JP2012508557A

JP2012508557A - ハイブリッド電気化学物質からなる電池、モジュールおよびパックの制御

Info

Publication number: JP2012508557A
Application number: JP2011535693A
Authority: JP
Inventors: ワン，カーウェイ; サストリ，アンマリー; アルバーノ，ファビオ
Original assignee: Sakti3 Inc
Current assignee: Sakti3 Inc
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2009-11-06
Publication date: 2012-04-05
Also published as: US20100138072A1; EP2364257A1; KR20110096119A; WO2010054213A1; CN102209646A; US8396609B2

Abstract

ハイブリッドエネルギー装置用電力管理装置は複数のユニットを含むハイブリッドエネルギー装置を含む。前記ユニットはモジュールを形成するように直列または並列に電気エネルギー貯蔵および／または収集用電池を含む。直列または並列になった複数のモジュールがパックを形成する。また、電力管理装置は、複数のモジュール管理装置（ＭＭＡ）および有無線接続を介して複数のモジュール管理装置（ＭＭＡ）を互いに接続される中央管理装置（ＣＭＡ）を含む。各々のＭＭＡは無線または有線通信回路を介して複数のユニット管理装置と互いに接続される。また、電力管理装置は、ユニットと互いに有線で接続されるか、ユニット上に位置する複数のユニット管理装置（ＵＭＡ）を含む。また、電力管理装置は、ＣＭＡ、複数のＭＭＡ、複数のＵＭＡ用再充電可能な電池用電源を含む。
【選択図】２

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２００８年１１月７日に出願された発明の名称が「ハイブリッド電気化学物質からなる電池、モジュールおよびパックの制御」という米国仮出願番号第６１／１１２，７１６号に対する優先権を主張し、その内容が、参照によって本出願に取り込まれる。

発明の要約

本発明によれば、エネルギー装置の制御システムに関する技術が提供される。より詳細には、本発明の実施例はハイブリッドエネルギー装置を制御する方法およびシステムに関する。ここに記載された方法およびシステムは様々なエネルギーシステムに適用することができる。

本発明の実施例によれば、ハイブリッドエネルギー装置用電力管理装置が提供される。電力管理装置は複数のユニットを含むハイブリッドエネルギー装置を含む。このユニットはモジュールを形成するように直列または並列に電気エネルギー貯蔵および／または収集用電池を含む。また、複数のモジュールはパックを形成するように直列または並列に提供される。また、電力管理装置は、有無線接続を介して複数のモジュール管理装置（ＭＭＡ）を互いに接続される中央管理装置（ＣＭＡ）を含む。中央管理装置は、マイクロコンピュータ、充電電流を各々のモジュールに分配するように反応する電力モジュール、関連したパックのモジュールへ調整された動作電圧を供給し、ＣＭＡとモジュール管理装置の端子を介して接続された電力調整回路、各モジュールの複数の状態パラメータを監視する複数の測定回路、および動作する時に関連モジュール周囲の電荷を分路するバイパス回路を含む。また、電力管理装置は複数のモジュール管理装置（ＭＭＡ）を含む。各モジュール管理装置は無線または有線通信回路を介して複数のユニット管理装置と接続される。モジュール管理装置は、コンピュータ、各前記ユニットに充電電流を分配するように反応する電力モジュール、関連モジュールの動作電圧を調節するように反応し、ＭＭＡとＣＭＡとの間に２つの端子を介して接続された電力調整回路、同一のモジュール内においてユニットの調整された動作電圧を提供し、ユニット管理装置の端子を介して接続された電力調整回路、各ユニットの複数の状態パラメータを監視する複数の測定回路、および動作する時に関連ユニット周囲の電荷を分路することができるバイパス回路を含む。

電力管理装置は複数のユニット管理装置（ＵＭＡ）をさらに含む。各々のユニット管理装置は、ユニットと有線で連結されるか、ユニット内に位置する。ユニット管理装置は、マイクロコンピュータ、複数の状態パラメータを監視する測定回路、および関連ユニットの動作電圧を調節するように反応し、ＭＭＡのうちの１個とＵＭＡとの間において２つの端子を介して接続された電力調整回路を含む。また、電力管理装置は、中央管理装置、複数のモジュール管理装置、および複数のユニット管理装置用の充電可能な電池電源を含む。

