2015年9月24日提交的并且題為“能量存儲系統(tǒng)”的10-2015-0135349號韓國專利申請的全部內(nèi)容在此通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

在此描述的一個或多個實施例涉及能量存儲系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

對新的可再生能源的發(fā)展以及全球環(huán)境變化持續(xù)受關(guān)注。一種形式的可再生能源從已證明是無害的且易于安裝和維護的太陽能發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生。

通過存儲所生成的電并且然后在峰值需求期間或其他時間供給所存儲的電，來使用能量存儲系統(tǒng)以有效地管理電。一種類型的能量存儲系統(tǒng)將在夜間從電網(wǎng)(grid)接收到的過剩電存儲在能量存儲設(shè)備中。然后，在白天期間供給所存儲的電。這樣的系統(tǒng)可以降低在白天期間發(fā)電的峰值量。

然而，能量存儲系統(tǒng)中使用的二次電池具有與二次電池的充電和放電次數(shù)成比例地減少的有限壽命。此外，如果電池架中的二次電池的荷電狀態(tài)(SOC)長時間保持在特定范圍內(nèi)，則二次電池的壽命可能以很高的速率減少。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)一個或多個實施例，一種能量存儲系統(tǒng)，包括：電池系統(tǒng)，其包括多個電池架，所述電池架分別包括多個支架電池管理系統(tǒng)(BMS)，所述電池架被劃分為包括第一電池的至少一個第一電池架和包括第二電池的至少一個第二電池架；直流(DC)鏈路，其連接到所述電池系統(tǒng)；以及控制器，其從充電模式或放電模式之一確定所述電池系統(tǒng)的操作模式，其中，所述控制器在充電模式下進行控制操作以對所述第一電池架充電而不操作所述第二電池架，并且在所述放電模式下進行控制操作以對所述第二電池架放電而不操作所述第一電池架。

所述能量存儲系統(tǒng)可以包括第一DC-DC轉(zhuǎn)換器，其連接在所述第一電池架和所述DC鏈路之間；以及第二DC-DC轉(zhuǎn)換器，其連接在所述第二電池架和所述DC鏈路之間。當(dāng)將所述第二電池架放電到小于第一參考值的荷電狀態(tài)(SOC)時，所述控制器可以在充電模式下在不操作所述第一電池架的同時控制對所述第二電池架的充電，并且可以在放電模式下在不操作所述第二電池架的同時控制對所述第一電池架的放電。

當(dāng)將所述第一電池架充電到大于第二參考值的SOC時，所述控制器可以在放電模式下在不操作所述第二電池架的同時控制對所述第一電池架的放電，并且可以在充電模式下在不操作所述第一電池架的同時控制對所述第二電池架的充電。所述支架BMS可以確定所述電池架中的各個的荷電狀態(tài)(SOC)。所述支架BMS可以向所述控制器傳送所述電池架的SOC。

所述能量存儲系統(tǒng)可以包括分別串聯(lián)連接到所述電池架的多個DC-DC轉(zhuǎn)換器。所述控制器可以控制所述DC-DC轉(zhuǎn)換器將所述電池架的SOC調(diào)整到第一SOC范圍之外。當(dāng)所述第一電池架的SOC在所述第一SOC范圍內(nèi)時，所述控制器可以控制使用所述第二電池架作為電源對所述第一電池架的充電，直到將所述第一電池架的SOC調(diào)整到超過所述第一SOC范圍。

當(dāng)所述第二電池架的SOC在所述第一SOC范圍內(nèi)時，所述控制器可以對所述第二電池架放電，并可以利用從所述第二電池架放電的電對所述第一電池架充電，直到將所述第二電池架的SOC調(diào)整到所述第一SOC范圍之下。

當(dāng)在充電模式下保持睡眠狀態(tài)的所述第二電池架的SOC在所述第一SOC范圍內(nèi)時，所述控制器可以控制對所述第二電池架的放電，并可以控制利用從所述第二電池架放電的電對所述第一電池架的充電，直到將所述第二電池架的SOC調(diào)整到所述第一SOC范圍之下。

當(dāng)在放電模式下保持睡眠狀態(tài)的所述第一電池架的SOC在所述第一SOC范圍內(nèi)時，所述控制器可以控制使用所述第二電池架作為電源來對所述第一電池架的充電，直到將所述第一電池架的SOC調(diào)整到超過所述第一SOC范圍。所述控制器可以基于所述DC鏈路的DC鏈路電壓，從充電模式或放電模式之一確定所述電池系統(tǒng)的操作模式。

根據(jù)一個或多個其他實施例，一種裝置包括：接口；以及控制器，其從充電模式或放電模式之一確定電池系統(tǒng)的操作模式，所述控制器通過所述接口發(fā)送一個或多個信號以在充電模式下控制對第一電池架的充電，在充電模式期間不操作第二電池，并且通過所述接口發(fā)送一個或多個信號以在放電模式下控制對所述第二電池架的放電，在放電模式期間不操作所述第一電池架。所述控制器可以基于連接到所述電池系統(tǒng)的DC鏈路的DC鏈路電壓來確定所述電池系統(tǒng)的操作模式。

