CN113612311A - 储能系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储能系统的控制方法，该储能系统包括多个电池模块，该控制方法包括：根据已脱机的这些电池模块的个别电池电压，由这些电池模块的一主控电池模块通报一能源转换器，以让该能源转换器设定一直流总线上的一充电电压或一充电电流；以及当这些电池模块的一电池模块侦测到本身电池电压与该直流总线上的该充电电压间的一电压差小于一设定值时，该电池模块挂载至该直流总线。

Description

储能系统的控制方法

本申请是分案申请，母案的申请号：201810120119.0，申请日：2018年2月6日，名称：储能系统的控制方法。

技术领域

本发明是有关于一种储能系统的控制方法。

背景技术

由于环保意识提升，近年来全球电动车与储能产业的需求逐渐爆发。在家用/商用/工业用的储能系统中，用电量多寡可能随着季节(淡季、旺季)影响而需要动态配置。此动态配置可通过将电池组并联实现。

现有的电池组并联方式例如有隔离式并联与直接式并联等。在隔离式并联中，电池组输出侧经过DC/DC转换器的隔离后，来调节输入与输出的能量。隔离式并联架构的优点在于可以应用各种特性差异大的电池组，且不会有内回路电流的产生。但隔离式并联架构的主要缺点是体积大、重量重跟成本高。

直接式并联架构受限于只适用特性高度相似的电池组，但一旦发生电池组跳脱离线后，需要人工处理才能够回复到联机状态。

故而，需要有一种电储能系统的控制方法，其可满足储能系统对于容量扩充的弹性需求，也实现热插入的特性。

发明内容

本案一实施例提出一种储能系统的控制方法，该储能系统包括多个电池模块，该控制方法包括：各这些电池模块回报个别通信状态与个别最大充/放电电流给这些电池模块的一主控电池模块；该主控电池模块据以通知一能源转换器，以让该能源转换器据以设定一最大充/放电电流；当处于上线状态的这些电池模块的一第一电池模块判断本身准备脱机时，该第一电池模块通知该主控电池模块，以让该主控电池模块通报该能源转换器来调降该最大充/放电电流；以及准备脱机的该第一电池模块进行脱机。

本案另一实施例提出一种储能系统的控制方法，该储能系统包括多个电池模块，该控制方法包括：根据已脱机的这些电池模块的个别电池电压，由这些电池模块的一主控电池模块通报一能源转换器，以让该能源转换器设定一直流总线上的一充电电压或一充电电流；以及当这些电池模块的一电池模块侦测到本身电池电压与该直流总线上的该充电电压间的一电压差小于一设定值时，该电池模块挂载至该直流总线。

本案又一实施例提出一种储能系统的控制方法，该储能系统包括多个电池模块，该控制方法包括：根据已脱机的这些电池模块的个别电池电压，由这些电池模块的一主控电池模块从这些电池模块中选定一目标放电电池模块与一目标充电电池模块；当该目标放电电池模块与该目标充电电池模块间的一电压差大于一设定值时，该目标放电电池模块对该目标充电电池模块进行限流充电；以及当所有电池模块任意二者间的个别电压差小于该设定值时，将所有电池模块挂载至一直流总线。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附附图详细说明如下：

附图说明

图1显示根据本案第一实施例的储能系统的功能方块图。

图2显示根据本案第一实施例的放电阶段脱机的波形图。

图3A与图3B显示根据本案第一实施例的脱机控制流程图。

图4显示根据本案第二实施例的储能系统在充电平衡复归的示意图。

图5显示根据本案第二实施例的充电平衡复归的波形图。

图6显示根据本案第三实施例的储能系统在静置限流平衡复归的示意图。

图7显示根据本案第四实施例的储能系统在静置限流平衡复归的示意图。

图8A至图8C显示根据本案另一实施例的连接控制流程图，以将脱机的电池模块复归(挂载)。

符号说明：

100：储能系统 50：能源转换器

10-30、10B-30B：电池模块 60：直流总线

70：通信信号线

11、21、31：电池组 12、22、32：电池管理系统

13、23、33、14、24、34：开关

T21-T23、T51-T54：时序 305-355、805-870：步骤

80：DC/DC转换器 90：放电总线

具体实施方式

本说明书的技术用语是参照本技术领域的习惯用语，如本说明书对部分用语有加以说明或定义，该部分用语的解释是以本说明书的说明或定义为准。本公开的各个实施例分别具有一或多个技术特征。在可能实施的前提下，本技术领域普通技术人员可选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征，或者选择性地将这些实施例中部分或全部的技术特征加以组合。

