本申請將題為“自動化機器人電池拖車”、專利代理人案號為No.0080451-000064的相關申請以及題為“用于電氣設備進行自行注冊和自行組裝的方法及系統”、專利代理人卷號為No.0080451-000080的相關申請的全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本公開涉及一種電池節點系統形式的儲能產品，其能通過模塊化的方式用于儲能設施中。

背景技術：

本公開涉及一種電池節點系統形式的儲能產品，其能通過模塊化的方式用于儲能設施中。存儲在存儲節點的電池中的能量可用于各種不同的方案中，這包括如下應用：例如調峰、應急電力以及對工作周期范圍從幾秒到幾小時的系統穩定性的控制。

技術實現要素：

一種被構造成控制電力傳輸的控制子系統，其包括：AC/DC電源；不間斷電源；處理器；以太網交換機；被構造成從用于監控一個或多個電池的存儲子系統發送和/或接收數據的第一通信接口；被構造成向存儲子系統傳送電力的第一傳輸接口；被構造成從包括有功率轉換器的電力子系統發送和/或接收數據的第二通信接口，并且電力子系統被構造成與電力線相連接；以及被構造成向電力子系統傳送電力的第二傳輸接口，其中，處理器被構造成發送用于控制存儲子系統中的一個或多個電池中的至少一個電池的充電和放電的信號。

一種包括有節點的電力存儲兼分配系統，所述節點包括存儲子系統、控制子系統和電力子系統；所述存儲子系統包括一個或多個可拆卸并可充電和/或放電的 電池，該存儲子系統包括被構造成監控一個或多個電池中的至少一個電池的處理器，并且該存儲子系統被構造成與控制子系統進行通信；所述電力子系統被構造成與電力線相連接，并且該電力子系統包括功率轉換器，其中當對至少一個電池充電時該功率轉換器將AC電轉換為DC電，并當至少一個電池放電時該功率轉換器將DC電轉換為AC電；并且所述控制子系統與存儲子系統相連接，并與電力子系統相連接，該控制子系統包括處理器，該處理器被構造成控制電池管理單元與電力子系統之間的電力傳輸，其中該處理器被構造成發送用于控制至少一個電池的充電和放電的信號，并且該處理器被構造成監控一個或多個電池的工作狀態。

一種電力儲存兼分配系統，包括：多個節點，以及與多個節點中的每個節點相連接的單元控制子系統，該單元控制子系統被構造成監控多個節點的當前狀態，每個節點包括：存儲子系統、控制子系統和電力子系統；所述存儲子系統包括一個或多個可拆卸并可充電的電池，該存儲子系統包括被構造成監控一個或多個電池中的至少一個電池的處理器，并且該存儲子系統被構造成與控制子系統進行通信；所述電力子系統被構造成與電力線相連接，該電力子系統包括功率轉換器，其中當對至少一個電池充電時該功率轉換器將AC電轉換為DC電，并且當至少一個電池放電時該功率轉換器將DC電轉換為AC電；并且所述控制子系統與存儲子系統相連接，并與電力子系統相連接，該控制子系統包括處理器，所述處理器被構造成控制存儲子系統與電力子系統之間的電力傳輸，其中該處理器被構造成發送用于控制至少一個電池的充電和放電的信號，并且該處理器被構造成監控一個或多個電池的工作狀態。

這些和其它的特征以及基于節點單元儲能方法和系統的特定實施例的優點將通過示例性實施例的方式描述，本發明實施例將不限于此。

附圖說明

當結合附圖閱讀下面示例性實施例的詳細描述時，將對本公開的范圍有最佳地理解。其中，附圖包括以下圖示：

圖1示出了根據示例性實施例的控制子系統的硬件架構；

圖2示出了根據示例性實施例的控制子系統的硬件架構；

圖3示出了根據示例性實施例的控制子系統的前面板；

圖4示出了根據示例性實施例的電力系統架構；

圖5示出了根據示例性實施例的節點中的組件互連；

圖6示出了根據示例性實施例的電力系統的分級架構；

圖7示出了根據示例性實施例的電池管理單元的硬件架構；以及

圖8示出了根據示例性實施例的電力子系統的硬件架構。

根據下文提供的詳細描述，將顯而易見本公開的其它適用性方面。但是，應當理解的是，對示例性實施例的詳細描述僅用于說明性目的，因此，并不意在必然限制本公開的范圍。

具體實施方式

本說明書僅提供示例性實施例，并不意于對基于節點單元的儲能方法及系統的范圍、適用性或配置進行限制。相反，接下來的實施例描述將為本領域技術人員提供能實現基于節點單元的儲能方法及系統的實施例的有用描述。在不背離所附權利要求書中闡述的系統和方法的精神和范圍的情況下，可以對元件功能和布置做出各種變化。因此，各個實施例可以適當地省略、替換或增加各種程序或組件。例如，應當理解的是，在備選實施例中，方法可以與所描述順序不同的順序來執行，并且可以加入、省略或結合各種步驟。另外，針對特定實施例所描述的特征可以與多個其它實施例進行結合。可以通過類似方式將實施例的不同方面和不同元件進行結合。

