專利名稱：用于控制與一個(gè)暫時(shí)隨機(jī)能源有關(guān)的電源設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源設(shè)備，包括至少一個(gè)被用于提供有來自帶有暫時(shí)隨機(jī)可用能源電功率的電池。
公知的這種設(shè)備包括適于通過光生伏打板進(jìn)行再充電的一個(gè)電池。以暫時(shí)隨機(jī)方式可用的能量(功率)是一種太陽輻射。這些設(shè)備尤其被用于發(fā)展中國家，特別是沒有本地或國家電力網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)。通常，為了控制電池的充放電，要監(jiān)視電池兩端的電壓并使用預(yù)定最高電壓門限以及預(yù)定的最低電壓門限。因此，當(dāng)兩端電壓到達(dá)下門限值時(shí)，斷開用戶以便于保護(hù)電池免于過放電。一旦兩端電壓達(dá)到最高門限值，電池就與板斷開連接，在幾分鐘停頓之后，通過再次建立與用戶之間的連接從而使電池可用于電流的傳送。該裝置的好處在于其簡(jiǎn)單。
但是，這種控制方法有許多缺點(diǎn)。首先，在實(shí)際中，在電池兩端的瞬時(shí)電壓和其充電狀態(tài)之間沒有嚴(yán)格的相關(guān)性。尤其是，當(dāng)電池的充電電壓很低時(shí)，其端電壓可能是較高。
另外，電池通常包括一些其中每個(gè)都用于接收和輸出電動(dòng)勢(shì)的部件，經(jīng)常有這種情況當(dāng)達(dá)到最高門限值時(shí)，電池的充電電壓是以一種非常不相等的方式在其各種部件之間分配。因此，其中一個(gè)部件可能此后優(yōu)先達(dá)到其深度放電門限并且可能在其它部件放電所需的整個(gè)周期內(nèi)過放電?，F(xiàn)在，保持太長時(shí)間深度放電的部件將經(jīng)歷其使用壽命銳減，以至于是其壽命的例如1/5或1/6，這相應(yīng)縮短了電池的使用壽命。
此外，理論上，每個(gè)部件完全充電步驟包括，特別是在開放式電池情況中，電解液的不均勻階段隨后是均勻階段；在充電的第一階段過程中，濃縮的電解液首先逐漸地充滿部件的多孔電極，然后這些電極以大量粘性酸的形式滲出，該粘性酸使電極逐漸惡化并沉積在電解槽的底部。因此導(dǎo)致電解液的分層電解液濃度在電解槽的底部變高而在其底部變低，由此表現(xiàn)為“不均勻”。在第二階段期間，由電池接收到的電流被分配為適當(dāng)?shù)某潆婋娏饕约霸谡姌O產(chǎn)生氧氣在負(fù)電極產(chǎn)生氫氣的電解電流。電池的連續(xù)充電因此導(dǎo)致電解槽中的氣體釋放，由此導(dǎo)致電解液的強(qiáng)制對(duì)流。其結(jié)果導(dǎo)致電解液逐漸均勻，其濃度最終變得在整個(gè)電解槽高度范圍內(nèi)再次均勻。這個(gè)不均勻階段有時(shí)被稱為“充電”階段，而“均勻”階段被稱為“過充電”階段。但是，在不均勻階段停止時(shí)，充電是不完全的，而均勻階段僅僅是充電的繼續(xù)因而可以獲得完整的充電。使用最高電壓門限值來停止充電會(huì)導(dǎo)致縮短均勻階段并且通常甚至于沒有。以這種方式，在每個(gè)充電周期期間，會(huì)發(fā)生不均勻(分層)階段而沒有后續(xù)的完全再次均勻的階段。其結(jié)果，在電池的使用壽命期間，在電解槽的底部會(huì)逐漸并且不可逆轉(zhuǎn)地沉積酸性層。因此，僅僅是電極的底部參與了電池的操作。這導(dǎo)致其快速損壞并且相當(dāng)多地減少電極和電池的使用壽命。
有時(shí)通過增加電池的尺寸來努力減輕這些缺點(diǎn)。這樣可以使電池的有效使用壽命變得比多數(shù)普通電池的使用壽命長。盡管如此，相對(duì)于電池的通常設(shè)想壽命而言，這個(gè)有效使用壽命還是基本上減少了。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于控制上述類型電源設(shè)備的方法，使得電池的有效充電狀態(tài)更好并且可能增加該設(shè)備的使用壽命而不用使其擴(kuò)大尺寸。
為了獲得這個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于控制與暫時(shí)隨機(jī)可用能源相關(guān)的電源設(shè)備的方法，該設(shè)備包括至少一個(gè)提供有來自電源電流的電池，在這種方法中，當(dāng)隨機(jī)能源可用時(shí)，控制電池的電流供給，這樣做從而使其盡可能接近于該電池完全充電狀態(tài)，并且最好到達(dá)這個(gè)狀態(tài)。
這樣，為了獲得完全充電的狀態(tài)的研究使其可能避免與所檢測(cè)到的兩端電壓和實(shí)際充電狀態(tài)之間相關(guān)性有關(guān)的任何不確定性。一旦已經(jīng)達(dá)到完全充電，對(duì)于由電池輸送或接收到的電流的連續(xù)檢測(cè)就有可能在任何瞬間精確了解其有效的充電。
