專利名稱：綜合電力系統(tǒng)控制方法以及具有能量存儲元件的相關(guān)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題的實(shí)施例涉及混合型發(fā)電機(jī)-電池系統(tǒng)和方法。另外，本文公開的主題的實(shí)施例涉及對混合型發(fā)電機(jī)-電池系統(tǒng)提供燃料節(jié)省的控制方法。
背景技術(shù)：
電池應(yīng)用典型地分成備用型和混合型兩個(gè)類別。備用型類別涉及其中電池被用作主電源發(fā)生故障時(shí)的備用電源的應(yīng)用?；旌闲皖悇e涉及其中電池經(jīng)受持續(xù)的(或有時(shí)為周期性的)與主電源相呼應(yīng)的充電和放電操作的應(yīng)用。在電網(wǎng)電力不可用或僅僅間歇地可用的區(qū)域中的電信運(yùn)營商依賴于柴油發(fā)電機(jī)來對基站收發(fā)臺(BTS)供電。雖然安裝便宜，但是柴油燃料以及將其配送至偏遠(yuǎn)地區(qū)的逐步上升的成本，已經(jīng)推動了尋找具有較低的總所有權(quán)成本的替代解決方案。通過柴油-電池混合型電力系統(tǒng)的運(yùn)用能夠大幅地減少燃料使用。在此方案中，使用長壽命周期的電池來與柴油發(fā)電機(jī)交替地分擔(dān)負(fù)載。柴油發(fā)電機(jī)被調(diào)整成開啟和關(guān)閉，并且在它活動時(shí)，與僅僅對BTS供電相比，與整體更高的效率給BTS供電并且對電池再充電。一旦電池被再充電，發(fā)電機(jī)能夠關(guān)閉并且使用電池來維持BTS負(fù)載。在一些應(yīng)用中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了達(dá)到50%的燃料節(jié)省。此類混合型系統(tǒng)可用在其它固定的電力應(yīng)用中以及諸如，例如采礦作業(yè)。減少的燃料消耗直接影響了電信站點(diǎn)的運(yùn)營開支并削減了溫室氣體排放?；旌闲拖到y(tǒng)也可應(yīng)用在諸如汽車之類的移動應(yīng)用中，其中車載的發(fā)電機(jī)循環(huán)地開和關(guān)來維持電池的充電或能量狀態(tài)。其它固定的或可移動的應(yīng)用也是有可能的。對于用在電信基站的典型的發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)組，當(dāng)負(fù)載分?jǐn)?shù)增加時(shí)發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)組的效率也增加。負(fù)載分?jǐn)?shù)=(電池再充電功率+基本負(fù)載)/發(fā)電機(jī)源的額定值。因此，燃料節(jié)省與如下的量成比例基本負(fù)載乘以電池放電事件時(shí)間釋放的能量除以電池放電事件時(shí)間加上電池再充電事件時(shí)間之和。即使利用混合型發(fā)電機(jī)-電池系統(tǒng)在減少燃料成本上的成功，仍然希望進(jìn)一步在此混合型發(fā)電機(jī)-電池系統(tǒng)中的設(shè)備的潛在壽命上改善燃料節(jié)省。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例著眼于用于混合型設(shè)施的電池的應(yīng)用。在從電池釋放的能量能夠以相對高的速率在最短的時(shí)間段中再充電時(shí)，在利用混合類型的設(shè)施的電池中的價(jià)值定位(value proposition)是最大化的。隨著再充電周期縮短和從電池釋放至負(fù)載的能量每天增加，能量源(例如，發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)組)的后續(xù)負(fù)載分?jǐn)?shù)增加。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種方法。該方法包括響應(yīng)于能量存儲裝置的監(jiān)測的再充電電阻值和/或監(jiān)測的再充電電流的至少一個(gè)，控制能量存儲裝置(例如，電池電源)的施加的再充電電位和/或充電狀態(tài)窗口的至少一個(gè)，來管理能量存儲裝置的再充電時(shí)間。該方法可進(jìn)一步包括相對于能量存儲裝置的放電時(shí)間來減少再充電時(shí)間，或簡單地最小化再充電時(shí)間來達(dá)到進(jìn)入能量存儲裝置的能量的一定的恢復(fù)。
在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種方法。該方法包括影響在包含能量存儲裝置和至少一個(gè)發(fā)動機(jī)的混合型電力系統(tǒng)的至少一個(gè)能量存儲裝置(例如，電池電源)的充電電阻以使其隨時(shí)間而變化。該方法進(jìn)一步包括確定至少一個(gè)發(fā)動機(jī)的燃料燃燒率如何受能量存儲裝置中的再充電電阻變化影響，并且基于該確定將至少一個(gè)發(fā)動機(jī)的燃料燃燒率映射到至少一個(gè)能量存儲裝置的多個(gè)部分充電狀態(tài)(PSOC)窗口。該方法可進(jìn)一步包括基于該映射標(biāo)識至少一個(gè)能量存儲裝置的多個(gè)部分充電狀態(tài)窗口(PSOC)的、減少至少一個(gè)發(fā)動機(jī)的燃料燃燒率的一個(gè)部分充電狀態(tài)窗口，以及在已標(biāo)識的PSOC窗口上操作能量存儲裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種方法。該方法包括估計(jì)改變能量存儲裝置(例如，電池電源)的再充電電阻對利用系統(tǒng)的模型的、包含能量存儲裝置和發(fā)動機(jī)的系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)的燃料燃燒率的影響。該方法進(jìn)一步包括基于該估計(jì)將燃料燃燒率映射到能量存儲裝置的部分充電狀態(tài)的窗口。該方法可進(jìn)一步包括基于映射來標(biāo)識能量存儲裝置的特定的部分充電狀態(tài)(PSOC)窗口，該充電狀態(tài)(PSOC)窗口提供發(fā)動機(jī)的最小的燃料燃燒率作為與發(fā)動機(jī)耦合的發(fā)電機(jī)的電功率輸出的函數(shù)，以及在已標(biāo)識的PSOC窗口上操作能量存儲裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種方法。該方法包括至少部分地基于能量存儲裝置的充電狀態(tài)對再充電電阻值的分布(profile)，確定能量存儲裝置(例如，電池電源)的充電操作窗口，以及基于充電操作窗口控制能量存儲裝置的充電。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種方法。該方法包括在能量存儲裝置的再充電電阻值在電阻閾值之下時(shí)(或等效地，在再充電電流值在電流閾值之上時(shí))，通過施加第一再充電電位至能量存儲裝置對能量存儲裝置(例如，電池電源)再充電。該方法進(jìn)一步包括在能量存儲裝置的再充電電阻值在電阻閾值之上時(shí)(或等效地，在再充電電流值在電流閾值之下時(shí))，通過施加低于第一再充電電位的第二再充電電位至能量存儲裝置繼續(xù)對能量存儲裝置再充電。該方法可取而代之包括在能量存儲裝置的再充電電阻值在電阻閾值之上時(shí)(或等效地，在再充電電流值在電流閾值之下時(shí))對能量存儲裝置放電。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括配置成存儲DC電功率并提供DC電功率至DC負(fù)載的能量存儲裝置(例如，電池電源)。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器操作地連接至能量存儲裝置并且配置成將來自AC電功率源的AC電功率轉(zhuǎn)換至DC電功率并且提供DC電功率至能量存儲裝置和/或至DC負(fù)載。AC電功率源可包括由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動的電氣發(fā)電機(jī)。例如，AC電功率源可包括配置成生成AC電功率的發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)組。依照多種其它實(shí)施例，其它類型的AC電功率源也是可能的。系統(tǒng)還包括與能量存儲裝置和調(diào)節(jié)器通信的控制器?？刂破骺梢钥刹僮鞒纱鎯δ芰看鎯ρb置的充電狀態(tài)對再充電電阻值的確定的分布和/或繪圖，并且基于分布和/或繪圖確定保存被AC電功率源使用的燃料的能量存儲裝置的充電操作窗口?？刂破骺蛇M(jìn)一步可操作成基于充電操作窗口來循環(huán)地開啟和關(guān)閉AC電功率源。通過在系統(tǒng)的操作期間監(jiān)測能量存儲裝置的電位和再充電電流，控制器還可進(jìn)一步可操作成確定分布和/或繪圖。在能量存儲裝置的確定的再充電電阻值在電阻閾值之下時(shí)(或，等效地，在再充電電流值在電流閾值之上時(shí))，控制器可進(jìn)一步可操作成指引調(diào)節(jié)器來施加第一再充電電位至能量存儲裝置，并且在能量存儲裝置確定的再充電電阻值在電阻閾值之上時(shí)(或，等效地，在再充電電流值在電流閾值之下時(shí))指引調(diào)節(jié)器施加低于第一再充電電位的第二再充電電位至能量存儲裝置。通過在系統(tǒng)的操作期間監(jiān)測能量存儲裝置的電位和再充電電流，控制器可進(jìn)一步可操作成確定能量存儲裝置的再充電電阻值。
在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括配置成存儲DC電功率并且提供DC電功率至DC負(fù)載的能量存儲裝置(例如，電池電源)。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器操作地連接至能量存儲裝置并且配置成調(diào)節(jié)來自DC電功率源的DC電功率，并且提供DC電功率至能量存儲裝置和/或至DC負(fù)載。例如，DC電功率源可為太陽電池板系統(tǒng)或燃料電池能量系統(tǒng)。依照多種其它實(shí)施例，其它類型的DC電功率源也是可能的。該系統(tǒng)還包括與能量存儲裝置和調(diào)節(jié)器通信的控制器。控制器可操作成存儲能量存儲裝置的充電狀態(tài)對再充電電阻值的確定的分布和/或繪圖，以及基于分布和/或繪圖來確定保存由DC電功率源產(chǎn)生和/或存儲的能量的能量存儲裝置的充電操作窗口。控制器可進(jìn)一步可操作成基于充電操作窗口來循環(huán)地開啟和關(guān)閉DC電功率源。通過在系統(tǒng)的操作期間監(jiān)測能量存儲裝置的電位和再充電電流，控制器可進(jìn)一步可操作成確定該分布和/或繪圖。在能量存儲裝置的確定的再充電電阻值在電阻閾值之下時(shí)(或等效地，在再充電電流值在電流閾值之上時(shí))，控制器可進(jìn)一步可操作成指弓I調(diào)節(jié)器來施加第一再充電電位至能量存儲裝置，以及在能量存儲裝置的確定的再充電電阻值在電阻閾值之上時(shí)(或等效地，在再充電電流值在電流閾值之下時(shí))，指引調(diào)節(jié)器來施加低于第一再充電電位的第二再充電電位至能量存儲裝置。通過在系統(tǒng)的操作期間監(jiān)測能量存儲裝置的電位和再充電電流，控制器可進(jìn)一步可操作成確定能量存儲裝置的再充電電阻值。


參照示出如在下面的描述中更詳細(xì)描述的那樣的、本發(fā)明的具體實(shí)施例的附圖，在附圖中
圖1為用于電信應(yīng)用(例如，基站收發(fā)臺)的混合型發(fā)電機(jī)-電池電力系統(tǒng)的第一實(shí)施例的圖示；
圖2為圖1的混合型發(fā)電機(jī)-電池系統(tǒng)的一部分的簡化框圖的圖示，該混合型發(fā)電機(jī)-電池系統(tǒng)配置成保存用于發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)的燃料；
圖3提供諸如在圖2中示出的系統(tǒng)的混合型發(fā)電機(jī)-電池電力系統(tǒng)的基本操作的圖形圖示；
圖4提供示出電池電源的再充電電阻作為返回至電池電源的電荷和電池電源的壽命的函數(shù)如何變化的圖表；
圖5基于圖4的再充電電阻特性提供示出用于圖2的混合型發(fā)電機(jī)-電池電力系統(tǒng)的循環(huán)充電/放電方法的示例性實(shí)施例的圖表；
圖6示出將在混合型發(fā)電機(jī)電池電力系統(tǒng)中的部分充電狀態(tài)(PSOC)窗口適于達(dá)到發(fā)電機(jī)燃料節(jié)省的方法的兩個(gè)示例性實(shí)施例的兩個(gè)流程 圖7提供示出混合型發(fā)電機(jī)-電池電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)的負(fù)載分?jǐn)?shù)對服務(wù)年數(shù)的對比的圖表；
圖8提供示出如何相對于電池的再充電電流和壽命來控制施加至混合型發(fā)電機(jī)-電池電力系統(tǒng)的電池電源的再充電電位(電壓)的示例性實(shí)施例的圖表；
圖9為用于電信應(yīng)用的混合型發(fā)電機(jī)-電池電力系統(tǒng)的第二實(shí)施例的圖示，示出能夠?qū)崿F(xiàn)本文描述的燃料節(jié)省方法的第一控制架構(gòu)；
圖10為用于電信應(yīng)用的混合型發(fā)電機(jī)-電池電力系統(tǒng)的第三實(shí)施例的圖示，示出能夠?qū)崿F(xiàn)本文描述的燃料節(jié)省方法的第二控制架構(gòu)；以及
圖11為用于電信應(yīng)用的混合型發(fā)電機(jī)-電池電力系統(tǒng)的第四實(shí)施例的圖示，示出能夠?qū)崿F(xiàn)本文描述的燃料節(jié)省方法的第三控制架構(gòu)。部件列表
100混合型發(fā)電機(jī)-電池電力系統(tǒng)，110 AC電網(wǎng)，115轉(zhuǎn)換開關(guān)，120發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)組(EGS)，125燃料源，130替代能量源，135可用性開關(guān)，140電池電源，145 DC總線，150電力接口單元(PIU)，155 AC總線，160 AC負(fù)載，170整流器或電壓調(diào)節(jié)器，180 DC負(fù)載，190控制器，310功率圖，315最大水平，317再充電點(diǎn)，320 SOC圖，330操作電壓圖，510 PSOC窗口，511較低的設(shè)定點(diǎn)，512較高的設(shè)定點(diǎn)，513較低的SOC水平，514較高的SOC水平，600方法，601方法，610方法步驟，620方法步驟，630方法步驟，640方法步驟，650方法步驟，660方法步驟，710圖，720圖，900混合型發(fā)電機(jī)電池電力系統(tǒng)，910電力接口單元，920 AC電網(wǎng)，930發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)組，940整流器/開關(guān)式電源，950電池，960 DC負(fù)載，970 AC負(fù)載，1000混合型發(fā)電機(jī)電池電力系統(tǒng)，1010電池模塊，1020整流器控制器，1030發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)，1040電力接口單元，1050整流器/開關(guān)式電源，1060基站收發(fā)臺，1100混合型發(fā)電機(jī)電池電力系統(tǒng)，1110主控器,1120發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī),1130整流器/開關(guān)式電源，1140電池模塊，1150基站收發(fā)臺。