電池能量存儲系統的制作方法

本發明所公開的實施例涉及一種電池能量存儲系統(bess)，電池能量存儲系統可以用來存儲由常規能源(例如，煤、燃氣、原子核)以及可再生能源(例如，風、太陽能)產生的能量并且根據需要提供存儲的能量。

背景技術：

電能對于現代國家經濟至關重要。然而，增加的電能需求和增加可再生能量資產用來發電的趨勢給老化的電力基礎設施帶來壓力，這使得老化電力基礎設施更易于出現故障，特別是在峰值需求期間。在某些地區，需求增加使得峰值需求時段危險地接近超過電力工業能產生和傳輸的最大供應水平。在本發明中描述了允許以更具有成本效益和可靠方式產生和使用電力的新能量存儲系統、方法和設備。

附圖說明

附圖并入于本發明中并且構成本說明書的部分，附圖示出了本公開并且與描述一起進一步用來解釋本公開的原理并且使得相關領域技術人員做出和使用本公開。

圖1是示出在三個不同日期，在一地點的太陽能裝置生成的能量的曲線圖；

圖2是示出與操作示例柴油發電機相關聯的成本的曲線圖；

圖3是示出示例能量系統的圖，其包括常規能源、替代能源和聯接到電網的電池能量存儲系統(bess)；

圖4是一示例bess和一個或多個bess單元的示例部署的截面圖的圖；

圖5a是示出聯接到示例能量系統的示例bess的圖；

圖5b是描繪了示例bess的截面圖的圖；

圖6a、圖6b、圖6c和圖6d是示出示例性電池組的圖；

圖7a是示出由電池組控制器和多個電池模塊控制器形成的示例通信網絡的圖；

圖7b是示出用于在電池模塊控制器接收指令的示例方法的流程圖；

圖8是示例電池組控制器的圖；

圖9是示出示例電池模塊控制器的圖；

圖10是示出示例電池組的充電狀態(soc)與輸出電壓關系的曲線圖；

圖11是示出示例串控制器的圖；

圖12a和圖12b是示出示例串控制器的圖；

圖13是示出用來平衡電池組的示例方法的流程圖；

圖14a、圖14b和14c是示出示例bess的外殼的圖；

圖15a、圖15b和圖15c是示出示例bess的圖，其中移除了bess的外殼；

圖16是示出示例bess中的空氣流的圖；

圖17是示出了根據一實施例用來計算質保值的、在電溫度測量值與電流系數之間的相互關系的圖；

圖18是示出了根據一實施例用來計算質保值的、在溫度測量值與溫度系數之間的相互關系的圖；

圖19是示出了根據一實施例用來計算質保值的、在電壓測量值與電壓系數之間的示例相互關系的圖；

圖20是示出了根據一實施例用于使電池組的質保失效的質保閾值的圖；

圖21是示出根據一實施例的電池組的示例使用的圖；

圖22是示出了根據一實施例的示例質保跟蹤器的圖；

圖23是根據一實施例用來計算和存儲累積質保值的示例方法；

圖24是根據一實施例使用質保跟蹤器的示例方法；

圖25是根據一實施例示出了電池組和相關聯的質保信息的圖；

圖26是示出根據一實施例基于自放電率和充電時間的電池組的示例分布的圖；

圖27是示出了根據一實施例在溫度與電池組的充電時間之間相互關系的圖；

圖28是示出了根據一實施例用來檢測具有操作問題或缺陷的電池組的示例系統的圖；

圖29是示出根據一實施例從電池組陣列集合數據以進行分析的圖；

圖30是示出了根據一實施例用來檢測具有操作問題或缺陷的電池組的示例方法的流程圖。

在附圖中，相似附圖標記可以指示相同或功能相似的元件。

具體實施方式

雖然在本發明中利用特定應用的說明性實施例描述了本公開，應了解本公開并不限于這些。能取得本發明所提供的教導內容的本領域技術人員將認識在本發明的范圍內的額外修改、應用和實施例和本公開將具有重要應用的額外的領域。

術語“實施例”或“示例實施例”并不需要所有實施例包括所討論的特征、優點或操作模式。在不偏離本公開的范圍或精神的情況下，可以設計出替代的實施例，并且熟知的元件可能并未詳細描述或者可以省略以便不混淆相關細節。此外，本發明所用的術語僅僅是出于描述特定示例性實施例的目的且并不意圖是限制性的。除非上下文清楚地指示為其它情況，如本發明所用的單數形式“一，”和“該”預期也包括復數形式。還應了解術語“包括”、“具有”和“包含”當在本發明中使用時，規定所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和部件的存在，但并不排除一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、構件或其群組的存在。

常規電能源，諸如焚燒化石燃料的發電廠對于環境具有不利的影響。這些不利的影響導致使用可再生能源諸如太陽能和風發展“清潔”或“替代”能量生產。這些替代能源與常規能源一起集成到電網內，并且占所產生和消耗的總能量的增加的百分比。然而，它們尚未完全替換常規能源。實際上，常規能源仍占電網產生的大部分能量。

常規能源仍為電能的主要來源的一個原因是它們能應對需求波動。焚燒化石燃料和其它常規能源(例如，原子核)的發電廠通常使用較大發電機來產生能量。為了應對需求波動，這些發電機通常低于其完全生產能力操作。因此，當需求暫時增加或“出現尖峰”時，發電機能斜坡上升以產生更多能量并且滿足增加的需求。發電機的過大的生產能力常常被稱作其“旋轉備用”。

相比而言，替代能源沒有旋轉備用。即，能源(例如，太陽或風)以其最大水平產生并且不能根據需要斜坡上升以滿足增加的需求。此外，由這些替代能源產生的能量不能像常規能源那樣可預測，替代能源受環境支配。多云或平靜日(即，無風)將不產生與晴天或者刮風天一樣多的能量。同樣，如果當需求保持恒定或增加時，太陽躲在云后面或者風停吹，替代能源將不能產生足夠多的能量來滿足需求。圖1例如是示出在三個不同的日期，在一位置，由太陽能裝置產生的能量的曲線圖。如圖所示，所產生的能量可能在給定天以及在不同的日子中劇烈波動。

需要電網產生穩定(例如，頻率穩定)和可靠的電能源。當替代能源與常規能源一起集成到電網內時，由替代能源產生的“清潔”能量可以替換由常規能源產生的特定能量，減小通過焚燒化石燃料或其它有爭議的方法(例如，原子核)產生的能量。同時，常規能源能斜坡上升或下降以滿足需求并且提供穩定頻率。

然而，除了初始投資之外，還有與用來在常規發電廠產生能量的運行發電機相關聯的操作費用。圖2是示出與操作示例柴油發電機相關聯的成本的曲線圖。y軸線描繪了操作柴油發電機的每千瓦時(kwh)的成本，并且x軸線描繪了柴油發電機電極的操作負荷。如圖所示，每kwh的成本與圖2中的柴油發電機的操作負荷成反比。換言之，在發電機朝向完全生產能力斜坡上升時，每kwh的成本降低。換言之，以低生產能力來運行圖2的柴油發電機提高了每kwh的成本。如圖2所描繪，可能存在與以低負荷水平操作發電機相關聯的顯著成本。

圖2示出了以低生產能力運行發電機是不劃算的。但是隨著利用替代能源產生的能量增加，在常規發電廠的發電機必須斜坡下降(即，以更低生產能力運行)以便電網維持恒定輸出來滿足電流需求。而且，由于替代能源所產生的能量波動，在常規發電廠的發電機必須斜坡上升或下降來補充替代能源。這些和其它因素可能使得當替代能源集成到電網內時操作常規發電廠的公用事業更加昂貴并且盈利更少。通常，公用事業將試圖將這些更高的成本以更高的能量賬單的形式轉嫁給消費者。

貫穿本公開描述的電池能量存儲系統(bess)的實施例可以緩解與將替代(可再生)能源集成到電網內相關聯的許多問題。圖3描繪了示例能量系統300，其包括常規能源310(例如，焚燒化學燃料的發電廠)和替代能源330(例如，太陽能發電廠)。兩種能源310和330聯接到電網320，電網320能向公眾(描繪為房屋350)提供電能。能量系統300還包括聯接到電網320的bess340。如在下文中更詳細地描述，bess340包括多個電池組，電池組可以根據需要充電和放電。在一實施例中，bess340可以由常規能源310和/或替代能源330充電。

當替代能源330的輸出降低到低于閾值或者當替代能源330不能產生需求的能量來滿足需求時bess340可以向電網320提供能量(例如，bess340可以充當替代能源330的“旋轉備用”)。例如，作為啟動常規能源310處的關斷發電機以滿足需求峰值或者沒有替代能源330的生產，bess340可以從其電池組放能以提供所需的能量。作為幾個非限制性示例，bess340可以提供3mw持續15分鐘，2mw持續30分鐘或者1.5mw持續45分鐘。bess340可以被配置成提供更多或更少的能量持續不同時間長度。

bess340也可以用來輔助電網320的頻率穩定。例如，bess可以包括監視電網320的頻率并且遞送能量到電網320或者從電網320汲取能量以維持穩定頻率(例如，60hz)的電子器件。如圖3所示，并且在下文中更詳細地描述，在能量管理系統360處的操作者能監視系統300的能量需求、輸出、頻率等并且遙控bess340來根據需要充電(從電網320汲取能量)或者放電(向電網320提供能量)。bess340也可以自動地調遣/受控制。

圖4示出了示例bess400。具體而言，圖4示出了bess400的截面圖。bess400可以作為單獨系統操作(例如，商業實施例420)或者其可以與其它bess單元組合在一起形成較大系統(例如，公用事業實施例430)的一部分。在圖4中示出的實施例中，bess400容納于容器(類似于集裝箱)中并且可以移動(例如，由卡車運輸)。本領域技術人員已知的其它外殼在本公開的范圍內。

如圖4所示，bess400包括多個電池組，諸如電池組410。如圖所示，電池組能堆疊于bess400中的機架上。這種布置允許操作者易于接近電池組中的每一個用于替換、維護、測試等。多個電池組可以串聯，其可以被稱作電池組的串或者電池組串。

在一實施例中(在下文中更詳細地解釋)，每個電池組包括：電池單體(其可以布置于電池模塊中)；電池組控制器，其監視電池單體；平衡充電器(例如，直流電源)，其向電池單體中每一個添加能量；以及，電池模塊控制器的分布式菊花鏈式網絡，其可以對電池單體進行某些測量并且從電池單體移除能量。電池組控制器可以控制電池模塊控制器的網絡和平衡充電器以控制電池組的充電狀態或電壓。在此實施例中，包括于bess400中的電池組被認為是“智能”電池組，其能接收目標電壓或充電狀態值并且自平衡到目標水平。

