蓄电池管理单元、系统和方法技术方案

一种蓄电池管理单元及系统，用于管理电池或蓄电池（Ｂ１－Ｂ１０）的充电状态。每一蓄电池管理单元（１）测量电池或蓄电池终端电压，并通过通信介质（２）将该信息提供给中央控制器（３）。每一蓄电池管理单元（１）监控多个蓄电池（Ｂ１－Ｂ１０），并且可以选择性地经由充电器（７）和切换电路（８，１７）对选择的蓄电池（Ｂ１－Ｂ１０）进行充电，或者可以在控制器（６）的控制下选择性地经由负载（１０）和切换电路（８，１７）对选择的蓄电池（Ｂ１－Ｂ１０）进行充电。控制器（６）可以根据来自电压传感器（１５ａ－ｊ）的测量结果控制充放电，或者可以将来自电压传感器（１５ａ－１５ｊ）的信息传递给中央控制器（３）并接收来自中央控制器（３）的充放电命令。控制充放电以将所有蓄电池保持在期望的充电状态范围内。中央控制器（３）可以选择性地将主充电器（２０）或发电机（２１）连接至与蓄电池管理单元（１）相关联的一系列蓄电池。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及蓄电池管理系统，特别的，涉及用于管理电动汽车应用中的蓄电池的操作的系统和方法。
技术介绍
电动汽车是现有技术。它们包括向一个或多个电机提供能量的一个或多个蓄电池，而这些电机为车辆提供原动力。每个蓄电池通常整晚充电以用于白天的使用。在这些车辆中，每一蓄电池都承受其充电状态的规则的深循环，于是每一蓄电池的期望寿命通常都较短。不能期待对蓄电池放电太多，因为这也将缩短蓄电池寿命。已知有混合电动汽车。一种类型的混合车辆包括可以用于在车辆使用期间生成能量的辅助功率单元。该能量可以用于补充蓄电池能量或对蓄电池充电。在车辆中的辅助功率单元可用的情况下，有望具有调节蓄电池和辅助功率单元操作并避免能够减少蓄电池寿命的蓄电池过充电的蓄电池管理系统。现有很多蓄电池管理系统，然而它们通常仅在整晚充电期间执行任一真正的控制。辅助功率单元在使用期间经常以预定且固定的功率输出持续运行。这能够导致蓄电池的过充电。另一种方案仅在蓄电池电压或充电状态低于预定水平的情况才运行辅助功率单元。这不能克服充电循环状态中的问题。在“Distributed VRLA Battery Management Organisation withProvision for Embedded Internet Interface”(Anbuky et al.)IEEE，Telecommunications Energy Conference(INTELEC 2000)中公开了一种用于采集并存储充电状态信息的分布式系统。数据分析是分布式的而不是集中的，并且没有公开达到充电状态均衡的充电策略。WO 99/01918公开了一种蓄电池管理系统，其中各个电池可以选择性地连接至单个电池充电器或可变负载系列(bank)。然而，连接至单个电池充电器或可变负载系列对于确定每一蓄电池的容量是简单的，而对于执行蓄电池充电状态的任一均衡并不简单。US5701068公开了一种蓄电池管理系统，其中每一蓄电池具有用于监控蓄电池并对蓄电池充电的关联蓄电池模块。这是一个昂贵且复杂的系统。US6043628公开了一种蓄电池管理系统，其中对于每一蓄电池提供了旁路安排，以减少所选的蓄电池的过充电，同时允许对其它蓄电池充电。这需要对于每一电池都有具有旁路电阻器安排的单个模块，并且不允许对所选的蓄电池进行选择性的充电。US6078165公开了一种仅用于监控和充电的系统。没有公开放电能力。EP0798839A2公开了一种蓄电池管理系统，其中对于每一蓄电池都需要单独的蓄电池模块，这使其昂贵且复杂。本专利技术的一个目的是提供一种蓄电池管理系统，控制混合电动汽车中的蓄电池操作，以优化蓄电池性能并延长蓄电池寿命。本专利技术的另一个目的是为混合电动汽车提供一种蓄电池管理系统，能够克服或者至少改善现有技术中的上述问题。与上述目的相分离的，还有一个目的是至少向公众提供另一有用的选择。
