能量存储系统的制作方法

2015年9月24日提交的并且题为“能量存储系统”的10-2015-0135349号韩国专利申请的全部内容在此通过引用并入本文。

技术领域

在此描述的一个或多个实施例涉及能量存储系统。

背景技术：

对新的可再生能源的发展以及全球环境变化持续受关注。一种形式的可再生能源从已证明是无害的且易于安装和维护的太阳能发电系统产生。

通过存储所生成的电并且然后在峰值需求期间或其他时间供给所存储的电，来使用能量存储系统以有效地管理电。一种类型的能量存储系统将在夜间从电网(grid)接收到的过剩电存储在能量存储设备中。然后，在白天期间供给所存储的电。这样的系统可以降低在白天期间发电的峰值量。

然而，能量存储系统中使用的二次电池具有与二次电池的充电和放电次数成比例地减少的有限寿命。此外，如果电池架中的二次电池的荷电状态(SOC)长时间保持在特定范围内，则二次电池的寿命可能以很高的速率减少。

技术实现要素：

根据一个或多个实施例，一种能量存储系统，包括：电池系统，其包括多个电池架，所述电池架分别包括多个支架电池管理系统(BMS)，所述电池架被划分为包括第一电池的至少一个第一电池架和包括第二电池的至少一个第二电池架；直流(DC)链路，其连接到所述电池系统；以及控制器，其从充电模式或放电模式之一确定所述电池系统的操作模式，其中，所述控制器在充电模式下进行控制操作以对所述第一电池架充电而不操作所述第二电池架，并且在所述放电模式下进行控制操作以对所述第二电池架放电而不操作所述第一电池架。

所述能量存储系统可以包括第一DC-DC转换器，其连接在所述第一电池架和所述DC链路之间；以及第二DC-DC转换器，其连接在所述第二电池架和所述DC链路之间。当将所述第二电池架放电到小于第一参考值的荷电状态(SOC)时，所述控制器可以在充电模式下在不操作所述第一电池架的同时控制对所述第二电池架的充电，并且可以在放电模式下在不操作所述第二电池架的同时控制对所述第一电池架的放电。

当将所述第一电池架充电到大于第二参考值的SOC时，所述控制器可以在放电模式下在不操作所述第二电池架的同时控制对所述第一电池架的放电，并且可以在充电模式下在不操作所述第一电池架的同时控制对所述第二电池架的充电。所述支架BMS可以确定所述电池架中的各个的荷电状态(SOC)。所述支架BMS可以向所述控制器传送所述电池架的SOC。

所述能量存储系统可以包括分别串联连接到所述电池架的多个DC-DC转换器。所述控制器可以控制所述DC-DC转换器将所述电池架的SOC调整到第一SOC范围之外。当所述第一电池架的SOC在所述第一SOC范围内时，所述控制器可以控制使用所述第二电池架作为电源对所述第一电池架的充电，直到将所述第一电池架的SOC调整到超过所述第一SOC范围。

当所述第二电池架的SOC在所述第一SOC范围内时，所述控制器可以对所述第二电池架放电，并可以利用从所述第二电池架放电的电对所述第一电池架充电，直到将所述第二电池架的SOC调整到所述第一SOC范围之下。

当在充电模式下保持睡眠状态的所述第二电池架的SOC在所述第一SOC范围内时，所述控制器可以控制对所述第二电池架的放电，并可以控制利用从所述第二电池架放电的电对所述第一电池架的充电，直到将所述第二电池架的SOC调整到所述第一SOC范围之下。

当在放电模式下保持睡眠状态的所述第一电池架的SOC在所述第一SOC范围内时，所述控制器可以控制使用所述第二电池架作为电源来对所述第一电池架的充电，直到将所述第一电池架的SOC调整到超过所述第一SOC范围。所述控制器可以基于所述DC链路的DC链路电压，从充电模式或放电模式之一确定所述电池系统的操作模式。

根据一个或多个其他实施例，一种装置包括：接口；以及控制器，其从充电模式或放电模式之一确定电池系统的操作模式，所述控制器通过所述接口发送一个或多个信号以在充电模式下控制对第一电池架的充电，在充电模式期间不操作第二电池，并且通过所述接口发送一个或多个信号以在放电模式下控制对所述第二电池架的放电，在放电模式期间不操作所述第一电池架。所述控制器可以基于连接到所述电池系统的DC链路的DC链路电压来确定所述电池系统的操作模式。