圖4示出了bess400是高度可擴展的，從小千瓦時型系統到多兆瓦時型系統。例如，圖4的商業實施例420包括單個bess單元，單個bess單元能提供40kwh的能量(但不限于此)。商業實施例420包括功率控制系統(pcs)425，功率控制系統425安裝到bess單元背部的外殼上。pcs425包括一個或多個雙向功率轉換器，雙向功率轉換器能使用例如使用由操作者在圖3的能量監視站360經由計算機在網絡(例如，因特網、以太網等)發出的命令對多個電池組進行充電和放電。pcs425能控制雙向功率轉換器的有效功率和無效功率。而且，在某些實施例中，當電網不可用和/或bess420與電網斷開時，pcs425可以作為備用電源操作。

另一方面，圖4的公用事業實施例430包括六個bess單元(標記為431-436)，其中的每一個能提供40kwh的能量(但不限于此)。因此，共用事業實施例430可以一起提供2.4mwh的能量。在公用事業實施例中，bess單元中每一個電連接到中央pcs437，中央pcs437包括一個或多個雙向功率轉換器，雙向功率轉換器能使用由操作者在圖3的能量監視站360經由計算機在網絡(例如，因特網、以太網等)發出的命令對多個電池組進行充電和放電。pcs437能控制雙向功率轉換器的有效功率和無效功率。而且，在某些實施例中，當電網不可用和/或bess與電網斷開時，pcs437可以作為備用電源操作。

圖5a是示出了根據一實施例的示例bess502的圖。bess502可以經由通信網絡522聯接到能量管理系統(ems)526。通信網絡522可以是任何類型的通信網絡，包括(但不限于)因特網、手機電話網絡等。聯接到通信網絡522的其它裝置諸如計算機528也可以與bess502通信。例如，計算機528可以安置于bess502的制造商處以維持(監視，運行診斷、測試等)bess502。在其它實施例中，計算機528可以表示對bess502執行維護的現場技術員的移動裝置。如圖5a所示，到bess502和自bess502的通信可以被加密以增強安全性。

現場監視裝置524也可以經由通信網絡522聯接到ems526。現場監視裝置524可以聯接到替代能源(例如，太陽能裝置、風能裝置等)以測量由替代能源生成的能量。同樣，監視裝置518可以聯接到bess502并且測量由bess502生成的能量。雖然在圖5a中示出了兩個監視裝置，本領域技術人員將認識到測量由能源(常規和/或替代能源)生成的能量的額外監視裝置可以以類似方式連接到通信網絡522。在ems526處的人操作者和/或計算機化的系統可以分析并且監視連接到通信網絡522的監視裝置的輸出，并且遙控bess502的操作。例如，ems526可以指導bess502根據需要(例如，滿足需求、穩定線頻率等)充電(從電網320汲取能量)或者放電(向電網320提供能量)。

bess502包括用來控制bess502的層次的層級。始于頂部層次的bess的控制級是系統控制器、陣列控制器、串控制器、電池組控制器和電池模塊控制器。例如，系統控制器512可以聯接到一個或多個陣列控制器(例如，陣列控制器508)，陣列控制器中的每一個可以聯接到一個或多個串控制器(例如，串控制器504)，串控制器中每一個可以聯接到一個或多個電池組控制器，電池組控制器中每一個可以聯接到一個或多個電池模塊控制器。電池組控制器和電池模塊控制器與電池組506(a)-506(n)安置在一起并且將在下文中關于圖6至圖9更詳細地討論。

如圖5a所示，系統控制器512經由通信鏈路516(a)聯接到監視裝置518，經由通信鏈路516(b)聯接到通信網絡522并且經由通信鏈路516(c)聯接到pcs520。在圖5a中，通信鏈路516(a)-(c)是mod總線，但是可以使用任何有線和無線通信鏈路。在一實施例中，系統控制器512也由tcp/ip連接517連接到通信網絡522。

系統控制器512能監視bess502的操作并且將bess502的操作報告為ems526或者連接到通信網絡522并且被配置成與bess502通信的任何其它裝置。系統控制器512也從ems526接收指令并且處理指令，并且將指令分程傳遞到適當陣列控制器(例如，陣列控制器506)以用來執行。系統控制器512也可以與pcs520通信以控制bess502的充電和放電。

盡管系統控制器512被示出安置于圖5a中的bess502內，在其它實施例中，系統控制器512可以安置于bess502的外部并且通信地聯接到bess502。再次考慮圖4，商業實施例420可以是由營業場所、公寓、賓館等使用的獨立單元。系統控制器可以安置于商業實施例420的bess內，例如以經由通信網絡與商業場所、公寓、賓館等的ems或者計算機通信。

在其它實施例中，諸如公用事業實施例430，bess單元431-436中僅一個可以包括系統控制器。例如，在圖4所示，bess單元431可以包括系統控制器并且bess單元432-436可以不包括系統控制器。在此情形下，bess432被認為是主單元并且用來控制bess單元432-436，bess單元432-436被認為是從屬單元。而且，在此情形下，包括于bess單元432-436中每一個內的更高的控制級是陣列控制器，陣列控制器聯接到bess單元431內的系統控制器并且也與系統控制器通信。

再次考慮圖5a，系統控制器512經由通信鏈路514聯接到系統控制器508。陣列控制器508經由通信鏈路510聯接到陣列控制器508。陣列控制器508經由通信鏈路510聯接到一個或多個串控制器，諸如串控制器504。雖然圖5a描繪了三個串控制器(sc(1)-(3))，更多或更少的串控制器可以聯接到陣列控制器508。在圖5a中，通信鏈路510是can總線并且通信鏈路514是tcp/ip鏈路，但是也可以使用其它有線或無線通信鏈路。

在bess502中的每個串控制器聯接到一個或多個電池組。例如，串控制器504聯接到電池組506(a)-(n)，電池組串聯以形成電池組串。任何數量的電池組可以連接在一起以形成電池組串。電池組串可以在bess502中并聯。兩個或更多個串聯的電池組串可以被稱作電池組的陣列或者電池組陣列。在一實施例中，bess502包括具有六個并聯電池組串的電池組陣列，其中，電池組串中每一個具有22個串聯的電池組。

顧名思義，串控制器可以監視并控制電池組串中的電池組。由串控制器執行的功能可以包括(但不限于)：發出電池串接觸器控制命令，測量電池串電壓；測量電池串電流；計算電池串安培小時計數；在系統控制器(例如，在充電站)與電池組控制器之間分程傳遞詢問；處理詢問響應消息；集合電池串數據；執行軟件裝置id對電池組的分配；檢測在電池串中的接地故障電流；并且檢測警報和警告條件并且采取適當校正措施。在下文中關于圖11、圖12a和圖12b描述串控制器的示例實施例。

同樣，陣列控制器可以監視并且控制電池組陣列。由串控制器執行的功能可以包括(但不限于)下列功能：向電池組串發送狀況詢問；接收并且處理來自電池組串的詢問響應；執行電池組串接觸器控制；向系統控制器廣播電池組陣列數據；處理警報消息以確定必要的行為；對于來自命令線接口(例如，在ems)的手動命令或詢問做出響應；允許技術人員使用命令線接口來設置或改變配置設置；運行由命令線解釋器所理解的相同命令和詢問組成的測試腳本；以及，將由測試腳本生成的數據廣播為數據服務器用于收集。

圖5b示出了示例bess的截面圖。圖5b示出了三個電池串(“串1”、“串2”和“串3”)，其中的每一個包括串控制器(分別地，“sc1”、“sc2”和“sc3”)和22個串聯的電池組。串1-3可以并聯并且由陣列控制器508控制。

在串1中，標記22個電池組中每一個(“bp1”至“bp22”)，示出了電池組串聯的次序。即，bp1連接到串控制器(sc1)的正端子并且bp2、bp2連接到bp1和bp3，bp3連接到bp2和bp4，以此類推。如圖所示，bp22連接到sc1的負端子。在圖示布置中，sc1可以接近串1的中部(即，bp11和bp12)。在一實施例中，這個中點接地并且包括接地故障檢測裝置。

bess502包括一個或多個燈光單元530和一個或多個風扇532，燈光單元530和風扇532可以安置于bess502的天花板中有規律的間隔。燈光單元530能向bess502的內部提供照明。風扇532定向成使得它們從天花板朝向bess502的地板吹(即，它們吹到bess502內部)，bess502還包括拆分式a/c單元，拆分式a/c單元包括容納于bess502的外殼內的空氣處理器534和容納于bess502外殼外部的冷凝器536。a/c單元和風扇532可以受到控制(例如，受到陣列控制器508控制)以創建空氣流動系統并且調節容納于bess502內的電池組的溫度。

示例電池組

圖6a、圖6b、圖6c和圖6d是示出根據本公開的實施例的示例電池組600的圖。具體而言，圖6a和圖6b描繪了電池組600的正視圖，并且圖6c描繪了電池組100的分解圖并且圖6d描繪了電池組600的正視圖和側視圖。如圖6a至圖6d所示，電池組600的外殼可以包括前面板602、蓋子或覆蓋物612、后面板616和底部618。蓋子612包括左側部分和右側部分，蓋子612可以包括多個通氣孔以便于空氣通過電池組600流動和冷卻電池組600的內部部件。在一非限制性實施例中，蓋子612為“u”形并且可以由單件金屬、塑料制成或者本領域普通技術人員已知的任何其它材料制成。圖5的電池組可以根據圖6a至圖6d的電池組所描述來實施。

可以使用圖6c所示的緊固件628來組裝電池組600的外殼，緊固件可以是螺釘和螺栓或者本領域普通技術人員已知的任何其它緊固件。電池組600的外殼還可以包括前手柄610和后手柄614。如圖6c所示，前板602可以經由前面板安裝件620聯接到蓋子612和底部618。在一實施例中，電池組600實施為可安裝到機架上的設備模塊。例如，電池組600可以實施為標準19英寸機架(例如，寬度為19英寸的前面板602，和深度為22與24英寸之間并且高度為4個機架單位或“u”的電池組600，其中u為等于1.752英寸的標準單位)。如圖6c所示，電池組600可以包括附連到底部618上的一個或多個安裝件622。安裝件622可以用來將電池組600固定于機架中以便將多個電池組布置成堆疊配置(在圖4的bess400中示出)。

在圖6a至圖6d中，電池組600包括可連接到電池組的負端子的功率連接器604和可連接到電池組的正端子的功率連接器606。在其它實施例中，功率連接器604可以用來連接電池組的正端子，并且功率連接器606可以用來連接到電池組的負端子。如圖6a和圖6b所示，功率連接器604和606可以設置于電池組600的前板或前面板602上。電纜(未圖示)可以附連到功率連接器604和606并且用來向電池組600添加能量或者從電池組600去除能量。

