CN108387841B - 调试储能系统（ess）的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了调试储能系统(ESS)的系统和方法。用于调试ESS的示例方法可以包括：将第一储能系统连接到电池模块；通过第一储能系统激励电池模块；联接第一储能系统内的一个或更多个电池接触器以将电池模块选择性地耦合至电源；处理一个或更多个电池接触器的电池接触器状态以检测电池接触器错误；响应于未检测出任何电池接触器错误而使第一储能系统处的电池模块脱离；并且确定储能系统的状态。

Description

调试储能系统（ESS）的系统和方法
发明领域
本公开的实施方式大体上涉及调试机电系统的系统和方法，并且更具体地涉及用于调试储能系统(ESS)的系统和方法。
背景
相关技术描述
能量存储器在一个时间点获取能量以在稍后的时间点使用。储能系统 (ESS)是用于在该稍后的时间点完成能量的获取、转换、存储、调节和/ 或分配的系统和方法。这样的系统在住宅、商业、工业和/或公共设施应用中具有从非常小到非常大的范围的广泛适用性。这样的系统的示例可以包括能量从电网通过配电通道流动到ESS。设想了其他可选的能量生成方法，诸如燃料发电机，和/或诸如太阳能和/或风能源的可再生能源，其一旦被转换，则为ESS供能。在这些情况下，为了允许所存储的能量在稍后的时间是可用的、可扩展的、模块化的和/或可运输的，能量存储装置是非常有益的。
能够被存储、运输和安全运行的任何储能装置都是非常有益的。保持 ESS的安全存储、运输、调试和/或运行并且符合相关的地方、州、国家和国际法规成为了严峻的挑战。
概述
公开了用于调试储能系统(ESS)的系统和方法。用于调试ESS的示例方法可以包括：将能量源连接到第一储能系统；使机构接合以激励 (energize)连接至第一储能系统的能量源；利用处理单元处理储能系统状态以检测任何系统错误；响应于未检测出任何系统错误而联接(articulating) 第一储能系统内的一个或更多个电池接触器；利用处理单元处理一个或更多个电池接触器的电池接触器状态以检测任何电池接触器错误；响应于未检测出任何电池接触器错误而使第一储能系统处的能量源脱离；确定储能系统的总体状态；以及响应于该总体状态指示不存在系统错误而将储能系统的总体状态发送至处理单元。
在另一个实施方式中，从属储能系统可以耦合到第一存储系统，其中第一储能系统和所有的从属储能系统形成储能系统区域(energy storage system zone)。
对储能系统(ESS)上电的另一个实施方式可以包括：将能量从第一储能系统发送到从属储能系统；利用从属储能系统的处理单元处理从属储能系统的储能系统状态；联接该从属储能系统内的一个或更多个电池接触器；利用处理单元处理从属储能系统内的一个或更多个电池接触器的电池接触器状态；确定多个储能系统的状态；以及将多个储能系统的状态发送到第一储能系统的处理单元。
对储能系统(ESS)上电的另一个实施方式可以包括：将能量源接合到第一ESS以使第一ESS的运行状态从非运行状态改变至部分运行状态；利用在部分运行状态下的第一ESS的系统状态来检查任何系统错误；在没有任何系统错误的情况下，致动第一ESS内的一个或更多个电池接触器使得第一ESS的运行状态从部分运行状态改变至完全运行状态；以及使能量源从处于完全运行状态的第一ESS脱离。
对储能系统(ESS)上电的另一个实施方式可以包括：当电池接触器状态指示没有电池接触器错误时，使能量源从第一ESS脱离。
本公开的原理还设想了确定处于完全运行状态的第一ESS的总体状态，该总体状态指示存在或不存在一个或更多个系统错误。此外，当没有检测出系统错误时，将第一ESS的总体状态发送到处理单元。还将能量从处于完全运行状态的第一ESS发送到从属ESS，以使从属ESS的运行状态从非运行状态改变至完全运行状态。
在一个实施方式中，提供了一种调试储能系统的方法。该方法包括以下动作：将第一储能系统连接到电池模块；通过该第一储能系统激励该电池模块；联接该第一储能系统内的一个或更多个电池接触器以将该电池模块选择性地耦合至电源；处理该一个或更多个电池接触器的电池接触器状态以检测电池接触器错误；响应于未检测出任何电池接触器错误而使第一储能系统处的电池模块脱离；以及确定该储能系统的状态。
在至少一个实施方式中，该方法还包括处理储能系统状态以检测一个或更多个系统错误。在一些实施方式中，该方法还包括响应于检测出该一个或更多个系统错误而自主地校正该一个或更多个系统错误。在一个实施方式中，校正该一个或更多个系统错误包括响应于检测出该一个或更多个系统错误而自主地命令该第一储能系统中的断路器重置。
在实施方式中，该方法还包括响应于检测出一个或更多个系统错误而提示用户手动校正一个或更多个系统错误。在至少一个实施方式中，联接第一储能系统内的一个或更多个电池接触器响应于未检测出一个或更多个系统错误而被执行。在一些实施方式中，处理一个或更多个电池接触器的电池接触器状态以检测一个或更多个电池接触器错误包括检测至少一个卡住的电池接触器。
在至少一个实施方式中，该方法还包括响应于检测出该至少一个卡住的电池接触器而自主地命令该至少一个卡住的电池接触器重置。在一些实施方式中，该方法包括响应于检测出该至少一个卡住的电池接触器而提示用户手动校正至少一个卡住的电池接触器。在一个实施方式中，激励该电池模块包括接合将该电池模块耦合至该第一储能系统的机构。