当将所述第二电池架放电到小于第一参考值的荷电状态(SOC)时，所述控制器可以在充电模式下在不操作所述第一电池架的同时控制对所述第二电池架的充电，并且可以在放电模式下在不操作所述第二电池架的同时控制对所述第一电池架的放电。当将所述第一电池架充电到大于第二参考值的SOC时，所述控制器可以在放电模式下在不操作所述第二电池架的同时控制对所述第一电池架的放电，并且可以在充电模式下在不操作所述第一电池架的同时控制对所述第二电池架的充电。

附图说明

通过参考附图详细描述示范性实施例，特征将对本领域的技术人员变得显然，附图中：

图1图示能量存储系统的实施例；

图2图示能量存储系统的更详细的实施例；

图3图示电池系统的实施例；

图4图示电池系统的另一实施例；以及

图5图示从功率转换单元输出的电量和从逆变器输出的电量的示例。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更充分地描述示范性实施例；然而，示范性实施例可以以不同的形式来体现，而不应当被解释为限于在此所提出的实施例。相反，提供这些实施例以使本公开全面和完整，并将充分地传达示范性实现给本领域的技术人员。可以组合实施例以形成另外的实施例。

在附图中，为了图示清楚，可能夸大了层和区域的尺寸。还将理解，当层或元件被称为在另一层或基底“上”时，它可以直接在其他层或基底上，或者也可以存在居间层。此外，将理解，当层被称为在另一层“下”时，它可以直接在下面，并且也可以存在一个或多个居间层。此外，还将理解，当层被称为在两层“之间”，它可以是在两层之间的唯一的层，或者也可以存在一个或多个居间层。全文中相同的附图标记指代相同的元件。

当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，它可以直接地连接或耦合到另一元件，或者间接地连接或耦合到另一元件，一个或多个居间元件在其间插入。此外，当元件被称为“包括”组件时，这表示该元件还可以包括另一组件而不是排除另一组件，除非存在不同的公开。

图1图示连接到各种外围结构的能量存储系统100的实施例。例如，发电系统20从能量源生成电，并将电供给到能量存储系统100。发电系统20可以是例如太阳能发电系统、风力发电系统或者潮汐能发电系统。

发电系统20还可以是从新的可再生能源(例如，太阳热或者地热)产生电的另一类型的发电系统。例如，由于从太阳光生成电能的太阳能电池易于安装在诸如房屋和工厂等地方，因此太阳能电池可以适于在房屋和工厂中分布的能量存储系统100中使用。

电网30包括发电厂、变电站、输电线等。在正常状态下，电网30可以向能量存储系统100供电，然后能量存储系统100向负载40或电池系统200供电。在一个实施例中，电网30可以从能量存储系统100接收电。在异常状态下或者当发生故障时，从电网30向能量存储系统100的电供给可能被中断，并且从能量存储系统100向电网30的电供给也可能被中断。

负载40消耗由发电系统20生成的电、电池系统200中存储的电、和/或从电网30供给的电。家庭或工厂可以是负载40的示例。

能量存储系统100包括功率转换系统(PCS)101和电池系统200。PCS 101适当地将从电池系统200、发电系统20或电网30供给的电进行转换，并供给经转换的电。

能量存储系统100可以向电池系统200或电网30供给由发电系统20生成的电。能量存储系统100可以向电网30供给电池系统200中存储的电，或者可以将从电网30供给的电存储在电池系统200中。此外，如果电网30处于异常状态(例如，停电情况)，则能量存储系统100可以操作为用于向负载40供电而不中断的不间断电源(UPS)。此外，能量存储系统100可以向电网30供给由发电系统20生成或者在电池系统200中存储的电。

图2图示能量存储系统100的详细实施例，其包括用于控制功率转换的PCS 101、电池系统200、以及直流(DC)链路300。电池系统200包括多个电池架(battery rack)210和转换器。PCS 101包括逆变器103和整体控制单元105。

发电系统20包括发电机21和功率转换单元23。发电机21使用能量源(例如，太阳光、风能、潮汐能、或者诸如但不限于太阳热或地热的另一类型的可再生能源)来生成电。

功率转换单元23连接在发电系统20和DC链路300之间。功率转换单元23向DC链路300传送由发电系统20产生的电。此时，功率转换单元23将发电系统20的输出电压转换为DC链路电压。

