用于存儲能量和消耗能量的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于存儲能量和消耗能量的方法和裝置。一種用于控制到多個能量存儲設(shè)備的存儲和從多個能量存儲設(shè)備的消耗的方法。該方法實現(xiàn)能量存儲設(shè)備與相應(yīng)的功率轉(zhuǎn)換器之間的操作連接。能量存儲設(shè)備可以跨功率轉(zhuǎn)換器相應(yīng)的第一端子連接。在功率轉(zhuǎn)換器的第二端子，設(shè)置了公共參考，其可以是電流參考或電壓參考。分別確定能量存儲設(shè)備的能量存儲比例?；谀芰看鎯Ρ壤謩e保持電壓轉(zhuǎn)換率。分別以多個可變的能量存儲率通過第一端子給能量存儲設(shè)備儲能。能量存儲設(shè)備的能量存儲實質(zhì)上在相應(yīng)于公共參考的公共結(jié)束時間完成。
【專利說明】用于存儲能量和消耗能量的方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文的實施方式涉及存儲來自電力源的電能(如，多電池蓄電池組)，以及(如，從多電池蓄電池組)到電網(wǎng)的功率傳輸。

【背景技術(shù)】
[0002]電力負(fù)載均衡涉及在低需求階段存儲過剩電力，用于隨后在電力需求增加階段釋放電力的各種技術(shù)。存儲來自電網(wǎng)的電能可以在電網(wǎng)中實施或在電網(wǎng)外實施。例如，電能存儲可以涉及客戶和/或?qū)嵤┯诳蛻舳?。例如，在電力以較低成本可用時的晚上或夜間，存儲式電加熱器存儲熱能，而在白天釋放熱能。在非高峰階段補(bǔ)充能量需要激勵客戶來參與，通常是通過給非高峰用電提供更便宜的價格。
[0003]負(fù)載均衡可包括獨(dú)立于電網(wǎng)有時操作的客戶擁有的能量存儲/傳輸系統(tǒng)和/或與電網(wǎng)相協(xié)調(diào)工作的客戶擁有的能量存儲/傳輸系統(tǒng)?？蛻魮碛械哪芰看鎯?傳輸系統(tǒng)可包括各種能源，其包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏陣列和/或可獨(dú)立于電池存儲的和/或與電池存儲集成的燃料電池?？蛻魮碛械哪芰看鎯?傳輸系統(tǒng)還可被用來在電網(wǎng)需求高峰階段出售電力和將電力傳輸回電網(wǎng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)實施方式的特征，提供了各種方法來控制到多個能量存儲設(shè)備的存儲和從多個能量存儲設(shè)備的消耗。能量存儲設(shè)備可操作地連接到各個功率轉(zhuǎn)換器。能量存儲設(shè)備可以跨功率轉(zhuǎn)換器相應(yīng)的第一端子連接。在功率轉(zhuǎn)換器的第二端子，設(shè)置了公共參考，其可能是電流參考或電壓參考。分別確定能量存儲設(shè)備的能量存儲比例(energy storagefract1n) 0功率轉(zhuǎn)換器的電壓轉(zhuǎn)換率基于能量存儲比例被分別保持。通過第一端子，能量以多個可變能量存儲率被分別存儲。能量存儲設(shè)備的能量存儲實質(zhì)上在相應(yīng)于公共參考的公共結(jié)束時間完成。來自能量存儲設(shè)備的能量以多個可變的能量消耗率通過第一端子被分別消耗。能量存儲設(shè)備的能量消耗實質(zhì)上在相應(yīng)于公共參考的公共結(jié)束時間完成。能量存儲設(shè)備可包括電能與至少一種其他形式的能量之間的能量轉(zhuǎn)換器。
[0005]根據(jù)實施方式的特征，提供了各種方法用于控制對多個蓄電池的充電和放電。蓄電池可以跨功率轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)的第一端子連接。在功率轉(zhuǎn)換器的第二端子，公共參考可以是電流參考或電壓參考?？梢苑謩e確定蓄電池的蓄電池充電比例(battery chargefract1n) 0功率轉(zhuǎn)換器的電壓轉(zhuǎn)換率可基于蓄電池充電比例被分別保持。蓄電池可通過第一端子以多個可變充電功率被分別充電。實質(zhì)上在相應(yīng)于公共參考的公共結(jié)束時間可完成蓄電池的充電。通過第一端子以多個可變的放電功率可分別給蓄電池放電。實質(zhì)上在相應(yīng)于公共參考的公共結(jié)束時間可完成蓄電池放電。