在一个实施方式中，接合该机构包括接合开关、继电器、触点和键槽中的一个。在至少一个实施方式中，该方法包括：将能量从该第一储能系统发送到从属储能系统；利用该从属储能系统的处理单元处理该从属储能系统的储能系统状态；联接该从属储能系统内的一个或更多个电池接触器；利用该处理单元处理该从属储能系统内的该一个或更多个电池接触器的电池接触器状态；确定多个(a plurality of)储能系统的状态；以及将该多个储能系统的状态发送到该第一储能系统的处理单元。
根据本公开的一个方面，提供了一种储能系统。该储能系统包括：至少一个接触器，其被配置为耦合至至少一个对应的电池模块；电力转换模块，其被配置为在第一连接处耦合至电源并且在第二连接处耦合至至少一个电池模块；以及电池管理系统，其被配置为耦合至该至少一个接触器和该电力转换模块。该电池管理系统被配置为：激励该至少一个电池模块；联接该至少一个接触器；处理该至少一个接触器的接触器状态以检测接触器错误；响应于未检测出任何电池接触器错误而使该至少一个电池模块脱离；以及确定该储能系统的状态。
在一个实施方式中，该电池管理系统还被配置为处理储能系统状态以检测一个或更多个系统错误。在一些实施方式中，该电池管理系统还被配置为响应于检测出该一个或更多个系统错误而自主地校正该一个或更多个系统错误。在至少一个实施方式中，该系统包括断路器，其中该电池管理系统还被配置为响应于检测出该一个或更多个系统错误而自主地命令该断路器重置。
在至少一个实施方式中，该电池管理系统还被配置为响应于未检测出该一个或更多个系统错误而联接该至少一个接触器。在一些实施方式中，处理该接触器状态包括检测至少一个卡住的电池接触器。在一个实施方式中，该电池管理系统还被配置为响应于检测出至少一个卡住的电池接触器而自主地命令该至少一个卡住的电池接触器重置。在一些实施方式中，该电池管理系统被配置为接合将该至少一个电池模块耦合至该储能系统的机构。
在至少一个实施方式中，该系统还包括系统级控制器和被配置为耦合至从属储能系统的至少一个连接，并且其中该系统级控制器被配置为：将能量从该储能系统传输至该从属储能系统；处理该从属储能系统的储能系统状态；联接该从属储能系统内的一个或更多个电池接触器；处理该从属储能系统内的该一个或更多个电池接触器的电池接触器状态；以及确定多个储能系统的状态。
附图说明
这些附图并非旨在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或几乎相同的部件由划线数字表示。出于清楚的目的，并非每一个部件都会标记在每一个图中。在附图中：
图1示出了用于根据本公开的各种实施方式调试的储能系统(ESS) 的方面；
图2A示出了用于根据本公开的各种实施方式调试的储能系统(ESS) 区域的方面；
图2B示出了用于根据本公开的各种实施方式调试的基于交流(AC) 的储能系统(ESS)区域的方面；
图2C示出了用于根据本公开的各种实施方式调试的基于直流(DC) 的储能系统(ESS)区域的方面；
图3A示出了详述用于根据本公开的各种实施方式调试的储能系统 (ESS)的方面的框图；
图3B示出了详述用于根据本公开的各种实施方式调试的多个储能系统(ESS)的方面的框图；
图4A示出了详述根据本公开的各种实施方式的储能系统(ESS)的储能串的方面的框图；
图4B示出了详述根据本公开的各种实施方式的来自多个储能系统 (ESS)的多个储能串的方面的框图；
图5A示出了详述根据本公开的各种实施方式的用于单个储能系统 (ESS)的调试方法的方面的流程图；
图5B接续图5A示出了详述用于单个储能系统(ESS)的调试方法的方面的流程图；
图6A示出了详述根据本公开的各种实施方式的用于多个储能系统 (ESS)的调试方法的方面的流程图；
图6B接续图6A示出了详述用于多个储能系统(ESS)的调试方法的方面的流程图；
图7示出了根据本公开的各种实施方式的用于调试单个储能系统(ESS) 的示例的各个方面；和
图8示出了根据本公开的各种实施方式的用于调试多个储能系统(ESS) 的混合储能系统(ESS)区域示例的各个方面。
详细描述
本公开并不将其应用限于下面描述中阐述的或者在附图中示出的部件的结构以及布置的细节。本公开能够是其他实施方式，并且能够以各种方式来实践或执行。此外，在本文使用的措辞和术语是为了描述的目的，且不应被视为限制性的。“包括(including)”、“包括(comprising)”、“具有”、“包含”、“涉及”及变型在本文中的使用意在是开放式的，即“包括但不限于”。
储能系统(ESS)对各种各样的用户群体有各种各样的应用。尽管在一个时间点存储能量以在稍后的时间点使用是ESS的一种实施方式，但是存在其他实施方式，其包括但不限于电力频率调节、电气负载均衡和高峰调节、紧急备用电源、电网稳定和/或电能质量调节器。这样的实施方式可以部署在住宅、商业、公共设施和/或工业应用中，这可以有益于每种类型的环境。为了在如此广泛的应用中获得这样的益处，任何ESS都是模块化和可扩展的是非常有益的。
储能系统(ESS)和/或其部件本质上可以是可运输的。如果是这样的话，作为许多示例之一，地方、州、地区、国家和/或国际监管机构可能要求通过实践(诸如，断开任何存储的能量源与ESS系统的其余部分的连接) 使ESS被安全运输。因此，这对于允许ESS的安全运输、组装和调试的系统和方法是有益的。