功率转换单元23可以根据发电系统20的类型包括功率转换电路(例如，转换器或整流电路)。当发电系统20生成DC电时，功率转换单元23可以包括DC-DC转换器。当发电系统20生成交流(AC)电时，功率转换单元23可以包括用于将AC功率转换为DC功率的整流电路。

当发电系统20是太阳能发电系统时，功率转换单元23可以包括最大功率点跟踪(MPPT)转换器，以根据一个或多个因素(例如，太阳辐射的量和/或温度)来最大地转换由发电系统20产生的电。当发电系统20不生成电时，功率转换单元23可以不进行操作以降低功耗。

DC链路300连接在功率转换单元23和逆变器103之间，并将DC链路电压维持在恒定电平。由于例如在发电系统20或电网30的瞬时电压下降或者负载40的峰值功耗的发生等事件，DC链路电压的电平可能变得不稳定。可以使DC链路电压稳定，以保证逆变器103和电池系统200的稳定操作。为此目的，将DC链路300连接在发电系统20和PCS 101之间。DC链路300可以包括例如高容量电容器。

PCS 101适当地将发电系统20、电网30和电池系统200的电进行转换，并向需要电的地方或设备供给经转换的电。

逆变器103是连接在DC链路300和第一开关50之间的功率转换设备。逆变器103可以将从发电系统20和/或电池系统200输出的DC链路电压转换为用于电网30的AC电压。在充电模式下，逆变器103可以将电网30的AC电压整流为DC链路电压，以将电网30的电存储在电池系统200中。逆变器103可以是具有可逆的输入和输出侧的双向逆变器。

逆变器103可以包括滤波器，以从输出到电网30的AC电压移除谐波。逆变器103可以包括例如锁相环(PLL)电路，以使从逆变器103输出的AC电压的相位与电网30的AC电压的相位同步，并且从而降低无功功率。逆变器103可以进行诸如限制电压变化的范围、提高功率因数、移除DC分量、和/或在瞬变现象期间提供保护的功能。当不使用逆变器103时，可以停止逆变器103的操作以降低耗电量。

整体控制单元105可以监视发电系统20、电网30、电池系统200以及负载40的状态，并且可以根据监视结果、预设算法等来控制功率转换单元23、逆变器103、电池系统200、第一开关50以及第二开关60的操作。整体控制单元105可以监视电网30中断电(power failure)的发生、发电系统20是否生成电、由发电系统20生成的电量、电池系统200的荷电状态(SOC)、负载40的功耗量、时间、和/或一个或多个其他条件。例如，如果由于电网30中的断电而导致用于负载40的电量不足，则整体控制单元105可以确定负载40的功耗设备的优先级，并且可以控制负载40，以便根据优先级向负载40的功耗设备供电。

在示范性实施例中，整体控制单元105控制电池架210的充电和放电操作。整体控制单元105可以基于从逆变器103向负载40供给的电量与由发电系统20产生的电量之间的差，来确定是对电池系统200充电还是放电。整体控制单元105可以基于DC链路300的电压来控制电池系统200。

电池系统200可以利用通过DC链路300从电网30或从发电系统20供给的电力来充电，或者可以向负载40或电网30供电。

第一和第二开关50和60串联连接在逆变器103和电网30之间，并且在整体控制单元105的控制下被接通或断开。第一和第二开关50和60可以根据发电系统20、电网30和电池系统200的状态而被单独地接通或断开。

例如，可以接通第一开关50以从发电系统20和/或电池系统200向负载40供电，或者从电网30向电池系统200供电。例如，可以接通第二开关60以从发电系统20/和或电池系统200向电网30供电，或者从电网30向负载40和/或电池系统200供电。

如果在电网中发生断电，则可以断开第二开关60，并且可以接通第一开关50。在这种情况下，在防止电流向电网30的同时，从发电系统20和/或电池系统200向负载40供电。然后，可以保护人们(诸如修理电网30的电力线的工人)免遭由从能量存储系统100供给的电所引起的事故(诸如电击)。

第一和第二开关50和60可以包括开关设备，例如具有高度载流能力的继电器。

图3图示包括多个电池架210和多个DC-DC转换器230的电池系统200的实施例。可以将电池架210划分为第一组221和第二组223。可以将第一组221的电池架210称为第一电池架210a，并且可以将第二组223的电池架210称为第二电池架210b。可以将连接到第一电池架210a的DC-DC转换器230称为第一DC-DC转换器230a，并且可以将连接到第二电池架210b的DC-DC转换器230称为第二DC-DC转换器230b。