第一实施例-脱机控制

现请参考图1与图2，图1显示根据本案第一实施例的储能系统的功能方块图，图2显示根据本案第一实施例的放电阶段脱机的波形图。

如图1所示，根据本案第一实施例的储能系统100包括：多个电池模块。在图1中，以储能系统100包括3个电池模块10、20、30为例做说明，但当知本案并不受限于此。

能源转换器50可将AC或DC再生能源等转换成直流电，以通过直流总线60对电池模块10、20、30充电。或者是，能源转换器50可将储存系统100的电池模块10、20、30所输出的直流电转换成交流电，以提供给AC家用电网。能源转换器50的详细架构与操作在此可不特别限定。

通过通信信号线70，电池模块10、20、30之间可彼此通信，或者电池模块10、20、30之一(主控电池模块)可通信于能源转换器50。

电池模块10包括：电池组11、电池管理系统(battery management system，BMS)12与开关13。相同地，电池模块20包括：电池组21、电池管理系统22与开关23。电池模块30包括：电池组31、电池管理系统32与开关33。

在本案第一实施例中，在储存系统100处在放电状态下时，当有任一电池组(11、21或31)电量用尽时、或是任一电池模块的电压与其他电池模块之间的电压差过大时，可将电量用尽的电池模块或电压过低的电池模块从上线状态跳脱成脱机状态，避免电量用尽的电池模块或电压过低的电池模块过度放电或是在放电结束时吸收大量内回路回充电流。

在本案实施例中，“上线状态”是指电池模块10、20、30的开关(如开关13、23、33)导通，使得电池模块10、20、30跨接到直流总线60，此状态称为“上线状态”。反之，如果电池模块10、20、30的开关(如开关13、23、33)处于断开状态，使得电池模块10、20、30未跨接到直流总线60，则此状态称为“脱机状态”。

在本案第一实施例中，编号最低的电池模块(以电池模块10为例做说明)可当做储能系统100的默认主控电池模块，以负责对外或者是对能源转换器50之间的通信。即使主控电池模块处于脱机状态，仍可由主控电池模块负责通信。

假设电池模块10、20、30的电池编号分别为1、2与3。编号1(电池模块10，默认为主控电池模块)搜集并汇整本身与编号2(电池模块20)、编号3(电池模块30)的模块信息(如电池电压、电池温度、最大可允许充/放电电流等)。主控电池模块10通过通信信号线70，将所有电池模块的模块信息发送给能源转换器50，以让能源转换器50用以调整充电电流或放电电流。

万一编号1的电池模块10的通信功能失效时，亦即，当其余电池模块20与30无法通过通信信号线70来侦测编号1(电池模块10)的存在时，则由编号次低的电池模块(编号2的电池模块20)当成新的主控电池模块，其余可依此类推。

现将说明本案第一实施例的脱机控制。请参照图2。假设刚开始时，电池模块10、20、30皆处于正常放电，且各电池模块10、20、30正常输出40A的电流给能源转换器50。

在时序T21时，当电池模块10、20、30在直流总线60的电压放电到52V附近时，电池模块10因为过温保护，而准备转换成脱机状态。但在电池模块10脱机之前，电池模块10中的电池管理系统12经由通信信号线70通报能源转换器50，以让能源转换器50将储存系统100的放电电流上限从120A调降到80A(亦即，能源转换器50改成从储存系统100抽取80A的输出电流)。这是因为，如果欲脱机的电池模块10不通报能源转换器50的话，则剩余的电池模块20、30要输出共120A的电流(各输出60A的电流)，可能造成电池模块20与30的放电电流超载而触发电池模块20/30的过电流断电保护措施。