當(dāng)將所述第二電池架放電到小于第一參考值的荷電狀態(tài)(SOC)時，所述控制器可以在充電模式下在不操作所述第一電池架的同時控制對所述第二電池架的充電，并且可以在放電模式下在不操作所述第二電池架的同時控制對所述第一電池架的放電。當(dāng)將所述第一電池架充電到大于第二參考值的SOC時，所述控制器可以在放電模式下在不操作所述第二電池架的同時控制對所述第一電池架的放電，并且可以在充電模式下在不操作所述第一電池架的同時控制對所述第二電池架的充電。

附圖說明

通過參考附圖詳細(xì)描述示范性實施例，特征將對本領(lǐng)域的技術(shù)人員變得顯然，附圖中：

圖1圖示能量存儲系統(tǒng)的實施例；

圖2圖示能量存儲系統(tǒng)的更詳細(xì)的實施例；

圖3圖示電池系統(tǒng)的實施例；

圖4圖示電池系統(tǒng)的另一實施例；以及

圖5圖示從功率轉(zhuǎn)換單元輸出的電量和從逆變器輸出的電量的示例。

具體實施方式

現(xiàn)在將在下文中參考附圖更充分地描述示范性實施例；然而，示范性實施例可以以不同的形式來體現(xiàn)，而不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于在此所提出的實施例。相反，提供這些實施例以使本公開全面和完整，并將充分地傳達(dá)示范性實現(xiàn)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員?？梢越M合實施例以形成另外的實施例。

在附圖中，為了圖示清楚，可能夸大了層和區(qū)域的尺寸。還將理解，當(dāng)層或元件被稱為在另一層或基底“上”時，它可以直接在其他層或基底上，或者也可以存在居間層。此外，將理解，當(dāng)層被稱為在另一層“下”時，它可以直接在下面，并且也可以存在一個或多個居間層。此外，還將理解，當(dāng)層被稱為在兩層“之間”，它可以是在兩層之間的唯一的層，或者也可以存在一個或多個居間層。全文中相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件。

當(dāng)元件被稱為“連接”或“耦合”到另一元件時，它可以直接地連接或耦合到另一元件，或者間接地連接或耦合到另一元件，一個或多個居間元件在其間插入。此外，當(dāng)元件被稱為“包括”組件時，這表示該元件還可以包括另一組件而不是排除另一組件，除非存在不同的公開。

圖1圖示連接到各種外圍結(jié)構(gòu)的能量存儲系統(tǒng)100的實施例。例如，發(fā)電系統(tǒng)20從能量源生成電，并將電供給到能量存儲系統(tǒng)100。發(fā)電系統(tǒng)20可以是例如太陽能發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)或者潮汐能發(fā)電系統(tǒng)。

發(fā)電系統(tǒng)20還可以是從新的可再生能源(例如，太陽熱或者地?zé)?產(chǎn)生電的另一類型的發(fā)電系統(tǒng)。例如，由于從太陽光生成電能的太陽能電池易于安裝在諸如房屋和工廠等地方，因此太陽能電池可以適于在房屋和工廠中分布的能量存儲系統(tǒng)100中使用。

電網(wǎng)30包括發(fā)電廠、變電站、輸電線等。在正常狀態(tài)下，電網(wǎng)30可以向能量存儲系統(tǒng)100供電，然后能量存儲系統(tǒng)100向負(fù)載40或電池系統(tǒng)200供電。在一個實施例中，電網(wǎng)30可以從能量存儲系統(tǒng)100接收電。在異常狀態(tài)下或者當(dāng)發(fā)生故障時，從電網(wǎng)30向能量存儲系統(tǒng)100的電供給可能被中斷，并且從能量存儲系統(tǒng)100向電網(wǎng)30的電供給也可能被中斷。

負(fù)載40消耗由發(fā)電系統(tǒng)20生成的電、電池系統(tǒng)200中存儲的電、和/或從電網(wǎng)30供給的電。家庭或工廠可以是負(fù)載40的示例。

能量存儲系統(tǒng)100包括功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(PCS)101和電池系統(tǒng)200。PCS 101適當(dāng)?shù)貙碾姵叵到y(tǒng)200、發(fā)電系統(tǒng)20或電網(wǎng)30供給的電進行轉(zhuǎn)換，并供給經(jīng)轉(zhuǎn)換的電。

能量存儲系統(tǒng)100可以向電池系統(tǒng)200或電網(wǎng)30供給由發(fā)電系統(tǒng)20生成的電。能量存儲系統(tǒng)100可以向電網(wǎng)30供給電池系統(tǒng)200中存儲的電，或者可以將從電網(wǎng)30供給的電存儲在電池系統(tǒng)200中。此外，如果電網(wǎng)30處于異常狀態(tài)(例如，停電情況)，則能量存儲系統(tǒng)100可以操作為用于向負(fù)載40供電而不中斷的不間斷電源(UPS)。此外，能量存儲系統(tǒng)100可以向電網(wǎng)30供給由發(fā)電系統(tǒng)20生成或者在電池系統(tǒng)200中存儲的電。

