BR112013027979B1

BR112013027979B1 - Aparelho de armazenamento de energia, sistema de armazenamento de energia e método de montar sistema de armazenamento de energia

Info

Publication number: BR112013027979B1
Application number: BR112013027979-6A
Authority: BR
Inventors: Jung-Soo KANG; Chan-Min Park; Young-Bo Cho; Jong-Soo Ha
Original assignee: LG Energy Solution, LTD
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2023-05-16
Also published as: KR101473385B1; US20130249475A1; BR112013027979A8; KR20120134059A; WO2012165858A2; CN103563209A; CL2013003279A1; JP5972364B2; BR112013027979A2; EP2690748A2; EP2690748A4; JP2014522629A; WO2012165858A3; US8912758B2; EP2690748B1; CN103563209B

Abstract

APARELHO DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA, SISTEMA DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA TENDO O MESMO E MÉTODO DE MONTAR SISTEMA DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA AO USAR O MESMO. A presente revelação descreve um aparelho de armazenamento de energia incluindo um alojamento feito de um material durável e definindo um espaço de instalação de uma pluralidade de baterias secundárias; uma pluralidade de baterias secundárias acomodadas dentro do alojamento e conectadas umas às outras em série ou em paralelo; um Sistema de Gerenciamento de Baterias (BMS) para controlar carga e descarga da pluralidade de baterias secundárias e monitorar um valor característico elétrico das mesmas; e um comutador de designação de status para designar um status do BMS. De acordo com a presente revelação, um sistema de armazenamento de energia pode ser configurado facilmente por meio de uma designação BMS simples. Também, se qualquer um dos aparelhos de armazenamento de energia não estiver trabalhando de forma paropriada, o aparelho de armazenamento de energia com um problema pode ser distinguido facilmente a olhos nus por um gerenciador, o que possibilita manutenção e reparo fáceis.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente revelação diz respeito a um aparelho de armazenamento de energia, um sistema de armazenamento de energia tendo o mesmo e a um método de montar um sistema de armazenamento de energia ao usar o mesmo, e mais particularmente a um aparelho de armazenamento de energia que pode designar facilmente um status de mestre ou de escravo, um sistema de armazenamento de energia tendo o mesmo e um método de montar um sistema de armazenamento de energia ao usar o mesmo.

[002] O presente pedido reivindica prioridade para o pedido de patente coreano 10-2012-0057215 depositado na República da Coreia em 30 de maio de 2012 e para o pedido de patente coreano 10-2011-0051803 depositado na República da Coreia em 31 de maio de 2011, cujas revelações estão incorporadas a este documento pela referência.

TÉCNICA ANTERIOR

[003] Uma bateria secundária tem alta aplicabilidade dependendo do grupo de produtos e excelentes características elétricas tais como alta densidade de energia, e assim são aplicadas comumente não somente a dispositivos móveis, mas também a veículos elétricos (EV), veículos elétricos híbridos (HEV) ou similares, como uma fonte de energia elétrica. Uma bateria secundária como esta reduz significativamente o uso dos combustíveis fósseis e não gera subprodutos causados pelo uso de energia. Portanto, as baterias secundárias estão atraindo a atenção como uma fonte de energia alternativa que não causa danos ao meio ambiente com eficiência de energia melhorada.

[004] Uma bateria secundária inclui um coletor de corrente de cátodo, um coletor de corrente de ânodo, um separador, um material ativo, um eletrólito líquido, etc., e tem uma estrutura carregável e descarregável por causa da reação eletroquímica entre os componentes. Entretanto, uma vez que atualmente uma bateria secundária é usada frequentemente como uma fonte de armazenamento de energia e a necessidade de uma estrutura de bateria tendo uma grande capacidade está aumentando, um grupo de baterias secundárias com uma estrutura de múltiplos módulos tendo uma pluralidade das baterias secundárias conectadas umas às outras em série ou em paralelo é usado comumente.

[005] Um grupo de baterias secundárias inclui módulos de baterias secundárias tendo uma pluralidade de células de bateria secundária agregadas aos mesmos e um envoltório de acondicionamento. Além desta estrutura fundamental, um grupo de baterias secundárias inclui adicionalmente um Sistema de Gerenciamento de Baterias (BMS) para monitorar e controlar o status de células de baterias secundárias ou de módulos de baterias secundárias ao aplicar um algoritmo para controlar fornecimento de energia para uma carga, medir um valor característico elétrico tal como corrente, tensão ou similar, controlar carga e descarga, controlar equalização de tensão, estimar Estado de Carga (SOC), etc.

[006] Entretanto, a fim de satisfazer várias exigências de tensão e capacidade, um sistema de armazenamento de energia pode ser configurado ao montar gabinetes de unidades de armazenamento de energia de pequena capacidade, cada um tendo uma pluralidade de módulos de baterias secundárias tal como descrito anteriormente, em série ou em paralelo.

[007] A fim de operar o sistema de armazenamento de energia, a tensão, corrente, temperatura, SOC ou similar de cada gabinete de unidade de armazenamento de energia devem ser monitorados continuamente. Para monitorar o status de cada gabinete de unidade de armazenamento de energia e controlar de forma eficiente o gabinete de unidade, correlações de BMSs incluídos nos gabinetes de unidades de armazenamento de energia são definidas, de maneira que um dos BMSs incluídos nos gabinetes de unidades de armazenamento de energia é designado como um BMS mestre e os BMSs restantes são designados como BMSs escravos. Além do mais, o BMS mestre controla os BMSs escravos para operar e controlar integralmente o sistema de armazenamento de energia.