電池組600的前面板602也可以包括狀況燈和重置按鈕608。在一實施例中，狀況按鈕608是能按壓以重置或重新啟動電池組600的按鈕。在一實施例中，繞按鈕608中心的外環可以被點亮以指示電池組600的操作狀況。這種點亮可以由光源諸如一個或多個發光二極管生成，光源聯接到狀況按鈕608或者為狀況按鈕608的部分。在此實施例中，不同顏色點亮可以指示電池組的不同操作狀態。例如，恒定或穩態綠光可以指示電池組600處于正常操作狀態；閃爍或選通綠光可以指示電池組600處于正常操作狀態并且電池組600目前正使電池平衡；恒定或穩態黃光可以指示警告或者電池組600處于錯誤狀態；閃爍或選通黃光可以指示警告或電池組600處于錯誤狀態并且電池組500目前正使電池平衡；恒定或穩態紅光可以指示電池組600處于警報狀態；閃爍或選通紅光可以指示電池組600需要被替換；以及無光從狀況燈發出可以指示電池組600沒有電力和/或需要替換。在某些實施例中，當狀況燈發出紅光(穩態或閃爍)或者無光時，在電池組600或外部控制器中的連接器自動斷開以防止電池充電或放電。如對于本領域普通技術人員顯然，點亮以指示電池組600的操作狀況的任何顏色、選通技術等在本公開的范圍內。

轉至圖6c-6d，示出了安置于電池組600的外殼內側的示例部件，包括(但不限于)平衡充電器632、電池組控制器(bpc)634和電池模塊控制器(bmc)638。平衡充電器632可以是電源，諸如直流電源，并且可以向在電池組中的所有電池單體提供能量。在一實施例中，平衡充電器632可以同時向電池組中的所有電池單體提供能量。bmc638聯接到電池模塊636并且可以從包括于電池模塊636中的電池單體選擇性地放能，以及對電池模塊636進行測量(例如，電壓和溫度)。bpc634可以控制平衡充電器632和bmc638以平衡或調整電池模塊的電壓和/或充電狀態到目標電壓和/或充電狀態值。

如圖所示，電池組600包括多個電池模塊并且bmc(例如，電池模塊控制器638)聯接到每個電池模塊(例如，電池模塊636)。在下文更詳細地描述的一實施例中，n個bmc(其中n大于或等于2)可以以菊花鏈連接在一起并且聯接到bpc以形成單線通信網絡。在此示例布置中，每個bmc可以具有唯一地址并且通過將一個或多個消息定址到任何所希望的bmc的唯一地址，bpc可以與bmc中每一個通信。一個或多個消息(其包括bmc的唯一地址)可以包括以下指令：例如從電池模塊去除能量、停止從電池模塊去除能量、測量并且報告電池模塊的溫度以及測量并且報告電池模塊的電壓。在一實施例中，bpc634可以使用輪詢技術從bmc中每一個獲得測量值(例如，溫度、電壓)。bpc634可以計算或(從電池組600外側的控制器)接收電池組600的目標電壓，并且可以使用平衡充電器632和bmc的網絡來調整電池模塊中每一個到目標電壓。因此，電池組600可以認為是智能電池組，能自行調整其電池單體到目標電壓。

連接電池組600的各個部件的電布線從圖6c中省略以增強可視性。然而，圖6d示出了電池組600中的示例布線。在圖示實施例中，平衡充電器632和電池組控制器634可以連接到底部618或安裝于底部618上。雖然被示出安裝于電池組600的左側上，平衡充電器632和電池組控制器634，以及安置于電池組600中的所有其它部件可以安置于電池組600內的任何位置。

電池模塊636包括多個電池單體。任意多個電池單體可以包括于電池模塊636中。示例電池單體包括(但不限于)鋰離子電池單體，諸如18650或26650個電池單體。電池單體可以是圓柱形電池單體、棱柱形電池單體或者袋式電池單體，僅給出幾個例子。電池單體或電池模塊可以例如高達100個ah電池單體或電池模塊。在某些實施例中，電池單體連接成串聯/并聯配置。示例性電池單體配置包括(但不限于)：1p16s配置、2p16s配置、3p16s配置、4p16s配置、1p12s配置、2p12s配置、3p12s配置以及4p12s配置。本領域普通技術人員已知的其它配置也在本公開的范圍內。電池模塊636包括正端子和負端子用來向包括于其中的多個電池單體添加能量和從電池單體去除能量。

如圖6c所示，電池組600包括形成電池組件的12個電池模塊。在另一實施例中，電池組600包括形成電池組件的包括16個電池模塊。在其它實施例中，電池組600包括形成電池組件的20個電池模塊或25個電池模塊。如對于本領域普通技術人員顯然，任何數量的電池模塊可以連接以形成電池組600的電池組件。在電池組600中，被布置為電池組件的電池模塊可以布置為串聯配置。

在圖6c中，電池模塊控制器638聯接到電池模塊636。電池模塊控制器638可以聯接到電池模塊636的正端子和負端子。電池模塊控制器638可以被配置成執行下列功能中的一個、某些或全部功能：從電池模塊636去除能量；測量電池模塊636的電壓；以及測量電池模塊636的溫度。如將由本領域普通技術人員理解到，電池模塊控制器638并不限于執行剛剛描述的功能。在一實施例中，電池模塊控制器638實施為安置于印刷電路板上的一個或多個電路。在電池組600中，一個電池模塊控制器聯接到電池組600中的電池模塊中的每一個或安裝于其上。此外，每個電池模塊控制器可以經由布線而聯接到一個或多個相鄰的電池模塊控制器以便形成通信網絡。如圖7a所示，n個電池模塊控制器(其中n是大于或等于二的整數)可以以菊花鏈連接在一起并且聯接到電池組控制器從而形成通信網絡。

圖7a是示出根據本公開的一實施例由電池組控制器和多個電池模塊控制器形成的示例通信網絡700的圖。在圖7a中，電池組控制器(bpc)710聯接到n個電池模塊控制器(bmc)720、730、740、750和760。換言之，n個電池模塊控制器(其中n上大于或等于二的整數)以菊花鏈連接在一起并且聯接到電池組控制器710以形成通信網絡700，通信網絡700被稱作分布式菊花鏈式電池管理系統(bms)。具體而言，bpc710經由通信線715聯接到bmc720，bmc720經由通信線725聯接到bmc730，bmc730經由通信線735聯接到bmc740，以及bmc750經由通信線755聯接到bmc760以形成通信網絡。每個通信線715、725、735和755可以是單個線，形成單線通信網絡，單線通信網絡允許bcm710與bcm720-760中每一個通信，并且反之亦然。如對于本領域技術人員顯然，任何數量的bmc可以在通信系統700中以菊花鏈的方式連接在一起。

在通信網絡700中的每個bmc可以具有唯一地址，bcp710使用該地址來與個別bmc通信。例如，bmc720可以具有0002的地址，bmc730可以具有0003的地址，bmc740可以具有0004的地址，bmc750可以具有0005的地址，以及bmc760可以具有0006的地址。通過將一個或多個消息定址到任何所希望的bmc的唯一地址，bpc710可以與bmc中的每一個通信。一個或多個消息(其包括bmc的唯一地址)可以包括以下指令：例如從電池模塊去除能量、停止從電池模塊去除能量、測量并且報告電池模塊的溫度和測量并且報告電池模塊的電壓。bpc710可以輪詢bmc以獲得關于電池組的電池模塊的測量值，諸如電壓和溫度測量值。可以使用本領域技術人員已知的任何輪詢技術。在某些實施例中，bpc710持續地向bmc輪詢測量值從而持續地監視在電池組中的電池模塊的電壓和溫度。

例如，bpc710可以設法與bmc740通信，例如以便獲得安裝了bmc740的電池模塊的溫度和電壓測量值。在此示例中，bpc710生成消息并且發送消息(或指令)，消息定址到bmc740(例如，地址0004)。在通信網絡700中的其它bmc可以將bpc710發送的消息的地址解碼，但是僅具有消息的唯一地址的bmc(在此示例中，bmc740)可以響應。在此示例中，bmc740從bpc710接收消息(例如，消息經過通信線715、725和735到達bmc740)，并且生成響應并且經由單線通信網絡(例如，響應經過通信線735、725和715到達bpc710)發送到bpc710。bpc710可以接收響應并且指導bmc740執行功能(例如，從其所安裝的電池模塊去除能量)。在其它實施例中，可以使用其它類型的通信網絡(除了通信網絡700之外)。諸如rs232或rs485通信網絡。

圖7b是用于在電池模塊控制器諸如圖6c的電池模塊控制器638或者圖7a的電池模塊控制器720接收指令的示例方法7000的流程圖。關于圖7b所描述的電池模塊控制器可以包括于通信網絡中，通信網絡包括多于一個隔離、分布式、菊花鏈式電池模塊控制器，諸如圖7a的通信網絡700。

圖7b的方法7000可以實施為可以由處理器執行的軟件或固件。即，方法7000的每個階段可以實施為存儲于非暫時計算機可讀存儲裝置上的一個或多個計算機可讀指令，計算機可讀指令當由處理器執行時造成處理器實施一個或多個操作。例如，方法7000的可以實施為一個或多個計算機可讀指令，計算機可讀指令存儲于電池模塊控制器的處理器中并且由電池模塊控制器的處理器執行(例如，圖1c的電池組模塊控制器138或者圖7a的電池模塊控制器720)，電池模塊控制器安裝于電池組(例如，圖6a至圖6d的電池組600)中的電池模塊(例如，圖6c的電池模塊636)上。

由于圖7b的描述參考電池組的部件，為了清楚起見，當描述圖7b的方法7000的不同階段時，在圖6a至圖6d的電池組600的示例實施例中枚舉的部件和圖7a的示例通信網絡用來參考具體部件。然而，圖6a至圖6d的電池組600和通信網絡700只是示例，并且可以使用并非圖6a至圖6d中所描繪的示例實施例的電池組和并非在圖7a中描繪的示例實施例的通信網絡700的實施例來實施方法7000。

在開始時(階段7010)，該方法7000繼續到階段7020，在階段7020，電池模塊控制器接收消息。例如，電池組控制器可以與菊花鏈式電池模塊控制器的網絡通信(例如圖7a)以便平衡電池組(例如，在圖6a至圖6d的5個電池組600)中的電池。可以在電池模塊控制器的通信端子處經由通信線(例如在圖7a的5個通信線715)接收消息。這個通信可以包括(但不限于)指導電池模塊控制器的網絡提供安裝了電池模塊控制器的電池模塊的電壓和/或溫度測量值，并且指導電池模塊控制器從分別安裝了電池模塊控制器的電池模塊去除能量或者停止去除能量。

如關于圖7a所討論，在通信網絡(例如圖7a的通信網絡700)的每個電池模塊控制器(例如，圖7a的bmc720)可以具有唯一地址，電池組控制器(例如，圖7a的bpc710)使用唯一地址來與電池模塊控制器通信。因此，在階段7020接收的消息可以包括其計劃用于的電池模塊控制器的地址和將由電池模塊控制器執行的指令。在階段7030，電池模塊控制器判斷包括于該消息中的地址是否匹配電池模塊控制器的唯一地址。如果地址并不匹配，方法7000返回至階段7020并且電池模塊控制器等待新消息。即，電池模塊控制器響應于判斷出與該消息相關聯的地址并不匹配電池模塊控制器的唯一地址而忽略與該消息相關聯的指令。如果地址并不匹配，方法5000前進到階段7040。