另外，完全充電的狀態(tài)表示該電池的每個(gè)部件都已經(jīng)達(dá)到其完全充電的狀態(tài)。隨后，不再需要擔(dān)心在其中一個(gè)部件上過早地全部放電，因此有可能保護(hù)該電池的使用壽命。
此外，完全充電能確保電解液的不均勻階段后面緊隨該電解液充分的再均階段。這樣延長了電極的使用壽命以及電池的使用壽命。
最后，本發(fā)明能避免對(duì)于采取擴(kuò)大設(shè)備尺寸的需要，而擴(kuò)大尺寸將產(chǎn)生額外的成本。
有利地，在這種電池被供電以便于接收超過第一預(yù)定門限值的電荷量之后并且特別當(dāng)該隨機(jī)能源不能用時(shí)，以這種方式控制該設(shè)備即，禁止由電池來輸送電流。
最好地，該門限值低于或等于電解液開始電極滲出之后的部分充電狀態(tài)。有利地，該門限值將盡可能地接近該極限。對(duì)于每種類型的電池而言，該門限值具有特定的值。在某種情況中，它對(duì)應(yīng)于該電池常規(guī)容量的5％。
因此，在上述條件下，在電流的瞬間輸送過程中，充電階段的隨后繼續(xù)是有益的。例如，如果電解槽的不均勻階段由于缺少隨機(jī)能源而中斷，則試圖瞬時(shí)輸送電流將由于分層的影響而導(dǎo)致深度放電并因此導(dǎo)致該電極較低部分老化。因此最好保持電池的狀態(tài)以便于充電階段的再次開始，這會(huì)導(dǎo)致不均勻的連續(xù)并因此使電解槽完全再次均勻。該電池的使用壽命因此而被延長。
有利地，在這種電池被供電以便于接收低于第一預(yù)定門限值的電荷量之后并且當(dāng)要求輸送電流時(shí)，可以允許由電池來輸送電流。
最好如上所述來選擇第一門限值。這樣，只要不均勻階段還沒有開始，即，只要在充電開始時(shí)，電解液在電極中沉積而不滲出，就可以允許電池放電。電池的放電不會(huì)導(dǎo)致不均勻操作因此可以被允許。這包括對(duì)于在本發(fā)明的一般定義中所論述的通常控制方式的限制。最好將這種通常方式(對(duì)于完全充電狀態(tài)的先前研究)限制在這種情況中其中該電池超出了第一門限值。
這種放電方式隨后被稱為“微循環(huán)”。由于這些原因它是有好處的它使減少電池整個(gè)循環(huán)的頻率成為可能。另外，由此而獲得的能量是高的，電極的多孔體積中的電解液濃度也是高的。
有利地，在電池已經(jīng)輸送電流以便于達(dá)到部分非零充電狀態(tài)之后，并且當(dāng)隨機(jī)能源可用時(shí)，以這種方式控制該設(shè)備以便于可以給電池提供電流直到它已經(jīng)接收到等于第一門限值的電荷量。
因此，將放電到第一門限值限制的階段與跟隨其后的充電階段結(jié)合。在這個(gè)限制內(nèi)，有可能交替連續(xù)充電和放電從而可以使這個(gè)微循環(huán)持續(xù)較長時(shí)間。
有利地，該設(shè)備包括至少兩個(gè)電池，特別是采用一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)并聯(lián)連接的兩個(gè)電池，在這兩個(gè)電池或這些電池中的至少兩個(gè)已經(jīng)達(dá)到低于第二預(yù)定門限值的部分充電狀態(tài)之后，并且當(dāng)隨機(jī)能源可用時(shí)，這樣控制該設(shè)備以便于首先供電這些電池中的單獨(dú)第一個(gè)直到它達(dá)到等于第二門限值的部分充電狀態(tài)。
最好是，這個(gè)第二門限值對(duì)應(yīng)于不均勻階段和均勻階段之間的限制，或最低限度，這個(gè)第二門限值盡可能地接近這個(gè)限制。其精確值依賴于電池的類型。因此，可以受益于將電流相繼提供給電池直到對(duì)于第一個(gè)電池而言該不均勻階段是完全的，這個(gè)階段使得該電流比隨后的均勻階段具有較大的密度。
有利地，在第一電池已經(jīng)到達(dá)第二門限值之后并且當(dāng)該隨機(jī)能源可用時(shí)，這樣控制該設(shè)備以便于能同時(shí)供電具有低于第二門限值的部分充電狀態(tài)的第一電池以及這些電池中的這個(gè)或那個(gè)。
因此，電池不均勻階段已經(jīng)完成之后，在第一電池上執(zhí)行均勻階段的同時(shí)，在另一個(gè)電池上進(jìn)行相同操作。因此，當(dāng)隨機(jī)能源的可用性結(jié)束時(shí)，例如在太陽輻射的情況中在一天結(jié)束時(shí)，處于完全充電狀態(tài)的電池?cái)?shù)是最佳的。因此，在可用性時(shí)間之后，所存儲(chǔ)的用于電流輸送的能量是最佳的。
有利地，當(dāng)隨機(jī)能源可用時(shí)，以這種方式來控制該設(shè)備即根據(jù)下列優(yōu)先級(jí)減少的順序
