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自动高功率电能存储系统和管理方法技术方案

技术编号:40579948 阅读:4 留言:0更新日期:2024-03-06 17:22
一种用于安全地存储和递送能量的能量存储装置包括:电荷存储组件、保护装置、限流充电装置、无源平衡电路和软件与硬件处理系统,电荷存储组件包括高功率能量存储装置阵列,保护装置用于控制能量的流动,限流充电装置用于限制流入电荷存储组件的电流,无源平衡电路用于平衡电荷存储组件的能量,软件与硬件处理系统用于控制保护装置、限流充电装置和无源平衡电路中的一个或更多个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本公开总体上涉及高功率能量存储装置,特别是那些利用超级电容器、双电层电容器(electric double-layer capacitors,edlc)、混合电容器、赝电容器(pseudo-capacitor)或其他高功率能量存储装置。


技术介绍

1、近年来,越来越关注从可再生发电源供电的系统。此关注已将重点放在将系统从基于化石燃料的发电转换成在电能上运行的那些系统(包括移动系统(诸如电动车辆和消费者装置))以及将固定系统从大规模电网发电转换成较小家庭系统。

2、此外,老化电力基础设施、能源使用模式的变化和增长、以及可再生发电和功率管理设备的进步已经使得能够构建完全依赖于清洁、可再生和有效电源的全球能量递送系统。

3、从基于化石燃料的系统到清洁电源的这种迁移需要存在用于存储电能的安全的、持久的、高效的、可靠的并且成本高效的方法。虽然非化学电能存储装置作为针对这种困境的可扩展的解决方案提供了很大的希望,但是它们能够快速地释放大量能量并且如果没有适当地管理可能损坏其自身和其他设备。

4、因此,必须仔细地控制它们,使得它们能够安全、可靠地并且以允许它们作为将地球从其对在化石燃料上运行的系统的依赖转换为对真正清洁和高效的系统的依赖的巨大任务的长寿命的、可扩展的解决方案实现它们的潜力的方式递送功率。