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例涉及在混合型能量存儲電力系統(tǒng)中的改善的燃料或能量節(jié)省，以及使在循環(huán)操作中的能量存儲裝置(例如，電池)能夠在置換主電源(例如，發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)組)的運(yùn)行時(shí)間以及減少燃料或能量成本方面更加高效。實(shí)施例通過以下的方式實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)通過施加受控制的電位，和/或主電源負(fù)載，和/或通過操作ESD的充電狀態(tài)操作窗口的、在系統(tǒng)的壽命之上的電池再充電時(shí)間管理，以減少能量存儲裝置(ESD)的再充電時(shí)間來。一般而言，基于ESD的再充電電阻分布,通過控制ESD (例如,鈉金屬齒化物類型的電池)的部分充電狀態(tài)(PSOC)窗口，能夠增加主電源的燃料或能量節(jié)省。而且，通過基于觀察的ESD的再充電電流來控制施加至ESD的充電電位(電壓)能夠增加燃料或能量節(jié)省。利用自適應(yīng)控制策略，在ESD單元和主電源(PPS)控制器之間傳送關(guān)鍵ESD行為信息，或從ESD單元向PPS控制器傳送建議的開啟和斷開事件，提供ESD的操作規(guī)程的最優(yōu)化來最大化燃料或能量節(jié)省，而不管ESD單元的健康狀態(tài)如何。本發(fā)明的實(shí)施例提供操作ESD的方式以在再充電時(shí)間(提供最大化的燃料或能量節(jié)省)和壽命之間進(jìn)行優(yōu)化。在ESD處于低電阻狀態(tài)并且ESD足夠健康時(shí)，在這種情況下的操作設(shè)想例如為對再充電電流沒有限制的高電位再充電。一旦ESD達(dá)到了預(yù)定的電阻值或已經(jīng)老化至不同健康狀態(tài)，如果系統(tǒng)未準(zhǔn)備好進(jìn)行ESD放電，則發(fā)布來自ESD單元(例如，電池管理系統(tǒng))的信號來開始放電或降低再充電電位。本發(fā)明的其它實(shí)施例涉及如下的方法與主控制器(例如，整流器或電力接口單元，PIU)通信或綜合以基于ESD的健康狀態(tài)來開始、終止或改變PPS操作或再充電。這個(gè)通信和/或綜合覆蓋了加載到主控制器的預(yù)定義的算法或在ESD管理系統(tǒng)和主控制器之間傳送的數(shù)字信號，或經(jīng)由通信總線(例如，CAN或Modbus)的直接積分通信。參照附圖，貫穿幾個(gè)視圖同樣的參考標(biāo)號標(biāo)出相同的或相應(yīng)的部件。然而，在不同的視圖中包含同樣的元件并不意味著給出的實(shí)施例必需包括這些元件或本發(fā)明的所有實(shí)施例包括這些元件。依照多種實(shí)施例，術(shù)語“電池”，“電池電源”以及“能量存儲元件”在本文是可互換使用的，全為能量存儲裝置，并且可能或可能不包括一些形式的電池管理系統(tǒng)(BMS)0圖1為用于電信應(yīng)用(例如，基站收發(fā)臺)的混合型發(fā)電機(jī)-電池電力系統(tǒng)100的第一實(shí)施例的圖示。這個(gè)實(shí)施例示出四個(gè)可能的電源，包括AC電網(wǎng)110、發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)電源或發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)組(EGS) 120、替代能量源(例如，太陽、風(fēng))130以及作為能量存儲裝置(ESD)的電池電源140。轉(zhuǎn)換開關(guān)115允許在AC電網(wǎng)電源110和EGS 120以及可用的AC電功率的其它替代能量源之間的操作的轉(zhuǎn)換。EGS 120依靠由燃料源125 (例如，儲油罐)提供的燃料(例如，柴油燃料)運(yùn)轉(zhuǎn)。EGS為AC電功率源。依照諸如，例如風(fēng)能系統(tǒng)的多種其它實(shí)施例，其它類型的AC電功率源也是可能的。本發(fā)明的實(shí)施例配置成操作混合型發(fā)電機(jī)-電池系統(tǒng)100來最小化燃料消耗(或至少相對于其它可能的操作模式減少燃料消耗)，以給系統(tǒng)100的操作員提供燃料節(jié)省。可利用的開關(guān)135允許替代能量源130 (如果可用)與系統(tǒng)100的DC總線145或AC總線155接通。系統(tǒng)100進(jìn)一步包括從AC電網(wǎng)110或EGS 120分配AC功率至AC總線155的電力接口單元(PIU) 150。AC總線155能夠提供AC功率來驅(qū)動諸如例如電信基站收發(fā)臺(BTS)的照明和空調(diào)之類的系統(tǒng)的AC負(fù)載160。而且，AC總線155能夠提供AC功率至整流器和/或電壓調(diào)節(jié)器170，該整流器和/或電壓調(diào)節(jié)器170將AC功率轉(zhuǎn)換成DC功率并且提供DC功率至DC總線145來驅(qū)動諸如無線電、開關(guān)和電信基站收發(fā)臺(BTS)的放大器之類的系統(tǒng)的DC負(fù)載180。DC總線145還從整流器170提供DC功率來對電池電源140充電，以及當(dāng)電池電源140放電時(shí)從電池電源140提供DC功率至DC負(fù)載180?？刂破?90監(jiān)測系統(tǒng)100的多種條件并且依照控制器190的控制邏輯與EGS 120通信來開啟和關(guān)閉EGS 120的發(fā)動機(jī)。依照多種實(shí)施例，控制器190可為單獨(dú)的單元、可為PIU150的一部分，或可為電池電源140的電池管理系統(tǒng)(BMS)的一部分。依照其它實(shí)施例，整流器或調(diào)節(jié)器170可從DC電功率源(例如，太陽能系統(tǒng)或燃料電池能量系統(tǒng))調(diào)節(jié)DC功率來代替AC電功率源。本文廣泛地使用術(shù)語“整流器”和“調(diào)節(jié)器”來表示調(diào)節(jié)來自主電源的能量來提供DC電功率至DC負(fù)載(例如，DC負(fù)載180)和至ESD(例如，電池140)的裝置。在主電源使用燃料時(shí)(諸如在柴油發(fā)動機(jī)的情況下)，可通過采用本文描述的方法和技術(shù)達(dá)到燃料節(jié)省。在主電源產(chǎn)生和/或存儲諸如例如太陽電池板系統(tǒng)的能量時(shí)，可通過采用本文描述的方法和技術(shù)達(dá)到能量節(jié)省。一般而言，主電源可提供被系統(tǒng)的ESD (例如，被DC電池電源)使用的AC或DC電功率。圖2為圖1的混合型發(fā)電機(jī)-電池系統(tǒng)100的一部分的簡化框圖的圖示，該混合型發(fā)電機(jī)-電池系統(tǒng)100被配置成保存被發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)120使用的燃料。圖2示出僅僅利用EGS 120和電池電源140、通過以保存燃料的方式使發(fā)動機(jī)EGS 120循環(huán)地開啟和關(guān)閉來提供DC功率至DC負(fù)載180的多種系統(tǒng)元件。“保存燃料”例如可表示減少或最小化燃料燃燒率(例如，在限定的時(shí)間段之上利用更少的燃料或能量)和/或每單位生成的AC電功率利用較少的燃料或能量。依照本發(fā)明的多種實(shí)施例，也可應(yīng)用其它意義的“保存燃料”。控制器190提供用于系統(tǒng)的操作的控制邏輯。控制器190可以為例如純粹地硬件實(shí)現(xiàn)的邏輯控制器、固件-可編程數(shù)字信號處理器或基于可編程處理器的軟件控制的計(jì)算機(jī)。再次，控制器190可為獨(dú)立的單元、電力接口單元(PIU)的一部分、電池管理系統(tǒng)(BMS)的一部分或系統(tǒng)的實(shí)施例的一些其它部分的一部分。在循環(huán)操作期間，在EGS 120是開啟時(shí)，EGS在循環(huán)的充電部分期間提供電力至DC負(fù)載180和至電池電源140。在EGS 120斷開時(shí)，電池電源140在循環(huán)的放電部分期間提供電力至DC負(fù)載180。通過觀察電池電源140的電位和電流來估計(jì)電池電源140的狀態(tài)。具體地，串聯(lián)或再充電電阻分布被得知或另外確定為充電狀態(tài)的函數(shù)。然后監(jiān)測這個(gè)特性并且當(dāng)電池電源140老化時(shí)更新。控制方法能夠駐留于任何控制器190中，該控制器190可訪問電池電源140的電流和電壓信息以及可訪問發(fā)動機(jī)啟動/停止控制信號。圖3提供諸如在圖2中示出的系統(tǒng)的混合型發(fā)電機(jī)-電池電力系統(tǒng)的基本操作的圖形圖示。圖表310隨著時(shí)間的過去示出來自電池電源140的功率輸出或到電池電源140的功率輸入，其中正功率表示電池放電而負(fù)功率表示電池再充電。圖表320隨著時(shí)間的過去示出用于電池電源140的具體實(shí)現(xiàn)的充電狀態(tài)(S0C)。圖表330隨著時(shí)間的過去示出電池電源140的相對穩(wěn)定的操作電壓(例如，-48VDC)。在圖表310最大并且平坦時(shí)(例如，在水平315處)，電池電源140通過DC總線145將其存儲的能量釋放至DC負(fù)載180，并且發(fā)動機(jī)EGS 120是關(guān)閉的。在這段時(shí)間期間，如圖表320所示，當(dāng)電池放電進(jìn)入DC負(fù)載180時(shí)，電池電源140的充電狀態(tài)(SOC)降低。在確定的點(diǎn)316，在電池電源140已經(jīng)放電一定的量之后，EGS 120的發(fā)動機(jī)被控制器190開啟。當(dāng)EGS 120開啟時(shí)，EGS 120經(jīng)由調(diào)節(jié)器(整流器)170通過DC總線145對電池電源140再充電并且提供電力至DC負(fù)載180。在這個(gè)時(shí)間期間，如圖表320所示，電池電源140的SOC增加，并且電池電力是在圖表310的負(fù)區(qū)域，表明電力流入至電池電源140。一旦電池電源140再充電至在點(diǎn)317處的某一狀態(tài)，EGS 120被再次關(guān)閉并且重復(fù)該過程，從而形成循環(huán)的過程。通過最優(yōu)化該循環(huán)過程，燃料節(jié)省能夠增加(即，EGS 120的燃料燃燒率能夠減少)。圖4提供示出電池電源140的再充電電阻如何作為返回至電池電源140的電荷和電池電源140的壽命的函數(shù)變化的圖表。一般而言，在電池處于低充電狀態(tài)時(shí)，再充電電阻是低的，對于給定的已施加的充電電壓(電位)允許電池相對快地增加電荷。然而，當(dāng)在電池中返回的電荷增加時(shí)，對于給定的已施加的充電電壓，電池的再充電電阻增加而使充電速率慢下來。此外，隨著電池老化，再充電電阻對返回的電荷的整個(gè)曲線趨向于向上偏移。其結(jié)果是，再充電電阻結(jié)束影響EGS 120的發(fā)動機(jī)為對電池電源140再充電而需要開啟的時(shí)間量，并且EGS 120開啟越長，燃燒的燃料越多。具體地，對于鈉金屬鹵化物類型電池，由于鈉金屬鹵化物類型電池的性質(zhì),表示再充電電阻對返回的電荷的曲線可為非常動態(tài)的。依照多種實(shí)施例，鈉金屬鹵化物類型的電池中的金屬可為鐵、鎳、鋅和銅的一種或者多種。例如，鹵化物可為氯化物。一般而言，鈉金屬鹵化物類型電池提供先入/先出類型的操作。例如，作為傳遞至陰極混合物的鈉離子，鈉離子找到它能夠有可能結(jié)合到并且前進(jìn)而結(jié)合的第一地點(diǎn)。其結(jié)果是，當(dāng)充電狀態(tài)增加時(shí)，鈉金屬鹵化物類型的電池的再充電電阻趨向于增加。再充電電阻對返回至電池電源140的電荷對系統(tǒng)來說是非常關(guān)注的，因?yàn)檫@個(gè)高度地影響再充電時(shí)間。觀察再充電電阻分布會通知發(fā)動機(jī)啟動/停止最好或最期望的電池充電窗口的控制器190。在這個(gè)應(yīng)用中，常常是這種情況，即在整個(gè)充電窗口的小區(qū)域之上操作電池電源140。這個(gè)稱為部分充電狀態(tài)(PSOC)操作。通過可接受的電池電源操作范圍的某些閾值來控制EGS 120開啟和關(guān)閉。如果再充電電阻特性建議更小的充電狀態(tài)窗口被保證，則EGS 120將被控制來保持電池電源140在適當(dāng)?shù)腜SOC帶之內(nèi)操作。利用鈉金屬鹵化物類型電池，再充電對電阻分布或函數(shù)能夠被用來維持快速再充電，以及提供維持燃料節(jié)省的再充電時(shí)間對放電時(shí)間比。基于圖4的再充電電阻特性，圖5提供示出用于圖2的混合型發(fā)電機(jī)-電池電力系統(tǒng)的循環(huán)地充電/放電方法的示例性實(shí)施例的圖表。在如圖5所示的PSOC窗口 510之上操作電池電源140。例如，在供應(yīng)功率至DC負(fù)載180之后，在設(shè)定點(diǎn)511，電池電源140已經(jīng)放電至較低的充電狀態(tài)(SOC)級別513?；趶碾姵仉娫?40至控制器190的電流反饋，電池電源的充電狀態(tài)(SOC)通過控制器190確定。一般而言，通過確定進(jìn)入電池電源140和從電池電源140出去的電流，控制器190能夠估計(jì)S0C。這個(gè)可以通過在控制器190中實(shí)現(xiàn)電荷計(jì)數(shù)器功能性來完成，該電荷計(jì)數(shù)器功能性例如以安培小時(shí)為單位有效地對電荷計(jì)數(shù)。設(shè)定點(diǎn)511限定PSOC窗口 510的下限并且作為控制器190用以啟動EGS 120的指示器。當(dāng)EGS 120在設(shè)定點(diǎn)511啟動時(shí)，功率供應(yīng)至DC負(fù)載180和至電池電源140來對電池電源140充電。電池電源140在時(shí)間T。上充電直到達(dá)到在較高的SOC水平514處的較高的設(shè)定點(diǎn)512，在該SOC水平514處EGS被控制器190停止。在設(shè)定點(diǎn)512處，當(dāng)電池電源在時(shí)間Td之上放電回到較低的設(shè)定點(diǎn)511時(shí)，DC負(fù)載180由電池電源140驅(qū)動。然后重復(fù)該過程，使得當(dāng)EGS 120的發(fā)動機(jī)被控制器120開啟和關(guān)閉時(shí)，電池電源140在PSOC窗口 510之上充電和放電。依照本發(fā)明的實(shí)施例，為了減少EGS 120的發(fā)動機(jī)的燃料消耗，電池電源140的再充電電阻分布(例如，參見圖4)能夠通過控制器190表征并且用來確定PSOC窗口 510的設(shè)定點(diǎn)511和512。例如，通過基于再充電電阻分布建立設(shè)定點(diǎn)511和512，電池電源140的充電時(shí)間T。能夠減少和/或最小化，因此在延長的時(shí)間段(例如，許多天)上減少了被EGS120使用的燃料的量。例如，可相對于電池電源140的放電時(shí)間Td來實(shí)現(xiàn)充電時(shí)間Tc的減少和/或最小化。一般而言，如果再充電電阻開始變得太高而不能維持燃料節(jié)省，那么PSOC窗口設(shè)定點(diǎn)能夠適于較狹窄的帶(即，在較狹窄的范圍之上再充電和放電以免花費(fèi)許多時(shí)間進(jìn)行再充電)。作為一個(gè)示例，基于電池電源140的寄生電阻和電流化學(xué)過程(chemistry)，較低的設(shè)定點(diǎn)511可以被確定為30% S0C，而較高的設(shè)定點(diǎn)512可以被確定為80% SOC (B卩，50%PSOC窗口)。隨著電池電源140老化和再充電電阻分布向上偏移(例如，參見圖4)，設(shè)定點(diǎn)511和512可逐漸地變化至35% SOC和75% SOC (即，40% PSOC窗口)，例如，為了維持燃料節(jié)省，減少充電利用510。在循環(huán)的過程期間，電池電源140可周期性地再充電至100% SOC (在完全充電時(shí)間Tf之上)并且在整個(gè)重置時(shí)間I；(重置事件)上放電至較低的充電狀態(tài)(SOC)水平513(或一些其它較低的水平)來重置電池電源140的化學(xué)過程和/或電池管理系統(tǒng)(BMS)。依照實(shí)施例，控制器190使用時(shí)間I；來重新表征或更新電池電源140的再充電電阻曲線。如本文所討論的，一些實(shí)施例可具有多個(gè)能量源(例如，太陽、風(fēng)、電網(wǎng)、柴油發(fā)電機(jī))來運(yùn)行電力設(shè)備以及給電池電源充電。在重置事件期間使用的能量源可在多種選項(xiàng)之間優(yōu)先化。有時(shí)，EGS (例如，柴油發(fā)電機(jī))可以是唯一可控制的能量源，而其它能量源可以是不定時(shí)發(fā)生的和不受控的。因此，為了健康管理的目的，可控制的能量源可用來重置電池電源至100%充電狀態(tài)。然而，依照本發(fā)明的實(shí)施例，能量源可以優(yōu)先化的方式選擇來減少和/或最小化操作成本。這樣的優(yōu)先化計(jì)劃的示例是首先利用本地的和可再生的能源(諸如太陽能或風(fēng)能)來充電。隨后，如果可再生的能量源是不可用的，則使用電網(wǎng)供應(yīng)。最后，如果其它源不可用的話，則使用EGS (例如，柴油發(fā)電機(jī))。這些機(jī)會性的重置事件(由于替代的能量源的可用性)可幫助減少延長的柴油發(fā)電機(jī)使用。圖6示出在混合型發(fā)電機(jī)-電池電力系統(tǒng)100中采取部分充電狀態(tài)(PSOC)窗口510來達(dá)到發(fā)動機(jī)燃料節(jié)省的方法600和601的兩個(gè)示例性實(shí)施例的兩個(gè)流程圖。第一方法600能夠表征為先驗(yàn)方法，而第二方法601能夠表征為在線方法。第一方法600包括(如步驟610所示)影響包括ESD和至少一個(gè)發(fā)動機(jī)的混合型電力系統(tǒng)的至少一個(gè)能量存儲裝置(例如，電池電源140)的充電電阻以使其隨時(shí)間而變化。例如，影響充電電阻以使其變化可包含隨著時(shí)間的過去改變ESD的充電狀態(tài)。在步驟620中，方法進(jìn)一步包括確定至少一個(gè)發(fā)動機(jī)的燃料燃燒率如何受充電電阻變化的影響。確定燃料燃燒率可包含基于充電電阻和結(jié)果充電電流來確定花費(fèi)多少時(shí)間來對ESD再充電，以及因此，EGS的發(fā)電機(jī)花費(fèi)多少時(shí)間來燃燒燃料。在步驟630中，方法進(jìn)一步包括基于該確定將至少一個(gè)發(fā)動機(jī)的燃料燃燒率映射到至少一個(gè)ESD的多個(gè)部分充電狀態(tài)(PSOC)的窗口。繪圖可存儲在系統(tǒng)100中并且被系統(tǒng)100的控制器190使用，例如，以基于電池電源140的實(shí)時(shí)充電電阻特性來選擇提供最多的燃料節(jié)省的PSOC窗口。在第二方法601的步驟640中，生成具有至少一個(gè)ESD的混合型電力系統(tǒng)的系統(tǒng)模型。在步驟650中，方法包括利用系統(tǒng)模型來估計(jì)改變ESD的充電電阻對包括ESD和發(fā)動機(jī)的系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)的燃料燃燒率的影響。在步驟660中，方法包括基于該估計(jì)將燃料燃燒率映射到ESD的PSOC的窗口。最優(yōu)化的PSOC窗口能夠存儲在系統(tǒng)100中并且被控制器190基于ESD (例如，電池電源140)的實(shí)時(shí)充電電阻特性選擇以選擇提供最多燃料節(jié)省的PSOC窗口(例如，基于映射標(biāo)識能量存儲裝置的特定的部分充電狀態(tài)(PSOC)窗口，其具有最小發(fā)動機(jī)燃料燃燒率作為與發(fā)動機(jī)耦合的發(fā)電機(jī)的電功率輸出的函數(shù))。圖7提供示出混合型發(fā)電機(jī)-電池電力系統(tǒng)100的發(fā)電機(jī)的負(fù)載分?jǐn)?shù)對服務(wù)年數(shù)的比較的圖表。負(fù)載分?jǐn)?shù)=(再充電功率+基本負(fù)載)/ (發(fā)電機(jī)的最大額定值)。因此，當(dāng)再充電周期縮短以及每天放電能量增加時(shí)，供應(yīng)再充電負(fù)載的發(fā)電機(jī)的后續(xù)負(fù)載分?jǐn)?shù)增力口。對于典型的發(fā)電機(jī)，隨著負(fù)載分?jǐn)?shù)增加，發(fā)電機(jī)效率也增加。因此，燃料節(jié)省與釋放的能量/ (放電的時(shí)間+再充電時(shí)間)成比例。一般而言，本發(fā)明的實(shí)施例嘗試通過調(diào)整PSOC設(shè)定點(diǎn)以相對高的平均水平維持再充電功率和基本負(fù)載的總和。對于不采用本文描述的燃料節(jié)省方法的系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)的負(fù)載分?jǐn)?shù)趨于如在圖7的圖形710中示出的那樣隨著時(shí)間的過去而降低。對于采用本文描述的燃料節(jié)省方法的系統(tǒng)，如在圖7的圖形720中示出的那樣，發(fā)電機(jī)的負(fù)載分?jǐn)?shù)以相對高的水平隨著時(shí)間的過去而保持恒定。因此，通過調(diào)節(jié)如本文描述的PSOC窗口，EGS 120的發(fā)電機(jī)的負(fù)載分?jǐn)?shù)能夠根據(jù)圖形720維持。圖8提供示出如何相對于再充電電流和電池壽命來控制施加至混合型發(fā)電機(jī)-電池電力系統(tǒng)100的電池電源140的再充電電位(電壓)的示例性實(shí)施例的圖表。在再充電電流大時(shí)，施加更高的再充電電位(電壓)至電池電源140導(dǎo)致在電池的反應(yīng)前鋒(化學(xué)過程)處的更加一致的電位。這個(gè)電位增加的理由是基于如下事實(shí)提高的電流在布線之內(nèi)的寄生串聯(lián)電阻、集電器以及在電池電源140內(nèi)的其它寄生元件中引起電位下降，從而導(dǎo)致更小的電位被施加以對電池電源140再充電。當(dāng)再充電電流高時(shí)(例如，在能量存儲裝置的再充電電阻值在電阻閾值之下時(shí))，本發(fā)明的實(shí)施例通過提高施加的電壓來補(bǔ)償這些寄生電阻損耗，因此貫穿電池電源140的化學(xué)過程施加一致的電位來幫助維持更快的再充電(即減少再充電時(shí)間)。在再充電電流隨后變成較低時(shí)(例如，在能量存儲裝置的再充電電阻值在電阻閾值之上時(shí))，能量存儲裝置可通過降低施加的電壓來繼續(xù)充電。備選地，能量存儲裝置可取而代之在再充電電阻值在電阻閾值之上時(shí)放電。這個(gè)串聯(lián)電阻補(bǔ)償方法由控制器190基于來自電池電源140的電壓和電流反饋信息提供。再充電電位的這個(gè)串聯(lián)電阻補(bǔ)償不同于施加恒定的高壓來加速再充電的傳統(tǒng)方法。施加恒定的高壓能夠在高的再充電電流處的電池化學(xué)過程上導(dǎo)致過電位壓，這危害到電池的健康。再次，如圖8中所示，施加的再充電電位對再充電電流的曲線趨向于隨著時(shí)間的過去向上偏移來補(bǔ)償可隨著電池老化而增加的寄生電阻項(xiàng)，因此維持電池電源的負(fù)極電位在一致的電平(即，在整個(gè)電池電源的化學(xué)過程維持電位)。依照本發(fā)明的實(shí)施例，將調(diào)節(jié)電池電源140的PSOC窗口和調(diào)節(jié)施加至電池電源140的再充電電位的方法進(jìn)行組合來提供更進(jìn)一步的燃料節(jié)省。例如，參照圖5，當(dāng)電池電源140在時(shí)間T。之上在設(shè)定點(diǎn)511和512之間被再充電時(shí)，控制器190在設(shè)定點(diǎn)511處以較高的電平(例如，58伏特)啟動施加的再充電電位，因?yàn)樵谠O(shè)定點(diǎn)511再充電電流是較高的，并且當(dāng)再充電電流降低時(shí)，逐漸地減少施加的再充電電位至在設(shè)定點(diǎn)512處的較低的電平(例如，56伏特)。圖9是用于電信或其它應(yīng)用的混合型發(fā)電機(jī)-電池電力系統(tǒng)900的第二實(shí)施例的圖示，示出能夠?qū)崿F(xiàn)本文描述的燃料節(jié)省方法的第一控制架構(gòu)。在圖9的實(shí)施例中，電力接口單元(PIU)910充當(dāng)實(shí)現(xiàn)燃料節(jié)省方法和本文所述的控制邏輯的控制器。同樣，在圖9的實(shí)施例中，AC功率(來自AC電網(wǎng)920或發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)組930)被整流器/開關(guān)式電源(SMPS) 940轉(zhuǎn)換成DC功率。SMPS 940為包含提供電功率的高效轉(zhuǎn)換的開關(guān)調(diào)節(jié)器的電子電源。整流器/SMPS 940的DC功率輸出用來對電池950充電和驅(qū)動DC負(fù)載960 (例如，BTS)ο在發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)組930關(guān)閉時(shí)，電池950提供DC功率至DC負(fù)載960。AC功率經(jīng)由PIU 910從AC電網(wǎng)920或發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)930提供至AC負(fù)載970。圖10是用于電信或其它應(yīng)用的混合型發(fā)電機(jī)-電池電力系統(tǒng)1000的第三實(shí)施例的圖示，示出能夠?qū)崿F(xiàn)本文描述的燃料節(jié)省方法的第二控制架構(gòu)。圖10的實(shí)施例比圖9的實(shí)施例更加以電池為中心。就是說，實(shí)施例圖10提供配置成互相通信(例如，經(jīng)由RS485/Modbus)和與整流器控制器1020通信的多個(gè)電池模塊1010。與圖9的系統(tǒng)900相似，圖10的系統(tǒng)1000進(jìn)一步包括發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)1030、PIU 1040、整流器/SMPS 1050和BTS 1060。一般而言，圖10的實(shí)施例提供比圖9的實(shí)施例更加復(fù)雜的通信架構(gòu)，允許健康狀態(tài)、電力執(zhí)行能力特性以及SOC操作范圍的電池模塊間通信。這樣的電池間通信可允許電池模塊的更好的操作、控制和平衡。整流器控制器1020提供在電池模塊1010和PIU 1040之間的通信，并且也與整流器/SMPS通信來提供對AC/DC功率轉(zhuǎn)換的控制。同樣，PIU 1040配置成接收多個(gè)傳感器輸入。例如，在系統(tǒng)1000的多種元件之間的接口和通信可經(jīng)由以太網(wǎng)、R232、RS485、Modbus以及CAN協(xié)議來提供。圖11是用于電信或其它應(yīng)用的混合型發(fā)電機(jī)-電池電力系統(tǒng)1100的第四實(shí)施例的圖示，示出能夠?qū)崿F(xiàn)本文描述的燃料節(jié)省方法的第三控制架構(gòu)。圖11的實(shí)施例比圖10的實(shí)施例更進(jìn)一步，去除PIU和整流控制器并提供與發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)1120，整流器/SMPS1130，以及多個(gè)電池模塊1140通信地接口連接的主控制器1110。主控制器1110配置成接收多個(gè)傳感器輸入。再次，在系統(tǒng)1100的多種元件之間的接口和通信可經(jīng)由例如以太網(wǎng)、R232、RS485、Modbus以及CAN協(xié)議來提供。DC負(fù)載(例如，BTS 1150)仍然由整流器/SMPS1130驅(qū)動。一般而言，從圖9的實(shí)施例至圖10的實(shí)施例至圖11的實(shí)施例的進(jìn)步推進(jìn)至更綜合的、更復(fù)雜的架構(gòu)，該架構(gòu)更容易維持、更劃算以及更加集中地被控制。與系統(tǒng)有關(guān)的另一個(gè)實(shí)施例包括配置成存儲DC電功率并且提供DC電功率至DC負(fù)載的能量存儲裝置。系統(tǒng)進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器操作地連接至能量存儲裝置并且配置成進(jìn)行如下的至少一個(gè)將來自AC電功率源的AC電功率轉(zhuǎn)換成DC電功率和調(diào)節(jié)來自DC電源的DC電功率，并且提供DC電功率至能量存儲裝置和/或DC負(fù)載。系統(tǒng)進(jìn)一步包括與能量存儲裝置和調(diào)節(jié)器通信的控制器，并且在能量存儲裝置的確定的再充電電阻值在確定的電阻閾值之下時(shí)，可操作成指引調(diào)節(jié)器來施加第一再充電電位至能量存儲裝置。在能量存儲裝置的確定的再充電電阻值在確定的電阻閾值之上時(shí)，控制器進(jìn)一步可操作成指引調(diào)節(jié)器來施加低于第一再充電電位的第二再充電電位至能量存儲裝置。在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器進(jìn)一步可操作成存儲再充電電阻值對能量存儲裝置的充電狀態(tài)的確定的分布或繪圖的至少一個(gè)，以及基于分布或繪圖的至少一個(gè)來確定能量存儲裝置的充電操作窗口，該能量存儲裝置進(jìn)行如下的至少一個(gè)保存被AC電功率源使用的燃料或能量，和保存被DC電功率源產(chǎn)生和/或存儲的能量。在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器進(jìn)一步可操作成基于充電操作窗口循環(huán)地開啟和關(guān)閉AC電功率源或DC電功率源的至少一個(gè)。與系統(tǒng)有關(guān)的另一個(gè)實(shí)施例包括配置成存儲DC電功率并且提供DC電功率至DC負(fù)載的能量存儲裝置。系統(tǒng)進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器操作地連接至能量存儲裝置并且配置成進(jìn)行如下的至少一個(gè)將來自AC電功率源的AC電功率轉(zhuǎn)換成DC電功率和調(diào)節(jié)來自DC電源的DC電功率，并且提供DC電功率至能量存儲裝置和/或DC負(fù)載。系統(tǒng)進(jìn)一步包括與能量存儲裝置和調(diào)節(jié)器通信的控制器，并且可操作成存儲再充電電阻值對能量存儲裝置的充電狀態(tài)的確定的分布或繪圖的至少一個(gè)?？刂破鬟€可操作成基于分布或繪圖的至少一個(gè)確定能量存儲裝置的充電操作窗口，該能量存儲裝置進(jìn)行如下的至少一個(gè)保存被AC電功率源使用的燃料或其它能量，和保存被DC電功率源產(chǎn)生和/或存儲的能量。在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器進(jìn)一步可操作成基于充電操作窗口循環(huán)地開啟和關(guān)閉AC電功率源或DC電功率源的至少一個(gè)。在所附權(quán)利要求中，術(shù)語“包含”和“具有”用作術(shù)語“包括”的易懂語言對等詞，術(shù)語“在其中”與“其中”對等。此外，在所附權(quán)利要求中，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”、“較高的”、“較低的”、“底部”、“頂部”等只用作標(biāo)記，而不是意在對它們的對象施加數(shù)字或位置要求。此外，所附權(quán)利要求的限制并不是按照部件加功能格式編寫的，并且不意于根據(jù)美國專利法第112條第六款來解釋，除非并直到這類權(quán)利要求限制明確使用詞語“用于…的部件”并跟隨沒有進(jìn)一步結(jié)構(gòu)的功能陳述。如本文使用的，以單數(shù)敘述并且以單詞“一”或“一個(gè)”開頭的元件或步驟應(yīng)該理解為不排除多個(gè)所述元件或步驟，除非明確地聲明這些排除。而且，對“一個(gè)實(shí)施例”的引用不是意在解釋為排除同樣包括所述特征的附加實(shí)施例的存在。此外，除非明確相反地陳述，實(shí)施例“包含” “包括”或“具有”具有特定的性質(zhì)的一個(gè)或多個(gè)元件可包括沒有具有那些性質(zhì)的附加元件。此外，某些實(shí)施例可示出為具有同樣的或相似的元件，然而，這僅僅用于圖示目的，并且這些實(shí)施例不一定需要具有相同的元件除非在權(quán)利要求中規(guī)定。如本文所使用的，術(shù)語“可”和“可以”表示在一組情形之內(nèi)的事件發(fā)生的可能性，具有特定的性質(zhì)、特性或功能，和/或通過表達(dá)與限定的動詞相關(guān)的一個(gè)或者多個(gè)能力、性能或可能性來限定另一個(gè)動詞。因此，使用“可”和“可以”表示修飾的術(shù)語對于指示的能力、功能或用途是明顯適當(dāng)?shù)?、能夠的或適合的，同時(shí)考慮到在一些情況下可能有時(shí)修飾的術(shù)語不適當(dāng)、不能夠或不適合。例如，在一些情況下，能夠期望事件或能力，而在其它情況下事件或能力不能發(fā)生-這個(gè)區(qū)別通過術(shù)語“可”和“可以”獲得。本書面描述使用示例來公開包括最佳模式的本發(fā)明的多種實(shí)施例，以及還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能實(shí)踐本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果此類其它示例具有與權(quán)利要求字面語言沒有不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求字面語言無實(shí)質(zhì)不同 的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們意于在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括: 響應(yīng)于能量存儲裝置的監(jiān)測的再充電電阻值或監(jiān)測的再充電電流的至少一個(gè)，控制所述能量存儲裝置的施加的再充電電位或充電狀態(tài)操作窗口的至少一個(gè)，以管理所述能量存儲裝置的再充電時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括相對于所述能量存儲裝置的放電時(shí)間減少所述再充電時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括減少所述能量存儲裝置的所述再充電時(shí)間。
4.一種方法，包括在所述能量存儲裝置的再充電電阻值在電阻閾值之下時(shí)，通過施加第一再充電電位至所述能量存儲裝置來對能量存儲裝置再充電。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的所述方法，進(jìn)一步包括在所述能量存儲裝置的所述再充電電阻值在所述電阻閾值之上時(shí)，通過施加低于所述第一再充電電位的第二再充電電位至所述能量存儲裝置來繼續(xù)對所述能量存儲裝置再充電。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括在所述能量存儲裝置的所述再充電電阻值在所述電阻閾值之上時(shí)，使所述能量存儲裝置放電。
7.一種系統(tǒng),包括: 能量存儲裝置，配置成存儲DC電功率并提供DC電功率至DC負(fù)載； 調(diào)節(jié)器，操作地連接至所述能量存儲裝置并配置成進(jìn)行如下的至少一個(gè):將來自AC電源的AC電功率轉(zhuǎn)換成DC電功率和調(diào)節(jié)來自DC電功率源的DC電功率，并且提供所述DC電功率至所述能量存儲裝置和/或至所述DC負(fù)載；以及 控制器，與所述能量存儲裝置和所述調(diào)節(jié)器通信，并且可操作成: 在所述能量存儲裝置的確定的再充電電阻值在確定的電阻閾值之下時(shí)，指引所述調(diào)節(jié)器施加第一再充電電位至所述能量存儲裝置；以及 在所述能量存儲裝置的確定的再充電電阻值在所述確定的電阻閾值之上時(shí)，指引所述調(diào)節(jié)器來施加低于所述第一再充電電位的第二再充電電位至所述能量存儲裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述能量存儲裝置包括電池電源。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，通過在所述系統(tǒng)的操作期間監(jiān)測所述能量存儲裝置的電位和再充電電流，所述控制器進(jìn)一步可操作成確定所述能量存儲裝置的所述再充電電阻值。