当直流总线60的电压放电到46V左右时(时序T22)，假设电池模块20的电量已经用光，电池模块20准备切换成脱机状态，且电池模块20的电池管理系统22经由通信信号线70通知主控电池模块10。同样地，在电池模块20脱机之前，由电池模块10经由通信信号线70通报能源转换器50，以让能源转换器50将储存系统100的放电电流上限从80A调降到40A。

在时序T22之后，只剩下电池模块30继续供电，在时序T23时，直流总线60的电压降为44V。

当然，如果电池模块30准备脱机并切断输出(图2未示出此情况)，则电池模块30的电池管理系统32经由通信信号线70通知主控电池模块10；在电池模块30脱机之前，由电池模块10经由通信信号线70通报能源转换器50，以让能源转换器50将储存系统100的放电电流上限从40A调降到0A。

也就是说，原本挂载在直流总线60的两个电池模块10、20，在放电过程中逐一脱机。

另外，如果任一电池模块发生过热等异常保护时，则该异常电池模块可随时从上线并联状态跳脱成脱机状态。当然，在脱机前，异常电池模块要通知主控电池模块，以进一步让能源转换器调整储能系统的充/放电电流上限。

要注意的是，虽然上述实施例是以放电过程的脱机控制做说明，但并不以此为限。在充电过程中，亦有可能发生电池模块异常或过热的情形而需要跳脱离线，其脱机控制的方法与上述描述相似，在此不再赘述。

现请参考图3A与图3B，其显示根据本案第一实施例的脱机控制流程图。在步骤305中，各电池模块定期回报(例如但不受限于，每秒回报)个别通信状态与本身最大充/放电电流给主控电池模块，其中，通信状态是指该电池模块处于上线或脱机。在步骤310中，由主控电池模块整理所有电池模块的回报信息后，据以通知能源转换器50，以让能源转换器50据以设定最大充/放电电流。在步骤315中，由主控电池模块判断储能系统100的所有电池模块是否皆处于静置状态(亦即，静置状态是指，电池模块不处于充电状态也不处于放电状态)。如果步骤315为是，则流程回至步骤305。如果步骤315为否，则由处于上线状态的各电池模块判断本身是否要启动保护，亦即，由处于上线状态的各电池模块判断本身是否要准备脱机，如步骤320。如步骤320为是，准备脱机的电池模块通知主控电池模块。在步骤325中，在接获准备脱机的电池模块的通报后，主控电池模块通报能源转换器，来调降最大充/放电电流。步骤330中，准备脱机的电池模块进行脱机，亦即，将开关13、23、33断开在直流总线60，以完成脱机。步骤335中，由已脱机的电池模块将本身编号通知主控电池模块，以让主控电池模块得知目前仍有哪些电池模块处于上线状态，流程回至步骤305。

此外，如果步骤320则否，则在步骤340中，由主控电池模块判断仍处于上线状态的电池模块的数量是否为0，或者是，由主控电池模块判断仍处于上线状态的电池模块是否已全部都没电能。如果步骤340为是(即二者符合其中之一)，则主控电池模块通知能源转换器，以让能源转换器停止对这些电池模块的电能抽取，如步骤345。

如果步骤340为否，则主控电池模块判断所有处于上线状态的电池模块是否都已达到充饱状态，如步骤350。如果步骤350为是，则主控电池模块通知能源转换器，以让能源转换器停止对这些电池模块的充电，如步骤355。如果步骤350为否，则流程回至步骤315。

由上述可知，在本案第一实施例中，在储能系统100供电时，在电池模块脱机前，由即将脱机的电池模块通报主控电池模块，再由主控电池模块通报能源转换器50，以避免剩余的上线电池模块负担太大的充/放电电流。

第二实施例-充电平衡复归

现请参考图4与图5。图4显示根据本案第二实施例的储能系统在充电平衡复归的示意图，图5显示根据本案第二实施例的充电平衡复归的波形图。

在本案第二实施例中，电池管理系统12、22、32之间通过通信信号线70而彼此通信，因此电池管理系统12、22、32可以知道彼此的电池电压。在此，假设，电池电压由低至高分别为电池模块30、电池模块20与电池模块10，其中，电池模块30的电池组31的电压为44V，电池模块20的电池组21的电压为48V，而电池模块10的电池组11的电压为52V。电池模块10、20、30皆为脱机状态。底下将说明，当处于脱机状态的电池模块10、20、30皆回复正常之后(例如，温度回复正常)，如何将这些电池模块10、20、30复归。

