串联连接的电池包、系统技术方案

一种电力设备、系统。该设备可以包括外壳，该外壳限定可操作以支撑第一电池包的第一支撑件和可操作以支撑第二电池包的第二支撑件；电路，其选择性地串联电连接第一电池包和第二电池包，该电路包括向受电设备提供输出电压的输出端子、可操作以使第一电池包与电路选择性地电断开的第一旁路部分、可操作以使第二电池包与电路选择性地电断开的第二旁路部分；以及升压转换器，其电连接到电路并可操作以升高输出端子处的电压。

Battery pack and system connected in series

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】串联连接的电池包、系统相关申请本申请要求享有于2016年5月25日提交的共同待决的美国临时申请第62/341,397号的优先权，该美国临时申请的全部内容在此通过引用并入本文。
本技术涉及电池电源以及电池受电设备(battery-powereddevice)，且更具体地涉及在这些电源和设备中串联连接的电池包。
技术介绍
为了提供期望的操作电压，可将两个或更多个电池包串联连接。当串联连接时，每个包的电压被加至系统的总端电压。然而，串联连接的电池包的操作通常受具有最低容量的电池包限制。对于包括锂基电池单元的电池包，当其中一个电池包无法使用时，例如因为电池包已达到放电状态结束(例如，电荷状态(SOC)低于阈值)、正在经历异常情况(例如温度过高、电池电压下降等)，串联连接的电池包无法放电。这一要求对串联连接的电池包提出了挑战，特别是对具有不同容量、不同电荷状态等的多个电池包。当一个电池包达到其放电状态结束时，其他电池包将具有不会由系统利用的剩余容量。
技术实现思路
在一些方面，可以提供一种或多种解决方案以最大化系统中串联连接的电池包的放电能量。在一些方面，可以提供在系统中混合和匹配具有不同容量、不同电荷状态、不同标称电压等的电池包的能力。在一些实施方式中，系统可被控制以低于电池包的全容量工作。例如，可以基于电池包的容量/条件从每个电池包中抽取一定比例的放电能量，使得电池包大体上同时到达放电结束。在另一个实施例中，在放电结束时，电池包可以与电路断开，之后，系统的操作一直持续，直到系统中所有串联连接的电池包的放电结束。在一些实施方式中，系统可以提供充电平台，使得在充电期间，使每一个电池包达到大体相同的电荷状态。例如，平台可以在放电期间在电池包之间提供串联连接，并且在充电期间，每个电池包可以独立地或以并联连接的方式连接到电源。充电平台可能不解决电池包之间的不同容量的问题。在一个独立方面，电池电力设备通常可包括：外壳，限定可操作以支撑第一电池包的第一支撑件和可操作以支撑第二电池包的第二支撑件；电路，选择性地将第一电池包和第二电池包串联电连接，该电路包括用于向受电设备提供输出电压的输出端子，可操作以选择性地将第一电池包与电路断开的第一旁路部分和可操作以选择性地将第二电池包与电路断开的第二旁路部分；以及电连接到电路并可操作以升高输出端子处的电压的升压转换器。在一些实施方式中，该升压转换器与该第一电池包及该第二电池包选择性地串联电连接，该升压转换器可操作以使该第一电池包的第一电压及该第二电池包的第二电压升压至该输出电压。该第一电池包可具有第一标称电压，且该第二电池包可具有不同于该第一标称电压的第二标称电压。该第一电池包可具有第一容量，且该第二电池包可具有不同于该第一容量的第二容量。该第一电池包可具有第一电荷状态，且该第二电池包可具有不同于该第一电荷状态的第二电荷状态。在另一个独立的方面，电力系统可通常包括第一电池包；第二电池包；及可操作以提供输出电压至受电设备的电池电力设备。该电池电力设备可通常包括限定可操作以支撑该第一电池包的第一支撑件和可操作以支撑该第二电池包的第二支撑件的外壳；使该第一电池包和该第二电池包选择性地串联电连接的电路，该电路包括提供该输出电压至受电设备的输出端子、可操作以将该第一电池包与该电路选择性地断开电连接的第一旁路部分，以及可操作以将该第二电池包与该电路选择性地断开电连接的第二旁路部分；以及电连接至该电路且可操作以使该输出端子处的电压升压的升压转换器。在又一个独立的方面，为受电设备供电的方法可通常包括在电路中将第一电池包和第二电池包选择性地串联电连接；在输出端子处提供输出电压；将该输出端子处的电压升压；及当该第一电池包和该第二电池包中的一个达到放电条件结束时，将该第一电池包和该第二电池包中的一个与该电路选择性地断开电连接。