包含混合电化学的电池、模块和组件的控制制造技术

一种用于混合能量设备的功率管理装置，包含：混合能量设备，所述混合能量设备包含多个单元。所述单元包含电能存储和／或收集电池，所述单元串联或并联形成模块。多个所述模块串联或并联形成组件。所述功率管理装置还包含集中管理装置（ＣＭＡ）和多个模块管理装置（ＭＭＡ），所述集中管理装置通过有线或无线连接将多个ＭＭＡ互联。每个ＭＭＡ通过无线或有线通信电路与多个单元管理装置互联。功率管理装置还包含多个单元管理装置（ＵＭＡ），每个单元管理装置与单元有线连接，或放置在单元上。此外，功率管理装置包含用于ＣＭＡ、多个ＭＭＡ、多个ＵＭＡ的充电电池电源。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含混合电化学的电池、模块和组件的控制相关申请的交叉引用本申请要求于2008年11月7日提交的名称为“包含混合电化学的电池、模块和组件的控制”的美国临时专利申请No. 61/112，716的优先权，通过引用将其内容全部包含于此以用于所有目的。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了涉及能量设备的控制系统的技术。更具体地，本专利技术的实施例涉及用于控制混合能量设备的方法和系统。本文描述的方法和系统还可应用于多种能量系统。根据本专利技术的实施例，提供了用于混合能量设备的功率管理装置。所述功率管理装置包含由多个单元构成的混合能量设备。所述单元包含电能存储和/或收集电池，其串联或并联形成模块。此外，将多个模块以串联或并联设置，以形成组件。所述功率管理装置还包含集中管理装置(central management apparatus，CMA)，其通过有线或无线连接将多个模块管理装置(module management apparatus,MMA)互联。所述集中管理装置包含微型计算机；负责将充电电流分配到每个所述模块的功率模块；跨接在模块管理装置和CMA的端子之间的功率调节电路，用于提供所关联组件的模块的调节过的操作电压；监控每个模块的多个状态参数的多个测量电路；以及当启动后能够在所关联模块周围分流电荷(shunt charge)的旁通电路。功率管理装置还包含多个模块管理装置(MMA)。每个模块管理装置通过无线或有线通信电路与多个单元管理装置互联。所述模块管理装置包含计算机；负责将充电电流分配到每个所述单元的功率模块；负责对所关联模块的操作电压进行调节的跨接在MMA和CMA之间的两个端子之间的功率调节电路；在单元管理装置的端子之间跨接的功率调节电路，用于提供同一模块内的单元的调节过的操作电压；监控每个单元的多个状态参数的多个测量电路；以及当启动后能够在所关联单元的周围分流电荷的旁通电路。所述功率管理装置另外包含多个单元管理装置(units management apparatus, UMA)。每个单元管理装置与单元有线连接，或放置在单元上。所述单元管理装置包含微型计算机；监控多个状态参数的测量电路；以及跨接到MMA中的一个与UMA之间的两个端子上的功率调节电路，负责调节所关联单元的操作电压。此外，功率管理装置包含用于集中管理装置、多个模块管理装置和多个单元管理装置的可充电电池电源。通过本专利技术实现了与常规技术相比的多个益处。例如，本专利技术的实施例提供了用于控制混合能量设备的方法。根据所述实施例，可以实现这些益处中的一个或多个。在整个本说明书中和以下更具体的部分将更详细地描述这些和其它益处。本专利技术的这些和其它目的和优点以及实现它们的方式对本领域技术人员将变得明显，并且通过参考结合附图阅读的以下详细说明，本专利技术本身将被更好地理解。附图说明图1是示出根据本专利技术的实施例的用于混合能量设备的功率管理系统的功能/目的简化视图；图2是根据本专利技术的实施例的用于混合能量设备的功率管理装置的简化示意图；图3是根据本专利技术的实施例的用于混合能量设备的控制方案的简化设定；图4是根据本专利技术的实施例的用于包含一个模块的混合能量设备的控制方案的简化设定；图5是根据本专利技术的实施例的用于包含集中管理装置的混合能量设备的功率管理装置的元件的简化视图；图6是根据本专利技术的实施例的用于包含模块管理装置的混合能量设备的功率管理装置的元件的简化视图；图6A是根据本专利技术的实施例的用于包含单元管理装置的混合能量设备的功率管理装置的元件的简化视图；图7是示出根据本专利技术的实施例的用于包含集中管理方法的混合能量设备的功率管理方法的步骤的简化图；图8是示出根据本专利技术的实施例的用于包含单元管理方法的混合能量设备的功率管理方法的步骤的简化图；图9是示出根据本专利技术的实施例的用于包含单元管理方法的混合能量设备的功率管理方法的步骤的简化图。具体实施例方式例 1用于混合能量设备的控制方案本例子演示了用于混合能量设备的控制方案(图3中的20)的设定，其中所述混合能量设备包含并联连接的LixMn204/LiP0N/Li (图3中的21)和LixFeP04/LiP0N/Li (图3 中的22)电池，并且对于LixMn2O4，χ在0到2之间，对于LixFePO4, χ在0到1之间。