-當(dāng)這些電池或這些電池中的至少一個(gè)已經(jīng)接收了低于第一門限值的電量，則繼續(xù)給這些電池或其中的每一個(gè)提供電流，直到它接收到等于第一門限值的電量；-當(dāng)這些電池或這些電池中的至少一個(gè)具有高于第二門限值的部分充電狀態(tài)，則繼續(xù)給這些電池或其中的每一個(gè)提供電流，直到它達(dá)到完全充電狀態(tài)；以及-當(dāng)這些電池或這些電池中的至少一個(gè)已經(jīng)接收了高于第一門限值的電量并且已經(jīng)具有低于第二門限值的部分充電狀態(tài)，則繼續(xù)給這些電池或其中的每一個(gè)提供電流，直到它達(dá)到等于第二門限值的部分充電狀態(tài)。
因此，優(yōu)先級(jí)遞減的順序是微循環(huán)、“過充電”、“充電”(即為不完全充電)。該方法的這種實(shí)現(xiàn)方式特別適用于這種情況其中設(shè)想暫時(shí)隨機(jī)能源將停止使用一段時(shí)期。例如，當(dāng)涉及使用太陽輻射時(shí)，這種情況對(duì)應(yīng)于氣象廣播通知有較弱的陽光之時(shí)。在這種情況中，微循環(huán)受益于過充電和充電階段，存儲(chǔ)在電池或一些電池中的能量能即刻使用。
有利地，當(dāng)隨機(jī)能源可用時(shí)，根據(jù)下列遞減的優(yōu)先級(jí)循序來控制該設(shè)備-當(dāng)這些電池或這些電池中的至少一個(gè)具有高于第二門限值的部分充電狀態(tài)，則繼續(xù)給這些電池或其中的每一個(gè)提供電流直到它達(dá)到完全充電狀態(tài)；-當(dāng)這些電池或這些電池中的至少一個(gè)已經(jīng)接收了低于第一門限值的電量，則繼續(xù)給這些電池或其中的每一個(gè)提供電流直到它接收到等于第一門限值的電量；以及-當(dāng)這些電池或這些電池中的至少一個(gè)已經(jīng)接收了高于第一門限值的電量并且已經(jīng)具有低于第二門限值的部分充電狀態(tài)，則繼續(xù)給這些電池或其中的每一個(gè)提供電流直到它達(dá)到等于第二門限值的部分充電狀態(tài)。
在這種實(shí)現(xiàn)方式中，遞減的優(yōu)先級(jí)因此是這樣的過充電、微循環(huán)、充電。這種方式適用于這種情況其中設(shè)想該隨機(jī)能源不是足夠用于實(shí)現(xiàn)至少是一個(gè)電池的完全充電。
有利地，當(dāng)隨機(jī)能源可用時(shí)，根據(jù)下列遞減的優(yōu)先級(jí)循序來控制該設(shè)備-當(dāng)這些電池或這些電池中的至少一個(gè)具有高于第二門限值的部分充電狀態(tài)，則繼續(xù)給這些電池或其中的每一個(gè)提供電流直到它達(dá)到完全充電狀態(tài)；-當(dāng)這些電池或這些電池中的至少一個(gè)已經(jīng)接收了高于第一門限值的電量并且已經(jīng)具有低于第二門限值的部分充電狀態(tài)，則繼續(xù)給這些電池或其中的每一個(gè)提供電流直到它達(dá)到等于第二門限值的部分充電狀態(tài)；以及-當(dāng)這些電池或這些電池中的至少一個(gè)已經(jīng)接收了低于第一門限值的電量，則繼續(xù)給這些電池或其中的每一個(gè)提供電流直到它接收到等于第一門限值的電量。
因此，在這種實(shí)現(xiàn)方式中，優(yōu)先級(jí)是過充電、充電、微循環(huán)。它對(duì)應(yīng)于除上述這些情況之外的設(shè)想的情況。因此，它適用于這種情況隨機(jī)能源似乎在相當(dāng)多的時(shí)間內(nèi)可用。例如，對(duì)于太陽輻射，這是這種情況天氣預(yù)報(bào)顯示整個(gè)一天都具有強(qiáng)陽光。
有利地，該設(shè)備包括至少兩個(gè)電池，特別是這兩個(gè)電池采用彼此并聯(lián)的形式，當(dāng)隨機(jī)能源可用并且請(qǐng)求由該設(shè)備進(jìn)行電流輸送時(shí)，以這種方式控制該設(shè)備從所有不是處于充電階段的電池中同時(shí)輸送電流。
有利地，在這些電池或其中一個(gè)電池已經(jīng)達(dá)到零充電狀態(tài)并然后進(jìn)入到完全充電狀態(tài)之后，可以檢測(cè)到電池所接收到的可以使電池從零充電狀態(tài)進(jìn)入到等于第二預(yù)定門限值的充電狀態(tài)的電量。
因此，該檢測(cè)可以修正電池的容量值，該值有可能改變電池的使用壽命。這個(gè)修正過程提高了該設(shè)備的控制精確度，并特別用于跟蹤電池或電池組的瞬時(shí)充電。
有利地，控制該設(shè)備以便于達(dá)到電池的零充電狀態(tài)。
因此，強(qiáng)制電池完全放電以便于修正其容量值。例如，當(dāng)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)電池沒有發(fā)生完全放電時(shí)，就執(zhí)行這個(gè)操作。
有利地，這些電池或至少其中一個(gè)電池包括至少兩個(gè)部件，其中每個(gè)都用于接收和輸送電流，在該電池上可以檢測(cè)到至少兩個(gè)串聯(lián)電壓，其中每個(gè)電壓都包括相應(yīng)部件兩端的電壓。
因此，可以很精確地跟蹤電池每個(gè)部件的充電狀態(tài)的進(jìn)展情況。
