CN103368219A

CN103368219A - 电池系统和能量存储系统

Info

Publication number: CN103368219A
Application number: CN2013100363759A
Authority: CN
Inventors: 沈庆燮
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2012-04-03
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2013-10-23
Also published as: KR20130112739A; US9065296B2; US20130257383A1; KR101463115B1

Abstract

本申请公开一种电池系统和能量存储系统。该电池系统包括：包括至少一个单电池的电池；分压电路，被配置为接收所述电池的第一电压、根据所述第一电压生成第二电压以及输出所述第二电压；联接在所述电池和所述分压电路之间的隔离电路，所述隔离电路被配置为根据控制信号使所述电池与所述分压电路电隔离；以及联接至所述分压电路的电池管理系统。所述电池管理系统包括：被配置为生成所述控制信号的隔离电路控制单元；和被配置为测量所述第二电压的测量单元。

Description

电池系统和能量存储系统

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2012年4月3日在美国专利和商标局提交的美国临时申请No.61/619,875和2012年8月7日在美国专利和商标局提交的美国专利申请No.13/568,836的优先权和权益，该申请的全部公开内容通过引用被合并于此。

技术领域

本发明实施例的各方面涉及一种电池系统和能量存储系统。

背景技术

随着诸如环境污染和资源枯竭之类的问题增加，对用于存储能量并有效使用所存储能量的系统的兴趣也增加。对在发电过程中不引起污染的可再生能源的兴趣也在增加。因此，随着环境发生改变，已经积极地进行可与可再生能源、电力存储电池系统以及现有电网电力一起使用的能量存储系统的研究。

对于能量存储系统来说，电池的有效管理是重要问题之一。针对诸如充电、放电或电池平衡之类的各种特征来控制电池。通过有效控制电池，可延长电池的寿命，并可稳定地向负载供电。

发明内容

本发明的一个或多个实施例包括一种有效测量电池组的总电压的方法和包括电池组的能量存储系统。

根据本发明的一个或多个实施例，提供一种电池系统，该电池系统包括：包括至少一个单电池的电池；分压电路，被配置为接收所述电池的第一电压、根据所述第一电压生成第二电压以及输出所述第二电压；联接在所述电池和所述分压电路之间的隔离电路，所述隔离电路被配置为根据控制信号使所述电池与所述分压电路电隔离；以及联接至所述分压电路的电池管理系统，所述电池管理系统包括：被配置为生成所述控制信号的隔离电路控制单元；和被配置为测量所述第二电压的测量单元。

在一个或多个实施例中，所述电池管理系统进一步包括：监控单元，被配置为监控所述电池的状态并生成电池状态信息；控制单元，被配置为接收所述电池状态信息，并根据所述电池状态信息控制所述隔离电路控制单元来选择性地提供所述控制信号。所述隔离电路可被配置为在不提供所述控制信号时使所述电池与所述分压电路电隔离。

所述监控单元可被配置为监控所述电池的充电率/放电率，并将所述充电率/放电率传输至所述控制单元；并且所述控制单元可被配置为将所述充电率/放电率和参考充电值/放电值进行比较，并且在所述充电率/放电率大于所述参考充电值/放电值时，控制所述隔离电路控制单元以提供所述控制信号一段时间，该段时间实质短于不提供所述控制信号时的时间。

所述监控单元可被配置为监控来自所述电池的噪声信号、根据所述噪声信号生成噪声信息以及将所述噪声信息传输至所述控制单元；并且所述控制单元可被配置为将所述噪声信息和参考噪声值进行比较，并且在所述噪声信息大于所述参考噪声值时，控制所述隔离电路控制单元以提供所述控制信号一段时间，该段时间实质短于不提供所述控制信号时的时间。

在一个或多个实施例中，所述电池管理系统进一步包括被配置为根据所述第二电压计算所述第一电压的电压计算单元。

所述电池系统可进一步包括联接至所述分压电路和所述电池管理系统的电容器，所述电容器被配置为利用所述第二电压被充电。

在一个或多个实施例中，所述电池进一步包括第一电池端子和第二电池端子；所述分压电路包括第一输入端子和第二输入端子；所述隔离电路包括第一开关和第二开关；所述第一开关被配置为根据所述控制信号将所述第一电池端子联接至所述第一输入端子；所述第二开关被配置为根据所述控制信号将所述第二电池端子联接至所述第二输入端子；所述至少一个单电池联接在所述第一电池端子和所述第二电池端子之间；并且所述分压电路包括联接在所述第一输入端子和所述第二输入端子之间的用于将所述第一电压分成所述第二电压的多个分压元件。