ESS可以包含存储能量的一个或更多个装置。储能装置的示例可以包括一个或更多个电池、电容器和/或燃料电池。为了使这些储能元件在ESS 的存储、运输期间和/或在ESS的调试之前是安全的，通过使用开关元件使这些能量源被电隔离。通过该调试过程，这样的系统从一系列惰性部件转变为功能性ESS。用于调试ESS的这些系统和方法可以包括施加外部能量源(作为许多示例之一的电池)以激励第一ESS来控制一个或更多个电池接触器或存储的能量源，从而向第一ESS和任何从属ESS提供能量。
根据监管标准(一个示例是运输部(DOT)38.3)，锂离子电池需要安全运输以防止火灾、爆炸和/或其他不安全的状况。火灾的一个原因可能是由于电池单元(cell)/电池(battery)短路导致的热击穿。为了显著降低这种情况的可能性，电池单元/组可以配置有开关(机械式或机电式)以在运输期间从电池组总线端子断开电池单元的连接。这种开关切断了能量从正极端子流向负极端子的路径，从而防止了电流流动。
图1示出了用于根据本公开的各种实施方式调试的储能系统(ESS) 的方面。ESS100的实施方式可以包含若干部件以获得针对特定应用的期望益处。ESS 100的部件可以包括系统级控制器110、电力转换模块115、一个或更多个电池模块120、电池管理系统130，它们中可以没有、有一些或全部被容纳在机架外壳140中。应该认识的是，尽管在图1中示出了特定的配置，但许多可替代的系统配置是可能的并且部件的特定位置不会影响功能。
例如，系统级控制器110可以是机架外壳140内的单独的设备，或者可以与诸如电力转换模块115的另一个设备或任何其他设备共享机架单元 (被称为“U”点)。电池模块120可以基于包括但不限于电池类型、结构、连接和/或应用的各种因素而在形状、尺寸、数量或任何其他物理特性上变化。电力转换模块115还可以基于例如输入功率、安全性考虑或作为系统的ESS的应用而在尺寸、机架单元或“U”的高度或其他物理特性上变化。出于本文中所详述的原因，电池管理系统130还会在物质性(physicality) 上变化。
机架外壳140可以是由各种材料(诸如被设计成支撑部件的重量的铝、钢或其他材料)制成的机架系统，并且可以额外地用作用于包含在其中的部件的安全屏障。这样的机架外壳140可以例如类似于被设计为在室内环境中操作的IT机架系统，或者可以被硬化以在包括但不限于在各种天气状况下的户外的严酷环境中操作作为微电网解决方案的一部分，或者在很少或没有环境支持的集装箱结构(例如集装箱数据中心)内操作。
其他部件可以被包括在ESS 100中以适应特定的应用。作为示例，ESS 100可以包括专用部件以执行高峰调节和/或负载转移以适应紧急备用电源情景和/或需求响应。其他示例可以包括微电网应用，其中可能需要设备来创建能够从主电网断开连接并且在断开连接时独立运行的局部电网。其他示例包括通过整合可能产生大的可用性摆动的诸如太阳能或风能的可再生能源的电力产品。此外，当频率调节、电力质量、电压控制和/或旋转备用被考虑用于额外的专用设备时，电网稳定应用的近即时充电和/或放电周期可以有益于ESS100。
当连接不止一个ESS 100时，形成ESS区域。储能系统可以被组合以允许诸如针对特定应用存储能量的额外容量的益处。图2A示出了根据本公开的各种实施方式的用于调试的储能系统(ESS)区域的方面。尽管每个ESS区域内所包含的部件的数量和类型可基于ESS100中的应用而变化，但在ESS区域中，ESS系统的数量可基于应用而变化。图2A示出了使用多个ESS系统形成ESS区域主机架200、201、202以形成ESS区域的实施方式。每个ESS区域系统可以在每个分立系统中具有上文详述的部件，诸如系统级控制器模块210、220、230、电力转换模块211、221、231、电池模块212、222、232和电池管理系统(BMS)215、225、235。如上所述，每个ESS系统可以被包含在机架内。应当认识到的是，本公开设想从 1到N的任何数量的ESS可以基于应用而被聚集以形成区域。本公开的实施方式还设想了多个ESS区域的连接。
在各种实施方式中，ESS区域可以每个区域仅包含一个系统级控制器模块。包含对于区域的唯一系统级控制器模块的机架外壳可以是ESS区域主机架200。ESS区域主机架200内的BMS模块可以聚集来自ESS区域内的其他BMS模块中的每一个的数据。本公开设想可以为每个ESS区域配置一个或更多个ESS区域主机架200。ESS可以是基于交流电(AC)或直流电(DC)的技术，并且ESS区域可以由基于AC技术、DC技术或基于AC和DC两者混合的技术的ESS组成。
图2B示出了用于根据本公开的各种实施方式调试的基于AC的储能系统(ESS)区域的方面。ESS区域主机架200和ESS区域203、204内的多个基于AC的ESS系统可以被连接以形成ESS区域。每个ESS区域包含一个ESS区域主机架200。ESS区域主机架200可以包含系统级控制器模块210、电力转换模块211、BMS 215以及一个或更多个电池模块212。 ESS区域203、204内的作为基于AC技术的其他ESS可以仅包含电力转换模块221、231、BMS 225、235以及一个或更多个电池模块222、232。
