контроллер заряда

Формула изобретения

1. Контроллер (15) заряда средства (5) высокотемпературной батареи для компенсатора (1) мощности в линии (3) электропередачи, характеризующийся тем, что средство (5) высокотемпературной батареи содержит высокотемпературную, высокомощную хлориднатриевую/металлическую батарею, а также тем, что контроллер (15) заряда содержит модуль (16) для оценки состояния заряда батареи и тем, что упомянутый модуль (16) содержит модель (42) виртуальной батареи и модуль (44) оценки, причем модуль оценки выполнен с обеспечением возможности: выбирать множество значений параллельных токов (i(t)+ ₁(t), , i(t)+ _n(t)), каждый из которых отклоняется на небольшое значение от измеренного значения тока (i(t)), рассчитывать из параллельных значений тока соответствующие значения напряжения (u₁(t), , u_n(t)) с помощью модели (42) виртуальной батареи, сравнивать соответствующие значения напряжения с текущим измеренным значением напряжения (u_m(t)), выбирать текущее значение, приводящее к наиболее близкой оценки текущего измеренного значения напряжения (u_m(t)), в качестве текущего значения тока (i_i(t)), и оценивать состояние заряда батареи посредством интеграции текущего значения тока (i_i(t)).

2. Контроллер заряда по п.1, в котором модель виртуальной батареи содержит модель физического поведения батареи.

3. Контроллер заряда по п.1, в котором модель виртуальной батареи дополнительно содержит модель измерительной части, содержащую отношение между напряжением, током и температурой.

4. Контроллер заряда по п.1 или 2, в котором модель виртуальной батареи дополнительно содержит модель для оценки текущего SOC-значения, содержащую память для хранения данных истории.

5. Контроллер заряда по п.1 или 2, в котором модель виртуальной батареи также содержит модель, которая работает с данными истории, такими как события зарядки, события разрядки, текущая история, данные о восстановлении и т.д.

6. Контроллер заряда по п.1 или 2, в котором контроллер заряда дополнительно содержит измерительный модуль (43) и модуль (45) предсказания.

7. Компенсатор (1) мощности для линии (3) электропередачи, содержащий преобразователь (4) источника напряжения и аккумулятор (5), характеризующийся тем, что аккумулятор содержит средство высоковольтной батареи, имеющее режим работы при отказе, вызванном коротким замыканием, где в случае внутренней неисправности аккумулятора электрический контур будет сохраняться замкнутым, и контроллер (15) заряда по п.1.

8. Компенсатор мощности по п.7, в котором компенсатор дополнительно содержит температурный контроллер (13) для поддержания температуры внутри рабочего диапазона батареи.

9. Способ оценки состояния заряда средства (5) высокотемпературной батареи, содержащего высокомощную, высокотемпературную хлориднатриевую/металлическую батарею для компенсатора (1) мощности в линии (3) электропередачи, характеризующийся следующими этапами, на которых: выбирают множество параллельных значений тока (i(t)+ ₁(t), ,i(t)+ _n(t)), каждое из которых отклоняется на небольшое значение от измеренного значения тока (i(t)), вычисляют из параллельных значений тока соответствующие значения напряжения (u₁ (t), ,u_n(t)) с помощью модели (42) виртуальной батареи, сравнивают соответствующие значения напряжения с текущим измеренным значением напряжения (u_m(t)), выбирают значение тока, приводящее к наиболее близкой оценке текущего измеренного значения напряжения (u_m(t)), в качестве значения тока (i _i(t)), оценивают состояние заряда батареи путем интегрирования текущего значения тока (i_i(t)).