1.節點控制子系統架構

A.位于節點控制子系統內的組件的電連接

控制子系統100是與電力子系統408和包括電池控制單元404和至少一個電池406的存儲子系統434進行交互的控制單元。控制子系統100、電力子系統408和存儲子系統434均包括被稱為節點410的電力單元。后續將更詳細地解釋節點。控制子系統100可向電力子系統408和電池管理單元404發送信號，該信號通過電力子系統408中的組件實現對電池或電池組406的充電或放電。電池管理單元404可與存儲子系統434中的電池406連接或者斷開連接。控制子系統100可監控/管理電力存儲系統中的電池和/或其它組件的當前狀態、健康度(例如， 長期和短期)和/或性能(例如，長期和短期)。后續將更詳細地討論當前狀態和健康參數。

圖1示出了控制子系統100以及位于控制子系統100內的各種組件的電連接。如圖1中的圖例所示，虛線表示例如120V的交流(AC)線路。AC電壓可以是除了120V以外的任何其它電壓。另外，在圖1中，實線表示直流(DC)線路。AC線路可被DC線路代替，DC線路也可被AC線路代替。圖1中的所有線路也可以全部是AC線路或者全部是DC線路，或者是AC線路與DC線路的任意組合。

控制子系統100被構造成控制電力傳輸。控制子系統100包括：AC/DC電源104(例如，圖1中的DC電源)；不間斷電源(UPS)106；處理器102；以太網交換機108；電源開關116；以及電力輸入模塊120(EMI濾波器、保險絲等)。處理器102可以是包括單板計算機等的任何類型的計算機處理器。例如，處理器102可以是單處理器、多處理器或者它們的組合。處理器102可以具有一個或多個處理器“內核”。單板計算機可以是例如Raspberry Pi的單板計算機。單板計算機可以包括例如具有ARM或x86內核架構的32位處理器。在示例性實施例中，單板計算機可以使用MathWorks公司開發的支持嵌入式代碼的處理器。在示例性實施例中，單板計算機可包括具有512MB或更大的容量的存儲器。備選地，單板計算機的存儲器的存儲容量可以是任意大小的。存儲器可以是RAM、ROM等。在示例性實施例中，控制子系統100的軟件可以存儲在控制子系統100的外部。

以太網交換機108可以是例如10/100Mbps或更快的以太網控制器。以太網交換機108可具有任何數量的端口(例如，至少五個端口)。第一端口針對單板計算機102，第二端口針對不間斷電源106，第三端口針對位于存儲子系統434中的電池管理單元404(在圖5中示出)，第四端口針對電力子系統408，第五端口針對上游的網絡連接。

控制子系統100還包括被構造成從用于監控一個或多個可拆卸且可充電的電池406的存儲子系統434發送和/或接收數據的第一通信接口216。

電池可以是任何類型的電池，這包括可再充電電池(例如，液流電池、燃料電池、鉛酸式、鋰空氣式、鋰離子式、熔融鹽式、鎳鎘(NiCd)式、鎳氫式、鎳鐵式、鎳金屬氫化物式、鎳鋅式、有機基團式、聚合物基式、多硫化鈉溴式、鉀離子式、堿性蓄電池、硅空氣式、鈉離子式、鈉硫式、超級鐵式、鋅溴式、鋅 基質式等電池)和/或不可再充電電池(例如，堿性，鋁空氣式、原子式、本生電池式、鉻酸電池式、Clark電池式、Daniell電池式、干電池式、土壤式、蛙式、原電池、Grove電池、Leclanche電池、檸檬式、鋰式、鋰空氣式、汞式、熔融鹽式、氧化鎳正極式、有機基團式、紙質、馬鈴薯式、Pulvermacher鏈式、儲備式、銀氧化物式、固態式、伏打式、水活化式、Weston電池、鋅空氣式、鋅碳式、氯化鋅式等電池)。存儲子系統434可僅包括一種類型的電池或者包括不同類型的電池的組合。

第一通信接口216可以是例如圖2所示的RJ-45連接器。第一通信接口還可以是任何其它類型的數據連接器，并可由一個或多個連接器組成。

控制子系統100還包括被構造成向電池管理單元404傳送電力的第一傳輸接口112。例如，被傳送的電力可以是控制電力和/或輔助電力。第一傳輸接口112可以是例如圖1所示的AC連接器IEC320 C13。第一傳輸接口112還可以是任何其它類型的數據連接器，并可包括一個或多個連接器。

控制子系統100還包括被構造成從電力子系統408發送和/或接收數據的第二通信接口218。第二通信接口218可以是例如圖2所示的RJ-45連接器。第二通信接口218還可以是任何其它類型的數據連接器，并可包括一個或多個連接器。控制子系統100還包括備用的AC輸出連接器110，其可以是例如AC連接器IEC320 C13。如圖4所示的電力子系統408包括功率轉換器416，并且電力子系統408被構造成與電力線連接。功率轉換器416可以是AC或DC逆變器，逆變器具有自行連接或自行斷開連接的能力。圖8示出了電力子系統408的示例性實施例。除了功率轉換器416之外，電力子系統408還可包括例如至少一個傳感器802、至少一個處理器804、至少一個斷路器806、至少一個電容器808、至少一個存儲器810、至少一個保險絲812以及至少一個接觸器814。