在一些实施方式中，升压可包括将升压转换器与该第一电池包和该第二电池包选择性地串联电连接，及操作该升压转换器以将该第一电池包的第一电压及该第二电池包的第二电压升压至该输出电压。选择性地电连接可包括在该电路中将第一电池包与第二电池包选择性地串联电连接，该第一电池包具有第一标称电压、第一容量及第一电荷状态的一个，且该第二电池包具有不同于该第一电池包的第二标称电压、第二容量及第二电荷状态的相应的一个。该方法可包括将该第一电池包可拆装地连接至该设备的外壳和/或将该第二电池包可拆装地连接至该设备的该外壳。选择性地断开电连接可包括确定该第一电池包的特性或条件，及控制一旁路部分的操作。当该第一电池包被禁用时，控制可包括将该第一电池包与该电路断开连接。当另一个电池包替代禁用的第一电池包时，控制可包括确定是否控制该旁路部分将该另一电池包连接至该电路。该方法可包括确定该受电设备的输入电压，且其中升压包括将该输出端子处的该电压升压至该输入电压。在另一个独立的方面，电池电力设备可以一般包括限定可操作以支撑第一电池包的第一支撑件和可操作以支撑第二电池包的第二支撑件的外壳组件；包括输出端子以提供输出电压至受电设备且将该第一电池包和该第二电池包选择性地串联电连接以用于放电的放电电路；及包括输入端子以从电源接收电力且将该第一电池包和该第二电池包选择性地电连接至该电源以用于充电的充电电路。可提供开关布置以将该第一电池包和该第二电池包选择性地且交替地电连接至该放电电路和该充电电路。该设备可包括控制器，该控制器可操作以基于指示该输出端子和该输入端子中的一个的连接状态的信号而控制该开关布置。该开关布置可包括可由使用者操作的致动器。在一些构造中，该外壳组件包括提供该第一支撑件和该第二支撑件的可移除的载具部分，该充电电路由该可移除的载具部分支撑。对充电而言，该电池包可通过该充电电路并联连接。该电池包可通过该充电电路独立地充电。在充电循环期间，该电池包可通过该充电电路充电至大体相同的电荷状态和/或大体相同的容量。在另一个独立的方面，电池电力设备可通常包括限定可操作以支撑第一电池包的第一支撑件和可操作以支撑第二电池包的第二支撑件的外壳；将该第一电池包和该第二电池包选择性地串联连接的放电电路，该放电电路包括提供输出电压至受电设备的输出端子；及选择性地连接至该第一电池包和该第二电池包的平衡电路，该平衡电路可操作以在该第一电池包与该第二电池包之间转移能量。该设备可包括控制器，该控制器可操作以控制该平衡电路的操作。该控制器可操作以确定该放电电路的非使用条件，且在该非使用条件期间操作该平衡电路。在又一个独立的方面，电池电力设备可以与多相电动机一起使用，并且通常可以包括外壳，该外壳限定可操作以支撑第一电池包的第一支撑件和可操作以支撑第二电池包的第二支撑件；第一电池包和电机之间的第一开关布置；第二电池包和电机之间的第二开关布置，第一开关布置和第二开关布置可操作以选择性地将第一电池包和第二电池包连接在电机、第一开关布置和电机的每个相上。操作第二开关布置以从第一电池包和第二电池包中的至少一个向电机的每个相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力设备，包括：/n外壳，其限定可操作以支撑第一电池包的第一支撑件及可操作以支撑第二电池包的第二支撑件；/n电路，其选择性地串联电连接所述第一电池包与所述第二电池包，所述电路包括：/n输出端子，其向受电设备提供输出电压，/n第一旁路部分，其可操作以使所述第一电池包与所述电路选择性地电断开，以及/n第二旁路部分，其可操作以使所述第二电池包与所述电路选择性地电断开；以及/n升压转换器，其电连接至所述电路且可操作使所述输出端子处的电压升压。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20160525 US 62/341,3971.一种电力设备，包括：
外壳，其限定可操作以支撑第一电池包的第一支撑件及可操作以支撑第二电池包的第二支撑件；
电路，其选择性地串联电连接所述第一电池包与所述第二电池包，所述电路包括：
输出端子，其向受电设备提供输出电压，
第一旁路部分，其可操作以使所述第一电池包与所述电路选择性地电断开，以及
第二旁路部分，其可操作以使所述第二电池包与所述电路选择性地电断开；以及
升压转换器，其电连接至所述电路且可操作使所述输出端子处的电压升压。


