电池电荷均衡系统技术方案

本公开涉及一种电池电荷均衡系统。一种具有牵引电池电源的车辆包括：n个电力单元，每个电力单元具有正极端子和负极端子，且串联连接以构成电力包；n‑1个比较器，被配置为电压跟随器。所述n‑1个比较器中的第m个比较器的负极端子连接至所述n个电力单元中的对应的第m个电力单元的负极端子。并且，第m个比较器的正极端子连接至所述n个电力单元中的第m+1个电力单元的正极端子。

Battery charge equalization system

The present disclosure relates to a battery charge equalization system. A traction battery power vehicle includes a n power unit, each power unit has the positive and negative terminals, and are connected in series to form a power pack; n 1 comparator is configured as a voltage follower. The negative terminal of the m power unit of the negative terminal of the N 1 comparators in the M comparator is connected to the corresponding n power unit in the. Also, the positive terminal of the first m comparator is connected to the positive terminal of the first m+1 power unit in the n power unit.

【技术实现步骤摘要】
电池电荷均衡系统
本申请总体上涉及针对混合动力车辆的能量管理。
技术介绍
诸如电池包的许多电力包的工作电压比电力包的单个单元的电压更大。例如，用于混合动力电动车辆的牵引电池包的电压可为200-300伏特DC，而单个电池单元的电压可为1-4伏特DC。针对单个电池单元的1-4VDC范围通常与电池单元的工艺相关联。例如，镍金属氢化物(NiMH)电池单元通常具有大约1.2伏特的电池单元电压，锂离子(Li-Ion)电池单元通常具有大约3.6伏特的电池单元电压。混合动力电动车辆的牵引电池为车辆推进和附件提供电力。为了满足电压和电流需求，牵引电池通常为以串联和并联的组合形式连接的多个电池单元。在车辆运行期间，牵引电池可基于运行状况被充电或放电，运行状况包括电池荷电状态(SOC)、内燃发动机(ICE)操作、驾驶员需求以及再生制动。电池包内的各个电池单元的荷电状态可基于许多因素而不相等，所述许多因素包括制造上的变化、电池单元存在时间、电池单元温度或者电池单元的工艺。电池单元平衡可被用于对电池包内的电池单元的荷电状态进行再平衡，并改进电池包的操作。
技术实现思路
一种电池系统包括：n个电池单元组，串联连接以构成电池包。每个电池单元组包括至少一个电池单元。所述电池系统还包括电荷平衡电路，所述电荷平衡电路具有至少n-1个运算放大器，每个运算放大器被配置为电压跟随器。n至少为3。并且，所述n-1个运算放大器中的第m个运算放大器通过串联连接的n个电池单元组中的对应的第m个电池单元和第m+1个电池单元的总电压被驱动。根据本专利技术，提供一种电池系统，所述电池系统包括：n个电池单元组，串联连接以构成电池包。每个电池单元组包括至少一个电池单元。所述电池系统还包括电荷平衡电路，所述电荷平衡电路具有至少n-1个运算放大器，每个运算放大器被配置为电压跟随器。n至少为3。并且，所述n-1个运算放大器中的第m个运算放大器通过串联连接的n个电池单元组中的对应的第m个电池单元组和第m+1个电池单元组的总电压被驱动。一种具有牵引电池电源的车辆包括：n个电力单元，每个电力单元具有正极端子和负极端子，且串联连接以构成电力包；n-1个比较器，被配置为电压跟随器。所述n-1个比较器中的第m个比较器的负极端子连接至所述n个电力单元中的对应的第m个电力单元的负极端子，第m个比较器的正极端子连接至所述n个电力单元中的第m+1个电力单元的正极端子。根据本专利技术的一个实施例，比较器被配置为基于与第m个电力单元的正极端子关联的参考电压的非反相电路。根据本专利技术的一个实施例，比较器是运算放大器。根据本专利技术的一个实施例，所述电力单元中的至少一个是超级电容器单元。根据本专利技术的一个实施例，所述电力单元中的至少一个是可再充电电池单元。一种储能系统包括：n个单元组，串联连接以构成电力包。每个单元组包括至少一个电力单元。所述储能系统还包括电荷平衡电路，所述电荷平衡电路具有至少n-1个运算放大器，每个运算放大器被配置为电压跟随器。n至少为3。并且，所述至少n-1个运算放大器中的第m个运算放大器通过串联连接的所述n个单元组中的对应的第m个单元组和第m+1个单元组的总电压被驱动。根据本专利技术的一个实施例，所述至少一个电力单元是可再充电电池单元。根据本专利技术的一个实施例，电力单元是锂离子电池单元。根据本专利技术的一个实施例，电力单元是至少两个镍金属氢化物电池单元。根据本专利技术的一个实施例，所述至少一个电力单元是超级电容器单元。根据本专利技术的一个实施例，所述至少一个电力单元包括含碳电极。根据本专利技术的一个实施例，所述储能系统还包括：串联连接在一起以构成电阻器串的至少n个电阻器，其中，电阻器串与电力包并联连接，以产生针对每个单元的参考电压。