[008] Recentemente, com redes elétricas inteligentes estando no centro de interesse, a necessidade de um sistema de armazenamento de energia de grande capacidade armazenando energia não usada está aumentando para implementação de uma rede de energia elétrica inteligente. A fim de construir um sistema de armazenamento de energia de grande capacidade como este, uma pluralidade de gabinetes de unidades de armazenamento de energia é exigida e o tempo e custo proporcional à capacidade do sistema são demandados para instalação e gerenciamento do mesmo. Portanto, existe uma necessidade de desenvolver uma tecnologia capaz de designar facilmente um BMS mestre e um BMS escravo em um aparelho de armazenamento de energia tal como os gabinetes de unidades de armazenamento de energia descritos anteriormente.

REVELAÇÃO Problema Técnico

[009] A presente revelação é destinada para resolver os problemas da técnica anterior e, portanto, é um objetivo da presente revelação fornecer um aparelho de armazenamento de energia que possa designar facilmente um mestre ou um escravo, um sistema de armazenamento de energia tendo o mesmo e um método de montar um sistema de armazenamento de energia ao usar o mesmo.

Solução Técnica

[0010] A fim de alcançar o objetivo mencionado anteriormente, a presente revelação fornece um aparelho de armazenamento de energia, incluindo um alojamento feito de um material durável e definindo um espaço de instalação de uma pluralidade de baterias secundárias; uma pluralidade de baterias secundárias acomodadas dentro do alojamento e conectadas umas às outras em série ou em paralelo; um sistema de gerenciamento de baterias (BMS) para controlar carga e descarga da pluralidade de baterias secundárias e monitorar um valor característico elétrico das mesmas; e um comutador de designação de status para designar um status do BMS.

[0011] De acordo com a presente revelação, o comutador de designação de status pode designar o BMS para ter um status de mestre ou um status de escravo. Neste documento, o comutador de designação de status pode designar o BMS para ter um status de mestre ou um status de enésimo escravo.

[0012] De acordo com uma modalidade da presente revelação, o BMS pode alocar um valor definido no comutador de designação de status como um identificador de comunicação do mesmo.

[0013] De acordo com uma modalidade da presente revelação, o comutador de designação de status pode ser um comutador de ligação em ponte ou um comutador de Encapsulamento em Linha Dupla (DIP).

[0014] O aparelho de armazenamento de energia de acordo com a presente revelação pode incluir adicionalmente um comutador de definição de grupo para definir um grupo BMS. Neste documento, o BMS pode alocar valores definidos no comutador de designação de status e no comutador de definição de grupo como identificadores de comunicação do mesmo.

[0015] De acordo com uma modalidade da presente revelação, o comutador de definição de grupo pode ser um comutador de ligação em ponte ou um comutador DIP.

[0016] O aparelho de armazenamento de energia de acordo com a presente revelação pode incluir adicionalmente um terminal de conexão de linha de energia e um terminal de conexão de linha de comunicação.

[0017] O aparelho de armazenamento de energia de acordo com a presente revelação pode ser uma parte de componentes de um sistema de armazenamento de energia tendo uma pluralidade de aparelhos de armazenamento de energia.

[0018] O sistema de armazenamento de energia de acordo com a presente revelação pode incluir adicionalmente um inversor de energia conectado a uma extremidade de uma linha de energia conectando a pluralidade dos aparelhos de armazenamento de energia uns aos outros.

[0019] O sistema de armazenamento de energia de acordo com a presente revelação pode incluir adicionalmente uma linha de comunicação externa para conectar um aparelho de armazenamento de energia tendo um BMS, designado para ter um status de BMS mestre no sistema de armazenamento de energia, a um aparelho de monitoramento externo.

[0020] A fim de alcançar o objetivo de acordo com a presente revelação, é fornecido um método de montar um sistema de armazenamento de energia ao usar um aparelho de armazenamento de energia tendo um BMS e um comutador de designação de status para designar um status do BMS, incluindo (a) arranjar pelo menos dois aparelhos de armazenamento de energia; (b) setting um status de um BMS incluído em cada aparelho de armazenamento de energia ao usar um comutador de designação de status incluído no aparelho de armazenamento de energia correspondente; e (c) conectar linhas de energia e linhas de comunicação da pluralidade de aparelhos de armazenamento de energia.

Efeitos Vantajosos

[0021] De acordo com um aspecto da presente revelação, um sistema de armazenamento de energia pode ser configurado facilmente por meio de uma designação BMS simples. Também, se qualquer um dos aparelhos de armazenamento de energia não estiver trabalhando de forma apropriada, o aparelho de armazenamento de energia com um problema pode ser distinguido facilmente a olhos nus por um gerenciador, o que possibilita manutenção e reparo fáceis.

[0022] De acordo com um outro aspecto da presente revelação, no caso em que a informação de status ou de grupo definida em cada BMS é usada como um identificador de comunicação BMS de cada BMS correspondente, um aparelho de armazenamento de energia pode ser fabricado simplesmente, uma vez que não é necessário armazenar um identificador de comunicação separadamente ou usar um algoritmo de alocação de identificador separado.

