用于高压电池组的混合电池单元平衡制造技术

本公开提供了“用于高压电池组的混合电池单元平衡”。一种根据本公开的示例性方面的方法和设备除其他外还包括高压电池组，其至少包括由多个第一电池单元组成的第一模块、由多个第二电池单元组成的第二模块和由多个第三电池单元组成的第三模块。第一被动电池管理系统监测和平衡多个第一电池单元，第二被动电池管理系统监测和平衡多个第二电池单元，并且第三被动电池管理系统监测和平衡多个第三电池单元。组管理器测量第一模块、第二模块和第三模块中的每一者的电压，比较第一模块、第二模块和第三模块的所测量的电压，并且主动地用来自第一模块、第二模块和第三模块的较高充电模块的能量来平衡来自第一模块、第二模块和第三模块的较低充电模块。块的较低充电模块。块的较低充电模块。

【技术实现步骤摘要】
用于高压电池组的混合电池单元平衡


[0001]本公开总体涉及一种将混合电池单元平衡用于高压电池组的方法和系统。
[0002]专利技术背景
[0003]电动化车辆包括高压电池(HVB)和电池管理系统(BMS)。HVB由多个电池单元构成。BMS用于诊断目的并且用来维持电池单元之间的适当平衡。一种类型的电池单元平衡称为被动平衡。此方法使用晶体管来将平衡电阻器切换成与单独的电池单元并联或不并联。过度充电的电池单元简单地放电，并且能量作为热被浪费。另一种类型的电池单元平衡称为主动平衡。此方法使用复杂电路来用过度充电的电池单元给充电不足的电池单元充电。与被动平衡相比，主动平衡增加了成本和复杂性。

技术实现思路

[0004]一种根据本公开的一个示例性方面的设备除其他外还包括高压电池组，所述高压电池组至少包括由多个第一电池单元组成的第一模块、由多个第二电池单元组成的第二模块和由多个第三电池单元组成的第三模块。第一被动电池管理系统监测和平衡所述多个第一电池单元，第二被动电池管理系统监测和平衡所述多个第二电池单元，并且第三被动电池管理系统监测和平衡所述多个第三电池单元。组管理器测量所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块中的每一者的电压，比较所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块的所测量的电压，并且主动地用来自所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块的较高充电模块的能量来平衡来自所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块的较低充电模块。
[0005]在前述设备的另外的非限制性实施例中，所述第一被动电池管理系统、所述第二被动电池管理系统和所述第三被动电池管理系统分别通过以热的形式释放过度充电的电池单元的能量来平衡所述第一电池单元、所述第二电池单元和所述第三电池单元。
[0006]在前述设备中任一个的另外的非限制性实施例中，所述组管理器使用模块的线性或阶梯状充电来平衡所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块。
[0007]在前述设备中任一个的另外的非限制性实施例中，所述第二模块位于所述第一模块与所述第三模块之间，使得在来自所述第三模块的能量过低并且来自所述第一模块的能量很高的情况下，所述组管理器首先使用来自所述第二模块的能量给所述第三模块充电，然后使用来自所述第一模块的能量给所述第二模块充电，使得所述能量在所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块之间平衡。
[0008]在前述设备中任一个的另外的非限制性实施例中，其中在来自所述第一模块的能量过低并且来自所述第三模块的能量很高的情况下，所述组管理器首先使用来自所述第二模块的能量给所述第一模块充电，然后使用来自所述第三模块的能量给所述第二模块充电，使得所述能量在所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块之间平衡。
[0009]在前述设备中任一个的另外的非限制性实施例中，每个模块包括开关，并且其中所述组管理器测量和确定所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块中的每一者的差分
电压，使得存在第一差分电压、第二差分电压和第三差分电压，并且其中所述组管理器将所述第一差分电压、所述第二差分电压和所述第三差分电压彼此进行比较以确定模块电压的差异，确定与所述差异成比例的占空比，并且以所述占空比生成脉冲宽度调制信号以控制所述开关以使充电穿梭电路在所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块之间传递能量。
[0010]在前述设备中任一个的另外的非限制性实施例中，所述开关是MOSFET开关，并且其中当所述第二模块用于给所述第一模块充电时，来自所述第二模块的所述MOSFET开关将电流从所述第二模块的正极通过所述第二模块的所述充电穿梭电路的隔离变压器的初级线圈传导到所述第二模块的负极以产生AC电压，所述AC电压跨所述隔离变压器的屏障传导到次级线圈，并且其中所述AC电压在馈送到所述第一模块之前用至少一个整流二极管整流。
[0011]一种根据本公开的又另一个示例性方面的设备除其他外还包括高压电池组，所述高压电池组至少包括由多个第一电池单元组成的第一模块、由多个第二电池单元组成的第二模块和由多个第三电池单元组成的第三模块，并且其中所述第二模块位于所述第一模块与所述第三模块之间。第一被动电池管理系统监测和平衡所述多个第一电池单元，第二被动电池管理系统监测和平衡所述多个第二电池单元，并且第三被动电池管理系统监测和平衡所述多个第三电池单元。组管理器测量所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块中的每一者的电压，比较所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块的所测量的电压，并且主动地用来自所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块的较高充电模块的能量来平衡来自所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块的较低充电模块。所述组管理器使用模块的线性或阶梯式充电来平衡所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块，使得在来自所述第三模块的能量过低并且来自所述第一模块的能量很高的情况下，所述组管理器首先使用来自所述第二模块的能量给所述第三模块充电，然后使用来自所述第一模块的能量给所述第二模块充电，使得所述能量在所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块之间平衡。
[0012]在前述设备中任一个的另外的非限制性实施例中，其中在来自所述第一模块的能量过低并且来自所述第三模块的能量很高的情况下，所述组管理器首先使用来自所述第二模块的能量给所述第一模块充电，然后使用来自所述第三模块的能量给所述第二模块充电，使得所述能量在所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块之间平衡。
[0013]在前述设备中任一个的另外的非限制性实施例中，所述第一被动电池管理系统、所述第二被动电池管理系统和所述第三被动电池管理系统分别通过以热的形式释放过度充电的电池单元的能量来平衡所述第一电池单元、所述第二电池单元和所述第三电池单元。
[0014]在前述设备中任一个的另外的非限制性实施例中，每个模块包括开关，并且其中所述组管理器测量和确定所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块中的每一者的差分电压，使得存在第一差分电压、第二差分电压和第三差分电压，并且其中所述组管理器将所述第一差分电压、所述第二差分电压和所述第三差分电压彼此进行比较以确定模块电压的差异，确定与所述差异成比例的占空比，并且以所述占空比生成脉冲宽度调制信号以控制所述开关以使充电穿梭电路在所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块之间传递能
量。
[0015]在前述设备中任一个的另外的非限制性实施例中，所述开关是MOSFET开关，并且其中每个模块包括隔离变压器和至少一个整流二极管。
[0016]在前述设备中任一个的另外的非限制性实施例中，其中当所述第二模块用于给所述第一模块充电时，来自所述第二模块的所述MOSFET开关将电流从所述第二模块的正极通过所述第二模块的所述充电穿梭电路的所述隔离变压器的初级线圈传导到所述第二模块的负极以产生AC电压，所述AC电压跨所述隔离变压器的屏障传导到次级线圈，并且其中所述AC电压在馈送到所述第一模块之前用所述整流二极管整流。
[0017]一种根据本公开的又一个示例性方面的方法除其他外还包括：提供高压电池组，所述高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种系统，其包括：高压电池组，所述高压电池组至少包括由多个第一电池单元组成的第一模块、由多个第二电池单元组成的第二模块和由多个第三电池单元组成的第三模块；第一被动电池管理系统，所述第一被动电池管理系统用于监测和平衡所述多个第一电池单元；第二被动电池管理系统，所述第二被动电池管理系统用于监测和平衡所述多个第二电池单元；第三被动电池管理系统，所述第三被动电池管理系统用于监测和平衡所述多个第三电池单元；以及组管理器，所述组管理器测量所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块中的每一者的电压，比较所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块的所测量的电压，并且主动地用来自所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块的较高充电模块的能量来平衡来自所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块的较低充电模块。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一被动电池管理系统、所述第二被动电池管理系统和所述第三被动电池管理系统分别通过以热的形式释放过度充电的电池单元的能量来平衡所述第一电池单元、所述第二电池单元和所述第三电池单元。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述组管理器使用模块的线性或阶梯状充电来平衡所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第二模块位于所述第一模块与所述第三模块之间，使得在来自所述第三模块的能量过低并且来自所述第一模块的能量很高的情况下，所述组管理器首先使用来自所述第二模块的能量给所述第三模块充电，然后使用来自所述第一模块的能量给所述第二模块充电，使得所述能量在所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块之间平衡。5.根据权利要求4所述的系统，其中在来自所述第一模块的能量过低并且来自所述第三模块的能量很高的情况下，所述组管理器首先使用来自所述第二模块的能量给所述第一模块充电，然后使用来自所述第三模块的能量给所述第二模块充电，使得所述能量在所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块之间平衡。6.根据权利要求1所述的系统，其中每个模块包括开关，并且其中所述组管理器测量和确定所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块中的每一者的差分电压，使得存在第一差分电压、第二差分电压和第三差分电压，并且其中所述组管理器将所述第一差分电压、所述第二差分电压和所述第三差分电压彼此进行比较以确定模块电压的差异，确定与所述差异成比例的占空比，并且以所述占空比生成脉冲宽度调制信号以控制所述开关以使充电穿梭电路在所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块之间传递能量。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述开关是MOSFET开关，并且其中当所述第二模块用于给所述第一模块充电时，来自所述第二模块的所述MOSFET开关将电流从所述第二模块的正极通过所述第二模块的所述充电穿梭电路的隔离变压器的初级线圈传导到所述第二模块的负极以产生AC电压，所述AC电压跨所述隔离变压器的屏障传导到次级线圈，并且其中所述AC电压在馈送到所述第一模块之前用至少一个整流二极管整流。
8.一种系统，其包括：高压电池组，所述高压电池组至少包括由多个第一电池单元组成的第一模块、由多个第二电池单元组成的第二模块和由多个第三电池单元组成的第三模块，并且其中所述第二模块位于所述第一模块与所述第三模块之间；第一被动电池管理系统，所述第一被动电池管理系统用于监测和平衡所述多个第一电池单元；第二被动电池管理系统，所述第二被动电池管理系统用于监测和平衡所述多个第二电池单元；第三被动电池管理系统，所述第三被动电池管理系统用于监测和平衡所述多个第三电池单元；以及组管理器，所述组管理器测量所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块中的每一者的电压，比较所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块的所测量的电压，并且主动地用来自所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块的较高充电模块的能量来平衡来自所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块的较低充电模块，并且其中所述组管理器使用模块的线性或阶梯状充电来平衡所述第一电池单元、所述第二电池单元和所述第三电池单元，使得在来...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：