在开始复归之前，由于主控电池模块已知所有电池模块10、20、30的电压，故而，主控电池模块可根据这些电池模块中的所有电池组的电压，来通报能源转换器50，以让能源转换器50设定其充电电压的曲线，如图5所示。直流总线60上的电压即为能源转换器50的充电电压或充电电流，且在本案第二实施例中，直流总线60上的电压(即为能源转换器50的充电电压)为递增。在复归的过程中，当所有电池模块的其中之一侦测到本身电池电压与直流总线上的充电电压间的电压差小于设定值时，该电池模块挂载至直流总线，以进行充电。由于直流总线上的充电电压为递增，故电池模块会以最低电池电压至最高电池电压依序挂载在直流总线。

详细来说，在时序T51时，最低电池电压的电池模块30的电池管理系统32侦测到直流总线60的目前电压约为44V左右，所以，电池模块30的电池管理系统32判断本身的电池电压44V与直流总线60的目前电压约为44V之间的电压差小于一设定值，设定值可例如但不受限于3V，故而，最低电池电压的电池模块30的电池管理系统32判断本身可挂载至直流总线60。或者是，在时序T51时，最低电池电压的电池模块30的电池管理系统32侦测到直流总线60的电压值为0，代表目前直流总线60处于净空状态，亦即，没有任何一个电池模块跨接到直流总线60，故而，最低电池电压的电池模块30的电池管理系统32判断本身可挂载至直流总线60。

为完成挂载，最低电池电压的电池模块30的电池管理系统32控制开关33为导通，以挂载至直流总线60。当电池模块30挂载至直流总线60之后，在时序T51时，电池模块30完成复归。之后，能源转换器50通过直流总线60对电池模块30充电。同样地，由主控电池模块的电池管理系统通知能源转换器50调控充电电流值，例如是调整为20A。

相似地，在时序T52时，次低电池电压的电池模块20的电池管理系统22侦测到直流总线60的目前电压(即电池模块30的电压)与本身的电池电压之间的电压皆约为48V左右，两者电压差小于设定值。故而，次低电池电压的电池模块20的电池管理系统22判断本身可挂载至直流总线60。

为完成挂载，次低电池电压的电池模块20的电池管理系统22控制开关23为导通，以挂载至直流总线60，在时序T52时，电池模块20完成复归。当电池模块20挂载至直流总线60之后，能源转换器50通过直流总线60对电池模块20、30充电。此时，电池模块20与30并联。同样地，由主控电池模块的电池管理系统通知能源转换器50调控充电电流值，例如是调整增加为40A。

相似地，在时序T53时，最高电池电压的电池模块10的电池管理系统12侦测到直流总线60的目前电压与本身的电池电压皆约在52V左右，两者电压差小于该设定值。故而，最高电池电压的电池模块10的电池管理系统12判断本身可挂载至直流总线60。

为完成挂载，最高电池电压的电池模块10的电池管理系统12控制开关13为导通，以挂载至直流总线60，在时序T53时，电池模块10完成复归。当电池模块10挂载至直流总线60之后，能源转换器50通过直流总线60对电池模块10、20、30充电。此时，电池模块10、20、30并联。同样地，由主控电池模块的电池管理系统通知能源转换器50调控充电电流值，例如是调整增加为60A。

在时序T54时，由于所有电池电压已接近满充状态，故而，能源转换器50由定电流(CC)模式切换成定电压(CV)模式进行充电。

亦即，在本案第二实施例中，在脱机的电池模块恢复正常之后，如果脱机的电池模块判断本身电池电压与直流总线60的目前电压之间的电压差小于设定值的话，则该电池模块可挂载至直流总线60，以完成该电池模块的复归。所以，这些电池模块依本身电压的高低依次完成复归，最低电压的电池模块最先复归，以使能源转换器持续对最低电压的电池模块充电，接着是次低电压的电池模块第二复归，以使能源转换器持续对最低及次低电压的电池模块充电，而最高电压的电池模块最后复归。依此类推，直到所有正常的电池模块挂载上线。

第三实施例-静置限流平衡

图6显示根据本案第三实施例的储能系统在静置限流平衡复归的示意图。电池管理系统12、22、32之间彼此通信，因此所有的电池管理系统12、22、32可以知道彼此的电池电压。在此，假设，电池电压由低至高分别为电池模块30、电池模块20与电池模块10，其中，电池模块30的电池组31的电压为44V，电池模块20的电池组21的电压为48V，而电池模块10的电池组11的电压为52V。电池模块10、20、30皆为脱机状态。底下将说明，当处于脱机状态的电池模块10、20、30皆回复正常之后(例如，温度回复正常)，如何将这些电池模块10、20、30复归。要注意的是，在本实施例中，在进行复归时，并非由能源转换器50提供电流来让脱机状态的电池模块10、20、30进行充电，而是以电池模块10、20、30之间相互进行充/放电来达到电池模块10、20、30间的电压平衡。此外，主控电池模块可根据已脱机的多个电池模块的个别电池电压，在其中选定一目标放电电池模块与一目标充电电池模块来进行静置限流平衡，在此以储能系统中，具有最高电池电压的电池模块作为目标放电电池模块，具有最低电池电压的电池模块作为目标充电电池模块来做说明，但并不以此为限。

在本案第三实施例，依据各电池电压与最高电池电压之间的电压差是否小于设定值，来决定操作状态。

情境1：目前最低电池电压与最高电池电压之间的电压差小于设定值：在此情况下，开启开关13或23或33，以让这两个电池模块能快速平衡。

情境2：目前最低电池电压与最高电池电压之间的电压差大于设定值，最高电池电压的电池模块对最低电池电压的电池模块进行限流充电，此时，最高电池电压的电池模块开启开关。在一实施例中，开关由金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)所实现，最高电池电压的电池模块则将开关操作在全开的饱和区状态，以准备对选定的电池模块充电。而最低电池电压的电池模块开启开关，将开关操作在线性区，以兼具限流作用，来接受最高电压的电池模块的充电。

以上例来说，电池电压由低至高分别为电池模块30、电池模块20与电池模块10。由最高电池电压的电池模块10对最低电池电压的电池模块30进行充电。故而，电池模块30的开关33被操作在线性区，而电池模块10的开关13被操作在饱和区。从而，电池模块10可通过直流总线60而对电池模块30进行限流充电。在本实施例中，最高电池电压的电池模块10以小电流对最低电池电压的电池模块30进行充电，充电电流可以是但并不限于2A。在其他实施例中，最高电池电压的电池模块亦可以大电流对最低电池电压的电池模块充电，以节省充电时间。随着充电操作的进行，电池模块10的电压逐渐下降，而电池模块30的电压则逐渐上升。

当电池模块30的电压与电池模块10的电压之间的电压差小于设定值时，电池模块30的开关33可操作在全开的饱和区状态，以让电池模块30与电池模块10能快速达到电压平衡。

当完成对最高电池电压的电池模块10与最低电池电压的电池模块30的平衡后，可依上述方式重新再对储能系统100中的目前最高电池电压的电池模块与目前最低电池电压的电池模块进行平衡，其细节在此不重述。

故而，在所有电池模块10、20、30都达平衡或是所有电池模块10、20、30任二者间的电压差皆小于设定值时，即可将所有电池模块10、20、30中的开关13、23、33开启，以将所有电池模块10、20、30挂载至直流总线60上，来完成上线的复归。

请注意，在本案第三实施例中，在所有电池模块10、20、30完成挂载(复归)之后，可由能源转换器50对储能系统100的所有上线电池模块10、20、30进行充电。

也就是说，在本案第三实施例中，在储能系统100处于充电状态下，若没有实时接受能源转换器50的充电时，在静置状态下，可以让最高电压的电池模块以限流方式对最低电压的电池模块进行充电，以让两个电池模块能达到平衡。

第四实施例-静置限流平衡

现请参考图7，图7显示根据本案第四实施例的储能系统在静置限流平衡复归的示意图。如图7所示，根据本案第四实施例的储能系统100A包括：电池模块10B、20B、30B。

要注意的是，在储能系统100A中，电池模块10B、20B、30B通过放电总线90而耦接至DC/DC转换器80，在一实施例中，DC/DC转换器80例如是但不受限于48V/2A的DC/DC转换器，且DC/DC转换器80耦接至直流总线60。

电池模块10B包括：电池组11、电池管理系统12、开关13与14。相同地，电池模块20B包括：电池组21、电池管理系统22、开关23与24。电池模块30B包括：电池组31、电池管理系统32、开关33与34。开关14、24与34耦接至放电总线90。DC/DC转换器80的输入端耦接至放电总线90，而DC/DC转换器80的输出端耦接至直流总线60。其中，开关13、23与33属于小电流开关，用于控制电池模块10B、20B、30B是否跨接至直流总线60；而开关14、24与34属于大电流开关，用以控制电池模块10B、20B、30B是否跨接至放电总线90。

电池管理系统12、22、32之间彼此通信，因此所有的电池管理系统12、22、32可以知道彼此的电池电压。在此，假设，电池电压由低至高分别为电池模块30B、电池模块20B与电池模块10B，其中，假设，电池模块30B的电池组31的电压为44V、电池模块20B的电池组21的电压为48V而电池模块10B的电池组11的电压为52V。电池模块10B、20B、30B目前皆为脱机状态。底下将说明，当处于脱机状态的电池模块10B、20B、30B皆回复正常之后(例如，温度回复正常)，如何将这些电池模块10B、20B、30B复归。要注意的是，在本实施例中，在进行复归时，并非由能源转换器50提供电流来让脱机状态的电池模块10、20、30进行充电，而是以电池模块10、20、30之间相互进行充/放电来达到电池模块10、20、30间的电压平衡。此外，主控电池模块可根据已脱机的多个电池模块的个别电池电压，在其中选定一目标放电电池模块与一目标充电电池模块来进行静置限流平衡，在此以储能系统中，具有最高电池电压的电池模块作为目标放电电池模块，具有最低电池电压的电池模块作为目标充电电池模块来做说明，但并不以此为限。

在本案第四实施例，依据各电池电压与最高电池电压之间的电压差是否小于设定值，来决定操作状态。

情境1：目前最低电池电压与最高电池电压之间的电压差小于设定值：在此情况下，开启开关13或23或33，以通过直流总线60让这两个电池模块能快速平衡。

情境2：目前最低电池电压与最高电池电压之间的电压差大于设定值，则最高电池电压的电池模块对最低电池电压的电池模块进行限流充电，此时，最高电池电压的电池模块10B开启开关14，以通过放电总线90而输出电能给DC/DC转换器80。经DC/DC转换器80的电压转换后，DC/DC转换器80通过直流总线60而对最低电池电压的电池模块30B充电。此时，最低电池电压的电池模块30B的开关33处于导通状态，而最高电池电压的电池模块10B的开关13、电池模块20B的开关23、24并未导通。

亦即，在本案第四实施例中，限流作用由DC/DC转换器80来实现，因为DC/DC转换器80的输出电流可有上限(如2A)，以避免电池模块突然被大电流充电而损毁。

以上例来说，电池电压由低至高分别为电池模块30B、电池模块20B与电池模块10B。最先由最高电压电池模块10B(被选定要放电的电池模块亦可称为目标放电电池模块)对最低电压电池模块30B(被选定要被充电的电池模块亦可称为目标充电电池模块)进行充电。电池模块30B的开关33导通，且电池模块10B的开关14也导通。从而，电池模块10B可通过放电总线90放电至DC/DC转换器80，进而耦接至直流总线60而对电池模块30B充电。也就是说，电池模块10B的电能通过开关14而经由放电总线90送至DC/DC转换器80，接着，DC/DC转换器80进行DC/DC转换后，将电能送至直流总线60，并通过电池模块30B处于导通状态的开关33以对电池模块30B充电。要注意的是，虽然在本实施例中，目标放电电池模块对单一的目标充电电池模块进行充电，然而在其他实施例中，目标充电电池模块可为多个，只要各目标充电电池模块间的电池特性、电压等相似，目标放电电池模块可同时对多个目标充电电池模块进行充电，并不以所列举者为限。