有利地，電池或電池組另外還適用于被提供有來自能暫時(shí)可用能源的電流。
該設(shè)備被稱為“混合設(shè)備”。
根據(jù)本發(fā)明還設(shè)想有一種電源設(shè)備，該電源設(shè)備與帶有暫時(shí)隨機(jī)可用能源有關(guān)，該設(shè)備包括至少包括一個(gè)適用于被提供有來自該能源的電流的電池，以及用于控制該設(shè)備的裝置，其中，控制裝置被用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法。
有利地，該設(shè)備至少包括兩個(gè)電池，特別是可以采用彼此并聯(lián)的形式，該設(shè)備包括用于禁止由這些電池中的任何一個(gè)傳送電流到另一個(gè)上或到這些電池的其它任何一個(gè)上的裝置。
有利地，該設(shè)備包括四個(gè)電池。
這個(gè)數(shù)目使得可以控制這些電池的充電和放電過程從而具有暫時(shí)隨機(jī)能源可用性功能以及可以滿足對(duì)于電流的需求，并且可以獲得好的適應(yīng)性以及合理的成本。
在隨后借助于非限制性例子所給出的最佳實(shí)施例的描述將使本發(fā)明的其它特征和有益效果變得顯著。在隨后的附圖中-

圖1是根據(jù)本發(fā)明的電源設(shè)備的框圖；-圖2是圖1中設(shè)備上的其中一個(gè)電池的框圖；以及-圖3是用于確定在根據(jù)本發(fā)明方法的結(jié)構(gòu)中所用的系數(shù)“a”的示意圖。
參考圖1和2，電源設(shè)備2包括一個(gè)或多個(gè)通常用于將來自太陽6的輻射轉(zhuǎn)換為電流的光生伏打板4。該設(shè)備因此與具有暫時(shí)隨機(jī)可用的能源有關(guān)。該設(shè)備2還包括一個(gè)適于提供有燃料以便于傳送電流的發(fā)電機(jī)組8。因此，該設(shè)備2還與具有暫時(shí)恒定可用能源有關(guān)，它可以被切換到發(fā)電機(jī)組8以便于白天黑夜輸送電流而不用考慮天氣情況。
該設(shè)備包括一些電池10，例如，兩個(gè)，在該例子中最好是四個(gè)。參考圖2，每個(gè)電池10包括一些部件12，為了簡(jiǎn)化起見圖上僅示出兩個(gè)，但是對(duì)于每個(gè)電池10而言可能有6到150個(gè)之間。每個(gè)部件12包括一個(gè)電解槽14，其中浸有兩個(gè)分別是正和負(fù)電極部件16。每個(gè)部件用于在其放電期間輸送電流并且相反地在其充電期間接收電流。在每個(gè)電池10中，這些部件12彼此串聯(lián)相連。
該設(shè)備2包括兩個(gè)用于傳送設(shè)備上電流的端子18。它包括通用類型的上20和下22切換裝置。上切換裝置20其一側(cè)與發(fā)電機(jī)組8和光生伏打板4相連，是相互并聯(lián)，其另一側(cè)與電池10相連，是相互并聯(lián)。下切換裝置22其一側(cè)與電池10相互并聯(lián)，而另一側(cè)與端子18相連。上切換裝置20可以通過選擇使發(fā)電機(jī)組8和/或光生伏打板4與選擇的一個(gè)或多個(gè)電池10相連。下切換裝置22可以通過選擇使一個(gè)或多個(gè)電池10與端子18相連。
設(shè)備2包括一個(gè)調(diào)整器24，其上安裝有可以根據(jù)本發(fā)明方法控制該設(shè)備的可編程計(jì)算機(jī)裝置。為此目的，該調(diào)整器與上切換裝置20相連、與下切換裝置22并與每個(gè)電池10相連。在每個(gè)電池10中，該調(diào)整器24用于檢測(cè)彼此串聯(lián)的電池電壓，其總值對(duì)應(yīng)于電池兩端電壓，因此，不是檢測(cè)部件12的組合的兩端電壓，而是檢測(cè)這些部件的第一部分的兩端電壓以及檢測(cè)隨后部分的兩端的另一個(gè)電壓，以及等等。因此需要將該電池10分成一些部分，例如，四部分，最好是相互相等。該檢測(cè)方法使得可以通過比較來確定第一組合部件12是否已經(jīng)達(dá)到總的放電狀態(tài)。
對(duì)于每個(gè)電池10，該調(diào)整器24可用于檢測(cè)在充電階段進(jìn)入到該電池的電量或在放電階段該電池所輸出的電量。以一種常規(guī)方式來執(zhí)行該檢測(cè)過程。在充電階段，從充電階段開始，調(diào)整器24因此可以了解在每個(gè)瞬間由電池所接收到的電量。另外，該調(diào)整器了解到電池10必須接收到的有效電量Q以便于電池能達(dá)到完全充電。通過下列關(guān)系計(jì)算電量Q:
Q=a×(C總量-Q開始充電)其中-“C總量”是處于完全充電狀態(tài)的電池10的有效電量；-“Q開始充電”是電池10在一開始充電階段時(shí)的電量；以及-“a”是校正系數(shù)，通常被稱為“充電系數(shù)”，由圖中給出，例如，由圖3中的那種類型的“充電系數(shù)”，作為放電深度的函數(shù)。