[0023] De acordo com um outro aspecto da presente revelação, não é necessário configurar aparelhos de armazenamento de energia separados para um BMS mestre e um BMS escravo. Portanto, o custo exigido para fabricar aparelhos de armazenamento de energia pode ser reduzido, e os aparelhos de armazenamento de energia podem ser instalados e mantidos sem ter que distinguir um aparelho de armazenamento de energia mestre e um aparelho de armazenamento de energia escravo. Além disso, se um aparelho de armazenamento de energia falhar, o aparelho pode ser facilmente substituído, o que possibilita manutenção e reparo fáceis de um sistema de armazenamento de energia.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0024] Outros objetivos e aspectos da presente revelação ficarão aparentes a partir das descrições a seguir das modalidades com referência aos desenhos anexos, nos quais:

[0025] A figura 1 é uma vista explodida em perspectiva mostrando um gabinete de baterias secundárias de acordo com uma modalidade da presente revelação;

[0026] A figura 2 é uma vista em perspectiva mostrando uma outra modalidade de um gabinete de baterias secundárias tendo um comutador de designação de status e um comutador de definição de grupo conjuntamente;

[0027] A figura 3 é um diagrama mostrando um comutador de Encapsulamento em Linha Dupla (DIP) que pode ser usado como o comutador de designação de status ou o comutador de definição de grupo;

[0028] A figura 4 é um diagrama mostrando um sistema de armazenamento de energia, onde os aparelhos de armazenamento de energia de acordo com a presente revelação são conectados uns aos outros em série;

[0029] A figura 5 é um diagrama mostrando um sistema de armazenamento de energia, onde os aparelhos de armazenamento de energia de acordo com a presente revelação são conectados uns aos outros em paralelo; e

[0030] A figura 6 é um fluxograma para ilustrar um método de montar um sistema de armazenamento de energia de acordo com uma modalidade da presente revelação.

MELHOR MODO

[0031] Em seguida, modalidades preferidas da presente revelação serão descritas detalhadamente com referência aos desenhos anexos. Antes da descrição, deve ser entendido que os termos usados no relatório descritivo e nas reivindicações anexas não devem ser interpretados como limitados aos significados gerais e de dicionário, mas interpretados com base nos significados e conceitos correspondendo aos aspectos técnicos da presente revelação com base no princípio em que ao inventor é permitido definir termos de forma apropriada para a melhor explicação. Portanto, a descrição proposta neste documento é justamente um exemplo preferido somente para o propósito de ilustração, não pretendido para limitar o escopo da revelação, e assim deve ser entendido que outras equivalências e modificações podem ser feitas a este sem divergir do espírito e escopo da revelação.

[0032] A figura 1 é uma vista explodida em perspectiva mostrando um gabinete de baterias secundárias 100 de acordo com uma modalidade da presente revelação.

[0033] Um aparelho de armazenamento de energia de acordo com a presente revelação pode ter várias capacidades ou tamanhos. Se um grupo de baterias secundárias tendo uma pluralidade de módulos de baterias secundárias for selecionado como um dispositivo unitário de um sistema de armazenamento de energia, o grupo de baterias secundárias pode ser um aparelho de armazenamento de energia de acordo com a presente revelação. Também, se um gabinete de baterias secundárias tendo uma pluralidade de módulos de baterias secundárias for selecionado como um dispositivo unitário de um sistema de armazenamento de energia, o gabinete de baterias secundárias pode ser um aparelho de armazenamento de energia de acordo com a presente revelação. O gabinete de baterias secundárias 100 da figura 1 é usado como um aparelho de armazenamento de energia correspondendo a um dispositivo unitário de um sistema de armazenamento de energia, e deve ser entendido igualmente como uma modalidade da presente revelação.

[0034] Referindo-se à figura 1, o gabinete de baterias secundárias 100 de acordo com uma modalidade da presente revelação inclui os módulos de baterias secundárias 110, um alojamento de grupo de baterias 120, um Sistema de Gerenciamento de Baterias (BMS) 130 e um comutador de designação de status 140.

[0035] A pluralidade dos módulos de baterias secundárias 110 é acomodada dentro do alojamento de grupo de baterias 120 e conectados uns aos outros em série ou em paralelo. Os módulos de baterias secundárias 110 podem ser conectados uns aos outros em vários modos com base em tensão de saída ou capacidade de energia exigida. O módulo de bateria secundária 110 inclui uma ou mais células de bateria secundária, e o tipo das células de bateria secundária não está especificamente limitado. As células de bateria secundária podem ser configuradas com baterias de íons de lítio recarregáveis, baterias de polímeros de lítio, baterias de níquel e cádmio, baterias de níquel-hidreto, baterias de níquel-zinco ou similar.

[0036] O alojamento de grupo de baterias 120 é feito de um material durável e define um espaço de instalação para a pluralidade dos módulos de baterias secundárias 110. Por exemplo, o alojamento de grupo de baterias 120 é feito de metal. O alojamento de grupo de baterias 120 inclui uma montagem de prateleiras 121 configurada na forma capaz de limitar a área de acomodação total, onde a pluralidade das baterias secundárias 110 é acomodada na forma de múltiplos estágios. O alojamento de grupo de baterias 120 também inclui uma pluralidade das armações de trilho 122 dispostas em pares em múltiplos estágios e acopladas à montagem de prateleiras 121 a fim de suportar as superfícies de fundo da parte inferior dos módulos de baterias secundárias 110. Também, o alojamento de grupo de baterias 120 pode incluir adicionalmente uma cobertura de alojamento 123. O alojamento de grupo de baterias 120 é somente uma modalidade do gabinete de baterias secundárias 100 de acordo com a presente revelação, e a estrutura e o material do alojamento de grupo de baterias 120 podem ser modificados variavelmente.