在階段7040，電池模塊控制器將包括于該消息中的指令解碼并且該方法7000前進到階段7050。在階段7050，電池模塊控制器執行指令。同樣，指令可以(但不限于)測量并且報告電池模塊的溫度，測量并且報告電池模塊的電壓，從電池模塊去除能量(例如在電池模塊的端子上施加一個或多個分流電阻器)，停止從電池模塊去除能量(例如，停止向電池模塊的端子施加一個或多個分流電阻器)，或者在測量電池電壓之前校準電壓測量值。在各種實施例中，溫度和電壓測量值可以作為實際溫度和電壓值發送，或者作為編碼數據發送，可以在報告了測量值之后對編碼的數據進行解碼。在階段7050之后，方法7000循環回到階段7020并且電池模塊控制器等待新消息。

圖8是示出根據本公開的一實施例的示例電池組控制器800的圖。圖6c和圖6d的電池組控制器634可以如根據圖8的電池組控制器800所描述那樣實施。圖7a的電池組控制器710可以如根據圖8的電池組控制器800所描述那樣實施。

如圖8所示，示例電池組控制器800包括直流輸入802(其可以是隔離的5v直流輸入)、充電器開關電路804、dip-開關806、jtag連接件808、can(canbus)連接件810、微處理器單元(mcu)812、存儲器814、外部eeprom816、溫度監視電路818、狀況燈和重置按鈕820、看門狗計時器822和電池模塊控制器(bmc)通信連接件824。

在一實施例中，電池組控制器800也從存儲電池單體中的能量供電。電池組控制器800可以由直流輸入802連接到電池單體。在其它實施例中，電池組控制器800可以從連接到直流輸入802的交流至直流電源供電。在這些實施例中，dc-dc電源然后可以將輸入直流電轉換為適合于操作電池組控制器800的各個電部件的一個或多個功率級。

在圖8示出的示例性實施例中，充電器開關電路804聯接到mcu812。充電器開關電路804和mcu812可以用來控制平衡充電器諸如圖6c的平衡充電器632的操作。如上文所描述，平衡充電器可以向電池組的電池單體添加能量。在一實施例中，溫度監視電路818包括一個或多個溫度傳感器，溫度傳感器可以監視在電池組內的熱源溫度，諸如用來向電池組的電池單體添加能量的平衡充電器的溫度。

電池組控制器800也可以包括若干接口和/或連接器用于通信。這些接口和/或連接器可以聯接到mcu812，如圖8所示。在一實施例中，這些接口和/或連接器包括：dip-開關806，其可以用來設置用于標識電池組控制器800的軟件比特的一部分；jtag連接件808，其可以用來測試和調試電池組控制器800；can(canbus)連接件810，其可以用來與電池組外側的控制器通信；以及，bmc通信連接件824，其可以用來與一個或多個電池模塊控制器諸如電池模塊控制器的分布式菊花鏈式網絡(例如，圖7a)通信。例如，電池組控制器800可以經由bmc通信連接件824聯接到通信線，例如圖7a的通信線715。

電池組控制器800還包括外部eeprom816。外部eeprom816可以存儲電池組的值，測量值等。當切斷電池組的電源時這些值、測量值等可以持續(即，將不由于失去電力而丟失)。外部eeprom816也可以存儲可執行的代碼或指令，諸如用來操縱微處理器單元812的可執行代碼或指令。

微處理器單元(mcu)812聯接到存儲器814。mcu812用來執行管理電池組的應用程序。如本發明所述的那樣，在一實施例中，該應用程序可以執行以下功能(但不限于這些功能)：監視電池組600的電池單體的電壓和溫度；平衡電池組600的電池單體；監視并且控制(若需要)電池組600的溫度；處置在電池組600與電能存儲系統的其它部件之間的通信；以及生成警告和/或警報，以及采取其它適當措施來保護電池組600的電池單體。

如上文所描述，電池組控制器可以從電池模塊控制器獲得溫度和電壓測量值。溫度讀數可以用來確保電池單體在其規定的溫度限度內操作并且調整由mcu812上執行的應用程序計算和/或使用的溫度相關值。同樣，電壓讀數例如用來確保電池單體在其規定的電壓限度內操作。

看門狗計時器822用來監視和確保電池組控制器800的適當操作。在電池組控制器800操作期間發生不可恢復錯誤或者計劃外無限軟件循環的情況下，看門狗計時器822可以重置電池組控制器800使得其正常重新開始操作。狀況燈和重置按鈕820可以用來對電池組控制器800進行手動重置操作。如圖8所示，狀況燈和重置按鈕820和看門狗計時器822可以聯接到mcu812。

圖9示出了根據本公開的一實施例的示例電池模塊控制器900的圖。圖6c和圖6d的電池模塊控制器638可以如根據圖9的電池模塊控制器900所描述那樣實施。圖7a的電池模塊控制器720、730、740、750和760中每一個可以如根據圖9的電池模塊控制器900所描述那樣實施。電池模塊控制器900可以安裝于電池組的電池模塊上并且可以執行以下功能(但不限于此)：測量電池模塊的電壓；測量電池模塊的溫度；以及從電池模塊去除能量(放電)。

在圖9中，電池模塊控制器900包括處理器905、電壓參考910、一個或多個電壓測試電阻器915、電源920、故障安全電路925、分流開關930、一個或多個分流電阻器935、極性保護電路940、隔離電路945和通信線950。處理器905控制電池模塊控制器900。處理器905經由電源920從電池模塊控制器900所安裝的電池模塊接收電力。電源920可以是直流電源。如圖9所示，電源920聯接到電池模塊的正端子并且向處理器905提供電力。處理器905也經由極性保護電路940聯接到電池模塊的負端子，極性保護電路940在電池模塊控制器不當地安裝于電池模塊上的情況下保護電池模塊控制器900(例如，在圖9中原本要聯接到正端子的電池模塊控制器900的部件被不當地聯接到負端子并且反之亦然)。

電池模塊控制器900可以經由通信線950(其可以單個線)與電池組的其它部件(例如，電池組控制器，諸如圖6c的電池組控制器634)通信。如關于圖7a的示例通信網絡所描述，通信線950也可以用來以菊花鏈方式將電池模塊控制器900連接到電池組控制器和/或一個或多個其它電池模塊控制器從而形成通信網絡。通信線950可以經由安置于電池組控制器900上的通信端子聯接到電池組控制器900。照此，電池模塊控制器900可以經由通信線950來發送和接收消息(包括從電池組控制器發送的指令)。當充當通信網絡的部分時，電池模塊控制器900可以被分配唯一網絡地址，唯一網絡地址可以存儲于處理器905的存儲裝置中。

電池模塊控制器900可以經由隔離電路945與聯接到通信線的其它部件(例如，電池組控制器、其它電池模塊控制器，在電池組外部的計算系統)電隔離。在圖9中，隔離電路945安置于通信線950與處理器905之間。同樣，通信線950可以經由安置于電池組控制器900上的通信端子聯接到電池組控制器900。這個通信端子可以安置于通信線950與隔離電路945之間，或者可以是隔離電路945的部分。隔離電路945可以將處理器905電容聯接到通信線950或者可以提供本領域技術人員已知的其它形式的電隔離。

如上文所解釋，電池模塊控制器900可以測量其所安裝的電池模塊的電壓。如圖9所示，處理器905聯接到電壓測試電阻器915，電壓測試電阻器915聯接到電池模塊的正端子。處理器905可以測量在測試電阻器915兩端的電壓并且比較這個測量電壓與電壓參考910來確定電池模塊的電壓。如關于圖7a所描述，可以由電池組控制器來指導電池模塊控制器900測量電池模塊的電壓。在執行了電壓測量值之后，處理器905可以經由通信線950向電池組控制器報告電壓測量值。

電池模塊控制器900也可以從其所安裝的電池模塊去除能量。如圖9所示，處理器905聯接到故障安全電路925，故障安全電路925聯接到分流開關930。分流開關930也經由極性保護電路940聯接到負端子。分流電阻器935安置于電池模塊的正端子與分流開關930之間。在此實施例中，當分流開關930斷開時，分流電阻器935并不施加到電池模塊的正端子和負端子，并且當分流開關930閉合時，分流電阻器935施加到電池模塊的正端子和負端子以便從電池模塊去除能量。處理器905可以指導分流開關930以將電阻器935選擇性地施加到電池模塊的正端子和負端子以便從電池模塊去除能量。在一實施例中，處理器905以有規律的間隔(例如，每30秒一次)指導分流開關930施加分流電阻器935以便使電池模塊持續地放電。

故障安全電路925可以防止分流開關930從電池模塊去除太多能量。在處理器905故障的情況下，故障安全電路925可以指導分流開關930停止將分流電阻器835施加到電池模塊的正端子和負端子。舉例而言，處理器905以有規律的間隔(例如每30秒一次)指導分流開關930施加分流電阻器935以便使電池模塊持續地放電。安置于處理器905與分流開關930之間的故障安全電路925可以監視處理器905發送給分流開關930的指令。在處理器905向分流開關930發送安排指令失敗(這可能是由于處理器905故障造成)的情況下，故障安全電路925可以指導或造成分流開關930斷開，防止電池模塊進一步放電。處理器905可以指導故障安全電路925防止分流開關930使電池模塊放電低于閾值電壓或充電狀態水平，閾值電壓或充電狀態水平可以在電池模塊控制器900或者外部控制器(例如，電池組控制器)中存儲或計算。

圖9的電池模塊控制器900還包括溫度傳感器955，溫度傳感器955可以測量電池模塊控制器900所連接的電池模塊的溫度。如圖9所描繪，溫度傳感器955聯接到處理器905并且可以向處理器905提供溫度測量值。本領域技術人員已知的任何溫度傳感器可以用來實施溫度傳感器955。

圖10是示出示例電池組的充電狀態(soc)與輸出電壓關系的曲線圖。在圖10中描繪的曲線形狀可能根據電池化學而不同，但是為了這種討論，大部分或所有電池遵循類似趨勢。此外，不同電池可以具有不同最小和最大電壓。例如，鋰-鈷-錳電池具有接近2.5v-4.2v的范圍，而磷酸鋰鐵電池具有2.0v-3.65v的適當范圍。