图2C示出了根据本公开的各种实施方式的用于调试的基于DC的储能系统(ESS)区域的方面。ESS区域主机架200和多个基于DC的ESS 205、 206可以被连接以形成ESS区域。ESS区域主机架200可以包含系统级控制器模块210、电力转换模块211、BMS 215以及一个或更多个电池模块 212。ESS区域205、206内的作为基于DC的技术的其他ESS可以仅包含 BMS225、235以及一个或更多个电池模块222、232。
图3A示出了详述用于根据本公开的各种实施方式调试的储能系统 (ESS)的方面的框图。ESS 300的实施方式可以包括上文详述的元件的组合。应当认识到的是，这些元件共享各种接口，其包括但不限于物理、电力和数据，每个附图示出了这些连接的简化形式。
每个电池模块305不仅可以包含用于存储能量的电池单元，还可以包含电池控制器以提供对每个模块中的单元的管理和控制，并且用于管理和监控电池接触器，该电池接触器部分负责断开和/或闭合一系列继电器或类似装置以施加或移除来自电池单元的电力。
电池管理系统310可以在ESS 300级处使用以监控和管理ESS 300内的电池模块305以提供状态信息和其他适当的控制，以实现电池模块305 的安全、可靠和寿命的益处。电池管理系统310可以包括控制器、机电开关、电源和/或传感器以监控ESS 300级处的电压、电流和/或功率。
电力转换模块320可以是控制电池模块305与市电电源330之间的能量流动的双向转换器。当ESS 300释放任何所存储的能量时，任何电池DC 电压可以被转换成三相电压输出。在再充电时，电力转换模块320接受市电电源并且将它转换成DC电压以对电池模块305充电。实施方式还设想在再充电时接受直流DC电压。
本公开中的实施方式设想市电电源330可以是电力企业，其示例可以包括经由所建立的分布式电力网络提供AC电力的公用电网。其他AC源的示例可以包括站上或远程定位的AC发电机。通过本发明还设想了各种 DC源，其包括连接到ESS 300的其他电池阵列或者任何类型的可再生能源，例如太阳能阵列、风力涡轮机和/或动能能源。应当认识到，本公开并不受提供给ESS 300的市电电源的数量或类型的限制。
系统级控制器340将数据连接提供给ESS 300外部的源。尽管在图3A 中示出的系统级控制器340具有与云计算环境350的连接，但可以使用至数据源的本地连接。由于ESS300内的自主控制是可行的，因此实施方式还设想不与系统级控制器340连接。还应认识到的是，由ESS 300生成的任何数据可以被用于促进ESS 300的益处并且可以被收集、聚集并进一步被处理且被发送回ESS 300以变更操作参数，从而创建本公开的可选实施方式。
来自系统级控制器340的数据连接可以采取多种形式。示例包括但不限于还可以通过能够以有线或无线连接方式连接到这样的环境的各种装置来获得的对云计算环境350的访问。这些有线连接类型可以包括但不限于任何物理布线方法，诸如5e类电缆(category5e cable)、同轴电缆、光纤或任何其它物理介质，以传播电信号。无线连接可以包括但不限于个人区域网(PAN)、局域网(LAN)、Wi-Fi、蓝牙、蜂窝网、全局网或基于空间的通信网络。很好理解的是，计算装置和连接类型仅旨在是说明性的并且计算节点和云计算环境可通过具有可寻址或直接连接的任何类型的网络与任何类型的计算机化装置进行通信。
图3B示出了详述用于根据本公开的各种实施方式调试的多个ESS的方面的框图。ESS 300被示出具有上文参考图3A详述的部件。第二ESS 360 被示出具有如上所述的一个或更多个电池模块365、系统级控制器370、电力转换模块380和电池管理系统390。应当认识到的是，不是一个ESS 中的每一个部件都需要在从属ESS中被复制。此外，本公开设想了如在图 3B中所示出的ESS的连接355。这个连接可以是用于电力、数据和/或任何其他目的的连接。这样的连接可以是ESS之间的混合类型的连接并且服务ESS之间的多种类型的连接。
图4A示出了详述根据本公开的各种实施方式的储能系统(ESS)的储能串的方面的框图。储能串可以是ESS中的元件。一个或更多个能量串可以作为ESS的一部分存在。在第一ESS中，储能串可以包含能量源405、电池管理系统410以及任何数量的(例如，1至N个)电池模块420、430。每个电池模块还可以包括电池控制模块422、432以及一个或更多个电池单元424、426、428、434、436、438。
能量源405可以是能够如上所述的由电池管理系统410和/或电池模块 420、430处理的任何存储能量源或实时能量源(live energy source)。能量源405的实施方式可以包括但不限于来自例如电源插座的实时源或发电源的AC电力。设想了各种电压、频率、功率因数。诸如铅酸、锂离子和/ 或碳锌的各种化学物质的一个或更多个电池在本公开中也被设想作为能量源405。在本公开中，设想了原电池和可再充电电池类型这两者以及物理尺寸、电压，电流、安培小时、功率以及其它电特性。很好理解的是，配电、发电和电池技术仅旨在是说明性的并且在本公开中并不意味着限制。
每个电池模块420、430可以由电池控制模块422、432和/或一个或更多个电池单元424、426、428、434、436、438组成。电池控制模块422、 432可以与一个或更多个电池单元424、426、428、434、436、438相关联并且用于在它们操作期间测量、监控和管理电池单元424、426、428、434、 436、438。这可以包括但不限于控制电池接触器、将操作限制在特定操作参数内、计算操作度量数据、安全认证、负载平衡、报告数据、监测健康度量，诸如电压、电流、功率、温度、湿度和/或有利于确定一个或更多个电池单元424、426、428、434、436、438的状态的其它参数。