所述多个分压元件可包括第一分压元件，并且所述测量单元可联接至所述第一分压元件并且可被配置为通过测量所述第一分压元件两端的电压而测量所述第二电压。所述多个分压元件可包括电阻器。所述多个分压元件可包括晶体管。所述第一开关和所述第二开关可包括光耦合器。

在一个或多个实施例中，所述第一电压为所述电池的总电压；并且所述第二电压以系数N与所述总电压成比例，其中N为正实数。

所述第二电压可为瞬时电压。

根据本发明的一个或多个实施例，提供一种能量存储系统，该能量存储系统包括：电力控制系统；和电池系统，联接至所述电力控制系统并包括：包括至少一个单电池的电池；分压电路，被配置为接收所述电池的电压、根据所述电池的电压生成分压以及输出所述分压；联接在所述电池和所述分压电路之间的隔离电路，所述隔离电路被配置为根据控制信号使所述电池与所述分压电路电隔离；以及联接至所述分压电路的电池管理系统，所述电池管理系统被配置为监控所述电池的状态、根据所述电池的状态生成所述控制信号、接收所述分压以及根据所述分压计算所述电池的总电压，其中所述能量存储系统被配置为将由发电系统或电网产生的电力存储在所述电池中，并且将存储在所述电池中的电力供应给负载或所述电网，并且所述电力控制系统被配置为对所述发电系统、所述电网或所述电池中的至少一个的电力进行转换。

所述电池管理系统可被配置为监控所述电池的充电率/放电率、比较所述充电率/放电率与参考充电值/放电值，以及在所述充电率/放电率大于所述参考充电值/放电值时，提供所述控制信号以将所述电池电联接至所述分压电路一段时间，该段时间实质短于不提供所述控制信号时的时间。

所述电池管理系统可被配置为监控来自所述电池的噪声信号、比较所述噪声信号与参考噪声值，以及在所述噪声信号大于所述参考噪声值时，提供所述控制信号以将所述电池电联接至所述分压电路一段时间，该段时间实质短于不提供所述控制信号时的时间。

所述第二电压可为瞬时电压。

根据本发明实施例的各方面，提供一种有效测量电池组的总电压的方法和包括电池组的能量存储系统。

附图说明

根据以下结合附图对实施例的描述，这些和/或其它方面将变得明显并且更容易理解，在附图中：

图1是图示根据本发明实施例的能量存储系统的框图；

图2是图示根据本发明实施例的电池系统的框图；

图3是示出在以高充电率/放电率对电池进行充电/放电时电压变化的图；

图4是用于说明经由根据本发明实施例的分压电路（division circuit）计算关于总电压的分压（division voltage）的示意图；

图5是图示根据本发明实施例的电池管理系统（BMS）的结构的框图；以及

图6是图示根据本发明实施例的电池系统的操作的流程图。

具体实施方式

现在将参照其中示出本发明示例性实施例的附图更充分地描述本发明实施例的方面。将详细描述实施例，使得本领域普通技术人员可以容易实现并利用本公开内容。应当理解，本发明的实施例可以变化，但不必相互排斥。例如，根据本说明书中所描述的实施例的特定形状、结构和特性可以在其它实施例中被修改，只要不脱离本发明的精神和范围。另外，每个实施例中的单个部件的位置和/或排列也可被修改，只要不脱离本发明的精神和范围。因此，下面的详细描述不应被解释为具有有限的含义，而是相反，应被解释为包含权利要求及其任何等同物的范围。

在下文中，将参照其中示出本发明示例性实施例的附图更充分地描述本发明实施例的方面，使得本领域普通技术人员可以容易实现并利用本公开内容。在图中，相同的元件由相同的附图标记指代，并且其重复描述可省略。另外，在一元件被提及为“联接至”另一元件时，其可直接联接至另一元件或以其间具有一个或多个中间元件的方式间接联接至另一元件。