在示例性實施例中，控制子系統100可包括針對功率計(其用于測量電壓、電流和功率質量中的一項或多項)的第三通信接口和/或控制電力接口。

圖1的控制子系統100還包括被構造成能向電力子系統408傳送電力的第二傳輸接口114。例如，經傳送的電力可以是控制電力和/或輔助電力。第二傳輸接口114可以是例如圖1所示的AC連接器IEC320 C13。第二傳輸接口114還可以是任何其它類型的數據連接器，并可包括一個或多個連接器。在示例性實施例 中，第一傳輸接口112、第二傳輸接口114和備用的AC輸出連接器110中的一個或多個可不由不間斷電源106供電。

處理器102被構造成發送用于控制存儲子系統434中的至少一個電池406的充電和放電的信號。控制子系統100用于協調存儲子系統434和電力子系統408之間的電力傳輸。電力子系統408負責從電網中拉來電力，并將電力傳輸給電池或電池組406。電力系統408還可從電池或電池組中拉來電力，并將電力傳輸給電網。

在控制子系統100與設施電力線斷開連接的情況下，圖1所示的不間斷電源106提供臨時的120V交流電。不間斷電源106可在常態下(即，外部可獲得120V交流電)或者在電力損失的情況下(即，外部無法獲得120V交流電，電池用完)提供例如120V交流電250W。不間斷電源106可提供任何其它的電壓或電力級別的臨時電源。如圖5所示，不間斷電源106可向電力子系統408模塊和電力子系統434的電池管理單元(BMU)404(即計算機處理器)提供電力。電池管理單元404將其何時能控制(例如，充電或放電)電池或電池組406的時間告知給電力子系統408。不間斷電源106可以例如具有足夠的容量來在電力損失的情況下提供至少五分鐘的120V交流、250W的輸出。不間斷電源106還可包括針對不間斷電源106的各個120V交流輸出端子的保護設備(保險絲，斷路器等)。

圖1的控制子系統100還包括被構造成感測控制子系統100附近的人或物體的接近傳感器105，當感測到控制子系統100附近的人或物體時，對控制子系統100的行為進行修改。例如，當人或機器人位于接近傳感器前方若干英尺(例如1-10英尺)時，人或機器人可被感測到。此外，當接近傳感器105感測到節點410附近的人或物體時，并且當在節點410附近感測到人或物體時，對節點410、控制子系統100、存儲子系統434或電力子系統408的行為進行修改。在示例性實施例中，可通過對節點進行斷電或者脫機來修改節點410的行為，這樣可以進行維護。可對控制子系統100、存儲子系統434或電力子系統408中的一個、一些或所有子系統的行為進行修改，以便進行維護操作(例如，向存儲子系統434添加電池或電力存儲等)。在示例性實施例中，可通過令節點410或控制子系統100在人或機器人經過節點410時發射信號(例如，噪聲、光等)來修改節點410或控制子系統100的行為，以幫助人或機器人識別出發射信號的特定節點410。這 一特點可使維護人員能容易地從多個其它節點410中識別出需要維護或執行其它一些措施的節點410。

圖7示出了電池管理單元404的示例性實施例。電池管理單元404可包括例如至少一個傳感器702、至少一個處理器704、至少一個斷路器706、至少一個電容器708、至少一個存儲器710、至少一個保險絲712和至少一個接觸器714。

AC/DC電源104向控制子系統100的組件提供電力，并且其大小使得這些組件能夠持續工作。控制子系統100用于協調存儲子系統434和電力子系統408之間的交互，并用于控制節點410a,410b,410c等的全部運作功能，這包括充電、放電、DC空閑、安全關機和緊急模式。

在示例性實施例中，處理器102從電池管理單元404接收電池數據，并且處理器102基于所接收到的電池數據中的信息來指示電力子系統408對該至少一個電池406進行控制(例如，充電或放電)。電池數據可指示由電池管理單元404管理的電池的充電水平，指示電池的故障/狀態、性能參數、健康參數等。下文將對性能和健康參數進行更詳細地討論。處理器102還可指示存儲子系統434來執行充電或放電所需的動作，例如連接或斷開連接(在停止/阻止充電或放電的情況下)。處理器102還可指示存儲子系統434來執行自行維護。此外，可通過選擇并使用最適合特定應用(例如，短持續時間和大功率對長持續時間和高能量、可從節點獲得的電量、當前容量、使用儲能的成本、與電池降解相關的成本，等等)的電池或節點來對系統的性能進行優化。

在示例性實施例中，處理器102被構造成對存儲子系統434中的一個或多個電池406的健康度和性能進行優化。該一個或多個電池的健康和性能可以是長期的健康度和性能或者短期的健康度和性能。用于指示電池的當前狀態、性能或短期/長期健康度的參數可包括以下各項中的所有項或一些項：