电池架210可以包括支架(rack)电池管理系统(BMS)211和电池213。可以将第一电池架210a的电池213称为第一电池213a，并且可以将第二电池架210b的电池213称为第二电池213b。

支架BMS 211控制电池架210的电池213的充电和放电操作。支架BMS211可以监视电池213的状态(诸如SOC、电压或电流)，并且可以将通过监视所获得的数据传送到整体控制单元105。整体控制单元105可以基于从支架BMS 211接收到的数据，向支架BMS 211传送控制信号。

电池213可以存储电，并可以包括作为子结构的电池单元。在每个电池213中的电池单元的数量可以根据所需的输出电压来确定。可以使用各种二次电池单元作为电池213的电池单元。电池单元的示例可以包括镍铬电池单元、铅电池单元、镍金属氢化物(NiMH)电池单元、锂离子电池单元、以及锂聚合物电池单元。

电池213可以包括多个电池托盘(tray)。此外，电池架210可以包括分别控制电池托盘的多个托盘BMS。托盘BMS可以检测分别与托盘BMS相对应的电池托盘的电池单元的状态(诸如电压、电流和/或温度)，并且可以将检测到的数据传送到支架BMS 211。支架BMS 211可以分析来自托盘BMS的数据，以确定电池213的状态(诸如SOC或健康状态(SOH))，并且可以将所确定的数据传送到整体控制单元105。

DC-DC转换器230连接在DC链路300和电池架210的电池213之间，以进行DC链路300的DC链路电压与电池213的电压之间的转换。在充电模式下，DC-DC转换器230可以将DC链路300的DC链路电压转换为用于对电池213充电的充电电压。在放电模式下，DC-DC转换器230可以将电池213的电压转换为要向DC链路300输出的电压。此时，从DC-DC转换器230输出的电压的电平可以高于DC链路300的DC链路电压的电平，从而对电池213放电。例如，DC-DC转换器230的输出电压可以具有与DC链路300的目标值相对应的电平。如果不对电池系统200充电或放电，则可以不操作DC-DC转换器230以降低功耗。

第一组221的电池架210a可以包括电池架210中的一些。第二组223的电池架210b可以包括其他电池架210。第一电池架210a和第二电池架210b的数量可以相等。在以下描述中为了方便起见，可以假设在充电模式下对第一电池架210a充电而不操作第二电池架210b，并且在放电模式下对第二电池架210b放电而不操作第一电池架210a。

根据示范性实施例，整体控制单元105可以基于从逆变器103输出的电量和从功率转换单元23向能量存储系统100供给的电量，来从充电模式或放电模式之一选择电池系统200的操作模式。

例如，如果逆变器103将电网30的AC电压转换为DC链路电压并向DC链路300施加DC链路电压，则整体控制单元105可以在充电模式下操作电池系统200，以利用从电网30供给的电对电池系统200充电。

在另一示例中，如果从功率转换单元23输出的电量大于从逆变器103输出的电量，则整体控制单元105可以在充电模式下操作电池系统200以对电池系统200充电。另一方面，如果从功率转换单元23输出的电量小于从逆变器103输出的电量，则整体控制单元105可以在放电模式下操作电池系统200以对电池系统200放电。

根据至少一个实施例，从逆变器103输出的电量可以指当逆变器103将DC链路300的DC链路电压转换为AC电压并向第一开关50输出AC电压时，从逆变器103输出的电量。

整体控制单元105可以控制电池系统200的充电或放电量，以将DC链路300的DC链路电压的电平维持在预设目标值。整体控制单元105可以控制第一和第二DC-DC转换器230a和230b，以便调整第一电池213a的充电或放电量以及第二电池213b的充电或放电量。

当整体控制单元105从充电模式或放电模式之一选择电池系统200的操作模式时，除了从逆变器103输出的电量以及从功率转换单元23输出的电量以外，整体控制单元105还可以考虑一个或多个因素，例如电网30的状态、电池系统200的SOC、当前时间、和/或设置的峰值负荷值。例如，如果电池系统200的电池213充满电，则整体控制单元105可以在放电模式下操作电池系统200以提高功耗的效率。此外，如果当前时间接近于在午夜电可用期间的时间段，则整体控制单元105可以在放电模式下操作电池系统200。