在每個(gè)瞬間，調(diào)整器24比較電池接收的電量和所要達(dá)到的電量Q。當(dāng)達(dá)到完全充電狀態(tài)時(shí)，因此可以停止充電階段(使電池10與發(fā)電機(jī)組8斷開或與光生伏打板4斷開)。
在電池10壽命開始時(shí)的“C總值”的值是其標(biāo)稱容量。但是，當(dāng)電池使用時(shí)，電池的有效總?cè)萘颗c該數(shù)值不同。這就是為什么在根據(jù)本發(fā)明方法的結(jié)構(gòu)內(nèi)，當(dāng)該電池達(dá)到零充電時(shí)，可以由調(diào)整器24檢測(cè)和計(jì)算由該電池所接收到的電量以便于它隨后達(dá)到完全充電，并且在隨后Q的計(jì)算中該值變成新的“C總值”。因此，可以修正該電池的總?cè)萘恐?。以這種方式，可以高精度地執(zhí)行對(duì)于存儲(chǔ)在電池中可用能量的計(jì)算。
另外，當(dāng)該電池在預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒有達(dá)到零充電狀態(tài)，例如，三個(gè)月，則在根據(jù)本發(fā)明方法的結(jié)構(gòu)內(nèi)的調(diào)整器24將所述電池完全放電，最好是其它電池剛剛部分或全部放電時(shí)(當(dāng)請(qǐng)求傳送電流時(shí))從而使其達(dá)到零充電狀態(tài)。隨后的完全充電階段將可以被迫修正該電池的總?cè)萘俊?br> 從上述可以看出，將電池10從零充電狀態(tài)充電到完全充電狀態(tài)的操作包括“正常充電”階段和“過充電”階段。在正常充電過程中，濃縮的電解液14開始充滿多孔電極16。電解槽中的電解液濃度然后保持均勻。此后，濃縮電解液滲出電極并逐漸使其惡化。電極外的電解液濃度隨后變得不均勻。此后，在“過充電”過程中，傳送到電池10上的電流被分配為合適的充電電流和電極16上產(chǎn)生氣體釋放并導(dǎo)致電解槽中電解液濃度再次均勻的電解電流。
在當(dāng)前的實(shí)現(xiàn)方式中，根據(jù)本發(fā)明的方法使用兩個(gè)門限來監(jiān)視電池的部分充電狀態(tài)。在這種情況中，第一門限值對(duì)應(yīng)于由電池所接收到的電量，在充電階段的“正?！边^程中，濃縮的電解液已經(jīng)完成填充電極16并且沒有出現(xiàn)不均勻的開始。實(shí)際上，部分充電的相應(yīng)狀態(tài)可以等于電池標(biāo)稱容量的5％左右。第二門限值對(duì)應(yīng)于處于“正常充電”結(jié)束時(shí)并且在“過充電”開始之前的電池的部分充電狀態(tài)，換言之，該狀態(tài)是在不均勻階段結(jié)束之時(shí)以及在均勻階段開始之前。
在當(dāng)前的實(shí)現(xiàn)方式中，控制方法的原則是，當(dāng)太陽能6可用時(shí)，優(yōu)先控制將電流提供給電池10以便于盡可能接近完全充電狀態(tài)并最好達(dá)到這個(gè)狀態(tài)。
另外，在電池被提供電流從而接收到超過第一門限值的電量之后，并且當(dāng)太陽能6停止可用時(shí)，當(dāng)從端子18請(qǐng)求電流傳送時(shí)，禁止優(yōu)先由電池提供電流的傳送。特別地，在這種情況中，電解槽中的不均勻階段已經(jīng)開始，并且在電極分層的影響下，由電池進(jìn)行的任何傳送電流將導(dǎo)致電極的不均勻放電以及導(dǎo)致電極較低部分過早老化，在這種情況中，電極較低部分是受到最大壓力的區(qū)域。
另外，在電池已經(jīng)被提供電流從而已經(jīng)接收到低于第一門限值的電量之后并且當(dāng)請(qǐng)求電流傳送時(shí)，優(yōu)先啟動(dòng)由電池進(jìn)行的電流輸送。特別地，還沒有出現(xiàn)分層的開始，電池可以放電以便于可以滿足請(qǐng)求而不用擔(dān)心過早老化。此后，在電池已經(jīng)輸送電流之后并且當(dāng)隨機(jī)能源可用時(shí)，允許電流提供給電池以便于達(dá)到第一門限值。因此有可能交替進(jìn)行充電階段和放電階段以達(dá)到第一門限值的上限。這包括微循環(huán)形式的操作，其好處在前面已經(jīng)描述過。
該方法的當(dāng)前實(shí)現(xiàn)方式的另一個(gè)原理是，當(dāng)多個(gè)電池是為此目的參與者時(shí)，涉及電池完全充電結(jié)束的控制，或“過充電”結(jié)束的控制。根據(jù)該原理，在至少兩個(gè)電池已經(jīng)達(dá)到低于第二門限值的部分充電狀態(tài)之后，以這種方式控制電源設(shè)備2，即，首先優(yōu)先給這些電池10中的單獨(dú)第一個(gè)電池提供電流以便于達(dá)到等于第二門限值的部分充電狀態(tài)。這樣，對(duì)于電池通過第二門限值是有益的。此后，當(dāng)太陽能6還可用時(shí)，以這種方式控制電源設(shè)備2，即，同時(shí)給第一電池10和具有低于第二門限值的部分充電狀態(tài)的另一個(gè)電池10提供電流。特別地，“過充電”階段需要較小的電流量。余下的可用電流因此可用于另一個(gè)電池10的正常充電。