節點410的當前情況/狀態(例如，是否聯機/脫機、當前模式、已發生的和/或當前出現的錯誤等)；

電力子系統408的溫度(例如，最低溫度、最高溫度、平均最低溫度、平均最高溫度等)；電力子系統408的溫度曝光(例如，Y時間內在X程度下的次數等)；電池溫度(例如，最低溫度，最高溫度，平均最低溫度，平均最高溫度等)；電池的溫度曝光(例如，Y時間內在X程度下的次數等)；電池年數(例如，電池的平均年數等)；電池的最有效調度范圍，電池的潛在調度范圍，電池 的當前調度范圍等；電池的充電狀態(SoC)，例如平均SoC；吞吐量(例如，平均吞吐量)；容量(例如，充電/放電)；距離上次調度的時長；電池電壓(例如，架上等級的最小值和/或最大值等)；充電率(C-率)；全循環當量數；電池的保修信息；電池的效率曲線；逆變器的最大效率；以及組件的壽命，等。

可利用以上狀態/健康參數中的部分或全部參數來優化電池的性能和/或健康度。在示例性實施例中，處理器102被構造成監控一個或多個電池406的工作狀態。工作狀態可指示故障、對存儲子系統434進行充電、存儲子系統434放電、可用的電力百分比等。在非限制性的實施例中，可通過將距離保修日期截止的時間，電池、節點和電力節點之間的使用分配(例如，為平均使用節點而保證不會過度使用特定的節點)考慮進來來優化一個或多個電池、一個節點或多個節點的性能。

圖4示出了三個示例性的節點410a,410b,410c。每個節點410a,410b,410c可包括具有至少一個電池406的存儲子系統434以及具有處理器432的電池管理單元404；控制子系統100；以及，具有功率轉換器416(例如逆變器)的電力子系統408。在示例性實施例中，節點的組件(控制子系統100、電力子系統408和存儲子系統434)被構造成安裝在機架上。在示例性實施例中，存放機架符合ETSI、EIA、IEC、CEA、DIN或類似機架標準中的至少一個標準。然而，節點的組件可位于容器、器皿等內，而不需要安裝在機架上。此外，節點可包括一個機組件機架的或者多個組件機架。圖4示出了節點包括一個存儲子系統434、一個控制子系統100和一個電力子系統408；然而，節點可包含任何數量的子系統。例如，節點可包含多個存儲子系統、多個電力子系統408和多個控制子系統100。另外，在示例性實施例中，節點可包括除了控制子系統100、存儲子系統434和電力子系統408之外的另一種子系統(例如，無功功率子系統或發電子系統)。在另一個示例性實施例中，節點將不包括具有電池的電力子系統408，這是因為節點不必包括電力子系統。

在圖1中所示的示例性實施例中，控制子系統100包括指示器，例如LED驅動板118，其被構造成能控制用于指示控制子系統100和/或儲能節點410的狀態的多個LED 222。例如，在圖3中，多個LED222可指示充電或放電、AC接觸器狀態、DC接觸器狀態以及故障。控制子系統100可包括代替LED驅動板118的LCD驅動板，或者除了LED驅動電路板118還可包括LCD驅動板。例如，圖 3示出了受控于LCD驅動板的LCD顯示屏。另外，指示器可以是能夠指示控制子系統和/或儲能節點410的狀態的任何類型的設備。

B.位于節點控制子系統內的組件的數據連接

圖2示出了控制子系統100以及位于控制子系統100內的各個組件的數據連接。在圖2中，USB連接器220經由USB連接件與單板計算機102中的USB主機210連接。單板計算機102還包括經由數字I/O連接件與LED驅動板118相連接的數字I/O模塊208。LED驅動板118對用于輸出關于控制子系統100和/或節點410a的狀態信息的LED指示器222進行控制。在示例性實施例中，控制子系統100在正常工作期間和在上電期間所需的總電量小于80W。在另一個示例性實施例中，控制子系統100能夠執行不間斷電源106輸出的電力周期。

圖2還示出了經由USB連接件與不間斷電源106連接的USB模塊204。單板計算機102還包括與位于單板計算機或處理器102外部的以太網網交換機108(例如，經由以太網連接件)相連接的以太網控制器206。以太網交換機108經由單獨的以太網線路與各個連接器214,216和218相連接。

在示例性實施例中，控制子系統100包括允許對處理器102進行編程或重新編程的端口。例如，端口可以是如圖2所示的USB端口220(USB 2.0、USB 3.0等等)。端口可以是用于接收和/或發送數據的任何其它數據端口(例如RS-232、以太網端口等等)。代替物理端口220或作為物理端口220的附加，可經由Wi-Fi、NFC等對處理器102進行編程或重新編程。

在示例性實施例中，控制子系統100包括被構造成能容置SD卡的SD卡接口212。接口212可以改為容置SDHC或微型SD卡等。SD卡優選地能存儲4GB或更大的數據。單板計算機102可包括除了SD卡接口212和SD卡之外的任何其它類型的存儲器設備(RAM、ROM、硬盤驅動器、光盤驅動器等)。

