建立蓄電池充電網絡的方法
2023-05-30 01:46:16 1
專利名稱：建立蓄電池充電網絡的方法
技術領域：
本發明一般涉及用於對大型蓄電池組進行充電的靈活蓄電池充電器。更具體地，本發明涉及使其能夠與以下蓄電池一起工作的可堆疊蓄電池充電器:所述蓄電池對充電條件敏感，因此它們需要持續通信且需要大量功率以迅速充電。
背景技術：
高壓蓄電池系統(諸如，作為個別電池的組成的蓄電池組)是若干重要應用(諸如，電動車輛驅動器和大型能量存儲系統)的關鍵元件。「電池」可以意味著由最基本單元(即，正極板、負極板和電解質)構成的單個電化學電池。然而，這裡使用的術語不限於此，而是可以包括一組電池，該組電池可以包括作為蓄電池組的組件的單個單元以及對最新蓄電池化學物質(即，鋰和鋰組合)的使用。蓄電池或蓄電池組是單元或個別電池的串聯或並聯連接。實現對高壓蓄電池應用的廣泛市場接受需要用於對高壓蓄電池組進行充電的經濟上可行的系統。解決該需求需要開發一種可以在高輸出電壓下供應受控充電電流的高功率密度充電系統。然而，實現這種系統需要克服與高輸出電壓相關的特定實際問題。原理上，蓄電池充電器是具有可控電壓、電流和功率界限的電源。蓄電池充電器與傳統電源的區別是滿足蓄電池組的獨特要求的能力。典型地，蓄電池充電器具有兩個任務要完成。第一個且最重要的任務是儘可能快地恢復容量，而第二個任務是通過補償自放電和環境溫度變化來維持容量。這些任務通常通過以預置方式(即，使用充電算法)控制充電器的輸出電壓、電流和功率而完成。兩個最普通的充電算法是恆定電壓充電和恆定電流充電。在恆定電壓充電中，蓄電池串上的電壓被保持恆定，其中蓄電池的狀態確定充電電流電平。充電過程通常在達到特定時間界限之後終止。恆定電壓充電在浮動模式應用中最普遍。相比之下，恆定電流充電保持充電電流恆定。該方法通常用在循環應用中，由於其在相對短的時間內對蓄電池再充電。存在使用一連串的恆定電流充電和恆定電壓充電以優化蓄電池充電接受的、兩種基本方法的許多變型。然而，這些變型需要具有電壓和電流調節能力的受控充電器。此外，充電器被限制於其設計電壓、電流和功率界限。充電器還被限制於其輸入限制，這意味著充電器僅可以向蓄電池串供應從比如具有20安界限的標準120伏插座的電源提供給該充電器的功率的子集。因此，期望的是具有以下充電器:該充電器能夠提高其提供更多功率以滿足蓄電池串的充電要求的能力，使得蓄電池串的充電可以更快速地進行而不會過充電，該過充電可能嚴重損壞蓄電池。
發明內容
儘管為了語法流暢而用功能說明來描述了或將描述設備和方法，但是要明確理解，除非在35 USC 112下明確闡述，權利要求不要被解釋為必須以任何方式受到「裝置」或「步驟」限制的構造的限制，而是要給予在等效物的司法原則下由權利要求提供的定義的意義和等效物的全部範圍，以及在35 USC 112下明確闡述權利要求的情況下要給予35 USC112下的全部法定等效物。本發明具體解決並減輕了與現有技術相關聯的上述缺陷。根據本發明的優選方面，該方法開發了如下蓄電池充電器網絡:其能夠將可用充電器添加到充電網絡中以滿足充電要求並在一些情況下通過經由充電網絡實現給蓄電池串的更大電壓、電流和功率而提高其中對蓄電池串完全充電的速度。根據一方面，本發明包括一種用於經由充電器網絡對蓄電池串進行充電的方法，其中所述網絡包括至少一個充電器、至少一個蓄電池串、以及在充電器之間通信的至少一個裝置。可以將附加資源(比如蓄電池管理系統)添加至網絡以提高功能。在本發明的一個實施例中，使得兩個充電器能夠經由通信協議彼此通信，並且這兩個充電器獨立連接至與電網相接的電源(比如壁裝插座)。在該實施例中，充電器被智能編程為使得充電器可以彼此通信以及與附加資源(比如蓄電池管理系統)通信。一旦建立了以下通信就實現本發明的另一方面，在該通信中充電器可以被智能配置為使得一個蓄電池充電器被標識為主設備(master),第二蓄電池充電器被標識為從設備(slave)。
