JP5250872B2 - 選択された一群の電池セルの監視および充電するための装置 - Google Patents
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Description
本発明は、「Features, Controls and Methods Relating to a Flowing Electrolyte Battery and a Uninterruptible Power Source Employing a Flowing Electrolyte Battery」と題された、米国仮特許出願番号第60/485,871号に関連し、その利益を主張し、その全体においてここに援用される。
(項目1)
流動電解質電池における個々のスタック制御のためのシステムであって、該システムは、
該流動電解質電池において、複数の電池スタックのうちの少なくとも一つと、動作可能な相互接続をするスタック制御器と、
該少なくとも一つのスタックの動作状況に関する情報を提供するためのセンサ入力と、
少なくとも該動作状況の一部に基づいて、該少なくとも一つのスタックにおける充電状況を個々に制御するための、該スタック制御器からの制御出力と
を備える、システム。
(項目2)
前記動作状況が、前記少なくとも一つのスタック内の電流の流れを含む、項目1に記載のシステム。
(項目3)
前記動作状況が、前記少なくとも一つのスタックの電極プレーティングレートを含む、項目1に記載のシステム。
(項目4)
前記動作状況が、前記少なくとも一つのスタックの開回路電圧を含む、項目1に記載のシステム。
(項目5)
前記動作状況が、前記少なくとも一つのスタックの現在の充電された容量を含む、項目1に記載のシステム。
(項目6)
前記動作状況が、前記少なくとも一つのスタックのうちの少なくとも一部分の温度を含む、項目1に記載のシステム。
(項目7)
前記動作状況が、前記少なくとも一つのスタックの内部抵抗を含む、項目1に記載のシステム。
(項目8)
前記動作状況が、前記システムがバックアップ電力をタスクされる負荷のための、負荷要求を含む、項目1に記載のシステム。
(項目9)
前記動作状況が、前記システムがバックアップ電力をタスクされる負荷への、一次電力源の状態を含む、項目1に記載のシステム。
(項目10)
前記動作状況が、前記少なくとも一つのスタックへの電解質の流れの状態を含む、項目1に記載のシステム。
(項目11)
前記動作状況が、前記少なくとも一つのスタックに利用可能である電解質の化学成分を含む、項目1に記載のシステム。
(項目12)
前記動作状況が、前記少なくとも一つのスタックに関する、電解質のリーク情報を含む、項目1に記載のシステム。
(項目13)
前記動作状況が、前記少なくとも一つのスタックのためのスタック重量を含む、項目1に記載のシステム。
(項目14)
前記スタック制御器が複数のローカル制御器を含み、それぞれが、関連する電池スタックを制御するために、該複数の電池スタックのうちの一つと関連する、項目1に記載のシステム。
(項目15)
前記制御することが、前記複数の電池スタックのうちの他の電池スタックと関係なく、前記関連する電池スタックの充電状況を変更することを含む、項目14に記載のシステム。
(項目16)
前記スタック制御器が、充電電流を前記少なくとも一つの電池スタックに提供するための、および、前記少なくとも一つの電池スタックからの電流を負荷に提供するための、双方向性のdc/dc変換器を含む、項目1に記載のシステム。
(項目17)
流動電解質電池を制御するシステムであって、該システムは、
複数の専用のスタック制御器を備え、それぞれが、複数の電池スタックのうちの他の電池スタックと関係なく、関連する電池スタックを制御するために、前記流動電解質電池において、該複数の電池スタックのうちの一つと独自に関連する、システム。
(項目18)
流動電解質電池を制御するシステムであって、該システムは、
複数の専用の制御器を備え、それぞれが、複数のエネルギー貯蔵ユニットのうちの他のエネルギー貯蔵ユニットと関係なく、関連するエネルギー貯蔵ユニットを制御するために、前記流動電解質電池において、該エネルギー貯蔵ユニットと独自に関連する、システム。
(項目19)
負荷へバックアップ電力を提供するシステムであって、該システムは、
複数の相互接続されたエネルギー貯蔵ユニットを含む流動電解質電池と、
複数の専用の制御器であって、それぞれが、複数のエネルギー貯蔵ユニットのうちの他のエネルギー貯蔵ユニットと関係なく、一つの関連するエネルギー貯蔵ユニットを制御するために、該複数のエネルギー貯蔵ユニットのうちの一つと独自に関連する、複数の専用の制御器と
を備える、システム。
(項目20)
流動電解質電池において、動作状況の不具合を検出するシステムであって、該
システムは、
該流動電解質電池における第1のエネルギー貯蔵ユニットの動作状況を監視するセンサと、
該流動電解質電池における他のエネルギー貯蔵ユニットの任意の動作状況と関係なく、および、該センサから該第1の貯蔵ユニットについての動作状況の情報に応じて、該第1のエネルギー貯蔵ユニットの該動作状況のうちの少なくとも一つを変更するために、該第1のエネルギー貯蔵ユニットに関連する制御器と
を備える、システム。
(項目21)
前記制御器が、
前記流動電解質電池において、第1のローカル制御器が前記第1のエネルギー貯蔵ユニットに関連され、他のローカル制御器が他のエネルギー貯蔵ユニットに関連される、複数のローカル制御器と、
前記センサから前記第1の制御器へ、少なくとも一部の動作状況の情報を中継するための該センサと通信する、グローバル主制御器と
を含む、項目20に記載のシステム。
(項目22)
前記少なくとも一部の動作状況の情報が負荷要求についての情報を含み、バックアップ動作の間にエネルギーを負荷に提供することを前記第1の貯蔵ユニットにコマンドする場合、前記ローカル制御器が該負荷要求についての該情報を含む、項目21に記載のシステム。
(項目23)
前記少なくとも一部の動作状況の情報が、前記他の貯蔵ユニットの利用可能性についての情報を含み、前記第1の制御器が、バックアップ動作の間に、負荷にどのくらいのエネルギーを提供するかを決定することにおいて、該他の貯蔵ユニットについての該情報を用いる、項目21に記載のシステム。
例えば、±ほぼ0.1A、0.25A、0.5A、0.75A、1A、1.5A、2A、2.5A、または3.0Aより低い場合、スタック制御器200は、NORMAL状態350のままであり、スタックに関連された充電状況を変更するアクションを取らない。ΔIが第1の値を超過し、第2の値を超過しない場合(例えば、0.25A、0.5A、0.75A、1A、1.5A、2A、2.5A、または3A)、スタック104への充電電流を低減することによって訂正され得る、スタック104における、初期の問題があるという想定のもとで、制御器200は、PWM_CHARGE状態354へと進む。この状況下で、スタック制御器200は、充電電流を調整するための様々な技術が用いられ得る。一つの構成において、スタック制御器200は、100%以下の負荷サイクル(duty cycle)を有するパルス幅変調を、スタック104に流入する充電電流の全体量を低減させるために、充電電流に適合させる。一つの実施において、パルス幅変調の期間は、流動電解質を解してイオン拡散するための十分な時間を許可するように、ほぼ100秒間である。
Claims (15)
- 流動電解質電池に対する個別のスタック制御のためのシステムであって、該システムは、
少なくとも第1の電池セルスタックおよび第2の電池セルスタックを含む流動電解質電池であって、該第1の電池セルスタックと該第2の電池セルスタックとは互いに相互接続され、共通の流動電解質を共有する、流動電解質電池と、
該第1の電池セルスタックの動作状況に関する情報に、少なくとも部分的に基づいて、少なくとも、1つ以上の第1のスイッチに対する第1の制御信号の負荷サイクルを調整することにより、該第1の電池セルスタックの充電状況を個別に制御するように構成および配列されている第1のスタック制御器と、
該第1のスタック制御器とは別の第2のスタック制御器であって、該第2の電池セルスタックの動作状況に関する情報に、少なくとも部分的に基づいて、少なくとも、1つ以上の第2のスイッチに対する第2の制御信号の負荷サイクルを調整することにより、該第2の電池セルスタックの充電状況を個別に制御するように構成および配列されている第2のスタック制御器と
を備え、該第1のスタック制御器と該第2のスタック制御器とは、同一の流動電解質電池内で、互いに異なる態様で該第1の電池セルスタックおよび該第2の電池セルスタックのそれぞれの充電状況を同時に制御することが可能である、システム。 - 前記第1のスタック制御器は、前記第1の電池セルスタックの前記充電状況を増大させるように動作可能であり、一方で、前記第2のスタック制御器は、前記第2の電池セルスタックの前記充電状況を減少させるように動作可能である、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1のスタック制御器は、前記第1の電池セルスタックの前記充電状況を、実質的に一定に保持するように動作可能であり、一方で、前記第2のスタック制御器は、前記第2の電池セルスタックの前記充電状況を変更する、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の電池セルスタックは、前記第2の電池セルスタックをストリップすることなしにストリップされる、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の電池セルスタックは、第1および第2の電池セルを備え、前記第1のスタック制御器は、該第2の電池セルの充電状況とは別に、そして該第2の電池セルの充電状況と同時に、該第1の電池セルの充電状況を制御するように動作可能である、