[0037] O BMS 130 inclui opcionalmente funções de medir um valor característico elétrico tal como uma corrente ou tensão do módulo de bateria secundária 110, controlar carga e descarga, controlar equalização de tensão, estimar o estado de carga (SOC), controlar o fornecimento de energia para uma carga do gabinete de baterias secundárias 100, monitorar, sinalizar um erro, controlar ligado/desligado ou similar, e pode executar várias lógicas de controle aplicáveis pelos versados na técnica. Também, se o gabinete de baterias secundárias 100 for usado como um dispositivo unitário para configurar um sistema de baterias secundárias, o BMS 130 pode enviar dados para um BMS de um gabinete de baterias secundárias adjacente e receber dados dele por meio de uma linha de comunicação. Particularmente, se um status de cada BMS incluído em cada gabinete de baterias secundárias do sistema de armazenamento de energia for designado para ter um status de mestre ou um status de escravo, cada BMS pode executar lógicas de controle com base no status definido do mesmo.

[0038] O comutador de designação de status 140 é usado para designar um status do BMS 130. Designar um status de BMS indica que, em um sistema de armazenamento de energia tendo uma pluralidade dos gabinetes de baterias secundárias 100, um BMS incluído em um dos gabinetes de baterias secundárias é designado como um BMS mestre, e BMSs incluídos no resto dos gabinetes de baterias secundárias são designados como BMSs escravos.

[0039] Na modalidade da figura 1, o comutador de designação de status 140 é um comutador de ligação em ponte. O comutador de ligação em ponte reconhece eletricamente um padrão de acoplamento e desacoplamento de um elemento de acoplamento 141. O comutador de ligação em ponte inclui uma pluralidade dos pinos de ligação em ponte 142. O comutador de ligação em ponte fornece informação de identificação correspondendo a um pino de ligação em ponte 142 acoplado a um elemento de acoplamento 141 entre uma pluralidade dos pinos de ligação em ponte 142. O comutador de ligação em ponte é amplamente conhecido na técnica, e assim ele não será descrito detalhadamente aqui.

[0040] O comutador de ligação em ponte da figura 1 inclui oito pinos de ligação em ponte 142 no total. Isto é, o comutador de ligação em ponte inclui quatro pares de pinos de ligação em ponte no total, de maneira que pinos de ligação em ponte correspondendo um ao outro na direção vertical são casados. Os pares de pinos de ligação em ponte incluem um par de pinos de ligação em ponte mestres M, um par de primeiros pinos de ligação em ponte escravos S1, um par de segundos pinos de ligação em ponte escravos S2 e um par de terceiros pinos de ligação em ponte escravos S3, os quais representam respectivamente informação de status de um BMS. Se um elemento de acoplamento 141 estiver acoplado a um dos quatro pares de pinos de ligação em ponte, um status de um BMS correspondendo ao par acoplado de pinos de ligação em ponte é definido.

[0041] Na modalidade da figura 1, o elemento de acoplamento 141 está acoplado aos pinos de ligação em ponte mestres M. Portanto, pode ser confirmado que o BMS 130 do gabinete de baterias secundárias é designado como um BMS mestre. Entretanto, se o elemento de acoplamento 141 estiver acoplado a qualquer par de pinos de ligação em ponte entre os pinos escravos S1 a S3, o BMS 130 do gabinete de baterias secundárias pode ser designado como um BMS escravo, diferente do indicado acima.

[0042] Se o comutador de designação de status 140 for configurado com um comutador de ligação em ponte, o BMS 130 pode ser conectado eletricamente ao comutador de ligação em ponte para identificar a informação de status BMS definida no comutador de ligação em ponte. Para alcançar isto, o BMS 130 pode incluir um conector acoplado eletricamente ao comutador de ligação em ponte. Entretanto, dependendo de circunstâncias, quando o BMS 130 é conectado eletricamente ao comutador de ligação em ponte, o comutador de ligação em ponte pode produzir ativamente informação de status BMS para o BMS 130.

[0043] De acordo com uma outra modalidade da presente revelação, uma vez que o comutador de designação de status 140 inclui a pluralidade dos pinos de ligação em ponte escravos 142, se o BMS 130 for designado como um BMS escravo, a ordem dos BMSs escravos também pode ser definida com base na posição dos pinos de ligação em ponte escravos.

[0044] De acordo com um outro aspecto da presente revelação, o BMS 130 pode alocar um valor definido no comutador de designação de status 140 como um identificador de comunicação do mesmo. Em um sistema de armazenamento de energia, cada BMS pode enviar dados para um outro BMS conectado a ele e receber dados deste por meio de uma linha de comunicação. Desta vez, cada BMS tem um identificador para identificar a si mesmo na linha de comunicação. Além do mais, o identificador não deve ser duplicado. Um valor definido no comutador de designação de status 140 é um mestre ou um enésimo escravo sem duplicação. Portanto, cada BMS 130 pode alocar o valor definido no comutador de designação de status 140 como um identificador de comunicação do mesmo e usar o valor como um identificador na linha de comunicação. Neste caso, não é necessário alocar um identificador de comunicação para o BMS 130 antecipadamente. Também, um algoritmo para alocar um identificador de comunicação não é exigido separadamente. Portanto, o BMS 130 pode ser fabricado, mantido e reparado simplesmente.