様々な長所が、従来技術を克服して本発明を通じて達成される。例えば、本発明の実施例はハイブリッドエネルギー装置を制御する方法を提供する。本実施例によれば、１つ以上のこのような長所が達成されるはずである。これらおよび他の長所は本発明の明細書により詳細に記載され、以下にてより具体的に記述する。

本発明の上述したものおよびその他の目的および特徴とそれを達成する方法は当業者には明らかなものであり、本発明は添付図面と共に以下の詳細な記載を参照すればよりよく分かるはずである。

図１は、本発明の実施例によるハイブリッドエネルギー装置用電力管理システムの機能／目的を示す概略図である。図２は、本発明の実施例によるハイブリッドエネルギー装置用電力管理装置の概略図である。図３は、本発明の実施例によるハイブリッドエネルギー装置用制御方式の概略配置図である。図４は、本発明の実施例による１個のモジュールを含むハイブリッドエネルギー装置用制御方式の概略配置図である。図５は、本発明の実施例による中央管理装置を含むハイブリッドエネルギー装置用電力管理装置の素子の概略図である。図６は、本発明の実施例によるモジュール管理装置を含むハイブリッドエネルギー装置用電力管理装置の素子の概略図である。図６Ａは、本発明の実施例によるユニット管理装置を含むハイブリッドエネルギー装置用電力管理装置の素子の概略図である。図７は、本発明の実施例による中央管理方法を含むハイブリッドエネルギー装置用電力管理方法に対するアプローチを示す概略図である。図８は、本発明の実施例によるモジュール管理方法を含むハイブリッドエネルギー装置用電力管理方法に対するアプローチを示す概略図である。図９は、本発明の実施例によるユニット管理方法を含むハイブリッドエネルギー装置用電力管理方法に対するアプローチを示す概略図である。

具体的な実施例の詳細な記載

実施例１
ハイブリッドエネルギー装置の制御方式
本実施例はハイブリッドエネルギー装置の制御方式（図３の２０）の配置を示す。ハイブリッドエネルギー装置は、並列に接続されたＬｉ_ｘＭｎ_２Ｏ_４／ＬｉＰＯＮ／Ｌｉ（図３の２１）とＬｉ_ｘＦｅＰＯ_４／ＬｉＰＯＮ／Ｌｉ（図３の２２）電池を備えており、ここで、ｘはＬｉＭｎ_２Ｏ_４に対しては０と２の間の値を有し、Ｌｉ_ｘＦｅＰＯ_４に対しては０と１の間の値を有する。ユニット管理装置チップ＃１（図３の６）と＃２（図３の１５）がＬｉ_ｘＭｎ_２Ｏ_４／ＬｉＰＯＮ／Ｌｉ（図３の２１）とＬｉ_ｘＦｅＰＯ_４／ＬｉＰＯＮ／Ｌｉ（図３の２２）電池上に配置される。Ｌｉ_ｘＭｎ_２Ｏ_４／ＬｉＰＯＮ／Ｌｉ（図３の２１）とＬｉ_ｘＦｅＰＯ_４／ＬｉＰＯＮ／Ｌｉ（図３の２２）電池の相異なる電圧および電流性能特性により、ユニット管理装置＃１および＃２は、これらの２つの電池に対して相異なる制御信号を有するようになる。例えば、２つの電池の開回路電位は、ｘが０．２から始まる場合、Ｌｉ_ｘＭｎ_２Ｏ_４（ｖｓ．Ｌｉ）に対しては４．２Ｖであり、Ｌｉ_ｘＦｅＰＯ_４（ｖｓ．Ｌｉ）に対しては３．５Ｖである。また、Ｌｉ_ｘＭｎ_２Ｏ_４（ｖｓ．Ｌｉ）の開回路電位は、ｘが０．２から２に増加する時、４．２、３．９、および２．９５Ｖにおいて３回の安定期が現れるが、Ｌｉ_ｘＦｅＰＯ_４（ｖｓ．Ｌｉ）は、３．５Ｖにおいて１回の安定期だけが現れる。したがって、並列に配置される前にＬｉ_ｘＭｎ_２Ｏ_４／ＬｉＰＯＮ／Ｌｉを３．５Ｖに放電させる必要がある。Ｌｉ_ｘＭｎ_２Ｏ_４／ＬｉＰＯＮ／Ｌｉ（０．２≦ｘ≦１）に対してより高い電圧を設定するのはＬｉ_ｘＦｅＰＯ_４／ＬｉＰＯＮ／Ｌｉ電池に対しては非常に有害である。