圖2的示例性控制子系統100還可包括經由USB連接件與USB-A連接器220、UPS106、LED驅動板118和USB模塊224相連接的USB集線器224。圖2中所示的數字I/O和USB連接件是可互換的。

C.節點控制子系統的前面板

圖3示出了用于例如控制節點的控制子系統100的前面板的示例性實施例。前面板包括電源通/斷開關302。電源通/斷開關302可以是機械開關或薄膜開關。電源通/斷開關302能夠完全中斷不間斷電源106的所有120V交流輸出電力。因此，電源通/斷開關302可允許完全切斷120V交流電，從而為了服務/安裝而重新設置控制子系統100、電力子系統408和存儲子系統434。

圖3示出了作為可視狀態指示器的多個LED 222，其能指示例如電力狀態、充電/放電狀態、電池充電狀態、AC接觸器狀態、DC接觸器狀態、故障/錯誤狀態等。電力狀態指示器可指示不間斷電源106輸出端存在AC電。充電/放電狀態指示器可以是雙色LED，其中一種顏色指示充電，另一種顏色指示放電。另外，AC接觸器狀態指示器可以是雙色LED，其中一種顏色指示AC接觸器是打開的，另一種顏色指示AC接觸器是關閉的。類似地，DC接觸器狀態指示器可以是雙色LED，其中一種顏色指示DC接觸器是打開的，另一種顏色指示DC接觸器是關閉的。

圖3還示出了用于顯示附加狀態信息的LCD顯示屏304。例如，在圖3中，LCD顯示屏304指示出：控制子系統100正作為電力節點控制器來工作，即，控制子系統100正在監控節點的組件(例如容置在一個存放機架內的組件)。LCD顯示屏304還顯示出：電池正在充電以及當前可用的電池電力百分比是多少。最后，LCD顯示屏304指示出：電力接通。圖3中還包含多個按鍵306，可通過按下這些按鍵來瀏覽在LCD顯示屏304上顯示的菜單或信息。圖3還示出了位于控制子系統100的前面板上的端口308(例如，USB-A端口)。這個端口308可與圖2中所示的端口220相同或不同。圖3還示出了位于控制子系統100的前面板上的HDMI端口310。在示例性實施例中，HDMI端口310可用于向諸如LCD顯示屏等的顯示設備輸出包括各種操作參數的視頻數據。在另一個示例性實施例中，HDMI端口310可用于對處理器102進行編程或重新編程。

2.電力節點系統架構

圖4示出了電力節點系統，其包括三個節點系統410a,410b,410c。多個節點410a,410b,410c形成了下文中被稱為電力節點的單元或實體。圖4的電力節點系統中可使用任何數量的節點，這是因為該系統可從一個節點擴展到成百上千的并行節點410a,410b,410c等。每個節點410a可包括：被構造成牢固地容置控制子 系統100的存放機架或其它容器、電力子系統408，以及包括一個或多個可拆卸且可充電的電池406的存儲子系統434。

因此，由于節點中的組件的模塊化，因此存在物理分離、邏輯分離以及組件的獨立性。由于電力系統的可擴展性，因此電力特性和持續時間特性存在獨立擴展性。此外，根據項目要求和業務變化，可以很容易地調整電力系統的大小。由于組件可具有即插即用功能，模塊化消除了單個故障點，并且使得現場施工最小化。

存儲子系統434中的電池406可包括來自不同廠家的電池，或者它們都可來自同一廠家。此外，電池全部可以是相同類型的(例如，鎳鎘)或可以是不同類型的。存儲子系統434包括電池管理單元404，電池管理單元包括被構造成監控存儲子系統434中的一個或多個電池406中的至少一個電池的計算機處理器432，并且電池管理單元404被構造成與控制子系統100進行通信。在示例性實施例中，電池管理單元404包含負責所有電池的安全充電/放電并與控制子系統100進行通信的基于計算機的電子件和固件。

在圖4中，電力子系統408可被構造成與電力線相連接。例如，圖5示出了電力子系統408與例如400V AC的線間電氣系統相連接。線間電氣系統可具有任何其它的電壓量。電力子系統408包括功率轉換器(例如逆變器)416，該功率轉換器在至少一個電池406被充電時將AC電轉換為DC電，并在至少一個電池406被放電時將DC電轉換為AC電。

在圖4和5中，控制子系統100與存儲子系統434相連接，并與電力子系統408相連接。如圖2所示，控制子系統100包括處理器102，并且處理器102被構造成對存儲子系統434與電力子系統408之間的電力傳輸進行控制。圖5示出了電池管理單元404電連接在電力子系統408和電池模塊406之間。

在示例性實施例中，控制子系統100的處理器102被構造成發送用于控制位于存儲子系統434中的至少一個電池406的充電和放電的信號。另外，處理器102被構造成監控位于存儲子系統434中的一個或多個電池406的工作狀態。

