[发明专利]用于控制能量储存装置的方法和系统

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及能量储存装置。其它实施例涉及用于确定能量储存装置的荷电状态的方法。

背景技术

各种电力应用要求操作期间的可靠蓄电池操作和准确监测。例如，当主电源停止提供电力(例如因故障)时，不间断电源(UPS)向诸如计算或电信装置之类的负载提供备用电力。UPS蓄电池荷电状态的准确监测允许用户在UPS蓄电池达到放电结束条件之前适当地保存信息并且关闭装置。作为另一个示例，电动车辆蓄电池提供电力以推进车辆。车辆蓄电池放电状态的准确监测向电动车辆的操作人员提供关于他们在电动车辆停止之前能够驾驶多少时间的指示，以防止对车辆蓄电池的过放电损坏。

在近来的方式中，通过连续跟踪来自多个传感器的数据，并且将这个数据与从蓄电池在初始放电循环所累积的存储数据或者与作为使用或循环的函数的蓄电池估计放电容量的基于理论模型进行比较，然后应用计算序列以确定蓄电池的荷电状态，来监测蓄电池系统。由于复杂传感器和计算的使用，包括对蓄电池的使用寿命或者对一个或多个放电循环的累积数据的存储和使用，这类系统能够证明是费用高并且麻烦的。此外，这种类型的系统要求使用收集数据的多个传感器、累积数据并且外推或确定蓄电池的使用寿命状态(与剩余循环、可使用电荷等有关的蓄电池的剩余使用寿命)的部件，但是仍然可能因下列情况所引起的、从传感器的错误读取而过早结束放电：蓄电池或者具有一个或多个电池或单元的蓄电池中的任一个电池的使用年限；单独蓄电池制造中的变化；当一个反应剂耗尽而第二个继续生存时生成错误终止指示符的混合蓄电池化学成分的使用；传感器的检测极限；等等。此外，由于这些相同参数，数据可生成剩余使用寿命的错误指示符，从而使蓄电池经受过放电，并且潜在地损坏蓄电池。在任一种情况下，蓄电池的使用寿命和/或健康的状态的状态确定潜在地是不准确的，从而导致蓄电池的欠使用或者过使用，这在后一种情况下能够导致永久损坏以及更换蓄电池的需要。

因此，期望具有用于确定蓄电池的荷电、使用寿命和/或健康的状态——其与能够引起已知方法和系统中的错误读数并且使这类系统的操作和维护是麻烦和费用高的那些参数无关地确定——的系统和方法。

发明内容

在一个实施例中，提供一种管理系统，该系统包括操作上与能量储存装置耦合的测量装置。测量装置配置成测量能量储存装置的两个或更多操作参数。该系统包括控制器，其配置成以所指定频率从所测量操作参数来确定能量储存装置的放电效能指示符（discharge effectiveness indicator）。该控制器还配置成评估放电效能指示符的相对斜率或绝对值中的至少一个。相对斜率或绝对值用于表示能量储存装置的荷电状态的阈值极限的相对斜率或绝对值其中之一的偏差的瞬时检测。在偏差的检测时，控制器能够进行下列步骤之一或两者：发信号通知关于能量储存装置的放电结束、即EOD操作，和/或响应该检测而终止放电操作。

在一个实施例中，装置是能量储存装置，以及所测量的参数可以是作为时间的函数所绘制的电位和电流。在另一个实施例中，所测量的参数可以是作为时间的函数所绘制的、单位为欧姆的放电电阻。在又一个实施例中，所测量的参数可以是作为时间的函数所绘制的电压。在上述系统的任一个中，因为测量和计算是瞬时的并且按照取样频率，以及仅表示在那个时刻的装置的实际操作，所以通过例如最初的装置的健康状态、操作温度、制造变化等所引起的装置的变化以及装置是具有混合化学成分的装置对装置的放电效能的确定是不相关的。

因为所公开的管理系统提供参数的测量以及从其中的放电效能的计算以及然后对放电效能的绝对值和相对斜率的实时或动态确定，所以存在极少(即使有的话)能量储存装置的欠放电或过放电的可能性。重要的是要注意，测量和计算并且因而还有相对斜率与在打算提供同样信息的更复杂和麻烦的系统中证明是决定性的各种参数无关地确定。

还提供的是一种用于控制能量储存系统的方法。该方法涉及发起与控制器进行可操作通信的能量储存系统中的放电操作，并且测量系统的电位和电流。控制器基于测量来执行瞬时计算，以确定系统的放电效能指示符，并且还从放电效能指示符的绝对值或相对斜率中的至少一个来生成能量曲线。测量和计算可按照取样频率重复，直至检测到绝对值或相对斜率中的至少一个的偏差，这时控制器发信号通知关于能量储存系统接近放电结束、终止能量储存系统的放电操作或者它们两者。