10. Машиночитаемый носитель, содержащий инструкции, которые при выполнении процессором побуждают осуществлять способ по п.9.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к компенсации энергии высоковольтных линий передачи. Под линией передачи необходимо понимать проводник для линии передачи или распределения электрической энергии в диапазоне 3 кВ и выше, предпочтительно в диапазоне 10 кВ и выше. В частности, изобретение касается устройства для предоставления обмена электрической энергией в высоковольтной линии передачи. Устройство содержит конвертор источника напряжения (voltage source converter, сокращенно VSC) и устройство хранения энергии. В частности, изобретение касается управления средством батареи компенсатора энергии.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно множество устройств и способов для компенсации реактивной мощности в линиях передачи. Наиболее типичное устройство содержит ёмкостное средство или средство катушки индуктивности, которые возможно управляемо подключить к линии передачи. Средства подключения могут предпочтительно включать переключатель, содержащий полупроводниковые элементы. Полупроводниковые элементы, используемые в известных приложениях, обычно включают в себя непрерывный элемент, такой как тиристор. Эти виды компенсаторов реактивной мощности известны как «гибкие» системы передачи переменного тока (FACTS).

Известным устройством FACTS является статический компенсатор (STATCOM). STATCOM содержит конвертер (VSC) источника напряжения со стороной переменного тока, подключенной к линии передачи, а стороной постоянного тока, подключенной к средству хранения временной электрической мощности, такому как средство емкости. В STATCOM величина напряжения на выходе контролируется, что позволяет компенсатору поставлять или поглощать реактивную мощность из линии передачи. Конвертер источника напряжения содержит, по меньшей мере, шесть самокоммутируемых полупроводниковых переключателей, каждый из которых шунтирован обратно смещенным диодом, подключенным параллельно.

Из US 6747370 известна система компенсации энергии, использующая высокотемпературную вторичную батарею. Задачей системы компенсации является обеспечение хранения энергии, основанное на экономичной вторичной батарее, которое имеет функцию ограничения максимума нагрузки, функцию выравнивания нагрузки и функцию стабилизации качества. Известные системы содержат систему поставки электрической энергии, систему хранения электрической нагрузки и электрической энергии, включающую высокотемпературную вторичную батарею и систему преобразования энергии. Батареи представляют собой серно-натриевые батареи.

Система организована на конце линии электроэнергии. Нагрузка представляет собой завод, который при нормальных условиях работы обеспечен электроэнергией из линии электропередачи. В случае неисправности источника питания высокоскоростной переключатель разъединяет линию электропередачи, при этом электропитание обеспечивается от вторичной батареи. В то же время запускается резервный генератор. Известные системы с серно-натриевыми батареями показывают, что системы компенсации энергии предоставляют малую мощность в течение длительного срока.

В одном режиме работы батарея обеспечивает заводу дополнительную энергию в течение дневного времени, в то время как в ночное время, она перезаряжается. Для того чтобы обеспечить завод бесперебойным питанием, организована система из десяти параллельно включенных модулей батарей по 1280 В, каждая из которых имеет преобразователь на 500 кВт. В дальнейших вариантах осуществления десять модулей батарей соединены параллельно в группы с преобразователем 5 МВт. В данном варианте осуществления группа запасных батарей организована для использования со схемой высокотемпературных батарей. В случае неисправности в модуле батарей неисправный модуль отключается, а запасная группа параллельно подключается к схеме.

Из US 6924623 известен способ и устройство для оценки состояния вторичной батареи. Задачей устройства и способа является более быстрое и подробное предоставление оценки, по сравнению с традиционными способами и устройствами. Известные способ содержит этапы по изменению тока зарядки и вычисления количества электричества. Раскрытый способ предпочтительно направлен на выяснение степени деградации.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Примером задачи настоящего изобретения является поиск путей улучшения устройства управления батареями для компенсации мощности в линии передачи энергии.

Данная задача решается в соответствии с изобретением посредством устройства управления, характеризуемого признаками в независимой пункте 1 формулы изобретения или посредством способа, характеризуемого этапами независимого пункта 9 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с изобретением управление батареями компенсатора мощности зависят от контроллера заряда. Контроллер заряда содержит модель батареи, представляющую виртуальную батарею, множество сенсорных средств и средств вычисления, включающих компьютерное средство и средство памяти. Модель виртуальной батареи содержит модель физического поведения батареи, а также память, содержащую данные по истории, такие как внутреннее состояние батареи, распределение химических компонентов, температуры, тока и напряжения, и свойства состояния заряда (SOC).