実施例２
ハイブリッドエネルギー装置の制御方式
本実施例はハイブリッドエネルギー装置の制御方式（図４の１００）の配置を示す。ここで、ハイブリッドエネルギー装置は１個のモジュールを備える。前記モジュールはｎ個のユニット（図４においては１０１〜１０４で表示される）を備える。各ユニットは、リチウムイオン電池、ＮｉＭＨ電池、燃料電池、キャパシターまたはこれらの相異なるエネルギー貯蔵／変換装置の組み合わせからなってもよい。各々のユニットは、ユニットの内部に位置するか、ユニットと接続される１個の管理装置を有する。説明のため、ユニット＃１（図４の１０１）はＬｉ_ｘＦｅＰＯ_４／ＬｉＰＯＮ／Ｌｉ電池、ユニット＃２（図４の１０２）はキャパシター、ユニット＃３（図４の１０３）は燃料電池であると仮定する。本実施例において、ユニット＃１とユニット＃２は並列に接続され、ユニット＃３はユニット＃２と直列に接続される。したがって、モジュール管理装置（図４の１０９）は、信号をユニット管理装置＃１および＃２（各々、図４の１０５および１０６）に送って、ユニット＃１電池（図４の１０１）とユニット＃２キャパシター（図４の１０２）の電圧を上昇または降下させ、両装置の電圧を等価に作らなければならない。そうでなければ、キャパシターとＬｉ_ｘＦｅＰＯ_４／ＬｉＰＯＮ／Ｌｉは、両装置の電位に依存して充電または放電する。ハイブリッドエネルギー装置（図４の１００）の寿命を延長させるために、モジュール管理装置は、充電状態、電圧および温度のような状態パラメートを監視しなければならない。また、放電または充電電流を如何に各ユニットに分配するかを確認して、エネルギー貯蔵／変換装置全体が最上の性能を有するようにしなければならない。このようにするためには、各装置に対して複数の実質的な機能を有する最適化技術が必要である。これらの３つのエネルギー貯蔵／変換装置が全て異なるため、各装置に対する実質的な機能も相異なる。各機能が多目的であるため、１個の最適動作条件だけでなく、その条件のセットも揃えなければならない。したがって、全ての可能な条件をテストし、いわゆるパレート最適条件に達しなければならない。例えば、ユニット＃１（図４の１０１）であるＬｉ_ｘＦｅＰＯ_４／ＬｉＰＯＮ／Ｌｉの充電状態と充電状態の変化は両方とも大変重要である。ところが、燃料消耗、電流変化、および効率は、ユニット＃３（図４の１０３）である燃料電池に対しては重要な要素である。荷電した電気量と効率は、ユニット＃２（図４の１０２）であるキャパシターに対しては重要な要素である。したがって、全般的にこのようなハイブリッドエネルギー装置に対する目的機能のセットが設定されなければならない。このため、進化した多目的最適化方式が採用され、各ユニットに対する最適動作状態を特定しなければならない。各装置に対する他の制限事項や動作範囲も採用され、可能な最適条件を特定するのに供することができる。

ここに記載された実施例および実施形態は例示のみを目的とするものであり、それらを踏まえたさまざまな応用または変形が当業者に提案され、それらが本出願の精神および範囲の範疇に含まれ、添付の請求項の範囲内であることは明白である。