图1是根据本发明实施例的能量存储系统1的框图。

参照图1，能量存储系统1与发电系统2和/或电网3一起使用，以向负载4供电。

发电系统2通过利用能源发电，并将电力供应给能量存储系统1。发电系统2的示例可包括利用可再生能源发电的任何电力系统，例如太阳能发电系统、风力发电系统或潮汐发电系统。

电网3可包括发电厂、变电站、电力线等等。在正常状态下，电网3向能量存储系统1供电，以便向负载4和/或电池10供电。电网3也可在正常状态下从能量存储系统1接收电力。然而，如果电网3处于异常状态下，则可停止从电网3向能量存储系统1供电，并且也可停止从能量存储系统1向电网3供电。

负载4消耗发电系统2所产生的电力、存储于电池10中的电力和/或从电网3供应的电力。房屋、电动机和工厂是负载4的示例。

能量存储系统1可将发电系统2所产生的电力存储在电池10中，并可将发电系统2所产生的电力供应给电网3。能量存储系统1可将存储在电池10中的电力供应给电网3，或者可将从电网3供应的电力存储在电池10中。如果电网3处于异常状态下，例如，如果电网3中存在电力故障，则能量存储系统1可执行不间断电源（UPS）操作。另外，即使在电网3处于正常状态下时，能量存储系统1也可将发电系统2所产生的电力或存储于电池10中的电力供应给负载4。

在一个或多个实施例中，能量存储系统1包括控制电力转换的电力控制系统（PCS）200、第一开关250、第二开关260、电池管理系统（BMS）70以及电池10。

PCS200将发电系统2、电网3或电池10中至少一个的电力转换为适合的电力，并将转换后的电力供应给需要电力的地方。PCS200可包括电力转换单元210、直流（DC）链路单元220、逆变器230、转换器240以及集成控制器270。

在一个或多个实施例中，电力转换单元210联接（例如，电联接或连接）在发电系统2和DC链路单元220之间。在这里，电力转换单元210将发电系统2所产生的电力输送给DC链路单元220。因此，从电力转换单元210输出的电力的输出电压被转换为DC链路电压。因而，电力转换单元210被配置为将来自发电系统2的电力转换为适合DC链路单元220的电力。电力转换单元210还可执行其它功能；例如，如果发电系统2是太阳能发电系统，则电力转换单元210可包括最大功率点跟踪（MPPT）转换器，以便根据太阳辐射、温度等的变化来获取从发电系统2输出的最大功率。

DC链路电压的振幅可能由于例如发电系统2或电网3的瞬时电压降或者由于负载4中的峰值负载的产生而变得不稳定。然而，转换器240和逆变器230的正常操作在DC链路电压稳定时得以提高。因此，DC链路单元220可包括例如用于稳定DC链路电压的大容量电容器，该大容量电容器联接在电力转换单元210和逆变器230之间，以便维持稳定的DC链路电压。

在一个或多个实施例中，逆变器230为联接在DC链路单元220和第一开关250之间的电力转换器。逆变器230可包括将从发电系统2和/或电池10输出的DC链路电压转换为电网3的AC电压并可在放电模式下输出AC电压的逆变器。而且，逆变器230可包括整流电路，该整流电路对AC电压进行整流、将AC电压转换为DC链路电压并且输出DC链路电压，以便在充电模式下将电网3的电力存储在电池10中。逆变器230可为双向逆变器，或者可包括多个逆变器。

逆变器230可包括用于从输出到电网3的AC电压中去除谐波的滤波器。另外，为了减少或防止无效电力的产生，逆变器230可包括用于使从逆变器230输出的AC电压的相位与电网3的AC电压的相位匹配的锁相环（PLL）电路。而且，逆变器230可执行其它功能，例如电压变化范围的限制、功率因数校正、DC分量的去除以及瞬态保护。