[0006]當(dāng)充電時，電壓轉(zhuǎn)換率實質(zhì)上可保持為與可被存儲在相應(yīng)的蓄電池中的附加電荷的量成比例。當(dāng)放電時，電壓轉(zhuǎn)換率實質(zhì)上可保持為與相應(yīng)的蓄電池中剩余的可用電荷成比例。
[0007]所述方法還使AD/DC變換器端子的DC端子能夠連接到第二端子，且使AC/DC變換器的AC端子能夠連接到AC電網(wǎng)電力源。AC/DC變換器可被配置為設(shè)置通過DC端子的公共參考。中央控制器可被連接到AC/DC變換器，以提供公共參考值。公共參考可以是電流參考或電壓參考。
[0008]如果功率轉(zhuǎn)換器的第二端子串聯(lián)連接，公共參考可被設(shè)定為電流參考。如果功率轉(zhuǎn)換器的第二端子并行連接，公共參考可被設(shè)定為電壓參考。
[0009]蓄電池可形成多蓄電池第一蓄電池組，像第一蓄電池組的多蓄電池第二蓄電池組可被放置在與第一蓄電池組不同的地理位置。第一蓄電池組和第二蓄電池組可共享公共參考，并因而共享相同的充電和放電的公共參考結(jié)束時間。
[0010]根據(jù)所述實施方式的特征，可以提供各種系統(tǒng)，這些系統(tǒng)控制包括多功率轉(zhuǎn)換器的多蓄電池的充電和放電，其中每個功率轉(zhuǎn)換器包括第一端子和第二端子。第一端子可連接到蓄電池，且第二端子可連接到直流(DC)電源。在功率轉(zhuǎn)換器的第二端子，公共參考可被設(shè)置為電流參考或者電壓參考。功率轉(zhuǎn)換器中的每一個包括操作地連接到功率轉(zhuǎn)換器的控制器。控制器包括操作地連接到相應(yīng)蓄電池的電量計。電量計和控制器可操作，以確定蓄電池的蓄電池充電比例。基于蓄電池充電比例，控制器可被操作，以保持電壓轉(zhuǎn)換率。實質(zhì)上在相應(yīng)于公共參考的公共結(jié)束時間蓄電池被完全充電。實質(zhì)上在相應(yīng)于公共參考的公共結(jié)束時間蓄電池被完全放電。
[0011]公共參考可被設(shè)置為通過功率轉(zhuǎn)換器的第二端子的串行連接的電流參考。公共參考可被設(shè)置為通過功率轉(zhuǎn)換器的第二端子的并行連接的電壓參考。
[0012]AC/DC變換器包括AC端子和DC端子，且AC端子可連接到AC電網(wǎng)電力源。DC端子可被操作地連接到第二端子。AC/DC變換器可包括控制部分，該控制部分被配置為設(shè)置通過DC端子的公共參考。
[0013]中央控制器可被操作地連接到AC/DC變換器以提供公共參考值。
[0014]第一多個蓄電池形成第一蓄電池組，且第二多個蓄電池組形成類似第一蓄電池組的第二蓄電池組。第一蓄電池組和第二蓄電池組不可被并置，但共享公共參考。第一蓄電池組和第二蓄電池組共享相應(yīng)于公共參考的用于充電和放電的公共結(jié)束時間。
[0015]可提供不同的系統(tǒng)，用于控制將能量存儲到多個能量存儲設(shè)備和控制多個能量存儲設(shè)備的能量消耗。多個功率轉(zhuǎn)換器包括第一端子和第二端子且能量存儲設(shè)備可以跨功率轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)的第一端子連接。公共參考可被設(shè)置在第二端子，其中公共參考可以是電流參考或電壓參考。能量計可被配置為確定能量存儲設(shè)備相應(yīng)的能量存儲比例?；谒瞿芰看鎯Ρ壤?，功率轉(zhuǎn)換器分別地保持電壓轉(zhuǎn)換率。使用多個可變能量存儲率，通過第一端子，能量可被分別地存儲在能量存儲設(shè)備中。實質(zhì)上在相應(yīng)于公共參考的公共結(jié)束時間，能量存儲設(shè)備的能量存儲可以完成。
