CN110521079B - 用于防止能量存储设备过放电和重新操作能量存储设备的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种能量存储系统，包括：外部电力输入单元，其被配置为接收不间断的外部电力；电池，其被配置为存储电力；电力调节设备，其被配置为调节不间断的外部电力和电池的电力。电池包括：电池模块，其包括一个或多个电池单体；电池管理系统；主开关，其被设置在电池模块和电池管理系统之间的电力路径以及电池模块和电力调节设备之间的路径上；唤醒继电器，其被配置为从电力调节设备接收唤醒信号，并将唤醒信号发送到电池管理系统。

Description

用于防止能量存储设备过放电和重新操作能量存储设备的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于唤醒在睡眠模式下操作的MCU的设备和方法。
背景技术
最近，存在对在需要时存储和使用电力的能量存储系统(Energy StorageSystem：ESS)的增加的兴趣。
首先，电池和ESS之间的区别在于电池存储DC电力并且简单地输出DC电力，而ESS将AC转换为DC并将其存储，将存储的DC转换为AC并将其输出，以及通过PCS控制电力的供应和输出。
换句话说，ESS是与诸如PCS、PMS和电池的各种产品联动地整体管理和控制电力的系统。
另一方面，ESS的PCS可以执行用于在通过不间断电力供应将电力存储在电池中时将AC转换为DC的充电功能，以及将从电池输出的DC电力转换为AC以对其进行放电的功能。
在这种情况下，PSC在电力始终连接时始终被供电，并且在电力关闭时由电池电力驱动。
同时，ESS的PMS可以执行管理和集成一个或多个ESS的功能。
同时，ESS的电池还包括电池管理系统。当电池的剩余容量变得小于预定值时，电池的放电被切断，并且电池管理系统在睡眠模式下操作。
当电池管理系统在睡眠模式下操作时，即使在外部电源连接到电池时也可能不对电池进行充电，并且电池可能不会对外部放电，从而无法执行正常电池功能。
为了激活在睡眠模式下操作的电池管理系统，存在用户必须直接接通开关的问题。
因此，在本发明中，在不间断电力供应被连接到ESS时，建议一种用于使用利用不间断电力供应驱动的PCS来激活在睡眠模式下操作的电池管理系统的设备和方法。
发明内容
技术问题
本发明提供了一种用于激活在睡眠模式下操作的电池管理系统的设备和方法。
更具体地，本发明提供了一种用于使用在不间断电力供应被连接时接通的PCS来激活睡眠模式下的电池管理系统的装置和方法。
技术解决方案
本发明的实施例提供一种能量存储系统，包括：外部电力输入单元，其被配置为接收不间断的外部电力；电池，其被配置为存储电力；电力调节设备，其被配置为调节不间断的外部电力和电池的电力。其中电池包括：电池模块，其包括一个或多个电池单体；电池管理系统；主开关，其被设置在电池模块和电池管理系统之间的电力路径以及电池模块和电力调节设备之间的路径上；唤醒继电器，其被配置为从电力调节设备接收唤醒信号，并将唤醒信号发送到电池管理系统，其中，当电池模块的剩余容量变得等于或小于预定容量时，电池管理系统关断主开关，将电池模块从电池管理系统断开连接，以进入睡眠模式，其中当电池模块在充电状态下时，电力调节设备从不间断的外部电力接收驱动电力，并且当电池模块在放电状态下时，电力调节设备从电池模块接收驱动电力。
电力调节设备可包括用于确定不间断的外部电力是否连接到外部电力输入单元以控制唤醒继电器的控制单元，其中当确定控制单元处于不间断的外部电力连接状态下时，电力调节设备可以将不间断的外部电力供应到电池模块以对电池模块进行充电，其中当控制单元确定连接了不间断的外部电力时，电力调节设备可以将不间断的外部电力供应到电池模块以对电池模块充电，其中当控制单元确定未连接不间断的外部电力时，电力调节设备可将电池模块的电力放电到外部。
