用于动态自适应智能多电池空气电池的控制系统及设计技术方案

描述一种控制系统以改进所有动态多电池金属空气电池，以确保满足负载要求，同时根据一系列性能准则优化电池性能。此控制系统可通过机器学习来增强，以随着时间的推移进一步改进电池系统的有效性及效率。公开一种动态多电池金属空气电池系统设计，以实现连续或间歇的高功率，从而拓宽与电动机结合的金属空气电池对传统上保留用于内燃机的应用的适用性。对传统上保留用于内燃机的应用的适用性。对传统上保留用于内燃机的应用的适用性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于动态自适应智能多电池空气电池的控制系统及设计
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求(2020年8月31日申请的)第63/072,572号美国专利申请的优先权，且是其非临时性文件，所述美国专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术介绍

[0003]本文所公开的主题涉及金属空气电池。金属空气电池由于其相对于例如锂离子电池的行业标准的高能量密度而引起极大的兴趣。移动、便携式及固定分布式电源具有广阔的应用前景。与其它能量存储装置组合的金属空气电池有可能取代混合动力汽车及飞机中的内燃机，因为能量密度及能量转换的效率接近碳氢燃料的能量密度及效率，尽管没有现场空气排放。
[0004]金属空气电池面临若干问题，迄今为止，这些问题使其无法在上述领域中使用。由于金属阳极在电池的放电期间被消耗，因此阴极与阳极之间的距离随着时间的推移而增加。电极间距的这种变化增加I2R(电阻损失)，从而随着时间的推移降低功率输出。当电池开路或无负载运行时，其可在电解质中快速产生氢气，这进一步增加寄生损失(由于氢气产生)及局部I2R损失，这继而可防止当再次连接到闭合电路时返回到全功率输出，有时是由于阳极上的涂层(例如凝胶)的堆积。一旦金属阳极被消耗，就必须拆除电池，因此在使用之前可用新的金属阳极对其进行机械充电。此过程是在工厂进行的，使得周转时间成为频繁充电及使用金属空气电池的障碍。当与例如锂离子的当前技术相比时，金属空气电池受益于极高的能量密度。然而，针对需要快速功率输出(例如，航空起飞或汽车快速加速)的应用来说，其功率密度可为一个限制因素，这继而导致需要更大的替代能源(例如，锂离子电池或内燃机或涡轮)。
[0005]上述讨论仅提供一般背景信息，且不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