如圖1和圖2所示，并且如上所述，控制子系統100的示例性實施例包括：AC/DC電源104；不間斷電源106；處理器102；以太網交換機108；被構造成能從存儲子系統434發送和/或接收數據的第一通信接口216；被構造成能向存儲子系統434傳送電力的第一傳輸接口112；被構造成能從電力子系統408發送和/或 接收數據的第二通信接口218；以及，被構造成能向電力子系統408傳送電力的第二傳輸接口114。

在示例性實施例中，處理器102從存儲子系統434接收電池數據，并且處理器102基于所接收到的電池數據中的信息來指示電力子系統408對該至少一個電池406進行控制(例如，充電或放電)。電池數據可以是例如電力狀態、充電/放電狀態、電池充電狀態(例如充電百分比)、AC接觸器狀態、DC接觸器狀態、故障/錯誤狀態等。電池數據還可包括上面所述的狀態/性能/健康參數中的任何參數。

在示例性實施例中，控制子系統100的處理器102被構造成通過利用以上所述的狀態/健康/性能參數來優化由存儲子系統434監控/管理的一個或多個電池406的健康度和性能。

A.節點系統中控制子系統、電力子系統和存儲子系統之間的連接

圖5示出了構成節點的各種組件(控制子系統100、電力子系統408和存儲子系統434)彼此之間的連接關系。在圖5中，在圖例中所示協議是示例性的。在圖5中，控制子系統100經由例如三個連接件與電力子系統408相連接。其中的兩個連接件是120V交流連接件，其中的一個連接件是用于將控制子系統100的以太網交換機108連接到電力子系統的408的逆變器控制器416上的以太網連接件。120V交流連接件中的一個連接件是不間斷電源106和包含在電力子系統408中的400V/120V變壓器之間的連接件。除了變壓器之外，電力子系統408還包括AC接觸器、IGBT橋和逆變器控制器416。在示例性實施例中，注入至不間斷電源106中的電力不必來自電力子系統408。

電力子系統408經由兩個DC連接件與存儲子系統434相連接。存儲子系統434還包括DC接觸器、預充電繼電器、電池管理單元404(例如計算機處理器)和可外部訪問的保險絲/斷路器。電力子系統408經由DC連接件與電池406相連接。電力子系統408還可連接于一個或多個用于對存放在機架上的組件進行冷卻的機架風扇。

圖5還示出了控制子系統100經由以太網連接件于與存儲子系統434相連接。具體地，以太網交換機108與存儲子系統434的電池管理單元404相連接。圖5還示出了與緊急停止按鈕開關相連接的緊急停止輸入線路。可將緊急停止按 鈕開關安裝到可觸摸的位置，按下該按鈕時可促使電力斷開。例如，電力子系統408可與存儲子系統434和儲能便利AC母線斷開連接。

3.電力存儲兼分配系統的層級和架構

A.多個節點

圖4示出了包括多個(例如，三個)節點410a,410b和410c的電力存儲兼分配系統400。每個節點410a,410b和410c包括如上所述的：被構造成牢固地容置控制子系統100的存放機架、電力子系統408，以及包括一個或多個電池406的存儲子系統434。該一個或多個電池406是可拆卸并可充電的。因此，在需要時電池可輕易地發生改變。節點可容置在可包含有使基于機架的節點能輕易移動的輪子或任何其它設備的機架上。節點可以是例如40KW的系統。此外，每個節點可具有可擴展的可整除式電壓。換句話說，每個節點都可具有相同的總電平。另外，節點也可具有不同的電平。

B.一個或多個單元控制子系統

如圖4所示的電力存儲兼分配系統400還包括與三個節點410a,410b,410c中的每個節點相連接的單元控制子系統420。換句話說，每個節點410a,410b,410c的控制子系統100都與單元控制子系統420相連接。單元控制子系統420服務于任意數量的節點。例如，單元控制子系統420被構造成監控圖4中所示的電力存儲兼分配系統400中的多個節點410a,410b,410c的當前狀態。單元控制子系統420對歸于它覆蓋的一組節點的例如當前狀態及充電/放電容量進行監控/維護。圖4中所示的電力存儲兼分配系統400可使用任何數量的節點。節點的控制子系統100與單元控制子系統420之間的通信例如可經由Modbus或DNP3來進行。Modbus是用于連接工業電氣設備的串行通信協議。Modbus使得連接至同一網絡的多個設備之間能夠進行通信。

在圖4的電力存儲兼分配系統400中，單元控制子系統420被構造成監控多個節點410a,410b,410c等的充電/放電容量。單元控制子系統420還被構造成利用例如以上所述的狀態/健康/性能參數來優化多個節點410a,410b,410c中的存儲子系統434、電力子系統408和/或控制子系統100的健康度和性能。另外，每個節點的控制子系統100可向單元控制子系統420發送成本曲線(例如，千瓦比對 美元)，單元控制子系統420可確定哪個節點是可供使用的最低廉資源，并使用那個電力資源最低廉的節點中所存儲的電力。換句話說，單元控制子系統420可在節點之間進行投標，以確定哪個節點或哪些節點是最低廉的儲電資源。在示例性實施例中，單元控制子系統420可基于多個節點的成本曲線來對這多個節點進行排名(例如，從最便宜到最昂貴或者從最昂貴到最便宜)。

