CN105340124A - 用于运行高温电池的控制设备和方法 - Google Patents
用于运行高温电池的控制设备和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105340124A CN105340124A CN201480037574.4A CN201480037574A CN105340124A CN 105340124 A CN105340124 A CN 105340124A CN 201480037574 A CN201480037574 A CN 201480037574A CN 105340124 A CN105340124 A CN 105340124A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- power
- current
- battery
- temperature battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/615—Heating or keeping warm
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
- H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
- H01M10/443—Methods for charging or discharging in response to temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/63—Control systems
- H01M10/633—Control systems characterised by algorithms, flow charts, software details or the like
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
- H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
- H01M10/3909—Sodium-sulfur cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
- H01M10/627—Stationary installations, e.g. power plant buffering or backup power supplies
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
- H02J2300/22—The renewable source being solar energy
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
- H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/381—Dispersed generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
- H02J3/466—Scheduling the operation of the generators, e.g. connecting or disconnecting generators to meet a given demand
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本发明实现用于在功率源上运行高温电池的方法,按照所述方法首先测定功率源的当前的源功率和高温电池的当前的充电功率。在另一方法步骤中,将当前的源功率与当前的充电功率比较。如果当前的源功率高于当前的充电功率,那么高温电池被加热。在另一观点下,本发明实现用于执行所述方法的计算机程序产品、用于高温电池的控制设备以及具有这样的控制设备和高温电池的能量存储设备。所述控制设备包括用于测定功率源的当前的源功率的源功率测定器;用于测定高温电池的当前的充电功率的充电功率测定器;功率比较器,所述功率比较器将当前的源功率与当前的充电功率比较;和加热控制装置,如果当前的源功率大于当前的充电功率,那么所述加热控制装置加热高温电池。
Description
技术领域
本发明涉及用于在功率源上运行高温电池的方法。此外本发明涉及用于高温电池的控制设备和具有高温电池和这样的控制设备的能量存储设备。
背景技术
在最近的时间里,由于对于利用作为功率源的光伏屋顶装置发电的快速下降的成本,对于家庭来说使用自生电流变得更有吸引力。光伏电流超过同时产生和使用的时间的本身消耗在此要求具有高循环寿命的能量存储设备。在所述观点下,高温电池对于太阳能量的存储合适。以下本发明和本发明的背景应当在不限制一般性的情况下以NaNiCl类型的高温电池为例来描述。然而,本发明同样地能应用于任意其他类型的高温电池,诸如NaS高温电池、NaFeCl高温电池、NaCuCl高温电池和锂高温电池。
NaNiCl高温电池的反应剂是氯化钠,在由氯化镍和氯化钠组成的液态盐溶液情况下浸透的烧结的镍作为正电极,并且通过分离器分开地在外部范围中液态的钠作为负电极。所述NaNiCl高温电池具有157℃的理论上的运行温度,所述运行温度通过电解液的熔点确定,所述电解液保证在正电极中钠离子的可动性。但是,分离器和电解液的离子传导性在温度高于240℃的最低运行温度时才采取充分高的值。出于该原因,NaNiCl高温电池的内部温度通常借助于温度传感器持续地被监控,以便如果内部温度下降到低于最低运行温度,那么接通内部加热装置。因此DE102007052163A1公开用于调节组成装置的至少两个高温电池的温度的方法,在所述方法中高温电池被选择性地加温,并且选择性地加温的高温电池的温度被恒定地调节到确定的温度上。