[0016]在某些變化的實施方式中，能量存儲設(shè)備中的能量可被聯(lián)合消耗和/或單獨(dú)消耗。其中，可使用多個可變能量消耗率來消耗能量和/或使用不變的消耗率來消耗能量。還可以通過一個或多個端子(像第一端子)來消耗能量。能量消耗還可以被配置為通過一個功率轉(zhuǎn)換器發(fā)生。通過任何一個端子和/或功率轉(zhuǎn)換器的能量消耗率可以獨(dú)立于和/或依賴于通過任何其他端子和/或功率轉(zhuǎn)換器的可變的能量消耗率。在某些實施方式中，對于能量存儲設(shè)備的能量消耗實質(zhì)上是在公共結(jié)束時間。通過適當(dāng)?shù)臋C(jī)制，例如使用公共參考(如，數(shù)字和/或模擬參考)，可以獲得公共結(jié)束時間。例如，與第二能量存儲設(shè)備的第二消耗率相比，第一能量存儲設(shè)備的第一消耗率可以被加速，使得所有能量存儲設(shè)備實質(zhì)上在公共結(jié)束時間達(dá)到耗盡狀態(tài)。這可以通過一個或多個本地的和/或遠(yuǎn)程的控制器來完成，其中一個或多個本地的和/或遠(yuǎn)程的控制器可以被耦合到一個或多個能量存儲設(shè)備和/或被配置為定期地和/或連續(xù)地監(jiān)視能量存儲設(shè)備，以便控制這些設(shè)備的消耗。也可以使用其他反饋控制機(jī)制。這些可以被本地化控制和/或網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程定位控制，且可結(jié)合在不同位置的其他能量存儲設(shè)備被控制。當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行考慮時，根據(jù)以下詳細(xì)的描述，前述內(nèi)容和/或其他方面將變得明顯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]本文實施方式僅通過示例的方式參考附圖進(jìn)行描述，其中:
[0018]圖1顯示的是根據(jù)實施方式的特征的混合發(fā)電系統(tǒng)。
[0019]圖2顯示的是根據(jù)實施方式的特征，圖1中所示的能量組(energy bank)的實施。
[0020]圖3顯示的是根據(jù)實施方式的特征，圖2中所示的直流(DC)到DC轉(zhuǎn)換器的更詳細(xì)的內(nèi)容。
[0021]圖3a說明的是根據(jù)實施方式的特征的降壓升壓轉(zhuǎn)換器。
[0022]圖4顯示的是根據(jù)本發(fā)明實施方式的特征，應(yīng)用于圖2中所示的能量組的實施的方法。
[0023]圖5-6顯示的是根據(jù)不同的實施方式，圖1中所示的能量組的其他實施。
[0024]圖7顯示的是根據(jù)一個或多個實施方式的能量存儲的方法。

【具體實施方式】
[0025]現(xiàn)在將詳細(xì)地參考實施方式的特征，在附圖中進(jìn)行說明了這些實施方式的示例，其中全文相似的參考數(shù)字指的是相似的單元。以下通過參照附圖描述了各個特征，以闡述各個實施方式。
[0026]在詳細(xì)闡述各個實施方式的特征之前，要理解的是實施方式并不是要限制其應(yīng)用于以下描述中所闡述的或在附圖中所說明的組件的設(shè)計和布置的細(xì)節(jié)。實施方式能夠有其他的特征或能夠以不同的方式被實施或執(zhí)行。而且，要理解的是本文所采用的措辭和術(shù)語是出于描述的目的而不應(yīng)被認(rèn)為是限制。
[0027]實施方式的各個方面是針對能量存儲設(shè)備的充電和放電。兩個或多個能量存儲設(shè)備的能量存儲和能量消耗考慮的是相對于能量存儲設(shè)備中能量存儲的容量所存儲的能量的量。根據(jù)實施方式的一個方面，能量存儲設(shè)備可以是蓄電池，而兩個或多個蓄電池的充電和放電的相應(yīng)的結(jié)束時間可以對應(yīng)于公共電壓參考或公共電流參考被遠(yuǎn)程設(shè)置。所有的蓄電池在相同的時間可以被完全充電或完全放空，這可以使用公共電壓參考或公共電流參考遠(yuǎn)程控制。因而，可均衡能量存儲和能量消耗，以防止在其他能量存儲設(shè)備還含有能量時一些能量存儲設(shè)備被放空。
