[发明专利]用于监测和/或管理能量储存设备的系统和方法

说明书

技术领域

本申请一般地涉及用于监测和/或管理能量储存和/或电力系统的技术。本申请还涉及与这些技术有关的部件、设备、系统和方法。

发明内容

本文描述的各种实施例涉及用于监测和/或管理能量储存设备、电力系统和其他这种设备的系统和方法。在一些实施例中，一种监测和管理系统（MMS）包括布置在能量储存设备的各部分之内或之上的一个或多个光纤电缆。每个光纤电缆包括多个光学传感器。至少一个光学传感器构造成检测能量储存设备的参数，该参数与由多个光学传感器中的至少一个其他光学传感器所检测的能量储存设备的参数不同。MMS包括光源和检测器，光源构造成向一个或多个光纤电缆提供光，检测器构造成检测由光学传感器反射的光。检测器基于反射光产生电信号。处理器被联接以接收电信号、分析电信号并基于对电信号的分析来判定能量储存设备的状态。在一些实施方式中，多个光纤电缆包括多模光纤电缆。

附图说明

图1示出根据本文描述的实施例的监测和管理系统的总体框图；

图2示出用于电池的监测和管理系统的框图；

图3示出用在电力供应检测和管理系统中的光纤布拉格光栅（FBG）传感器的反射光谱；

图4示出用于部署在单模光纤电缆上的FBG传感器的波长谱中的理想漂移；

图5示出用于部署在多模光纤电缆上的FBG传感器的波长谱的漂移；

图6示出图5的FBG传感器的波长谱调制包络的漂移；

图7示出具有多种类型的传感器的电池，所述传感器布置在所述电池中，以感测多个电池参数；

图8是图7的电池的详细视图，示出传感器在电池的电极内的部署；

图9是示出用于电力供应检测的用来检测在被感测参数中的变化的分析器的各部分的框图；

图10是示出使用非像素化光敏检测器的分析器的各部分的框图；

图11是封装的分析器的照片；和

图12是示出可以用于能量储存设备的管理过程的流程图。

类似的附图标记表示类似的部件；并且

除非另有说明，否则附图不需要按比例。

具体实施方式

本说明书中描述的实施例涉及可以用于发电系统和/或能量储存设备的基于光学的智能监测和管理系统。本文描述的监测和管理系统能够实现综合实时性能管理并且减少电力和/或能量系统的超裕度设计(overdesign)。本文描述的监测和管理系统组合嵌入式光纤传感器以检测内部能量储存/电力系统参数，并且还可以包括外部传感器以检测外部能量储存/电力系统参数。来自内部和/或外部传感器的输出可以由智能算法使用，以推断出能量储存/电力系统状态信息并且作出预测，例如能量储存系统的健康状况和剩余可用能量。本文公开的方法可应用于电池和电池组、燃料电池堆、基于涡轮机的发电系统、和其他类型的能量储存和发电设备和系统。

图1是可以用于能量储存设备和/或发电系统的监测和管理系统（MMS）100的框图。多个内部光学传感器111-114布置在能量储存/电力系统101的内部，并且可以构造成感测能量储存/电力系统101的多个内部特性。例如，内部光学传感器111-114可以测量能量储存/电力系统101的一个或多个参数，例如内部温度、应力、应变、加速度、离子浓度、化学性质和/或其他内部参数。图1所示的内部光学传感器111-114检测第一、第二和第三参数。第一、第二和第三参数是不同类型的参数，例如温度、应变和/或化学性质。在图示的示例中，传感器111是用于感测第一参数的第一传感器，传感器114是同样感测第一参数的第二传感器。传感器111和传感器114可以定位在能量储存/电力系统101内的不同位置上，和/或传感器111和传感器114的输出可以被组合以获得用于第一感测参数的平均或合成值。可替换地，相同类型的多个传感器可以用于产生在能量储存设备或发电系统的内部和/或外部的一个或多个参数的空间分布的图。注 意，尽管在本示例中使用术语第一、第二和第三，但是这些术语并不是暗示任何等级或优先关系，而仅是用于在不同的传感器和/或参数之间做出区分。