[0045] Entretanto, à medida que capacidade ou saída exigida de um sistema de armazenamento de energia aumenta, mais aparelhos de armazenamento de energia são exigidos. Entretanto, se um sistema de armazenamento de energia operar em um modo em que um único BMS mestre controla todos os BMSs escravos, à medida que o número de aparelhos de armazenamento de energia aumenta, a quantidade de dados que têm que ser processados pelo BMS mestre se torna muito grande para ser controlada de forma eficiente. Portanto, é mais eficiente dividir a pluralidade de aparelhos de armazenamento de energia em dois ou mais grupos, designar um BMS mestre e BMSs escravos em cada grupo, e controlar a pluralidade de aparelhos de armazenamento de energia em cada grupo. Desta maneira, o gabinete de baterias secundárias 100 pode incluir adicionalmente um comutador de definição de grupo capaz de definir um grupo dos BMSs 130 opcionalmente.

[0046] A figura 2 é uma vista em perspectiva mostrando uma outra modalidade de um gabinete de baterias secundárias 100 tendo um comutador de designação de status 140 e um comutador de definição de grupo 150 conjuntamente.

[0047] Referindo-se à figura 2, o gabinete de baterias secundárias 100 de acordo com uma outra modalidade da presente revelação inclui o comutador de designação de status 140 e o comutador de definição de grupo 150 conjuntamente. Por exemplo, o comutador de designação de status 140 e o comutador de definição de grupo 150 podem ser configurados com comutadores de ligação em ponte e instalados respectivamente nos lados esquerdo e direito de uma cobertura de alojamento dianteira do gabinete de baterias secundárias 100. O comutador de definição de grupo 150 define um grupo do BMS 130 com base na posição de um pino de ligação em ponte 152 acoplado a um elemento de acoplamento 151, similar ao comutador de designação de status 140.

[0048] No comutador de definição de grupo 150 mostrado na figura 2 um elemento de acoplamento 151 está acoplado a um pino de segundo grupo G2, e no comutador de designação de status 140 um elemento de acoplamento 141 está acoplado a um segundo pino escravo S2. Portanto, pode ser entendido que o status do BMS 130 incluído no gabinete de baterias secundárias 100 é designado para um segundo BMS escravo em um segundo grupo.

[0049] Se o comutador de definição de grupo 150 for configurado com um comutador de ligação em ponte, o BMS 130 pode ser conectado eletronicamente ao comutador de ligação em ponte para identificar informação de grupo BMS definida no comutador de ligação em ponte. Para alcançar isto, o BMS 130 pode incluir um conector acoplado eletronicamente ao comutador de definição de grupo 150 configurado com um comutador de ligação em ponte. Entretanto, dependendo de circunstâncias, quando o BMS 130 é conectado eletronicamente ao comutador de definição de grupo 150, o comutador de definição de grupo 150 pode produzir ativamente informação de grupo BMS para o BMS 130.

[0050] O BMS 130 pode alocar valores definidos no comutador de designação de status 140 e no comutador de definição de grupo 150 como seus identificadores de comunicação inerentes e se comunicar com um outro BMS para enviar e receber dados, similar ao caso precedente.

[0051] De acordo com uma outra modalidade da presente revelação, o comutador de designação de status 140 ou o comutador de definição de grupo 150 pode ser implementado como um comutador de Encapsulamento em Linha Dupla (DIP).

[0052] A figura 3 é um diagrama mostrando um comutador de Encapsulamento em Linha Dupla (DIP) que pode ser usado como o comutador de designação de status ou como o comutador de definição de grupo.

[0053] O comutador DIP da figura 3 pode introduzir 28 números de informação. Portanto, um máximo de 256 grupos ou status podem ser definidos sem duplicação. O tamanho e o número do comutador DIP são variáveis dependendo de capacidade do sistema de armazenamento de energia, ou de similar.

[0054] Se o comutador de designação de status 140 ou o comutador de definição de grupo 150 for configurado com um comutador DIP, o BMS 130 pode ser conectado eletricamente ao comutador DIP para identificar informação de status BMS ou informação de grupo BMS definida no comutador DIP. Para alcançar isto, o BMS 130 pode incluir um conector acoplado eletricamente ao comutador DIP. Entretanto, dependendo de circunstâncias, quando o BMS 130 é conectado eletricamente ao comutador DIP, o comutador DIP pode produzir ativamente informação de status BMS e informação de grupo BMS para o BMS 130.

[0055] O aparelho de armazenamento de energia de acordo com a presente revelação pode incluir adicionalmente um terminal de conexão de linha de energia capaz de conectar uma linha de energia, e um terminal de conexão de linha de comunicação capaz de conectar uma linha de comunicação.

[0056] O gabinete de baterias secundárias 100 das figuras 1 e 2 pode incluir adicionalmente um terminal de conexão de linha de energia 160 e um terminal de conexão de linha de comunicação 170, por exemplo, instalados na extremidade inferior da cobertura de alojamento dianteira. O terminal de conexão de linha de energia 160 pode ser usado para conectar o gabinete de baterias secundárias 100 a um gabinete de baterias secundárias adjacente em série ou em paralelo, ou em ambas as configurações. O terminal de conexão de linha de energia 160 tem uma estrutura tendo um terminal de potencial elétrico alto e um terminal potencial elétrico baixo acoplados a um único plugue, mas a presente revelação não está limitada a isto.