[0028]實施方式的各個方面是針對在任何數(shù)量的能量存儲設(shè)備(如，蓄電池)之間控制能量獲得/釋放。蓄電池的充電/放電的均衡和控制可以在相同的系統(tǒng)中使用不同類型的蓄電池、不同的電容器和/或其他類型的能量存儲設(shè)備。
[0029]應(yīng)該注意的是，作為非限制性示例，實施方式可選地被配置為包括不同能量源，像風(fēng)力渦輪機(jī)、水力渦輪機(jī)、燃料電池；諸如飛輪、氣壓、彈簧壓縮、泵水和/或克服重力提升質(zhì)量的機(jī)械能存儲裝置；以及諸如蓄電池和燃料電池的化學(xué)能量存儲裝置。
[0030]如本文所使用的術(shù)語“交流(AC)網(wǎng)絡(luò)”、“AC電源”和“電力網(wǎng)絡(luò)”是可交換使用的且指的是AC電源。AC電源一般供應(yīng)電力給與電力公用事業(yè)公司提供的AC電網(wǎng)分開的或另外的生活、工業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施、或基于設(shè)施的工藝。AC電源可以從AC發(fā)電機(jī)或直流(DC)到AC變換器的輸出得到。DC到AC變換器的DC輸入可以轉(zhuǎn)移源自于例如光伏陣列、燃料電池、蓄電池和/或DC發(fā)電機(jī)的電能。
[0031]現(xiàn)在參照附圖，圖1顯示的是根據(jù)實施方式的特征的發(fā)電和存儲系統(tǒng)10。AC交流(AC)電網(wǎng)12—般可被連接到多個電源，AC發(fā)電單元16和多個能量組14在相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)A和B被連接到AC電網(wǎng)12。AC電網(wǎng)12可能在圖1中被顯示為單相電網(wǎng)，但是實施方式的可選的實施方式可被配置3相電網(wǎng)。AC電網(wǎng)12可以是公共AC電網(wǎng)或?qū)Ｓ蠥C電網(wǎng)的一部分。AC發(fā)電單元16可包括由風(fēng)力渦輪機(jī)、水力渦輪機(jī)、燃料電池、超導(dǎo)飛輪、和電容器以及包括傳統(tǒng)的和可變速的柴油發(fā)動機(jī)、斯特靈發(fā)動機(jī)、燃?xì)鉁u輪機(jī)的機(jī)械設(shè)備、和/或太陽能電池板陣列產(chǎn)生的AC功率。電力可以由AC發(fā)電機(jī)和/或DC/AC變換器或其組合(像組合的微變換器AC輸出)來產(chǎn)生。能量組14 一般有能力存儲來自電網(wǎng)12的額外的AC功率和/或在產(chǎn)生AC功率的成本可能相對不貴的時間段存儲AC功率。能量組14 一般有能力在需要時提供之前存儲的功率到電網(wǎng)12。
[0032]一個或多個本地和/或遠(yuǎn)程控制器(像中央控制器110)可以被操作地附接到能量組14，以確定能量組14如何和什么時候提供AC功率給電網(wǎng)12或從電網(wǎng)12接收AC功率。中央控制器110可通過傳感器18監(jiān)視電網(wǎng)12關(guān)于電壓、電流、相位角、功率因子、有功功率、視在功率和/或無功功率的狀態(tài)。這樣，意味著這些項目可被用于任何組合和/或子組八口 ο
[0033]能量組14可以物理上與AC發(fā)電單元16放置在一起，且能量組14和AC發(fā)電單元16可以有能力提供AC電源給與AC發(fā)電單元16相關(guān)的本地電網(wǎng)/從與AC發(fā)電單元16相關(guān)的本地電網(wǎng)匯聚AC功率。例如，本地電網(wǎng)可被加載工廠需求的功率。本地電網(wǎng)可與電網(wǎng)12斷開，且完全依賴于自AC發(fā)電單元16和/或能量組14輸送的功率。能量組14可以包括一個或多個子組14a、14b，等等，其可以是或可以不是并列配置的。