圖2圖示能量存儲系統(tǒng)100的詳細(xì)實施例，其包括用于控制功率轉(zhuǎn)換的PCS 101、電池系統(tǒng)200、以及直流(DC)鏈路300。電池系統(tǒng)200包括多個電池架(battery rack)210和轉(zhuǎn)換器。PCS 101包括逆變器103和整體控制單元105。

發(fā)電系統(tǒng)20包括發(fā)電機21和功率轉(zhuǎn)換單元23。發(fā)電機21使用能量源(例如，太陽光、風(fēng)能、潮汐能、或者諸如但不限于太陽熱或地?zé)岬牧硪活愋偷目稍偕茉?來生成電。

功率轉(zhuǎn)換單元23連接在發(fā)電系統(tǒng)20和DC鏈路300之間。功率轉(zhuǎn)換單元23向DC鏈路300傳送由發(fā)電系統(tǒng)20產(chǎn)生的電。此時，功率轉(zhuǎn)換單元23將發(fā)電系統(tǒng)20的輸出電壓轉(zhuǎn)換為DC鏈路電壓。

功率轉(zhuǎn)換單元23可以根據(jù)發(fā)電系統(tǒng)20的類型包括功率轉(zhuǎn)換電路(例如，轉(zhuǎn)換器或整流電路)。當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)20生成DC電時，功率轉(zhuǎn)換單元23可以包括DC-DC轉(zhuǎn)換器。當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)20生成交流(AC)電時，功率轉(zhuǎn)換單元23可以包括用于將AC功率轉(zhuǎn)換為DC功率的整流電路。

當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)20是太陽能發(fā)電系統(tǒng)時，功率轉(zhuǎn)換單元23可以包括最大功率點跟蹤(MPPT)轉(zhuǎn)換器，以根據(jù)一個或多個因素(例如，太陽輻射的量和/或溫度)來最大地轉(zhuǎn)換由發(fā)電系統(tǒng)20產(chǎn)生的電。當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)20不生成電時，功率轉(zhuǎn)換單元23可以不進行操作以降低功耗。

DC鏈路300連接在功率轉(zhuǎn)換單元23和逆變器103之間，并將DC鏈路電壓維持在恒定電平。由于例如在發(fā)電系統(tǒng)20或電網(wǎng)30的瞬時電壓下降或者負(fù)載40的峰值功耗的發(fā)生等事件，DC鏈路電壓的電平可能變得不穩(wěn)定?？梢允笵C鏈路電壓穩(wěn)定，以保證逆變器103和電池系統(tǒng)200的穩(wěn)定操作。為此目的，將DC鏈路300連接在發(fā)電系統(tǒng)20和PCS 101之間。DC鏈路300可以包括例如高容量電容器。

PCS 101適當(dāng)?shù)貙l(fā)電系統(tǒng)20、電網(wǎng)30和電池系統(tǒng)200的電進行轉(zhuǎn)換，并向需要電的地方或設(shè)備供給經(jīng)轉(zhuǎn)換的電。

逆變器103是連接在DC鏈路300和第一開關(guān)50之間的功率轉(zhuǎn)換設(shè)備。逆變器103可以將從發(fā)電系統(tǒng)20和/或電池系統(tǒng)200輸出的DC鏈路電壓轉(zhuǎn)換為用于電網(wǎng)30的AC電壓。在充電模式下，逆變器103可以將電網(wǎng)30的AC電壓整流為DC鏈路電壓，以將電網(wǎng)30的電存儲在電池系統(tǒng)200中。逆變器103可以是具有可逆的輸入和輸出側(cè)的雙向逆變器。

逆變器103可以包括濾波器，以從輸出到電網(wǎng)30的AC電壓移除諧波。逆變器103可以包括例如鎖相環(huán)(PLL)電路，以使從逆變器103輸出的AC電壓的相位與電網(wǎng)30的AC電壓的相位同步，并且從而降低無功功率。逆變器103可以進行諸如限制電壓變化的范圍、提高功率因數(shù)、移除DC分量、和/或在瞬變現(xiàn)象期間提供保護的功能。當(dāng)不使用逆變器103時，可以停止逆變器103的操作以降低耗電量。