[0057] O BMS 130 pode se comunicar com um gabinete de baterias secundárias adjacente conectado por meio do terminal de conexão de linha de comunicação 170. Para a comunicação, vários métodos conhecidos incluindo comunicação CAN, comunicação de conexão em margarida ou similar podem ser usados. A forma e o número do terminal de conexão de linha de comunicação 170 pode variar dependendo do tipo de comunicação do aparelho de armazenamento de energia de acordo com a presente revelação. Portanto, a estrutura do terminal de conexão de linha de comunicação 170 não está limitada à presente revelação.

[0058] A fim de executar várias lógicas de controle descritas anteriormente, o BMS 130 pode incluir um processador, um circuito integrado de aplicação específica (ASIC), um conjunto de chips diferentes, um circuito lógico, um registrador, um modem de comunicação, um dispositivo de processamento de dados ou similar, amplamente conhecidos para os versados na técnica. Também, se as lógicas de controle descritas anteriormente forem implementadas como software, o BMS 130 pode ser implementado como uma agregação de módulos de programa. Os módulos de programa podem ser armazenados em uma memória e executados por um processador. Aqui, a memória pode ser fornecida interna ou externa ao processador, e conectada ao processador por meio de vários dispositivos conhecidos.

[0059] O aparelho de armazenamento de energia de acordo com a presente revelação pode ser um componente de um sistema de armazenamento de energia incluindo uma pluralidade de aparelhos de armazenamento de energia.

[0060] A figura 4 é um diagrama mostrando um sistema de armazenamento de energia, onde aparelhos de armazenamento de energia de acordo com a presente revelação estão conectados uns aos outros em série.

[0061] Referindo-se à figura 4, um sistema de armazenamento de energia 200 inclui os gabinetes de baterias secundárias 100 mencionados anteriormente como dispositivos unitários no mesmo. A pluralidade dos gabinetes de baterias secundárias 100 é designada como um mestre (MESTRE) e primeiro ao terceiro escravo (ESCRAVO 1, 2 e 3), respectivamente, ao usar o comutador de designação de status 140. Os gabinetes de baterias secundárias 100 são conectados em série por meio da linha de energia 210. Os gabinetes de baterias secundárias 100 são conectados uns aos outros por meio da linha de comunicação 220 para intercomunicação. A linha de comunicação da figura 4 é uma rede de comunicação serial que pode ser uma conexão em margarida. A conexão em margarida é amplamente conhecida na técnica e assim não está descrita detalhadamente aqui.

[0062] O sistema de armazenamento de energia 200 de acordo com a presente revelação pode incluir adicionalmente uma linha de comunicação externa 230 para conectar o aparelho de armazenamento de energia tendo um BMS mestre a um dispositivo de monitoramento externo. O dispositivo de monitoramento externo pode ser um dispositivo que exibe o status do sistema de armazenamento de energia 200 para um usuário ou gerenciador e transmite um sinal de controle introduzido pelo usuário ou gerenciador para o BMS mestre.

[0063] O sistema de armazenamento de energia 200 de acordo com a presente revelação pode incluir adicionalmente um inversor de energia 240 conectado a uma extremidade da linha de energia que conecta uma pluralidade de aparelhos de armazenamento de energia uns aos outros. O inversor de energia 240 pode converter corrente AC comercial de um sistema de rede elétrica em corrente contínua tendo um nível de tensão predeterminado e aplicar a corrente contínua ao aparelho de armazenamento de energia. Ao contrário, o inversor de energia 240 pode converter corrente contínua produzida pelo aparelho de armazenamento de energia em corrente AC tendo um nível de tensão predeterminado e aplicar a corrente AC ao sistema de rede elétrica. A figura 4 ilustra uma modalidade na qual o gabinete de baterias secundárias (MESTRE), designado para ter um status de mestre, é conectado ao inversor de energia 240, mas a presente revelação não está limitada a isto.

[0064] A figura 5 é um diagrama mostrando um sistema de armazenamento de energia onde os aparelhos de armazenamento de energia de acordo com a presente revelação estão conectados uns aos outros em paralelo.

[0065] Todos os componentes do sistema de armazenamento de energia 200 da figura 5 são substancialmente idênticos àqueles do sistema de armazenamento de energia da figura 4, exceto que os gabinetes de baterias secundárias 100 são conectados uns aos outros em paralelo, e uma linha de comunicação 220 dos mesmos é uma linha de comunicação paralela. A linha de comunicação pode ser uma rede de comunicação de Rede de Controle de Área (CAN). A rede de comunicação CAN é amplamente conhecida na técnica e assim não será descrita detalhadamente aqui.

[0066] O sistema de armazenamento de energia 200 das figuras 4 e 5 de acordo com a presente revelação é exatamente uma modalidade. O aparelho de armazenamento de energia pode ser um módulo de bateria secundária em vez de o gabinete de baterias secundárias 100. Também, tipo de conexão da linha de energia 210 pode ser em série ou em paralelo ou ambos, de acordo com capacidade demandada de energia de saída de um sistema de armazenamento de energia, tal como sendo óbvio na técnica. Além do mais, é óbvio para os versados na técnica que a linha de comunicação pode ter vários tipos de conexão e de comunicação. Portanto, o sistema de armazenamento de energia 200 das figuras 4 e 5 é exatamente uma modalidade de um sistema de armazenamento de energia de acordo com a presente revelação, e o escopo da presente revelação não está limitado a isto.