在一个实施方式中，电池管理系统410可以与多个电池控制模块422、 432一起操作以测量、监控和/或管理一个或更多个电池模块420、430，其中的每一个还可以被称为“电池串”。设想了在ESS内有一个或更多个电池串，并且每个电池串内有一个或更多个电池单元424、426、428、434、 436、438。
电池单元424、426、428、434、436、438的实施方式可以包括诸如铅酸、锂离子和/或碳锌的各种化学品的一个或更多个电池。在本公开中设想了原电池和可再充电电池类型这两者以及物理尺寸、电压、电流、安培小时、功率以及其它电特性。很好理解的是，电池技术仅旨在是说明性的，并且在本公开中并不意味着限制。
图4B示出了详述根据本公开的各种实施方式的来自多个储能系统 (ESS)的多个储能串的方面的框图。第一ESS 400的实施方式被示出具有上文详述的部件。第二ESS 440的实施方式被示出具有如上所述的一个或更多个电池管理系统450、电池控制模块462、472、电池模块460、470 和电池单元464、466、468、474、476、478。应当认识到的是，不是一个ESS中的每一个部件都需要在从属ESS中被复制。此外，本公开设想了如图4B中所示出的ESS的连接439。这种连接可以是用于电力、数据和/或任何其他目的的连接。这样的连接可以是ESS之间的混合类型的连接并且服务ESS之间的多种类型的连接。
图5A示出了详述用于诸如图1的根据本公开的各种实施方式的储能系统(ESS)的调试方法的方面的流程图。调试方法的实施方式可以包括：当ESS已经从一个位置安全地运输到另一个位置(这通常需要任何电池模块与ESS的其余部分断开连接以防止能量释放)时，将ESS从非运行状态转换为运行状态。
ESS的调试可以开始于块510处的将能量源连接到ESS。能量源的类型上文描述并且包括诸如可从电源插座(例如来自市电电源)获得能量的实时能量源，或本地发电源，和/或诸如电池、电容器的存储能量源，和/ 或其它电势和/或动能存储源。来自源的能量可以从AC转换成DC，或者从DC转换成AC，和/或在电压、电流、频率、功率因数或其他参数值上进行转换。能量源可以是ESS的一部分和/或在调试时被引入ESS。应当认识到的是，并非要求一种类型的能量源来调试ESS，若非使用在本文中所列出的任何类型的能量源，则可以使用未被列出的替代品。
一旦能量源在块510处被连接，则它可以由用户和/或系统激活。在一些实施方式中，在块520处，用户可以使诸如开关、继电器、触点、键槽、锁和/或其他装置的机构接合以激励能量源，以在能量源与ESS内的各种处理模块之间创建接触。可选地，本公开设想使用诸如计算机控制方法的自主方法，使得可以经由软件接口给出命令以在块520处使机构接合以激励能量源。关于控制自主方法的类型和范围没有暗示限制，其在本领域中是形式多样的，仅设想了在块520处使机构接合以激励能量源的方法作为本公开的一部分。
一旦能量被施加，ESS将在块530处处理状态以确定ESS的当前状态。这个处理可以发生在单个ESS或区域ESS内的系统级控制器、电力转换模块、一个或更多个电池模块和/或电池管理系统处。ESS状态可以包括但不限于硬件状态、软件状态、电池模块状态和/或指示ESS整体健康的任何其他状态或信息。通过ESS处理这个ESS状态以在判定块540处确定是否存在任何ESS错误。这些错误可以包括来自包括但不限于电池模块系统、电力转换模块、系统级控制器、电池模块和/或任何系统和/或子系统的任何ESS部件或其组合的硬件、软件或互连错误。
如果检测出错误，则可以在块545处执行ESS诊断以确定错误状况。 ESS诊断可以确定一个或更多个错误状况和/或纠正错误状况的一个或更多个可能的推荐动作。应当认识到的是，诊断和推荐动作可以来源于ESS 的系统和/或子系统中的一个或更多个，并且没有一个处理模块可以负责所有的诊断和/或推荐动作。通过手动干预(例如，用户重置ESS上的断路器)或自主地(例如，软件程序命令ESS上的断路器重置)在块547处校正在ESS中检测出的问题。一旦完成，则在块520处再次使激励能量源的机构接合。
如果在判定块540处不存在ESS系统错误，则电池控制模块可以在块 550处控制每个电池模块中的电池接触器以断开或闭合至电池单元的电接触，以停止或允许能量流向ESS的系统和/或子系统。应当认识到的是，在块550处的电池接触器的联接可以在所有电池模块中同时发生或者可以在如下方法中发生：少量电池接触器被激励并且ESS被允许达到静止状态，接着其他电池接触器被激励。设想了其它实施方式，诸如电池接触器和模块的顺序启动以平衡功率、电压和/或电流并且允许ESS的有序调试。应当认识到的是，针对在块550处控制电池接触器的数量、顺序和/或时序而设想了各种实施方式，以实现如安全性、稳健运行和/或具体应用的特定需求的这样的益处。
当电池接触器被控制时，检查关于接触器的错误状态以在判定块560 处确定是否存在任何电池接触器错误。这个错误状态可以包括但不限于被请求改变状态但没有改变状态的“卡住的(stuck)”电池接触器、不在预期位置的和/或响应为失去通信的接触器。其他的接触器错误可能存在并且被设想为本公开的一部分。