Значение SOC оценивается по значению тока, получаемого из множества вычислений, проводимых с помощью модели виртуальной батареи параллельных наблюдений. Первое значение кривой напряжений модуль батареи рассчитывает из измеренной кривой тока. Кривая напряжения рассчитывается с множеством параллельно выбранных кривых тока, каждая из которых отклоняется на небольшую величину от измеренной кривой тока. Каждая из таким образом рассчитанных кривых напряжения сравнивается с текущей измеренной кривой напряжения. При достижении близкого согласования между рассчитанной и измеренной кривой напряжения, входящая кривая тока для соответствующего расчета выбирается в качестве текущей.

В соответствии с одним вариантом осуществлением изобретения компенсатор мощности содержит систему для управления исполнения и работы компенсатора мощности. Система управления содержит контроллер заряда для поддержания зарядки и разрядки устройства хранения энергии соответственно. Так как поведение разрядки и зарядки хлорид натриевой/металлической батареи сложное, состояние заряда (SOC) батареи не может быть измерено с достаточной точностью. Контроллер заряда поэтому содержит SOC-модуль для оценки и предсказания уровня заряда батареи.

Ячейка хлорид натриевой/металлической батареи содержит электролит, заключенный в тонком барьере керамического материала. Вне барьера ячейка батарей содержит натрий, являющийся первым электродом. Второй электрод содержит пару никелированных медных электродов, к которым присоединена металлическая структура, протянутая в электролит. Когда батарея заряжена или разряжена, фронт реакции распространяется внутрь от керамического барьера. Таким образом, оба процесса разрядки и зарядки распространяются в том же направлении и начинаются от керамического барьера. Из-за множества циклов зарядки и разрядки внутри ячейки батареи может оставаться множество областей, определяющих области мощности и области немощности. Таким образом, SOC-модуль способен суммировать только области, которые представляют области мощности. Таким образом, величина SOC является интегральной по току.

Модуль SOC содержит модель виртуальной батареи. Виртуальная модель батареи состоит из множества частей батареи, представляющих особенные отношения параметров и входящих величин. Таким образом, модель виртуальной батареи содержит модель измерительной части, содержащий отношение между напряжением, током, температурой и другими параметрами. Также, модель виртуальной батареи содержит часть модели для оценки текущей величины SOC, содержащей устройство памяти для данных истории. Модель виртуальной батареи также содержит частичную модель для предсказания будущих величин SOC, содержащих расчетную модель. Другая часть модели относится к данным истории, к таким как события зарядки, события разрядки, текущая история, данные восстановления и подобным.

Основной задачей модели виртуальной батареи является генерация величины SOC, которая представляет оставшуюся емкость батареи. Величина SOC может быть представлена в виде процента от полной емкости батареи. Другая задача поддержания батареи заключается в зарядке и разрядке батареи таким образом, чтобы перезарядки или недозарядки никогда не происходили, и чтобы температура батареи всегда сохранялась в допустимом диапазоне.

Посредством использования модели виртуальной батареи SOC-модуль предсказывает также величину SOC в более поздний момент времени, в зависимости от выбранного профиля распределения энергии и продолжительности. В процессе использования емкости батареи в ситуации компенсации мощности предсказанная величина SOC и состояние батареи покажет, доступно ли достаточное количество энергии для предварительно определенных целей. Если, например, в линии передачи недостаток энергии, предсказанная величина SOC и состояние батареи покажут достаточно ли емкости батареи для предоставления энергии в течение заданного периода времени. Это может произойти после неисправности в линии электропередачи и перед тем, как энергия будет снова предоставлена другими источниками, так как, например, в процессе запуска генератора. Если в линии электропередачи превышен объем сгенерированной энергии, например, из-за неисправности, предсказанная величина SOC и состояние батареи незамедлительно покажут, способна ли батарея принять энергию из линии передачи. Отсюда компенсатор мощности, в соответствии с изобретением, способен предоставлять энергию и принимать энергию из линии передачи в кратчайший срок, за миллисекунды, а также за более долгое время, за минуты.