根据一个示范性实施例，如果从逆变器103输出的电量大于从功率转换单元23输出的电量，则整体控制单元105可以在放电模式下操作电池系统，并且可以基于DC链路300的DC链路电压的电平来调整第二电池213b的放电量。

例如，整体控制单元105可以监视DC链路300的电压电平，以通过基于DC链路300的DC链路电压的电平和预设目标值之间的差控制第二DC-DC转换器230b，来调整第二电池213b的放电量。例如，在放电模式下，整体控制单元105可以通过以从第二DC-DC转换器230b输出的电压的电平高于DC链路300的DC链路电压的电平这样的方式控制第二DC-DC转换器230b，来调整第二电池213b的放电量。

根据一个示范性实施例，如果从逆变器103输出的电量小于从功率转换单元23输出的电量，则整体控制单元105可以在充电模式下操作电池系统200，并且可以基于DC链路300的DC链路电压的电平来调整第一电池213a的充电量。

例如，整体控制单元105可以通过基于DC链路300的DC链路电压的电平与预设目标值之间的差控制第一DC-DC转换器230a，来调整第一电池213a的充电量。例如，在充电模式下，整体控制单元105可以通过以从第一DC-DC转换器230a输出的电压的电平高于第一电池213a的电压的电平这样的方式控制第一DC-DC转换器230a，来调整第一电池213a的充电量。

根据示范性实施例，在充电模式下，整体控制单元105可以以对第一电池213a充电而不操作第二电池213b这样的方式来控制电池系统200(例如，电池系统200的第一和第二DC-DC转换器230a和230b)。另外，在放电模式下，整体控制单元105可以以对第二电池213b放电而不操作第一电池213a这样的方式来控制电池系统200(例如，电池系统200的第一和第二DC-DC转换器230a和230b)。

例如，当在充电模式和放电模式下交替重复电池系统200的操作时，对第一组221的第一电池213a重复充电而不放电，并且对第二组223的第二电池213b重复放电而不充电。在这种情况下，对电池213充电或放电的次数可能会显著减少。

在充电模式下，如果在对第一组221的第一电池213a重复充电而不放电的同时第一电池213a的荷电状态(SOC)超过第一参考值，则整体控制单元105可以控制第一和第二DC-DC转换器230a和230b，以便可以对第二组223的第二电池213b充电，并且可以不操作第一组221的第一电池213a。可以将第一参考值设置为例如80％、85％、90％、95％或100％之一。

在放电模式下，如果在对第二组223的第二电池213b重复放电而不充电的同时第二电池213b的荷电状态(SOC)变为低于第二参考值，则整体控制单元105可以控制第一和第二DC-DC转换器230a和230b，以便可以对第一组221的第一电池213a放电，并且可以不操作第二组223的第二电池213b。可以将第二参考值设置为例如0％、5％、10％、15％和20％之一。

如果第一组221的第一电池213a的荷电状态(SOC)超过第一参考值，或者第二组223的第二电池213b的荷电状态(SOC)变为低于第二参考值，则整体控制单元105可以控制第一和第二DC-DC转换器230a和230b，以便在充电模式下可以对第二组223的第二电池213b充电并且可以不操作第一组221的第一电池213a，而在放电模式下可以对第一组221的第一电池213a放电并且可以不操作第二组223的第二电池213b。

在另一示范性实施例中，如果第一组221的第一电池213a中的至少一些的荷电状态(SOC)超过第一参考值，则整体控制单元105在充电模式下可以不操作第一组221的第一电池213a，并且可以对第二组223的第二电池213b充电。如果第二组223的第二电池213b中的至少一些的荷电状态(SOC)变为低于第二参考值，则整体控制单元105在放电模式下可以不操作第二组223的第二电池213b，并且可以对第一组221的第一电池213a放电。

图4图示包括多个电池架210和多个DC-DC转换器230的电池系统200的另一实施例。电池架210、支架BMS 211和DC-DC转换器230可以与参照图3所描述的电池架210、支架BMS 211和DC-DC转换器230相对应。

在图3的示范性实施例中，第一DC-DC转换器230a公共地连接到第一组221的第一电池213a，并且第二DC-DC转换器230b公共地连接到第二组223的第二电池213b。然而，在图4的实施例中，DC-DC转换器230的数量等于电池架210的数量。此外，DC-DC转换器230分别连接到电池架210。因此，可以单独控制电池架210，例如，可以对第一组221的第一电池213a中的一些充电并且可以不操作第一组221的其他第一电池213a。此外，可以对第二组223的第二电池213b中的一些放电并且可以不操作第二组223的其他第二电池213b。