[0034]現(xiàn)在參照圖2，圖2顯示的是根據(jù)實施方式的能量組14示例性實施14a。多個能量存儲設(shè)備，如蓄電池20,可被連接到相應(yīng)的功率轉(zhuǎn)換器模塊202的第一端子260。在第一端子260 (對于蓄電池20中的一個標(biāo)示的參照)，當(dāng)充電時蓄電池20兩端的電壓可以表示為V。，而當(dāng)放電時蓄電池20兩端的電壓可以表示為Vbat。一般，蓄電池20的電池電壓Vbat可以不同于蓄電池20的充電電壓V。。功率轉(zhuǎn)換器202的第二端子262是以串行串350的形式連接在一起的。可選地，也可以使用并行連接。每個能量存儲設(shè)備可以包括一個或多個蓄電池和或蓄電池單元，其為串行連接的、并行連接的或串行和并行組合連接。此外，每個能量存儲設(shè)備可被不同地配置為除了所需要的蓄電池之外和/或代替所需要的蓄電池，包括其他能量存儲設(shè)備，如，燃料電池、電容器，等等。此外，控制系統(tǒng)可被單獨(dú)地用于每個能源，和/或跨越多個能源，和/或是本地分布和/或是遠(yuǎn)程分布。
[0035]功率轉(zhuǎn)換器模塊202可包括雙向直流(DC)到DC轉(zhuǎn)換器。一個功率轉(zhuǎn)換器模塊202的第二端子262兩端之間的DC電壓可以表示為電壓V。功率轉(zhuǎn)換器模塊202可將來自第二端子262的功率VX IKef轉(zhuǎn)換成(高效率)第一端子260的功率VeX IBat，用于在第一端子260給蓄電池20充電，或通過將在第一端子260上來自蓄電池20的功率(IBatXVBat)轉(zhuǎn)換成第二端子262上的功率VX IKef來給蓄電池20放電。被用于給蓄電池20放電的第二端子262上的功率VX Iltef經(jīng)DC/AC變換器200提供功率(高效率)到電網(wǎng)12上。串行串350可以跨變換器200的DC端子W和X并行連接。變換器200的AC端子Y和Z在節(jié)點(diǎn)A和B連接到電網(wǎng)12。
[0036]變換器200可以被配置為雙向的，以將AC端子Y和Z上的交流(AC)功率轉(zhuǎn)換為DC端子W和X上的DC功率用于充電，或?qū)C端子W和X上的DC功率轉(zhuǎn)換為端子Y和Z上的AC功率以用于給蓄電池20放電和提供功率給電網(wǎng)12。變換器200可由中央控制器110例如通過電線通信或通過無線通信被控制和/或監(jiān)視。
[0037]在實施方式的可選的實施方式中，功率轉(zhuǎn)換模塊202可包括DC/AC雙向微變換器進(jìn)而可以不使用變換器200。其中每個功率轉(zhuǎn)換器模塊202可以雙向切換微變換器，串350直接連接跨接在AC電網(wǎng)12節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B處。跨接在AC電網(wǎng)12節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B處的所連接的串350允許AC電網(wǎng)12的一部分轉(zhuǎn)換到DC電壓Vc，其可以被用于給相應(yīng)的蓄電池20充電。反過來，蓄電池20的DC電壓VBat可以被轉(zhuǎn)換到AC電網(wǎng)12的一部分，從而給相應(yīng)的蓄電池20放電。
[0038]在不同的實施方式14a，第一多個蓄電池20可以形成第一蓄電池組且第二多個蓄電池20可形成第二蓄電池組，該第二蓄電池組與第一蓄電池組相似或不同。第一蓄電池組和第二蓄電池組可以不是并列配置的，但可共享公共參考Iref。
[0039]現(xiàn)在參照圖3，圖3顯示的是根據(jù)實施方式的圖1中所示的直流(DC)到DC轉(zhuǎn)換器202的細(xì)節(jié)。功率轉(zhuǎn)換器模塊202可包括附接到傳感器310的電量計302，傳感器310可以監(jiān)視轉(zhuǎn)換器電路300的第一端子260上的電壓和電流。電量計302可以由一個或多個控制器306 (如，微處理器、ASIC、FPGA、線性反饋控制系統(tǒng)、CPU、邏輯、固件、和/或其他適當(dāng)?shù)脑O(shè)備)根據(jù)算法(如，存儲在存儲器304中的算法)進(jìn)行控制，電量計可以進(jìn)一步監(jiān)視溫度、內(nèi)部阻抗、每個相應(yīng)的蓄電池20的充電狀態(tài)和/或放電狀態(tài)。蓄電池20還可以是不同類型的蓄電池，相應(yīng)的蓄電池特征存儲在存儲器304中?？刂破骺煽刂乒β兽D(zhuǎn)換器300基于任何適當(dāng)?shù)膮?shù)(像，傳感器數(shù)據(jù)、存儲的蓄電池特征、和/或動態(tài)反饋機(jī)制)給蓄電池20充電或放電。
