[发明专利]电池组的互补啮合以扩增能量储存系统的使用寿命、性能和容量

说明书

【技术领域】

文中该等具体实施例一般系关于一种能量储存系统，尤其系关于一种包括不同特性之复数电池组的能量储存系统。本申请案系基于2016年2月5日申请的印度申请号201641004169并从其主张优先权，其所揭示内容特此并入文中作为参考。

【背景技术】

近年来对于清洁能源的需求迅速增加，尤其是透过可充电电池或任何其他能源提供的能量。因此，可充电电池在越来越多的应用中使用，以向汽车、工具、电子设备、计算机、家庭等提供电力。该等电池系电力系统中最昂贵的部分，且使用电池储存作为电力源会增加好几倍的电力成本。据此，若干电池的快速增加已提高对于此类电池之有效啮合和利用的需要。这些电池可充电，但可用的充电时机系周期性(当位在电源旁边一些显著时间时)。同样地，一些能源具有有限的燃料进料时机。

一般来说，存在描绘该等电池之特性及其针对特定应用之选择的某些参数。一些决定性参数系电池之化学性质、在其化学性质、能量密度、尺寸、重量和成本等上之变化。此类参数之组合有助于根据充放电循环次数测量的电池使用寿命，且有助于决定选择电池时最重要的因素。电池使用寿命进而取决于电池系如何使用，特别是放电深度(Depth of Discharge，DoD)、充电和放电速率、操作温度等。这些参数，尤其是电池使用寿命，也显著地影响成本。由于在使用寿命终止之后必须更换电池，因为电池使用寿命显著地影响整体使用成本。在惯用系统(如电动汽车)中，大多数应用皆使用单一种类之单电池组，其中基于成本、使用寿命循环、能量密度或其类似物进行选择。

然而，在某些应用(例如使用多个电池的柴油卡车、笔记本电脑和船艇)中，由于充电时机可能每天皆不同，因此多个电池组之使用频率不同。若所有电池组皆未有效地啮合以提供必要的电力，则车辆可能无法发动或妥善运行。此类应用一般不会有效地或以成本意识方式自动地啮合并利用多个电池组。

又，例如电动车辆、笔记本电脑、移动电话或其类似物的行动应用使用的电池，会在电池即将耗尽或存在可用充电时机时进行充电。使用者可能喜欢拥有最大尺寸的电池，使得系统可以长时间使用而无需充电，但这会导致此类行动器具/设备之尺寸、重量和成本增加。

上述信息仅作为背景信息呈现，以帮助读者理解本发明。申请人并未做出任何决定，亦未断言关于上述任一者是否可以适用作为有关本申请案的先前技术。

【发明内容】

本发明之主要目的系将电池分成在能量储存系统中作为能量源的复数组，其中每组皆可具有关于化学性质、能量密度、使用寿命、重量、成本等不同的特性，以优化该整体储存系统之使用寿命、成本、重量或尺寸，而无需在使用时数或电池将提供给车辆行驶的范围上妥协。电池组之划分系由两次充电时机之间的使用型式决定。

本发明之另一目的系基于预定义的使用优先级使得个别电池组能够依序使用，其中组的使用系使得该优先级之次序维持，且组在使用后续库之前根据设定限制进行排空(drained)。

本发明之又一目的系使得电池组之组合能够使用，以基于负载条件提供用于放电所需的总电流。

本发明之再又另一目的系使得能够透过使用电池组选择器，自动并动态选择用于放电的一个电池组或电池组之组合，以基于一个或多个可配置参数而优化电池系统性能。

本发明之再又另一目的系以改善电池系统之整体使用寿命和性能的方式，在充电时机到达后立即藉由在一个电池到另一个之间妥善切换提供放电顺序。

据此，文中该等具体实施例提供一种构成多个个别电池组的能量储存电池系统，其中每个皆可具有不同的特性，以及该系统之操作方法。该系统包括基于由分离器导出的分离配置的个别电池之至少复数电池组，以及一逻辑控制单元。该等复数组之分离电池配置基于对应单电池系统之预期使用型式、优化目标和电池特性之机率分布函数(probability distribution function，pdf)而变化。

在较佳具体实施例中，与该机率分布函数(pdf)预配置并连接到该等复数电池组的逻辑单元配置成获得该等电池组之每个之性能。该逻辑控制进一步从该等复数电池组中选择至少一个电池组，以基于每个前述电池组之电流性能数据和至少一个挑选法则而向负载提供电力。该逻辑控制在下一次充电时机前，旋转使用来自该等复数电池组的电池组。

使用该分离器导出的分离配置系为了优化该系统之成本、重量或尺寸中至少一者。至少一个电池组之选择系基于该机率分布函数(pdf)。电池组之选择系为了针对该给定使用型式优化该储存系统之重量、成本、尺寸和使用寿命中至少一者，而无需在该系统之范围上妥协。