在一个或多个实施例中，转换器240为联接在DC链路单元220和电池10之间的电力转换器。在这里，转换器240通过将从电池10输出的电力的电压转换为适合于逆变器230的电压电平（即，DC链路电压）来执行DC-DC转换，并在放电模式下输出该电压电平。而且，转换器240可通过在充电模式下将从电力转换单元210或逆变器230输出的电力的电压转换为适合于电池10的电压电平（即，充电电压）来执行DC-DC转换。转换器240可为双向转换器，或者可包括多个转换电路。

集成控制器270可监控发电系统2、电网3、电池10和/或负载4的状态，并且可根据监控结果来控制电力转换单元210、逆变器230、转换器240、第一开关250、第二开关260和/或BMS70。集成控制器270可监控在电网3中是否发生电力故障、发电系统2是否发电、发电系统2所产生的电量、电池10的充电状态、负载4所消耗的电量、时间等等。

在图1中，第一开关250和第二开关260串联联接在逆变器230和电网3之间，并且通过在集成控制器270的控制下被接通或被断开来控制发电系统2和电网3之间的电流的流动。第一开关250和第二开关260可根据发电系统2、电网3和/或电池10的状态被接通或断开。例如，如果负载4需要大量电力，则第一开关250和第二开关260均可被接通，使得可使用发电系统2和电网3的所有电力。然而，如果发电系统2和电网3的电力不足以满足负载4所需的电量，则可将存储于电池10中的电力供应给负载。如果电网3中存在电力故障，则可断开第二开关260，并且可接通第一开关250。因此，来自发电系统2和/或电池10的电力可供应给负载4，但不可以流入电网3中，从而防止在电网3等的配电线处工作的工人受到电击。

在一个或多个实施例中，BMS70联接至电池10，并且根据集成控制器270的控制来控制电池10的充电和放电。为了保护电池10，BMS70可减少或防止过充电、过放电、过电流、过电压或过热、电池平衡等。为此，BMS70可监控电压、电流、温度、剩余电量、寿命、充电状态等，并且可将监控结果传输到集成控制器270。

电池10接收由发电系统2产生的电力或电网3的电力并将该电力存储，而且将存储的电力供应给负载4或电网3。电池10的数量可鉴于能量存储系统1所需的功率容量及其设计条件被确定。例如，如果负载4的功耗大，则可包括多个电池10，而如果负载4的功耗小，则可只包括一个电池10。

BMS70联接至电池10，并且在集成控制器270的控制下控制电池10的充电操作和放电操作。为了保护电池10，BMS70可减少或防止过充电、过放电、过电流、过电压或过热等等。为此，BMS70可监控电池10的电压、电流、温度、剩余电量、寿命、充电状态等，并且可将监控结果传输到集成控制器270。在一个或多个实施例中，即使在充电率/放电率（c-率）高于参考率时，BMS70也以较高的精度测量电压。下面将参照图2至图5详细描述测量电压的方法。

在本公开内容中，充电率/放电率指的是通过将放电电流或充电电流除以电池的额定容量而得到的值，并且可表示为：充电/放电C率（A）=充电/放电电流（A）/额定容量。如果充电率/放电率高于适当的参考率，则电池10的电压的波动范围较大。

图2是图示根据本发明实施例的电池系统100的框图。

参照图2，电池系统100包括电池10、隔离电路20以及分压电路30。

电池10经由充电存储从外部供应的电力，和/或经由放电将存储的电力供应至外部。

电池10可以包括可串联联接、并联联接或串联和并联组合联接的多个电池模块11a至11z。而且，多个电池模块11a至11z均可包括至少一个单电池12。当电池模块11a至11z中包括多个单电池12时，电池模块11a至11z中的单电池12可以串联联接、并联联接或串联和并联组合联接。单电池12可以为可再充电电池。在下文中将电池模块11a至11z和单电池12描述为分别串联联接；不过，这仅仅是为了描述的方便，并且电池模块的联接和单电池的联接并不限于此。而且，电池模块11a至11z的数量和电池模块11a至11z中单电池12的数量不限于图2中示出的数量。

参照图2，电池10的两端（端子）联接至PCS200。电容器（电容）201可与电池10和PCS200并联联接。而且，电池10的两端可电连接至隔离电路20，隔离电路20包括隔离装置，例如开关20a和20b。当接通隔离电路20时，电池10联接至分压电路30。例如，当接通隔离电路20时，电池10通过开关20a和20b联接至分压电路30。