[0040]功率轉(zhuǎn)換器電路300可以被不同地配置。例如，其可以是DC-DC轉(zhuǎn)換器、DC-AC轉(zhuǎn)換器、AC-AC轉(zhuǎn)換器和/或AC-DC轉(zhuǎn)換器。在一些實施方式中，功率轉(zhuǎn)換器300是被配置為包括先降壓階段再升壓階段或先升壓階段再降壓階段的DC-DC轉(zhuǎn)換器。功率轉(zhuǎn)換器電路300的進(jìn)一步細(xì)節(jié)現(xiàn)在可以再參照圖3a，圖3a說明的是根據(jù)實施方式的特征的降壓升壓轉(zhuǎn)換器300。降壓升壓轉(zhuǎn)換器300具有降壓電路320。感應(yīng)器328和公共軌329連接降壓電路320到升壓電路322。降壓電路320具有低側(cè)降壓M0SFETGA，其被連接在公共軌329與感應(yīng)器328的一側(cè)和高側(cè)降壓M0SFETGC的一側(cè)之間，高側(cè)降壓M0SFETGC的另一側(cè)連接第一端子260中的一個。電容器C1可以橫跨第一端子260被分路連接。升壓電路322具有低側(cè)升壓M0SFETGB，其被連接在公共軌329與感應(yīng)器328的另一側(cè)和高側(cè)升壓M0SFETCD的一側(cè)之間。高側(cè)升壓M0SFETCD的另一側(cè)連接到第二端子262中的一個端子。電容器C2橫跨第二端子262被分路連接。轉(zhuǎn)換器300的對稱性可以是這樣的:其依賴于MOSFETGA、GB、GC和GD如何被驅(qū)動和如何被控制，轉(zhuǎn)換器300可以是先降壓階段接著升壓階段或先升壓階段接著降壓階段。在其他變化形式中，降壓電路和升壓電路每個都具有各自的感應(yīng)器而不是公共的感應(yīng)器328。進(jìn)一步的變化形式可以將GA、GB、GC和⑶配置為開關(guān)(如，半導(dǎo)體開關(guān))。在不冋的實例中，開關(guān)GA、GB、GC和GD由控制電路進(jìn)彳丁控制，控制電路可包括個或多個可編程脈寬調(diào)制器、控制器、和其他邏輯。在不同的實施方式中，控制電路可以是一個或多個獨(dú)立的設(shè)備，可以是本地布置的和/或遠(yuǎn)程布置的，和/或可以被集成在控制器306中。
[0041]現(xiàn)在還參照圖4，圖4顯示的是根據(jù)實施方式的特征的方法401。在步驟403，蓄電池20可被連接到相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器模塊202的第一端子260。第二端子262可以被串行連接在一起以形成串350。在其他的實施方式中，步驟403可以包括功率轉(zhuǎn)換器模塊202的第二功率接口 262被并行連接在一起，如本文進(jìn)一步描述的。
[0042]在步驟405中，電流參考IKef，可以是串行串350中電流，其可被設(shè)置成由變換器220編程的電流。電流參考IKef的電流值可以經(jīng)中央控制器110在變換器220的控制電路中編程。在步驟407中，可以由電量計302、微處理器306確定每個蓄電池20的蓄電池充電比例，且將其存儲在存儲器304中。蓄電池充電比例本文可以由這樣比例進(jìn)行定義:存儲在蓄電池20中的電荷除以蓄電池20的充電容量。開始，當(dāng)蓄電池20是新的，蓄電池的充電容量是已知的且存儲在電量計302的存儲器304中。在隨后的蓄電池20的充電和放電周期中由電量計302進(jìn)行的監(jiān)視可允許在步驟407中更新充電容量和/或蓄電池充電比例以及還提供進(jìn)一步的信息用于在步驟405中設(shè)置電流參考IKrf。