如上所述，在每個節點410a,410b,410c中，電池管理單元404包括被構造成監控至少一個電池406的處理器432，并且電池管理單元404被構造成與控制子系統100進行通信。另外，在每個節點中，電力子系統408被構造成與電力線相連接，并且電力子系統408包括功率轉換器416(例如逆變器)，該功率轉換器在至少一個電池406被充電時將AC電轉換為DC電，并在至少一個電池被放電時將DC電轉換為AC電。

在每個節點410a,410b,410c中，機架的控制子系統100與節點的存儲子系統434相連接，并與節點的電力子系統408相連接。節點的控制子系統100包括處理器102，并且處理器102被構造成控制存儲子系統434與電力子系統408之間的電力傳輸。在示例性實施例中，節點的處理器102被構造成發送用于控制節點中的至少一個電池406的充電和放電的信號，并且處理器102被構造成監控節點中的一個或多個電池406的工作狀態。

圖4的電力存儲及分配系統400例如包括，頻率傳感器606、RTU422以及與單元控制子系統420相連接的監督控制和數據采集(SCADA)模塊424。頻率傳感器606可以是電壓傳感器等。SCADA模塊424是進行數據采集的控制系統，也是與節點控制子系統410d,410e等、單元控制子系統602a,602b等、現場控制子系統604和市場調度單元交互的主用戶接口。如圖4所示，SCADA模塊424可以從節點410c的電力子系統408、控制子系統100和存儲子系統434發送和/或接收數據。SCADA模塊424還可以從電力節點410a和410b中的所有子系統100,408,434發送和/或接收數據。即，SCADA模塊424可以分別與每個子系統進行通信。市場調度單元包含市場情報(例如電力成本等)，并可基于與能源行業相關的市場信息來做出明智的決策。可經由例如Modbus或DNP3來進行單元控制子系統420與RTU422和SCADA模塊424之間的通信。SCADA模塊424可獲取現場控制子系統604、單元控制子系統420,602a,602b,602c和節點控制子系統410a,410b,410c的所有數據點。

節點410a,410b,410c與例如480V的開關裝置436相連接。具體地，開關裝置436可與節點410a,410b,410c的電力子系統408相連接。在圖4中，開關裝置436與隔離變壓器426相連接。隔離變壓器426與例如13.8kV的開關裝置428相連接。開關裝置428還可與發電機升壓(GSU)變壓器430相連接。GSU變壓器430可以是例如13.8/138kV的GSU變壓器。

C.現場控制子系統

圖6示出了包括多個單元控制子系統602a,602b,602c等的電力系統600的層級架構。每個單元控制子系統(例如單元控制子系統602a)與作為位于節點410a,410b,410c中的控制子系統100的多個節點控制子系統410d和410e相連接。也就是說，節點控制子系統是位于節點中的控制子系統100。例如，在圖6中，節點控制子系統410d位于還包括電力子系統408和具有一個或多個電池406的存儲子系統434的節點中。類似地，節點控制子系統410e位于也包括電力子系統408和具有一個或多個電池406的存儲子系統434的另一個節點中。單元控制子系統602a與節點控制子系統410d和410e相連接。類似地，單元控制子系統602b與節點控制子系統410f和410g相連接。另外，單元控制子系統602c還與節點控制子系統410h和410i相連接。

此外，在圖6的電力系統600中，現場控制子系統604與多個單元控制子系統602a,602b,602c中的每個子系統相連接。現場控制子系統604可服務于任意數量的單元控制子系統。現場控制子系統604對現場(即，電力存儲設施中的全部或部分)內的所有節點的當前狀態和充電/放電容量進行維護/監控。

在圖6中，現場控制子系統604被構造成監控多個單元控制子系統602a,602b,602c的充電/放電容量。此外，現場控制子系統604被構造成對多個單元控制子系統602a,602b,602c中的組件(電池、逆變器等)的健康度和性能進行優化和/或監控。

圖6的電力系統600示出了三個單元控制子系統602a,602b,602c，但是電力系統600可以包含任何數量的單元控制子系統。圖6的電力系統600示出了六個節點控制子系統410d,410e,410f,410g,410h,410i，但是電力系統600可以包含任何數量的節點控制子系統。然而，由于電力系統600的分級結構，節點控制子系統通常會比單元控制子系統要多，這是因為每個單元控制子系統通常監控多個 節點控制子系統。例如，在圖6中，每個單元控制子系統(例如602a)監控兩個節點控制子系統(例如410d和410e)。由于圖6的電力系統的分級結構，現場控制子系統604或每個現場控制子系統604與多個單元控制子系統(例如602a,602b,602c)相連接，并且每個單元控制子系統與多個節點控制子系統相連接。在示例性實施例中，如圖6所示，現場控制子系統可與頻率傳感器606相連接，并且RTU 422可與調度相連接。RTU 422可向現場控制子系統604、單元控制子系統602a,602b,602c等以及節點控制子系統410d,410e,410f,410g,410h,410i等發送數據。可將來自頻率傳感器606的數據輸入給現場存儲調度單元604，并且可利用該數據確定：在如圖6所示的調度的基礎上或者代替如圖6所示的調度，如何對現場進行調度。