附图说明图1是示出了典型的动力传动系统和储能组件的混合动力车辆的示例图。图2是由电池能量控制模块控制的电池包的示例图。图3是示出了电荷平衡电路的示例性示意图。具体实施方式在此描述了本公开的实施例。然而，应理解的是，公开的实施例仅为示例，并且其他实施例可采用多种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；可放大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。因此，在此所公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式使用实施例的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的是，参照任一附图示出和描述的多种特征可与一个或更多个其他附图中示出的特征组合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的多种组合和修改可期望用于特定应用或实施。本公开的实施例总体上提供了多个电路或其他电气装置。提及所述电路和其他电气装置以及由它们中的每一个提供的功能时，都不意在受限于仅涵盖在此示出和描述的内容。虽然特定标号可被分配给公开的各种电路或其他电气装置，但是这样的标号并不意在限制所述电路和其他电气装置的操作的范围。可基于所期望的特定类型的电气实施方案，按照任何方式将所述电路和其他电气装置彼此组合和/或分离。将认识到的是，在此公开的任何电路或其他电气装置可包括任意数量的微处理器、集成电路、存储器装置(例如，闪存、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或上述项的其他适当变型)和软件，它们彼此协作以执行在此公开的操作。此外，任意一个或更多个电气装置可被配置为执行在非暂时性计算机可读介质中实施的计算机程序，其中，所述计算机程序被编写为用于执行公开的任意数量的功能。诸如电池包的电力包(powerpack)通常由并联连接的多个电池单元构成以构成一个电池单元组，以及由串联连接的多个电池单元组构成以构成电池包。电池包经常被用作电源以用于常用电子设备，常用电子设备包括电气化车辆、用户电子装置、工业设备以及医疗设备。串联连接的多个电池单元组允许低电压电力单元被用于驱动高电压电力包。作为示例，被设计为在电池端子处产生大约300伏特的电池包可包括84个电池单元组，每个电池单元组串联连接以构成电池单元组串。每个电池单元组可包括并联连接的3个单独的电池单元；单独的电池单元可具有大约3.5-3.6伏特的额定电池单元电压。在该示例中，单独的电池单元电压的任何小改变乘以串联的电池单元的数量(在该示例中，即84)。生产公差或操作状况上的变化可产生在单独的电池单元或电池组之间的小差异，所述小差异随着每个充电或放电循环而被放大。为了优化电池操作，使用电池单元平衡以均衡串联链中的所有电池单元的电荷可被用于延长电池寿命。典型地，电池单元平衡系统包括电气组件，电气组件包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极结晶体管(BJT)、二极管、电容器、电阻器以及其他固态装置。电池单元平衡系统的电气组件通常被设计为操作在电池包电压的部分电压下。为了避免施加大于组件的最大额定电压的电压，一些电池单元平衡组件与电池包电压相隔离。进一步地，许多主动的电池单元平衡系统利用与多个电池单元平衡组件连接的控制器，其中，电池单元平衡组件与控制器相隔离。隔离组件增加了成本和复杂度。这里，电池单元平衡系统被示出为没有隔离组件。该系统是基于电池单元平衡系统的，其中，与电池单元组关联的每个电池单元平衡元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池系统，包括：n个电池单元组，串联连接以构成电池包，其中，每个电池单元组包括至少一个电池单元；电荷平衡电路，包括至少n‑1个运算放大器，每个运算放大器被配置为电压跟随器，其中，n至少为3，并且，所述至少n‑1个运算放大器中的第m个运算放大器通过串联连接的n个电池单元组中的对应的第m个电池单元和第m+1个电池单元的总电压被驱动。

【技术特征摘要】
2015.12.11 US 14/966,7861.一种电池系统，包括：n个电池单元组，串联连接以构成电池包，其中，每个电池单元组包括至少一个电池单元；电荷平衡电路，包括至少n-1个运算放大器，每个运算放大器被配置为电压跟随器，其中，n至少为3，并且，所述至少n-1个运算放大器中的第m个运算放大器通过串联连接的n个电池单元组中的对应的第m个电池单元和第m+1个电池单元的总电压被驱动。2.如权利要求1所述的电池系统，所述电池系统还包括：至少n个电阻器，至少n个电阻器串联连接在一起以构成电阻器串，其中，电阻器串与电池包并联连接，以产生针对所述n个电池单元组中的每个电池单元组的参考电压。3.如权利要求1所述的电池系统，其中，运算放大器包括施密特触发器。4.如权利要求1所述的电池系统，其中，运算放大器是差分输入运算放大器。5.如权利要求1所述的电池系统，其中，运算放大器被配置为基于所述第m个电池单元的正极端子的反相电路。6.如权利要求5所述的电池系统，其中，运算放大器被配置为基于与所述第m个电池单元的...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉里·迪安·埃里，亚历山大·大卫·科尔文，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US