В варианте осуществления изобретения система управления содержит множество сенсоров для определения напряжения, тока, температуры и других параметров. Для источника электроэнергии для этих сенсоров система содержит модуль источника питания на каждом модуле батареи. Модуль источника питания гальванически изолирован от земли и содержит такой же потенциал, что и модуль батареи. Источник питания может содержать топливный элемент, фоточувствительный элемент, термоэлектрический элемент, такой как элемент Пельтье и другие. В варианте осуществления модуль источника питания содержит средство батареи. Для отправки информации системе управления каждый сенсор может взаимодействовать посредством беспроводной системы или оптоволокна. Каждая батарея может также содержать центральное устройство коммуникации для передачи информации.

В соответствии с осуществлением изобретения модуль передачи организован на каждом гальванически изолированном модуле батарей. Модуль содержит средство радиопередачи, источник питания и множество преобразователей с датчиками. Также модуль взаимодействия гальванически изолирован, тем самым на нем достигается тот же потенциал, что и на модуле батарей. Модуль может взаимодействовать внутри беспроводной локальной сети, в такой как сети WLAN или Bluetooth. Измеренные значения, такие как напряжение, ток и температура, предпочтительно передаются в цифровой форме. Для экономии потребляемой мощности организовано взаимодействие в короткий промежуток времени. Таким образом, устройство взаимодействия нужно только зарядить электричеством в течение небольшого процента времени. Взаимодействие может предпочтительно происходить внутри частотного диапазона 2 ГГц. Источник питания содержит в одном варианте осуществления резервную батарею и средство снабжения электрической энергией. Такое средство снабжения энергией может содержать любой тип конфигурации генератора, а также фоточувствительный элемент, элемент Пельтье, тепловой элемент или другие устройства.

Компенсатор мощности в соответствии с изобретением содержит преобразователь источника напряжения и аккумулятор с режимом отказа, обусловленного коротким замыканием. Под режимом отказа, обусловленным коротким замыканием, необходимо понимать, что в случае внутренней ошибки аккумулятора электрическая цепь останется замкнутой. Режим отказа, вызванного коротким замыканием, может быть вызван внутренней работой элемента батареи. Он также может быть тем, что вызван управляемым ключом, формирующим параллельный контур с элементом батареи.

Так как аккумулятор должен быть способен обмениваться энергией в любое время, необходимо организовать их в целях резервирования на случай неисправности батареи. Поэтому батареи, в которых есть режим отказа, вызванного обрывом цепи, должны быть соединены параллельно. Батареи, в которых есть режим отказа, вызванного коротким замыканием, могут быть соединены последовательно, тем самым достигая на много более высокого уровня напряжения. В варианте осуществления изобретения аккумулятор содержит высоковольтную батарею, включающую в себя множество элементов батареи, у каждого из которых есть режим работы в отказе, вызванном коротким замыканием. Множество таких батарей, соединенные последовательно, будут всегда обеспечивать замкнутый контур и, таким образом, будут способны предоставлять электроэнергию, даже с неисправным элементом батареи. Множество батарей, соединенных последовательно, будут также способны обеспечить высоковольтной энергией в диапазоне от 6 кВ и выше.

Модуль батареи содержит теплоизолированную коробку, включающую в себя множество последовательно соединенных элементов батареи. Модуль батареи имеет два терминала, содержащие электрические цепи в диапазоне 1,5 кВ. Посредством последовательного соединения таких модулей батарей достигается уровень напряжения 6 кВ. Модуль батарей содержит локальную обводную трубку, содержащую среду переноса тепла в текучей форме. Текучая среда может быть жидкостью, а также газовой средой.

Критерием функционирования батареи, например способность хранить и освобождать электроэнергию, является то, что температура внутри элемента батареи поддерживается в диапазоне от 270 до 340°С. В рабочем режиме, когда батарея заряжается или разражается, внутри батареи генерируется тепловая энергия. В режиме ожидания, однако, тепло внутри батареи не генерируется. Таким образом, в режиме ожидания тепло должно поставляться извне батареи. В рабочем режиме и небольших токах также обеспечивается дополнительный нагрев извне батареи.

