[發明專利]充電或者放電系統及方法

有效

• 申請號: 201010611316.6
• 申請日: 2010-12-28
• 公開（公告）號: CN102545390A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 胡敏;劉云峰;楊海
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;C02F1/469
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 周少杰

技術領域

本發明涉及充電或者放電系統和方法，特別涉及一種用于對能量存儲元件例如電容器進行充電或者放電的系統和方法。

背景技術

在地球的表面上，少于百分之一的水適合于在家庭或者工業應用場合直接使用。在自然飲用水資源比較有限的情形下，通過海水去離子化或者苦咸水(brackish?water)去離子化，一般通稱為脫鹽，是產生新鮮水的一種方法。目前，有多種脫鹽技術可以用來對水源去離子化或者淡化。

電容去離子化是脫鹽技術的一種。當含鹽的水通過一個高表面區域的電極組件時，水中的離子，例如溶解的鹽、金屬以及一些有機物，被吸引到極性相反的充電電極上。通過此過程，可以將離子集聚在電極處而且可以降低水中的離子濃度。當電極不具備進一步吸收離子的能力時，需要停止將含鹽的水通過該電極組件。此時，由電極形成的電容器被放電，電極集聚的離子可以有選擇地進入濃度更高的溶液中。

傳統上，具備或者不具備能量回收能力的變流器被用來對電極組件進行充電或者放電。然而，這樣的變流器的效率較低。

因此，有必要提供一種效率提升的系統對電極組件進行充電或者放電，以及相關的方法來解決上述提及的技術問題。

發明內容

本發明的一個方面在于提供一種用于對包含帶電微粒的液體去離子化的系統。該系統包括多個可以工作在充電狀態和放電狀態的疊層組件以及多個變流器。每一個變流器與對應的一個疊層組件電性連接。該每一個變流器可操作地對該對應的疊層組件充電以在充電狀態下吸附液體中的離子，還可操作地對該對應的疊層組件放電以在放電狀態釋放被該疊層組件吸附的離子。該每一個變流器還可以根據對應的疊層組件的充電狀態或者放電狀態而被設置成在第一模式或者第二模式工作。當該多個疊層組件中的一者被充電或者放電而處于第一狀態時，與該多個疊成組件對應的多個變流器中的一者被設置成工作在第一模式，該變流器被配置成至少通過一個中間階段將第一電壓轉換成第二電壓。當該多個疊層組件中的一者被充電或者放電而處于第二狀態時，與該多個疊成組件對應的多個變流器中的一者被設置成工作在第二模式，該變流器被配置成直接將第一電壓轉換成第二電壓。

本發明的另一個方面在于提供一種變流器。該變流器用于通過輸送電能以向負載充電或者通過對負載放電以回收電能。該變流器包括第一轉換部以及第二轉換部。該第二轉換部以級聯的方式與該第一轉換部相連接。該第一轉換部和該第二轉換部中的一者可以被操作成基于該負載的充電或者放電狀態進行電能轉換。

本發明的再一個方面在于提供一種充電方法。該充電方法通過變流器對疊層組件充電。該方法包括至少如下步驟：檢測疊層組件的充電狀態，該疊層組件被配置成在充電狀態下吸附液體中的離子，該疊層組件還被配置成在放電狀態下釋放被吸附的離子；以及根據檢測到的疊層組件的充電狀態將變流器配置在第一模式或者第二模式。

本發明的再一個方面在于提供一種放電方法。該放電方法通過變流器對疊層組件放電。該方法包括至少如下步驟：檢測疊層組件的放電狀態，該疊層組件被配置成在充電狀態下吸附液體中的離子，該疊層組件還被配置成在放電狀態下釋放被吸附的離子；以及根據檢測到的疊層組件的放電狀態將變流器配置在第一模式或者第二模式。

本發明的再一個方面在于提供一種充電和放電方法。該方法通過多個變流器對至少兩個負載進行充電或者放電。該方法至少包括如下步驟：通過第一變流器轉換電能對與該第一變流器對應的第一負載放電；檢測該第一負載的放電狀態；根據檢測到的第一負載的放電狀態配置該第一變流器工作在至少第一模式和第二模式；輸送通過該第一變流器轉換而得的電能給第二變流器；通過第二變流器對從該第一變流器轉換而得的電能進一步進行轉換，以對與該第二變流器對應的第二負載充電；檢測第二負載的放電狀態；以及根據檢測到的第二負載的充電狀態配置該第二變流器工作在至少第一模式和第二模式。

本發明的系統以及方法，通過實時檢測能量存儲元件兩端的充電狀態或者放電狀態，并根據檢測的充電狀態或者放電狀態調整工作模式，可以使能量的整體轉換效率較高，提高能量的利用效率，還可以取得節能的技術效果。

附圖說明

通過結合附圖對于本發明的實施方式進行描述，可以更好地理解本發明，在附圖中：

圖1所示為本發明用于充電或者放電的系統的一種實施方式的模塊示意圖。

圖2所示為疊層組件(stack)的一種實施方式的分解立體示意圖。

圖3所示為脫鹽單元工作在充電狀態的一種實施方式的示意圖。