因此，在白天，當(dāng)用戶需要為零時(shí)(或被滿足)并且當(dāng)光生伏打板4傳送電流(或剩余電流)時(shí)，在優(yōu)先級(jí)基礎(chǔ)上將不是立即由用戶消耗的電流量用于一個(gè)或多個(gè)電池10的“過充電”，而不進(jìn)行電池的“常規(guī)充電”。因此，在一天的結(jié)束時(shí)，存儲(chǔ)在電池中的能量(能源)是最大的。另外，相對(duì)于“充電”和“過充電”的微循環(huán)的優(yōu)先級(jí)不是固定的，而是根據(jù)環(huán)境而定。作為后者的一種作用，可以設(shè)想出用于控制方法的三種不同的操作模式。
當(dāng)電池處于“過充電”階段并且當(dāng)天氣預(yù)報(bào)顯示太陽光可能不充足以停止處理過程中的過充電過程時(shí)，優(yōu)先于后面兩種模式而實(shí)現(xiàn)第一種模式。在這種模式中，當(dāng)太陽能6可用時(shí)，以這種方式控制電源設(shè)備，即根據(jù)下列遞減優(yōu)先級(jí)順序-當(dāng)這些電池10中的至少一個(gè)已經(jīng)接收了低于第一門限值的電量，給這些電池或其中的每一個(gè)提供電流直到它接收到等于第一門限值的電量。這是微循環(huán)；-默認(rèn)(by default)，當(dāng)這些電池中的至少一個(gè)具有高于第二門限值的部分充電狀態(tài)，則給這些電池或其中的每一個(gè)提供電流直到它達(dá)到完全充電狀態(tài)。這是過充電階段；-默認(rèn)，當(dāng)這些電池中的至少一個(gè)已經(jīng)接收了高于第一門限值的電量并且已經(jīng)具有低于第二門限值的部分充電狀態(tài)，則給這些電池其中的每一個(gè)提供電流直到它達(dá)到等于第二門限值的部分充電狀態(tài)。這是充電階段。
同樣，在操作的第一模式中，優(yōu)先級(jí)遞減順序是微循環(huán)、“過充電”、“正常充電”。第一模式使得可以從受到電池的微循環(huán)影響的緩沖器那里獲得最大的好處，因此而存儲(chǔ)的能量立即可用。
當(dāng)電池充電并當(dāng)天氣預(yù)報(bào)顯示一天的剩余時(shí)間的太陽光將不足以實(shí)現(xiàn)“正常充電”(不帶過充電)時(shí)，優(yōu)選于下一個(gè)優(yōu)先級(jí)而實(shí)現(xiàn)操作的第二種模式。在這種情況中，優(yōu)先級(jí)遞減順序是過充電、微循環(huán)、充電。
開始兩種模式?jīng)]有使用而采用的第三種模式顯示這樣的優(yōu)先級(jí)遞減順序過充電、充電、微循環(huán)。它特別適用于非常好的氣象情況。
可以通過由提供氣象預(yù)報(bào)的用戶自己在調(diào)整器24上的操作來人為地執(zhí)行一個(gè)或另一個(gè)模式的控制。另外，調(diào)整器24可適用于執(zhí)行天氣預(yù)報(bào)并用于選擇一個(gè)或另一個(gè)模式以用于這些天氣預(yù)報(bào)。
另外，在該方法的當(dāng)前實(shí)現(xiàn)模式中，當(dāng)太陽能6可用并且請(qǐng)求由該設(shè)備來傳送電流時(shí)，以這種方式控制該設(shè)備借助于不是處于充電階段的所有電池來傳送電流，其中這些電池源是并聯(lián)的。因此，例如，經(jīng)三個(gè)電池10、處于“正常充電”階段的四個(gè)電池10同時(shí)傳送電流。同樣，例如，經(jīng)兩個(gè)電池10、處于充電階段的其它兩個(gè)電池10、其中處于過充電階段的一個(gè)電池來傳送電流。該設(shè)備包括用于當(dāng)一些電池10同時(shí)輸送電流時(shí)禁止由這些電池10中的任何一個(gè)將電流輸送到這些電池中的另一個(gè)的通用裝置(二極管等)。
當(dāng)太陽能6不足以滿足用戶的所有需要時(shí)，發(fā)電機(jī)組8作用相當(dāng)于一個(gè)填充源。接通該發(fā)電機(jī)組以便于供給用戶網(wǎng)絡(luò)。此后，若有由發(fā)電機(jī)組8所產(chǎn)生的過剩電流，該設(shè)備根據(jù)上述三種模式之一來給電池10供電。
例如，當(dāng)在太陽升起前電池10的余量低于所預(yù)見消耗的若干分之一(例如一半)時(shí)，接通該發(fā)電機(jī)組8。當(dāng)在太陽升起前電池10中的可再次使用的能量(功率)高于所預(yù)見消耗時(shí)即增加預(yù)定的安全余量時(shí)，停止其操作。該發(fā)電機(jī)組8是一個(gè)輔助電源?；旌显O(shè)備的目的在于滿足所有用戶的需要。
可以借助于帶有暫時(shí)隨機(jī)可用的單獨(dú)能源6來使用根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備，而不需要填充源。因此，當(dāng)電池10的充電狀態(tài)達(dá)到預(yù)定下限時(shí)并且當(dāng)例如太陽能6這樣的能源不能用時(shí)，有必要執(zhí)行卸載(消耗分配)。