技术实现思路

1、因此,本专利技术的目的是克服与当前技术相关联的上述缺点和弊端。

2、本专利技术涉及智能地存储能量的方法和智能能量存储装置,智能能量存储装置包括设置在电路上的电荷存储组件、设置在电路上的至少一个处理器。根据进一步的实施例,无源平衡电路设置在电路上并且功能性地连接到至少一个处理器。根据进一步的实施例,保护装置设置在电路上的一对端子柱和电荷存储组件之间,该对端子柱具有正端子柱和负端子柱。根据进一步的实施例,限流充电装置设置在与保护装置并联的电路上。根据进一步的实施例,电流测量组件包括电流传感器,该电流传感器布置在负端子柱与电荷存储组件之间的电路上。根据进一步的实施例,第一电压测量组件包括测量跨电荷存储组件的电压的电压传感器。根据进一步的实施例,第二电压测量组件包括测量无源平衡电路中的电压的电压传感器。根据进一步的实施例,第三电压测量组件包括测量跨端子柱的电压的电压传感器。根据进一步的实施例,选择器电路(例如“或”门)操作性地耦接在至少一个处理器与限流充电装置之间,使得“或”门的一个输入端子连接到至少一个处理器,“或”门的另一个输入端子连接到第一电压测量组件、第三电压测量组件以及第一电压测量组件与第三电压测量组件两者中的至少一个,“或”门的输出端子连接至限流充电装置。根据进一步的实施例,主断路器设置在负端子与电流测量组件之间的电路上。根据进一步的实施例,电流测量组件是基于分流的电流传感器。根据进一步的实施例,电荷存储组件包括多个串。根据进一步的实施例,术语串包括并联连接的多个高功率能量存储装置。根据进一步的实施例,“高功率能量存储装置”可涉及例如导致高功率存储系统的超级电容器、双电层电容器(edlc)、混合电容器、赝电容器或它们的组合。根据进一步的实施例,每个串对应于电荷存储组件的阵列中的元件。根据进一步的实施例,多个串可串联连接以将电荷存储组件构造为高功率能量存储装置的阵列。根据进一步的实施例,至少一个处理器被实施为各种硬件处理模块(诸如协处理器、微处理器、控制器、数字信号处理器(dsp)、具有或者不具有伴随dsp的处理元件、或者包括集成电路(诸如,例如,asic、fpga、微控制器单元(mcu)、硬件加速器、专用计算机芯片等)的各种其他处理电路)中的一个或更多个。根据进一步的实施例,至少一个处理器103可以是计算机芯片,该计算机芯片包括具有spi(serial peripheral interface(串行外围接口))、uart(universal asynchronous receiver/transmitter(通用异步接收机/发射机))和本领域已知的任何其他相关接口的微控制器。根据进一步的实施例,计算机芯片还包括用于网络密钥安全的加密认证器、一个或更多个iot装置(诸如蓝牙、wi-fi和spi)中的一个或更多个。根据进一步的实施例,计算机芯片可包括电流测量芯片、按钮接口、至少一个用户接口led(light emitting diode(发光二极管))。根据进一步的实施例,至少一个处理器与存储系统安全模块的存储器操作性地耦接。根据进一步的实施例,存储器被实施为sd(secure digital(安全数字))、ram(random access memory(随机存取存储器))、rom(read only memory(只读存储器))、硬盘或它们的任意组合中的一个。根据进一步的实施例,系统安全模块是由至少一个处理器执行的指令集(例如,软件代码)。根据进一步的实施例,至少一个处理器被配置为执行本文中描述的算法和操作,诸如控制智能能量存储装置中的一个或更多个单元。根据进一步的实施例,至少一个处理器可以操作性地耦接至一个或更多个单元,一个或更多个单元可包括保护装置、限流充电装置、用户接口模块和/或外部输入模块。根据进一步的实施例,术语“控制”可以指例如开启/关闭所提及的元件中的一个或更多个,或将元件配置为根据本文中所描述的元件对应的操作来执行。根据进一步的实施例,保护装置可以是操作性地(例如,电子地)连接在端子柱与电荷存储组件之间的开关装置,端子柱是电连接器。根据进一步的实施例,电连接器用于将电源和/或负载连接至智能能量存储装置以用于对电荷存储组件进行充电或放电。根据进一步的实施例,本专利技术进一步涉及一种用于操作智能存储装置的方法。根据进一步的实施例,保护装置被配置为根据从至少一个处理器接收的第一控制输入来防止或允许电能通过保护装置安全流入(或流出)电荷存储组件。根据进一步的实施例,在对电荷存储组件充电或使电荷存储组件放电时,保护装置基于从至少一个处理器接收的第一控制输入允许或不允许电能流入电荷存储组件。根据进一步的实施例,第一控制输入是从至少一个处理器接收的数字信号。根据进一步的实施例,数字信号是位序列。根据进一步的实施例,当执行系统安全模块时,至少一个处理器确定用于保护装置的第一控制输入。根据进一步的实施例,保护装置包括ssr(solid state relay(固态继电器))。根据进一步的实施例,保护装置包括mosfet(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor(金属氧化物半导体场效应晶体管))驱动器、mosfet以及一个或更多个散热器电路。根据进一步的实施例,限流充电装置并联连接至保护装置。根据进一步的实施例,基于电荷存储组件的配置规定或预定用于使电荷存储组件放电的安全操作电平。根据进一步的实施例,限流充电装置操作性地耦接在电荷存储组件与端子柱之间。根据进一步的实施例,限流充电装置被配置为限制(步降)来自电源的电压,使得从连接到存储装置的电源汲取有限电流。根据进一步的实施例,当执行系统安全模块时,至少一个处理器本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种电存储系统,包括:

2.根据权利要求1所述的电存储系统,还包括被配置为激活所述限流充电装置的选择器电路。

3.根据权利要求2所述的电存储系统,其中,所述选择器电路被配置为接收与所述存储组件相关联的电压、与所述多个端子相关联的电压以及由所述处理器提供的控制信号中的至少一个。

4.根据权利要求1所述的电存储系统,其中,所述处理器被配置为向所述限流充电装置提供控制信号,并且其中,所述控制信号使所述限流充电装置限制来自所述存储组件的放电电压。

5.根据权利要求1所述的电存储系统,其中,所述处理器被配置为将控制信号提供给所述限流充电装置,并且其中,所述控制信号使所述限流充电装置限制至所述存储组件的充电电压。

6.根据权利要求1所述的电存储系统,还包括与所述限流充电装置并联的保护电路,其中,所述处理器被配置为将第一控制信号提供给所述保护电路,并且其中,所述保护电路控制基于所述第一控制信号执行所述存储装置的放电和所述存储装置的充电中的至少一个。

7.一种电存储系统,所述电存储系统被配置为执行输出放电电压和接收充电电压中的一个,所述电存储系统包括:

8.根据权利要求7所述的电存储系统,还包括平衡电路,所述平衡电路被配置为从所述多个能量存储元件接收电能并平衡从所述存储元件所接收的电能以输出所述放电电压。

9.根据权利要求7所述的电存储系统,还包括选择电路,所述选择电路被配置为接收所述充电电压、所述存储组件电压和所述第一指示中的至少一个作为输入,并且将所述输入中的至少一个传递至所述限流充电装置。

10.根据权利要求7所述的电存储系统,其中,所述限流充电装置被配置为当所述存储组件电压低于已知阈值时,步降要施加至所述存储组件的所接收的充电电压。

11.根据权利要求7所述的电存储系统,还包括:第一电压测量装置,所述第一电压测量装置被配置为测量与所述存储组件相关联的电压;以及第二电压测量装置,所述第二电压测量装置被配置为测量与所述充电电压相关联的电压。

12.根据权利要求7所述的电存储系统,其中,所述保护电路被配置为基于所述第一指示控制以下中的一个:离开所述存储组件的所述放电电压和到所述存储组件的所接收的充电电压。

13.根据权利要求7所述的电存储系统,其中,所述限流充电装置被配置为基于所述第二指示控制以下中的一个:离开所述存储组件的所述放电电压和到所述存储组件的所接收的充电电压。

14.根据权利要求7所述的电存储系统,还包括:用户接口,所述用户接口被配置为将关于所述电存储系统的信息提供给用户;以及外部输入模块,所述外部输入模块被配置为接收至少所述充电电压。

15.根据权利要求7所述的电存储系统,还包括至少一个温度传感器,所述至少一个温度传感器被配置为测量至少所述存储组件的温度。

16.一种电存储系统,包括:

17.根据权利要求16所述的电存储系统,还包括无源平衡电路,所述无源平衡电路被配置为平衡存储在所述存储组件内的电存储元件中的电能。

18.根据权利要求16所述的电存储系统,还包括选择器电路,所述选择器电路被配置为接收所述存储组件电压和所述充电电压中的至少一个作为输入,以及将所述选择器电路的输出提供给所述限流充电装置,其中,所述限流充电装置被配置为当所述存储电压低于所述第一阈值时将所限制的充电电压引导至所述存储组件。

19.根据权利要求16所述的电存储系统,其中,所述电存储元件包括超级电容器、双电层电容器、混合电容器和赝电容器中的至少一个。

20.根据权利要求19所述的电存储系统,其中,所述电存储元件并联地布置在多个串中。

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种电存储系统,包括:

2.根据权利要求1所述的电存储系统,还包括被配置为激活所述限流充电装置的选择器电路。

3.根据权利要求2所述的电存储系统,其中,所述选择器电路被配置为接收与所述存储组件相关联的电压、与所述多个端子相关联的电压以及由所述处理器提供的控制信号中的至少一个。

4.根据权利要求1所述的电存储系统,其中,所述处理器被配置为向所述限流充电装置提供控制信号,并且其中,所述控制信号使所述限流充电装置限制来自所述存储组件的放电电压。

5.根据权利要求1所述的电存储系统,其中,所述处理器被配置为将控制信号提供给所述限流充电装置,并且其中,所述控制信号使所述限流充电装置限制至所述存储组件的充电电压。

6.根据权利要求1所述的电存储系统,还包括与所述限流充电装置并联的保护电路,其中,所述处理器被配置为将第一控制信号提供给所述保护电路,并且其中,所述保护电路控制基于所述第一控制信号执行所述存储装置的放电和所述存储装置的充电中的至少一个。

7.一种电存储系统,所述电存储系统被配置为执行输出放电电压和接收充电电压中的一个,所述电存储系统包括:

8.根据权利要求7所述的电存储系统,还包括平衡电路,所述平衡电路被配置为从所述多个能量存储元件接收电能并平衡从所述存储元件所接收的电能以输出所述放电电压。

9.根据权利要求7所述的电存储系统,还包括选择电路,所述选择电路被配置为接收所述充电电压、所述存储组件电压和所述第一指示中的至少一个作为输入,并且将所述输入中的至少一个传递至所述限流充电装置。

10.根据权利要求7所述的电存储系统,其中,所述限流充电装置被配置为当所述存储组件电压低于已知阈值时,步降要施加至所述存储组件的所接收的充电电压。

11.根据权利要求7...

【专利技术属性】
技术研发人员:威廉·德容
申请(专利权)人:莱特能源存储技术有限公司
类型:发明
国别省市:

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