在歷史上，鉛酸電池是最初的可再充電電池中之一。在1859年，法國物理學(xué)家Gaston Planté開發(fā)了最初的實(shí)踐上有用的原型。現(xiàn)今，根據(jù)特殊的要求、諸如價格、壽命預(yù)期、對環(huán)境條件的魯棒性、充電或放電能力、再循環(huán)性質(zhì)以及重量而以各種類型來生產(chǎn)鉛酸電池。鉛酸電池被分組成閥控式鉛酸電池（VRLA）（也已知為密封的鉛酸電池（SLA）），以及可再填充或富液式鉛酸電池。存在兩種主要類型的VRLA，凝膠單元（gel cell）型以及吸收性玻璃纖維板（AGM）型。在凝膠單元型電池中，通過添加硅塵來加厚電解質(zhì)，而在AGM型電池中，占據(jù)電解質(zhì)的玻璃纖維板被插入在電池極板之間。

鉛酸電池已經(jīng)在多年來一般地被用作離網(wǎng)型太陽能系統(tǒng)中以及遠(yuǎn)程能量系統(tǒng)（RES）中的主要存儲介質(zhì)。鉛酸電池的流行性主要是由其低購買價格所促成的。然而，在RES的總壽命期上，鉛酸電池經(jīng)常變成主要的成本動因，因?yàn)槊?至3年必須更換它，這導(dǎo)致用于獲取和更換若干電池的高成本。與例如備用系統(tǒng)中的鉛（Pb）電池相比的這種相對短的壽命是由于遠(yuǎn)程能量應(yīng)用的性質(zhì)。例如，在離網(wǎng)型太陽能系統(tǒng)中，電池在白天期間取決于地理位置和天氣而被部分地充電若干小時，并且主要在夜間期間被放電，例如用于運(yùn)行燈泡、用于運(yùn)行電視機(jī)或其它設(shè)備和機(jī)器。由于這些條件，鉛酸電池在大部分時間中保持在低電荷狀態(tài)（SOC）中并且它很少被充滿電。這些方面影響鉛酸電池的容量，因?yàn)樗鼈儍A向于增加鉛酸電池中的硫酸化過程。

在凝膠單元型鉛酸電池的典型放電循環(huán)期間，電壓保持近似恒定并且朝著放電過程的結(jié)束而急劇地下降。同時，電池的內(nèi)部電阻朝著放電循環(huán)的結(jié)束而急劇地增加和上升。由于各種因素，鉛酸電池可能具有高的內(nèi)部電阻，即使它不是在放電循環(huán)的結(jié)束處。

對于許多應(yīng)用，有必要確定電池的電荷狀態(tài)（SOC）。在富液式鉛電池中，電解質(zhì)濃度可以用于該目的。在干電池中，除了別的之外尤其通過測量開路電壓、內(nèi)部電阻、通過使用外部線圈的電感測量、通過確定電池諧振頻率或通過評估電池的電化學(xué)噪聲來確定SOC。

若干機(jī)制影響鉛酸電池的壽命預(yù)期。陽極經(jīng)受板柵腐蝕，其對于深度放電而言尤其突出，而陰極受硫酸化影響并且電解質(zhì)可能受水損耗以及酸成層所影響。在AGM型電池中，玻璃纖維的彈性隨著時間減小并且與電解質(zhì)的接觸劣化。在凝膠單元型電池中，不可避免的水損耗傾向于使電解質(zhì)凝膠變厚并且這將最終使凝膠和電極之間的接觸劣化。酸成層主要影響富液式鉛酸電池并且僅僅在某種程度上影響AGM型電池。水損耗影響凝膠單元型電池的壽命并且當(dāng)電池被過度充電或被過快地充電時最顯著。

可再充電的鋰電池作為鋰離子和鋰聚合物電池而被生產(chǎn)。鋰聚合物電池，其也已知為鋰離子聚合物電池，具有與鋰離子電池類似的性質(zhì)，但是與鋰離子電池所不同的是，它們不包含液體電解質(zhì)。鋰電池具有比鉛酸電池高得多的能量密度并且它們可以被放電到更低的水平。另一方面，鋰電池對深度放電和對過度充電是敏感的并且具有比其它類型的電池更低的壽命。當(dāng)電池電壓降到大約2.5伏特以下時，深度放電開始。此外，具有串聯(lián)連接的多個單元的鋰電池需要單元平衡電子器件。

在鋰電池的放電期間，電壓僅僅在達(dá)到放電循環(huán)結(jié)束的稍微之前跌落。作為對照，內(nèi)部電阻下降直到達(dá)到容量的大約60%為止并且當(dāng)電池被進(jìn)一步放電時再次增大。

各種因素影響鋰電池的壽命，諸如高溫、深度放電、高的充電或放電電流以及高的充電電壓。雖然如果恰當(dāng)?shù)卮鎯︺U酸電池并且以規(guī)律的間隔對其再充電則鉛酸電池可以持續(xù)很長時間，但是鋰電池在存儲期間顯著老化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本說明書的目的是要提供一種經(jīng)改進(jìn)的混合存儲系統(tǒng)以及用于對混合存儲系統(tǒng)的電池進(jìn)行充電和放電的經(jīng)改進(jìn)的方法。這些目的通過獨(dú)立權(quán)利要求來解決。在從屬權(quán)利要求中公開進(jìn)一步的改善。

本說明書公開了一種混合電池充電設(shè)備，其具有用于連接光伏面板或其它電流供給的輸入端子以及用于連接負(fù)載的輸出端子。

第一電池連接被提供用于連接鉛酸電池并且第二電池連接被提供用于連接高循環(huán)化學(xué)電池。兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器被連接在高循環(huán)化學(xué)電池和鉛酸電池之間以使得兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器的端子的第一集合與第二電池連接相連接并且兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器的端子的第二集合與第一電池連接相連接。到輸出端子的輸入得自第一電池連接，因?yàn)檩敵龆俗釉谥虚g有或沒有另外的組件的情況下連接到第一電池連接。

充電和放電控制系統(tǒng)通過控制線而連接到兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器。充電和放電控制系統(tǒng)包括用于感測鉛酸電池的電荷狀態(tài)和用于感測鉛酸電池的內(nèi)部電阻的第一感測輸入端，用于感測高循環(huán)化學(xué)電池的電荷狀態(tài)的第二感測輸入端，和用于控制兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器的控制輸出端以及控制器單元。

第一感測輸入端可以包括一個輸入端口用以檢測電荷狀態(tài)和內(nèi)部電阻，或者它還可以包括分離的輸入端口以用于SoC和電阻檢測。

控制器單元操作以通過評估來自第二感測輸入端的信號而檢測何時鉛酸電池的內(nèi)部電阻超過預(yù)定電阻閾值。此外，控制器單元操作以控制兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器，例如通過響應(yīng)于鉛酸電池的內(nèi)部電阻超過預(yù)定電阻閾值而控制兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)的循環(huán)長度。兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器以這樣的方式被控制使得在鉛電池的放電循環(huán)期間，鉛酸電池和高循環(huán)化學(xué)電池在并行放電階段期間被并行地放電，或者換言之，被同時放電。

特別地，預(yù)定的內(nèi)部電阻可以被選擇使得它指示鉛酸電池的縮減的功能性。根據(jù)本說明書，控制器單元然后選擇放電策略，所述放電策略將較少的壓力加于鉛酸電池上。除了別的之外尤其通過合適的硬件和/或存儲在計(jì)算機(jī)可讀存儲器中的機(jī)器可讀指令來提供計(jì)算的功能性。

感測輸入端直接或間接地連接到鉛酸電池處以及高循環(huán)化學(xué)電池處的傳感器。感測輸入端可以被間接連接，因?yàn)榱硗獾奶幚韱卧⒅T如電壓監(jiān)視芯片可以連接在感測輸入端和電池處的傳感器中間。在本說明書的上下文中，傳感器還包括電子組件，諸如外部線圈或諧振電路，其被用作傳感器來探查電池。感測輸入端可以接收模擬信號，或者如果A/D轉(zhuǎn)換器被連接在傳感器和感測輸入端中間的話，它們還可以接收數(shù)字化的信號。

根據(jù)另外的實(shí)施例，控制器單元操作以響應(yīng)于去往充電和放電控制系統(tǒng)的輸入信號而選擇放電策略，所述充電和放電控制系統(tǒng)在第一和第二感測輸入端上接收所述輸入信號。放電策略包括用于開始和終止并行放電階段的條件。此外，放電策略可以被選擇使得當(dāng)鉛酸電池的內(nèi)部電阻超過預(yù)定值時、即使所連接的負(fù)載的功率需求很低，鉛酸電池和高循環(huán)化學(xué)電池也在一段時間上被同時放電。

根據(jù)另外的實(shí)施例，控制器單元操作以從經(jīng)由第一感測輸入端所接收的信號中得到第一電池條件，諸如電池健康度、電池年齡、或鉛酸電池的充電/放電循環(huán)的數(shù)目。此外，控制器單元操作以從第二感測輸入端中得到高循環(huán)化學(xué)電池的第二電池條件，并且基于第一電池條件和第二電池條件來選擇放電策略。

在以下公開的第二和第三放電策略中，其中僅有高循環(huán)化學(xué)電池放電的第一放電階段僅僅在所連接的負(fù)載的功率需求不是過高的時候?qū)崿F(xiàn)。當(dāng)存在高功率需求時，根據(jù)本說明書的混合存儲設(shè)備的設(shè)計(jì)而對鉛酸電池進(jìn)行并行放電。該情形示出在圖11中。

根據(jù)第一放電策略，控制器單元操作以在充電和放電控制系統(tǒng)進(jìn)入放電模式中時開始并行放電階段，并且在充電和放電控制系統(tǒng)檢測到鉛酸電池已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)時終止并行放電階段。對于鉛酸電池，經(jīng)放電的電荷狀態(tài)可以對應(yīng)于低SoC，例如30-40%，這對于電池的健康而言是有益的。特別地，通過經(jīng)由控制輸出端來控制兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器以及通過經(jīng)由第二控制輸出端來對將鉛酸電池的端子之一連接到負(fù)載的開關(guān)進(jìn)行控制而實(shí)現(xiàn)放電策略。