В варианте осуществления изобретения компенсатор мощности содержит температурный контроллер для поддержания рабочей температуры модуля батареи. Таким образом, температурный контроллер обеспечивает нагрев в режиме ожидания. Температурный контроллер содержит трубопровод для подачи потока среды для передачи тепла через модуль батареи. Трубопровод содержит основную петлю трубопровода и, по меньшей мере, одно средство движения текучей среды, такой как вентилятор или насос. Трубопровод содержит локальную петлю трубопровода для каждой батареи и обеспечивает коридор для среды передачи тепла. Тепло, заключенное в среде передачи тепла, передается элементам батареи посредством конвекции.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения локальная петля трубопровода содержит первый конец для приема потока газовой среды и второй конец для вывода отработанной газовой среды. В варианте осуществления газовая среда содержит преимущественно воздух. Кроме того, основная петля трубопровода содержит сторону восходящего потока для поставки горячего воздуха и сторону нисходящего потока для приема отработанного воздуха. Каждый первый конец каждой локальной петли трубопровода соединен со стороной восходящего основной петли трубопровода. Каждый второй конец каждой локальной петли трубопровода соединен со стороной нисходящего потока основной петли трубопровода. Все соединения между основной петлей трубопровода и каждой локальной петлей трубопровода составляют соединительный трубопровод. Основная петля содержит, по меньшей мере, один вентилятор и устройства поставки тепла. В варианте осуществления изобретения основная петля трубопровода заземлена и таким образом демонстрирует нулевой потенциал. Каждая локальная петля трубопровода демонстрирует такой же потенциал как модуль батареи, в которой содержится локальная петля трубопровода. В дальнейших вариантах осуществления каждый соединительный трубопровод содержит трубку из теплостойкого и электроизолирующего материала, такого как керамика.

В соответствии с осуществлением изобретения множество последовательно соединенных средств батарей формируют последовательность батарей. Каждый модуль батареи содержит большое число элементов батареи, напряжение каждой из которых в диапазоне от 1,7 до 3,1 В. Элементы соединены в последовательности, которые формируют модуль батареи, который в одном примере осуществления могут иметь напряжение около 1,5 кВ. В одном варианте осуществления последовательно соединены четыре таких модуля батареи, с общим напряжением 6 кВ. Однако в других вариантах осуществления множество батарей соединены последовательно, задавая напряжение в диапазоне 30-100 кВ. Основная петля трубопровода поэтому гальванически разделена от последовательности батарей. Соединительные трубопроводы должны, таким образом, быть сделаны из электрически изолирующего, теплоустойчивого материала. В варианте осуществления соединительный трубопровод выполнен в виде керамической трубки.

В дальнейших вариантах осуществления изобретения температурный контроллер также в режиме работы модуля батареи обеспечивает охлажденный воздух для освобождения тепла, сформированного элементами батареи.

В первом аспекте изобретения задача изобретения решается посредством контроллера заряда устройства высокотемпературной батареи для компенсатора мощности из линии передачи электроэнергии, содержащего сенсорное средство и компьютерное средство, включающие средство памяти, причем контроллер заряда содержит модель виртуальной батареи средства батареи для оценки состояния заряда батареи. В дальнейших вариантах осуществления изобретения средство батареи содержит высокоэнергетичную, высокотемпературную хлорид натриевую/металлическую батарею. В других вариантах осуществления модель виртуальной батареи содержит модель физического поведения устройства батареи. В других вариантах осуществления модель виртуальной батареи содержит модуль оценки для выполнения множества расчетов кривой напряжения, выходящей из измеренного значения кривой и множества измеренных кривых тока, настроенных с отклонением. В других вариантах осуществления контроллер заряда также содержит модуль измерений и модуль предсказаний.

Во втором аспекте изобретения задача изобретения решается посредством способа выбора кривой входящего тока для оценки состояния заряда высокотемпературного устройства батареи для компенсатора мощности линии электропередачи, причем способ содержит: обеспечение модели виртуальной батареи для расчета первой кривой напряжения из первой кривой тока, расчет второй кривой напряжения из второй кривой тока, сравнение первой и второй кривых напряжения с измеренной кривой напряжения, выбор в качестве кривой входного тока, кривой тока, результаты расчета которой наиболее соответствуют сравнению кривых напряжений. В дальнейших вариантах осуществления способа первая кривая тока представляет собой измеренную кривую тока. В других вариантах осуществления изобретения вторая кривая тока представлена в виде измеренной кривой тока с учетом отклонения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными для специалистов в данной области техники, из следующего подробного описания с учетом приложенных чертежей, на которых представлено:

фиг.1 - принципиальная схема компенсатора мощности в соответствии с изобретением;

фиг.2 - вид сбоку части аккумулятора, включающего множество модулей батарей в соответствии с изобретением;

фиг.3 - принципиальная схема компенсатора мощности, содержащая температурный контроллер и контроллер заряда;

фиг.4 - основное содержание модуля SOC;

фиг.5 - параллельный расчет уровня напряжения;

фиг.6 - вид сбоку аккумулятора и температурного контроллера, и

фиг.7 - дополнительный вариант осуществления температурного контроллера.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Принципиальная схема компенсатора 1 мощности, подключенного к линии электропередачи посредством трансформатора 2, представлена на фиг.1. Компенсатор мощности содержит преобразователь 4 источника напряжения, конденсатор 6 и аккумулятор 5. Преобразователь источника питания содержит двенадцать самокоммутируемых полупроводниковых переключателя, каждый из которых шунтирован параллельно подключенным обратно смещенным диодом. Сторона переменного тока преобразователя источника напряжения подключена к трансформатору, а сторона постоянного тока подключена к конденсатору и аккумулятору.

Аккумулятор содержит множество последовательно соединенных модулей 7 батарей. В варианте осуществления, показанном на фиг.2, который является частью аккумулятора, четыре модуля батарей 7а-7d упорядочены в стойке 8. У каждого модуля батареи есть положительный терминал 9 и отрицательный терминал 10. В варианте осуществления показано, что каждый модуль батареи характеризуется напряжением 1500 В, таким образом, аккумулятор, содержащий четыре батареи, включенные последовательно, имеет уровень напряжения 6 кВ. Однако также может быть и большее число батарей, соединенных последовательно, что приводит к более высокому уровню напряжения.

Аккумулятор содержит высокотемпературные, высокомощные батареи, содержащие хлорид натриевые/металлические элементы с рабочей температурой в диапазоне 270-340°С. Каждый модуль батареи содержит термически изолированный корпус, содержащий множество последовательно соединенных элементов батареи. В процессе работы, таком как зарядка или разрядка, батареи производят тепло. В режиме ожидания необходимо обеспечить теплоту снаружи батареи для поддержания условий рабочей температуры. Поэтому модуль температуры содержит локальную петлю трубопровода, одно из отверстий 11 которого предназначено для приема потока газовой среды, а второе отверстие 12 - для вывода отработанной газовой среды.

Хлорид натриевые/металлические элементы батареи представляют собой электролит, заключенный внутри тонкого барьера из керамического материала. Когда батарея заряжается или разряжается, фронт реакции распространяется внутрь от керамического барьера. Таким образом, оба процесса, зарядка и разрядка, распространяются в одном и том же направлении и начинаются от керамического барьера. Вследствие множества циклов зарядки и разрядки внутри элемента батареи может остаться множество областей, определяющих области допустимой емкости и недопустимой емкости.

В дополнительных вариантах осуществления изобретения, представленных на фиг.3, компенсатор 1 мощности содержит не только преобразователь 4 источника напряжения и аккумулятор 5, а также температурный контроллер 13 и систему 14 управления, содержащую множество чувствительных элементов 40, средство 41 расчета и контроллер 15 заряда. Контроллер заряда содержит модуль 16 для оценки состояния заряда батареи. Температурный контроллер 13 содержит трубопровод для среды передачи тепла. Трубопровод содержит основную петлю 17 трубопровода, локальную петлю 18, расположенную в каждом модуле батареи, и множество соединительных трубопроводов 19, соединенных с основной петлей и локальными петлями. Температурный контроллер содержит, по меньшей мере, одно средство обеспечения нагрева и модуль движения текучей среды для циркуляции среды передачи тепла в трубопроводе. Отсюда, путем циркуляции среды передачи тепла, через каждую батарею, посредством конвекции к батареям поставляется тепло. В представленном варианте осуществления теплопередающая среда содержит воздух, а модуль движения текучей среды содержит вентилятор.