为了使热损耗保持得小,高温电池通常被装入到热绝缘的电池盒中。在运行中,热不断地不仅通过电池盒的热绝缘的壁而且通过引线(Zuleitung)从电池内部流出,其中每时间单位流出的热量几乎线性地取决于电池的内部温度和环境温度之间的差。如果电池自身的存储的能量被使用,用以使高温电池保持在最低运行温度上,那么这在具有20kWh存储容量和真空绝缘的电池情况下要求每天大约存储容量的10%的分量。值得期望的是,降低存储容量的对于电池加热需要的分量,以便对于实际应用能够提供存储容量的尽可能大的分量。
发明内容
与此相应地提供用于在功率源上运行高温电池的方法,按照所述方法首先测定功率源的当前的源功率。所述功率源可以是具有时间上不恒定的源功率的电功率的、原则上任意定义的源,例如能量产生装置、诸如光伏装置或者风力发电站,所述能量产生装置的发出的电功率通常不以时间上恒定的高度可供使用。尤其当公共的或者非公共的能量网不以时间上恒定的高度或者以时间恒定的条件提供电功率时,功率源还可以例如是所述公共的或者非公共的能量网。例如公共的能量网可以被看作功率源,所述能量网以特别低的费率在确定的白天时间提供电功率(低费率电流),所述功率源在特别低的费率是有效的时间间隔外具有为0的源功率。此外还可以将有效功率理解为本发明意义上的功率源的源功率,所述有效功率通过从例如由发电站等等提供的电功率减去例如发出给消耗器的功率来定义。
在另一方法步骤中,测定高温电池的当前的充电功率。充电功率可以被为理解为值,所述值与高温电池的充电是否在该方法步骤期间实际地刚好被执行无关地表征在以电的方式对高温电池充电时在所述高温电池的当前的充电状态下所吸收(aufgenommen)的电功率。例如当前的充电功率的测定可以直接进行,其方式是,充电电流和充电电压在高温电池充电时被测量并且彼此相乘,或者还可以间接地进行,其方式是,测定高温电池的充电状态,以及由所述充电状态确定在当前的充电状态下要预期的充电功率。
在另一步骤中,将当前的源功率与当前的充电功率比较。如果当前的源功率高于当前的充电功率,那么对高温电池加热。
在另一观点下,本发明实现用于执行所述方法的计算机程序产品、用于高温电池的控制设备以及能量存储设备,其具有用于测定功率源的当前的源功率的这样的源功率测定器;用于测定高温电池的当前的充电功率的充电功率测定器;功率比较器,所述功率比较器将当前源功率与当前的充电功率比较;和加热控制装置,如果当前的源功率大于当前的充电功率,那么所述加热控制装置对高温电池加热。
发明优点
在当前的源功率大于当前的充电功率的情况下按照本发明对高温电池加热使得能够当在电功率源上运行高温电池时首先使用由功率源提供的电功率用于对高温电池充电,就此而言高温电池能够在充电过程中吸收该功率,以便此外使用由功率源提供的电功率用于加热电池,其中所述电功率可以或者应当不再以电的形式被高温电池吸收。以这种方式,总共比能够以电的形式吸收的功率更大的功率被输送给高温电池。如果高温电池的充电容量已经被充分利用,也即高温电池已经吸收最大能以电的方式存储的能量,那么尤其是功率源的其他能量也仍被输送给温度电池。
通过加热,高温电池的温度提高超过用于充电和放电运行所需要的最低运行温度,使得与传统的运行方式相比,较大的能量量被存储在高温电池中,其中在传统的运行方式情况下高温电池被恒定地保持在最低运行温度。所述较大的能量量由以电的方式存储的分量和以热的方式存储的分量组成,所述以电的方式存储的分量对应于在高温电池中最大能以电的方式存储的能量,所述以热的方式存储的分量对应于与高温电池的当前的温度和最低运行温度之间的温度差相乘的高温电池热容。如果功率源在后来的时刻不可供使用,那么在高温电池中以电的方式存储的能量不需要被使用用于均衡热损耗,因为只要高温电池的温度仍然处于最低运行温度之上,则可以使高温电池冷却。电存储容量的相应的较高的分量因此可供实际应用使用。因为此外高温电池在温度被提高超过最低运行温度的情况下可以被更快地充电和放电,所以作为本发明的其他优点得出高温电池的总共升高的效率。
按照优选的改进方案,所述方法此外包括测定高温电池的当前的温度的步骤、将当前的温度与高温电池的预先确定的最低运行温度进行比较的步骤、测定高温电池的当前的充电状态的步骤和将当前的充电状态与高温电池的最小允许充电状态比较的步骤。如果当前的充电状态高于最小允许充电状态,并且当前的温度低于最低运行温度,那么在此情况下继续进行加热。高温电池的温度可以例如是电解质温度或者在高温电池内部中或者内部处测量的其他温度。所述充电状态表示用于在高温电池中存储的能量的尺度,并且可以例如是能量的绝对数值、关于电池容量的百分数或者其他的尺度数,所述尺度数与存储的能量单调上升地、线性地或者非线性地有关。在另一方法步骤中,将当前的充电状态与高温电池的最大额定充电状态比较。例如最大额定充电状态对应于将电池充电直至满电池容量,但是也可以以其他方式合适地被确定,例如如果比95%更高的充电不被期望,则被确定为电池容量的95%。最小允许充电状态可以例如对应于高温电池的完全放电或者合适地被确定为其他充电状态,在所述其他充电状态下高温电池不应当被放电,以便避免损坏。所述改进方案能够实现:只要仍然在高温电池中存在超过最小允许充电状态以电的方式存储的能量,则将高温电池保持在至少最低运行温度,使得所述能量准备好用于为实际应用而提取,并且另一方面,一旦高温电池不再包含超过最小允许充电状态以电的方式存储的能量,就使高温电池冷却到低于最低运行温度,由此可以放弃以相应的高耗费和成本来输送例如公共电网的外部电功率,而不通过高温电池的温度的下降损害高温电池中以电的方式存储的能量的可用性。