技术实现思路

[0006]描述一种控制系统以改进动态多电池金属空气电池，以确保满足负载要求，同时根据一系列性能准则优化电池性能。此控制系统可通过机器学习来增强，以随着时间的推移进一步改进电池系统的有效性及效率。公开一种动态多电池金属空气电池系统设计，以实现连续或间歇的高功率，从而拓宽与电动机结合的金属空气电池对传统上保留用于内燃机的应用的适用性。
[0007]公开一种高功率设计，其扩展动态多节电池系统的功率输出范围。这种设计实现电源的完全快速关断，同时最小化寄生腐蚀及危险氢气的产生。本公开还实现在金属阳极的整个消耗过程中快速重新启动到全功率并产生恒定功率输出。在一个实施例中，所述金属空气电池由稳态机器学习(“ML”)子系统增强。
[0008]所公开的空气电池的实施例实现一种低成本的金属阳极配置，其不需要高完整性的边缘密封，且可通过将阳极盘表面部分浸没在电解质中来控制其功率输出，从而大大简
化特定应用的设计。
[0009]在第一实施例中，提供一种用于操作金属空气电池的方法。所述方法包括：监测金属空气电池的电输出处的输出电压，所述金属空气电池包括：电池阵列，每一电池包括第一电极及第二电极，其中所述第一电极及所述第二电极选自阳极及阴极；电解质控制器，其被配置成以每一电池的特定流速及特定电解质水平向所述电池阵列中的每一电池提供电解质；盘驱动电动机控制器，其被配置成以特定旋转速率旋转所述电池阵列中的每一第一电极；基于所述监测改变所述电池阵列中的至少一个电池但少于所有电池的至少一个操作参数，其中所述操作参数选自由所述特定流速、所述特定旋转速率、所述特定电解质水平及其组合组成的群组。
[0010]在第二实施例中，提供一种用于操作金属空气电池的方法。所述方法包括：监测金属空气电池的电输出处的输出电压，所述金属空气电池包括：电池阵列，每一电池包括第一电极及第二电极，其中所述第一电极及所述第二电极选自阳极及阴极；电解质控制器，其被配置成以每一电池的特定流速及特定电解质水平向所述电池阵列中的每一电池提供电解质；盘驱动电动机控制器，其被配置成以特定旋转速率旋转所述电池阵列中的每一第一电极；电池负载模块(CLM)，其安置在所述电池阵列与所述电输出之间，其被配置成以特定电阻负载改变施加到所述电池阵列中的每一电池的电阻负载；基于所述监测改变所述电池阵列中的至少一个电池但少于所有电池的至少一个操作参数，其中所述操作参数选自由所述特定流速、所述特定旋转速率、所述特定电解质水平、所述特定电阻负载及其组合组成的群组。
[0011]在第三实施例中，提供一种用于操作金属空气电池的方法。所述方法包括：监测金属空气电池的电输出处的输出电压，所述金属空气电池包括：电池阵列，每一电池包括第一电极及第二电极，其中所述第一电极及所述第二电极选自阳极及阴极；电解质控制器，其被配置成以每一电池的特定流速及特定电解质水平向所述电池阵列中的每一电池提供电解质；盘驱动电动机控制器，其被配置成以特定旋转速率旋转所述电池阵列中的每一第一电极；电池负载模块(CLM)，其安置在所述电池阵列与所述电输出之间，其被配置成以特定电阻负载改变施加到所述电池阵列中的每一电池的电阻负载；升压控制模块(BCM)，其安置在所述电池阵列与所述电输出之间，其被配置成以特定升压控制水平升压所述多个电池阵列中的每一电池的电压；基于所述监测改变所述电池阵列中的至少一个电池但少于所有电池的至少一个操作参数，其中所述操作参数选自由所述特定流速、所述特定旋转速率、所述特定电解质水平、所述特定电阻负载、所述特定升压控制水平及其组合组成的群组。
[0012]在第四实施例中，一种金属空气电池包括：电池阵列，每一电池包括第一电极及第二电极，其中的一者相对于另一者旋转，其中所述第一电极及所述第二电极选自阳极及阴极；电解质控制器，其被配置成以每一电池的特定流速及特定电解质水平向所述电池阵列中的每一电池提供电解质；以及盘驱动电动机控制器，其被配置成以特定旋转速率旋转所述电池阵列中的每一第一电极。
[0013]本专利技术的此简要描述仅旨在提供根据一或多个说明性实施例的本文所公开的主题的简要概述，且不作为解释权利要求或定义或限制仅由所附权利要求定义的本专利技术的范围的指南。提供此简要描述是为了以简化形式引入概念的说明性选择，这将在下面的详细描述中进一步描述。此简要描述不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也
不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题不限于解决
技术介绍
中指出的任何或所有缺点的实施方案。
附图说明
[0014]为了理解本专利技术的特征，可参考某些实施例对本专利技术进行详细描述，其中一些在附图中说明。然而，应注意，附图仅说明本专利技术的某些实施例，且因此不被认为是对其范围的限制，因为本专利技术的范围涵盖其它同等有效的实施例。附图不必按比例缩放，重点一般放在说明本专利技术的某些实施例的特征上。在附图中，相似的数字用于在各个视图中指示相似的部件。因此，为了进一步理解本专利技术，可参考结合附图阅读的以下详细描述，其中：
[0015]图1是动态多电池空气电池的实施例的组件的示意图；
[0016]图2是金属空气电池及其控制路径的示意图；
[0017]图3是具有可变负本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于操作金属空气电池的方法，所述方法包括：监测金属空气电池的电输出处的输出电压，所述金属空气电池包括：电池阵列，每一电池包括第一电极及第二电极，其中所述第一电极及所述第二电极选自阳极及阴极；电解质控制器，其被配置成以每一电池的特定流速及特定电解质水平向所述电池阵列中的每一电池提供电解质；盘驱动电动机控制器，其被配置成以特定旋转速率旋转所述电池阵列中的每一第一电极；基于所述监测改变所述电池阵列中的至少一个电池但少于所有电池的至少一个操作参数，其中所述操作参数选自由所述特定流速、所述特定旋转速率、所述特定电解质水平及其组合组成的群组。2.一种用于操作金属空气电池的方法，所述方法包括：监测金属空气电池的电输出处的输出电压，所述金属空气电池包括：电池阵列，每一电池包括第一电极及第二电极，其中所述第一电极及所述第二电极选自阳极及阴极；电解质控制器，其被配置成以每一电池的特定流速及特定电解质水平向所述电池阵列中的每一电池提供电解质；盘驱动电动机控制器，其被配置成以特定旋转速率旋转所述电池阵列中的每一第一电极；电池负载模块(CLM)，其安置在所述电池阵列与所述电输出之间，其被配置成以特定电阻负载改变施加到所述电池阵列中的每一电池的电阻负载；基于所述监测改变所述电池阵列中的至少一个电池但少于所有电池的至少一个操作参数，其中所述操作参数选自由所述特定流速、所述特定旋转速率、所述特定电解质水平、所述特定电阻负载及其组合组成的群组。3.一种用于操作金属空气电池的方法，所述方法包括：监测金属空气电池的电输出处的输出电压，所述金属空气电池包括：电池阵列，每一电池包括第一电极及第二电极，其中所述第一电极及所述第二电极选自阳极及阴极；电解质控制器，其被配置成以每一电池的特定流速及特定电解质水平向所述电池阵列中的每一电池提供电解质；盘驱动电动机控制器，其被配置成以特定旋转速率旋转所述电池阵列中的每一第一电极；电池负载模块(CLM)，其安置在所述电池阵列与所述电输出之间，其被配置成以特定电阻负载改变施加到所述电池阵列中的每一电池的电阻负载；升压控制模块(BCM)，其安置在所述电池阵列与所述电输出之间，其被配置成以特定升压控制水平升压所述电池阵列中的每一电池的电压；基于所述监测改变所述电池阵列中的至少一个电池但少于所有电池的至少一个操作参数，其中所述操作参数选自由所述特定流速、所述特定旋转速率、所述特定电解质水平、所述特定电阻负载、所述特定升压控制水平及其组合组成的群组。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属空气电池进一步包括执行机器学习软件的计算机处理器及数据存储单元，其中所述机器学习软件使用机器学习以优化至少一个电池的所述至少一个操作参数以实现预定的电输出。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：阿鲁玛动力公司，
类型：发明
国别省市：