模块化能量存储系统的制作方法

技术特征：
1.一种能量存储系统，包括：至少一个n个模块的串(220)，其中整数n＞1，所述串至少包括第一端(a)和第二端(b)，每个模块包括：至少一个输入(222)和至少一个输出(223)，其中对于0＜n＜n的每个整数n，第(n)模块的所述至少一个输出连接到第(n 1)模块的所述至少一个输入，第一模块的所述输入连接到至少一个第一端(a)，并且所述第(n 1)模块的所述输出连接到至少一个第二端(b)；能量存储装置；开关单元(224、225)，所述开关单元被配置为在至少两个状态之间进行选择，所述至少两个状态包括：将所述能量存储装置连接在所述至少一个输入(222)和至少一个输出(223)之间，以及在所述至少一个输入(222)和所述至少一个输出(223)之间提供短路；以及控制器(141-144)，所述控制器被配置为在ess的带载操作期间执行以下步骤：改变第p模块p
m
的至少一个开关单元的状态，其中0＜p＜＝n，测量所述第p模块p
m
的能量存储装置p处的电流i和电压v
mp
，并且至少基于在所述第p模块p
m
的至少一个开关单元的状态的改变之前和之后测量的电流i以及所述电压v
mp
的随时间的改变来确定所述能量存储装置p的特性，其中在状态的改变之前获取所述电压v
mp
的至少一个采样，并且在状态的改变之后获取所述电压v
mp
的多个采样，并且在状态的改变之前和/或之后获取电流i的至少一个采样。2.根据权利要求1所述的能量存储系统，其中所述控制器被配置为在状态从将所述能量存储装置连接在所述至少一个输入(222)和所述至少一个输出(223)之间改变为在所述至少一个输入(222)和所述至少一个输出(223)之间提供短路之前获取电流i的至少一个采样，以及在状态从在所述至少一个输入(222)和所述至少一个输出(223)之间提供短路改变为将所述能量存储装置连接在所述至少一个输入(222)和所述至少一个输出(223)之间之后获取电流i的至少一个采样。3.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储系统，其中所述控制器还被配置为还基于所述能量存储装置p的估计的电荷状态soc来确定所述能量存储装置p的所述特性。4.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储系统，其中所述控制器被配置为：对在所述第p模块p
m
的至少一个开关单元的状态的多次改变内的电压v
mp
和电流i的测量值求平均，和/或基于所述电压v
mp
和电流i的测量值来计算多个等效电路参数。5.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储系统，其中所述控制器被配置为重复地改变所述第p模块p
m
的至少一个开关单元的状态和/或其中所述控制器还被配置为控制能量存储装置p充电或放电至预定义的电荷状态soc水平或预定义的电压。6.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储系统，其中所述开关单元被配置为在将所述能量存储装置连接在所述至少一个输入(222)和至少一个输出(223)之间的状态下选择所述能量存储装置的任一极性。
7.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储系统，其中所述控制器还被配置为控制m个模块的子集以同时改变它们的开关单元的状态，其中m<＝n,其中进行状态的这样的改变，使得所有模块随时间以平衡方式被使用，以实现所有能量存储装置的平衡的电荷状态soc，除了包括所述能量存储装置p的至少所述模块p
m
之外，所述能量存储装置p被相对不平衡地使用以实现更快的充电或放电。8.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储系统，其中所述能量存储装置p的所确定的特性至少包括等效电路的一个或多个参数，所述一个或多个参数包括在一个或多个电荷状态soc水平处所述能量存储装置p的内部电阻。9.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储系统，其中每个能量存储装置是以下中的至少一个：电池、电池单元、电池组、燃料电池、燃料电池堆、固态电池或高能量电容器。10.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储系统，其中至少一个开关单元被配置为串联和/或并联地切换至少两个能量存储装置，并且其中所述开关单元包括以下中的至少一个：三极开关，一个半桥，其中一个半桥包括两个开关；两个半桥；或一个或两个全桥，其中每个全桥包括四个开关和/或电池开关以旁路相应的能量存储装置。11.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储系统，其中所述控制器包括多个控制器单元，每个控制器单元与一个或多个模块相关联，并且包括一个或多个测量单元，以测量通过能量存储装置的电流和能量存储装置处的电压中的至少一个。12.一种用于确定在能量存储系统ess的带载操作期间所述ess的能量存储装置的特性的方法，所述ess包括：至少一个n个模块的串，其中整数n>1，所述串至少包括第一端(a)和第二端(b)，每个模块包括：至少一个输入(222)和至少一个输出(223)，其中对于0＜n＜n的每个整数n，第(n)模块的所述至少一个输出连接到第(n 1)模块的所述至少一个输入，第一模块的输入连接到至少一个第一端(a)，并且第(n 1)模块的输出连接到至少一个第二端(b)；能量存储装置；开关单元，控制器，其中所述方法包括以下步骤：
–
通过以下任一方式改变第p模块p
m
的至少一个开关单元的状态，其中0<p<＝n：ο将所述能量存储装置连接在所述至少一个输入(222)和至少一个输出(223)之间，或ο在所述至少一个输入(222)和至少一个输出(223)之间提供短路；
–
测量所述第p模块p
m
的能量存储装置p处的电流i和电压v
mp
，以及-至少基于在改变所述第p模块p
m
的至少一个开关单元的状态之前和之后测量的电流i和所述电压v
mp
的随时间的改变来确定所述能量存储装置p的特性，其中在状态的改变之前获取所述电压v
mp
的至少一个采样，并且在状态的改变之后获取所述电压v
mp
的多个采样，并
且在状态的改变之前和/或之后获取电流i的至少一个采样。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述能量存储装置p的所述特性包括以下中的至少一个：电等效电路图的一个或多个参数，所述一个或多个参数包括内部电阻，或所述能量存储装置p的健康状态soh；和/或其中确定所述能量存储装置p的特性还基于以下中的至少一个：所述能量存储装置p的估计的电荷状态soc，其中通过对通过所述能量存储装置p的电流进行积分并且将积分的电流除以所述能量存储装置p的可用容量cx来估计所述soc，和/或基于所述能量存储装置p的评估温度。14.根据权利要求12或13中任一项所述的方法，其中确定所述能量存储装置p的特性还包括通过以下方式确定所述能量存储装置p的可用容量c
x
：对所述能量存储装置p施加至少一个基本上完全放电和/或充电循环，从而对电流i进行积分以获得在至少一个放电或充电循环期间的总电荷转移。15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中通过以下中的至少一个来估计所述健康状态soh：将可用容量c
x
除以新能量存储装置p的标称容量cn，或将实际内部电阻除以新能量存储装置p的标称内部电阻。

技术总结
一种能量存储系统具有至少一个N个模块的串，其中每个模块包括能量存储装置和用于将所述能量存储装置串联连接到所述串中或用于提供短路的开关单元。所述能量存储系统还包括控制器，所述控制器被配置为在ESS的带载操作期间执行以下步骤：改变模块的至少一个开关单元的状态；测量所述模块的所述能量存储装置处的电流和电压，以及至少基于通过所述串的电流和在开关单元的状态的改变之前和之后测量的所述电压的随时间的改变来确定能量存储装置P的特性。特性。特性。


技术研发人员：A
受保护的技术使用者：斯塔布尔能源有限责任公司
技术研发日：2021.05.27
技术公布日：2023/1/31