現在可以通過轉至作為在權利要求中限定的本發明的所示示例而提出的優選實施例的以下詳細描述，更好地理解本發明及其各個實施例。明確理解，權利要求所限定的本發明可以比下面描述的所示實施例更寬。圖1表示沒有充電器網絡的充電系統的物理連接。圖2表示本發明的充電器網絡的圖。圖3是表示其中實際上建立充電器網絡的邏輯過程的流程圖。
具體實施例方式在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，本領域的普通技術人員可以進行許多變更和修改。因此，必須理解，僅出於示例的目的闡述了所示實施例，並且所示的實施例不應被視為限制由所附權利要求限定的本發明。例如，儘管下面以特定組合闡述了權利要求的元素的事實，但是必須明確理解，本發明包括更少、更多或不同的元素的其他組合，即使在這些組合中最初並未要求保護這些元素，這裡還公開了這些元素。本說明書中用於描述本發明及其各個實施例的詞語不僅要在其普通定義的含義的意義上理解，而且要通過本說明書中的特殊定義而包括超出普通定義的含義範圍的結構、材料或動作。因此，如果在本說明書的上下文中元素可以被理解為包括多於一個含義，則該元素在權利要求中的使用必須被理解為通用於說明書以及詞語本身所支持的所有可能含義。因此，所附權利要求的詞語或元素的定義不僅包括字面上闡述的元素的組合，而且包括用於以實質上相同的方式執行實質上相同的功能以獲得實質上相同的結果的所有等效結構、材料或動作。因此在這種意義上，預期的是:可以對下面權利要求中的任一個元素進行兩個或更多個元素的等效替換，或者可以利用單個元素替換權利要求中的兩個或更多個元素。儘管元素可能以上描述為以特定組合進行行動並且甚至最初要求保護如此，但是要明確理解，在一些情況下可以從要求保護的組合中去掉該組合中的一個或多個元素並且要求保護的組合可以涉及子組合或子組合的變型。本領域的普通技術人員所考慮的對要求保護的主題的現在已知或稍後設計的非實質改變被明確預期為等效地處於權利要求的範圍內。因此，對本領域的普通技術人員現在或稍後已知的明顯替換被限定在所限定的元素的範圍內。因此，下面結合附圖闡述的詳細描述意在作為本發明的當前優選實施例的描述，而不意在表示其中可以構造或利用本發明的唯一形式。該描述闡述了用於結合所示的實施例構造並操作本發明的功能和步驟序列。然而要理解，可以通過還意在包含於本發明的精神內的不同實施例來實現相同或等效功能。因此，權利要求要被理解為包括以上具體示意和描述的內容、概念上等效的內容、可以明顯替換的內容以及還包括實質上合併本發明的實質思想的內容。本發明在圖1和2中示意，圖1和2示出了本發明的當前優選實施例。這些圖表示本發明並假定進行了物理連接以建立至少一個充電器、至少一個蓄電池組和至少一個電源的物理網絡並且所有這些是公認的且可用的。圖1表示充電系統，其中充電器被物理連接成使得它們可以進行充電但缺少在充電器網絡中所需的通信裝置。圖2中的圖表示本發明的充電器網絡，其中充電器網絡通過實現通信裝置來建立。更具體地，充電器網絡包括充電器I (120)和充電器2 (130)，其中充電器I和充電器2利用可以經由通信裝置(140)進行通信的微處理器和軟體來智能配置。此外，充電器
1(120)和充電器2 (130)藉助於物理連接(180)而物理連接至電源(110)，使得充電器I(120)和充電器2 (130)能夠從電源接收功率。在該圖中表示了充電器I (120)和充電器