Claims

ハイブリッドエネルギー装置用電力管理装置において、
複数のユニットを備えるハイブリッドエネルギー装置であって、前記ユニットは直列または並列に電気エネルギー貯蔵および／または収集用電池で構成されてモジュールを形成し、前記モジュールの複数が互いに直列または並列に連結されてパックを形成するハイブリッドエネルギー装置と；
有線または無線接続を介して複数のモジュール管理装置（ＭＭＡ）を互いに接続する中央管理装置（ＣＭＡ）であって、マイクロコンピュータ、充電電流を前記各々のモジュールに分配するように反応する電力モジュール、関連したパックのモジュールの調整された動作電圧を供給し、モジュール管理装置とＣＭＡの端子を介して接続された電力調整回路、各モジュールの複数の状態パラメータを監視する複数の測定回路、および動作する時に関連モジュール周囲の電荷を分路するバイパス回路で構成される中央管理装置と；
複数のモジュール管理装置（ＭＭＡ）であって、各モジュール管理装置は、無線または有線の通信回路を介して複数のユニット管理装置と互いに接続され、前記モジュール管理装置は、コンピュータ、各前記ユニットに充電電流を分配するように反応する電力モジュール、関連モジュールの動作電圧を調節するように反応し、ＭＭＡとＣＭＡとの間に２つの端子を介して接続された電力調整回路、同一のモジュール内においてユニットの調整された動作電圧を提供し、ユニット管理装置の端子を介して接続された電力調整回路、および動作する時に関連ユニット周囲の電荷を分路するバイパス回路を備えるモジュール管理装置と；
複数のユニット管理装置（ＵＭＡ）であって、各々のユニット管理装置は、ユニットと有線接続されるか、ユニット内に位置し、前記ユニット管理装置は、マイクロコンピュータ、複数の状態パラメータを監視する測定回路、および関連ユニットの動作電圧を調節するように反応し、ＭＭＡのうちの１個とＵＭＡとの間において２つの端子を介して接続される電力調整回路を備えるユニット管理装置；および
中央管理装置、複数のモジュール管理装置、および複数のユニット管理装置用の充電可能な電池電源を備えることを特徴とする電力管理装置。
前記エネルギー貯蔵電池は、充電可能な電気化学電池および／または１次電気化学電池の組み合わせを備えるが、これらに限定されないことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記充電可能な電気化学電池は、リチウムイオン電池、ニッケル金属水素化物電池、ニッケルカドミウム電池、鉛酸電池、ニッケル亜鉛電池およびリチウム硫黄電池を備えるが、これらに限定されないことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
前記１次電気化学電池は、亜鉛炭素電池、マグネシウムおよびアルミニウム電池、アルカリマンガン二酸化電池、酸化銀電池、亜鉛空気電池、リチウム電池、およびアルカリ電池を備えるが、これらに限定されないことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
前記エネルギー収集用電池は、燃料電池、キャパシター、および太陽電池の任意の組み合わせを備えるが、これらに限定されないことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記燃料電池は、高分子交換膜燃料電池、固体酸化物燃料電池、アルカリ燃料電池、溶融炭酸塩燃料電池、リン酸燃料電池、および直接メタノール燃料電池を備えるが、これらに限定されないことを特徴とする、請求項５に記載の装置。
前記太陽電池は、非結晶性太陽電池、単結晶太陽電池および多結晶太陽電池を備えるが、これらに限定されないことを特徴とする、請求項５に記載の装置。
前記キャパシター電池は、誘電体スペーサ、固体誘電体、電解キャパシター、スーパーキャパシターを備えるが、これらに限定されないことを特徴とする、請求項５に記載の装置。
ハイブリッドエネルギー装置用電力管理方法において、前記方法は、
無線または有線接続を介して各個別モジュールと通信するアプローチ、接続されたモジュールに流れる電圧を制御するアプローチ、各モジュールの１個以上の第１状態パラメータを監視するアプローチ、第１および第２所定時間に各モジュールの１個以上の第１および第２状態パラメータを予測するアプローチ、ハイブリッドエネルギー装置の最適の第２状態パラメータを有する関連モジュールに対する１個以上の第１状態パラメータの動作条件を決定するアプローチ、動作する時に関連モジュール周囲の電荷を分流させることができるアプローチ、請求項１の接続されたＭＭＡの間において通信するアプローチ、ハイブリッドエネルギー装置が動作停止（ｉｄｌｅ）状態である時にモジュールの１個以上の第１状態パラメータを監視するアプローチ、およびハイブリッドエネルギー装置が動作停止状態である時に接続されたモジュールを制御するアプローチを備える中央管理方法（ＣＭＭ）と；