优选地,所述方法此外具有将当前的温度与高温电池的预先确定的最低静止温度比较的步骤,其中如果当前的温度低于最低静止温度,那么继续进行加热。最低静止温度例如是合适地确定的温度,在所述温度下高温电池不应当冷却,以便避免损坏。这使得能够在不需要高温电池的充电或者放电的时段中允许将高温电池冷却直至低于最低静止温度,使得可以放弃以相应的高耗费和成本输送例如公共电网的外部电功率,而高温电池不遭受损坏的危险,因为高温电池的温度以经济的方式被保持在最低运行温度和最低静止温度之间。
按照优选的改进方案,在所述改进方案中借助于功率源进行充电,此外设置预先确定直至功率源的功率开始(Leistungbeginn)的时间的步骤,测定用于将高温电池加热到最低运行温度所需要的预热持续时间的步骤,和将预热持续时间与直至功率开始的时间比较的步骤。所述功率开始可以例如精确地被预先确定到时钟时间(Uhrzeit),其中功率源在所述时钟时间按照计划开始给予(leisten),或者以不同的精度被预测。如果预热持续时间短于直至功率开始的时间,那么在此继续进行加热。这使得能够在功率源的功率开始时立即开始对高温电池的充电,使得不丢失由功率源提供的能量。优选地,所述功率源具有光电转换器,其中预先确定通过测定到光电转换器上的日照开始来实现。这使得能够将功率开始简单地确定为例如在光电转换器的位置处的日出。以此外优选的方式,日照开始的测定包括对针对光电转换器的地理位置的天气预报的访问。这使得能够例如在天空多云时在节约能量的情况下在比在考虑日出时间情况下单独地测量的时间点更晚的时间点开始预热。
附图说明
图1示出按照本发明的实施方式的能量存储设备的框图,具有高温电池和按照一种实施方式的控制设备;
图2A-B分别地示出用于运行高温电池的方法的流程图,所述流程图按照本发明的各自的实施方式;和
图3示出在实施按照一种实施方式的方法的情况下高温电池的充电状态和温度的变化过程图表。
只要未明确地另外说明,相同的附图标记在图中涉及相同的或者等价的元件。
具体实施方式
图1以示意性方框图示出能量存储设备104,所述能量存储设备104与电力网136、与电消耗功率309的通过例如房屋构成的本地消耗器138并且与功率源105连接,所述功率源105包括例如通过太阳能电池板构成的、用于将太阳辐射转换为电总功率PB的光电转换器106。
所述能量存储设备104具有高温电池100,所述高温电池100这里示范性地应当被认为是NaNiCl类型的高温电池。在可替代的实施方式中,可以设置其他类型的高温电池、诸如NaS高温电池或者锂高温电池。所述能量存储设备104此外包括用于控制高温电池100的控制设备102。所述能量存储设备104此外包括与高温电池100、控制设备102、电力网136、本地消耗器138和功率源105连接的充电控制装置134,其用于通过以电充电功率PS充电和放电来控制高温电池100的充电状态。用于测量高温电池100的内部温度的电池温度计124和用于加热高温电池100的加热元件122被安置在高温电池100的内部中。所述高温电池100通过未示出的绝缘装置相对于环境热绝缘。
控制设备102包括充电状态测定器108,所述充电状态测定器108与高温电池100电连接,并且被构造用于,基于高温电池100的电压测定高温电池100的当前的充电状态,所述当前的充电状态描述,高温电池100被充电到什么程度。此外,控制设备102包括用于将由充电状态测定器108测定的当前充电状态与高温电池100的最小允许充电状态比较的充电状态比较器109。
此外,所述控制设备102包括温度测定器118,所述温度测定器118与电池温度计124连接并且被构造用于,基于从电池温度计124接收的信号测定高温电池100的当前的内部温度。此外,所述控制设备102包括用于将由温度测定器118测定的当前的内部温度与高温电池的最低静止温度、最小运行温度和最高温度相比较的温度比较器119。
此外,所述控制设备102包括用于测定功率源105的当前的源功率的源功率测定器198。在本情况中,源功率被定义为有效功率,所述有效功率相对于总功率PB被减少本地消耗器138的功率消耗309。控制设备102此外包括用于测定高温电池100的当前的充电功率PS的充电功率测定器197。在本情况中,充电功率测定器197与充电控制装置134连接,以便基于关于实际通过充电控制装置134发出给高温电池100的充电功率的信息测定当前的充电功率。在可替代的实施方式中,充电功率测定器197可以附加地或者可替代地与充电状态测定器108连接,以便将当前的充电功率间接地确定为表征在当前的充电状态下能由高温电池100吸收的充电功率的值。控制设备102此外包括功率比较器199,所述功率比较器199与源功率测定器198和充电功率测定器197连接,以便比较由所述测定器提供的值,并且提供比较结果。
控制设备102此外包括与加热元件122连接的加热控制装置120,其用于借助于加热元件122控制高温电池100的内部温度。所述加热控制装置120与功率比较器199、充电状态比较器109和温度比较器119连接并且被构造用于根据从所述比较器获得的比较结果操控加热元件122。此外,所述控制设备102包括预热持续时间测定器126,所述预热持续时间测定器同样地与加热控制装置120连接,并且被构造用于,对于高温电池100测定直至功率源105的功率开始所需要的预热持续时间。所述控制设备102此外包括时钟128;网络接口130,所述网络接口130与网络132、诸如因特网连接用于访问当前的天气预报;和用于确定围绕高温电池100的外部空间中的大气的温度的外部空间温度计125。所述预热持续时间测定器126与温度测定器118、外部空间温度计125、时钟128和网络接口130连接,以便在测定预热持续时间时考虑由它们提供的结果。