考慮圖10，在執行第一功能時，bess單元可以允許其電池組在其soc的有限范圍內充電和放電(例如，如圖所示，在圖10的范圍1，在其完全充電的60％與85％之間)。例如，當bess單元用于電網的頻率穩定時，電池組可以在范圍1內充電/放電。當bess單元用于補充替代能源諸如太陽能裝置時，當替代能源未能產生所希望的能量(例如，由于云在太陽能發電廠的太陽能陣列上經過)時，電池組就可以在范圍2內充電/放電。在另一示例實施例中，可以允許電池組完全充電和完全放電，或者在soc值的另一所希望的操作范圍充電/放電。

示例串控制器

圖11是示出示例串控制器1100的圖。具體而言，圖11示出了串控制器1100的示例部件。在圖11中所描繪的示例部件可以用來實施圖5a的公開的串控制器504。串控制器1100包括串控制板1124，串控制板1124控制串控制器1100的總操作。串控制板1124可以作為安裝于印刷電路板(例如，圖12a的串控制板1230)上的一個或多個電路或集成電路。串控制板1124可以包括或者實施為處理單元，諸如微處理器單元(mcu)1125、存儲器1127和可執行代碼。在串控制板1124中示出的單元1126、1128、1130和1142可以實施于硬件、軟件或硬件與軟件的組合中。單元1126、1128、1130、1132和1142可以是安裝于印刷電路板或單個集成電路上的個別電路。

由串控制器1100執行的功能可以包括(但不限于)下列功能：發出電池串接觸器控制命令，測量電池串電壓；測量電池串電流；計算電池串安培小時計數；在系統控制器(例如，在充電站)與電池組控制器之間分程傳遞詢問；處理詢問響應消息；集合電池串數據；執行對電池組的軟件裝置id分配；檢測在電池串中的接地故障電流；并且檢測警報和警告條件并且采取適當校正措施。mcu1125可以通過執行存儲于存儲器1127中的代碼而實行這些功能。

串控制器1100包括電池串端子1102和1104以分別聯接到電池串(也被稱作電池組的串)的正端子和負端子。電池串端子1102和1104聯接到串控制板1124上的電壓感測單元1142，電壓感測單元1142可以用來測量電池串電壓。

串控制器1100還包括分別聯接到電力控制系統(pcs)的正端子和負端子的pcs端子1106和1108。如圖所示，正電池串端子1103經由接觸器1116聯接到正pcs端子1106并且負電池串端子1104經由接觸器1118聯接到負pcs端子11408。串控制板1124分別經由接觸器控制單元1126和1130而聯接到負pcs端子1108。串控制板1124分別經由接觸器控制單元1126和1130來控制接觸器1116和1118(以斷開和閉合)，允許電池串向pcs提供能量(放電)或者當接觸器1116和1118閉合時從pcs接收能量(充電)。熔斷器1112和1114保護電池串避免過大電流流動。

串控制器1100還包括用來聯接到其它裝置的通信端子1110和1112。在一實施例中，通信端子1110可以將串控制器1100聯接到電池串的電池組控制器，允許串控制器1100發出詢問、指令等。例如，串控制器1100可以發出指令，指令由電池組用于單體平衡。在一實施例中，通信端子1112可以將串控制器1100聯接到陣列控制器，諸如圖5a的陣列控制器508。通信端子1110和1112可以允許串控制器1100在陣列控制器(例如，圖5a的陣列控制器508)與電池組控制器之間分程傳遞詢問，集合電池串數據，執行到電池組的軟件裝置id分配，檢測警報和警告條件并且采取適當校正措施，以及其它功能。在并不包括陣列控制器的系統中，串控制器可以聯接到系統控制器。

串控制器1100包括電源單元1122。圖12a的電源1220可以如關于圖11的電源單元1122所描述那樣實施。在此實施例中，電源單元1122可以提供多于一個直流電源電壓。例如，電源單元1122可以向功率串控制板1124提供一個電源電壓并且提供另一電源電壓來操作接觸器1116和1118。在一實施例中，+5vdc電源可以用于串控制板1122，并且+12vdc可以用來閉合接觸器1116和1118。

串控制板1124包括電流感測單元1128，電流感測單元1128從電流傳感器1120接收輸入，電流傳感器1120可以允許串控制器測量電池串電流，計算電池串安培小時計數以及其它功能。此外，電流感測單元1128可以提供用于過電流保護的輸入。例如如果過電流(電流水平高于預定閾值)由電流傳感器1120感測到，電流傳感器單元1128可以向mcu1125提供值，該值指導接觸器控制單元1126和1130以分別斷開接觸器1116和1118，切斷電池串與pcs。同樣，熔斷器1112和1114也可以提供過電流保護，當超過閾值電流時，斷開電池與pcs。

串控制器1100包括電池電壓和接地故障檢測(例如，圖12a的電池電壓和接地故障檢測1210)。端子1138和1140可以將串控制器1100聯接到電池組串中間的電池組。例如，在22個電池組的串中，端子1138可以連接到電池組11的負端子并且端子1140可以連接到電池組12的正端子。考慮圖5b，sc1可以經由端子1138和1140聯接到bp11和bp12。接地故障檢測單元1132使用電阻器1134測量在電池串中間的電壓并且提供接地故障保護。熔斷器1136提供過電流保護。

圖12a至圖12b是示出示例串控制器1200的圖。如圖12a所示，串控制器1200保持電池電壓和接地故障檢測單元1210、電源1220、串控制板1230、正極熔斷器1240和正極接觸器1250。圖12b示出了串控制器1200的另一角度并且描繪了負極熔斷器1260、負極接觸器1270和電流傳感器1280。這些部件在下文中關于圖11更詳細地描述。

示例電池組平衡算法

圖13是示出用于平衡電池組諸如圖6a至圖6d的電池組600的示例方法1300，電池組600包括多個電池模塊、平衡充電器、電池組控制器和隔離、分布式菊花鏈電池模塊控制器的網絡。方法1300可以實施為可以由處理器執行的軟件或固件。即，方法1300的每個階段可以實施為存儲于非暫時計算機可讀存儲裝置上的一個或多個計算機可讀指令，計算機可讀指令當由處理器執行時造成處理器實施一個或多個操作。例如，方法1300可以實施為一個或多個計算機可讀指令，計算機可讀指令存儲于電池組(例如，圖6a至圖6d的電池組600)中的電池組控制器(例如，圖6c的電池組控制器634)中存儲和執行。

由于圖13的描述參考電池組的部件，為了清楚起見，當描述圖13的方法1300的不同階段時，在圖6a至圖6d的電池組600的示例實施例中枚舉的部件圖的示例用來參考具體部件。然而，圖6a至圖6d的電池組600僅是一示例，并且方法1300可以使用并非圖6a至圖6d中描繪的示例性實施例的電池組的實施例來實施。

在開始時，方法1300前進到階段1310，在階段1310，由電池組控制器諸如電池組控制器634接收目標電壓值。目標值可以用于平衡電池組中的每個電池模塊(例如電池模塊636)的電壓和/或充電狀態并且可以從外部控制器諸如關于圖5a或圖11或圖12a至圖12b所描述的串控制器接收。在階段1315，向電池模塊輪詢電壓測量值。例如，電池組控制器634可以從安裝到電池模塊上的電池模塊控制器(例如，電池模塊控制器638)中每一個請求電壓測量值。同樣，一個電池模塊控制器可以安裝于電池模塊中每一個上。每個電池模塊控制器可以測量安裝了電池模塊控制器的電池模塊的電壓，并且將測量的電壓通信給電池組控制器634。并且，如關于圖7a所討論，電池組控制器和多個隔離、分布式菊花鏈式電池模塊控制器可以聯接在一起以形成通信網路。可以依序執行輪詢(例如，輪詢bmc720、之后bmc730，之后bmc740，以此類推)。在一實施例中，目標充電值狀態可以在階段1010接收，而不是目標電壓值。

在階段1320，關于每個輪詢的電池模塊電壓是否處于可接受范圍做出判斷。這個可接受范圍可以由高于和/或低于所接收的目標電壓的一個或多個閾值電壓來確定。例如，電池組控制器634可以使用開始放電值、停止放電值、開始充電值和停止電壓值，使用這些值判斷是否應執行電池模塊的平衡。在一實施例中，開始放電值可以大于停止放電值(二者可以大于目標值)并且開始充電值可以小于停止充電值(二者可以都小于目標值)。通過將存儲的偏移值添加到所接收的目標電壓值，可以導出這些閾值。在一實施例中，可接受范圍可以在開始放電值與開始充電值之間，指示可能不需要平衡的范圍。如果所有電池模塊電壓在可接受范圍內，方法1300繼續到階段1325。在階段1325，平衡充電器(例如，平衡充電器632)切斷(如果接通)并且已經施加的每個電池模塊控制器638的分流電阻器諸如圖9的分流電阻器935斷開以停止從電池模塊去除能量。例如，電池組控制器634可以指導平衡充電器632停止向電池組1300的電池模塊提供能量。電池組控制器634也可以指導每個電池模塊控制器(每個電池模塊控制器向其所安裝的電池模塊施加分流電阻器)停止施加分流電阻器并且因此從電池模塊去除能量。方法1300然后返回到步驟1315，其中再次向電池組的電池模塊輪詢電壓值。

返回至階段1320，如果所有電池模塊電壓都不在可接受范圍內，這些方法繼續到階段1330。在階段1330，對于每個電池模塊，判斷電池模塊電壓是否高于開始放電值。如果電壓高于開始放電值，方法1300繼續至階段1335，在階段1335，施加聯接到電池模塊的電池模塊控制器(例如，電池模塊控制器638)的分流電阻器以便從模塊移除(排放)能量。該方法然后繼續到階段1340。

在階段1340，對于每個電池模塊，判斷電池模塊電壓是否低于停止放電值。如果電壓低于停止放電值，方法1300繼續至階段1345，其中聯接到電池模塊的電池模塊控制器(例如電池模塊控制器638)的分流電阻器斷開以便停止從模塊放能。即，電池模塊控制器停止(多個)將分流電阻器施加到其所安裝的電池模塊的端子上。這防止電池模塊控制器從電池模塊去除能量。該方法然后繼續到階段1350。

在階段1350，判斷出至少一個電池模塊電壓低于開始放電值。如果任何電壓低于開始充電值，方法1300繼續到階段1355，在階段1355，接通平衡充電器以向所有電池模塊提供能量。例如，電池組控制器634可以指導平衡充電器632接通，向電池組600的電池模塊中每一個提供能量。方法1300然后繼續到階段1360。

在階段1360，判斷出所有電池模塊電壓高于停止充電值。如果所有電壓高于停止充電值，方法1300繼續到階段1365，其中切斷(如果在先前接通)平衡充電器以停止對電池組的電池模塊充電。例如，電池組控制器634可以指導平衡充電器632以停止向電池組600的電池模塊提供能量。方法1300然后返回到階段1315，在階段1315，再次向電池模塊輪詢電壓測量值。因此，如先前所描述，方法1300的階段1315至1360可以持續地平衡電池組諸如電池組600內的電池模塊的能量。