隔离电路20控制电池10和分压电路30之间的电流传输路径，这将在稍后描述。在一个或多个实施例中，根据BMS70的隔离控制信号，隔离电路20在测量电池10的电压时允许电流在电池10和分压电路30之间流动，并且在不测量电压时，隔离电路20使电池10和分压电路30彼此隔离，使得噪声信号不被传输到BMS70。根据本发明的实施例，即使当大电流（例如，大的放电电流）在电池系统100中流动时，噪声信号也不被传输到BMS70。

通过比较，在测量电池10的电压时，如果分压电路30直接联接至电池10，而在它们之间没有隔离电路20，则电压测量的结果可根据由于例如高电流而在电池10中产生的噪声信号而改变。

也就是说，如图1中所示，由于电池10联接至PCS200，因此在PCS200中产生的噪声信号可影响电池10；或者，当大电流流过电池10时，除测量到电池10的电压之外，还可测量到噪声信号。如上所述，通过在电池10和分压电路30之间包括隔离电路20以便降低或防止噪声信号的影响，电池10和BMS70的测量单元74可被彼此电隔离，并且可测量出电池10的其中噪声信号被去除（或减少）的电压。

另外，在电池系统100中，可以以高c率对电池10进行充电或放电。

图3是示出在以高充电率/放电率对电池进行充电/放电时电压变化的示例的图。

在相关技术的电压测量方法中，在电压的突变（例如在图3的图中所观测到的突变）期间，由于电压变化而可能难以测量准确值，并且其测量精度可能较低。然而，如在本发明实施例中的那样，当在电池10和分压电路30之间包括隔离电路20时，可通过控制（例如，瞬时控制）隔离电路20来测量电池10的电压（例如，瞬时电压）。因此，如在本发明当前实施例中的那样，经由隔离电路20检测的电压可以高度可靠并且高度精确。例如，分压电路30可以以N将电池的总电压分压，并且BMS70可测量分压并可通过将分压乘以N来计算电池的总电压，其中N为正实数。N可由分压电路30的设计来确定，并且N的值可存储在BMS70中。

隔离电路20包括可用作开关的隔离装置。例如，诸如典型的开关装置或光隔离器的电平变换电路的各种电路可被用作隔离装置。详细地说，诸如光耦合器（例如，光电MOS继电器、光电耦合器或光隔离器）的非接触式继电器可在隔离电路20中使用，以使电池10与分压电路30隔离。隔离装置可被接通或断开（例如，可根据控制信号被接通或断开）。

分压电路30用于以适当的或预定的比率对电池电压（例如，电池总电压）进行分压，并且测量分压。根据本发明的一个或多个实施例，为了BMS70控制高电压电池系统，测量电池总电压。在相关技术电池系统中，其电压待被测量的电池组或电池系统具有高的总电压。因此，具有高的电压限值的测量设备用于测量具有高的总电压的相关技术电池系统的总电压。然而，根据本发明的一个或多个实施例，代替包括高的电压限值测量设备，以适当的或预定的比率对电压（例如，总电压）进行分压并测量分压，然后将所测量的电压乘以该适当的或预定的比率来计算电池10的总电压。

分压电路30包括分压元件。分压元件可包括电阻器R1、R2、...Rk或晶体管。虽然图2中示出的分压电路30包括电阻器R1、R2、…Rk，但分压电路30的分压元件的类型和数量不限于此。而且，通过利用BMS70测量的分压不限于施加给单个分压元件（例如，电阻器）的电压，而可以是施加给多个分压元件（例如，电阻器或晶体管）的分压，多个分压元件根据BMS70的设计特点以适当的或预定的比率（例如，N）将电池10的电压（例如，总电压）分压。

如图2中所示，隔离电路20电联接至分压电路30的两端（端子），并且用于测量电压的电容器（电容）41联接至分压电路30中的电阻器Rk的两端（端子）。BMS70可通过利用用于测量电压的电容器41测量由分压电路30中的分压元件（例如电阻器）分得的电压。