以下,能量存储设备104的运行应当根据在图3中示出的示范性日程被描述,所述日程沿着时间轴t从一天的中午延伸直至下一天的中午。图3示出三个相叠地布置的图形,所述图形具有一致的水平的时间轴t。最上方的图形利用垂直的功率轴324描绘由功率源105发出的总功率PB和有效功率PN的时间变化,所述变化相对于总功率PB被减少本地消耗器138的功率消耗309。下方的图形利用垂直的温度轴320描绘持续地通过温度测定器118借助于电池温度计124所测定的、高温电池100的内部温度T的时间变化。中间的图形利用垂直的充电状态轴322描绘持续地通过充电状态测定器108所测定的、高温电池100的充电状态S的时间变化。
在由图3中的时间轴t包括的从一天的中午直至下一天的中午的24小时时间间隔中,到功率源105的光电转换器106上的太阳辐照改变,所述太阳辐照导致由功率源105产生的总功率PB的相应的变化。为了能够易懂地阐述能量存储设备104的运行,这里描述总功率PB的简化的、分等级的时间变化过程,按照所述时间变化过程,总功率PB从第一天的中午直至日落313保持在恒定的最大功率值,以便随着日落313下降到零。在第二天早上,总功率PB即使在日出317之后也首先保持为零,其中示范性地应当假设天气发展,其中在夜晚期间已经构成浓密的云层,所述云层阻挡到光电转换器106上的太阳辐照。云层在时间上在日出317之后的时间点318的目前示范性假设的消散导致,总功率PB再次升高直至最大功率值,使得有关的时间点318标记在无功率阶段312-318之后功率源105的功率开始318。
由于图示的简单性在图3中此外示范性地假设,本地消耗器138的功率消耗309在整个所示的时间间隔上保持恒定,使得在减去功率消耗309后剩下的有效功率PN同样地采取分等级的变化过程,其中所述有效功率P-N在功率源105的无功率阶段313-318期间具有负值。在能量存储设备104的实际运行流程中,不仅总功率PB而且功率消耗309可以具有任意复杂的、连续变化的变化过程。从而功率消耗309可以例如绝对地始终等于零,在该情况下,有效功率PN与功率源105的总功率PB相同。
在图3中所示的时间间隔的开始,高温电池100的内部温度T处于最低运行温度Top的水平,所述最低运行温度在NaNiCl高温电池的本情况下被确定为240℃。高温电池100的充电状态S处于高温电池100的最小允许充电状态Smin和最大额定充电状态Smax之间的值。同样地事先确定的最小允许充电状态S-min和最大额定充电状态Smax标记极限,其中充电状态S在能量存储设备104运行期间应当保持在所述极限内。
如果当前的有效功率PN高于当前的充电功率,或者如果当前的温度T低于最低运行温度Top,那么加热控制装置120接通高温电池100的加热装置122。在本情况下,应当认为有效功率PN在图3中所示的时间间隔的开始不超过能由高温电池吸收的充电功率。以这种方式均衡高温电池100的不可避免的热损耗,使得温度T首先恒定地保持在最低运行温度Top的范围中。为了加热,在此使用由功率源105提供的电有效功率PN。如果加热控制装置120已经关断加热装置122,那么有效功率PN可供使用用于给高温电池100充电,并且充电控制装置134借助于有效功率PN接通高温电池的充电。由此充电状态S逐渐地升高,直到所述充电状态S在完全充电时间点311达到最大额定充电状态Smax。现在充电控制装置134关断高温电池的充电,高温电池100的充电功率下降到零,使得功率比较器199促使加热控制装置120接通加热装置122。因此有效功率PN不是用于充电而是现在被使用用于将高温电池加热到超过最低运行温度Top。温度比较器119在此连续地将温度T与高温电池100的事先确定的最高温度Tmax比较。如果在时间点312达到最高温度Tmax,那么加热控制装置120关断高温电池100的加热装置122。因为高温电池100既不能以电的方式也不能以热的方式吸收其他能量,所以充电控制装置134将有效功率PN现在馈入到能量网136中。如果温度T由于热损耗而降低到最高温度Tmax以下,那么加热控制装置120短时间地将加热装置122接通,以便均衡热损耗并且将温度T恒定地保持在最高温度Tmax的范围中。
在日落313后,有效功率PN降低到负值。因为本地消耗器138从高温电池100中提取功率309,所以充电状态S降低。同时,温度T由于热损耗逐渐地降低,而温度比较器119连续地将温度T与最低运行温度Top比较。如果温度T在时间点314达到最低运行温度Top,那么加热控制装置120将加热装置122接通,以便这样均衡其他的热损耗,并且将温度T恒定地保持在最低运行温度Top的范围中。用于加热的能量在此情况下从高温电池100的电荷中提取,使得高温电池100的充电状态在时间点314之后比之前更快地下降。充电状态比较器108连续地将充电状态S与最小允许充电状态Smin比较。
如果最小允许充电状态Smin在放电时间点315已被达到,那么加热控制装置120不再将加热装置122接通,以便将温度T保持在最低运行温度Top上。因此温度T进一步下降,而温度比较器119连续地将温度T与高温电池100的事先确定的最低静止温度Tmin、例如高温电池的电解液的熔化温度、诸如在NaNiCl类型的高温电池的情况下157℃比较。如果温度T在时间点316达到最低静止温度Tmin,那么加热控制装置120将加热装置122接通,以便从而均衡热损耗并且将温度T恒定地保持在最低静止温度Tmin的范围中。用于加热的能量在此情况下从能量网136中提取。
