPMU被配置成執行以下步驟：從相應電池組的內部BMU讀取數據以建立該相應電池組的容量、能量基線、健康狀態(SOH)和充電狀態(SOC)的初始值，以一時間間隔檢查電壓和電流，計算所述相應電池組的功率，確定并更新諸如SOH和SOC的電池數據，以及將更新的電池數據傳輸到系統控制器以用于控制從所述相應電池組的放電功率或向所述相應電池組的充電功率。

技術領域

本公開主要涉及用于能量存儲的系統和方法。更具體地，所公開的主題涉及電池管理單元、包括這種電池管理單元的系統以及用于監視和控制固定能量存儲的方法。

背景技術

由于對環境問題(如全球變暖)的關注增加，清潔和可再生能源變得更加重要。這些能源包括太陽能和風能以及可充電電池。可再生能源是不靈活的，因為它們不能在需要時被調度以滿足能量消費者的不斷變化的需求。能量存儲系統預期解決這種靈活性挑戰。固定能量存儲系統可以存儲能量并且當需要時以電的形式釋放能量。

發明內容

本公開提供了一種用于電能存儲系統的電池功率管理單元(BPMU)、一種包括這種電池功率管理單元(BPMU)的電能存儲系統、以及使用該電池功率管理單元的方法。

根據一些實施例，這樣的電能存儲系統包括多個電池組、一個或多個電池功率管理單元(BPMU)、一個或多個功率轉換器和系統控制器。每個電池組包括內部電池管理單元(BMU)。每個BPMU與至少一個電池組連接。BPMU包括微控制器和一個或多個處理器，所述一個或多個處理器具有編碼有一個或多個程序的至少一個有形非暫態機器可讀介質。所述BPMU被配置成執行以下步驟：從相應電池組的內部BMU讀取數據，以建立該相應電池組的容量、能量基線和充電狀態(SOC)的初始值，以一時間間隔檢查所述相應電池組的電壓和電流，計算所述相應電池組的功率，以將該功率結合到所述相應電池組的能量讀數中，以及基于SOC的所述初始值、所述電流和所述時間間隔，確定和更新所述相應電池組的充電狀態(SOC)。每個功率轉換器與至少一個電池組耦合，并且被配置為將來自相應電池組的直流(DC)轉換為交流(AC)或反之亦然。所述系統控制器用于基于包括每個相應電池的SOC和能量讀數的更新數據來控制從所述相應電池組的放電功率或向所述相應電池組的充電功率。

所述多個電池組可以是選自新電池、二次使用的電動車輛(EV)電池或其組合的并聯連接的異構電池組。在一些實施例中，所述多個電池組是并聯連接的二次使用的電動車輛(EV)電池。所用的EV電池可直接用于所述系統中，而無需預先選擇或拆卸。每個電池組包括逆變器和在該電池組中的內部電池管理單元(BMU)。

在一些實施例中，每個BPMU還被配置為基于每個相應電池組的容量來確定該相應電池組的健康狀態(SOH)。包括但不限于庫侖計數、電化學阻抗測量、任何其它SOC估計技術或其組合的合適技術可用于確定每個相應電池組的SOH和SOC。系統控制器被配置為基于每個相應電池組的SOH和SOC以及來自上級能量管理系統(EMS)的功率命令來控制每個相應電池的放電或充電。

在一些實施例中，每個BPMU還被配置為將每個相應電池組的更新數據(例如，SOH、SOC和功率或能量讀數)發送到所述系統控制器。

在一些實施例中，每個BPMU還被配置為限定每個相應電池組的空閑時間，以刷新該相應電池組的內部BMU。

在一些實施例中，每個BPMU還包括所述微控制器中的至少一個CAN讀取器、繼電器芯片和電源。該電源具有與相應電池的內部BMU和一個或多個CAN讀取器的功率輸出相匹配的功率輸出。