图4是用于说明经由分压电路计算关于总电压的分压的示意图。

参照图4，三个电阻器R11、R12和R13或者三个晶体管N1、N2和N3用于对总电压VDD进行分压。可替代地，电阻器R11、R12和R13或者晶体管N1、N2和N3的数量以及它们的连接状态可以以不同的方式被修改。

如图4的左图中所示，当分压电路由三个电阻器R11、R12和R13构成时，分压out1为：

而且，如图4的右图中所示，当分压电路由晶体管（例如，NMOS晶体管）构成时，分压out2以晶体管（例如，NMOS晶体管）N1、N2和N3的导通电阻值的比率被分压，即，

参照图2，BMS70控制电池10的充电和放电，并且还可控制包括于电池10中的电池模块11a至11z的平衡。而且，BMS70可监控电池模块11a至11z之间的电压、电池10的温度以及充电电流或放电电流，并且可根据监控结果确定电池10的满充容量。

BMS70可包括电源端子VCC、接地端子VSS、电压测量端子Vn以及隔离电路控制端子SC。

电源电压和接地电压分别施加给电源端子VCC和接地端子VSS。

根据一个或多个实施例，电压测量端子Vn测量通过以适当的或预定的比率将电池10的总电压分压而得到的分压值，其中总电压是单电池12的电压之和。也就是说，电压测量端子Vn联接至以适当的或预定的比率将施加给分压电路30的总电压分压的分压元件；并且在图2中，电压测量端子Vn联接至布置在电阻器Rk的上端处的节点，以便测量施加给电阻器Rk的电压。

另外，隔离电路控制端子SC可传输用于控制隔离电路20的隔离装置（例如，开关20a和20b）的信号。隔离装置使电池10和分压电路30彼此隔离，以便限制或防止从PCS200产生的噪声信号影响BMS70，并且即使充电率/放电率较高也能精确测量电压（例如，瞬时电压）。

图5是图示根据本发明实施例的BMS70的结构的框图。

参照图5，BMS70可包括监控单元71、控制单元72、隔离电路控制单元73、测量单元74以及总电压计算单元75。

监控单元71监控电池10的状态。监控单元71可测量电池10的温度、电压、电流等，并且可通过利用测量到的电池10的值来计算（估计）可存储或可输送到负载（例如，电动机）的能量。测量到的值可作为充电状态（SOC）、健康状态（SOH）、可利用放电电力或可充电电力等被传输到控制单元72。如上面参照图3所述的那样，电池10可具有由于高充电率/放电率而导致的电压波动范围，因此，应在恰当的时间测量电压。因此，在一个或多个实施例中，监控单元71监控电池10的状态，并将监控到的电池10的状态传输到控制单元72。

根据一个或多个实施例，控制单元72控制BMS70的整体操作。控制单元72可与监控单元71通信以确定电池10的当前状态，并且可传输命令信号，使得隔离电路控制单元73、测量单元74以及总电压计算单元75执行它们的功能。

隔离电路控制单元73可根据控制单元72的信号接通或断开隔离电路20的装置。如上所述，当隔离电路20被接通时，电池10和分压电路30联接至一起，并且BMS70可测量分压。另一方面，当隔离电路20断开时，电池10和分压电路30彼此隔离，无电压施加至分压电路30的分压元件，并且测量单元74被限制测量电池的电压（例如，瞬时电压）。

另外，隔离电路控制单元73可生成用于控制隔离装置的信号，使得例如当大电流在电池系统100中流动时可能产生的噪声信号不影响（或者基本不影响）BMS70的电压测量。而且，隔离电路控制单元73可生成用于接通隔离装置仅一小段时间的命令，使得即使例如电池系统100中的充电率/放电率高也能进行精确的测量。隔离装置被接通的时间可至少部分取决于电容器41的电容，并且可为大约100μs。

在一个或多个实施例中，控制单元72对充电率/放电率和参考充电值/放电值进行比较，并且在充电率/放电率大于参考充电值/放电值时，控制隔离电路控制单元73来接通隔离装置达一小段时间（例如，使电池10联接至分压电路30一段时间，该段时间实质短于电池10与分压电路30隔离时的时间）。