Модуль 16 SOC, который является частью контроллера 15 заряда, также содержит множество частей, как показано на фиг.4. Модуль SOC содержит модель 42 виртуальной батареи хлорид натриевой/металлической батареи, на основе которой производится расчет величины SOC. Модуль SOC также содержит измерительный модуль 43, модуль 44 оценки, модуль 45 предсказания и модуль 46 оценки температуры. Посредством модуля оценки температуры производится расчет дальнейшей температуры батареи, в зависимости от дальнейшего состояния зарядки/разрядки. Эта информация может быть отправлена на температурный контроллер для предварительного нагрева или охлаждения модуля батареи.

Один способ оценки текущего тока батареи в соответствии с изобретением показан на фиг.5. Исходя из начального значения, которое может быть измеренным значением тока, на основе модели виртуальной батареи рассчитывается соответствующее значение напряжения. Так как измеренное значение тока содержит неопределенности, параллельно выполняется расчет с моделью виртуальной батареи для множества значений тока, отклоняющихся на небольшое значение от измеренного. Под параллельным расчетом должен пониматься расчет параллельных событий. Таким образом, текущие расчеты могут быть оценены последовательно, но, тем не менее, представлять параллельный расчет. Определено небольшое отклонение = f(t) и рассчитывается напряжение, где I, i+ ₁f(t), i+ ₂f(t),..., i+ _nf(t). В результате расчета получаются n кривых напряжения u₁(t) - u_n(t), которые сравниваются с текущим измеренным значением напряжения u_m(t). В качестве кривой входного тока i_i(t) выбирается кривая тока, приводящая к наиболее близкой оценке текущего напряжения. Не смотря на то, что в примере, представленном на фиг.5 показано 5 параллельных расчетов, можно провести любое количество расчетов. Способ, описанный выше в примере, приводит к настройке погрешности смещения измерения тока батареи. Посредством использования такой технологии настройки также может быть определена суммарная погрешность измерения тока.

На фиг.6 температурный контроллер 13 схематично разделен на основную петлю 13 трубопровода и общую локальную петлю 18 трубопровода. В данном варианте осуществления локальная петля трубопровода обнаруживает высокий потенциал, в то время как основная петля обнаруживает нулевой потенциал. Соединительные трубки, которые соединяют основную петлю трубопровода с локальной, должны не только быть электрически изолированными, но и способными выдержать текучую среду температурой приблизительно 300°С. Основная петля трубопровода в данном варианте осуществления содержит отдельный вентилятор 20 и часть 21 трубопровода для каждого модуля батареи. Каждая часть трубопровода содержит элемент 22 обеспечения нагрева для поставки тепла к модулю батареи. Модуль поставки тепла может включать в себя резистивный элемент для соединения с низковольтным источником электропитания.

Дальнейшее развитие температурного контроллера показано на фиг.7. В данном варианте осуществления основная петля температурного контроллера также содержит общую систему нагрева 23, содержащую нагреватель 22 и общий вентилятор 20. В соответствии с данным вариантом осуществления также предоставлено для охлаждения модулей батареи. Таким образом, там упорядочены петля охлаждения 25 с кулером и общим охлаждающий вентилятором 27. Обеспечение охлаждения или нагрева может выбираться с помощью клапана-переключателя 28. Также в варианте осуществления показано, что система нагрева содержит дополнительную петлю, проходящую через устройство 31 аккумулирования тепла. Также система содержит вторую петлю 29, проходящую через теплообменное устройство 32 для обмена теплом со второй гидравлической системой 33, которая может включать в себя охлаждающую жидкость из клапана преобразователя источника напряжения. Система нагрева также содержит дополнительную петлю, проходящую через второе теплообменное устройство 35 для обмена теплом со второй системой нагрева 34, которая может быть системой отопления помещения.

Несмотря на то, что объем притязаний настоящего изобретения не должен быть ограничен представленными вариантами осуществления, но также может включать варианты осуществления, очевидные для специалистов в данной области техники. Например, модуль SOC может включать дополнительные измерительные модули и средства расчета.