[0067] Em seguida, um método de montagem do sistema de armazenamento de energia 200 ao usar o aparelho de armazenamento de energia mencionado anteriormente será descrito. Explicação duplicada a respeito de configuração do aparelho de armazenamento de energia descrito anteriormente não será fornecida detalhadamente aqui.

[0068] A figura 6 é um fluxograma para ilustrar um método de montar um sistema de armazenamento de energia de acordo com uma modalidade da presente revelação.

[0069] Na etapa S300, aparelhos de armazenamento de energia são arranjados. Já foi descrito que aparelhos de armazenamento de energia podem ter vários tipos tais como um módulo de bateria secundária, um gabinete de baterias secundárias ou similar de acordo com a forma de um dispositivo unitário do sistema de armazenamento de energia 200. Também, com relação ao arranjo de aparelhos de armazenamento de energia, a especificação ou o número de aparelhos de fornecimento de energia é determinado de acordo com a capacidade ou energia de saída exigida para o sistema de armazenamento de energia 200. Entretanto, para conveniência explanativa, o gabinete de baterias secundárias 100 das figuras 1 a 5 é considerado um dispositivo unitário do sistema de armazenamento de energia 200 na explicação a seguir.

[0070] A seguir, na etapa S310, um status de cada BMS 130 é designado por meio do comutador de designação de status 140 de cada aparelho de armazenamento de energia. Nesta etapa, um status de cada BMS é designado como um status de mestre ou um status de escravo por meio do comutador de designação de status 140. Aqui, a designação de BMSs escravos pode incluir definir a ordem do BMS escravo.

[0071] O método de montar um sistema de armazenamento de energia de acordo com a presente revelação pode incluir adicionalmente permitir que o BMS 130 aloque um valor definido no comutador de designação de status 140 como um identificador de comunicação do mesmo.

[0072] Se o aparelho de armazenamento de energia incluir o comutador de definição de grupo 150, o método de montar um sistema de armazenamento de energia de acordo com a presente revelação inclui adicionalmente definir cada grupo BMS por meio do comutador de definição de grupo 150. Neste caso, o método de montar um sistema de armazenamento de energia de acordo com a presente revelação pode incluir adicionalmente permitir que o BMS 130 aloque valores definidos no comutador de designação de status 140 e no comutador de definição de grupo 150 como identificadores de comunicação do mesmo.

[0073] As etapas de definir um status de cada BMS e um grupo BMS e alocar os valores definidos no comutador de designação de status 140 e no comutador de definição de grupo 150 como identificadores de comunicação BMS foram descritas acima e assim não serão descritas detalhadamente aqui.

[0074] Finalmente, na etapa S320, as linhas de energia 210 e as linhas de comunicação 220 dos aparelhos de armazenamento de energia são conectadas. Nesta etapa, os aparelhos de armazenamento de energia podem ser conectados uns aos outros em série ou em paralelo, ou em ambas por meio das linhas de energia 210 de acordo com a capacidade ou energia de saída exigida para o sistema de armazenamento de energia 200.

[0075] Se o sistema de armazenamento de energia 200 incluir um inversor de energia 240, o método de montar um sistema de armazenamento de energia de acordo com a presente revelação pode incluir adicionalmente conectar o inversor de energia 240 a uma extremidade de uma linha de energia que conecta a pluralidade dos aparelhos de armazenamento de energia uns aos outros.

[0076] O método de montar um sistema de armazenamento de energia de acordo com a presente revelação pode incluir adicionalmente conectar um aparelho de armazenamento de energia tendo um BMS mestre no sistema de armazenamento de energia a um aparelho de monitoramento externo por meio de uma linha de comunicação externa.

[0077] A conexão das linhas de energia ou linhas de comunicação dos aparelhos de armazenamento de energia já foi descrita anteriormente e assim não será descrita detalhadamente aqui.

[0078] De acordo com a presente revelação, um sistema de armazenamento de energia pode ser configurado facilmente por meio de designação BMS simples. Também, se qualquer um dos aparelhos de armazenamento de energia não estiver trabalhando de forma apropriada, o aparelho de armazenamento de energia com um problema pode ser distinguido facilmente a olhos nus por um gerenciador, o que possibilita manutenção e reparo fáceis. Além do mais, no caso em que informação de status ou de grupo definida em cada BMS é usada como um identificador de comunicação BMS de cada BMS correspondente, um aparelho de armazenamento de energia pode ser fabricado simplesmente uma vez que não é necessário armazenar um identificador de comunicação separadamente ou usar um algoritmo de alocação de identificador separado. Adicionalmente, não é necessário configurar aparelhos de armazenamento de energia separados para um BMS mestre e um BMS escravo. Portanto, o custo exigido para fabricar aparelhos de armazenamento de energia pode ser reduzido, e os aparelhos de armazenamento de energia podem ser instalados e mantidos sem ter que distinguir um aparelho de armazenamento de energia mestre e um aparelho de armazenamento de energia escravo. Além disso, se um aparelho de armazenamento de energia falhar, o aparelho pode ser facilmente substituído, o que possibilita manutenção e reparo fáceis de um sistema de armazenamento de energia.

[0079] Entretanto, cada componente do sistema de armazenamento de energia da presente revelação mostrado nas figuras 3 e 4 deve ser entendido como um componente distinguível logicamente, em vez de um componente distinguível fisicamente.

