[发明专利]能量存储系统模块化水平上的高级电池充电

说明书

公开了为能量存储应用提供能量源布置的高级充电的实施例。实施例可以用在具有转换器模块级联布置的能量存储系统内。实施例可以包括向系统的每个模块的能量源施加脉冲。脉冲可以施加足以引发电化学反应的持续时间。还公开了基于反馈的脉冲控制实施例。

相关应用的交叉引用

本申请要求2019年5月30日提交的申请号为62/854，861的美国临时申请的权益和优先权，出于所有目的，该美国临时申请通过引用以其整体并入本文中。

技术领域

本文中描述的主题一般涉及在移动和固定应用二者中使用的能量存储系统中的能量源的高级充电。

背景技术

已经标识了与现有充电方法相关联的多个缺陷和问题，诸如热损失、降级和充电速率慢。例如，公知的是，电动车辆的长充电时间是限制其广泛采用的主要因素。由于这些和其他原因，存在对于改进的系统、设备和方法的需要。通过应用的努力、独创性和创新，通过开发包括在本公开的实施例中的解决方案，这些被标识的问题中的许多已经被解决，其中的许多示例在本文中被详细描述。

发明内容

本文中描述了用于级联模块化能量存储系统中的能量源（例如，电池、电容器、燃料电池单元）的高级充电的系统、设备和方法的示例实施例。与高带宽充电算法相组合的级联模块化系统允许对电化学电荷存储设备的电化学反应进行改进的控制。本文中描述的实施例可以以自适应或非自适应的方式应用，例如，利用或不利用对施加刺激电荷信号的测量响应。本文中描述的实施例可以涉及施加足够持续时间的充电脉冲以引发电化学反应。在一些实施例中，电化学反应被引发，并且脉冲在有害副反应的引发和/或驱动之前被终止。实施例的方面可以在电极区域上实现高度均匀的电荷转移，即使在不均匀的电荷转移电阻或电解质电阻下，并且因此可以避免电极区域的电流聚焦和浓度梯度。与本领域中已知的充电方法相比，本公开的实施例使得能够以更少或更低的热损失和降级来加速充电。还公开了系统、设备和方法的许多其他实施例。

在研究以下各图和详细描述后，本文中描述的主题的其他系统、设备、方法、特征和优点对于本领域技术人员将是或将变得清楚。意图所有这样的附加系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内，在本文中所描述主题的范围内，并受所附权利要求的保护。在权利要求中缺少示例实施例的特征的明确记载的情况下，那些特征决不应当被解释为限制所附权利要求。

附图说明

通过研究附图，本文中阐述的主题的细节（关于其结构和操作两者）可以是清楚的，在附图中，相同的参考数字指代相同的部分。各图中的组件不一定是按比例的，取而代之，将重点放在说明本主题的原理上。此外，所有图示都意图传达概念，其中可以示意性地而不是字面上或精确地图示相对大小、形状和其他详细属性。

图1A-1C是描绘具有各种控制配置的模块化能量存储系统的示例实施例的框图。

图2是描绘转换器模块的示例实施例的框图。

图3-5是描绘能量存储系统内的转换器模块的附加示例实施例的框图。

图6A-6B是描绘转换器电路的示例实施例的示意图。

图7A-7C是描绘能量源的示例实施例的框图。

图8A-8C是描绘能量缓冲器的示例实施例的示意图。

图9A-9F是描绘可以包括在转换器模块内的次级能量源的示例实施例的框图。

图10A是描绘能量存储系统内的转换器源模块的附加示例实施例的示意图。

图10B是描绘耦合到源和/或汇的能量存储系统内的转换器源模块的附加示例实施例的示意图。

图11A-11B是示例输出波形的曲线图。

图11C-11F是脉宽调制中使用的示例波形的曲线图。