当供应给电力调节设备的不间断的外部电力和电池电力两者都被切断并且处于OFF状态时，仅当供应不间断的外部电力并且电力调节设备被接通时，控制单元可以产生唤醒继电器接通信号并将其输入到唤醒继电器。
唤醒继电器可以一端连接到电力调节设备的控制单元，并且可以在从电力调节设备的控制单元接收到唤醒继电器接通信号时被接通以允许通过连接将电池模块的电力输入到在睡眠模式下操作的电池管理系统，从而激活在睡眠模式下操作的电池管理系统。
在激活之后，电池管理系统可以接通主开关并关断唤醒继电器。
在本发明的其他实施例中，能量存储系统的过放电防止和重启方法包括：电池模块剩余容量测量操作，其用于在电池管理系统中测量构成能量存储系统的电池模块的剩余容量；能量存储系统的过放电防止操作，其用于当所测量的电池模块剩余容量等于或小于预定容量时，阻断电池模块的放电并将电池管理系统切换到睡眠模式；不间断的外部电力异常确定操作，其用于在电池管理系统在睡眠模式下时在电力调节设备中确定能量存储系统的不间断的外部电力是否异常；能量存储系统重启操作，其用于根据对能量存储系统的不间断的外部电力是否异常的确定，当不间断的外部电力正常时，激活电池管理系统以重启能量存储系统。
当确定不间断的外部电力异常时，能量存储系统重启操作可以持续地维持电池管理系统的睡眠模式，其中，当不间断的外部电力正常时，电池管理系统的激活包括：唤醒继电器接通信号产生操作，其用于在电力调节设备的控制单元中产生唤醒继电器接通信号；唤醒信号输入操作，其用于将所产生的唤醒继电器接通信号输入到唤醒继电器；唤醒继电器接通操作，其用于接通接收唤醒继电器接通信号的唤醒继电器，其中当唤醒继电器接通时，电池模块的电力可以输入到在睡眠模式下操作的电池管理系统，并且在睡眠模式下操作的电池管理系统可以被激活。
当在睡眠模式下操作的电池管理系统被激活时，电池管理系统还可以包括用于接通主开关和关断唤醒继电器的操作。
有益效果
本发明当不间断的外部电力输入到ESS时可以自动唤醒睡眠模式电池的BMS。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的ESS的过放电防止和重启设备的整体配置示意图。
图2是根据本发明的实施例的ESS的过放电防止和重启设备的实际电路示意图。
图3是根据本发明的实施例的ESS的过放电防止和重启的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施例，使得本领域技术人员能够容易地实现本发明。然而，本发明可以以不同的形式实施，并且不应该被构造为限于这里阐述的实施例。在附图中省略了与描述无关的部分，以便清楚地描述本发明，并且相同的标号始终表示相同的元件。
尽管这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。上述术语仅用于将一个部件与另一部件区分开。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一部件可以被称为第二部件，反之亦然。本说明书中使用的术语用于描述特定实施例，并不旨在限制本发明的范围。除非上下文另有明确规定，否则单数表达包括复数表达。
在整个说明书中，当一部分被称为“连接”到另一部分时，它不仅包括“直接连接”而且还包括与另一元件在其之间的“电连接”。此外，当它被描述一个包括(或包含或具有)一些元件时，应该理解它可以仅包括(或包含或具有)那些元件，或者当没有特别限制时，它可以包括(或包含或具有)其他元件以及那些元件。在整个说明书中使用的术语“正在操作”或“正在…的操作”并不意味着“用于…的操作”。
考虑到本发明中的功能，本说明书中使用的术语可以是目前广泛使用的一般术语，但是可以根据本领域技术人员的意图、先例或新技术的出现而变化。另外，在某些情况下，可能存在申请人任意选择的术语，并且在这种情况下，它们的含义在本发明的相应描述部分中描述。因此，本发明中使用的术语应该基于术语的含义和本发明的全部内容而不是简单的术语名称来定义。