在此期间,预热持续时间测定器126连续地测定预热持续时间308的当前值,所述预热持续时间在各自的时间点被需要用以借助于加热装置122将高温电池100加温到最低运行温度Top。时钟128和网络接口132提供预测的功率开始319,在所述功率开始319时应预期,正的有效功率PB将再次可供使用。加热控制装置120在预热时间点318接通加热装置122,所述预热时间点318以预热持续时间308位于预测的功率开始319之前。以这种方式,高温电池100在功率开始319达到最低运行温度Top,使得所述高温电池100能够使用于是可供使用的有效功率PB用于存储电能。
以下应当根据在图2A中示出的流程图阐述用于运行高温电池的方法,在所述方法中例如可以使用如在图1中示出的包括高温电池的能量存储设备。所述能量存储设备与作为功率源的太阳能电池模块、本地消耗器和电力网连接。所述方法可以例如借助于处理器在能量存储设备中被实施,所述处理器执行根据流程图构建的计算机程序。
在开始240该方法之后,在步骤212中测定高温电池的当前的温度T。高温电池的充电状态S在步骤200中被测定。由功率源当前给予的总功率PB和有效功率PN在步骤226中被测定,其中有效功率PN应当被定义为等于总功率PB扣除由本地消耗器提取的消耗功率。在判断步骤216中,将在步骤200中测定的当前的充电状态S与高温电池的事先确定的最小允许充电状态Smin比较。如果当前的充电状态S大于最小允许充电状态Smin,那么所述方法跳到判断步骤218。如果这不是这种情况,那么在判断步骤230中检查,总功率PB是否大于零,也即功率源是否由于到太阳能电池模块上的太阳辐照而发出电功率。如果总功率PB大于零,那么所述方法同样地跳到判断步骤218。在与之相反的情况下,在判断步骤228中检查,功率源是否处于潜在的功率状态中,其方式是确定,日出后和日落前的当前的白天时间是否位于太阳能电池模块的地理位置处。如果这是这种情况,那么所述方法同样地跳到判断步骤218,否则跳到判断步骤220。
在判断步骤218中,将电池的当前的温度T与高温电池的预先确定的最低运行温度Top比较。如果温度T大于或者等于最低运行温度Top,那么所述方法跳到判断步骤232。在相反的情况下,只要充电不是已经被关断,在步骤223中关断高温电池的充电。接着在判断步骤217中将当前的温度T与高温电池的预先确定的最高温度Tmax比较。如果温度T小于最高温度Tmax,只要内部加热装置未已经处于接通状态,那么在步骤204中接通高温电池的内部加热装置。如果温度T不小于最高温度Tmax,只要内部加热装置未已经处于关断状态,那么在步骤225中关断高温电池的内部加热装置。在所述两种情况下,所述方法接着重新以步骤212开始。
而如果在判断步骤218中温度T大于或者等于最低运行温度Top,那么在判断步骤232中确定,在步骤226中测定的有效功率PN是否大于零。如果有效功率PN不大于零,那么所述方法跳到步骤225。而如果在判断步骤232中有效功率PN大于零,那么所述方法跳到判断步骤214。
在判断步骤214中将当前的充电状态S与高温电池的事先确定的最大额定充电状态Smax比较。如果当前的充电状态S小于最大额定充电状态Smax,只要内部加热装置未已经处于关断状态,那么在步骤224中以和在步骤225中相同的方式关断高温电池的内部加热装置。接着,只要充电未已经处于接通状态,则高温电池的充电在步骤202中以有效功率PN接通,并且所述方法以步骤212重新开始。而如果在判断步骤214中已经确定,当前的充电状态S不小于最大额定充电状态Smax,那么所述方法跳到步骤223。
在判断步骤220中,将高温电池的温度T与高温电池的事先确定的最低静止温度Tmin比较。如果温度T不大于最低静止温度Tmin,那么所述方法跳到步骤223。而如果温度T大于最低静止温度Tmin,那么在步骤208中测定用于将高温电池预热直至最低运行温度Top所需要的预热持续时间。在接下来的判断步骤222中,将在步骤208中测定的预热持续时间与直至功率源的预计的下一个功率开始剩下的时间区间比较。如果预热持续时间大于或者等于直至该功率开始的时间区间,那么所述方法跳到步骤223,在相反的情况中跳到步骤225。
图2B示出用于运行高温电池的方法的另一修改过的实施方式。以下应当阐述相对于图2A的偏差。如果在判断步骤232中确定,在步骤226中测定的有效功率PN大于零,那么在充电迄今仍然未被接通的情况下,高温电池的充电在步骤202中被接通。在此对于充电动用有效功率PN,就此而言高温电池能够,将所述有效功率PN作为充电功率吸收。当前的充电功率PS在步骤201中被测定为流过高温电池的充电电流和施加在所述高温电池上的电压的乘积。在判断步骤215中通过比较测定出,有效功率PN是否大于充电功率PS。如果这是这种情况,所述方法跳到判断步骤217,使得对于在判断步骤217中的T<Tmax,接着高温电池的加热装置在步骤204中被接通,其中在所述情况下,加热装置以电功率被运行,所述电功率等于充电功率与有效功率PN之间的差绝对值。如果在判断步骤215中确定,有效功率PN不大于充电功率PS,那么只要加热装置在所述时间点仍然未被关断,高温电池的加热装置在步骤224中被关断。
在图2B的实施方式中,高温电池因此以有效功率PN的对应于最大额定充电功率的分量被充电,并且以有效功率PN的剩下的分量被加热。这具有以下优点:非常高的有效功率PN也可以仍然完全地(以电和热的方式)被高温电池吸收。因为高温电池的温度越高,高温电池通常此外能够越快速地被充电,所以高温电池可以利用该实施方式特别快速地被充电。
Claims (10)