整體控制單元105可以監(jiān)視發(fā)電系統(tǒng)20、電網(wǎng)30、電池系統(tǒng)200以及負(fù)載40的狀態(tài)，并且可以根據(jù)監(jiān)視結(jié)果、預(yù)設(shè)算法等來控制功率轉(zhuǎn)換單元23、逆變器103、電池系統(tǒng)200、第一開關(guān)50以及第二開關(guān)60的操作。整體控制單元105可以監(jiān)視電網(wǎng)30中斷電(power failure)的發(fā)生、發(fā)電系統(tǒng)20是否生成電、由發(fā)電系統(tǒng)20生成的電量、電池系統(tǒng)200的荷電狀態(tài)(SOC)、負(fù)載40的功耗量、時間、和/或一個或多個其他條件。例如，如果由于電網(wǎng)30中的斷電而導(dǎo)致用于負(fù)載40的電量不足，則整體控制單元105可以確定負(fù)載40的功耗設(shè)備的優(yōu)先級，并且可以控制負(fù)載40，以便根據(jù)優(yōu)先級向負(fù)載40的功耗設(shè)備供電。

在示范性實施例中，整體控制單元105控制電池架210的充電和放電操作。整體控制單元105可以基于從逆變器103向負(fù)載40供給的電量與由發(fā)電系統(tǒng)20產(chǎn)生的電量之間的差，來確定是對電池系統(tǒng)200充電還是放電。整體控制單元105可以基于DC鏈路300的電壓來控制電池系統(tǒng)200。

電池系統(tǒng)200可以利用通過DC鏈路300從電網(wǎng)30或從發(fā)電系統(tǒng)20供給的電力來充電，或者可以向負(fù)載40或電網(wǎng)30供電。

第一和第二開關(guān)50和60串聯(lián)連接在逆變器103和電網(wǎng)30之間，并且在整體控制單元105的控制下被接通或斷開。第一和第二開關(guān)50和60可以根據(jù)發(fā)電系統(tǒng)20、電網(wǎng)30和電池系統(tǒng)200的狀態(tài)而被單獨地接通或斷開。

例如，可以接通第一開關(guān)50以從發(fā)電系統(tǒng)20和/或電池系統(tǒng)200向負(fù)載40供電，或者從電網(wǎng)30向電池系統(tǒng)200供電。例如，可以接通第二開關(guān)60以從發(fā)電系統(tǒng)20/和或電池系統(tǒng)200向電網(wǎng)30供電，或者從電網(wǎng)30向負(fù)載40和/或電池系統(tǒng)200供電。

如果在電網(wǎng)中發(fā)生斷電，則可以斷開第二開關(guān)60，并且可以接通第一開關(guān)50。在這種情況下，在防止電流向電網(wǎng)30的同時，從發(fā)電系統(tǒng)20和/或電池系統(tǒng)200向負(fù)載40供電。然后，可以保護人們(諸如修理電網(wǎng)30的電力線的工人)免遭由從能量存儲系統(tǒng)100供給的電所引起的事故(諸如電擊)。

第一和第二開關(guān)50和60可以包括開關(guān)設(shè)備，例如具有高度載流能力的繼電器。

圖3圖示包括多個電池架210和多個DC-DC轉(zhuǎn)換器230的電池系統(tǒng)200的實施例?？梢詫㈦姵丶?10劃分為第一組221和第二組223?？梢詫⒌谝唤M221的電池架210稱為第一電池架210a，并且可以將第二組223的電池架210稱為第二電池架210b。可以將連接到第一電池架210a的DC-DC轉(zhuǎn)換器230稱為第一DC-DC轉(zhuǎn)換器230a，并且可以將連接到第二電池架210b的DC-DC轉(zhuǎn)換器230稱為第二DC-DC轉(zhuǎn)換器230b。

電池架210可以包括支架(rack)電池管理系統(tǒng)(BMS)211和電池213。可以將第一電池架210a的電池213稱為第一電池213a，并且可以將第二電池架210b的電池213稱為第二電池213b。

支架BMS 211控制電池架210的電池213的充電和放電操作。支架BMS211可以監(jiān)視電池213的狀態(tài)(諸如SOC、電壓或電流)，并且可以將通過監(jiān)視所獲得的數(shù)據(jù)傳送到整體控制單元105。整體控制單元105可以基于從支架BMS 211接收到的數(shù)據(jù)，向支架BMS 211傳送控制信號。

電池213可以存儲電，并可以包括作為子結(jié)構(gòu)的電池單元。在每個電池213中的電池單元的數(shù)量可以根據(jù)所需的輸出電壓來確定?？梢允褂酶鞣N二次電池單元作為電池213的電池單元。電池單元的示例可以包括鎳鉻電池單元、鉛電池單元、鎳金屬氫化物(NiMH)電池單元、鋰離子電池單元、以及鋰聚合物電池單元。

電池213可以包括多個電池托盤(tray)。此外，電池架210可以包括分別控制電池托盤的多個托盤BMS。托盤BMS可以檢測分別與托盤BMS相對應(yīng)的電池托盤的電池單元的狀態(tài)(諸如電壓、電流和/或溫度)，并且可以將檢測到的數(shù)據(jù)傳送到支架BMS 211。支架BMS 211可以分析來自托盤BMS的數(shù)據(jù)，以確定電池213的狀態(tài)(諸如SOC或健康狀態(tài)(SOH))，并且可以將所確定的數(shù)據(jù)傳送到整體控制單元105。