1.根据本发明的实施例的用于能量存储系统(ESS)过放电防止和重启的设备
图1是根据本发明的实施例的ESS的过放电防止和重启设备的整体配置示意图，并且图2是根据本发明的实施例的ESS的过放电防止和重启设备的实际电路示意图。
在下文中，将参考图1和图2描述根据本发明的实施例的ESS的过放电防止和重启设备。
根据本发明的实施例的ESS包括始终被输入有不间断的外部电力30的外部电力输入单元、用于存储电力的电池10、以及用于调节不间断的外部电力30和电池10的电力调节装置20。电池10包括由一个或多个电池单体构成的电池模块11、电池管理系统12、设置在电池模块11和电池管理系统12之间的路径上和在电池模块11和功率调节单元20之间的路径上的主开关40、以及用于接收来自电力调节设备20的唤醒ON信号并将唤醒信号发送到电池管理系统的唤醒继电器13。当电池模块的剩余容量变得等于或小于预定容量时，电池管理系统12通过关断主开关40以切断电池模块11和电池管理系统12之间的连接来进入睡眠模式。当电池模块11在充电状态下时，电力调节设备20可以从不间断的外部电力30接收驱动电力，并且当电池模块11在放电状态下时，电力调节设备20从电池模块11接收驱动电力。
更具体地，当电池模块11的剩余容量变得等于或小于预定容量时，电池管理系统12可以关断主开关40并切断电池模块11和电池管理系统12之间的连接以进入睡眠模式。
另一方面，电力调节设备20可以在电池模块在充电状态下时从不间断的外部电力接收驱动电力，并且在电池模块处于放电状态时从电池模块接收驱动电力。
更具体地，电力调节设备20包括用于确定不间断的外部电力30是否连接到ESS的外部电力输入单元并控制唤醒继电器13的控制单元。
更具体地，关于是否供应不间断的外部电力30，控制单元确定当从不间断的外部电力的输出端向电力调节设备的输入单元输入预定电压或电流时，不间断的外部电力30被连接，并且当未从不间断的外部电力30的输出端向电力调节设备的输入单元输入预定电压或电流时，不间断的外部电力30未被连接。
同时，当控制单元确定连接了不间断的外部电力30时，电力调节设备20由不间断的外部电力30的电力驱动以转换不间断的外部电力30的电压、电流、频率和相位中的至少一个以对电池模块11进行充电，并且当控制单元确定未连接不间断的外部电力30时，电力调节设备20由电池模块11的电力驱动并转换电池模块11的电压、电流、频率和相位中的至少一个以对电池模块11进行放电，从而驱动电子设备。
同时，未连接不间断的外部电力30并且不间断的外部电力30异常的情况可以是没有不间断的外部电力输入到ESS的外部电力输入单元的情况。
也就是说，当连接不间断的外部电力30时，电力调节设备20可以由不间断的外部电力30驱动，并且当不间断外部电力30断开时，电力调节设备20可以由电池模块11供电。
因此，当未连接不间断的外部电力30，电池模块11的容量小于预定容量并且电池模块11的放电被阻断时，可以关断电力调节设备20。
同时，仅当向电力调节设备20供应的不间断的外部电力30和电池模块11的电力两者都被切断并且再次供应不间断的外部电力30时，电力调节设备20的控制单元产生用于接通唤醒继电器13的唤醒继电器接通信号并将该信号输入到唤醒继电器13。
也就是说，仅当电力调节设备20被关断并且然后通过重新供应不间断的外部电力30而接通时，电力调节设备的控制单元才可以产生唤醒继电器接通信号。
同时，当唤醒继电器的输入端被连接到电力调节设备20的控制单元并且从电力调节设备20的控制单元接收到唤醒继电器接通信号时，继电器被接通。唤醒继电器13连接它们以允许电池模块11的电力被输入到在睡眠模式下操作的电池管理系统12，使得可以激活在睡眠模式下操作的电池管理系统。
同时，在电池管理系统12被激活之后，可以接通主开关40并且可以关断唤醒继电器13。