随着充电操作的进行，电池模块10B的电压逐渐下降，而电池模块30B的电压则逐渐上升。

当电池模块30B的电压与电池模块10B的电压之间的电压差小于设定值时，电池模块30B的开关33可继续保持导通。同时，关闭电池模块10B的开关14，断开电池模块10B与DC/DC转换器80的导通，使电能不再流向DC/DC转换器80(亦即关闭限流功能)，接着让电池模块10B的开关13导通，以耦接到直流总线60并直接快速对电池模块30B充电，以让电池模块10B与电池模块30B之间可快速平衡。

同样地，当完成对最高电池电压的电池模块10B与最低电池电压的电池模块30B的平衡后，可依上述方式重新再对储能系统100A中的目前最高电池电压的电池模块与目前最低电池电压的电池模块进行平衡，其细节在此不重述。

通过本案第四实施例，在所有电池模块10B、20B、30B都达平衡或是所有电池模块10B、20B、30B任二者的电压差皆小于设定值时，即可将所有电池模块10B、20B、30B中的开关13、23、33开启，以将所有电池模块10B、20B、30B挂载至直流总线60上，来完成上线的复归。

请注意，在本案第四实施例中，在所有电池模块10B、20B、30B完成挂载(复归)之后，可由能源转换器50对储能系统100的所有上线电池模块10B、20B、30B进行充电。

也就是说，在本案第四实施例中，在储能系统100A处于充电状态下，若没有实时接受能源转换器50的充电时，在静置状态下，可以让最高电压的电池模块以限流方式对最低电压的电池模块进行充电，以让两个电池模块能达到平衡。

现请参考图8A至图8C，其显示根据本案另一实施例的连接控制流程图，以将脱机的电池模块复归(挂载)。原则上，图8A至图8C的流程图可包括上述的充电平衡法(第二实施例)与静置限流平衡法(第三与第四实施例)。

在步骤805中，各电池模块定期回报(例如但不受限于，每秒回报)个别通信状态与本身最大充/放电电流给主控电池模块，其中，通信状态是指该电池模块处于上线或脱机。在步骤810中，主控电池模块整理所有电池模块的回报信息后，主控电池模块判断处于通信状态中的所有电池模块的最大电压差，亦即这些电池模块中的一最高电池电压值减去这些电池模块中的一最低电池电压值是否超过设定值。在此，“处于通信状态”是指，该电池模块仍可通信在主控电池模块。亦即，如果，该电池模块与主控电池模块之间的通信已断讯，则称该电池模块处于断讯状态。

如果处于通信联机状态中的所有电池模块的最大电压差超过设定值，则流程接续至步骤815；反之，流程接续至步骤820。

在步骤815中，如果目前已联机至直流总线的电池模块不具有最低电池电压，也就是说，如果目前上线至直流总线的电池模块中，不包含有处于通信状态中最低电池电压电池模块，此时先将所有电池模块脱机，再把具有最低电池电压的电池模块挂载到直流总线60。在步骤820中，主控电池模块控制将所有电池模块并联且挂载至直流总线60。

步骤817有关于第二实施例的充电平衡法，而步骤847有关于第三与第四实施例的静置限流平衡法。步骤817包括步骤825-845，而步骤847包括步骤850-867。

在步骤825中，由主控电池模块整理所有电池模块的回报信息后，通知能源转换器50，以让能源转换器50据以设定充电电流或充电电压。

在步骤830中，由主控电池模块判断是否利用能源转换器对储能系统进行充电，此即充电平衡法。如果步骤830为是，则流程接续至步骤835；如果步骤830为否，则流程接续至步骤847中的步骤850。

在步骤835中，由主控电池模块判断是否所有脱机的电池模块已完成挂载。如果步骤835为是，则结束步骤817，进入到后续的步骤870；如果步骤835为否，则流程接续至步骤840。

在步骤840中，脱机的各电池模块判断本身的电池电压与直流总线的电压之间的电压差是否小于设定值。如果步骤840为是，则流程执行步骤845，将本身电池电压与直流总线电压之间的电压差小于设定值的该电池模块挂载至直流总线上。如果步骤840为否，则流程执行步骤842，能源转换器对挂载到直流总线的电池模块充电。在进行完步骤842之后，流程回至步骤830，由主控电池模块判断是否利用能源转换器对储能系统进行充电。