DC-DC轉(zhuǎn)換器230連接在DC鏈路300和電池架210的電池213之間，以進行DC鏈路300的DC鏈路電壓與電池213的電壓之間的轉(zhuǎn)換。在充電模式下，DC-DC轉(zhuǎn)換器230可以將DC鏈路300的DC鏈路電壓轉(zhuǎn)換為用于對電池213充電的充電電壓。在放電模式下，DC-DC轉(zhuǎn)換器230可以將電池213的電壓轉(zhuǎn)換為要向DC鏈路300輸出的電壓。此時，從DC-DC轉(zhuǎn)換器230輸出的電壓的電平可以高于DC鏈路300的DC鏈路電壓的電平，從而對電池213放電。例如，DC-DC轉(zhuǎn)換器230的輸出電壓可以具有與DC鏈路300的目標(biāo)值相對應(yīng)的電平。如果不對電池系統(tǒng)200充電或放電，則可以不操作DC-DC轉(zhuǎn)換器230以降低功耗。

第一組221的電池架210a可以包括電池架210中的一些。第二組223的電池架210b可以包括其他電池架210。第一電池架210a和第二電池架210b的數(shù)量可以相等。在以下描述中為了方便起見，可以假設(shè)在充電模式下對第一電池架210a充電而不操作第二電池架210b，并且在放電模式下對第二電池架210b放電而不操作第一電池架210a。

根據(jù)示范性實施例，整體控制單元105可以基于從逆變器103輸出的電量和從功率轉(zhuǎn)換單元23向能量存儲系統(tǒng)100供給的電量，來從充電模式或放電模式之一選擇電池系統(tǒng)200的操作模式。

例如，如果逆變器103將電網(wǎng)30的AC電壓轉(zhuǎn)換為DC鏈路電壓并向DC鏈路300施加DC鏈路電壓，則整體控制單元105可以在充電模式下操作電池系統(tǒng)200，以利用從電網(wǎng)30供給的電對電池系統(tǒng)200充電。

在另一示例中，如果從功率轉(zhuǎn)換單元23輸出的電量大于從逆變器103輸出的電量，則整體控制單元105可以在充電模式下操作電池系統(tǒng)200以對電池系統(tǒng)200充電。另一方面，如果從功率轉(zhuǎn)換單元23輸出的電量小于從逆變器103輸出的電量，則整體控制單元105可以在放電模式下操作電池系統(tǒng)200以對電池系統(tǒng)200放電。

根據(jù)至少一個實施例，從逆變器103輸出的電量可以指當(dāng)逆變器103將DC鏈路300的DC鏈路電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓并向第一開關(guān)50輸出AC電壓時，從逆變器103輸出的電量。

整體控制單元105可以控制電池系統(tǒng)200的充電或放電量，以將DC鏈路300的DC鏈路電壓的電平維持在預(yù)設(shè)目標(biāo)值。整體控制單元105可以控制第一和第二DC-DC轉(zhuǎn)換器230a和230b，以便調(diào)整第一電池213a的充電或放電量以及第二電池213b的充電或放電量。

當(dāng)整體控制單元105從充電模式或放電模式之一選擇電池系統(tǒng)200的操作模式時，除了從逆變器103輸出的電量以及從功率轉(zhuǎn)換單元23輸出的電量以外，整體控制單元105還可以考慮一個或多個因素，例如電網(wǎng)30的狀態(tài)、電池系統(tǒng)200的SOC、當(dāng)前時間、和/或設(shè)置的峰值負(fù)荷值。例如，如果電池系統(tǒng)200的電池213充滿電，則整體控制單元105可以在放電模式下操作電池系統(tǒng)200以提高功耗的效率。此外，如果當(dāng)前時間接近于在午夜電可用期間的時間段，則整體控制單元105可以在放電模式下操作電池系統(tǒng)200。

根據(jù)一個示范性實施例，如果從逆變器103輸出的電量大于從功率轉(zhuǎn)換單元23輸出的電量，則整體控制單元105可以在放電模式下操作電池系統(tǒng)，并且可以基于DC鏈路300的DC鏈路電壓的電平來調(diào)整第二電池213b的放電量。

例如，整體控制單元105可以監(jiān)視DC鏈路300的電壓電平，以通過基于DC鏈路300的DC鏈路電壓的電平和預(yù)設(shè)目標(biāo)值之間的差控制第二DC-DC轉(zhuǎn)換器230b，來調(diào)整第二電池213b的放電量。例如，在放電模式下，整體控制單元105可以通過以從第二DC-DC轉(zhuǎn)換器230b輸出的電壓的電平高于DC鏈路300的DC鏈路電壓的電平這樣的方式控制第二DC-DC轉(zhuǎn)換器230b，來調(diào)整第二電池213b的放電量。