根據(jù)第二放電策略，控制器單元操作以首先對高循環(huán)化學(xué)電池進(jìn)行放電直到高循環(huán)化學(xué)電池已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的電荷狀態(tài)“x%”為止，而同時基本上維持鉛酸電池的SoC。根據(jù)一個實(shí)施例，該預(yù)定的SoC在間隔50% +/- 25%中，根據(jù)另外的實(shí)施例，它在間隔50% +/- 10%中，并且根據(jù)另外的實(shí)施例，它在間隔50% +/- 5%中。在高循環(huán)化學(xué)電池已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的電荷狀態(tài)時或其之后開始并行放電階段，并且在鉛酸電池已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)時終止并行放電階段。

根據(jù)第三放電策略，控制器單元操作以首先對高循環(huán)化學(xué)電池進(jìn)行放電直到高循環(huán)化學(xué)電池已經(jīng)達(dá)到第一預(yù)定的電荷狀態(tài)“x%”為止，而同時基本上維持鉛酸電池的SoC。根據(jù)一個實(shí)施例，第一預(yù)定SoC“x%”在間隔50% +/- 25%中，根據(jù)另外的實(shí)施例，它在間隔50% +/- 10%中，并且根據(jù)另外的實(shí)施例，它在間隔50% +/- 5%中。

此外，控制器單元操作以使鉛酸電池放電到第二預(yù)定的電荷狀態(tài)“y%”，而在高循環(huán)化學(xué)電池已經(jīng)達(dá)到第二預(yù)定的電荷狀態(tài)時或其后基本上維持高循環(huán)化學(xué)電池的SOC“x%”。根據(jù)一個實(shí)施例，第二預(yù)定的SoC“y%”在間隔50% +/- 25%中，根據(jù)另外的實(shí)施例，它在間隔50% +/- 10%中，并且根據(jù)另外的實(shí)施例，它在間隔50% +/- 5%中。

此外，控制器單元操作以在鉛酸電池已經(jīng)達(dá)到第二預(yù)定的電荷狀態(tài)“y%”時或其之后開始并行放電階段，并且在鉛酸電池（12）已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)時終止并行放電階段。

根據(jù)第四放電策略，控制器單元操作以首先使鉛酸電池放電到預(yù)定的電荷狀態(tài)“y%”，所述預(yù)定的電荷狀態(tài)“y%”根據(jù)一個實(shí)施例在間隔50% +/- 25%中，根據(jù)另外的實(shí)施例在間隔50% +/- 10%中，并且根據(jù)另外的實(shí)施例在間隔50% +/- 5%中，而基本上維持高循環(huán)化學(xué)電池的SoC。此外，在鉛酸電池已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的電荷狀態(tài)“y%”時或其之后開始并行放電階段，并且在鉛酸電池已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)時終止所述并行放電階段。

根據(jù)另外的實(shí)施例，控制器單元操作以響應(yīng)于第一和第三感測輸入端的信號而對控制輸出端進(jìn)行控制，使得高循環(huán)化學(xué)電池基本上在鉛酸電池達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)的同時達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)。

特別地，混合電池充電可以包括被連接到第一電池連接的富液式鉛酸電池，其中混合電池充電設(shè)備包括濃度傳感器用于測量富液式鉛酸電池的電解質(zhì)濃度，所述濃度傳感器連接到充電和放電控制系統(tǒng)的第一感測輸入端。富液式鉛酸電池容易地可得到并且可以在它們已經(jīng)經(jīng)歷了水損耗時被補(bǔ)給。

在一個特定的實(shí)施例中，富液式鉛酸電池的濃度傳感器包括一個或多個光學(xué)纖維。光學(xué)纖維可以延伸到電解質(zhì)中的不同高度，由此可以檢測電解質(zhì)的成層。

根據(jù)另一實(shí)施例，混合電池充電設(shè)備包括被連接到第一電池連接的干性鉛酸電池，或換言之，不是富液式鉛酸電池的鉛酸電池，例如吸收性玻璃纖維板鉛酸電池或凝膠鉛酸電池。

根據(jù)另外的實(shí)施例，混合電池充電設(shè)備包括電壓傳感器，用于測量干性鉛酸電池的開路電壓。電壓傳感器連接到充電和放電控制系統(tǒng)的第一感測輸入端，并且充電和放電控制系統(tǒng)操作以中斷充電或放電循環(huán)以用于測量開路電壓。

根據(jù)本說明書，可以提供各種設(shè)備來測量鉛酸電池的電荷狀態(tài)和/或外部電阻。

根據(jù)一個實(shí)施例，混合電池充電設(shè)備包括用于測量電荷狀態(tài)的外部線圈，其被置于干性鉛酸電池的附近，并且外部線圈連接到充電和放電控制系統(tǒng)的第一感測輸入端。

根據(jù)另一實(shí)施例，混合電池充電設(shè)備包括用于向干性鉛酸電池的端子施加交變電壓信號的諧振電路，以及用于測量干性鉛酸電池的響應(yīng)信號的電壓傳感器。諧振電路連接到充電和放電控制系統(tǒng)的控制輸出端，并且電壓傳感器連接到充電和放電控制系統(tǒng)的第一感測輸入端。

根據(jù)另一實(shí)施例，混合電池充電設(shè)備包括一個或多個電極以用于測量干性鉛酸電池的電化學(xué)噪聲。所述一個或多個電極連接到充電和放電控制系統(tǒng)的第一感測輸入端。電化學(xué)噪聲除了別的之外尤其可以包括電流噪聲、電勢噪聲，其在沒有外部電流的情況下、在電勢恒定器控制下或在靜電控制下被測量。

根據(jù)另外的方面，當(dāng)前說明書公開了用于對混合電池存儲設(shè)備進(jìn)行充電的方法，其中在混合存儲設(shè)備中具有鉛酸電池和高循環(huán)化學(xué)電池，其中兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器被連接在高循環(huán)化學(xué)電池的端子和鉛酸電池（12）的端子之間。

感測鉛酸電池的電荷狀態(tài)，其中感測包括利用傳感器來生成電信號，并且使用控制器單元來從電信號中導(dǎo)出值。此外，感測鉛酸電池的內(nèi)部電阻和高循環(huán)化學(xué)電池的電荷狀態(tài)。

通過評估來自第二感測輸入端的信號，檢測何時鉛酸電池的內(nèi)部電阻超過預(yù)定電阻閾值。如果鉛酸電池超過預(yù)定的內(nèi)部電阻閾值，則兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器被控制使得，在放電模式中，鉛酸電池和高循環(huán)化學(xué)電池在并行放電階段期間被并行放電。

此外，通過評估內(nèi)部電阻和/或另外的測量的改變，控制器單元可以檢測增加的內(nèi)部電阻的起因，諸如老化、低溫、尺寸不足的電池或以不合適的電池技術(shù)插入電池。

根據(jù)另外的實(shí)施例，在進(jìn)入到放電模式中之后開始并行放電階段。如果檢測到鉛酸電池已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)，則終止并行放電階段。

根據(jù)另外的實(shí)施例，第一電池條件、諸如電池健康度、電池年齡、鉛酸電池的循環(huán)的數(shù)目得自充電和放電控制系統(tǒng)的第一感測輸入端的信號。高循環(huán)化學(xué)電池的第二電池條件得自充電和放電控制系統(tǒng)的第二感測輸入端的信號?；诘谝浑姵貤l件和第二電池條件來選擇放電策略。

根據(jù)第一放電策略，放電方法包括以下步驟。在充電和放電控制系統(tǒng)（14、18）進(jìn)入放電模式中的時候開始并行放電階段，并且在充電和放電控制系統(tǒng)檢測到鉛酸電池（12）已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)時終止并行放電階段。特別地，這通過經(jīng)由控制輸出端來控制DC/DC轉(zhuǎn)換器以及通過經(jīng)由第二控制輸出端來對將鉛酸電池的端子之一連接到負(fù)載的開關(guān)進(jìn)行控制而被實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)第二放電策略，放電方法包括以下步驟。高循環(huán)化學(xué)電池首先被放電直到高循環(huán)化學(xué)電池已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的電荷狀態(tài)“x%”為止，所述預(yù)定的電荷狀態(tài)“x%”在一個實(shí)施例中在間隔50% +/- 25%中，在另一實(shí)施例中在間隔50% +/- 10%中，或者在另一實(shí)施例中在間隔50% +/- 5%中。并行放電階段在高循環(huán)化學(xué)電池已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的電荷狀態(tài)“x%”時或其之后開始，并且在鉛酸電池已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)時終止。

根據(jù)第三放電策略，放電方法包括以下步驟。首先，高循環(huán)化學(xué)電池被放電直到高循環(huán)化學(xué)電池已經(jīng)達(dá)到第一預(yù)定的電荷狀態(tài)“x%”為止，所述第一預(yù)定的電荷狀態(tài)“x%”在一個實(shí)施例中在間隔50% +/- 25%中，在另一實(shí)施例中在間隔50% +/- 10%中，而基本上維持鉛酸電池的SOC。

然后，鉛酸電池被放電到第二預(yù)定的電荷狀態(tài)“y%”，所述第二預(yù)定的電荷狀態(tài)“y%”在一個實(shí)施例中在間隔50% +/- 25%中，在另一實(shí)施例中在間隔50% +/- 10%中，而基本上維持高循環(huán)化學(xué)電池的SOC。

在鉛酸電池已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的電荷狀態(tài)“y%”時或其之后，并行放電階段開始，并且當(dāng)鉛酸電池（12）已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)時，并行放電階段終止。

根據(jù)第四放電策略，放電方法包括以下步驟。

首先，鉛酸電池被放電到預(yù)定的電荷狀態(tài)“y%”，所述預(yù)定的電荷狀態(tài)“y%”在一個實(shí)施例中在間隔50% +/- 25%中，并且在另一實(shí)施例中在間隔50% +/- 10%中，而基本上維持高循環(huán)化學(xué)電池的SOC。

在鉛酸電池（12）已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的電荷狀態(tài)“y%”時或其之后，并行放電階段開始，并且當(dāng)鉛酸電池（12）已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)時，并行放電階段終止。

根據(jù)另外的實(shí)施例，響應(yīng)于第一和第二感測輸入端的信號而控制兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器，使得高循環(huán)化學(xué)電池基本上在鉛酸電池達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)的同時達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)。

根據(jù)另外的實(shí)施例，放電方法包括通過測量電解質(zhì)濃度來確定鉛酸電池的內(nèi)部電阻。

根據(jù)另外的實(shí)施例，放電方法包括通過測量開路電壓來確定鉛酸電池的內(nèi)部電阻。

根據(jù)另外的實(shí)施例，放電方法包括通過測量鉛酸電池的阻抗、例如通過測量電池諧振頻率、或通過測量外部感測線圈的電感的變化來確定鉛酸電池的內(nèi)部電阻。

此外，本說明書提供了一種混合電池充電設(shè)備，其具有用于連接光伏面板的輸入端子以及用于連接鉛酸電池的第一電池連接。根據(jù)本說明書的鉛酸電池包括各種類型，諸如液體酸電池、鉛-凝膠電池或吸收性玻璃纖維板（AGM）鉛酸電池。

此外，電池充電設(shè)備包括用于連接高循環(huán)化學(xué)電池的第二電池連接。優(yōu)選地，鋰電池、諸如鋰離子電池或鋰聚合物電池提供高循環(huán)化學(xué)電池，但是也可以使用其它的高循環(huán)化學(xué)電池、諸如鎳鐵電池。

在本說明書的上下文內(nèi)，“化學(xué)電池”是指其中電池的充電或放電涉及離子移動以及電池的相應(yīng)陽極處的化學(xué)反應(yīng)的電池。這對立于電容器、諸如極板電容器、電解電容器或雙層電容器，其也已知為超級電容器，其中充電或放電僅僅涉及電子或其它帶電粒子的重布置，而沒有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。此外，根據(jù)本說明書的高循環(huán)化學(xué)電池是可再充電的電池。

根據(jù)本說明書，高循環(huán)化學(xué)電池的特性補(bǔ)充鉛酸電池的特性。鉛酸電池很好地適于被充滿電或甚至稍微過度充電，而高循環(huán)化學(xué)電池很好地適于較深的放電水平。鉛酸電池相對不昂貴并且經(jīng)常用于遠(yuǎn)程能量系統(tǒng)。這樣的鉛酸電池甚至可以由簡單的車輛電池來提供，但是更有利的是使用容忍較深放電的特殊適配的電池。

電池充電設(shè)備包括兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器，其也已知為雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器。兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器用于以第一電流方向?qū)︿囯姵剡M(jìn)行充電，以及以第二電流方向?qū)︿囯姵剡M(jìn)行放電。

兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器的端子的第一集合與第二電池連接相連接，并且兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器的端子的第二集合與第一電池連接相連接。去往端子的第二集合的輸入得自混合電池充電設(shè)備的輸入端子。在本文中，B的輸入“得”自A意指B從A接收輸入，其中所述輸入可以經(jīng)由電線直接從A傳輸?shù)紹，或者經(jīng)由其它組件、諸如開關(guān)、晶體管等等間接地傳輸。

此外，提供充電和放電控制系統(tǒng)，其經(jīng)由相應(yīng)的控制線以及用于連接負(fù)載的輸出端子而連接到兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器。輸出端子的輸入經(jīng)由用于將輸出端子連接到第一電池連接的連接構(gòu)件（諸如磁性開關(guān)或半導(dǎo)體開關(guān)）而得自第一電池連接。

在混合電池充電設(shè)備的直流電路中，極中的任一個可以用已知方式連接到公共接地。例如，第一電池連接的負(fù)極連接和輸出端子的負(fù)極端子可以連接到公共的接地電勢。換言之，相應(yīng)電池連接中之一以及輸出端子中之一可以通過對公共接地電勢的相應(yīng)連接來提供。兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端子還稱作“系統(tǒng)端子”并且跨系統(tǒng)端子的電壓還稱作“系統(tǒng)電壓”。

此外，混合電池充電設(shè)備可以包括控制設(shè)備，諸如受控制的開/關(guān)式開關(guān)、脈沖寬度調(diào)制（PWM）、最大功率點(diǎn)追蹤器等等，以用于更好地控制電池的充電電壓?？刂圃O(shè)備連接在系統(tǒng)的輸入端子和DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端子（其進(jìn)而連接到鉛酸電池的端子）之間。此外，控制設(shè)備經(jīng)由控制線而連接到充電和放電控制系統(tǒng)。例如，控制線可以被配置用于對控制設(shè)備中的PWM的晶體管進(jìn)行切換。

兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器可以包括例如升降壓轉(zhuǎn)換器、降壓轉(zhuǎn)換器或升壓轉(zhuǎn)換器，以用于提供合適的電壓比來為鋰電池充電或放電。特別地，兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器可以包括上升型轉(zhuǎn)換器，以用于向鋰電池提供比鉛酸電池的充電結(jié)束電壓更高的電壓。

特別地，兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器可以包括至少兩個半導(dǎo)體開關(guān)，其中晶體管的相應(yīng)的輸入連接經(jīng)由相應(yīng)的控制線被連接到充電控制系統(tǒng)。以此方式，兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器易于經(jīng)由電信號來控制。特別地，晶體管可以被實(shí)現(xiàn)為功率晶體管。

此外，混合電池充電設(shè)備可以包括用于連接第一和第二電壓傳感器的第一和第二電壓測量連接。第一電壓傳感器連接到鉛酸電池的端子，并且第一電壓測量連接被連接到充電和放電控制系統(tǒng)。第二電壓傳感器被連接到鋰電池的端子，并且第二電壓測量連接被連接到充電和放電控制系統(tǒng)，其中連接可以是直接的，或也可以是間接的，經(jīng)由用于管理鋰電池的電荷狀態(tài)的分離的控制器，諸如電壓監(jiān)視芯片。電壓監(jiān)視芯片可以連接到鋰電池的電壓傳感器以及經(jīng)由控制線而連接到充電控制系統(tǒng)。

特別地，鋰電池、兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器以及用于鋰電池的電壓監(jiān)視芯片可以一起裝配在能量存儲子系統(tǒng)中，其中能量存儲子系統(tǒng)提供輸入端子以用于將能量存儲子系統(tǒng)插入到混合電池充電設(shè)備中。由此，包括鋰電池的構(gòu)建塊可以與混合電池充電設(shè)備的其余部分相分離地被使用和服務(wù)。

第一和第二電壓傳感器可以被提供為混合電池充電設(shè)備的組件，例如在充電和放電控制系統(tǒng)內(nèi)，或者它們可以被提供為相應(yīng)電池的組件。

混合電池充電設(shè)備可以此外包括用于鋰電池的分離的電池管理系統(tǒng)，所述分離的電池管理系統(tǒng)被連接到充電和放電控制系統(tǒng)。以此方式，現(xiàn)有的電池充電設(shè)備、例如用于鋰電池的電池充電設(shè)備、或其部分可以使用在根據(jù)本說明書的混合電池充電設(shè)備中。

本申請此外公開了具有根據(jù)本說明書的混合充電設(shè)備的混合存儲系統(tǒng)，其此外包括被連接到第二電池連接的鋰電池。

此外，混合存儲系統(tǒng)還可以包括諸如超電容器之類的電容器，其并聯(lián)地連接到鋰電池，以用于對于所連接的負(fù)載的高負(fù)載峰值的快速響應(yīng)。

此外，本申請公開了一種具有根據(jù)本說明書的混合充電設(shè)備的混合存儲系統(tǒng)，其此外包括被連接到第一電池連接的鉛酸電池。

混合存儲系統(tǒng)可以此外包括第一電壓傳感器以及第二電壓傳感器，所述第一電壓傳感器被連接到第一電池的一個或多個端子并且連接到充電和放電控制系統(tǒng)，所述第二電壓傳感器被連接到第二電壓電池的一個或多個端子并且連接到充電和放電控制系統(tǒng)。

此外，本申請公開了一種用于通過諸如光伏面板之類的電功率源來對混合存儲系統(tǒng)的鉛酸電池和鋰電池進(jìn)行充電的方法。

根據(jù)本申請，鉛酸電池在第一電池充電階段中被充電直到鉛酸電池已經(jīng)達(dá)到第一預(yù)定的電荷狀態(tài)為止。在其中鉛酸電池被充電的第一電池充電階段期間，可以僅僅通過限于最大電流或限于執(zhí)行不受限的充電或大量充電、例如通過使用充電電壓和電流作為輸入數(shù)據(jù)的PID控制器來控制充電。

在均等階段中，其也已知為加注（topping）或升壓階段，鉛酸電池和鋰電池二者都被充電直到鉛酸電池已經(jīng)達(dá)到第二預(yù)定的電荷狀態(tài)為止。另外，鉛酸電池和鋰電池還可以在鉛酸電池的“吸收階段”或升壓階段期間被充電。在均等和吸收階段中，系統(tǒng)電壓以對應(yīng)于所述階段的不同設(shè)定點(diǎn)而保持恒定。

在均等階段期間，可以使得在鉛酸電池處所施加的電壓在預(yù)定的較低電壓和預(yù)定的較高電壓之間振蕩。特別地，可以通過脈沖充電、并且尤其是通過經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的充電來施加電壓。充電脈沖的電壓可以高于鉛酸電池的充電結(jié)束電壓。充電脈沖可以有助于鉛酸電池的較高的充電以及壽命預(yù)期，這通過使電池單元上的充電均等、混合電解質(zhì)以及減少硫酸化。此外，在鉛酸電池的端子處的均值電壓在均等階段期間接近于鉛酸電池的充電結(jié)束電壓。在均等階段期間，對鉛酸電池的充電電流將減小，因?yàn)殂U酸電池的電荷狀態(tài)接近100%。

鋰電池在第三電池充電階段中被充電，在所述第三電池充電階段期間，基本上恒定的系統(tǒng)電壓被施加到鉛酸電池的系統(tǒng)端子并且第一電壓被轉(zhuǎn)換成鋰電池的端子處的充電電壓。

有利地，使得在第三電池充電階段中的鋰電池充電期間被施加到系統(tǒng)端子的基本上恒定的系統(tǒng)電壓等于鉛酸電池的最大開路電壓。由此，鉛酸電池將不顯著地放電，即使它保持連接到鋰電池。另一方面，通過將鉛酸電池的端子保持在其最大開路電壓處而避免鉛酸電池的過度充電。另外，涓流或備用充電可以應(yīng)用于鉛酸電池，在其期間，所施加的電壓可以高于鉛酸電池的最大開路電壓。

此外，本申請公開了一種用于對混合存儲系統(tǒng)的鉛酸電池和鋰電池進(jìn)行放電的方法。根據(jù)本申請，通過經(jīng)由鉛酸電池的系統(tǒng)端子來使鋰電池放電而向負(fù)載供給功率。在鋰電池的放電期間，系統(tǒng)端子處的電壓被維持成基本上等于鉛酸電池的最大開路電壓，直到鋰電池的端子處的電壓已經(jīng)達(dá)到鋰電池的放電結(jié)束電壓為止。

由此，不要求在鋰電池和負(fù)載之間提供直接連接。這確保鉛酸電池沒有已經(jīng)被放電，即使它沒有斷開。受控制的DC/DC轉(zhuǎn)換器可以例如提供所要求的電壓。

如果鋰電池的輸出電壓已經(jīng)達(dá)到鋰電池的放電結(jié)束電壓，則鉛酸電池被放電直到鉛酸電池的電壓已經(jīng)達(dá)到鉛酸電池的放電結(jié)束電壓為止。鉛酸電池的放電結(jié)束電壓是鉛酸電池可以安全地被放電所到的電壓。鉛酸電池的放電結(jié)束電壓對應(yīng)于鉛酸電池的大約30-40%的SOC。

類似地，如果負(fù)載從鋰電池汲取電流使得鉛酸電池的端子處的電壓降到鉛酸電池的最大開路電壓以下，則鉛酸電池與鋰電池并行地被放電直到鋰電池已經(jīng)達(dá)到放電結(jié)束電壓為止。

另外，在使鉛酸電池放電之后可以斷開鉛酸電池和/或混合存儲系統(tǒng)可以進(jìn)入備用模式直到確定了電功率源可以供給足夠的功率來加載第一電池為止。鉛酸電池的斷開可以通過用于斷開負(fù)載的開/關(guān)式開關(guān)來實(shí)現(xiàn)和/或通過在鉛酸電池處所提供的分離的開/關(guān)式開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。特別地，備用模式可以通過掛起第一電池的端子處的系統(tǒng)電壓以及第二電池的端子處的電壓的測量來提供減少的功率消耗。

此外，本申請公開了一種根據(jù)本說明書的混合電池充電設(shè)備，其中充電和放電控制系統(tǒng)操作以用于執(zhí)行根據(jù)本說明書的充電或放電方法。這可以例如通過提供在混合電池充電設(shè)備的充電和放電控制設(shè)備中所提供的專用電路或可編程微控制器的計(jì)算機(jī)可讀程序來實(shí)現(xiàn)。

一般而言，根據(jù)本說明書的混合存儲系統(tǒng)可以使用在存在對于來自能量源的能量的高效中間存儲的需要的無論什么情況下。這特別地適用于其中來自能量源的供給和/或能量消費(fèi)者的能量需求隨時間變化的能量系統(tǒng)。更特別地，這些條件適用于離網(wǎng)型應(yīng)用，所述離網(wǎng)型應(yīng)用由變化的能量源、諸如太陽能或風(fēng)能來被供給。具有根據(jù)本說明書的混合存儲系統(tǒng)的離網(wǎng)型太陽能功率站可以例如使用在遠(yuǎn)程地理位置中，諸如非洲或巴西內(nèi)。此外，它還可以用于為通常位于聚集之外的裝置（諸如通信天線、氣象站、火情觀測塔、應(yīng)急庇護(hù)所、外層空間中的設(shè)備等等）供電。

附圖說明

現(xiàn)在關(guān)于以下各圖來進(jìn)一步詳細(xì)地解釋本申請，在所述各圖中：

圖1示出了具有鉛酸電池和鋰電池的混合存儲系統(tǒng)的一般概要，

圖2示出了混合存儲系統(tǒng)的詳細(xì)視圖，

圖3示出了根據(jù)第一放電方法的鉛酸電池的放電曲線，

圖4示出了根據(jù)第一放電方法的鋰電池的放電曲線，

圖5示出了根據(jù)第二放電方法的鉛酸電池和鋰電池的放電曲線，

圖6示出了根據(jù)第三放電方法的鉛酸電池和鋰電池的放電曲線，

圖7示出了根據(jù)第四放電方法的鉛酸電池和鋰電池的放電曲線，

圖8示出了圖1和2的混合存儲系統(tǒng)的電路圖，

圖9示出了在不同的條件下的圖1的存儲系統(tǒng)的12伏特鉛酸電池的電荷狀態(tài)曲線，

圖10示出了在典型的充電和放電過程期間圖1的混合存儲系統(tǒng)的系統(tǒng)電壓、鉛酸電池的電荷狀態(tài)和鋰電池的電荷狀態(tài)，以及

圖11示出了用于高負(fù)載的放電過程的圖1的混合存儲系統(tǒng)的另外的參數(shù)，

圖12示出了圖1的混合存儲系統(tǒng)的充電和放電過程的流程圖，

圖13示出了具有第一混合電池充電設(shè)備的另一混合存儲系統(tǒng)，以及

圖14示出了具有第二混合電池充電設(shè)備的另外的混合存儲系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

在以下的描述中，提供細(xì)節(jié)來描述本申請的實(shí)施例。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言應(yīng)當(dāng)顯而易見的是，可以在沒有這樣的細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐實(shí)施例。

實(shí)施例的一些部分是類似的。類似的部分可以具有相同的名稱或類似的部分號碼。在適當(dāng)?shù)那闆r下，一部分的描述通過引用另一類似部分也適用，由此減少文本的重復(fù)而不限制本公開。

圖1示出了具有混合電池充電設(shè)備10的混合存儲系統(tǒng)5的一般布局。根據(jù)本說明書，混合存儲系統(tǒng)5包括至少一個電池，而混合電池充電設(shè)備不一定包括電池。

混合存儲系統(tǒng)5包括具有光伏面板11的第一能量存儲子系統(tǒng)8以及第二能量存儲子系統(tǒng)9。第一能量存儲子系統(tǒng)8包括鉛酸電池12、單向DC/DC轉(zhuǎn)換器13和充電控制系統(tǒng)14。充電控制系統(tǒng)14包括微控制器15和傳感器16。傳感器16包括在鉛酸電池12的端子處的電壓傳感器。DC/DC轉(zhuǎn)換器13被連接到最大功率點(diǎn)追蹤器（MPPT）。最大功率點(diǎn)追蹤器提供用于光伏面板11的阻抗匹配，并且它可以通過充電控制系統(tǒng)14的一部分以及另外的硬件組件來實(shí)現(xiàn)。

典型地，MPPT使用跨光伏面板11的電壓的測量，來自光伏面板11的電流的測量，以及可選地，另外的測量以生成對應(yīng)于參考電壓和/或參考電流的控制信號。MPPT算法包括恒定電壓、擾亂以及觀測以及增量的傳導(dǎo)性算法。

尤其是對于具有較高輸出功率（例如，300瓦特以上）的遠(yuǎn)程能量系統(tǒng)，有利的是在根據(jù)本說明書的系統(tǒng)中使用最大功率點(diǎn)追蹤器（MPPT）。由此，有可能實(shí)現(xiàn)高效率。然而，根據(jù)本說明書的系統(tǒng)還可以如同離網(wǎng)型太陽能系統(tǒng)那樣在沒有MPPT或輸入-DC/DC轉(zhuǎn)換器13的情況下被操作。

第二能量存儲子系統(tǒng)9包括鋰電池6、雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器17以及電壓監(jiān)視芯片18。DC/DC轉(zhuǎn)換器13和17可以以各種方式來被實(shí)現(xiàn)，例如被實(shí)現(xiàn)為降壓轉(zhuǎn)換器、升壓轉(zhuǎn)換器或升降壓轉(zhuǎn)換器。

圖2示出了圖1的布局的詳細(xì)視圖。根據(jù)圖2的布局，鋰電池6經(jīng)由雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器17而并聯(lián)地連接到鉛酸電池12并且連接到負(fù)載19。此外，DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出線并聯(lián)地連接到鉛酸電池12。負(fù)載開關(guān)20串聯(lián)地連接到負(fù)載19。負(fù)載開關(guān)20被提供來防止深度放電，并且它可以被實(shí)現(xiàn)為半導(dǎo)體開關(guān)，諸如雙極型晶體管、FET、IGBT或其它的。箭頭7指示電流方向。

圖2中的虛線箭頭指示去往充電控制系統(tǒng)14和去往電壓監(jiān)視芯片18的傳感器信號的流，在充電控制系統(tǒng)14和電壓監(jiān)視芯片之間的信號流，以及來自充電控制系統(tǒng)14的控制信號的流。充電控制系統(tǒng)14包括用于從鉛酸電池12接收傳感器信號的感測輸入端70、第二感測輸入端74、用于控制兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器17的第一控制輸出端72以及用于控制DC/DC轉(zhuǎn)換器13的第二控制輸出端73。

鋰電池電壓監(jiān)視芯片18包括感測輸出端71和通信端口75。在圖2的實(shí)施例中，充電和放電控制系統(tǒng)14的第二感測輸入端74以及通信端口75被提供用于雙向通信。根據(jù)另一實(shí)施例，充電和放電控制系統(tǒng)14和鋰電池電壓監(jiān)視芯片18各自具有被提供用于充電和放電控制系統(tǒng)14與鋰電池電壓監(jiān)視芯片18之間的單向通信的輸入和輸出端口。

混合存儲系統(tǒng)提供正輸入端子40和負(fù)輸入端子41，其連接到光伏面板11的對應(yīng)的輸出端子，以及正輸出端子42和負(fù)輸出端子43，其連接到負(fù)載19的對應(yīng)的輸入端子。鋰的子系統(tǒng)9包括正輸入端子44和負(fù)輸入端子45，其連接到鉛酸電池12的相應(yīng)的端子。此外，鋰的子系統(tǒng)9包括正輸出端子46和負(fù)輸出端子47，其連接到鋰電池6的相應(yīng)的端子。

對于包括AC消費(fèi)者的負(fù)載19，DC/AC轉(zhuǎn)換器可以被連接在輸出端子42和43與負(fù)載19之間。DC/AC轉(zhuǎn)換器可以例如通過開關(guān)的H橋或開關(guān)的三相逆變器來提供。