如果在判定块560处检测出电池接触器中的错误，则可以在块565处对电池接触器执行诊断以确定错误状况。电池接触器诊断可以确定一个或更多个错误状况和/或用于纠正错误状况的一个或更多个可能的推荐动作。应当认识到的是，诊断和推荐动作可以来源于ESS的系统和/或子系统中的一个或更多个，并且没有一个处理模块可以负责所有的诊断和/或推荐动作。可以通过手动干预(例如，将电池模块重新安置在ESS上)或自主地 (例如，软件程序命令ESS上的电池接触器重置)在块567处校正在电池接触器中检测出的问题。一旦完成，则在块520处再次接合激励能量源的机构。
图5B接续图5A示出了详述用于储能系统(ESS)的调试方法的方面的流程图。一旦电池模块中的电池接触器被控制并且任何所存储的能量正从电池模块流至ESS，而在判定块560处没有检测出任何电池接触器错误，则在块570处可以使能量源脱离。一旦脱离，ESS将如上所详述的在判定块580处确定是否存在任何错误并且如果检测出错误，则可以在块585处执行ESS诊断以确定如上所详述的错误状况。通过手动干预(例如，用户重置ESS上的断路器)或自主地(例如，软件程序命令ESS上的断路器重置)在块587处校正在ESS中检测出的问题。一旦完成，能量源在块570 处被再次脱离。应当认识到的是，设想了其他补救措施作为本公开的一部分，其包括但不限于ESS和/或包括ESS的系统和/或子系统的组合的完全重置。
如果在判定块580处不存在ESS系统错误，则ESS的状态被处理并且在块590处被发送给用户或其他管理接口。ESS的状态可以包括ESS的一般状态、电池模块的健康信息和/或ESS的各种系统和/或子系统的通信状态。这个状态数据可以被进一步发送到云环境并且被收集、整理和/或进一步处理以产生关于主体ESS或者ESS被部署到其中的应用的特性的动作数据。作为许多示例之一，如果在电网稳定化应用中使用了ESS，则关于电池放电的数据可以被用作与ESS所服务的电网的电力质量相关的关联数据。此外，随着时间的后续的再充电率可以被相关联以展示和计算在特定ESS 中的电池模块的寿命特性，并且还可以用作类似应用中的其他这样的电池模块的指导。通过这种方式，ESS可以用于产生超出对于ESS中一些模块的文档规范数据的数据。
一旦在块590处发送了ESS的状态并且与ESS相关联的电池模块正在向ESS提供能量，则在块595处完成了针对单个ESS的调试。
图6A示出了详述用于诸如图2A的根据本公开的各种实施方式的多个储能系统(ESS)的调试方法的方面的流程图。应当认识到的是，多个ESS 的调试可以仅需要能量源405在块605处开始第一ESS的调试过程以及在块610处将从第一ESS产生的能量传输到从属ESS以用于它们的调试。
一旦能量被施加于从属ESS，从属ESS将在块620处处理其系统状态以确定从属ESS的当前状态。与其他ESS状态一样，这可以包括但不限于硬件状态、软件状态、电池模块状态和/或ESS的整体健康状况。这个从属ESS状态被处理以在判定块630处确定是否存在任何ESS错误。这些错误可以包括来自包括但不限于电池模块系统、电力转换模块、系统级控制器、电池模块和/或任何系统和/或子系统的任何ESS部件或其组合的硬件、软件或互连错误。
如果在判定块630处检测出错误，则可以在块635处对从属ESS执行 ESS诊断以确定错误状况。ESS诊断可以确定一个或更多个错误状况和/ 或用于纠正错误状况的一个或更多个可能的推荐动作。应当认识到的是，诊断和推荐动作可以来源于从属ESS的系统和/或子系统中的一个或更多个，并且没有一个处理模块可以负责所有的诊断和/或推荐动作。通过手动干预(例如，用户重置ESS上的断路器)或自主地(例如，软件程序命令 ESS上的断路器重置)在块637处校正在从属ESS中检测出的问题。一旦完成，则在块620处再次执行处理从属ESS状态。
如果在判定块630处确定没有系统错误，则电池控制模块可以在块640 处控制每个电池模块中的电池接触器以断开或闭合至电池单元的电接触，以停止或允许能量流动至当前ESS的系统和/或子系统。应当认识到的是，在块640处的电池接触器的联接可以在所有的电池模块中同时发生或者可以在如下方法中发生：少量电池接触器被激励并且ESS被允许达到静止状态，接着其他电池接触器被激励。设想了其它实施方式，诸如电池接触器和模块的顺序启动以平衡功率、电压和/或电流并且允许ESS的有序调试。应当认识到的是，针对在块640处控制电池接触器的数量、顺序和/或时序而设想了各种实施方式，以实现如安全性、稳健操作和/或具体应用的特定需求的这样的益处。
当电池接触器被控制时，检查关于接触器的错误状态以在判定块650 处确定任何电池接触器错误。电池接触器错误状态可以包括但不限于被请求改变状态但没有改变状态的“卡住的”电池接触器、不在预期位置的和 /或响应为失去通信的接触器。其他的接触器错误可能存在并且被设想为本公开的一部分。
如果在判定块650处检测出电池接触器中的错误，则可以在块655处执行对电池接触器的诊断以确定错误状况。电池接触器诊断可以确定一个或更多个错误状况和/或一个或更多个可能的推荐动作。应当认识到的是，诊断和推荐动作可以来源于ESS的系统和/或子系统中的一个或更多个，并且没有一个处理模块可以负责所有的诊断和/或推荐动作。可以通过手动干预(例如，将电池模块重新安置在从属ESS上)或自主地(例如，软件程序命令从属ESS上的电池接触器重置)在块657处校正在电池接触器中检测出的问题。一旦完成，则在块620处再次执行处理从属ESS状态。