示例bess外殼

圖14a、圖14b和圖14c是示出了bess1400的外殼(例如，定制的裝運集裝箱)的圖。在圖14a至圖14c中，標記bess1400的外殼的后部和前部。如圖所示，一個或多個pcs1410可以安裝于bess1400的背部上，其將bess1400聯接到電網。bess1400的前部可以包括一個或多個門(未圖示)，門提供對外殼內部的接近。操作者可以通過門進入bess1400并且接近bess1400的內部部件(例如，電池組、計算機等)。圖14a描繪了bess1400，其中其外殼的頂部處于適當位置。

圖14b描繪了bess1400，其中移除了其外殼的頂部。可以看出，bess1400包括一個或多個天花板1420、一個或多個燈光單元1430和一個或多個風扇1440。燈光單元1430和1440可以安置于天花板1420中的有規律間隔。燈光單元1430可以向bess1400的內部提供照明。風扇1400定向成它們從天花板1420朝向bess1400的地板吹風(即，它們向bess1400內部吹風)。容納于bess1400內的電池組機架上方的開口1450允許暖風向上吹到外殼頂部與天花板1420之間的空間，在天花板1420上方形成熱空氣區域。圖14c描繪了bess1400，其中移除了天花板1420。可以看出，開口1450安置于容納于bess1400中的電池組的機架上方。

圖15a、圖15b和圖15c是示出示例bess1500而沒有其外殼(即，bess1500的內部結構)的圖。圖15a和圖15b示出了從不同角度觀察的bess1500內所容納的電池組的機架。圖15c示出了bess1500的正視圖。這是可以由在bess1500前部開門并且進入bess1500以執行維護或測試的操作者觀看的視圖。圖15c是出于了在bess1500背部的拆分式a/c單元1510。a/c單元1510受到控制(例如，受到陣列控制器控制)以調節bess1500的溫度。a/c單元1510向bess1500提供冷空氣并且在bess1500的走道中形成冷空氣區域。

圖16示出了示例bess1600的另一正視圖并且描繪了在bess1600中的空氣流動。如關于圖14a至圖14c和圖15a至圖15c所解釋，在bess1600的天花板中的風扇從天花板上方的熱空氣區域1610朝向bess1600的地板吹熱空氣。在bess1600的背部的a/c單元從bess1600抽出熱空氣并且向bess1600內部提供冷空氣，形成冷空氣區域1620。冷空氣調節容納于bess1600內的電池組的溫度，并且隨著其冷卻而升高到熱空氣區域1610。

用于電池組的示例質保跟蹤器

在一實施例中，基于電池組諸如圖6a至圖6d的電池組600的電池使用的質保可以考慮與電池組相關聯的各種數據，諸如(但不限于)充電和放電率、電池溫度和電池電壓。如對于本領域技術人員顯然，下文所公開的質保跟蹤器可以實施和適用于上文所描述的系統和方法中。嵌入于電池組中的質保跟蹤器可以使用這條數據來計算表示電池使用了一段時間的質保值。計算的質保值可以在電池壽命中集合，并且累積值可以用來確定質保范圍。利用這種方案，質保不僅可以將電池組的中放電考慮進來，而且也考慮使用電池組的方式。根據一實施例，關于圖17至圖20進一步討論用來計算質保值的各種數據。

電池組的充電和放電率與流動進出電池組的電流量相關并且可以基于該電流量來近似或確定，可以測量流動進出電池組的電流量。一般而言，更高的充電和放電率可以產生更多熱(比較低速率更多)，這可能會在電池組上造成應力，縮短了電池組的壽命和/或導致意外的故障或其它問題。圖17是示出了根據一實施例用來計算質保值的、在電流測量值與電流系數之間的示例相互關系的圖。對于電池組，諸如圖6a至圖6d的電池組600，可以直接測量電流，并且可以提供電池組的充電和/或放電率。

不同容量的電池的正常充電和放電率可以變化。因此，在一實施例中，電流測量值可以規范化以便采用不同電池組的正常充電和放電率。本領域技術人員將認識到測量的電流可以基于電池組的容量規范化，產生充電率。作為一示例，1c的規范化放電率將在一小時遞送電池組額定容量，例如，1,000mah電池將提供1,000ma放電電流一小時。充電率可以允許采用相同標準來確定正常充電和放電，無論電池組額定在1,000mah或100ah或者本領域普通技術人員已知的任何其它額定值。

仍考慮圖17，根據一實施例，示例曲線圖1702示出了作為規范化充電率1704的函數的電流系數1706。通過將測量電流轉換為相對應的電流系數，電流測量值可以用來計算質保值。在一實施例中，測量電流首先規范化以產生充電率。充電率指示電池組的充電或放電率并且允許一致的質保計算，與電池組的容量無關。充電率然后可以映射到電流系數用于質保計算。例如，圖1c的規范化充電率可以映射到電流系數2，而3c的充電率可以映射到電流系數10，指示更高的充電或放電率。在一實施例中，對于充電和放電率，可以維持單獨的映射集合。在一實施例中，這些映射可以存儲于查找表中，查找表存在于電池組內的計算機可讀存儲裝置中。在另一實施例中，映射和電流系數可以存儲于電池組外部的計算機可讀存儲裝置中。替代地，在一實施例中，預先限定的數學函數可以映射到充電率或電流測量值以產生相對應的電流系數，而不是明確存儲映射和電流系數。

在一實施例中，高于最大充電率質保閾值1708的計算的充電率可以立即使電池組的質保失效。這個閾值可以預先限定或者由質保跟蹤器動態設置。在一非限制性示例中，最大質保閾值1708可以設置為2c的充電率。高于最大質保閾值1708的計算的充電率可以指示不當地使用電池組，并且因此質保可能并不涵蓋因此所產生的問題。在一實施例中，對于電池組的充電率和放電率，可以限定最大質保閾值，而不是維持用于充電和放電二者的單個閾值。

溫度是可能會影響到電池性能的另一因素。一般而言，更高的溫度可能由于生成更高的內部溫度而會造成電池組以更快的速率老化，更高的內部溫度造成在電池組上增加的應力。這可能會縮短電池組的壽命。另一方面，較低的溫度可能會在給電池組充電時造成損壞。

圖18是示出了根據一實施例用來計算質保值、在電溫度測量值與溫度系數之間的示例相互關系的圖。電池組，諸如圖6a至6d的電池組600可以包括一個或多個電池溫度測量電路，電池溫度測量電路測量在電池組內的個別電池單體或個別電池模塊的溫度。示例曲線圖1802示出了根據一實施例作為測量溫度1804的函數的溫度系數1806。通過將測量的溫度轉換成相對應溫度系數，溫度測量值可以用來計算質保值。在一實施例中，溫度測量值可以映射到溫度系數以用于質保計算。例如，20℃的正常操作溫度可以映射到1的溫度系數，而40℃的更高的溫度將映射到更高的溫度系數。更高的溫度系數可以指示電池損耗以更快的速率發生。在一實施例中，這些映射可以存儲于查找表中，查找表存在于電池組內的計算機可讀存儲裝置中。在另一實施例中，映射和溫度系數可以存儲于電池組外部的計算機可讀存儲裝置中。替代地，在一實施例中，預先限定的數學函數可以適用于溫度測量值以產生相對應的溫度系數，而不是明確地存儲映射和溫度系數。

質保閾值也可以是電池溫度的函數，諸如當溫度低于預先限定的值時對電池組進行充電。在一實施例中，低于最低溫度質保閾值1808或者高于最大溫度質保閾值1810的操作溫度可以立即使電池組的質保失效。這些閾值可以預先限定或者由質保跟蹤器動態設置。低于最小質保閾值1808或者高于最大質保閾值1810的計算的操作溫度可以指示不當地使用電池組，并且因此質保可能并不涵蓋因此所產生的問題。在一實施例中，可以限定電池組的充電和放電的最大和最小質保閾值，而不是維持充電和放電的相同閾值。

電壓和/或充電狀態是可能影響電池性能的額外因素。電池組的電壓(其可以測量)可以用來計算或者以其它方式來確定電池組的充電狀態。一般而言，很高或很低充電狀態或電壓造成在電池組上的應力增加。而這會縮短電池組的壽命。

圖19是示出了根據一實施例用來計算質保值的、在電壓測量值與電壓系數之間的示例相互關系的圖。電池組，諸如圖6a至6d的電池組600可以包括一個或個電池電壓測量電路，電池電壓測量電路測量在電池組內的個別電池單體的電壓或電池模塊的電壓。這些電壓測量值可以集合或平均化以用于計算電池組的質保值。在一實施例中，可以計算電池組的充電狀態并且用來計算質保值；然而，這種計算并非總是準確的并且必須小心地確定質保計算系數。在一實施例中，電池組的測量電壓可以是包含于電池組內的每個電池單體或每個電池模塊的平均測量電壓。

在圖19中，示例曲線圖1902示出了根據一實施例作為測量電壓1904函數的電壓系數1906。通過將測量電壓轉換成相對應電壓系數，電壓測量值可以用來計算質保值。在一實施例中，電壓測量值可以映射到電壓系數以用于質保計算。這些映射可以針對于包含于電池組中的電池的特定類型。例如，包括一個或多個鋰離子電池單體的電池組可以具有電壓測量值3.2v為的平均單體，3.2v的電壓測量可以映射到電壓系數1。相比而言，在3.6v或2.8v的電壓測量可以映射到更高的電壓系數。在一實施例中，這些映射可以存儲于查找表中，查找表存在于電池組內的計算機可讀存儲裝置中。在另一實施例中，映射和電壓系數可以存儲于電池組外部的計算機可讀存儲裝置中。替代地，在一實施例中，預先限定的數學函數可以適用于電壓測量以產生相對應的電壓系數，而不是明確地存儲映射和電壓系數。

在一實施例中，低于最低電壓質保閾值1908或者高于最大電壓質保閾值1910的測量電壓可以立即使電池組的質保失效。這些閾值可以預先限定或者由質保跟蹤器動態設置。在一非限制性示例中，最低質保閾值1908和最大質保閾值1910可以設置為分別指示電池單體的過度放電和過度充電。低于最小質保閾值1908或者高于最大質保閾值1910的測量電壓可以指示不當地使用電池組，并且因此質保可能并不涵蓋因此所產生的問題。

圖20是示出了根據一實施例用于使電池組的質保失效的示例質保閾值的圖。如先前所描述，不當地使用電池組可能造成質保自動失效。例如，極端操作溫度、電壓或充電/放電率可以使質保立即失效。