圖3至6示出了用于支持示出了高內(nèi)部電阻的鉛酸電池的鋰電池的放電的控制策略。在圖3至6的實(shí)施例中，當(dāng)鉛酸電池充滿電時，鉛酸電池的內(nèi)部電阻在放電循環(huán)的開始時已經(jīng)超過閾值電阻。然而，在放電循環(huán)期間的稍后時間處還可以檢測到高的內(nèi)部電阻。在本說明書的上下文中，100%的電荷狀態(tài)是指電池目前能夠支持的容量，或者是指在充電循環(huán)完成之后電池吸收的電荷的最大量。該容量可以不同于電池初始具有的容量或不同于根據(jù)其工廠規(guī)范的最大容量。

圖3和4示出了根據(jù)第一放電控制策略的鉛酸電池和鋰電池的放電曲線。根據(jù)第一放電控制策略，如果鉛酸電池的內(nèi)部電阻超過閾值電阻，則鉛酸電池和鋰電池并行地被放電。鉛酸電池的放電在大約30-40%的SOC處停止，并且鋰電池的放電在深度放電開始之前停止。

圖5示出了根據(jù)可替換的第二放電控制策略的鉛酸電池和鋰電池的放電曲線。根據(jù)第二放電控制策略，在檢測到鉛酸電池的高的內(nèi)部電阻之后首先使鋰電池放電，并且使鉛酸電池保持在相同的電荷狀態(tài)中。當(dāng)檢測到鋰電池已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的電荷狀態(tài)x%時，鋰電池和鉛酸電池被并行地放電。鉛酸電池的放電在大約30-40%的SOC處停止，并且鋰電池的放電在深度放電開始之前停止。在一個實(shí)施例中，x是在具有50%+/-25%的邊界的間隔中的預(yù)定值。

由于僅僅在鋰電池的電荷狀態(tài)已經(jīng)達(dá)到x%的預(yù)定水平之后使鉛酸電池放電，所以鉛酸電池被循環(huán)較少次，并且其壽命預(yù)期得以增強(qiáng)。

圖6示出了根據(jù)可替換的第三放電控制策略的鉛酸電池和鋰電池的放電曲線。根據(jù)第三放電控制策略，在檢測到鉛酸電池的高內(nèi)部電阻之后首先使鋰電池放電。當(dāng)檢測到鋰電池已經(jīng)達(dá)到x%的預(yù)定電荷狀態(tài)時，僅僅使鉛酸電池放電而使鋰電池保持于相同的電荷狀態(tài)。

當(dāng)檢測到鉛酸電池已經(jīng)達(dá)到y(tǒng)%的第二預(yù)定的電荷狀態(tài)時，鉛酸電池和鋰電池被并行地放電。鉛酸電池的放電在大約30-40%的SOC處停止，并且鋰電池的放電在深度放電開始之前停止。在一個實(shí)施例中，y是在具有50%+/-25%的邊界的間隔中的預(yù)定值。

圖7示出了根據(jù)可替換的第四放電控制策略的鉛酸電池和鋰電池的放電曲線。根據(jù)第四放電控制策略，在檢測到鉛酸電池的高內(nèi)部電阻之后，僅僅使鉛酸電池放電。當(dāng)檢測到鉛酸電池已經(jīng)達(dá)到y(tǒng)%的預(yù)定電荷狀態(tài)時，鉛酸電池和鋰電池被并行地放電。鉛酸電池的放電在大約30-40%的SOC處停止，并且鋰電池的放電在深度放電開始之前停止。

根據(jù)第四放電控制策略，鉛電池在所有四個控制策略的大部分中被循環(huán)，并且因此將更迅速地老化。作為對照，鋰電池被不太經(jīng)常地循環(huán)并且具有較長的壽命預(yù)期。

根據(jù)本說明書，充電控制器可以根據(jù)預(yù)定的準(zhǔn)則而選擇圖3至7的四種放電控制策略中的一個。控制策略的選擇可以取決于電池的老化。例如，如果檢測到鋰電池的性質(zhì)已經(jīng)顯著地劣化，則控制器可以選擇將較少壓力加于鋰電池上的放電策略。另一方面，如果檢測到鉛酸電池的性質(zhì)已經(jīng)顯著劣化，則控制器可以選擇將較少壓力加于鉛酸電池上的放電策略。在一個實(shí)施例中，放電控制策略的優(yōu)先級是用戶可配置的。例如，用戶可以判定電池中的一個特別昂貴或者難以替換并且選擇將最少壓力加于該電池上的控制方法或向所述控制方法指派高的優(yōu)先級。

作為示例，根據(jù)圖3-7的放電方法可以利用圖1中所示的混合存儲系統(tǒng)10來實(shí)現(xiàn)。

圖8示出了根據(jù)圖2的混合存儲系統(tǒng)5的電路圖。在圖8的示例中，鉛酸電池12可以遞送12V左右的電壓，并且鋰電池6可以遞送24V左右的電壓。光伏面板11經(jīng)由反向電流保護(hù)MOSFET 21而連接到混合存儲系統(tǒng)5。用于瞬態(tài)電壓抑制（TVS）以及過電壓抑制的TVS二極管39并聯(lián)地連接到光伏面板11。

DC/DC轉(zhuǎn)換器13，其連接到光伏面板11的輸出端并且連接到鉛酸電池12的電池端子，包括第一MOSFET 22、第二MOSFET 24以及電感器23，其以星型連接而被連接。電容器25的第一端子連接到鉛酸電池12的正極電池端子，并且電容器25的第二端子連接到鉛酸電池12的負(fù)極電池端子。

此外，第二電容器26并聯(lián)地連接到輸入端子40和41并且作為輸入濾波器而起作用。第一MOSFET 22包括寄生二極管27，并且第二MOSFET包括寄生二極管28。

在操作期間，通過充電控制系統(tǒng)14來測量光伏面板11或DC/DC轉(zhuǎn)換器13的輸出功率。充電控制系統(tǒng)14的控制信號根據(jù)光伏面板11的最大功率點(diǎn)、經(jīng)由斷開和閉合MOSFET 22和24而調(diào)整DC/DC轉(zhuǎn)換器13的比。

DC/DC轉(zhuǎn)換器17，其連接到鋰電池6的電池端子并且連接到鉛酸電池12的電池端子，包括以星型連接而被連接的第一MOSFET 29、第二MOSFET 30以及電感器31。鋰電池6的正極電池端子連接到電容器32的第一端子，并且鋰電池6的負(fù)極電池端子連接到電容器32的第二端子。

另一方面，電容器25、26、32和33充當(dāng)濾波器以用于使輸出電壓平滑。

第一MOSFET 29包括寄生二極管34并且第二MOSFET 30包括寄生二極管35。保護(hù)MOSFET 21包括寄生二極管36并且負(fù)載開關(guān)20包括寄生二極管37。寄生二極管27、28、34、35、36和37還充當(dāng)關(guān)于對應(yīng)的MOSFET 22、24、29、30、21和20的續(xù)流二極管。代替于MOSFET，也可以使用其它場效應(yīng)晶體管，如例如IGBT、JFET或其它的。

在混合存儲系統(tǒng)5的正輸出端子的附近提供熔斷器38，來保護(hù)混合存儲系統(tǒng)5的電路免受過載。接地電勢38連接到鉛酸電池12的負(fù)極端子，連接到鋰電池6的負(fù)極端子，并且連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器13的電容器25、第二MOSFET 24和第二電容器26的相應(yīng)端子。

根據(jù)本申請，不要求電池6、12處的分離的開關(guān)。然而，鉛酸電池12和鋰電池6可以分別配備有開關(guān)，以用于連接和斷開鉛酸電池12與鋰電池6。

通過MOSFET 24和22的相應(yīng)柵電極處的控制信號來控制DC/DC轉(zhuǎn)換器13，并且通過MOSFET 29和30的相應(yīng)柵電極處的控制信號來控制DC/DC轉(zhuǎn)換器17。DC/DC轉(zhuǎn)換器13和17可以通過在相應(yīng)晶體管的相應(yīng)基極或柵極處施加經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的脈沖而被操作為充電脈沖生成器。

在充電模式中，充電脈沖可以用于為電池、鉛酸電池12和鋰電池6充電，并且在恢復(fù)模式中，它們可以用于鉛酸電池12的脫硫。關(guān)于充電，術(shù)語“脈沖寬度調(diào)制”（PWM）是指在半導(dǎo)體開關(guān)處所施加的信號。所生成的充電或電壓脈沖一般地將不取矩形脈沖的形狀。這不同于用于例如經(jīng)由PWM來驅(qū)動發(fā)動機(jī)的開關(guān)式H橋的輸出。

在操作期間，通過電壓監(jiān)視芯片18來測量鋰電池6的電壓，并且通過充電控制系統(tǒng)14來測量鉛酸電池12的電壓。充電控制系統(tǒng)14經(jīng)由去往MOSFET 22和24的控制信號來調(diào)整DC/DC轉(zhuǎn)換器13的電流。類似地，充電控制系統(tǒng)14經(jīng)由去往MOSFET 29和30的控制信號來調(diào)整通過DC/DC轉(zhuǎn)換器17的電流或功率。經(jīng)由增加通過DC/DC轉(zhuǎn)換器13和17的輸入電壓，光伏面板可以用于甚至在較弱日照的時段中為電池12和6充電。

此外，充電控制系統(tǒng)14通過相應(yīng)的控制信號來控制保護(hù)MOSFET 21和負(fù)載開關(guān)20的斷開和閉合。

現(xiàn)在關(guān)于以下的圖9和10來更詳細(xì)地解釋根據(jù)本說明書的充電控制系統(tǒng)12的控制信號的生成。

圖9示出了在不同的條件下的12伏特鉛酸電池的電荷狀態(tài)曲線。最上部的曲線示出了對于以0.1C的充電速率為鉛酸電池充電而言所要求的外部電壓。該充電速率意味著10小時的電池容量。以0.1C的充電速率，鉛酸電池在大約90%的電荷狀態(tài)（SOC）處達(dá)到大約13.5V的充電結(jié)束電壓V_EOC，其由圓形符號指示。自上的第二曲線示出對于以0.025C的充電速率為鉛酸電池充電而言所要求的外部電壓。在該情況下，鉛酸電池在大約90%的電荷狀態(tài)處達(dá)到大約13V的充電結(jié)束電壓V_EOC，其由圓形符號指示。