1.用于在功率源(105)上运行高温电池(100)的方法,具有以下步骤:
测定(226)功率源(105)的当前的源功率(PN);
测定(201;200)高温电池(100)的当前的充电功率(PS);
将当前的源功率(PN)与当前的充电功率(PS)比较(215;214);并且
如果当前的源功率(PN)高于当前的充电功率(PS),那么加热(204)高温电池(100)。
2.按照权利要求1所述的方法,此外包括以下步骤:
测定(212)高温电池(100)的当前的温度(T);
将当前的温度(T)与高温电池(100)的预先确定的最低运行温度(Top)比较(218);
测定(200)高温电池(100)的当前的充电状态(S);并且
将当前的充电状态(S)与高温电池(100)的最小允许充电状态(Smin)比较(216);
其中如果当前的充电状态(S)高于最小允许充电状态(Smin)并且当前的温度(T)低于最低运行温度(Top),则继续进行加热(204)。
3.按照权利要求1所述的方法,此外包括步骤:将当前的温度(T)与高温电池(100)的预先确定的最低静止温度(Tmin)比较(220),其中如果当前的温度(T)低于最低静止温度(Tmin),则继续进行加热(204)。
4.按照权利要求1或2所述的方法,此外包括以下步骤:
预先确定(206)直至功率源(105)的功率开始(317、319)的时间;
测定(208)预热持续时间(308),其中需要所述预热持续时间(308)用于将高温电池(100)加热到最低运行温度(Top);并且
将预热持续时间(308)与直至功率开始(317、319)的时间比较(222);
其中如果预热持续时间(308)短于直至功率开始(317)的时间,则继续进行加热(204)。
5.按照权利要求3所述的方法,其中所述功率源(105)具有光电转换器(106),并且所述预先确定(206)通过测定到光电转换器(106)上的日照开始(317、319)来实现。
6.按照权利要求4所述的方法,其中日照开始(319)的测定包括对光电转换器(106)的地理位置的天气预报的访问。
7.具有程序指令的计算机程序产品,所述程序指令被存储在机器可读的载体上,用于执行按照上述权利要求之一所述的方法。
8.用于高温电池(100)的控制设备(102),具有:
用于测定功率源(105)的当前的源功率(PN)的源功率测定器(198;108);
用于测定高温电池(100)的当前的充电功率(PS)的充电功率测定器(197);
功率比较器(199),所述功率比较器(199)将当前的源功率(PN)与当前的充电功率(PS)比较;和
加热控制装置(120),如果当前的源功率(PN)大于当前的充电功率(PS),则所述加热控制装置(120)加热高温电池(100)。
9.按照权利要求7所述的控制设备(102),此外包括:
温度测定器(118),所述温度测定器(118)测定高温电池(100)的当前的温度(T);
温度比较器(119),所述温度比较器(119)将当前的温度(T)与高温电池(100)的预先确定的最低运行温度(Top)比较;
充电状态测定器(108),所述充电状态测定器(108)测定高温电池(100)的当前的充电状态(S);和
充电状态比较器(109),所述充电状态比较器(109)将当前的充电状态(S)与高温电池(100)的最小允许充电状态(Smin)比较;
其中所述加热控制装置(120)被构造用于,如果当前的充电状态(S)高于最小允许充电状态(Smin)并且当前的温度(T)低于最低运行温度(Top),则继续加热。
10.能量存储设备(104),具有高温电池(100)和按照权利要求7或8所述的用于运行高温电池(100)的控制设备(102)。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013212931.9 | 2013-07-03 | ||
DE201310212931 DE102013212931A1 (de) | 2013-07-03 | 2013-07-03 | Steuervorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Hochtemperaturbatterie |
PCT/EP2014/062612 WO2015000683A1 (de) | 2013-07-03 | 2014-06-17 | Steuervorrichtung und verfahren zum betreiben einer hochtemperaturbatterie |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105340124A true CN105340124A (zh) | 2016-02-17 |
CN105340124B CN105340124B (zh) | 2018-06-05 |
Family
ID=51022833
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201480037574.4A Expired - Fee Related CN105340124B (zh) | 2013-07-03 | 2014-06-17 | 用于运行高温电池的控制设备和方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3017495B1 (zh) |
CN (1) | CN105340124B (zh) |
DE (1) | DE102013212931A1 (zh) |