2(130)連接至相同電源(110)，但是實際上充電器I (120)和充電器2 (130)將單獨地連接至電源(110 )以使得它們可以從電源抽取儘可能多的功率並且不限於一種連接或連接類型的約束。充電器I (120)和充電器2 (130)還通過通信裝置(190)邏輯連接至電源，使得如果充電器網絡連接至作為智能電網的電源，則充電器網絡能夠進行通信，這是由於智能電網被配置為使得其能夠經由通信裝置(190)與其他電子設備(比如充電器網絡(100))進行通信。充電器I (120)和充電器2 (130)還通過物理連接(170)和(175)而物理連接至蓄電池組(160)，使得充電器I和充電器2可以給蓄電池組(160)供應功率。存在另外可以通過通常被稱作(BMS) (180)的蓄電池管理系統而連接至蓄電池組(160)的通信裝置(150)。蓄電池管理系統被設計為監視蓄電池組和蓄電池組中的每個電池的充電。這在對蓄電池組進行充電時尤其重要,這是由於充電器未被配置為知道蓄電池組中的每個電池的條件,因此個別電池在這個電池比蓄電池組中的其他電池具有更小容量的情況下可能損壞並因此在對整個組進行充電時可能易受過充電影響。該通信裝置允許充電器I (120)和充電器2 (130)能夠與BMS (180)進行通信。BMS通常充當蓄電池組的標識裝置。例如，BMS將具有蓄電池組的蓄電池類型、蓄電池容量、蓄電池電壓、蓄電池電流和總體健康狀況並且甚至可能針對蓄電池組中的每個電池具有這種信息。
圖3表示其中藉助於充電器1、充電器2、BMS和電源來建立充電器網絡的邏輯過程，其中充電器1、充電器2、BMS和電源全都包括用於對數據進行通信和處理的微處理器。每一個還可以包括存儲裝置和計算機。在圖1中被標識為(300)的邏輯過程假定物理存在充電器1、充電器2、BMS和電源。在過程(300 )中，藉助於施加功率來對充電器I通電(310 )。然後，充電器I執行自檢以確保充電器不是正在經歷已預定為對蓄電池組的充電有害的故障。然後，充電器I識別其物理連接至網絡並且邏輯上試圖在這種網絡上進行通信(330)。然後，充電器I將其自身設置為充電器網絡中的主設備(340)。然後，藉助於施加功率來對充電器2通電(350)，並且充電器2執行自檢(360)以確保充電器不是正在經歷已預定為對蓄電池組的充電有害的故障。然後，充電器2識別其物理連接至網絡並且邏輯上試圖在這種網絡(370)上進行通信。該通信導致與已經被標識為主設備的充電器I進行通信，因此充電器2被設置為從設備。這種設置可以由主設備執行。一旦建立了充電器網絡，充電器I和充電器2然後就能夠給蓄電池組提供功率，使得蓄電池組可以具有經由充電器網絡被兩個充電器(充電器I和充電器2)充電的優點。
權利要求
1.一種藉助於包括以下步驟的過程來建立充電器網絡的方法:對充電器通電；所述充電器執行自檢；所述充電器經由通信裝置與網絡進行通信；所述充電器將其自身設置為主設備；其中所述充電器能夠給蓄電池組提供功率。
2.根據權利要求1所述的系統，其中所述系統包括:命令模塊使得用戶能夠將數據源和儲存庫邏輯連接。
3.一種藉助於包括以下步驟的過程來建立充電器網絡的方法:對充電器通電；所述充電器執行自檢；所述充電器經由通信裝置與網絡進行通信；所述充電器將其自身設置為主設備；對附加充電器通電；所述附加充電器執行自檢；所述附加充電器經由通信裝置在網絡上與所述充電器進行通信；所述充電器將所述附加充電器設置為從設備；其中所述充電器和所述附加充電器能夠給蓄電池組提供功率。
4.根據權利要求2所述的系統，其中所述系統包括:命令模塊使得用戶能夠將數據源和儲存庫邏輯連接。
5.一種藉助於包括以下步驟的過程來建立充電器網絡的方法:對充電器通電；所述充電器執行自檢；所述充電器經由通信裝置與網絡進行通信；所述充電器將其自身設置為主設備；對附加充電器通電；所述附加充電器執行自檢；所述附加充電器經由通信裝置在網絡上與所述充電器進行通信；所述充電器將所述附加充電器設置為從設備；所述充電器與蓄電池管理系統進行通信；其中所述充電器和所述附加充電器能夠給蓄電池組提供功率。
全文摘要
本發明涉及建立蓄電池充電網絡的方法。實現一種數據管理系統，使得用戶可以選擇數據源節點、儲存庫和數據路徑，針對每一個選擇策略並且分發策略以由管理系統管理。
文檔編號H02J7/00GK103178562SQ20111043704
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者M.卡迪 申請人:電流通路公司