在各種實施例中，電池組可以存儲在電池組的壽命中的最低記錄電壓2001、最大記錄電壓2002、最低記錄溫度2003、最大記錄溫度2004、最大記錄充電電流2005、以及最大記錄放電電流2006。這些值可以由能測量或計算前述數據的任何裝置或裝置組合來記錄，諸如(但不限于)分別地，一個或多個電池電壓測量電路、電池溫度測量電路和電流測量電路，這些裝置將關于圖19至圖20進一步描述。在一替代實施例中，電池組可以在計算機可讀存儲裝置中最大記錄電流，而不是最大充電和放電電流。在一實施例中，數據測量可以在電池壽命期間周期性地記錄于計算機可讀存儲裝置中。對于最小值2001和2003，如果新記錄的值小于存儲的最小值，那么先前存儲的值被新記錄的值重寫。對于最大值2002、2004、2005和2006，如果新記錄的值大于存儲的最小值，那么先前存儲的值被新記錄的值重寫。

在一實施例中，每個電池組可以在計算機可讀存儲裝置中保持質保閾值列表，例如，閾值2011-2016。在另一實施例中，質保閾值列表可以保持在電池組外部的計算機可讀存儲裝置中。質保閾值可以指示用來確定質保范圍外部的電池組的使用的最小和最大限度。質保跟蹤器可以周期性地比較最小和與最大值2001-2006與質保閾值2011-2016以判斷電池組的質保是否將失效。

在一實施例中，電池組可以將質保狀況存儲于計算機可讀存儲裝置中。質保狀況可以是能表示狀況的任何類型的數據。例如，質保狀況可以是二進制標志，二進制標志判斷質保是否失效。質保狀況也可以例如是具有一組可能值的枚舉類型，諸如(但不限于)有效、到期和失效。

如圖20所示，質保狀況基于所記錄的最小和最大值2001-2006與預先限定的質保閾值2011-2013來設置。例如，最小記錄電壓2001是1.6v并且最低電壓閾值2011是2.0v。在此示例中，最小記錄電壓2001小于最低電壓閾值2011，并且因此質保失效，如在框2021中所示。這將在質保狀況中反映出來并且存儲。在各種實施例中，當質保失效時，可以生成電子通信并且由電池組和/或系統來發送，其中，電池組用來向選定個人通知質保已經失效。電子通信也可以包括關于造成質保失效的條件或使用的細節。

圖21是示出根據一實施例的電池組的示例使用的圖。除了如關于圖20所描述記錄最小數據值和最大數據值之外，也可以收集使用頻率統計。例如，使用統計可以基于電池電壓測量值、電池溫度測量值和/或充電/放電電流測量值來記錄。

在一實施例中，對于每種類型的記錄數據，可以限定一個或多個值范圍。在圖21所示的示例中，限定的測量電壓范圍是2.0v-2.2v、2.2v-2.4v、2.4v-2.6v、2.6v-2.8v、2.8v-3.0v、3.0v-3.2v、3.2v-3.3v、3.3v-3.4v、3.4v-3.5v、3.5v至3.6v和3.6v-3.7v。這些范圍可以是鋰離子電池常見的，例如以便俘獲與這些電池相關聯的典型電壓。每個限定的范圍可以與計數器相關聯。在一實施例中，每個計數器存儲于電池組內的計算機可讀存儲裝置中。在其它實施例中，計數器可以存儲于電池組外部，例如在電存儲單元的串控制器、陣列控制器或系統控制器中(例如，參看圖5a)。這可以允許在多個電池組上進一步集合使用統計。

在一實施例中，可以周期性地取得電壓測量值。當測量值在限定范圍內時，相關聯的計數器可以遞增。那么，每個計數器的值表示屬于相關聯值范圍內的測量頻率。然后使用頻率統計來創建直方圖，直方圖顯示在電池組的壽命中或者在一段時間中的使用測量分布。同樣，對于其它測量值或計算的數據，諸如(但不限于)電池溫度測量值和充電/放電電流測量值，可以記錄頻率統計。

例如，電池使用2102表示在電池組壽命期間進行的電壓測量值分布。電池使用2102可以指示電池組的普通或正常使用，具有在3.0v與3.2v之間的最高測量頻率。相比而言，電池使用2104可能指示更不利的使用。

直方圖，諸如在圖21中顯示的那些，可以適用于制造商或銷售商確定電池組的不當或未覆蓋使用的范圍。在一實施例中，分布數據也可以用來分析和診斷電池組缺陷和質保索賠。

圖22是示出了根據一實施例的示例質保跟蹤器的圖。質保跟蹤器2210包括處理器2212、存儲器2214、電池電壓測量電路2216和電池溫度測量電路2218。電池電壓測量電路2216和電池溫度測量電路2218可以實施為安置于印刷電路板上的單個電路或單獨電路。在某些實施例中，諸如在上文中詳細描述的那些，安置于電池組中的每個電池模塊可以聯接到電池模塊控制器，電池模塊控制器包括電池電壓測量電路以及電池溫度測量電路。在這些實施例中，示例質保跟蹤器2210的處理器2212和存儲器2214可以是電池組控制器(諸如圖8的電池組控制器800)的一部分或者實施為電池組控制器內。例如，質保跟蹤器可以實施為存儲器814中的可執行代碼，可執行代碼由電池組控制器800的mcu812執行以提供質保跟蹤器的功能。

在各種實施例中，電壓可以測量為包含于電池組內的電池單體或電池模塊的集合電壓或平均電壓。電池溫度測量電路2218可以包括一個或多個溫度傳感器以周期性地測量在電池組內的電池單體溫度或電池模塊溫度并且將集合或平均溫度測量值發送到處理器2212。

在一實施例中，處理器2212也從電池電流測量電路2222接收周期性電流測量值。電池電流測量電路2222可以在質保跟蹤器2210的外部。例如，電池電流測量電路2222可以存在于串控制器2220(例如圖11的串控制器1100)內。在另一實施例中，電池電流測量電路2222可以是質保跟蹤器2210的部分。

處理器2212可以基于所接收的電壓、溫度和電流測量值來計算質保值。在一實施例中，每個質保值表示在記錄所接收的測量時的電池使用。一旦接收，測量值可以轉換為用于計算質保值的相關聯的系數。例如，從電池電壓測量電路2216接收的電壓測量值可以轉換為相對應的電壓系數，如關于圖19所描述。同樣，所接收的溫度測量值和電流測量值可以轉換為相對應溫度和電流系數，如關于圖17和圖18所描述。

在一實施例中，處理器2212可以通過將電壓系數、溫度系數和電流系數乘在一起來計算質保值。例如，當電池組不充電也不放電時電流系數可為0。計算的質保值因此將也為0，指示未發生使用。在另一實例中，當電池溫度和電壓在最佳水平時，相對應溫度和電壓系數可以為1。所計算的質保值然后將等于對應于測量電流的電流系數。當所有系數大于零時，質保值基于電壓、溫度和電流測量值指示電池使用。

如先前所描述，額外測量值或計算數據也可以用于計算質保值。根據一實施例，質保值也可以基于任何組合電壓、溫度和電流系數來計算。

雖然質保值表示在一時間點的電池使用，電池組的質保基于電池組壽命的電池使用(其可以由電池組的制造商限定)。在一實施例中，存儲器2214存儲累積質保值，累積質保值表示在電池組的壽命期間的電池使用。每次計算質保值時，處理器2212可以向存儲器2214中存儲的累積質保值添加質保值。然后使用累積質保值來判斷電池質保值有效還是到期。

圖23是根據一實施例用來計算和存儲累積質保值的示例方法。示例方法的每個階段可以表示存儲于計算機可讀存儲裝置上的計算機可讀指令，計算機可讀指令由處理器執行，造成處理器執行一個或多個操作。

方法2300始于階段2304，測量電池組內的電池單體電壓。在一實施例中，用于不同電池單體或電池模塊的電池單體電壓測量值可以在電池組上集合或平均化。在階段2306，可以測量電池單體溫度。在一實施例中，不同電池單體或電池模塊的電池單體溫度測量值可以在電池組上集合或平均化。在階段2308，可以接收充電/放電電流測量值。階段2304、2306和12308可以以同時或以任何次序執行。

在階段2310，使用測量的電池電壓、測量的電池溫度和所接收的電流測量值來計算質保值。在一實施例中，每個質保值表示在記錄所接收的測量值時的電池使用。一旦接收，測量值可以轉換為用于計算質保值的相關聯的系數。例如，電壓測量值可以轉換為關于圖19所描述的相對應的電壓系數。同樣，溫度測量值和所接收的電流測量值可以轉換為相對應溫度和電流系數，如關于圖17和圖18所描述。

在一實施例中，可以通過使電壓系數、溫度系數和電流系數乘在一起來計算質保值。例如，當電池組不充電也不放電時電流系數可為0。計算的質保值因此將也為0，指示未發生使用。在另一實例中，當電池溫度和電壓在最佳水平時，相對應溫度和電壓系數可以為1。計算質保值然后將等于對應于測量電流的電流系數。當所有系數大于零時，質保值基于電壓、溫度和電流測量值指示電池使用。

如先前所描述，額外測量值或計算數據也可以用于計算質保值。根據一實施例，質保值也可以基于任何組合電壓、溫度和電流系數來計算。

在階段2312，所計算的質保值添加到存儲的累積質保值。在一實施例中，累積質保值可以存儲于電池組內。在其它實施例中，累積質保值可以存儲于電池組外部。然后可以使用累積質保值來判斷電池組質保是有效的或到期的，如將在下文中關于圖24和圖25進一步討論。

圖24是根據一實施例使用質保跟蹤器的示例方法。圖24可以由計算機或者人操作者在能量管理系統諸如圖3的能量管理系統360處執行。圖24始于階段2402，此時接收指示電池組具有操作問題或者在其它方面具有缺陷的警告或警報。在一實施例中，警報可以作為電子郵件其它電子通信向負責監視電池組的操作者發布。在其它實施例中，警告或警報可以是聽覺或視覺警報，例如在有缺陷電池組上的閃爍紅光，諸如在上文中關于圖6a和圖6b的狀況按鈕608所描述的警告。

在階段2404，比較存儲于有缺陷的電池組中的累積質保值與預先限定的閾值。這個閾值可以設置為基于電池組的正常使用而提供特定質保階段。例如，閾值可以設置為使得電池組可以基于正常使用而涵蓋10年的質保。以此方式，電池組的野蠻使用可以減小電池組的有效質保期。

在階段2406，判斷所存儲的累積質保值是否超過預先限定的閾值。如果存儲的累積值超過了預先限定的閾值，方法2400繼續進行到階段2408。在階段2408，判斷電池組的質保到期。如果存儲的累積值并不超過閾值，方法結束，指示電池組質保并未到期。

圖25是示出根據一實施例的示例電池組和相關聯的質保信息的圖。當電池組被報告為有缺陷時，可以執行對質保信息的分析。如圖25所示，電池組2504存在于電存儲單元2502中，類似于圖5a和圖5b的電存儲單元502的電池組。響應于電池組2504有操作問題，從電存儲單元2502移除電池組2504用于分析。