WO (1) | WO2015000683A1 (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108365297A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-08-03 | 乾江(北京)信息技术有限公司 | 蓄电池温度控制方法、装置、介质和系统 |
CN110137619A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-08-16 | 华为技术有限公司 | 储能设备温度控制方法和装置 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015208106A1 (de) * | 2015-04-30 | 2016-11-03 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Einstellen einer Soll-Betriebstemperatur eines elektrischen Energiespeichers |
CN106058385B (zh) * | 2016-08-17 | 2018-07-13 | 上海电气钠硫储能技术有限公司 | 一种钠硫电池保温箱加热部件功率计算方法 |
DE102017121931A1 (de) * | 2017-09-21 | 2019-03-21 | Borgward Trademark Holdings Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Aufladens eines Elektrofahrzeugs und ein Elektrofahrzeug |
CN109802193B (zh) * | 2019-01-04 | 2022-03-22 | 东风柳州汽车有限公司 | 电动汽车电池包高温充电的冷却方法 |
CN110077281B (zh) * | 2019-04-30 | 2020-12-15 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 一种插电式混合动力车动力电池的充电加热方法及系统 |
IT202000005623A1 (it) * | 2020-03-17 | 2021-09-17 | Cts H2 S R L | Impianto per lo stoccaggio di energia elettrica da fonti rinnovabili |
CN114043902B (zh) * | 2021-11-17 | 2024-02-27 | 华人运通(江苏)技术有限公司 | 一种充电过流的保护方法、整车控制器及车辆 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2157654A1 (en) * | 2008-08-20 | 2010-02-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Heater power supply method of sodium-sulfer battery |
CN101884133A (zh) * | 2009-02-16 | 2010-11-10 | 丰田自动车株式会社 | 蓄电装置系统以及使用该系统的马达驱动体和移动体 |
CN102150318A (zh) * | 2008-09-30 | 2011-08-10 | 日本碍子株式会社 | 二次电池的电力控制方法 |
CN102612792A (zh) * | 2009-12-15 | 2012-07-25 | 日本碍子株式会社 | 二次电池的控制装置和二次电池的控制方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4313011B2 (ja) * | 2002-09-17 | 2009-08-12 | 日本碍子株式会社 | ナトリウム−硫黄電池モジュール用ヒーターの制御方法 |
JP3726265B2 (ja) * | 2002-12-25 | 2005-12-14 | 中国電力株式会社 | 直流連系による家庭用分散型電源装置及びその制御方法 |
JP4628074B2 (ja) * | 2004-12-01 | 2011-02-09 | 大阪瓦斯株式会社 | 電力消費設備及びコージェネレーションシステム |
DE102007052163A1 (de) | 2007-10-31 | 2009-05-07 | Robert Bosch Gmbh | Hochtemperaturbatterie |
-
2013
- 2013-07-03 DE DE201310212931 patent/DE102013212931A1/de not_active Withdrawn
-
2014
- 2014-06-17 CN CN201480037574.4A patent/CN105340124B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2014-06-17 EP EP14733578.0A patent/EP3017495B1/de active Active