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器還可操作成: 存儲所述能量存儲裝置的充電狀態(tài)對再充電電阻值的確定的分布或繪圖的至少一個(gè)，以及 基于所述分布或所述繪圖的所述至少一個(gè)來確定所述能量存儲裝置的充電操作窗口，所述充電操作窗口進(jìn)行如下的至少一個(gè):保存由所述AC電功率源使用的燃料或能量，和保存由所述DC電功率源產(chǎn)生和/或存儲的能量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器進(jìn)一步可操作成基于所述充電操作窗口循環(huán)地開啟和關(guān)閉所述AC電功率源或所述DC電功率源的至少一個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，通過在所述系統(tǒng)的操作期間監(jiān)測所述能量存儲裝置的電位和再充電電流，所述控制器進(jìn)一步可操作成確定所述分布或繪圖的所述至少一個(gè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述AC電功率源包括:配置成通過消耗燃料生成AC電功率的發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)組；或風(fēng)能系統(tǒng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述DC電功率源包括:太陽能系統(tǒng)或燃料電池能量系統(tǒng)。
15.—種方法,包括: 影響包括所述能量存儲裝置和至少一個(gè)發(fā)動機(jī)的混合型電力系統(tǒng)的至少一個(gè)能量存儲裝置的再充電電阻以使其隨時(shí)間變化； 確定所述至少一個(gè)發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)組的燃料燃燒率如何受所述再充電電阻變化影響；以及 基于所述確定將所述至少一個(gè)發(fā)動機(jī)的燃料燃燒率映射到所述至少一個(gè)能量存儲裝置的多個(gè)部分充電狀態(tài)(PSOC)窗口。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括基于所述映射標(biāo)識所述至少一個(gè)能量存儲裝置的所述多個(gè)部分充電狀態(tài)窗口(PSOC)的、減少所述至少一個(gè)發(fā)動機(jī)的所述燃料燃燒率的一個(gè)部分充電狀態(tài)窗口。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括在所述標(biāo)識的PSOC窗口之上操作能量存儲裝置。
18.—種方法,包括: 利用所述系統(tǒng)的模型估計(jì)能量存儲裝置的再充電電阻的改變對包括所述能量存儲裝置和所述發(fā)動機(jī)的系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)的燃料燃燒率的影響；以及 基于所述估計(jì)將所述燃料燃燒率映射到所述能量存儲裝置的部分充電狀態(tài)(PSOC)的窗P。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括基于所述映射來標(biāo)識所述能量存儲裝置的特定的部分充電狀態(tài)(PSOC)窗口，所述部分充電狀態(tài)窗口提供所述發(fā)動機(jī)的最小燃料燃燒率作為與所述發(fā)動機(jī)耦合的發(fā)電機(jī)的電功率輸出的函數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包括在所述標(biāo)識的PSOC窗口之上操作能量存儲裝置。
21.—種方法,包括: 至少部分地基于所述能量存儲裝置的充電狀態(tài)對再充電電阻值的分布，確定能量存儲裝置的充電操作窗口 ；以及 基于所述充電操作窗口控制所述能量存儲裝置的充電。
22.—種系統(tǒng),包括: 能量存儲裝置，配置成存儲DC電功率并且提供DC電功率至DC負(fù)載； 調(diào)節(jié)器，操作地連接至所述能量存儲裝置并且配置為進(jìn)行如下的至少一個(gè):將來自AC電功率源的AC電功率轉(zhuǎn)換成DC電功率，和調(diào)節(jié)來自DC電功率源的DC電功率，并且將所述DC電功率提供至所述能量存儲裝置和/或至所述DC負(fù)載；以及 控制器，與所述能量存儲裝置和所述調(diào)節(jié)器通信，并且可操作成: 存儲所述能量存儲裝置的充電狀態(tài)對再充電電阻值的確定的分布或繪圖的至少一個(gè)，以及基于所述分布或所述繪圖的至少一個(gè)來確定所述能量存儲裝置的充電操作窗口，該充電操作窗口進(jìn)行如下的至少一個(gè):保存由所述AC電功率源使用的燃料或其它能量，和保存由所述DC電功率源產(chǎn)生和/或存儲的能量。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述能量存儲裝置包含電池電源。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器進(jìn)一步可操作成基于充電操作窗口循環(huán)地開啟和關(guān)閉所述AC電功率源或所述DC電功率源的至少一個(gè)。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，通過在所述系統(tǒng)的操作期間監(jiān)測所述能量存儲裝置的電位和再充電電流，所述控制器進(jìn)一步可操作成確定所述分布或所述繪圖的所述至少一個(gè)。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器進(jìn)一步可操作成: 在所述能量存儲裝置的確定的再充電電阻值在電阻閾值之下時(shí)，指引所述調(diào)節(jié)器來施加第一再充電電位至所述能量存儲裝置；以及 在所述能量存儲裝置的所述確定的再充電電阻值在所述電阻閾值之上時(shí)，指引所述調(diào)節(jié)器施加低于所述第一再充電電位的第二再充電電位至所述能量存儲裝置。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中，通過在所述系統(tǒng)的操作期間監(jiān)測所述能量存儲裝置的電位和再充電電流，所述控制器進(jìn)一步可操作成確定所述能量存儲裝置的所述再充電電阻值。
28.—種在重置事件期間對能量存儲裝置再充電的方法，包括: 利用至少一個(gè)本地的和可再生的能量源來對能量存儲裝置再充電； 如果所述至少一個(gè)本地的和可再生的能量源不可用，則利用電網(wǎng)供應(yīng)來對所述能量存儲裝置再充電； 以及 如果所述至少一個(gè)本地的和可再生的能量源以及所述電網(wǎng)供應(yīng)不可用，則利用發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)組(EGS)來對所述能量存儲裝置再充電。
全文摘要
用于控制混合型電力架構(gòu)(100)來提供燃料或能量節(jié)省的系統(tǒng)和方法。通過施加受控制的電位和通過操作(510)ESD充電狀態(tài)操作窗口的在混合型系統(tǒng)(100)的壽命上的ESD再充電時(shí)間管理，減少能量存儲裝置(ESD)(140)的再充電時(shí)間。通過基于ESD(140)的再充電電阻分布來控制ESD(140)的部分充電狀態(tài)(PSOC)窗口(510)和通過基于ESD(140)的再充電電流和/或估計(jì)的再充電電阻分布控制施加至ESD(140)的充電電位，達(dá)到燃料或能量節(jié)省。
文檔編號H02J7/34GK103078389SQ201210412388
公開日2013年5月1日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者C.J.歘, H.L.N.維曼, D.W.小懷森亨特, R.N.巴爾, K.布卡薩穆德拉姆, C.布拉迪, M.戈托貝德 申請人:通用電氣公司