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の電池セルスタックの前記動作状況は、前記第1の電池セルスタックの電流、該第1の電池セルスタックの電圧、該第1の電池セルスタックの現在の充電された容量、該第1の電池セルスタックの少なくとも一部分の温度、該第1の電池セルスタックの内部抵抗、該第1の電池セルスタックに関する電解質漏出情報からなる群から選択される、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の電池セルスタックの前記動作状況は、該第1の電池セルスタックにおける電極メッキレートを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の電池セルスタックの前記動作状況は、前記システムが電力を供給することを課される負荷に対する負荷要求を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の電池セルスタックの前記動作状況は、前記システムが電力を供給することを課される負荷に対する一次電源の状態を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の電池セルスタックの前記動作状況は、該第1の電池セルスタックへの電解質の流れの状態を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の電池セルスタックの前記動作状況は、該第1の電池セルスタックに対して利用可能な電解質の化学組成を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の電池セルスタックの前記動作状況は、該第1の電池セルスタックに対するスタック重量を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1のスタック制御器は、双方向性のdc/dc変換器を含み、該双方向性のdc/dc変換器は、充電電流を前記第1の電池セルスタックに提供し、該第1の電池セルスタックからの電流を負荷に提供し、前記1つ以上の第1のスイッチは、該双方向性のdc/dc変換器の一部分をなす、請求項1に記載のシステム。
- 流動電解質電池に対する個別のスタック制御のためのシステムであって、該システムは、
共通の流動電解質を共有する複数の相互接続された電池セルスタックを含む流動電解質電池と、
該複数の電池セルスタックのうちの少なくとも第1の電池セルスタックと動作可能に相互接続されている第1のスタック制御器と、
該複数の電池セルスタックのうちの少なくとも第2の電池セルスタックと動作可能に相互接続されている第2のスタック制御器と、
該複数の電池セルスタックのうちの少なくとも第1の電池セルスタックの動作状況に関する情報を提供する、該第1のスタック制御器と通信する第1のセンサ入力と、
該複数の電池セルスタックのうちの少なくとも第2の電池セルスタックの動作状況に関する情報を提供する、該第2のスタック制御器と通信する第2のセンサ入力と、
該複数の電池セルスタックのうちの該少なくとも第1の電池セルスタックの該動作状況に関する情報に、少なくとも部分的に基づいて、少なくとも、1つ以上の第1のスイッチに対する第1の制御信号の負荷サイクルを調整することにより、該複数の電池セルスタックのうちの該少なくとも第1の電池セルスタックの充電状況を個別に制御する、該第1のスタック制御器と通信する第1の制御出力と、
該複数の電池セルスタックのうちの該少なくとも第2の電池セルスタックの該動作状況に関する情報に、少なくとも部分的に基づいて、少なくとも、1つ以上の第2のスイッチに対する第2の制御信号の負荷サイクルを調整することにより、該複数の電池セルスタックのうちの該少なくとも第2の電池セルスタックの充電状況を個別に制御する、該第2のスタック制御器と通信する第2の制御出力と
を備え、該第1のスタック制御器と該第2のスタック制御器とは、同一の流動電解質電池内で、互いに異なる態様で該第1の電池セルスタックおよび該第2の電池セルスタックのそれぞれの充電状況を同時に制御することが可能である、システム。 - 少なくとも第1の電池セルスタックおよび第2の電池セルスタックを含む流動電解質電池における故障を修正する方法であって、該第1の電池セルスタックと該第2の電池セルスタックとは互いに相互接続され、共通の流動電解質を共有し、該方法は、
該第1の電池セルスタック内の故障を検出することと、
該第2の電池セルスタックに対する充電電流に実質的に影響を与えることなしに、かつ、該流動電解質電池を非直結にすることなしに、該第1の電池セルスタック内の該故障を修正するために、該第1の電池セルスタックに対する充電電流を低減するように、1つ以上のスイッチに対する制御信号の負荷サイクルを調整することと
を包含する、方法。
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