複数のモジュール管理方法（ＭＭＭ）であって、請求項１の互いに接続されたＵＭＡおよびＣＭＡと有無線回路を介して通信するアプローチ、接続されたユニットに流れる電圧を制御するアプローチ、各ユニットの１個以上の第１状態パラメータを監視するアプローチ、第１および第２所定時間に１個以上の第１状態パラメータを予測するアプローチ、前記モジュールの最適の第２状態パラメータを有する関連ユニットに対する１個以上の第１状態パラメータの動作条件を決定するアプローチ、作動する時に関連ユニット周囲の電荷を分流させることができるアプローチ、関連モジュールが動作停止状態である時にユニットの１個以上の第１状態パラメータを監視するアプローチ、および前記関連モジュールが動作停止状態である時に接続されたユニットを制御するアプローチを備える複数のモジュール管理方法と；
複数のユニット管理方法（ＵＭＭ）であって、ユニットと有線接続されるか、ユニット内に位置し、請求項１のＵＭＡおよびＭＭＡの間および請求項１の２つのＵＭＡの間において通信するアプローチ、関連ユニットの動作電圧を変化させるアプローチ、複数の１個以上の第１状態パラメータを監視するアプローチ、第１および第２所定時間に１個以上の第１状態パラメータを予測するアプローチ、および前記第１状態パラメータの検索用図表化されたデータに基づいて第２状態パラメータを計算するアプローチを備える複数のユニット管理方法；および
最大動作期間を達成するために請求項１の電池電源のエネルギーを調節することができる方法を備えることを特徴とする電力管理方法。
前記第１状態パラメータは、充電状態（ＳＯＣ）、温度、電圧、抵抗および放電または充電電流を備えるが、これらに限定されないことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
前記第２状態パラメータは、寿命、安定性／力学的エネルギー／運動エネルギー、熱エネルギー、イオン濃度、電圧プロファイル、挿入度（ｄｅｇｒｅｅｏｆｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）、様々な放電率または放電プロファイル下において到達可能な容量、挿入が誘発されたストレス（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ−ｉｎｄｕｃｅｄｓｔｒｅｓｓ）、体積変化、容量損失、効率および電力状態を含むが、これらに限定されないことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
請求項１のＣＭＡ、ＭＭＡ、およびＵＭＡのうちの任意のもののためのマイクロコンピューターであって、中央処理処置（ＣＰＵ）、接続された端末からおよび接続された端末への管理命令を引き受けおよび伝達できる入出力端末、バイパスモジュール／ユニットの直列接続用入力および出力回路、モデル／ユニットの請求項１０の前記第１状態パラメータの格納されたデータテーブルを検索したり推論したりすることにより、または前記電池用数学的モデルに基づくか、または数学的モデルによって計算された物理学によって、請求項１１の第２状態パラメータを計算するために記憶システムに格納されたコンピュータプログラム、次の所定時間に前記第１状態パラメータを予測できるコンピュータプログラム、各モジュール／ユニットに対する動作条件を計算するコンピュータアルゴリズム、前記状態変数および処理されたデータを格納するメモリ、および前記モジュール内において平行な電池の間で互いに一致しない電池電圧の均衡を調節するための演算増幅器とキャパシターを備えることを特徴とするマイクロコンピューター。
前記ＣＭＡ、ＭＭＡ、およびＵＭＡの測定回路は、電気的および熱力学的状態変数を測定するための複数の測定回路、およびモジュールおよびユニットを接続することによる影響を回避して高い正確度を達成するために各モジュール／ユニットを分離させる複数の回路を備えることを特徴とする、請求項１に記載の測定回路。
ＣＭＭの接続されたモジュールを流れる電圧を制御するアプローチは２個以上のモジュールが直列に接続された時に採用され、前記アプローチは高電圧モジュールを放電させるか低電圧モジュールを充電させるステップを備えることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
前記電力管理回路は、前記ＣＭＡ、ＭＭＡ、およびＵＭＡが次のサンプリングを作動させる計数回路を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電力管理システム。
前記ユニット管理方法は、第１および第２所定時間に前記ユニットの１個以上の第１状態パラメータおよび１個以上の第２状態パラメータを予測するアプローチが：（コンピュータシミュレーションアプローチ）
測定回路から得られ、第１所定時間に数学的モデルから得られた、アノード、カソード、分離器、電解質および電流コレクタを備える３次元電気化学システムに関する情報を処理する１個以上のコンピュータコードと；
測定回路から得られ、第１所定時間に数学的モデルから得られた１個以上の電極、電解質、および触媒を備える３次元燃料電池に関する情報を処理する１個以上のコンピュータコードと；
測定回路から得られ、第１所定時間に数学的モデルから得られた陰極端子、ｎ型半導体層、ｐ−ｎ接合、ｐ型半導体層、および陽極端子を備える３次元太陽電池に関する情報を処理する１個以上のコンピュータコードと；
