[发明专利]一种管理异构电池组的充电或放电的控制器、系统及方法

说明书

提供了一种控制器、包括这种控制器的系统、以及用于控制或管理多个电池组的放电或充电的方法。该控制器包括一个或多个处理器和编码有一个或多个程序的至少一个有形的非暂时性机器可读介质，所述一个或多个程序被配置为执行以下步骤：基于每个电池组的最大电压、其最小放电电压和当前电压来确定每个电池组的电压分布参数，基于该电压分布参数来向所述多个电池组指派排名，以及基于每个电池组的排名和总功率需求来确定相应放电或充电功率。所述控制器向所述多个电池组和/或所述一个或多个功率转换器提供具有指令的信号，以便从所述多个电池组放电或向所述多个电池组充电。

相关申请的交叉引用

本申请要求2021年10月20日递交的美国专利申请No.17/506,137的权益，其内容通过引用而被结合于此。

技术领域

本公开总体上涉及用于控制或管理电池组的系统和方法。更具体地，所公开的主题涉及用于例如在能量存储应用中管理电池组充电或放电的控制器、系统和方法。

背景技术

由于对诸如全球变暖的环境问题的关注增加，清洁和可再生能源变得更加重要。这些能源包括太阳能和风能以及可充电电池。可再生能源是间歇性的，因为它们不能总是在需要时被调度(dispatch)以满足能量消费者的变化的需求。能量存储系统预期解决这种灵活性挑战。固定能量存储系统可以存储能量并且当需要时以电的形式释放能量。

发明内容

本公开提供了一种用于控制或管理异构(heterogeneous)电池组的充电或放电的控制器、一种包括这种控制器的诸如电能存储系统的系统、以及使用该控制器的方法。

根据一些实施例，所述控制器、所述系统和所述方法利用基于每个电池组的电压分布参数对多个电池组进行排名的技术。所述多个电池组的排名顺序被用作从所述系统放电或向所述系统充电的顺序。

根据一些实施例，一种系统包括多个电池组、一个或多个功率转换器和一个或多个控制器。每个功率转换器与所述多个电池组中的至少一个耦合，并且被配置为将来自一个电池组的直流(DC)转换为交流(AC)或反之亦然。所述控制器耦合到所述多个电池组和所述一个或多个功率转换器。在一些实施例中，该系统还可以包括多于一个的控制器，并且每个控制器耦合到多个电池组。

在此限定和描述了多个电池组。在一些实施例中，所述多个电池组是异构电池组，其可以选自新电池、二次使用的电动车辆(EV)电池或其组合。所述多个电池组并联、串联或以其组合(即，混合组合)连接。在一些实施例中，所述多个电池组并联连接。

所述控制器包括一个或多个处理器和编码有一个或多个程序的至少一个有形的非暂时性机器可读介质，所述一个或多个程序被配置为执行用于控制或管理具有多个电池组的系统的放电过程或充电过程的步骤。在一些实施方案中，这些步骤包括：接收需要从所述系统调度或向所述系统充电的总功率需求(D)(或称总调度功率)，采集各电池组的特性数据。每个电池组的特性数据包括最大电压(V_i max)、最小放电电压(V_i min)和当前电压(V_i)。所述特性数据还可包括每个电池的最大总额定功率(d_i max)、健康状态(SOH)和/或充电状态(SOC)。

所述步骤还包括基于V_i max、V_i min和V_i来确定每个电池组的电压分布参数(V_i*)。所述步骤还包括通过基于每个电池组的电压分布参数(V_i*)向每个电池组指派排名作为放电或充电的顺序来对所述多个电池组进行排名，并且基于每个电池组的所述排名和所述总功率需求(D)，确定每个电池组的相应放电或充电功率。

所述步骤还进一步包括：向所述多个电池组和所述一个或多个功率转换器提供具有指令的信号，以基于每个电池组的所述相应放电功率从所述多个电池组放电或向所述多个电池组充电和/或保持特定电池组空闲。