包含混合電化學的電池、模塊和組件的控制制造技術

一種用于混合能量設備的功率管理裝置，包含：混合能量設備，所述混合能量設備包含多個單元。所述單元包含電能存儲和／或收集電池，所述單元串聯或并聯形成模塊。多個所述模塊串聯或并聯形成組件。所述功率管理裝置還包含集中管理裝置（ＣＭＡ）和多個模塊管理裝置（ＭＭＡ），所述集中管理裝置通過有線或無線連接將多個ＭＭＡ互聯。每個ＭＭＡ通過無線或有線通信電路與多個單元管理裝置互聯。功率管理裝置還包含多個單元管理裝置（ＵＭＡ），每個單元管理裝置與單元有線連接，或放置在單元上。此外，功率管理裝置包含用于ＣＭＡ、多個ＭＭＡ、多個ＵＭＡ的充電電池電源。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】包含混合電化學的電池、模塊和組件的控制相關申請的交叉引用本申請要求于2008年11月7日提交的名稱為“包含混合電化學的電池、模塊和組件的控制”的美國臨時專利申請No. 61/112，716的優先權，通過引用將其內容全部包含于此以用于所有目的。
技術實現思路
根據本專利技術，提供了涉及能量設備的控制系統的技術。更具體地，本專利技術的實施例涉及用于控制混合能量設備的方法和系統。本文描述的方法和系統還可應用于多種能量系統。根據本專利技術的實施例，提供了用于混合能量設備的功率管理裝置。所述功率管理裝置包含由多個單元構成的混合能量設備。所述單元包含電能存儲和/或收集電池，其串聯或并聯形成模塊。此外，將多個模塊以串聯或并聯設置，以形成組件。所述功率管理裝置還包含集中管理裝置(central management apparatus，CMA)，其通過有線或無線連接將多個模塊管理裝置(module management apparatus,MMA)互聯。所述集中管理裝置包含微型計算機；負責將充電電流分配到每個所述模塊的功率模塊；跨接在模塊管理裝置和CMA的端子之間的功率調節電路，用于提供所關聯組件的模塊的調節過的操作電壓；監控每個模塊的多個狀態參數的多個測量電路；以及當啟動后能夠在所關聯模塊周圍分流電荷(shunt charge)的旁通電路。功率管理裝置還包含多個模塊管理裝置(MMA)。每個模塊管理裝置通過無線或有線通信電路與多個單元管理裝置互聯。所述模塊管理裝置包含計算機；負責將充電電流分配到每個所述單元的功率模塊；負責對所關聯模塊的操作電壓進行調節的跨接在MMA和CMA之間的兩個端子之間的功率調節電路；在單元管理裝置的端子之間跨接的功率調節電路，用于提供同一模塊內的單元的調節過的操作電壓；監控每個單元的多個狀態參數的多個測量電路；以及當啟動后能夠在所關聯單元的周圍分流電荷的旁通電路。所述功率管理裝置另外包含多個單元管理裝置(units management apparatus, UMA)。每個單元管理裝置與單元有線連接，或放置在單元上。所述單元管理裝置包含微型計算機；監控多個狀態參數的測量電路；以及跨接到MMA中的一個與UMA之間的兩個端子上的功率調節電路，負責調節所關聯單元的操作電壓。此外，功率管理裝置包含用于集中管理裝置、多個模塊管理裝置和多個單元管理裝置的可充電電池電源。通過本專利技術實現了與常規技術相比的多個益處。例如，本專利技術的實施例提供了用于控制混合能量設備的方法。根據所述實施例，可以實現這些益處中的一個或多個。在整個本說明書中和以下更具體的部分將更詳細地描述這些和其它益處。本專利技術的這些和其它目的和優點以及實現它們的方式對本領域技術人員將變得明顯，并且通過參考結合附圖閱讀的以下詳細說明，本專利技術本身將被更好地理解。附圖說明圖1是示出根據本專利技術的實施例的用于混合能量設備的功率管理系統的功能/目的簡化視圖；圖2是根據本專利技術的實施例的用于混合能量設備的功率管理裝置的簡化示意圖；圖3是根據本專利技術的實施例的用于混合能量設備的控制方案的簡化設定；圖4是根據本專利技術的實施例的用于包含一個模塊的混合能量設備的控制方案的簡化設定；圖5是根據本專利技術的實施例的用于包含集中管理裝置的混合能量設備的功率管理裝置的元件的簡化視圖；圖6是根據本專利技術的實施例的用于包含模塊管理裝置的混合能量設備的功率管理裝置的元件的簡化視圖；圖6A是根據本專利技術的實施例的用于包含單元管理裝置的混合能量設備的功率管理裝置的元件的簡化視圖；圖7是示出根據本專利技術的實施例的用于包含集中管理方法的混合能量設備的功率管理方法的步驟的簡化圖；圖8是示出根據本專利技術的實施例的用于包含單元管理方法的混合能量設備的功率管理方法的步驟的簡化圖；圖9是示出根據本專利技術的實施例的用于包含單元管理方法的混合能量設備的功率管理方法的步驟的簡化圖。具體實施例方式例 1用于混合能量設備的控制方案本例子演示了用于混合能量設備的控制方案(圖3中的20)的設定，其中所述混合能量設備包含并聯連接的LixMn204/LiP0N/Li (圖3中的21)和LixFeP04/LiP0N/Li (圖3 中的22)電池，并且對于LixMn2O4，χ在0到2之間，對于LixFePO4, χ在0到1之間。