单元管理装置芯片#1 (图3中的6)和#2 (图3中的15)放置在LixMn204/LiP0N/Li (图3中的 21)和 LixFeP04/LiP0N/Li (图 3 中的 22)电池上。因为 LiMn204/LiP0N/Li (图 3 中的 21)和 LixFeP04/LiP0N/Li (图3中的22)电池的电压和电流性能特征不同，因此单元管理装置#1 和#2相应地具有用于这两个电池的不同的控制信号。例如，两个电池的开路电势不同x从 0. 2开始时，LixMn2O4 (相对于Li)是4. 2V, χ从0. 2开始时，LixFePO4 (相对于Li)是3. 5V。 此外，χ从0. 2增加到2时，LixMn2O4(相对于Li)的开路电势在4. 2V、3. 9V和2. 95V存在三个平稳时期，但是对于LixFePO4 (相对于Li)，它仅仅在3. 5V存在一个平稳时期。因此在可以被并联设定之前，需要将LixMn204/LiP0N/Li放电到3. 5V。在0. 2≤χ≤1时的LixMn2O4/ LiPON/Li的较高电压会对LixFeP04/LiP0N/Li电池非常有害。例 2用于混合能量设备的控制方案本例子演示了用于混合能量设备的控制方案(图4中的100)的设定，其中所述混合能量设备包含一个模块。所述模块包含η个单元(如图4中所示的101到104)。每个单元可以包含锂离子电池、NiMH电池、燃料电池、电容、或那些不同的能量存储/转换设备的组合。每个单元具有放置在其上或与其连接的一个管理装置。为了说明目的，可以假设单元#1(图4中的101)是LixFeP04/LiP0N/Li电池，单元#2 (图4中的102)是电容，单元 #3 (图4中的10 是燃料电池。在此例子中，单元#1和单元#2并联，单元#3与单元#2 串联。因此，模块管理装置(图4中的109)必须向单元管理装置#1和#2(分别为图4中的105和106)发送信号，以便总是提高或降低单元#1电池(图4中的101)和单元#2电容(图4中的102)的电压，以使两个器件的电压相等。否则，所述电容和LixFeP04/LiP0N/ Li可以根据两个器件的电势互相充电或放电。为了延长混合能量设备(图4中的100)的寿命，模块管理装置必须监控状态参数，诸如电量、电压、和温度等状态。此外，必须确定如何将放电或充电电流分配到每个单元，从而使全部能量存储/转换设备具有最优性能。为此，需要对于每个设备的多目标功能的优化技术。因为这三个能量存储/转换设备不同，每个设备的目标功能会不同。由于是多目标功能，可能不仅仅有一个优化操作条件，而是一组。因此，需要测试所有可能的条件，以达到所谓的帕累托优化条件。例如，对于LixFePO4/ LiPON/Li，单元#1 (图4中的101)，电量状态和电量状态的变化都很重要。然而，燃料消耗、 电流变化和效率对于燃料电池，单元#3 (图4中的103)是重要的。充电的库本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于混合能量设备的功率管理装置，包含：混合能量设备，所述混合能量设备包含多个单元；其中，所述单元包含电能存储和／或收集电池，所述单元串联或并联形成模块；此外，多个所述模块串联或并联形成组件；集中管理装置（ＣＭＡ），所述集中管理装置通过有线或无线连接将多个模块管理装置（ＭＭＡ）互联；所述集中管理装置包含：微型计算机；负责将充电电流分配到每个所述模块的功率模块；跨接在模块管理装置的端子和ＣＭＡ的端子之间的功率调节电路，用于提供所关联组件的模块的调节过的操作电压；监控每个模块的多个状态参数的多个测量电路；以及当启动后能够在所关联模块周围分流电荷的旁通电路；多个模块管理装置（ＭＭＡ），其中，每个模块管理装置通过无线或有线通信电路与多个单元管理装置互联，所述模块管理装置包含：计算机；负责将充电电流分配到每个所述单元的功率模块；负责对所关联模块的操作电压进行调节的跨接在ＭＭＡ和ＣＭＡ之间的两个端子之间的功率调节电路；在单元管理装置的端子之间跨接的功率调节电路，用于提供同一模块内的单元的调节过的操作电压；监控每个单元的多个状态参数的多个测量电路；以及当启动后在所关联单元周围分流电荷的旁通电路；多个单元管理装置（ＵＭＡ），其中，每个单元管理装置与单元有线连接，或放置在单元上，所述单元管理装置包含：微型计算机；监控多个状态参数的测量电路；跨接到ＭＭＡ中的一个与ＵＭＡ之间的两个端子上的功率调节电路，负责调节所关联单元的操作电压；可充电电池电源，所述可充电电池电源用于集中管理装置、多个模块管理装置和多个单元管理装置。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪家伟，
申请(专利权)人：Sakti三有限公司，
类型：发明
国别省市：US