在一个或多个实施例中，控制单元72对接收到的噪声信息和参考噪声值进行比较，并且当噪声信息大于参考噪声值时，控制隔离电路控制单元73来接通隔离装置达一小段时间。

根据一个或多个实施例，测量单元74测量在分压电路30中的电阻器Rk两端施加的分压。在这里，将参照图2描述通过利用测量单元74测量电压。当隔离电路控制单元74被接通时，电池10的部分电压被施加给电阻器Rk。然后，利用电阻器Rk两端的电压对用于测量电压的电容器41进行充电，并且测量单元74测量充入电容器41中的电压。

接下来，总电压计算单元75基于通过利用测量单元74测量的分压计算电池10的总电压。再次参照图4，当由电阻器件构成的分压电路30中的分压被表示为out1，并且由晶体管器件构成的分压电路30中的分压被表示为out2时，总电压VDD可分别被表示为：VDD=((R11+R12+R13)/R13)*out1和VDD=((RN1+RN2+RN3)/RN3)*out2。也就是说，总电压计算单元75可鉴于分压元件的特性根据测量到的分压来计算电池10的总电压。

图6是图示根据本发明实施例的电池系统100的操作的流程图。

参照图6，在操作S1中，将用于对电池模块11的电压进行分压的分压元件联接至电池10，并且将使电池10和分压电路30彼此隔离的隔离电路20连接在电池10和分压电路30之间。

在操作S2中，BMS70的监控单元71监控电池状态。监控单元71可监控电池10的状态，而不管隔离电路20是被接通或是被断开，并且不管是否具有从PCS200传输的噪声信号。

在操作S3中，当BMS70的控制单元72向隔离电路控制单元73传输用于接通或断开隔离电路20的装置的命令时，隔离电路控制单元73传输接通或断开隔离装置（例如，开关装置）的信号。

在操作S4中，当利用施加给电阻器Rk的电压对电容器41进行充电时，BMS70的测量单元74测量电容器41的充电电压，从而测量施加给电阻器Rk的分压。

在操作S5中，利用测量到的分压计算电池10的总电压。

根据本发明实施例的测量电池组的电压的方法，通过利用隔离电路20，可降低或最小化由于例如高充电率/放电率和/或噪声信号的影响所导致的电压变化（例如，突变）。从而，可有效测量电池组的电压。

尽管参照本发明的示例性实施例具体示出并描述了本发明，但是本领域普通技术人员将理解，可以在这里对形式和细节方面做出各种改变，只要不脱离所附权利要求及其等同物所限定的本发明的精神和范围。示例性实施例应仅以描述性意义被考虑，而不是为了限制的目的。

应当理解，这里描述的示例性实施例应仅以描述性意义被考虑，而不是为了限制的目的。对在每个实施例内的特征或方面的描述应典型地被视为可应用于其它实施例中的其它类似特征或方面。

附图标记的说明

1:能量存储系统 2:发电系统

3:电网 4:负载

10:电池 11:电池模块

12:单电池 20:隔离电路

30:分压电路 41:用于测量电压的电容器

70:BMS 71:监控单元

72:控制单元 73:隔离电路控制单元

74:测量单元 75:总电压计算单元

100:电池系统 200:PCS

201:电容器 210:电力转换单元

220:DC链路单元 230:逆变器

240:转换器 250:第一开关

260:第二开关 270:集成控制器

Claims

1.一种电池系统包括：

包括至少一个单电池的电池；

分压电路，被配置为接收所述电池的第一电压、根据所述第一电压生成第二电压以及输出所述第二电压；

联接在所述电池和所述分压电路之间的隔离电路，所述隔离电路被配置为根据控制信号使所述电池与所述分压电路电隔离；以及

联接至所述分压电路的电池管理系统，所述电池管理系统包括：

被配置为生成所述控制信号的隔离电路控制单元；和

被配置为测量所述第二电压的测量单元。

2.根据权利要求1所述的电池系统，

其中所述电池管理系统进一步包括：

监控单元，被配置为监控所述电池的状态并生成电池状态信息；

控制单元，被配置为接收所述电池状态信息，并根据所述电池状态信息控制所述隔离电路控制单元来选择性地提供所述控制信号；并且

其中所述隔离电路被配置为在不提供所述控制信号时使所述电池与所述分压电路电隔离。

3.根据权利要求2所述的电池系统，

其中所述监控单元被配置为监控所述电池的充电率/放电率，并将所述充电率/放电率传输至所述控制单元；并且

其中所述控制单元被配置为将所述充电率/放电率和参考充电值/放电值进行比较，并且在所述充电率/放电率大于所述参考充电值/放电值时，控制所述隔离电路控制单元以提供所述控制信号一段时间，该段时间短于不提供所述控制信号时的时间。