單元管理裝置芯片#1 (圖3中的6)和#2 (圖3中的15)放置在LixMn204/LiP0N/Li (圖3中的 21)和 LixFeP04/LiP0N/Li (圖 3 中的 22)電池上。因為 LiMn204/LiP0N/Li (圖 3 中的 21)和 LixFeP04/LiP0N/Li (圖3中的22)電池的電壓和電流性能特征不同，因此單元管理裝置#1 和#2相應地具有用于這兩個電池的不同的控制信號。例如，兩個電池的開路電勢不同x從 0. 2開始時，LixMn2O4 (相對于Li)是4. 2V, χ從0. 2開始時，LixFePO4 (相對于Li)是3. 5V。 此外，χ從0. 2增加到2時，LixMn2O4(相對于Li)的開路電勢在4. 2V、3. 9V和2. 95V存在三個平穩時期，但是對于LixFePO4 (相對于Li)，它僅僅在3. 5V存在一個平穩時期。因此在可以被并聯設定之前，需要將LixMn204/LiP0N/Li放電到3. 5V。在0. 2≤χ≤1時的LixMn2O4/ LiPON/Li的較高電壓會對LixFeP04/LiP0N/Li電池非常有害。例 2用于混合能量設備的控制方案本例子演示了用于混合能量設備的控制方案(圖4中的100)的設定，其中所述混合能量設備包含一個模塊。所述模塊包含η個單元(如圖4中所示的101到104)。每個單元可以包含鋰離子電池、NiMH電池、燃料電池、電容、或那些不同的能量存儲/轉換設備的組合。每個單元具有放置在其上或與其連接的一個管理裝置。為了說明目的，可以假設單元#1(圖4中的101)是LixFeP04/LiP0N/Li電池，單元#2 (圖4中的102)是電容，單元 #3 (圖4中的10 是燃料電池。在此例子中，單元#1和單元#2并聯，單元#3與單元#2 串聯。因此，模塊管理裝置(圖4中的109)必須向單元管理裝置#1和#2(分別為圖4中的105和106)發送信號，以便總是提高或降低單元#1電池(圖4中的101)和單元#2電容(圖4中的102)的電壓，以使兩個器件的電壓相等。否則，所述電容和LixFeP04/LiP0N/ Li可以根據兩個器件的電勢互相充電或放電。為了延長混合能量設備(圖4中的100)的壽命，模塊管理裝置必須監控狀態參數，諸如電量、電壓、和溫度等狀態。此外，必須確定如何將放電或充電電流分配到每個單元，從而使全部能量存儲/轉換設備具有最優性能。為此，需要對于每個設備的多目標功能的優化技術。因為這三個能量存儲/轉換設備不同，每個設備的目標功能會不同。由于是多目標功能，可能不僅僅有一個優化操作條件，而是一組。因此，需要測試所有可能的條件，以達到所謂的帕累托優化條件。例如，對于LixFePO4/ LiPON/Li，單元#1 (圖4中的101)，電量狀態和電量狀態的變化都很重要。然而，燃料消耗、 電流變化和效率對于燃料電池，單元#3 (圖4中的103)是重要的。充電的庫本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種用于混合能量設備的功率管理裝置，包含：混合能量設備，所述混合能量設備包含多個單元；其中，所述單元包含電能存儲和／或收集電池，所述單元串聯或并聯形成模塊；此外，多個所述模塊串聯或并聯形成組件；集中管理裝置（ＣＭＡ），所述集中管理裝置通過有線或無線連接將多個模塊管理裝置（ＭＭＡ）互聯；所述集中管理裝置包含：微型計算機；負責將充電電流分配到每個所述模塊的功率模塊；跨接在模塊管理裝置的端子和ＣＭＡ的端子之間的功率調節電路，用于提供所關聯組件的模塊的調節過的操作電壓；監控每個模塊的多個狀態參數的多個測量電路；以及當啟動后能夠在所關聯模塊周圍分流電荷的旁通電路；多個模塊管理裝置（ＭＭＡ），其中，每個模塊管理裝置通過無線或有線通信電路與多個單元管理裝置互聯，所述模塊管理裝置包含：計算機；負責將充電電流分配到每個所述單元的功率模塊；負責對所關聯模塊的操作電壓進行調節的跨接在ＭＭＡ和ＣＭＡ之間的兩個端子之間的功率調節電路；在單元管理裝置的端子之間跨接的功率調節電路，用于提供同一模塊內的單元的調節過的操作電壓；監控每個單元的多個狀態參數的多個測量電路；以及當啟動后在所關聯單元周圍分流電荷的旁通電路；多個單元管理裝置（ＵＭＡ），其中，每個單元管理裝置與單元有線連接，或放置在單元上，所述單元管理裝置包含：微型計算機；監控多個狀態參數的測量電路；跨接到ＭＭＡ中的一個與ＵＭＡ之間的兩個端子上的功率調節電路，負責調節所關聯單元的操作電壓；可充電電池電源，所述可充電電池電源用于集中管理裝置、多個模塊管理裝置和多個單元管理裝置。...

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：汪家偉，
申請(專利權)人：Sakti三有限公司，
類型：發明
國別省市：US