- 2014-06-17 WO PCT/EP2014/062612 patent/WO2015000683A1/de active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2157654A1 (en) * | 2008-08-20 | 2010-02-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Heater power supply method of sodium-sulfer battery |
CN102150318A (zh) * | 2008-09-30 | 2011-08-10 | 日本碍子株式会社 | 二次电池的电力控制方法 |
CN101884133A (zh) * | 2009-02-16 | 2010-11-10 | 丰田自动车株式会社 | 蓄电装置系统以及使用该系统的马达驱动体和移动体 |
CN102612792A (zh) * | 2009-12-15 | 2012-07-25 | 日本碍子株式会社 | 二次电池的控制装置和二次电池的控制方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108365297A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-08-03 | 乾江(北京)信息技术有限公司 | 蓄电池温度控制方法、装置、介质和系统 |
CN110137619A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-08-16 | 华为技术有限公司 | 储能设备温度控制方法和装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3017495B1 (de) | 2019-08-07 |
CN105340124B (zh) | 2018-06-05 |
DE102013212931A1 (de) | 2015-01-08 |
WO2015000683A1 (de) | 2015-01-08 |
EP3017495A1 (de) | 2016-05-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105340124A (zh) | 用于运行高温电池的控制设备和方法 | |
US10094525B2 (en) | Battery powered lighting system | |
CN204857867U (zh) | 一种在低温环境下使用的锂离子电池 | |
CN203056041U (zh) | 锂电池模组充电预加热装置 | |
JP5925554B2 (ja) | 制御装置、制御システム、及び制御方法 | |
US9374034B2 (en) | Method and an arrangement in connection with a solar energy system | |
JP2020194766A (ja) | 充電式電池の加熱方法、制御ユニット及び加熱回路 | |
KR101212343B1 (ko) | 마이크로그리드 운영 시스템 및 방법 | |
CN102902348B (zh) | 智能系统功耗自调节系统及其方法 | |
CN102315502B (zh) | 一种电动车的电池加热装置的控制方法 | |
JP2013198197A (ja) | 出力安定化システム | |
JP2012190686A (ja) | バッテリ温度制御装置 | |
KR20140067654A (ko) | 전력 관리 방법 및 시스템 | |
Khemliche et al. | Bond graph modeling and optimization of photovoltaic pumping system: Simulation and experimental results | |
CN105051968B (zh) | 电池和机动车 | |
AU2017228556A1 (en) | Water Heater Controller | |
JP6146624B1 (ja) | エネルギーマネジメントシステム | |
CN103595236A (zh) | 光伏逆变器开机控制方法、装置及太阳能发电系统 | |
JP2012023836A (ja) | 二次電池の充電システム及び充電方法 | |
KR20150131335A (ko) | 태양 전지에 의해 생성된 전기 에너지의 관리 시스템 | |
GB2562532A (en) | Heat and power generation and storage system | |
Li et al. | Investigation of novel pulse preheating strategies for lithium-ion batteries at subzero temperature based on a multi-level CFD platform | |
Guo et al. | Electrochemical-thermal coupling model of lithium-ion battery at ultra-low temperatures | |
CN103457288B (zh) | 光伏系统的启动 | |
CN106785208A (zh) | 一种锂离子电池组远程控制预加热系统控制装置及控制方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180605 Termination date: 20210617 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |