大规模电池阵列用于备用和随身携带的能量储存技术

特斯拉汽车公司最近发布的声明表明，大规模电池阵列用于备用和随身携带的能量储存越来越受到关注他们的Powerwall系统用于家庭和办公室。这些系统中的电池从电力线网格或其他电源连续充电，然后通过DC/AC逆变器将AC线路电源提供给用户。

使用电池进行备用电源并不新鲜，许多系统的基本电压为120/240Vac，数百瓦用于短期台式电脑备份，数千瓦用于特种车辆，如船舶，混合动力汽车或全电动汽车，高达数百千瓦，用于电网规模的电信和数据中心备份(见图1)。然而，尽管电池化学和技术的进步受到了很多关注，但可行的基于电池的安装的一个同样重要的部分是其电池管理系统(BMS)。

图1：基于电池的备份非常适合数千瓦至数百千瓦的固定和移动应用，可在各种应用中提供可靠，有效的电源。

在实施能量存储电池管理系统时存在许多挑战，而且他们的解决方案并不是简单地从小规模，低容量电池组“扩展”。相反，需要新的和更复杂的策略和关键支持组件。

挑战始于对关键电池单元参数的许多测量的高精度和可靠性的需求。此外，设计必须在其子系统中采用模块化，以便根据应用的特定需求定制配置，以及可能的扩展，整体管理问题和必要的维护。

大规模存储阵列也带来了其他重大挑战。尽管存在高电压/电流逆变器和由此产生的电流尖峰，但BMS必须在极其嘈杂的电气和通常热的环境中提供精确，一致的数据。此外，它必须提供有关内部模块和系统温度测量的广泛“细粒度”数据，这些数据对于充电，监测和放电至关重要，而不仅仅是一些粗略的聚合值。

由于这些电力系统的基本作用，其运行可靠性本质上至关重要。为了将这个容易陈述的目标变为现实，BMS必须确保数据的准确性和完整性，以及持续的健康评估，以便它可以持续采取所需的行动。实现稳健的设计和安全是一个多层次的过程，BMS必须预测问题，执行自检，并在所有子系统上提供故障检测，然后在待机和运行模式下实施适当的操作。作为最终的授权，由于高电压，电流和功率水平，BMS必须满足许多严格的监管标准。