測定回路から得られ、第１所定時間に数学的モデルから得られた２個の電極と誘電体層を備える３次元キャパシターに関する情報を処理する１個以上のコンピュータコードと；
前記３次元電気化学電池、燃料電池、太陽電池、またはキャパシター電池において３次元空間素子のデザインのために選択された材料セットの１個以上の第２材料特性に反して参照された１個以上の第１材料特性間のコンピュータで生成された関係を出力する１個以上のコンピュータコードと；
選択された材料セットの１個以上の第１材料特性または第２材料特性を選択する１個以上のコードと；
第２所定時間に３次元的な幾何学的構造を有する前記３次元電気化学電池、燃料電池、太陽電池、またはキャパシター電池を提供するために前記１個以上の第１材料特性または第２材料特性を処理するモデルプログラムを実行する１個以上のコード；および
前記１個以上の第１または第２材料特性が請求項１１の第２状態パラメータの１個以上の動作可能な範囲内に存在するか否かを判断するために１個以上の選択された第１または第２材料特性を処理する１個以上のコードを備えることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
前記１個以上の第１材料特性は、電気的、熱的、力学的、移動性、および動的な特性を含むことを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
前記１個以上の第２材料特性は、粒子大きさ、粒子間隔、体積分率、密度、カソード／アノード／分離器／電流コレクタ／電解質の構成成分、カソード／アノード／分離器／電流コレクタ／電解質の大きさ、電解質／アノードまたは電解質／カソードの界面相互作用、カソード／アノード／分離器／電解質の形状、および材料の種類を備えることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
前記モデルプログラムは、３Ｄ有限要素モデル、１Ｄ有限要素モデル、１Ｄ有限差分モデル、等価回路モデル、進化モデルと結合された電池モデル、または検索データテーブルを備えるが、これらに限定されないことを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
前記選択された材料セットは、請求項３、４、６、７および８のアノード／カソード／分離器／電解質／電流コレクタ／誘電体材料／ｐ型材料／ｎ型材料／ｐ−ｎ接合／触媒用成分材料を備えることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
３Ｄ有限要素モデルまたは１Ｄ有限要素モデルを採用することができ、
メッシュプログラム（ｍｅｓｈｉｎｇｐｒｏｇｒａｍ）に関する１個以上のコードと
１個以上の境界条件を設定するための１個以上のコードとをさらに備えることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
前記検索データテーブルは、任意の前記セルモデルと共に請求項１の装置の外部に構成され、前記ＵＭＡのデータ記憶装置の内部に位置することができ、１個以上の第１および１個以上の第２状態変数に対する過去履歴（ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ）テーブルからなることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
前記モジュール管理方法は、第１および第２所定時間に前記モジュールの１個以上の第２状態パラメータを予測するアプローチが：
請求項１６から得られ、第１所定時間に複数のユニットに対する請求項１の測定回路から得られた情報を処理する１個以上のコンピュータコードであって、前記モジュールが直列または並列に連結された複数の電気化学電池、太陽電池、燃料電池、キャパシター電池を備える１個以上のコンピュータコードと；
前記モジュールに対する１個以上の第２状態パラメータに反して参照された１個以上の第１状態パラメータ間のコンピュータで生成された関係を出力する１個以上のコンピュータコードと；
所定第２時間に直列または並列に連結された複数の電気化学電池、太陽電池、燃料電池、またはキャパシター電池からなる３次元モジュールを提供するために前記１個以上の第１状態パラメータまたは第２状態パラメータを処理するモデルプログラムを実行する１個以上のコード；および
所定第２時間に前記モジュールの前記１個以上の第１または第２状態パラメータが請求項１１の第２状態パラメータの１個以上の動作可能な範囲内に存在するか否かを判断するために複数のユニットの１個以上の選択された第１または第２状態パラメータを処理する１個以上のコードを備えることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
前記モデルプログラムは、１Ｄ有限差分モデル、等価回路モデルまたは進化モデルと結合されたモジュールモデルを備えるが、これらに限定されないことを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