自下的第二曲線示出了針對鉛酸電池的不同電荷狀態(tài)的開路電壓。由菱形符號標(biāo)記大約12.5伏特的最大開路電壓V_maxOC。最下方的曲線示出了當(dāng)負(fù)載被選擇使得鉛酸電池以大約0.2C的放電速率放電時由鉛酸電池所遞送的電壓。在大約35%電池電荷的電荷狀態(tài)處，達(dá)到放電結(jié)束電壓。由三角形符號標(biāo)記在放電結(jié)束時在鉛酸電池的電池端子之間的電壓V_EOD，其在大約11.2伏特處。

一般而言，在根據(jù)本說明書的控制算法中使用以下電壓。

-V_Sys，其對應(yīng)于鉛酸電池12的電壓并且對應(yīng)于在DC/DC轉(zhuǎn)換器17的端子的第二集合處的電壓。根據(jù)本申請，關(guān)于哪個電池被充電或放電的決定取決于V_sys，并且作為選項(xiàng)取決于電流。

-V_EOC，其表示充電結(jié)束電壓。在鋰電池中，該電壓（V_Li_EOC）可以對應(yīng)于大約100%的SOC。作為對照，鉛（Pb）電池中的充電結(jié)束電壓（V_Pb_EOC）對應(yīng)于85-90%的SOC。為了達(dá)到100%的SOC，在已經(jīng)達(dá)到充電結(jié)束電壓之后，必須進(jìn)一步為鉛酸電池充電。如在圖9中所示，電壓V_Pb_EOC可以取決于充電速率。此外，它還取決于鉛酸電池的特性，諸如年齡和操作溫度。

-V_EOD，其表示放電結(jié)束電壓。在鋰電池中，該電壓（V_Li_EOD）對應(yīng)于SOC的某個低水平，而在鉛電池中，為了避免對電池的損害，該電壓（V_Pb_EOD）將對應(yīng)于例如30-35%的SOC，如圖8中所示。電壓V_Pb_EOD還取決于放電電流、電池的年齡和電池溫度。它不對應(yīng)于控制存儲算法中的預(yù)定的固定值。

在根據(jù)本說明書的充電方法中，脈沖寬度調(diào)制（PWM）充電模式用于為鉛酸電池12充電。PWM充電模式為鉛酸電池提供高效充電模式。對于鉛酸電池12的PWM充電而言并不需要的過剩能量被自動傳遞到鋰的子系統(tǒng)9的鋰電池6。由此，來自光伏單元11的過剩電能量被用于為鋰電池6充電。

在根據(jù)本說明書的放電方法中，鋰的子系統(tǒng)被控制以將系統(tǒng)電壓V_sys維持在與充滿電的鉛酸電池12的電壓相對應(yīng)的閾值電壓處。在圖2中由箭頭指示系統(tǒng)電壓V_sys，并且它在去往鉛酸電池12的連接線（其被連接到鋰的子系統(tǒng)9的端子）之間被測量。

圖10示出了在根據(jù)本說明書的充電過程期間針對鉛酸電池和針對鋰電池的電壓和電荷狀態(tài)圖解。在圖10和11中，系統(tǒng)狀態(tài)，其由兩個電池的電荷狀態(tài)所確定，通過字母A到E來標(biāo)注。所述字母對應(yīng)于圖11的流程圖中的標(biāo)簽。字母A-E此外表示充電和放電階段。如圖10中所示，當(dāng)負(fù)載汲取比鋰電池6所能夠遞送的更多的功率時，存在附加的放電階段D-D’。在該情況中，同樣連接到負(fù)載的鉛酸電池將在系統(tǒng)電壓降到鉛酸電池12的充電結(jié)束電壓以下時同時放電。

在充電和放電過程期間，充電控制系統(tǒng)14基于系統(tǒng)電壓的時間相關(guān)性和/或基于被供給到電池6、12的電流來估計(jì)電池6、12的電荷狀態(tài)SOC_Pb和SOC_Li。

在第一充電階段A中，僅僅為鉛酸電池12充電。在圖10的示例中，鉛酸電池12處的電壓處于放電結(jié)束電壓V_Pb_EOD處，并且鋰電池6處的電壓處于放電結(jié)束電壓V_Li_EOD處。

在第一充電階段期間，鉛酸電池12的電荷狀態(tài)增大。以規(guī)律的時間間隔來測量鉛酸電池12的端子處的系統(tǒng)電壓V_sys。一旦系統(tǒng)電壓V_sys達(dá)到鉛酸電池12的充電結(jié)束電壓V_Pb_EOC，就開始第二充電階段。在第二充電階段B中，鉛酸電池和鋰電池二者都被充電。一旦鉛酸電池12的電荷狀態(tài)SOC_Pb達(dá)到近似100%，就開始第三充電階段C，其中用電流為鋰電池6充電，并且用涓流充電來將鉛酸電池12保持在相同的SOC處。這可以在電荷狀態(tài)圖中看出，所述電荷狀態(tài)圖示出鋰電池的電荷狀態(tài)的增大以及針對鉛酸電池的恒定電荷狀態(tài)。

圖10此外示出了根據(jù)本說明書的一種放電過程，其用于其中電池6、12二者在放電過程的開始都被充滿電的情形。在第一放電階段D中，僅僅使鋰電池6放電。在圖9的示例中，來自鋰電池6的放電電流近似恒定。一旦鋰電池6的電荷狀態(tài)達(dá)到下限，則僅有鉛酸電池在第二放電階段E中放電。

在圖10的示例中，達(dá)到SOC_Li的下限的時間通過鋰電池處的電壓降到充電結(jié)束電壓V_Li_EOC的時刻來確定。當(dāng)系統(tǒng)電壓V_sys達(dá)到放電結(jié)束電壓V_Pb_EOD時，充電控制系統(tǒng)14通過斷開負(fù)載開關(guān)12而將鉛酸電池12從負(fù)載斷開。

圖11示出第二放電過程，其中，在放電階段D'中，負(fù)載汲取比鋰電池所能夠遞送的更多的電流。在該情況下，鉛酸電池12的端子處的系統(tǒng)電壓V_sys降到鉛酸電池的最大開路電壓V_PB_max_OC以下，如圖10的最上方的圖解中所示出的，并且鉛酸電池12與鋰電池6一起被放電。放電階段D'和E類似于參照圖9所描述的那些。

圖12示出了放電和充電過程的流程圖，其指示充電控制系統(tǒng)14的操作原理。

在步驟50中，激活充電/放電控制，例如通過插入鉛酸電池12和鋰電池6。這可以涉及附加步驟，諸如檢查電池的健康度以及電池的正確連接。在判定步驟51中，判定是否有足夠的功率可用于為電池充電。在判定步驟52中，判定鉛酸電池12是否被充滿電，例如通過測量系統(tǒng)電壓V_sys。如果鉛酸電池12被確定為充滿電，則在步驟53中鋰電池6被充電并且鉛酸電池12被提供有涓流充電。如果在步驟52中確定了鉛酸電池12尚未被充滿電，則在判定步驟54中判定鉛酸電池12是否已經(jīng)達(dá)到充電結(jié)束電壓。

如果鉛酸電池12尚未達(dá)到充電結(jié)束電壓，則它在步驟58中被充電。如果另一方面確定了鉛酸電池已經(jīng)達(dá)到了充電結(jié)束電壓，則鉛酸電池12以恒定電壓被充電，而鋰電池6同時被充電。

如果在判定步驟51中確定了生成沒有超過消耗并且消耗大于零，則在判定步驟55中確定鋰電池6是否為空，其中“空”對應(yīng)于低SOC。如果確定了鋰電池6為空，則當(dāng)鉛酸電池12的電荷狀態(tài)SOC_Pb超過例如30-40%的下限時，鉛酸電池12在步驟56中被放電。如果另一方面在步驟55中確定了鋰電池6不為空，則鋰電池6在步驟57中被放電。如果在步驟56的執(zhí)行期間，負(fù)載汲取比鋰電池6所能夠供給的更多的電流，則鉛酸電池12的端子處的電壓降到充電結(jié)束電壓V_EOC_Pb以下，并且鉛酸電池12也將被放電。

圖13和14示出了混合存儲系統(tǒng)5的另外的實(shí)施例，其類似于圖1、2和7的實(shí)施例。根據(jù)圖13和14的實(shí)施例，電池6和12不形成混合存儲系統(tǒng)5的部分而是被插入到混合存儲系統(tǒng)5中。

根據(jù)一個示例，電池6、12被提供有電壓傳感器以及用于將電壓傳感器連接到混合存儲系統(tǒng)10'的連接。根據(jù)另一示例，混合存儲系統(tǒng)被提供有鉛酸電池電壓傳感器62和鋰電池電壓傳感器63。此外，可以提供輸入電壓傳感器64和供給電流傳感器65。由開放圓圈所符號表現(xiàn)的傳感器可以用各種方式來實(shí)現(xiàn)。例如，傳感器可以連接到兩個對應(yīng)的電線或連接到僅一個電線。電流傳感器還可以被提供為磁場傳感器。

圖14的實(shí)施例類似于圖13的實(shí)施例，但是與前述實(shí)施例相對照，混合存儲系統(tǒng)10"包括僅一個DC/DC轉(zhuǎn)換器17，其被提供用于調(diào)整鋰電池6的端子處的電壓。代替于第二DC/DC轉(zhuǎn)換器13，且提供輸入電流調(diào)整構(gòu)件13’，例如可控制的開/關(guān)式開關(guān)、可控制的脈沖寬度調(diào)制（PWM）、過電壓保護(hù)或其它。電流調(diào)整構(gòu)件可以通過控制線而連接到充電控制系統(tǒng)14，如圖13中所示。

在以上提及的描述中，已經(jīng)提供了細(xì)節(jié)來描述本申請的實(shí)施例。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言應(yīng)當(dāng)顯而易見的是，可以在沒有這樣的細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐實(shí)施例。例如，存在用于實(shí)現(xiàn)混合存儲系統(tǒng)的組件的各種電路布置。這些電路布置可以具有擁有與詳細(xì)實(shí)施例中所示的那些類似的功能的附加組件或其它組件。例如，晶體管在實(shí)施例中被示出為n型單極晶體管。然而，技術(shù)人員將認(rèn)識到還可以用p型晶體管來實(shí)現(xiàn)所述布置。例如，從使電池的極性反轉(zhuǎn)、將電壓傳感器置于不同的位置處等等中可以出現(xiàn)其它修改。

盡管以上的描述包含很多特殊性，但是這些不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制實(shí)施例的范圍，而是僅僅提供可預(yù)見的實(shí)施例的說明。特別地，實(shí)施例的上述優(yōu)點(diǎn)不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制實(shí)施例的范圍，而是僅僅用于解釋如果所述實(shí)施例被實(shí)踐則可能的成就。因而，應(yīng)當(dāng)通過權(quán)利要求及其等同物、而不是通過所給示例來確定實(shí)施例的范圍。

例如，充電和放電控制系統(tǒng)可以包括僅一個芯片或多個硬件組件?？刂破鞯墓δ芸梢酝ㄟ^硬件、通過軟件或通過其任何組合來實(shí)現(xiàn)。硬件可以包括各種電子組件，諸如集成電路、非集成的電子電路、專用IC、存儲器組件（諸如RAM、ROM、EPROM、EEPROM、FPGA或其它）。

還可以利用被組織成項(xiàng)的元素的以下列表來描述實(shí)施例。在項(xiàng)目列表中所公開的特征的相應(yīng)組合被分別視為獨(dú)立的主題，其也可以與本申請的其它特征相組合。

1. 一種混合電池充電設(shè)備（10），包括：

-用于連接光伏面板的輸入端子（40、41），

-用于連接鉛酸電池（12）的第一電池連接（44、45），

-用于連接高循環(huán)化學(xué)電池（6）的第二電池連接（46、47），

-兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器（17），其中兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器（17）的端子的第一集合與第二電池連接（46、47）連接，并且其中兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器（17）的端子的第二集合與第一電池連接（44、45）連接，

-充電和放電控制系統(tǒng)（14），其經(jīng)由相應(yīng)的控制線而連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器（17），

-用于連接負(fù)載（19）的輸出端子（42、43），其中去往輸出端子的輸入得自第一電池連接（44、45）。

2. 根據(jù)項(xiàng)目1的混合電池充電設(shè)備（10），此外包括：

-連接到充電和放電控制系統(tǒng)（14）的控制設(shè)備（13），其中控制設(shè)備（13）的輸入端子連接到輸入端子（40、41），并且其中控制設(shè)備（13）的輸出端子連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器（17）的輸入端子。

3. 根據(jù)項(xiàng)目2的混合電池充電設(shè)備（10），其中控制設(shè)備（13）包括脈沖寬度調(diào)制。

4. 根據(jù)項(xiàng)目2或項(xiàng)目3的混合電池充電設(shè)備（10），其中控制設(shè)備（13）包括最大功率點(diǎn)追蹤器。

5. 根據(jù)項(xiàng)目2或項(xiàng)目3的混合電池充電設(shè)備（10），其中控制設(shè)備（13）包括可控制的開關(guān)（13’）。

6. 根據(jù)項(xiàng)目2或項(xiàng)目3的混合電池充電設(shè)備（10），其中控制設(shè)備（13）包括DC/DC轉(zhuǎn)換器（13’）。

7. 根據(jù)前述項(xiàng)目中之一的混合電池充電設(shè)備（10），其中兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器（17）包括升降壓轉(zhuǎn)換器、降壓轉(zhuǎn)換器、升壓轉(zhuǎn)換器或另一轉(zhuǎn)換器拓?fù)洹?/p>

8. 根據(jù)前述項(xiàng)目之一的混合電池充電設(shè)備（10），其中兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器（17）包括至少兩個半導(dǎo)體開關(guān)（29、30），其中晶體管（29、30）的相應(yīng)輸入連接經(jīng)由相應(yīng)的控制線而被連接到充電和放電控制系統(tǒng)（14）。

9. 根據(jù)前述項(xiàng)目中之一的混合電池充電設(shè)備（10），包括：

-用于連接第一電壓傳感器的第一電壓測量連接，所述第一電壓傳感器連接到鉛酸電池（12）的端子并且第一電壓測量連接被連接到充電和放電控制系統(tǒng)（14），

-用于連接第二電壓傳感器的第二電壓測量連接，所述第二電壓傳感器被連接到高循環(huán)化學(xué)電池的端子并且第二電壓測量連接被連接到充電和放電控制系統(tǒng)（14）。

10. 根據(jù)項(xiàng)目1或項(xiàng)目2的混合電池充電設(shè)備（10），包括用于高循環(huán)化學(xué)電池的分離的電池管理系統(tǒng)，所述分離的電池管理系統(tǒng)（18）被連接到充電和放電控制系統(tǒng)（14）。

11. 具有根據(jù)前述項(xiàng)目中之一的混合充電設(shè)備（10）的混合存儲系統(tǒng)（5），此外包括被連接到第二電池連接（46、47）的高循環(huán)化學(xué)電池（6）。

12. 根據(jù)項(xiàng)目11的混合存儲系統(tǒng)（5），其中所述高循環(huán)化學(xué)電池（6）包括鋰電池（6）。

13. 根據(jù)項(xiàng)目11的混合存儲系統(tǒng)（5），此外包括被并聯(lián)地連接到高循環(huán)化學(xué)電池（6）的電容器。

14. 根據(jù)項(xiàng)目11至13中之一的混合存儲系統(tǒng)（5），此外包括鉛酸電池（12），所述鉛酸電池（12）被連接到第一電池連接（44、45）。

15. 根據(jù)項(xiàng)目11至14中之一的混合存儲系統(tǒng)（5），此外包括：

-第一電壓傳感器，其被連接到第一電池（12）的端子并且連接到充電和放電控制系統(tǒng)（14），

-第二電壓傳感器，其被連接到第二電壓電池（6）的端子并且連接到充電和放電控制系統(tǒng)（14）。

16. 用于通過電功率源（11）來為混合存儲系統(tǒng)（5）的鉛酸電池（12）和高循環(huán)化學(xué)電池（6）充電的方法，

-在第一電池充電階段中為鉛酸電池（12）充電直到鉛酸電池（12）已經(jīng)達(dá)到第一預(yù)定的電荷狀態(tài)為止，

-在加注/升壓/均等階段中為鉛酸電池（12）和高循環(huán)化學(xué)電池（6）充電直到鉛酸電池（12）已經(jīng)達(dá)到第二預(yù)定的電荷狀態(tài)為止，

-在第三電池充電階段中為高循環(huán)化學(xué)電池（6）充電，在所述第三電池充電階段期間，基本上恒定的系統(tǒng)電壓被施加到鉛酸電池（12）的系統(tǒng)端子，并且系統(tǒng)電壓被轉(zhuǎn)換、尤其是上轉(zhuǎn)換（up-converted）成高循環(huán)化學(xué)電池（6）的端子處的充電電壓。

17. 根據(jù)項(xiàng)目16的方法，所述均等階段此外包括在鉛酸電池處施加電壓，所述電壓在預(yù)定的較低電壓和預(yù)定的較高電壓之間振蕩。

18. 根據(jù)項(xiàng)目16或項(xiàng)目17的用于為混合存儲系統(tǒng)（5）充電的方法，此外包括在均等階段期間使鉛酸電池（12）的端子處的均值電壓維持在鉛酸電池（12）的充電結(jié)束電壓處。

19. 根據(jù)項(xiàng)目16至18中之一的用于為混合存儲系統(tǒng)（5）充電的方法，其中，在均等階段期間，在鉛酸電池的端子處的系統(tǒng)電壓被控制成恒定以使得去往鉛酸電池的充電電流減小并且其余的充電功率被傳遞到高循環(huán)化學(xué)電池（6）。

20. 根據(jù)項(xiàng)目16至19中之一的用于為混合存儲系統(tǒng)（5）充電的方法，其中在第三電池充電階段中、在高循環(huán)化學(xué)電池（6）的充電期間被施加到系統(tǒng)端子的基本上恒定的系統(tǒng)電壓等于鉛酸電池（12）的最大開路電壓V_Pb_maxOC。

21. 根據(jù)項(xiàng)目16至20中之一的用于為混合存儲系統(tǒng)（5）充電的方法，其中用于開始均等階段的決定以及用于開始第三電池充電階段的決定取決于鉛酸電池的端子處的系統(tǒng)電壓而被做出。

22. 用于使混合存儲系統(tǒng)（5）的鉛酸電池（12）和高循環(huán)化學(xué)電池（6）放電的方法，所述方法包括：

-向負(fù)載（19）供給功率，這通過經(jīng)由鉛酸電池（12）的系統(tǒng)端子使高循環(huán)化學(xué)電池（6）放電，并且將系統(tǒng)端子處的電壓維持成基本上等于鉛酸電池（12）的最大開路電壓，直到高循環(huán)化學(xué)電池（6）的輸出電壓已經(jīng)達(dá)到高循環(huán)化學(xué)電池（6）的放電結(jié)束電壓為止，

-使鉛酸電池（12）放電直到鉛酸電池（12）的電壓已經(jīng)達(dá)到鉛酸電池（12）的放電結(jié)束電壓為止。

23. 根據(jù)項(xiàng)目22的方法，其中：

使高循環(huán)化學(xué)電池（6）放電以及使鉛酸電池（12）放電的步驟并行地執(zhí)行。

24. 根據(jù)項(xiàng)目1至8中之一的混合電池充電設(shè)備（10），其中所述充電和放電控制系統(tǒng)（14）包括用于執(zhí)行根據(jù)項(xiàng)目16至23中之一的方法中的步驟的構(gòu)件。

此外，還可以利用被組織成項(xiàng)的元素的以下列表來描述實(shí)施例。在項(xiàng)目列表中公開的特征的相應(yīng)組合被分別視為獨(dú)立主題，其也可以與本申請的其它特征相組合。

1. 一種混合電池充電設(shè)備（10），包括：

-用于連接光伏面板的輸入端子（40、41），

-用于連接鉛酸電池（12）的第一電池連接（44、45），

-用于連接高循環(huán)化學(xué)電池（6）的第二電池連接（46、47），

-兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器（17），其中兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器（17）的端子的第一集合與第二電池連接（46、47）連接，并且其中兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器（17）的端子的第二集合與第一電池連接（44、45）連接，

-用于連接負(fù)載（19）的輸出端子（42、43），其中去往輸出端子的輸入得自第一電池連接（44、45），

-充電和放電控制系統(tǒng)（14、18），其通過控制線而連接到兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器（17），所述充電和放電控制系統(tǒng)（14、18）包括：

-第一感測輸入端，其用于感測鉛酸電池（12）的電荷狀態(tài)并且用于感測鉛酸電池（12）的內(nèi)部電阻，

-第二感測輸入端，其用于感測高循環(huán)化學(xué)電池（6）的電荷狀態(tài)，

-控制輸出端，其用于控制所述兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器（17），

-控制器單元，

其中所述控制器單元操作以檢測何時鉛酸電池（12）的內(nèi)部電阻超過預(yù)定的電阻閾值，所述控制器單元此外操作以控制所述兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器（17），

響應(yīng)于鉛酸電池（12）的內(nèi)部電阻超過預(yù)定的電阻閾值，使得，在放電模式中，鉛酸電池（12）和高循環(huán)化學(xué)電池（6）在并行放電階段期間被并行地放電。

2. 根據(jù)項(xiàng)目1的混合電池充電設(shè)備（10），其中控制器單元操作以響應(yīng)于去往充電和放電控制系統(tǒng)（14、18）的輸入信號而選擇放電策略，并且其中所述放電策略包括用于開始和終止并行放電階段的條件。

3. 根據(jù)項(xiàng)目2的混合電池充電設(shè)備（10），其中控制器單元操作以得到鉛酸電池（12）的第一電池條件并且得到高循環(huán)化學(xué)電池（6）的第二電池條件，并且基于所述第一電池條件和第二電池條件而選擇放電策略。

4. 根據(jù)項(xiàng)目1至3中任一項(xiàng)的混合電池充電設(shè)備（10），其中控制器單元系統(tǒng)操作以當(dāng)充電和放電控制系統(tǒng)（14、18）進(jìn)入放電模式中時開始并行放電階段，并且當(dāng)充電和放電控制系統(tǒng)（14、18）檢測到鉛酸電池（12）已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)時終止并行放電階段。

5. 根據(jù)項(xiàng)目1至3中任一項(xiàng)的混合電池充電設(shè)備（10），其中控制器單元操作以首先使高循環(huán)化學(xué)電池（6）放電直到高循環(huán)化學(xué)電池（6）已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的電荷狀態(tài)為止，

并且在高循環(huán)化學(xué)電池（6）已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的電荷狀態(tài)之后（時）開始并行放電階段，并且在鉛酸電池（12）已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)時終止并行放電階段。

6. 根據(jù)項(xiàng)目1至3中任一項(xiàng)的混合電池充電設(shè)備（10），其中控制器單元操作以首先使高循環(huán)化學(xué)電池（6）放電直到高循環(huán)化學(xué)電池（6）已經(jīng)達(dá)到第一預(yù)定的電荷狀態(tài)為止，

并且在高循環(huán)化學(xué)電池（6）已經(jīng)達(dá)到第二預(yù)定的電荷狀態(tài)之后使鉛酸電池（12）放電到第二預(yù)定的電荷狀態(tài)，

并且在鉛酸電池（12）已經(jīng)達(dá)到第二預(yù)定的電荷狀態(tài)之后開始并行放電階段，并且在鉛酸電池（12）已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)時終止并行放電階段。

7. 根據(jù)項(xiàng)目1至3中任一項(xiàng)的混合電池充電設(shè)備（10），其中控制器單元操作以首先使鉛酸電池（12）放電到預(yù)定的電荷狀態(tài)，

在鉛酸電池（12）已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的電荷狀態(tài)之后開始并行放電階段，并且在鉛酸電池（12）已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)時終止并行放電階段。

8. 根據(jù)項(xiàng)目4、5、6或7中任一項(xiàng)的混合電池充電設(shè)備（10），其中控制器單元操作以對控制輸出端進(jìn)行控制，使得高循環(huán)化學(xué)電池（6）基本上在鉛酸電池（12）達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)的同時達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)。

9. 根據(jù)前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的混合電池充電設(shè)備，所述混合電池充電設(shè)備包括被連接到第一電池連接的富液式鉛酸電池，其中所述混合電池充電設(shè)備包括用于測量富液式鉛酸電池的電解質(zhì)濃度的濃度傳感器，所述濃度傳感器被連接到充電和放電控制系統(tǒng)的第一感測輸入端。

10. 根據(jù)項(xiàng)目9的混合電池充電設(shè)備，其中濃度傳感器包括一個或多個光學(xué)纖維。

11. 根據(jù)前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的混合電池充電設(shè)備，所述混合電池充電設(shè)備包括被連接到第一電池連接的干式鉛酸電池。

12. 根據(jù)項(xiàng)目11的混合電池充電設(shè)備，其中所述干式鉛酸電池包括吸收性玻璃纖維板鉛酸電池。

13. 根據(jù)項(xiàng)目11的混合電池充電設(shè)備，其中所述干式鉛酸電池包括凝膠鉛酸電池。

14. 根據(jù)前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的混合電池充電設(shè)備，包括用于測量鉛酸電池的開路電壓的電壓傳感器，所述電壓傳感器被連接到充電和放電控制系統(tǒng)的第一感測輸入端，所述充電和放電控制系統(tǒng)操作以中斷充電或放電循環(huán)以用于測量開路電壓。

15. 根據(jù)前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的混合電池充電設(shè)備，包括用于測量電荷狀態(tài)的外部線圈，所述外部線圈被置于鉛酸電池的附近并且所述外部線圈被連接到充電和放電控制系統(tǒng)的第一感測輸入端。

16. 根據(jù)前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的混合電池充電設(shè)備，包括用于向鉛酸電池的端子施加交變電壓信號的諧振電路，以及用于測量鉛酸電池的響應(yīng)信號的電壓傳感器，所述諧振電路被連接到充電和放電控制系統(tǒng)的控制輸出端，并且所述電壓傳感器被連接到充電和放電控制系統(tǒng)的第一感測輸入端。

17. 根據(jù)前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的混合電池充電設(shè)備，所述鉛酸電池包括用于測量鉛酸電池的電化學(xué)噪聲的一個或多個電極，所述一個或多個電極被連接到充電和放電控制系統(tǒng)的第一感測輸入端。

18. 一種用于為具有鉛酸電池（12）和高循環(huán)化學(xué)電池（6）的混合電池存儲設(shè)備充電的方法，其中兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器被連接在高循環(huán)化學(xué)電池（6）的端子和鉛酸電池（12）的端子之間，所述方法包括：

-感測鉛酸電池（12）的電荷狀態(tài)，

-感測鉛酸電池（12）的內(nèi)部電阻，

-感測高循環(huán)化學(xué)電池（6）的電荷狀態(tài)，

-通過評估來自第二感測輸入端的信號而檢測何時鉛酸電池（12）的內(nèi)部電阻超過預(yù)定的電阻閾值，

如果鉛酸電池（12）超過預(yù)定的內(nèi)部電阻閾值

-控制兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器（17），使得在放電模式中，鉛酸電池（12）和高循環(huán)化學(xué)電池（6）在并行放電階段期間被并行地放電。

19. 根據(jù)項(xiàng)目18的方法，包括：

-在進(jìn)入到放電模式中之后開始并行放電階段，

如果檢測到鉛酸電池（12）已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)，

-終止并行放電階段。

20. 根據(jù)項(xiàng)目19的方法，包括：

-得到鉛酸電池（12）的第一電池條件，

-得到高循環(huán)化學(xué)電池（6）的第二電池條件，以及

-基于所述第一電池條件和第二電池條件來選擇放電策略。

21. 根據(jù)項(xiàng)目18至20中任一項(xiàng)的方法，包括：

-在充電和放電控制系統(tǒng)（14）進(jìn)入到放電模式中時開始并行放電階段，

-當(dāng)充電和放電控制系統(tǒng)（14）檢測到鉛酸電池（12）已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)時終止并行放電階段。

22. 根據(jù)項(xiàng)目18至20中任一項(xiàng)的方法，包括：

-首先使高循環(huán)化學(xué)電池（6）放電直到高循環(huán)化學(xué)電池（6）已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的電荷狀態(tài)為止，以及

-在高循環(huán)化學(xué)電池（6）已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的電荷狀態(tài)之后開始并行放電階段，并且在鉛酸電池（12）已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)時終止并行放電階段。

23. 根據(jù)項(xiàng)目18至20中任一項(xiàng)的方法，包括：

-首先使高循環(huán)化學(xué)電池（6）放電直到高循環(huán)化學(xué)電池（6）已經(jīng)達(dá)到第一預(yù)定的電荷狀態(tài)為止，

-在高循環(huán)化學(xué)電池（6）已經(jīng)達(dá)到第一預(yù)定的電荷狀態(tài)之后使鉛酸電池（12）放電到第二預(yù)定的電荷狀態(tài)，以及

-在鉛酸電池（12）已經(jīng)達(dá)到第二預(yù)定的電荷狀態(tài)之后開始并行放電階段，以及

-在鉛酸電池（12）已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)時終止并行放電階段。

24. 根據(jù)項(xiàng)目18至20中任一項(xiàng)的方法，包括：

-首先使鉛酸電池（12）放電到預(yù)定的電荷狀態(tài)，

-在鉛酸電池（12）已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的電荷狀態(tài)之后開始并行放電階段，以及

-在鉛酸電池（12）已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)時終止并行放電階段。

25. 根據(jù)項(xiàng)目18至20中任一項(xiàng)的方法，包括：

-控制兩路DC/DC轉(zhuǎn)換器使得高循環(huán)化學(xué)電池（6）基本上在鉛酸電池（12）達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)的同時達(dá)到預(yù)定的經(jīng)放電的電荷狀態(tài)。

26. 根據(jù)項(xiàng)目18至25中任一項(xiàng)的方法，包括通過測量電解質(zhì)濃度來確定鉛酸電池的內(nèi)部電阻。

27. 根據(jù)項(xiàng)目18至26中任一項(xiàng)的方法，包括通過測量開路電壓來確定鉛酸電池的內(nèi)部電阻。

28. 根據(jù)項(xiàng)目18至27中任一項(xiàng)的方法，包括通過測量鉛酸電池的阻抗來確定鉛酸電池的內(nèi)部電阻。

29. 根據(jù)項(xiàng)目28的方法，其中鉛酸電池的阻抗通過測量電池諧振頻率來被確定。

30. 根據(jù)項(xiàng)目29的方法，其中鉛酸電池的阻抗通過測量外部感測線圈的電感的變化來被確定。