如果电池213的荷电状态(SOC)长时间段保持在特定范围内，则电池213的寿命降低速率可能增加，例如，电池213的寿命降低速率可能根据电池213的荷电状态(SOC)而变化。例如，如果电池213的荷电状态(SOC)长时间段保持在从第一临界值到第二临界值的范围内，则电池213的寿命可能以高速率降低。可以将电池213的寿命以高速率降低的第一和第二临界值之间的范围称为第一SOC范围。例如，第一临界值可以是40％，并且第二临界值可以是60％。第一和第二临界值可以例如基于电池架210的电池213的类型和特性来确定。

根据示范性实施例，整体控制单元105可以确定电池213的荷电状态(SOC)。如果电池213中的至少一个的SOC在第一SOC范围内，则整体控制单元105可以控制DC-DC转换器230在第一组221的第一电池213a与第二组223的第二电池213b之间传输电。例如，在充电模式下，可以对第一电池架210a充电，但是可以不操作第二电池架210b。在放电模式下，可以不操作第一电池架210a，但是可以对第二电池架210b放电。

在这种情况下，如果第一电池架210a的第一电池213a中的至少一个的SOC在第一SOC范围内，则整体控制单元105可以利用在第二电池架210b的第二电池213b中存储的电对该至少一个第一电池213a充电，以便将该至少一个第一电池213a的SOC提高到第一SOC范围之上。

如果第二电池架210b的第二电池213b中的至少一个的SOC在第一SOC范围内，则整体控制单元105可以对该至少一个第二电池213b放电，并且可以利用从该至少一个第二电池213b放电的电对第一电池架210a的第一电池213a充电，以便将该至少一个第二电池213b的SOC降低到第一SOC范围之下。如果将电池架210的电池213的荷电状态(SOC)调整到第一SOC范围之外，则电池架210的电池213可以具有长寿命。

根据另一示范性实施例，在充电模式或放电模式下，整体控制单元105可以确定电池213的荷电状态(SOC)是否在第一SOC范围内。例如，如果在充电模式下不操作第二组223的第二电池213b，则整体控制单元105可以检查第二电池213b的荷电状态(SOC)。如果第二电池213b的荷电状态(SOC)在第一SOC范围内，则整体控制单元105可以对第二电池213b放电，以对第一组221的第一电池213a充电。如果在放电模式下不被操作的第一组221的第一电池213a的荷电状态(SOC)在第一SOC范围内，则整体控制单元105可以利用在第二组223的第二电池213b中存储的电对第一电池213a充电，以便将第一电池213a的荷电状态(SOC)调整到第一SOC范围之外。

根据另一示范性实施例，整体控制单元105可以单独检查电池架210a的荷电状态(SOC)，以便确定电池架210中的任何一个的SOC是否在第一SOC范围内。如果整体控制单元105检测到包括具有在第一SOC范围内的SOC的电池213的至少一个电池架210，则整体控制单元105可以对与包括该至少一个电池架210的组不同的组中所包括的电池213充电或放电，以便将该至少一个电池架210的电池213的SOC调整到第一SOC范围之外。

图5图示从功率转换单元23输出的电量和从逆变器103输出的电量的示例。参照图5，L1是示出从功率转换单元23输出的电量关于时间的曲线。L2是示出从逆变器103输出的电量关于时间的曲线。基于曲线L1和曲线L2彼此相交的点来定义第一至第五时段S1至S5。

如图5所示，从功率转换单元23输出的电量可以随时间变化。由于使用新的可再生能源的发电量可能根据可再生能量源的环境变化而变化，因此功率转换单元23的输出可能变化。同样地，如图5所示，从逆变器103输出的电量可能根据负载40的功耗量和电网30的状态而变化。

在第一时段S1和第五时段S5中，从功率转换单元23输出的电量L1大于从逆变器103输出的电量L2。因此，电池系统200可以在充电模式下操作，例如，可以对第一组221的第一电池213a充电，并且可以不操作第二组223的第二电池213b。

在第三时段S3中，从功率转换单元23输出的电量L1也大于从逆变器103输出的电量L2。因此，电池系统200可以在充电模式下操作。例如，如果在第三时段S3中第一组221的第一电池213a的荷电状态(SOC)大于第一参考值，则可以不操作第一组221的第一电池213a，并且可以对第二组223的第二电池213b充电。

在第二时段S2中，从功率转换单元23输出的电量L1小于从逆变器103输出的电量L2。因此，电池系统200可以在放电模式下操作，例如，可以不操作第一组221的第一电池213a，并且可以对第二组223的第二电池213b放电。

在第四时段S4中，从功率转换单元23输出的电量L1也小于从逆变器103输出的电量L2。因此，电池系统200可以在充电模式下操作。例如，如果在第四时段S4中第二组223的第二电池213b的荷电状态(SOC)小于第二参考值，则可以不操作第二组223的第二电池213b，并且可以对第一组221的第一电池213a放电。

在第一至第五时段S1至S5中，整体控制单元105调整电池系统200的充电量或放电量，以将DC链路300的DC链路电压的电平维持在预设目标值。例如，在第一、第三和第五时段S1、S3和S5中，整体控制单元105可以调整电池系统200的充电量，以将DC链路300的DC链路电压的电平维持在预设目标值。在第二和第四时段S2和S4中，整体控制单元105可以调整电池系统200的放电量，以将DC链路300的DC链路电压的电平维持在预设目标值。

根据示范性实施例，在第一、第三和第五时段S1、S3和S5中，整体控制单元105进行控制操作，以对第一组221的第一电池213a充电，并且将第二组223的第二电池213b维持在睡眠(rest)状态。在第二和第四时段S2和S4中，整体控制单元105进行控制操作，以对第二组223的第二电池213b放电，并且将第一组221的第一电池213a维持在睡眠状态。

从功率转换单元23输出的电量可能随时间频繁地变化。因此，电池系统200的操作也可能在充电模式和放电模式之间频繁地切换。尽管如上所述电池系统200的操作在充电模式和放电模式中交替重复，但是对电池213充放电的次数可能显著降低。这是因为对第一组221的第一电池213a充电而不放电，并且对第二组223的第二电池213b放电而不充电。

根据另一实施例，装置包括接口和控制器，控制器从充电模式或放电模式之一确定电池系统的操作模式，控制器通过接口发送一个或多个信号以在充电模式下控制对第一电池架的充电，在充电模式期间不操作第二电池架，并且通过接口发送一个或多个信号以在放电模式下控制对第二电池架的放电，在放电模式期间不操作第一电池架。

接口可以采用各种形式。例如，接口可以包括控制器的或者连接到控制器的一个或多个信号线、引线、端口、导线、输入端和/或输出端。接口还可以是软件接口。控制器可以对应于任何前述实施例中的整体控制单元。

在此所描述的方法、处理和/或操作可以通过要由计算机、处理器、控制器或其他信号处理设备执行的代码或指令来进行。计算机、处理器、控制器或其他信号处理设备可以是在此所描述的那些，或者是除了在此所描述的元件以外的一个。因为详细描述了形成方法(或者计算机、处理器、控制器或其他信号处理设备的操作)的基础的算法，所以用于实施该方法实施例的操作的代码或指令可以将计算机、处理器、控制器或其他信号处理设备转换为用于进行在此的方法的专用处理器。

在此所描述的实施例的BMS、控制器以及其他处理特征可以以例如可以包括硬件、软件或二者的逻辑来实施。当至少部分地以硬件实施时，BMS、控制器以及其他处理特征可以是例如各种集成电路中的任何一种，包括但不限于专用集成电路、现场可编程门阵列、逻辑门的组合、片上系统、微处理器、或者另一类型的处理或控制电路。

当至少部分地以软件实施时，BMS、控制器以及其他处理特征可以包括例如用于存储要由例如计算机、处理器、微处理器、控制器或其他信号处理设备执行的代码或指令的存储器或其他存储设备。

在此已经公开了示例实施例，并且虽然采用了特定术语，但是它们仅以一般性和描述性的意义被使用和来解释而不用于限制的目的。在一些情况下，自提出本申请起对于本领域技术人员将显然的是，连同特定实施例所描述的特征、特性、和/或元件可以被单独地使用，或者与连同其它实施例所描述的特征、特性、和/或元件结合使用，除非另外指出。因此，本领域技术人员将理解，可以在形式和细节上进行各种改变，而不脱离如以下权利要求书中所提出的实施例的精神和范围。