本發(fā)明可以用其它類型的暫時(shí)隨機(jī)可用的能源來實(shí)現(xiàn)，例如風(fēng)。
還可能設(shè)想一種與暫時(shí)隨機(jī)可用的兩個(gè)能源相關(guān)的設(shè)備，這兩個(gè)能源彼此不同，例如可以是太陽和風(fēng)，以及還可能與發(fā)電機(jī)組有關(guān)的設(shè)備。
權(quán)利要求
1．一種用于控制與暫時(shí)隨機(jī)可用能源(6)相關(guān)的電源設(shè)備(2)的方法，該設(shè)備包括至少一個(gè)適于提供有來自能源電流的電池(10)，在這種方法中，當(dāng)隨機(jī)能源(6)可用時(shí)，控制電池(10)的電流供給，其特征在于控制供電以便于盡可能接近于該電池的完全充電狀態(tài)，并且最好到達(dá)這個(gè)狀態(tài)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在電池(10)已經(jīng)被供電以便于接收超過第一預(yù)定門限值的電荷量之后，以這種方式控制該設(shè)備(2)即，禁止由電池來傳送電流。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，在電池(10)已經(jīng)被供電以便于接收低于第一預(yù)定門限值的電荷量之后，并且當(dāng)請(qǐng)求電流傳送時(shí)，允許通過電池進(jìn)行電流傳送。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，在電池(10)已經(jīng)輸送電流以便于達(dá)到部分非零充電狀態(tài)之后，并且當(dāng)該隨機(jī)能源(6)可用時(shí)，以這種方式控制設(shè)備(2)允許將電流提供給電池直到它接收到等于第一門限值的電量。
5．根據(jù)權(quán)利要求1到4中任何一個(gè)的方法，其特征在于，該設(shè)備(2)包括至少兩個(gè)電池(10)，其特別是采用一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)并聯(lián)連接，在這兩個(gè)電池或這些電池中的至少兩個(gè)已經(jīng)達(dá)到低于第二預(yù)定門限值的部分充電狀態(tài)之后，并且當(dāng)隨機(jī)能源(6)可用時(shí)，這樣控制該設(shè)備以便于首先供電這些電池(10)中的單獨(dú)第一個(gè)直到它達(dá)到等于第二門限值的部分充電狀態(tài)。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，在第一電池(10)已經(jīng)到達(dá)第二門限值之后并且當(dāng)該隨機(jī)能源(6)可用時(shí)，這樣控制該設(shè)備(2)以便于能同時(shí)供電第一電池以及具有低于第二門限值的部分充電狀態(tài)的這些電池中的這個(gè)或那個(gè)。
7．根據(jù)權(quán)利要求3或權(quán)利要求4的方法，并且根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6的方法，其特征在于，當(dāng)隨機(jī)能源(6)可用時(shí)，以這種方式來控制該設(shè)備(2)即根據(jù)下列優(yōu)先級(jí)減少的順序-當(dāng)這些電池(10)或這些電池(10)中的至少一個(gè)已經(jīng)接收了低于第一門限值的電量，則給這些電池(10)或其中的每一個(gè)提供電流直到它接收到等于第一門限值的電量；-當(dāng)這些電池(10)或這些電池(10)中的至少一個(gè)具有高于第二門限值的部分充電狀態(tài)，則給這些電池或其中的每一個(gè)提供電流直到它達(dá)到完全充電狀態(tài)；以及-當(dāng)這些電池(10)或這些電池(10)中的至少一個(gè)已經(jīng)接收了高于第一門限值的電量并且已經(jīng)具有低于第二門限值的部分充電狀態(tài)，則給這些電池或其中的每一個(gè)提供電流直到它達(dá)到等于第二門限值的部分充電狀態(tài)。
8．根據(jù)權(quán)利要求3或權(quán)利要求4的方法，并且根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6的方法，其特征在于，當(dāng)隨機(jī)能源(6)可用時(shí)，以這種方式來控制該設(shè)備(2)即根據(jù)下列優(yōu)先級(jí)減少的順序-當(dāng)這些電池(10)或這些電池(10)中的至少一個(gè)具有高于第二門限值的部分充電狀態(tài)，則給這些電池或其中的每一個(gè)提供電流直到它達(dá)到完全充電狀態(tài)；-當(dāng)這些電池(10)或這些電池(10)中的至少一個(gè)已經(jīng)接收了低于第一門限值的電量，則給這些電池或其中的每一個(gè)提供電流直到它接收到達(dá)到等于第一門限值的電量；以及-當(dāng)這些電池(10)或這些電池(10)中的至少一個(gè)已經(jīng)接收了高于第一門限值的電量，并且具有低于第二門限值的部分充電狀態(tài)，則給這些電池或其中每一個(gè)提供電流直到它達(dá)到等于第二門限值的部分充電狀態(tài)。