根據(jù)一個示范性實施例，如果從逆變器103輸出的電量小于從功率轉(zhuǎn)換單元23輸出的電量，則整體控制單元105可以在充電模式下操作電池系統(tǒng)200，并且可以基于DC鏈路300的DC鏈路電壓的電平來調(diào)整第一電池213a的充電量。

例如，整體控制單元105可以通過基于DC鏈路300的DC鏈路電壓的電平與預(yù)設(shè)目標(biāo)值之間的差控制第一DC-DC轉(zhuǎn)換器230a，來調(diào)整第一電池213a的充電量。例如，在充電模式下，整體控制單元105可以通過以從第一DC-DC轉(zhuǎn)換器230a輸出的電壓的電平高于第一電池213a的電壓的電平這樣的方式控制第一DC-DC轉(zhuǎn)換器230a，來調(diào)整第一電池213a的充電量。

根據(jù)示范性實施例，在充電模式下，整體控制單元105可以以對第一電池213a充電而不操作第二電池213b這樣的方式來控制電池系統(tǒng)200(例如，電池系統(tǒng)200的第一和第二DC-DC轉(zhuǎn)換器230a和230b)。另外，在放電模式下，整體控制單元105可以以對第二電池213b放電而不操作第一電池213a這樣的方式來控制電池系統(tǒng)200(例如，電池系統(tǒng)200的第一和第二DC-DC轉(zhuǎn)換器230a和230b)。

例如，當(dāng)在充電模式和放電模式下交替重復(fù)電池系統(tǒng)200的操作時，對第一組221的第一電池213a重復(fù)充電而不放電，并且對第二組223的第二電池213b重復(fù)放電而不充電。在這種情況下，對電池213充電或放電的次數(shù)可能會顯著減少。

在充電模式下，如果在對第一組221的第一電池213a重復(fù)充電而不放電的同時第一電池213a的荷電狀態(tài)(SOC)超過第一參考值，則整體控制單元105可以控制第一和第二DC-DC轉(zhuǎn)換器230a和230b，以便可以對第二組223的第二電池213b充電，并且可以不操作第一組221的第一電池213a?？梢詫⒌谝粎⒖贾翟O(shè)置為例如80％、85％、90％、95％或100％之一。

在放電模式下，如果在對第二組223的第二電池213b重復(fù)放電而不充電的同時第二電池213b的荷電狀態(tài)(SOC)變?yōu)榈陀诘诙⒖贾?，則整體控制單元105可以控制第一和第二DC-DC轉(zhuǎn)換器230a和230b，以便可以對第一組221的第一電池213a放電，并且可以不操作第二組223的第二電池213b。可以將第二參考值設(shè)置為例如0％、5％、10％、15％和20％之一。

如果第一組221的第一電池213a的荷電狀態(tài)(SOC)超過第一參考值，或者第二組223的第二電池213b的荷電狀態(tài)(SOC)變?yōu)榈陀诘诙⒖贾?，則整體控制單元105可以控制第一和第二DC-DC轉(zhuǎn)換器230a和230b，以便在充電模式下可以對第二組223的第二電池213b充電并且可以不操作第一組221的第一電池213a，而在放電模式下可以對第一組221的第一電池213a放電并且可以不操作第二組223的第二電池213b。

在另一示范性實施例中，如果第一組221的第一電池213a中的至少一些的荷電狀態(tài)(SOC)超過第一參考值，則整體控制單元105在充電模式下可以不操作第一組221的第一電池213a，并且可以對第二組223的第二電池213b充電。如果第二組223的第二電池213b中的至少一些的荷電狀態(tài)(SOC)變?yōu)榈陀诘诙⒖贾?，則整體控制單元105在放電模式下可以不操作第二組223的第二電池213b，并且可以對第一組221的第一電池213a放電。

圖4圖示包括多個電池架210和多個DC-DC轉(zhuǎn)換器230的電池系統(tǒng)200的另一實施例。電池架210、支架BMS 211和DC-DC轉(zhuǎn)換器230可以與參照圖3所描述的電池架210、支架BMS 211和DC-DC轉(zhuǎn)換器230相對應(yīng)。

在圖3的示范性實施例中，第一DC-DC轉(zhuǎn)換器230a公共地連接到第一組221的第一電池213a，并且第二DC-DC轉(zhuǎn)換器230b公共地連接到第二組223的第二電池213b。然而，在圖4的實施例中，DC-DC轉(zhuǎn)換器230的數(shù)量等于電池架210的數(shù)量。此外，DC-DC轉(zhuǎn)換器230分別連接到電池架210。因此，可以單獨控制電池架210，例如，可以對第一組221的第一電池213a中的一些充電并且可以不操作第一組221的其他第一電池213a。此外，可以對第二組223的第二電池213b中的一些放電并且可以不操作第二組223的其他第二電池213b。