前記中央管理方法は、所定第１および第２時間に前記パックの１個以上の第２状態パラメータを予測するアプローチが：
請求項２３から得られ、第１所定時間に複数のモジュールの請求項１の測定回路から得られた情報を処理する１個以上のコンピュータコードであって、前記パックは直列または並列に連結された複数のモジュールを備えるコンピュータコードと；
前記パックに対する前記１個以上の第２状態パラメータに反して参照された１個以上の第１状態パラメータ間のコンピュータで生成された関係を出力する１個以上のコンピュータコードと；
第２所定時間に直列または並列に連結された複数のモジュールからなるパックを提供するために前記１個以上の第１状態パラメータまたは第２状態パラメータを処理するモデルプログラムを実行する１個以上のコード；および
第２所定時間に前記パックの１個以上の第１または第２状態パラメータが請求項１１の第２状態パラメータの１個以上の動作可能な範囲内に存在するか否かを判断するために複数のモジュールの１個以上の選択された第１または第２状態パラメータを処理する１個以上のコードを備えることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
前記モデルプログラムは、１Ｄ有限差分モデル、等価回路モデルまたは進化モデルと結合されたパックモデルを備えるが、これらに限定されないことを特徴とする、請求項２５に記載の方法。
前記中央管理方法は、前記各モジュールに対する動作条件を決定するアプローチが：
前記第１および第２所定時間の間に外部の負荷から変換された必要な電力消耗に関する外部情報を処理する１個以上のコンピュータコードと；
第１および第２所定時間の間にパック内において各モジュールの１個以上の第１状態パラメータの動作範囲を生成する１個以上のコンピュータコードと；
第１および第２所定時間の間に複数のサンプリング時間を判断する１個以上のコンピュータコードと；
第１所定の瞬間的な時間に予測された各モジュールの１個以上の第１状態パラメータに基づいて、複数の瞬間サンプリング時間に予測された請求項１０と１１の１個以上の第１および第２状態パラメータの各々を判断する１個以上のコンピュータコードと；
様々なサンプリング時間に進化した多目的最適化計画に基づいて実質的な機能を生成する１個以上のコンピュータコードと；
前記１個以上の第１状態パラメータが各モジュールに対する以下に列挙した少なくとも１個の基準である、前記実質的な機能の最小化を満足し、各モジュールの１個以上の第１状態パラメータの動作範囲に対する基準を満足し、各モジュールの１個以上の第２状態パラメータの所定値を満足する時まで１個以上の第１状態パラメータを選択する１個以上のコード；および
各モジュールに対して選択された１個以上の前記第１状態パラメータをパックに割り当てる１個以上のコードを備えることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
前記モジュール管理方法は、前記各ユニットに対する動作条件を判断するアプローチが：
特定モジュールに対して請求項２７のアプローチによって選択された１個以上の第１状態パラメータに関する情報を処理する１個以上のコンピュータコードと；
請求項２７の第１および第２所定時間の間に特定モジュール内において各ユニットの１個以上の状態パラメータの動作範囲を生成する１個以上のコンピュータコードと；
第１および第２所定時間の間に複数のサンプリング時間を判断する１個以上のコンピュータコードと；
第１所定の瞬間的な時間に予測された各モジュールの１個以上の第１状態パラメータに基づいて、複数の瞬間サンプリング時間に予測された請求項１０と１１の１個以上の第１および第２状態パラメータの各々を判断する１個以上のコンピュータコードと；
様々なサンプリング時間に進化した多目的最適化計画に基づいて実質的な機能を生成する１個以上のコンピュータコードと；
前記１個以上の第１状態パラメータが各ユニットに対する以下に列挙した少なくとも１個の基準である、前記実質的な機能の最小化を満足し、各ユニットの１個以上の第１状態パラメータの動作範囲に対する基準を満足し、各ユニットの１個以上の第２状態パラメータの所定値を満足する時まで１個以上の第１状態パラメータを選択する１個以上のコード；および
選択された１個以上の前記第１状態パラメータをモジュール内の各ユニットに割り当てる１個以上のコードを備えることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
前記進化した多目的最適化計画は、集約関数、ベクトル評価遺伝的アルゴリズム、多目的遺伝的アルゴリズム、非優越ソート遺伝的アルゴリズム、ＮＰＧＡ（ｎｉｃｈｅｄ−Ｐａｒｅｔｏｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ）、目的ベクトルアプローチ、ＰＡＥＳ（Ｐａｒｅｔｏａｒｃｈｉｖｅｄｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙ）、強度パレート進化アルゴリズムまたはマイクロ遺伝的アルゴリズムを備えるが、これらに限定されないことを特徴とする、請求項２７および２８に記載の方法。