9．根據(jù)權(quán)利要求3或權(quán)利要求4的方法，并且根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6的方法，其特征在于，當(dāng)隨機(jī)能源(6)可用時(shí)，以這種方式來控制該設(shè)備(2)即根據(jù)下列優(yōu)先級(jí)減少的順序-當(dāng)這些電池(10)或這些電池(10)中的至少一個(gè)具有高于第二門限值的部分充電狀態(tài)，則給這些電池或其中的每一個(gè)提供電流直到它達(dá)到完全充電狀態(tài)；-當(dāng)這些電池(10)或這些電池(10)中的至少一個(gè)已經(jīng)接收了高于第一門限值的電量并且已經(jīng)具有低于第二門限值的部分充電狀態(tài)，則給這些電池或其中的每一個(gè)提供電流直到它達(dá)到等于第二門限值的部分充電狀態(tài)；以及-當(dāng)這些電池(10)或這些電池(10)中的至少一個(gè)已經(jīng)接收了低于第一門限值的電量，則給這些電池或其中的每一個(gè)提供電流直到它接收到達(dá)到等于第一門限值的電量。
10．根據(jù)權(quán)利要求1到9中任何一個(gè)的方法，其特征在于，該設(shè)備(2)包括至少兩個(gè)電池(10)，其特別是采用彼此并聯(lián)連接，當(dāng)隨機(jī)能源(6)可用并請(qǐng)求由該設(shè)備傳送電流時(shí)，以這種方式控制該設(shè)備，即同時(shí)從不是處于充電階段的所有電池中輸送電流。
11．根據(jù)權(quán)利要求1到10中任何一個(gè)的方法，其特征在于，在這些電池(10)或其中一個(gè)已經(jīng)達(dá)到零充電狀態(tài)并隨后進(jìn)入完全充電狀態(tài)之后，檢測(cè)該電池所接收到的電量以使該電池從零充電狀態(tài)進(jìn)入到等于第二預(yù)定門限值的充電狀態(tài)。
12．根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于控制該設(shè)備(2)以便于達(dá)到電池(10)的零充電狀態(tài)。
13．根據(jù)權(quán)利要求1到12中任何一個(gè)的方法，其特征在于，這些電池(10)或至少其中一個(gè)包括至少兩個(gè)部件(12)，其中每個(gè)被用于接收和傳送電流，在該電池上檢測(cè)至少兩個(gè)串聯(lián)電壓，每個(gè)電壓包括這些部件(12)中的相應(yīng)一個(gè)的兩端電壓。
14．根據(jù)權(quán)利要求1到13中任何一個(gè)的方法，其特征在于，該電池或這些電池(10)還另外用于提供有來自能暫時(shí)有限可用能源(8)的電流。
15．一種電源設(shè)備(2)，與暫時(shí)可用的能源(6)一起使用，該設(shè)備包括至少一個(gè)可用于提供有來自該源的電流的電池(10)，以及用于控制該設(shè)備(2)的裝置(24)，其特征在于，該控制裝置(24)可用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)前述任一個(gè)權(quán)利要求所述的方法。
16．根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備(2)包括至少兩個(gè)電池(10)，其特別是采用彼此并聯(lián)連接，該設(shè)備包括用于禁止通過其中任一個(gè)電池(10)將電流輸送到其它電池上或這些電池的其它任何一個(gè)上的裝置。
17．據(jù)權(quán)利要求15或16的任一個(gè)的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括四個(gè)電池(10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制與帶有隨機(jī)可用性的能源(6)相關(guān)的電源設(shè)備(2)的方法,該設(shè)備包括至少一個(gè)提供有來自該能源電流的電池(10)。當(dāng)隨機(jī)能源(6)可用時(shí),可以控制電池(10)的電流電源?？刂圃撾娫粗钡狡浔M可能接近于該電池完全充電狀態(tài),最好是直到電池到達(dá)那個(gè)狀態(tài)。
文檔編號(hào)H02J7/35GK1311914SQ9980933
公開日2001年9月5日 申請(qǐng)日期1999年7月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月3日
發(fā)明者吉恩·阿齊尤, 吉恩-克勞德·坎普斯, 哈森·斯邁提 申請(qǐng)人:法國電氣公司