[0043]在可選的實施方式中，例如通過在一個持續(xù)的時間里求放電和充電電流(IBat)的積分，以計算電池中電荷的變化，可確定蓄電池充電比例(BC)。然后從充電容量中減去電荷的變化以確定存儲在蓄電池中的剩余電荷。步驟407可進(jìn)一步包括基于充電比例和/或充電容量更新電流參考IRrf的設(shè)置。
[0044]在步驟409，每個蓄電池20可被分別充電，假設(shè)每個功率轉(zhuǎn)換器300可以是基本上100%的效率，充電功率(P充電):
[0045]P充電=EXCX (1-BC) = VXIKef
[0046]C =—
K
[0047]其中，C=蓄電池20的充電因子(伏/每小時)，
[0048]Vc=第一端子260處的電壓，
[0049]tc=充電時間，
[0050]V=第二端子262處的電壓，
[0051]E=蓄電池20的電荷存儲容量(安培小時)，
[0052]BC=蓄電池20的蓄電池充電比例，
[0053]IEef=通過功率轉(zhuǎn)換器300的第二端子262的參考電流，
[0054]Ieat=給蓄電池20充電的電流。
[0055]重新排列和求解充電時間tc

【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括: 使用功率轉(zhuǎn)換器以多個可變的能量存儲率分別調(diào)控能量存儲設(shè)備中的能量的存儲，使得所述能量存儲設(shè)備中的能量存儲實質(zhì)上在相應(yīng)于公共電壓參考或公共電流參考的公共充電時間完成；以及 使用所述功率轉(zhuǎn)換器分別以多個可變的能量消耗率從所述能量存儲設(shè)備消耗能量，使得所述能量存儲設(shè)備實質(zhì)上在相應(yīng)于所述公共電壓參考或公共電流參考的公共放電時間達(dá)到耗盡狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述能量存儲設(shè)備將電能轉(zhuǎn)換成至少一種其他形式的能量。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，所述能量存儲設(shè)備包括蓄電池，且能量存儲和能量消耗分別包括對所述蓄電池充電和放電，所述方法還包括: 分別確定每個所述蓄電池的蓄電池充電比例； 基于每個蓄電池充電比例分別保持電壓轉(zhuǎn)換率； 對所述蓄電池充電，其中，實質(zhì)上在相應(yīng)于所述公共電壓參考或所述公共電流參考的所述公共充電時間完成對所述蓄電池的充電；以及 分別對所述蓄電池放電，其中，實質(zhì)上在相應(yīng)于所述公共電壓參考或公共電流參考的所述公共放電時間完成對所述蓄電池的放電。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括，在所述充電過程中，保持每個電壓轉(zhuǎn)換率實質(zhì)上與能夠被存儲在每個相應(yīng)的蓄電池中的附加電荷的量成比例。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括，在所述放電過程中，保持每個電壓轉(zhuǎn)換率實質(zhì)上與每個相應(yīng)的蓄電池中剩余的可用電荷成比例。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，所述蓄電池形成第一多個蓄電池的第一蓄電池組和第二多個蓄電池的第二蓄電池組。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括: 將所述第一蓄電池組與所述第二蓄電池組放置在不同的地理位置，其中，所述第一蓄電池組與所述第二蓄電池組共享所述公共電壓參考或所述公共電流參考。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 使用交流到直流變換器設(shè)置所述公共電壓參考或所述公共電流參考，所述公共電壓參考或所述公共電流參考在所述交流到直流變換器的DC端子被設(shè)置。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括: 使用被附接到所述交流到直流變換器的中央控制器來提供所述公共電壓參考的值或所述公共電流參考的值。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，所述功率轉(zhuǎn)換器被串行連接，且所述公共參考是電流參考。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，所述功率轉(zhuǎn)換器被并行連接，且所述公共參考是電壓參考。