2.如权利要求1所述的电力设备，其中所述升压转换器与所述第一电池包和所述第二电池包选择性地串联电连接，所述升压转换器可操作以使所述第一电池包的第一电压和所述第二电池包的第二电压升压至所述输出电压。


3.如权利要求1所述的电力设备，其中所述电力设备被配置成与第一电池包和第二电池包一起操作，所述第一电池包具有第一标称电压、第一容量以及第一电荷状态中的一个，且所述第二电池包具有与所述第一电池包不同的第二标称电压、第二容量以及第二电荷状态中的相应一个。


4.如权利要求1所述的电力设备，其中所述第一支撑件可操作以可拆装地支撑第一电池包。


5.如权利要求4所述的电力设备，其中所述第二支撑件可操作以可拆装地支撑第二电池包。


6.如权利要求1所述的电力设备，还包括控制器，所述控制器可操作以确定所述第一电池包的特性或条件以及控制所述第一旁路部分的操作。


7.如权利要求6所述的电力设备，其中当所述第一电池包要被禁用时，所述控制器控制所述第一旁路部分以使所述第一电池包与所述电路断开连接。


8.如权利要求7所述的电力设备，其中当将另一个电池包替代禁用的所述第一电池包时，所述控制器可操作以确定是否控制所述第一旁路部分以将所述另一个电池包连接至所述电路。


9.如权利要求1所述的电力设备，还包括控制器，所述控制器可操作以确定所述受电设备的输入电压，以及控制所述升压转换器以使所述输出端子处的所述电压达到所述输入电压。


10.一种电力系统，包括：
第一电池包；
第二电池包；以及
电池电力设备，其可操作以将输出电压提供至受电设备，所述电池电力设备包括：
外壳，其限定可操作以支撑所述第一电池包的第一支撑件和可操作以支撑所述第二电池包的第二支撑件，
电路，其选择性地串联电连接所述第一电池包和所述第二电池包，所述电路包括：
输出端子，其将所述输出电压提供至所述受电设备，
第一旁路部分，其可操作以使所述第一电池包与所述电路选择性地断开电连接，以及
第二旁路部分，其可操作以使所述第二电池包与所述电路选择性地断开电连接，以及
升压转换器，其电连接至所述电路且可操作以使所述输出端子处的电压升压。


11.如权利要求10所述的电力系统，其中所述升压转换器与所述第一电池包和所述第二电池包选择性地串联电连接，所述升压转换器可操作以使所述第一电池包的第一电压和所述第二电池包的第二电压升压至所述输出电压。


12.如权利要求10所述的电力系统，其中所述第一电池包具有第一标称电压，且所述第二电池包具有不同于所述第一标称电压的第二标称电压。


13.如权利要求10所述的电力系统，其中所述第一电池包具有第一容量，且所述第二电池包具有不同于所述第一容量的第二容量。


14.如权利要求10所述的电力系统，其中所述第一电池包具有第一电荷状态，且所述第二电池包具有不同于所述第一电荷状态的第二电荷状态。


15.如权利要求10所述的电力系统，其中所述第一电池包包括：
电池包外壳，其由所述第一支撑件可拆装地支撑，
电池单元，其由所述电池包外壳支撑，以及
端子，其可操作以将所述电池单元连接至所述电路。


16.如权利要求15所述的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·梅格勒，T·R·奥伯曼，凯文·L·格拉斯哥，J·M·布罗泽克，
申请(专利权)人：米沃奇电动工具公司，
类型：新型
国别省市：美国;US