图6B接续图6A示出了详述用于多个储能系统(ESS)的调试方法的方面的流程图。一旦电池模块中的电池接触器被控制并且在块中确定没有电池接触器错误，任何存储的能量从电池模块流动至从属ESS，如上所述， ESS将在判定块670处确定660是否存在任何错误并且如果检测出，则可以在块675处执行ESS诊断以如上文所详述的确定错误状况。通过手动干预(例如，用户重置ESS上的断路器)或自主地(例如，软件程序命令 ESS上的断路器重置)在块677处校正在ESS中检测出的问题。一旦完成，则在块660处确定关于完整的ESS的状态。应当认识到的是，设想了其他补救措施作为本公开的一部分，其包括但不限于ESS和/或包括ESS的系统和/或子系统的组合的完全重置。
ESS的状态被处理并且在块680处被发送给用户或其他管理接口，其可以包括ESS的一般状态、电池模块的健康信息和/或ESS的各种系统和/ 或子系统的通信状态。这个状态数据可以被进一步发送到云环境并且被收集、整理和/或进一步处理以产生关于主体ESS或者ESS被部署至其中的应用的特性的动作数据。作为许多示例之一，如果在电网稳定化应用中使用ESS，则关于电池放电的数据可以被用作与ESS所服务的电网的电力质量相关的关联数据。此外，随着时间的后续的再充电率可以被相关联以展示和计算在特定ESS中的电池模块的寿命特性，并且还可以用作类似应用中的其他这种电池模块的指导。通过这种方式，ESS可以用于产生超出对于ESS中一些模块的文档规范数据的数据。
一旦在块680处发送了ESS的状态并且与ESS相关联的电池模块正在向ESS提供能量，则在块685处完成了针对ESS区域的主要的单个ESS 的调试。应当认识到的是，本公开的原理设想了从属ESS启动序列，其可以开始于从属于第一ESS的ESS，该第一ESS为后续的ESS调试提供能量，或者例如不调试特定ESS系统的启动序列，但是同时调试跨越几个从属ESS模块的电池模块。
图7示出了根据本公开的各种实施方式的用于在调试储能系统(ESS) 中使用的示例的各个方面。ESS 750被示出具有系统级控制器710、电力转换模块715、BMS 730和多个电池单元720。作为各种示例之一，ESS 750 可以连接到市电电源760以对ESS 750的电池单元720充电，或者可选地向诸如数据中心770的负载提供电力。应当认识到的是，在各种示例中，市电电源760不需要支持诸如数据中心770的负载。
在操作中，调试ESS 750的用户通常会遵循图5A和图5B中的流程。诸如铅酸电池的能量源700将被连接到ESS 750并且被接合以将能量源 700连接到ESS 750。如果ESS 750在没有错误的情况下启动，则每个电池单元720中的电池接触器将被控制并且不存在任何错误，ESS 750的其他电池模块将启动并且允许能量源700被移除。此时，ESS 750能够支持其自身的操作和相关联的数据中心770负载。
图8示出了根据本公开的各种实施方式的用于在调试多个储能系统 (ESS)中使用的混合储能系统(ESS)区域示例的各个方面。ESS区域 850被示出具有包括主机架800的多个ESS机架，该主机架包含系统级控制器810、电力转换模块811、BMS 815和多个电池单元812。基于AC的 ESS机架803包括电力转换模块821、BMS 825和多个电池单元822。基于DC的ESS机架804包括BMS 835和多个电池单元832。
作为各种示例之一，ESS区域850可以连接到市电电源860以对ESS 区域850的电池单元812、822、832充电或者可选地向诸如数据中心870 的负载提供电力。应当认识到的是，在各种示例中，市电电源860不需要支持诸如数据中心870的负载。
在操作中，调试ESS区域850的用户通常会遵循图6A和图6B中的流程。诸如铅酸电池的能量源802将被连接到ESS区域850并且被接合以将能量源802连接到ESS区域850。如果ESS区域850在没有错误的情况下启动，则每个电池单元812、822、832中的电池接触器将被控制并且不存在任何错误，ESS区域850的其余部分将启动并且允许能量源802被移除。此时，ESS区域850能够支持其自身的操作和相关联的数据中心870 负载。
在上面论述的本发明的实施方式中，分析的结果被描述为被实时地提供。如本领域中的技术人员理解的，术语实时的使用并不意欲暗示结果是立即可用的，而更确切地，其是快速可用的，从而给设计者在短的时间段期间(诸如在几分钟内)尝试多个不同的设计的能力。
在这样描述了本公开的至少一个实施方式的几个方面后，将认识到的是，本领域中的技术人员将容易想到各种变更、修改和改进。这种变更、修改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在处于本公开的精神和范围内。因此，前文的描述和附图仅仅是示例性的。

Claims (21)

1.一种调试储能系统的方法，包括：
将第一储能系统连接到电源；
将所述第一储能系统连接到电池模块；
通过所述第一储能系统接收来自所述电源的电力；
通过所述第一储能系统经由所述电源激励所述电池模块；
联接所述第一储能系统内的一个或更多个电池接触器以将所述电池模块选择性地耦合至所述电源；
处理所述一个或更多个电池接触器的电池接触器状态以检测电池接触器错误；
响应于未检测出任何电池接触器错误而使所述第一储能系统处的所述电池模块脱离，并且将所述电源与所述第一储能系统断开；并且
确定所述第一储能系统的状态。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括处理所述第一储能系统的所述状态以检测一个或更多个系统错误。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括响应于检测出所述一个或更多个系统错误而自主地校正所述一个或更多个系统错误。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，校正所述一个或更多个系统错误包括响应于检测出所述一个或更多个系统错误而自主地命令所述第一储能系统中的断路器重置。
5.根据权利要求2所述的方法，还包括响应于检测出所述一个或更多个系统错误而提示用户手动校正所述一个或更多个系统错误。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，联接所述第一储能系统内的所述一个或更多个电池接触器响应于未检测出一个或更多个系统错误而被执行。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，处理所述一个或更多个电池接触器的所述电池接触器状态以检测一个或更多个电池接触器错误包括检测至少一个卡住的电池接触器。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括响应于检测出所述至少一个卡住的电池接触器而自主地命令所述至少一个卡住的电池接触器重置。
9.根据权利要求7所述的方法，还包括响应于检测出所述至少一个卡住的电池接触器而提示用户手动校正所述至少一个卡住的电池接触器。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，激励所述电池模块包括使机构接合以将所述电池模块耦合至所述第一储能系统。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，使所述机构接合包括使开关、继电器、触点和键槽中的一个接合。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将能量从所述第一储能系统传输到从属储能系统；
利用所述从属储能系统的处理单元处理所述从属储能系统的储能系统状态；
联接所述从属储能系统内的一个或更多个电池接触器；
利用所述处理单元处理所述从属储能系统内的所述一个或更多个电池接触器的电池接触器状态；
确定多个储能系统的状态；以及
将所述多个储能系统的状态发送到所述第一储能系统的处理单元。
13.一种储能系统，包括：
至少一个电池接触器，其被配置为耦合至至少一个对应的电池模块；
电力转换模块，其被配置为在第一连接处耦合至电源并且在第二连接处耦合至所述至少一个对应的电池模块；以及
电池管理系统，其被配置为耦合至所述至少一个电池接触器和所述电力转换模块并且被配置为：
接收来自所述电源的电力；
经由所述电源激励所述至少一个对应的电池模块；
联接所述至少一个电池接触器；
处理所述至少一个电池接触器的电池接触器状态以检测电池接触器错误；
响应于未检测出任何电池接触器错误而使所述至少一个对应的电池模块脱离，并且将所述电源与所述储能系统断开；以及
确定所述储能系统的状态。
14.根据权利要求13所述的储能系统，其中，所述电池管理系统还被配置为处理储能系统状态以检测一个或更多个系统错误。
15.根据权利要求14所述的储能系统，其中，所述电池管理系统还被配置为响应于检测出所述一个或更多个系统错误而自主地校正所述一个或更多个系统错误。
16.根据权利要求15所述的储能系统，还包括断路器，其中所述电池管理系统还被配置为响应于检测出所述一个或更多个系统错误而自主地命令所述断路器重置。
17.根据权利要求14所述的储能系统，其中，所述电池管理系统还被配置为响应于未检测出所述一个或更多个系统错误而联接所述至少一个电池接触器。
18.根据权利要求13所述的储能系统，其中，处理所述电池接触器状态包括检测至少一个卡住的电池接触器。
19.根据权利要求18所述的储能系统，其中，所述电池管理系统还被配置为响应于检测出所述至少一个卡住的电池接触器而自主地命令所述至少一个卡住的电池接触器重置。
20.根据权利要求13所述的储能系统，其中，所述电池管理系统被配置为使机构接合以将所述至少一个对应的电池模块耦合至所述储能系统。
21.根据权利要求13所述的储能系统，还包括系统级控制器和被配置为耦合至从属储能系统的至少一个连接，并且其中所述系统级控制器被配置为：
将能量从所述储能系统传输至所述从属储能系统；
处理所述从属储能系统的储能系统状态；
联接所述从属储能系统内的一个或更多个电池接触器；
处理所述从属储能系统内的所述一个或更多个电池接触器的电池接触器状态；以及
确定多个储能系统的状态。
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