12.—種系統(tǒng),包括: 多個功率轉(zhuǎn)換器，每個功率轉(zhuǎn)換器包括第一端子和第二端子，其中所述第一端子可連接到蓄電池，且所述第二端子可連接到直流電源，且對應(yīng)于公共參考，所述功率轉(zhuǎn)換器中的每一個功率轉(zhuǎn)換器包括控制器，所述控制器被配置為確定所述蓄電池中的一個蓄電池的蓄電池充電比例，且基于所述蓄電池充電比例保持電壓轉(zhuǎn)換率，使得所述蓄電池實質(zhì)上在相應(yīng)于所述公共參考的公共充電時間被完全充電，或?qū)嵸|(zhì)上在相應(yīng)于所述公共參考的公共放電時間被完全放電。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述公共參考被設(shè)置為通過所述功率轉(zhuǎn)換器的第二端子的串行連接的電流參考。
14.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述公共參考被設(shè)置為橫跨所述功率轉(zhuǎn)換器的第二端子的并行連接的電壓參考。
15.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括: 交流到直流變換器，所述交流到直流變換器包括交流端子和直流端子，其中所述交流端子可連接到交流電網(wǎng)電力源，其中所述直流端子被操作地附接到所述多個功率轉(zhuǎn)換器的第二端子，其中所述交流到直流變換器包括控制部分，所述控制部分被配置為設(shè)置通過所述直流端子的所述公共參考。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，還包括中央控制器，所述中央控制器操作地可附接到所述交流到直流變換器，以提供所述公共參考的值。
17.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述蓄電池包括形成第一蓄電池組的第一多個蓄電池和形成第二蓄電池組的第二多個蓄電池，所述第二蓄電池組與所述第一蓄電池組位于不同的位置。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述第一蓄電池組和所述第二蓄電池組共享所述公共充電時間和所述公共放電時間。
19.一種系統(tǒng),包括: 能量存儲設(shè)備； 公共參考； 能量計，所述能量計被配置為分別為所述能量存儲設(shè)備確定能量存儲比例；以及 功率轉(zhuǎn)換器，所述功率轉(zhuǎn)換器耦合到所述能量存儲設(shè)備，每個功率轉(zhuǎn)換器基于所述功率轉(zhuǎn)換器所連接到的所述能量存儲設(shè)備的能量存儲比例分別保持電壓轉(zhuǎn)換率，其中所述功率轉(zhuǎn)換器被配置為將能量分別以多個可變的能量存儲率存儲在所述能量存儲設(shè)備中，使得所述能量存儲設(shè)備的能量存儲實質(zhì)上在相應(yīng)于所述公共參考的公共充電時間完成，以及其中所述功率轉(zhuǎn)換器被配置為分別以多個可變的能量消耗率從所述能量存儲設(shè)備消耗能量，使得所述能量存儲設(shè)備的能量消耗實質(zhì)上在相應(yīng)于所述公共參考的公共放電時間完成。
【文檔編號】H02J3/32GK104052075SQ201410095025
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】M·蓋茲特 申請人:太陽能安吉科技有限公司