[0080] Em outras palavras, cada componente corresponde a um componente lógico para concretizar o espírito da presente revelação, e assim cada componente deve ser entendido como estando incluído no escopo da presente revelação se ele puder realizar sua função lógica mesmo se ele estiver implementado separadamente ou integrado a um outro componente. Além do mais, um componente executando uma função idêntica ou similar àquela da presente revelação deve ser entendido como estando incluído no escopo da presente revelação mesmo que ele possa ser intitulado diferentemente.

[0081] A presente revelação foi descrita detalhadamente. Entretanto, deve ser entendido que a descrição detalhada e exemplos específicos, embora indicando modalidades preferidas da revelação, foram dados somente a título de ilustração, uma vez que várias mudanças e modificações dentro do espírito e escopo da revelação ficarão aparentes para os versados na técnica a partir desta descrição detalhada.

Claims

1. Aparelho de armazenamento de energia, compreendendo: um alojamento (120) feito de um material durável e definindo um espaço de instalação de uma pluralidade de baterias secundárias; uma pluralidade de baterias secundárias acomodadas dentro do alojamento (120) e conectadas umas às outras em série ou em paralelo; um sistema de gerenciamento de baterias (BMS) (130) para controlar carga e descarga da pluralidade de baterias secundárias e monitorar um valor característico elétrico das mesmas; e um comutador de designação de status (140) para designar um status do BMS (130) para ter um status de mestre ou um status de escravo, caracterizado pelo fato de que: - o aparelho de armazenamento de energia compreende ainda um comutador de definição de grupo (150) para definir um grupo BMS, e - o BMS é adaptado para, no status de mestre, controlar BMSs escravos do aparelho de armazenamento de energia no grupo BMS.

2. Aparelho de armazenamento de energia, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o comutador de designação de status (140) designa o BMS (130) para ter um status de mestre ou um status de enésimo escravo.

3. Aparelho de armazenamento de energia, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o BMS (130) aloca um valor definido no comutador de designação de status (140) como um identificador de comunicação do mesmo.

4. Aparelho de armazenamento de energia, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o comutador de designação de status (140) é um comutador de ligação em ponte ou um comutador de Encapsulamento em Linha Dupla (DIP).

5. Aparelho de armazenamento de energia, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o BMS (130) aloca valores definidos no comutador de designação de status (140) e no comutador de definição de grupo (150) como identificadores de comunicação do mesmo.

6. Aparelho de armazenamento de energia, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o comutador de definição de grupo (150) é um comutador de ligação em ponte ou um comutador DIP.

7. Aparelho de armazenamento de energia, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um terminal de conexão de linha de energia; e um terminal de conexão de linha de comunicação.

8. Sistema de armazenamento de energia, caracterizado pelo fato de que compreende uma pluralidade de aparelhos de armazenamento de energia definidos de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7.

9. Sistema de armazenamento de energia, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um inversor de energia conectado a uma extremidade de uma linha de energia conectando a pluralidade de aparelhos de armazenamento de energia uns aos outros.

10. Sistema de armazenamento de energia, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: uma linha de comunicação externa para conectar um aparelho de armazenamento de energia tendo um BMS (130), designado para ter um status de BMS mestre no sistema de armazenamento de energia, a um aparelho de monitoramento externo.

11. Método de montar um sistema de armazenamento de energia ao usar um aparelho de armazenamento de energia tendo um BMS (130) e um comutador de designação de status (140) para designar um status do BMS (130), o método compreendendo: (a) arranjar pelo menos dois aparelhos de armazenamento de energia conforme definido na reivindicação 1; (b) designar um status de um BMS (130) incluído em cada aparelho de armazenamento de energia ao usar um comutador de designação de status (140) incluído em cada aparelho de armazenamento de energia correspondente; e (c) conectar linhas de energia e linhas de comunicação da pluralidade de aparelhos de armazenamento de energia, caracterizado pelo fato de que o aparelho de armazenamento de energia inclui adicionalmente um comutador de definição de grupo (150) para definir um grupo BMS, e em que, na etapa (b), cada status de BMS é designado por meio do comutador de designação de status (140) e cada grupo BMS é definido por meio do comutador de definição de grupo (150).

12. Método de montar um sistema de armazenamento de energia, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que, na etapa (b), cada BMS é designado para ter um status de mestre ou um status de enésimo escravo por meio do comutador de designação de status (140).

13. Método de montar um sistema de armazenamento de energia, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a etapa (b) inclui adicionalmente: permitir que o BMS de cada aparelho de armazenamento de energia aloque um valor definido no comutador de designação de status (140) como um identificador de comunicação do mesmo.

14. Método de montar um sistema de armazenamento de energia, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a etapa (b) inclui adicionalmente: permitir que o BMS de cada aparelho de armazenamento de energia aloque valores definidos no comutador de designação de status (140) e no comutador de definição de grupo (150) como identificadores de comunicação do mesmo.

15. Método de montar um sistema de armazenamento de energia, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a etapa (c) inclui adicionalmente: conectar um inversor de energia a uma extremidade da linha de energia conectando a pluralidade de aparelhos de armazenamento de energia uns aos outros.

16. Método de montar um sistema de armazenamento de energia, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a etapa (c) inclui adicionalmente: conectar um aparelho de armazenamento de energia tendo um BMS, designado para ter um status de BMS mestre no sistema de armazenamento de energia, a um aparelho de monitoramento externo por meio de uma linha de comunicação externa.