当电池模块11的剩余容量变为预定值或更小时电池管理系统12接通主开关40并关断唤醒继电器13的原因是为了再次在睡眠模式下操作系统12。
也就是说，当唤醒继电器13持续地处于ON状态时，电池模块11的剩余容量小于预定容量且因此电池管理系统12在睡眠模式下操作，并且电池模块11的电力继续以激活电池管理系统。即使当电池模块11的剩余容量变为预定值或更小时，可能发生连续放电，使得可能发生对电池模块11的损坏。
因此，为了防止电池模块11被损坏，当在电池管理系统12被激活之后主开关40被接通时，必须关断唤醒继电器13。
2.根据本发明的实施例的用于ESS的过放电防止和重启的方法
图3是根据本发明的实施例的用于ESS的过放电防止和重启的方法的流程图。
在下文中，将描述根据本发明的实施例的用于ESS的过放电防止和重启的方法。
根据本发明的实施例的用于ESS的过放电防止和重启的方法包括电池剩余容量测量操作S100，其用于在电池管理系统中测量构成ESS的电池的剩余容量；ESS的过放电防止操作S200，其用于在测量的剩余电池容量等于或小于预定容量时防止电池的放电并且在睡眠模式下操作电池管理系统；不间断的外部电力异常确定操作S300，其用于当电池管理系统在睡眠模式下操作时确定ESS的不间断的外部电力是否异常；以及ESS重启操作S400，其用于在根据ESS的不间断的外部电力连接确定不间断的外部电力正常时，通过激活电池管理系统来重启ESS。
更具体地，电池剩余容量测量操作S100可以如上所述测量电池管理系统中的电池的剩余容量，但不限于此，并且可以基于公式由电池管理系统计算，或者可以由单独的外部设备测量或计算。
另一方面，ESS的过放电防止操作S200测量电池的剩余容量。当电池的剩余容量变得小于预定容量时，阻止电池放电，可以防止电池通过继续放电而被损坏。
另一方面，电池管理系统在睡眠模式下的操作意味着下述状态：ESS中存在异常不间断的外部电力，并且随着从ESS的电池模块向外部电子设备供电，电池模块的容量变得等于或小于预定容量，使得电池模块的放电被阻断。因此，ESS可能不被连接到不间断的外部电力。
因此，当ESS的控制单元确定不间断的外部电力异常时，可以维持电池管理系统的睡眠模式。
另一方面，当ESS的控制单元确定不存在不间断的外部电力时，用于在电力调节设备的控制单元中产生唤醒继电器接通信号的唤醒继电器接通信号产生操作、用于将所产生的唤醒继电器接通信号输入到唤醒继电器的唤醒信号输入操作、以及用于接通接收到唤醒继电器接通信号的唤醒继电器接通操作可以被顺序地执行以接通唤醒继电器。
当唤醒继电器被接通时，电池模块的电力被输入到在睡眠模式下操作的电池管理系统，使得可以激活在睡眠模式下操作的电池管理系统。
同时，当在睡眠模式下操作的电池管理系统被激活时，电池管理系统还可以执行接通主开关和关断唤醒继电器的操作。
电池管理系统接通主开关并关断唤醒继电器的原因是当电池的剩余容量变得小于预定值时，允许电池管理系统再次在睡眠模式下操作。
也就是说，当唤醒继电器持续地处于ON状态时，电池的剩余容量小于预定容量且因此电池管理系统12在睡眠模式下操作，并且电池模块的电力继续以激活电池管理系统。即使当电池模块的剩余容量变为预定值或更小时，也可能发生连续放电，使得可能发生对电池模块的损坏。
因此，为了防止电池模块损坏，当在电池管理系统被激活之后主开关被接通时，必须关断唤醒继电器。
另一方面，尽管参考上述实施例具体描述了本发明的技术构思，但是应该注意，上述实施例是出于解释的目的而不是限制的目的。对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，能够在本发明中进行各种修改和变化。

Claims (6)

1.一种能量存储系统，包括：
外部电力输入单元，所述外部电力输入单元被配置为接收不间断的外部电力；
电池，所述电池被配置为存储电力；
电力调节设备，所述电力调节设备被配置为调节所述不间断的外部电力和所述电池的电力；
其中所述电池包括：