在示例性實施例中，電力系統600可進行自行注冊。即，每個節點控制子系統410存儲用于唯一地標識該節點自身的最小信息集合。換句話說，節點通過在控制子系統100中存儲關于其自身的信息來了解自己。然后，節點可通過向單元控制子系統602發送唯一性識別信息、然后將該信息向上傳遞至現場控制子系統604等來進行自身注冊(即，自行注冊)。該唯一性識別信息使得現場控制子系統604知曉傳送過信息(即，識別信息)的那個節點控制子系統是存在并可用的。然后，現場控制子系統604可對可用的節點控制子系統的數據庫進行維護。

類似地，單元控制子系統602還知曉其自身的特點，并可向現場控制子系統604注冊自己。現場還知曉自身，并可向隊列(fleet)進行自身注冊。通常情況下，隊列為地理區域。隊列也可以是嵌套式的。類似地，隊列也知曉它們自身，并可向作為層級中最高級別的企業進行自身注冊。

在示例性實施例中，電力系統600可以是自行組裝式的。電力系統600在如下方面中進行自行組裝：即，各節點能決定它們一起成為單元，并且各單元能決定它們一起成為現場，等等。例如，每個控制子系統100可存儲優先性概況，這包括如下與存儲了該優先性或配置/特性/參數概況的那個節點有關的參量中的若干項或所有項(單元控制子系統也可存儲其所負責監控/管理的多個節點的優先性概況，并且現場控制子系統還可以存儲由單元控制子系統所監控/管理的組合式節點分組的優先性概況)：

節點中電池的最優充電/放電速率；

電池的最有效調度范圍，電池的潛在調度范圍，電池的當前調度范圍等；

電池的效率曲線；

節點的當前情況/狀態(例如，是否聯機/脫機、當前模式、已發生的和/或當前出現的錯誤等)；

電力子系統的優選工作溫度(例如，最低溫度、最高溫度等)；

優選的電池溫度(例如，最低溫度、最高溫度等)；

逆變器的最大效率；

電池的歷史(例如，最近一段時間內電池的行為等)；

吞吐量(例如，平均吞吐量)；

電池的保修信息；以及

組件壽命，等等。

然后，多個節點可基于系統所需的參數來進行自行組裝，以創建單元。另外，現場控制子系統604可基于節點的優先性概況來選擇由特定的單元控制子系統監控的專門節點組，或者選擇由兩個或多個單元控制子系統監控的多個節點組，以得到系統要求的所需的電力特性。

在示例性實施例中，可對如上所述的優先性概況參數可具有不同的權重，從而在基于節點的優先性概況來選擇節點時某些參數被認為比其它參數更重要。例如，當需要一定量的電力時，現場控制子系統604可通過查看系統中的多個節點的優先性概況來啟動招標程序，并基于所需的電力來選擇節點或者多個節點的分組。例如，可選擇能提供最廉價的電力的節點。還可以是，所選擇的節點是那些包含即將過保修期的電池的節點、那些工作在其效率曲線的最高效率處的節點、那些彼此鄰近(即，位置)的節點等。

在示例性實施例中，每個節點可包含單獨的軟件，并可通過自行組裝來創建單元，通過對每個節點的單獨的軟件進行組合來創建可控制單元中所有機架的軟件程序。備選地，單元中的一個節點可包含用于控制組裝好的單元中的所有節點的軟件。本申請要求將題為“用于電氣設備進行自行注冊和自行組裝的方法及系統”、專利代理人案號No.0080451-000080的申請的全文通過引用并入本文，該申請進一步描述了可用于本申請的模塊化儲能方法及系統中的自行注冊和自行組裝的系統及方法。

D.人機接口

圖6的電力系統600還可包括與電力系統600相連接的人機接口(例如，SCADA模塊424，圖6的現場控制子系統604，或者電力系統中的另一種組件)，以監測和/或控制該系統。人機接口可以是例如運行在平板電腦、計算機或智能手機上的應用程序。人機接口可輸出并顯示電力系統600的各種參數，例如，功率、電流、電壓、心跳、從機架到電力子系統的調度、當前狀態等。

在示例性實施例中，系統操作員(例如，經由人機接口)發送調度，該調度由現場控制子系統604接收、然后在單元控制子系統(例如602a,602b,602c等)和節點控制子系統(例如，410d,410e,410f,410g,410h,410i等)之間進行分布。也就是說，調度可以是跨節點和跨單元的(即，處于節點級別或單元級別的調度)。

盡管上面對所公開的系統和方法的各種示例性實施例進行了描述，但是應當理解的是，它們僅出于示例性目而被例舉，并非是限制。這些示例性實施例并非是詳盡的，并且不意圖將本公開限制于所公開的具體形式。在不背離本公開廣度或范圍的情況下，可以根據上述教導做出修改和變型，或者可以從本公開的實踐中獲得修改和變型。