另一方面，如果步骤830为否，亦即，在进行挂载时，不利用能源转换器对储能系统进行充电，而是进行静置限流平衡法，则流程接续至步骤850，以限流方式由最高电池电压的电池模块对最低电池电压的电池模块进行充电。步骤850包括第三实施例中，由最高电池电压的电池模块直接对最低电池电压的电池模块充电。此外，步骤850也可包括第四实施例中，由最高电池电压的电池模块通过DC/DC转换器来对最低电池电压的电池模块充电。

在步骤855中，判断最高电池电压与最低电池电压之间的电压差是否小于设定值。如果步骤855为否的话，则继续执行步骤850，由最高电池电压的电池模块对最低电池电压的电池模块进行充电，直到两者的电压差小于设定值为止。

如果步骤855为是的话，则在步骤860中，关闭限流功能，让两个电池模块耦接到直流总线(例如，导通开关13、23与33等)，以达快速平衡。

接着，在步骤865中，由主控电池模块判断是否所有脱机的电池模块已完成脱机平衡，亦即所有脱机的电池模块之中任二者的电压差小于设定值。如果步骤865为是，则代表所有电池模块皆已完成脱机平衡，此时进入到步骤867，将完成脱机平衡的所有电池模块挂载，使流程回到步骤817中的步骤835。在所有电池模块皆已完成脱机平衡及所有电池模块挂载到直流总线之后，对挂载到直流总线的所有电池模块充电，在一实施例中，由主控电池模块整理所有电池模块的回报信息后，通知能源转换器50，以让能源转换器50据以设定充电电流或充电电压，如步骤870所示。如果步骤865为否，则流程回至步骤850。

由上述实施例可知，如果储能系统需要扩充容量，来挂载更多电池模块的话，可通过上述第二至第四实施例，自动地将要扩充的电池模块挂载，可以减少人工挂载的麻烦。

当然，如果发现有电池模块已故障，需要替换的话，通过本案上述第一实施例，亦可实现对故障电池模块的热插入。

另外，在本案其他可能实施例中，电池模块更可以选择性设置“开关机按钮”。响应于用户操作，该开关机按钮可以让电池模块开机。或者是，响应于使用者操作，该开关机按钮可以强制将处于上线状态的电池模块切换到脱机状态，以方便进行例行性的检修保养工作等。

在本案上述实施例中，通过电池管理系统的软件控制技术，搭配硬件电路的设计，以直接并联式的低成本架构，可满足储能系统对于容量扩充的弹性需求。

更甚者，本案上述这些实施例可实现脱机/上线自动侦测与控制。而且，本案上述这些实施例通过利用自动脱机/联机，可以避免电池模块异常使用(过放、过充、过热等)。而且，等异常电池模块状态恢复正常后，本案上述这些实施例可将之自动复归回上线模式。

另外，本案上述这些实施例中，不同特性的电池模块也可使用在同一储能系统中。如此更有助于降低储能系统的潜在成本。

综上所述，虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视随附的权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种储能系统的控制方法，该储能系统包括多个电池模块，其特征在于，该控制方法包括：

根据已脱机的这些电池模块的个别电池电压，由这些电池模块的一主控电池模块通报一能源转换器，以让该能源转换器设定一直流总线上的一充电电压或一充电电流；以及

当这些电池模块的一电池模块侦测到本身电池电压与该直流总线上的该充电电压间的一电压差小于一设定值时，该电池模块挂载至该直流总线。

2.根据权利要求1所述的储能系统的控制方法，其特征在于，该直流总线上的该充电电压为递增。

3.根据权利要求2所述的储能系统的控制方法，其特征在于，依照这些电池模块的个别电池电压，由一最低电池电压至一最高电池电压，这些电池模块依序挂载至该直流总线。

4.根据权利要求1所述的储能系统的控制方法，其特征在于，还包括：

响应于用户操作，该电池模块的一开关机按钮让该电池模块开机；或者是，

响应于用户操作，该开关机按钮强制将处于上线状态的该电池模块切换到脱机状态。

Images