电池模块，所述电池模块包括一个或多个电池单体；
电池管理系统；
主开关，所述主开关被设置在所述电池模块和所述电池管理系统之间的电力路径以及所述电池模块和所述电力调节设备之间的路径上；以及
唤醒继电器，所述唤醒继电器被配置为从所述电力调节设备接收唤醒继电器接通信号使得所述电池模块的电力被输入到所述电池管理系统，
其中，当所述电池模块的剩余容量变得等于或小于预定容量时，所述电池管理系统关断所述主开关并将所述电池模块从所述电池管理系统断开连接，以进入睡眠模式，
其中，当所述电池模块在充电状态下时，所述电力调节设备从所述不间断的外部电力接收驱动电力，并且当所述电池模块在放电状态下时，所述电力调节设备从所述电池模块接收驱动电力，
其中，所述电力调节设备包括控制单元，当供应到所述电力调节设备的所述不间断的外部电力和所述电池模块的电力两者都被切断并且处于OFF状态时，仅在所述不间断的外部电力被重新供应和所述电力调节设备被接通时，所述控制单元产生所述唤醒继电器接通信号并将所述唤醒继电器接通信号输入到所述唤醒继电器。
2.根据权利要求1所述的能量存储系统，其中，所述控制单元确定所述不间断的外部电力是否连接到所述外部电力输入单元以控制所述唤醒继电器，
其中，当所述控制单元确定连接了所述不间断的外部电力时，所述电力调节设备将所述不间断的外部电力供应到所述电池模块以对所述电池模块充电，
其中，当所述控制单元确定未连接所述不间断的外部电力时，所述电力调节设备将所述电池模块的电力放电到外部。
3.根据权利要求2所述的能量存储系统，其中，所述唤醒继电器一端连接到所述电力调节设备的控制单元，并且当从所述电力调节设备的所述控制单元接收到唤醒继电器接通信号时被接通以允许所述电池模块的电力通过连接被输入到在所述睡眠模式下操作的所述电池管理系统，从而激活在所述睡眠模式下操作的所述电池管理系统。
4.根据权利要求3所述的能量存储系统，其中，在所述激活之后，所述电池管理系统接通所述主开关并关断所述唤醒继电器。
5.一种能量存储系统的过放电防止和重启方法，所述方法包括：
电池模块剩余容量测量操作，所述电池模块剩余容量测量操作用于在电池管理系统中测量构成所述能量存储系统的电池模块的剩余容量；
所述能量存储系统的过放电防止操作，所述能量存储系统的过放电防止操作用于当所测量的电池模块剩余容量等于或小于预定容量时，阻断所述电池模块的放电并将所述电池管理系统切换到睡眠模式；
不间断的外部电力异常确定操作，所述不间断的外部电力异常确定操作用于在所述电池管理系统在睡眠模式下时在电力调节设备中确定所述能量存储系统的不间断的外部电力是否异常；以及
能量存储系统重启操作，所述能量存储系统重启操作用于根据对所述能量存储系统的所述不间断的外部电力是否异常的确定，当所述不间断的外部电力正常时，激活所述电池管理系统以重启所述能量存储系统，
其中，当确定所述不间断的外部电力异常时，所述能量存储系统重启操作持续地维持所述电池管理系统的所述睡眠模式，
其中，当所述不间断的外部电力正常时激活所述电池管理系统包括：
唤醒继电器接通信号产生操作，所述唤醒继电器接通信号产生操作用于在所述电力调节设备的控制单元中产生唤醒继电器接通信号；
唤醒信号输入操作，所述唤醒信号输入操作用于将所产生的唤醒继电器接通信号输入到唤醒继电器；以及
唤醒继电器接通操作，所述唤醒继电器接通操作用于接通接收所述唤醒继电器接通信号的所述唤醒继电器，
其中，当所述唤醒继电器被接通时，所述电池模块的电力被输入到在所述睡眠模式下操作的所述电池管理系统，并且在所述睡眠模式下操作的所述电池管理系统被激活。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，当所述睡眠模式下操作的所述电池管理系统被激活时，所述电池管理系统还包括用于接通主开关和关断所述唤醒继电器的操作。
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