4.根据权利要求2所述的电池系统，

其中所述监控单元被配置为监控来自所述电池的噪声信号、从所述噪声信号生成噪声信息以及将所述噪声信息传输至所述控制单元；并且

其中所述控制单元被配置为将所述噪声信息和参考噪声值进行比较，并且在所述噪声信息大于所述参考噪声值时，控制所述隔离电路控制单元以提供所述控制信号一段时间，该段时间短于不提供所述控制信号时的时间。

5.根据权利要求1所述的电池系统，其中所述电池管理系统进一步包括被配置为根据所述第二电压计算所述第一电压的电压计算单元。

6.根据权利要求1所述的电池系统，进一步包括联接至所述分压电路和所述电池管理系统的电容器，所述电容器被配置为利用所述第二电压被充电。

7.根据权利要求1所述的电池系统，其中：

所述电池进一步包括第一电池端子和第二电池端子；

所述分压电路包括第一输入端子和第二输入端子；

所述隔离电路包括第一开关和第二开关；

所述第一开关被配置为根据所述控制信号将所述第一电池端子联接至所述第一输入端子；

所述第二开关被配置为根据所述控制信号将所述第二电池端子联接至所述第二输入端子；

所述至少一个单电池联接在所述第一电池端子和所述第二电池端子之间；并且

所述分压电路包括联接在所述第一输入端子和所述第二输入端子之间的用于将所述第一电压分成所述第二电压的多个分压元件。

8.根据权利要求7所述的电池系统，其中

所述多个分压元件包括第一分压元件，并且

所述测量单元联接至所述第一分压元件，并且被配置为通过测量所述第一分压元件两端的电压而测量所述第二电压。

9.根据权利要求8所述的电池系统，其中所述多个分压元件包括电阻器。

10.根据权利要求8所述的电池系统，其中所述多个分压元件包括晶体管。

11.根据权利要求7所述的电池系统，其中所述第一开关和所述第二开关包括光耦合器。

12.根据权利要求1所述的电池系统，其中

所述第一电压为所述电池的总电压；并且

所述第二电压以系数N与所述总电压成比例，其中N为正实数。

13.根据权利要求1所述的电池系统，其中所述第二电压为瞬时电压。

14.一种能量存储系统包括：

电力控制系统；和

电池系统，联接至所述电力控制系统并包括：

包括至少一个单电池的电池；

分压电路，被配置为接收所述电池的电压、根据所述电池的电压生成分压以及输出所述分压；

联接至所述分压电路的电池管理系统，所述电池管理系统被配置为监控所述电池的状态、根据所述电池的状态生成所述控制信号、接收所述分压以及根据所述分压计算所述电池的总电压，其中

所述能量存储系统被配置为将由发电系统或电网产生的电力存储在所述电池中，并且将存储在所述电池中的电力供应给负载或所述电网，并且

所述电力控制系统被配置为对所述发电系统、所述电网或所述电池中的至少一个的电力进行转换。

15.根据权利要求14所述的能量存储系统，其中

所述电池管理系统被配置为监控所述电池的充电率/放电率、比较所述充电率/放电率与参考充电值/放电值，以及在所述充电率/放电率大于所述参考充电值/放电值时，提供所述控制信号以将所述电池电联接至所述分压电路一段时间，该段时间短于不提供所述控制信号时的时间。

16.根据权利要求14所述的能量存储系统，其中

所述电池管理系统被配置为监控来自所述电池的噪声信号、比较所述噪声信号与参考噪声值，以及在所述噪声信号大于所述参考噪声值时，提供所述控制信号以将所述电池电联接至所述分压电路一段时间，该段时间短于不提供所述控制信号时的时间。

17.根据权利要求14所述的能量存储系统，其中所述分压为瞬时电压。