如果電池213的荷電狀態(tài)(SOC)長時間段保持在特定范圍內(nèi)，則電池213的壽命降低速率可能增加，例如，電池213的壽命降低速率可能根據(jù)電池213的荷電狀態(tài)(SOC)而變化。例如，如果電池213的荷電狀態(tài)(SOC)長時間段保持在從第一臨界值到第二臨界值的范圍內(nèi)，則電池213的壽命可能以高速率降低?？梢詫㈦姵?13的壽命以高速率降低的第一和第二臨界值之間的范圍稱為第一SOC范圍。例如，第一臨界值可以是40％，并且第二臨界值可以是60％。第一和第二臨界值可以例如基于電池架210的電池213的類型和特性來確定。

根據(jù)示范性實施例，整體控制單元105可以確定電池213的荷電狀態(tài)(SOC)。如果電池213中的至少一個的SOC在第一SOC范圍內(nèi)，則整體控制單元105可以控制DC-DC轉(zhuǎn)換器230在第一組221的第一電池213a與第二組223的第二電池213b之間傳輸電。例如，在充電模式下，可以對第一電池架210a充電，但是可以不操作第二電池架210b。在放電模式下，可以不操作第一電池架210a，但是可以對第二電池架210b放電。

在這種情況下，如果第一電池架210a的第一電池213a中的至少一個的SOC在第一SOC范圍內(nèi)，則整體控制單元105可以利用在第二電池架210b的第二電池213b中存儲的電對該至少一個第一電池213a充電，以便將該至少一個第一電池213a的SOC提高到第一SOC范圍之上。

如果第二電池架210b的第二電池213b中的至少一個的SOC在第一SOC范圍內(nèi)，則整體控制單元105可以對該至少一個第二電池213b放電，并且可以利用從該至少一個第二電池213b放電的電對第一電池架210a的第一電池213a充電，以便將該至少一個第二電池213b的SOC降低到第一SOC范圍之下。如果將電池架210的電池213的荷電狀態(tài)(SOC)調(diào)整到第一SOC范圍之外，則電池架210的電池213可以具有長壽命。

根據(jù)另一示范性實施例，在充電模式或放電模式下，整體控制單元105可以確定電池213的荷電狀態(tài)(SOC)是否在第一SOC范圍內(nèi)。例如，如果在充電模式下不操作第二組223的第二電池213b，則整體控制單元105可以檢查第二電池213b的荷電狀態(tài)(SOC)。如果第二電池213b的荷電狀態(tài)(SOC)在第一SOC范圍內(nèi)，則整體控制單元105可以對第二電池213b放電，以對第一組221的第一電池213a充電。如果在放電模式下不被操作的第一組221的第一電池213a的荷電狀態(tài)(SOC)在第一SOC范圍內(nèi)，則整體控制單元105可以利用在第二組223的第二電池213b中存儲的電對第一電池213a充電，以便將第一電池213a的荷電狀態(tài)(SOC)調(diào)整到第一SOC范圍之外。

根據(jù)另一示范性實施例，整體控制單元105可以單獨檢查電池架210a的荷電狀態(tài)(SOC)，以便確定電池架210中的任何一個的SOC是否在第一SOC范圍內(nèi)。如果整體控制單元105檢測到包括具有在第一SOC范圍內(nèi)的SOC的電池213的至少一個電池架210，則整體控制單元105可以對與包括該至少一個電池架210的組不同的組中所包括的電池213充電或放電，以便將該至少一個電池架210的電池213的SOC調(diào)整到第一SOC范圍之外。

圖5圖示從功率轉(zhuǎn)換單元23輸出的電量和從逆變器103輸出的電量的示例。參照圖5，L1是示出從功率轉(zhuǎn)換單元23輸出的電量關(guān)于時間的曲線。L2是示出從逆變器103輸出的電量關(guān)于時間的曲線?；谇€L1和曲線L2彼此相交的點來定義第一至第五時段S1至S5。

如圖5所示，從功率轉(zhuǎn)換單元23輸出的電量可以隨時間變化。由于使用新的可再生能源的發(fā)電量可能根據(jù)可再生能量源的環(huán)境變化而變化，因此功率轉(zhuǎn)換單元23的輸出可能變化。同樣地，如圖5所示，從逆變器103輸出的電量可能根據(jù)負(fù)載40的功耗量和電網(wǎng)30的狀態(tài)而變化。

在第一時段S1和第五時段S5中，從功率轉(zhuǎn)換單元23輸出的電量L1大于從逆變器103輸出的電量L2。因此，電池系統(tǒng)200可以在充電模式下操作，例如，可以對第一組221的第一電池213a充電，并且可以不操作第二組223的第二電池213b。

在第三時段S3中，從功率轉(zhuǎn)換單元23輸出的電量L1也大于從逆變器103輸出的電量L2。因此，電池系統(tǒng)200可以在充電模式下操作。例如，如果在第三時段S3中第一組221的第一電池213a的荷電狀態(tài)(SOC)大于第一參考值，則可以不操作第一組221的第一電池213a，并且可以對第二組223的第二電池213b充電。