在一實施例中，電池組2504可以連接到具有顯示器2506的計算裝置。以此方式，電池組操作者、銷售商或者制造商能查看各種質保信息和狀況從而確定哪一方在經濟上負責維修電池組2504。在圖25所示的示例中，質保閾值可以設置為500,000,000并且電池組的累積質保值為500,000,049。由于累積質保值超過了質保閾值，電池組質保確定到期，并且電池組操作者或擁有者應在財務上負責維修。

在一實施例中，可以查看電池組2504的質保信息，而無需從電存儲單元2502物理地去除電池組2504。例如，存儲的質保信息可以經由可以訪問的網絡發送到電池組2504外部的裝置以進行分析。

對具有操作問題或缺陷的電池組的示例檢測

圖26是示出根據一實施例基于自放電率和充電時間的電池組的示例分布的圖。曲線2602示出了在一段時間基于每個電池組的自放電率2606的電池組的示例分布。軸線2604指示具有特定自放電率的電池組的數量。曲線2602指示正常分布，其中某些電池組具有更高或更低的自放電。

曲線2608示出了基于每個電池組的充電時間2610，電池組的類似分布。在一實施例中，計時器可以跟蹤平衡充電器諸如圖6c的平衡充電器632的操作時間來確定在一段時間電池組的充電時間。軸線3612指示在一段時間具有類似充電時間的電池組的數量。

如圖26所示，電池組的自放電率和充電時間預期相似。在一實施例中，可以在一段時間收集多個電池組的數據以便確定電池分布2602和2608。多個電池組的平均充電時間可以提供健康電池組，例如在可接受的公差內操作的電池組的預期充電時間的可靠指示。可以從這些分布中選擇高于平均充電時間的最大預期方差2614。例如，可以將最大方差2614設置為與多個電池組的平均充電時間的標準偏差。在一實施例中，超過最大方差2614的充電時間可以表示電池組具有操作問題或缺陷。本領域技術人員將認識到最大方差2614可以是高于電池組的預期充電時間的任何值并且可以是靜態的或者隨著收集額外數據而動態更新。

圖27是根據一實施例的電池組(諸如圖6a至圖6d的電池組600)的溫度與充電時間之間的關系的圖。曲線2702示出了基于每個電池組的充電時間2706，電池組的類似分布。軸線2704指示在一段時間具有類似充電時間的電池組的數量。如圖27所示，曲線2702表示對于電池組中的每個電池組，基于20℃的一致電池溫度的電池分布。在實施例中，電池溫度可以是例如包含于電池組內的每個電池單體或者每個電池模塊的平均溫度。

溫度對于電池組的性能具有顯著影響。例如，更高的溫度可能會提高電池的自放電率。在一非限制性實施例中，電池組可以每個月自充電2％并且在30℃增加到每個月10％。曲線710示出了基于充電時間2706的電池組的分布，其中每個電池具有30℃的溫度。在30℃，每個電池組的充電時間維持正常分布，但是平均和預期充電時間轉移。

因為分布在不同溫度轉移，最大方差2708可以更新補償溫度波動。在一實施例中，一個或多個溫度傳感器可以監視電池組的平均電池單體或者電池模塊溫度。溫度傳感器可以在電池組的內部或外部。最大方差2708然后可以響應于溫度變化而動態地調整。例如，如果電池組的平均電池模塊溫度經確定為30℃，最大預期方差可以調整為最大方差2712。這可以防止替換健康電池組，例如當電池組的充電時間在30℃溫度處降低到最大方差2708與最大方差2712之間時。在其它實施例中，可以監視環境溫度，作為電池模塊溫度的替代或組合，并且可以響應于環境溫度變化來動態地調整最大方差2708。

圖28是示出了，根據一實施例用來檢測具有操作問題或缺陷的電池組的示例系統的圖。在一實施例中，系統2800包括電池組2802和分析器2808。對于本領域技術人員顯然，下文所公開的檢測技術可以實施和使用于上文所描述的系統和方法中。電池組202可以包括平衡充電器2804，諸如圖6的平衡充電器632和計時器2806。電池組2802可以聯接到電網2810。這使得在適當時接通和切斷以向電池組2802的單體充電。

在一實施例中，計時器2806記錄平衡充電器2804操作時的時間量。計時器2806嵌入于電池組內，作為電池組控制器的部分，諸如圖8的電池組控制器800。替代地，計時器2806可以單獨于電池組控制器。在一實施例中，計時器2806可以在特定時段之后或者在特定時間間隔重置。例如，計時器2806可以在每個月的第一天重置以便記錄平衡充電器2804在這個月期間操作的時間量。替代地，計時器2806可以維持累積操作時間或者在規定時段，例如在最后30天操作的時間。

在一實施例中，計時器2806可以向分析器2808周期性地發送所記錄的操作時間。在一實施例中，分析器2808可以是電池組2802的一部分。例如，分析器2808可以集成到電池組2808的電池組控制器內，諸如圖8的電池組控制器800。在其它實施例中，分析器2808可以在電池組2802外部并且可以實施于任何計算系統上。在其中電池組2808是bess諸如圖5a和圖5b的bess502的一部分的一實施例中，分析器2808可以是如關于圖5a所描述的串控制器、陣列控制器或者系統控制器的部分。

在一實施例中，分析器2808可以選擇一時間段并且比較選定的時間段的記錄操作時間與閾值時間。閾值時間可以只是從平衡充電器2806的預期操作時間的最大確定方差。預期操作時間可以表示對于選定時間段，電池組的預期充電時間，考慮到諸如(但不限于)下列因素：電池使用和自放電率。分析器2808可以基于從多個電池組收集的數據的統計分析來設置預期操作時間和閾值時間并且可以隨著收集額外數據而進行調整。如果電池組2802是電池組陣列的一部分，可以基于陣列中電池組的全部或子集的分析來確定預期和閾值操作時間。此外，在一實施例中可以基于平均電池單體或者或者電池組的電池模塊溫度或者電池組周圍的環境溫度來動態地確定閾值時間，如在上文中關于圖27所描述。在一實施例中，一個或多個溫度傳感器可以監視電池組溫度或者環境溫度并且向分析器2808提供測量值。分析器2808然后可以使用接收的溫度測量值以調整閾值時間。

在一實施例中，如果記錄的操作時間超過了閾值時間，分析器2808可以確定電池組具有操作問題或缺陷并且可能需要維護和/或替換。在此情況下，分析器2808可以向適當方諸如負責監視電池組的操作者發布警報。在一實施例中，可以作為電子郵件或其它電子通信來發出警報。在其它實施例中，發出的警報可以是聲響或視覺的，例如在電池組上閃爍的紅燈，諸如上文關于圖6a和圖6b的狀況按鈕608所描述的警告。

在一實施例中，分析器2808也可以響應于確定電池組具有操作問題或缺陷而中止電池組的操作。這可以充當用來排除操作具有操作問題或缺陷的電池組而發生到任何不利效果的機構。

圖29是示出，根據一實施例從電池組陣列集合數據以進行分析的圖。如所解釋的那樣，能量系統，諸如圖5a的電存儲系統502包括多個電池組2902。每個電池組2902可以包括計時器用來記錄電池組充電的時間量。記錄的時間可以存儲于每個電池組中，如在圖2904所示。在一實施例中，每個計時器可以集成到每個電池組的電池組控制器內，諸如圖8的電池組控制器800，包括處理器和用來存儲所記錄的時間的存儲器。

在一實施例中，可以由一個或多個串控制器(諸如圖5a的串控制器504)來集合每個電池組的記錄時間，如在2908所示。如圖29所示，和/或由陣列控制器(諸如圖5a的陣列控制器508)和/或由系統控制器(諸如圖5a的系統控制器512)控制，如在2908處所示。如圖29所示，每個串控制器可以管理多個電池組的子集。

在一實施例中，可以由一個或多個串控制器或者陣列或系統控制器將集合的記錄時間發送到一個或多個分析器2910，諸如圖28的分析器2808。分析器2910可以收集關于多個電池組的數據以便檢測并且識別具有操作問題或缺陷的電池組，如關于圖28所描述。在一實施例中，分析器2910可以是每個串控制器和/或陣列或系統控制器的部分。以此方式，分析可以定位于成組的電池組上，或者對于整個系統執行。在一實施例中，分析器2910可以在多個電池組、串控制器、陣列控制器和系統控制器外部。

圖30是示出了根據一實施例用來檢測具有操作問題或缺陷的電池組的示例方法的圖。示例方法的每個階段可以表示存儲于計算機可讀存儲裝置上的計算機可讀指令，其當由處理器執行時造成處理器執行一個或多個操作。

方法3000始于階段3002，記錄平衡充電器操作的時間量。平衡充電器可以是電池組的諸如圖6c的平衡充電器632的部分并且被配置成給電池組的單體充電。

在階段3004，比較特定時間段的記錄的操作時間與閾值時間。閾值時間可以指示與平衡充電器的預期操作時間的確定的方差。預期操作時間可以表示特定時間段的電池組的預期充電時間，考慮到諸如下列的因素(但不限于)電池使用和自放電率。

在階段3006，判斷記錄的操作時間是否超過閾值時間。這可以指示電池組充電長于預期并且可能需要維護和/或替換。在階段3008，如果記錄的操作時間超過閾值時間，警報可以提供給適當方，諸如負責監視電池組的計算機或人操作者(例如，在圖3的能量管理系統)。在一實施例中，警報可以作為電子郵件或者其它電子通信發出。在其它實施例中，發出的警報可以是音響或視覺的，例如在電池組上的紅燈。返回至階段3006，如果記錄的操作時間并不超過閾值時間，方法結束。

應意識到詳細描述部分而非

技術實現要素：
和摘要部分預期用于解釋權利要求。發明內容和摘要部分可以陳述了(多個)發明者設想到的本公開的一個或多個示例性實施例而不是所有示例性實施例，并且因此預期并不以任何方式限制本公開，和權利要求。

在上文中借助于功能構建塊描述了本發明的實施例，功能構建塊示出了所規定的功能和其關系的實施。這些功能構建塊的邊界在本發明中任意地限定以便于描述。也可以限定替代邊界，只要適當地執行規定的功能和其關系。而且，標識符諸如“(a)”、“(b)”、“(i)”、“(ii)”等有時用于不同的元件或步驟。這些標識符出于清楚目的而使用并未未必指定元件或步驟的次序。

具體實施例的前文的描述也將全面地披露本發明的一般性質，其它人通過采用本領域技術內的知識能夠易于修改和/或調適以用于各種應用諸如具體實施例，無需過度實驗，而不偏離本發明的一般構思。因此，基于本發明中展示的教導內容和引導，這些調適和修改預期在所公開的實施例的意義和范圍內。應了解本發明中的短語或術語是出于描述目的并且并無限制意義，使得本說明書的術語或短語將由本領域技術人員根據教導內容和指導來解釋。

本發明的范疇和范圍不應限于上文所描述的實施例，而是應僅根據權利要求和其等效物來限定。