在第二時段S2中，從功率轉(zhuǎn)換單元23輸出的電量L1小于從逆變器103輸出的電量L2。因此，電池系統(tǒng)200可以在放電模式下操作，例如，可以不操作第一組221的第一電池213a，并且可以對第二組223的第二電池213b放電。

在第四時段S4中，從功率轉(zhuǎn)換單元23輸出的電量L1也小于從逆變器103輸出的電量L2。因此，電池系統(tǒng)200可以在充電模式下操作。例如，如果在第四時段S4中第二組223的第二電池213b的荷電狀態(tài)(SOC)小于第二參考值，則可以不操作第二組223的第二電池213b，并且可以對第一組221的第一電池213a放電。

在第一至第五時段S1至S5中，整體控制單元105調(diào)整電池系統(tǒng)200的充電量或放電量，以將DC鏈路300的DC鏈路電壓的電平維持在預(yù)設(shè)目標(biāo)值。例如，在第一、第三和第五時段S1、S3和S5中，整體控制單元105可以調(diào)整電池系統(tǒng)200的充電量，以將DC鏈路300的DC鏈路電壓的電平維持在預(yù)設(shè)目標(biāo)值。在第二和第四時段S2和S4中，整體控制單元105可以調(diào)整電池系統(tǒng)200的放電量，以將DC鏈路300的DC鏈路電壓的電平維持在預(yù)設(shè)目標(biāo)值。

根據(jù)示范性實施例，在第一、第三和第五時段S1、S3和S5中，整體控制單元105進行控制操作，以對第一組221的第一電池213a充電，并且將第二組223的第二電池213b維持在睡眠(rest)狀態(tài)。在第二和第四時段S2和S4中，整體控制單元105進行控制操作，以對第二組223的第二電池213b放電，并且將第一組221的第一電池213a維持在睡眠狀態(tài)。

從功率轉(zhuǎn)換單元23輸出的電量可能隨時間頻繁地變化。因此，電池系統(tǒng)200的操作也可能在充電模式和放電模式之間頻繁地切換。盡管如上所述電池系統(tǒng)200的操作在充電模式和放電模式中交替重復(fù)，但是對電池213充放電的次數(shù)可能顯著降低。這是因為對第一組221的第一電池213a充電而不放電，并且對第二組223的第二電池213b放電而不充電。

根據(jù)另一實施例，裝置包括接口和控制器，控制器從充電模式或放電模式之一確定電池系統(tǒng)的操作模式，控制器通過接口發(fā)送一個或多個信號以在充電模式下控制對第一電池架的充電，在充電模式期間不操作第二電池架，并且通過接口發(fā)送一個或多個信號以在放電模式下控制對第二電池架的放電，在放電模式期間不操作第一電池架。

接口可以采用各種形式。例如，接口可以包括控制器的或者連接到控制器的一個或多個信號線、引線、端口、導(dǎo)線、輸入端和/或輸出端。接口還可以是軟件接口?？刂破骺梢詫?yīng)于任何前述實施例中的整體控制單元。

在此所描述的方法、處理和/或操作可以通過要由計算機、處理器、控制器或其他信號處理設(shè)備執(zhí)行的代碼或指令來進行。計算機、處理器、控制器或其他信號處理設(shè)備可以是在此所描述的那些，或者是除了在此所描述的元件以外的一個。因為詳細(xì)描述了形成方法(或者計算機、處理器、控制器或其他信號處理設(shè)備的操作)的基礎(chǔ)的算法，所以用于實施該方法實施例的操作的代碼或指令可以將計算機、處理器、控制器或其他信號處理設(shè)備轉(zhuǎn)換為用于進行在此的方法的專用處理器。

在此所描述的實施例的BMS、控制器以及其他處理特征可以以例如可以包括硬件、軟件或二者的邏輯來實施。當(dāng)至少部分地以硬件實施時，BMS、控制器以及其他處理特征可以是例如各種集成電路中的任何一種，包括但不限于專用集成電路、現(xiàn)場可編程門陣列、邏輯門的組合、片上系統(tǒng)、微處理器、或者另一類型的處理或控制電路。

當(dāng)至少部分地以軟件實施時，BMS、控制器以及其他處理特征可以包括例如用于存儲要由例如計算機、處理器、微處理器、控制器或其他信號處理設(shè)備執(zhí)行的代碼或指令的存儲器或其他存儲設(shè)備。

在此已經(jīng)公開了示例實施例，并且雖然采用了特定術(shù)語，但是它們僅以一般性和描述性的意義被使用和來解釋而不用于限制的目的。在一些情況下，自提出本申請起對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯然的是，連同特定實施例所描述的特征、特性、和/或元件可以被單獨地使用，或者與連同其它實施例所描述的特征、特性、和/或元件結(jié)合使用，除非另外指出。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以在形式和細(xì)節(jié)上進行各種改變，而不脫離如以下權(quán)利要求書中所提出的實施例的精神和范圍。