技术实现思路
根据本专利技术的第一个方面，提供了一种蓄电池管理单元，用于管理与其相连的多个电池或蓄电池的充电状态，该蓄电池管理单元包括充电状态传感器，用于测量电池或蓄电池的充电状态；充电器，用于对电池或蓄电池充电；放电器，用于对电池或蓄电池放电；控制器，接收来自充电状态传感器的充电状态信息，并选择性地将充电器或放电器连接至电池或蓄电池，以将电池或蓄电池的充电状态动态地保持在预定范围之内。根据本专利技术的另一个方面，提供了对多个电池或蓄电池进行充电并均衡充电状态的方法，包括以下步骤i 由主充电器同时对电池或蓄电池充电；以及ii 在充电期间通过选择性地对充电状态在规定范围之外的电池进行充电或放电，保持各个电池或蓄电池的已充电状态。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种系统，用于管理包含两个或更多串联连接的蓄电池组的蓄电池的操作，该系统包括连接至相关蓄电池组的两个或多个蓄电池管理单元，本地装置包括能用于测量一个或多个电池或蓄电池和/或环境变量并且控制组内的一个或多个电池或蓄电池的充电和/或放电的本地处理器；和与两个或多个本地处理器通信的中央处理器；其中，中央处理器响应一个或多个电池或蓄电池和/或环境变量，以动态地控制向两个或多个串联连接的蓄电池组提供能量；和/或本地处理器响应一个或多个电池或蓄电池和/或环境变量或被传输的控制数据，以充分独立于向两个或更多串联连接的蓄电池组的供能，而控制一组内的一个或多个电池或蓄电池的充电和/或放电。优选地，系统包括主充电器和中央处理器，中央处理器通过主充电器动态地控制向两个或更多串联连接的蓄电池组的供能。优选地，系统包括辅助功率单元，则中央处理器还可以通过辅助功率单元动态地控制向两个或更多串联连接的蓄电池组的供能。更为优选地，中央处理器或者持续地或者周期性地估算从两个或更多串联连接的蓄电池组除去的能量，并动态地改变辅助功率单元的输出功率，以充分保持两个或多个串联连接的蓄电池组的充分恒定的充电状态。根据本专利技术的第一个特定的方面，提供了用于管理包含两个或多个串联连接的蓄电池组的电池或蓄电池的操作的一种系统，该系统包括两个或多个蓄电池管理单元，每一个连接至一个关联蓄电池组，该单元包括本地充电器，本地放电器，开关，用于将本地充电器或本地放电器单独电连接至组内的一个或多个电池或蓄电池，传感器，用于测量组内的一个或多个电池或蓄电池和/或环境变量，和本地处理器，与本地充电器、放电器、开关以及传感器通信，并且可以用于控制充电器、放电器和开关；主充电器，用于向两个或多个串联连接的蓄电池组提供能量；和中央处理器，与两个或多个单元以及主充电器通信，并且响应于蓄电池条件，以管理蓄电池的操作。优选地，系统包括公共通信介质，中央处理器和本地处理器连接至公共通信介质，并且每一处理器都可与另一处理器通信，或者每一处理器都可同时与连接至介质的所有处理器通信。优选地，中央处理器与一个或多个本地处理器通信，以接收有关一个或多个电池或蓄电池和/或环境变量的信息，并且响应所述信息，以管理蓄电池的操作。中央处理器可以响应单独的蓄电池和/或变量，以操纵从主充电装置向两个或多个串联连接的蓄电池组的供能，和/或向一个或多个本地处理器传输控制信号，指示对于组内的一个或多个电池或蓄电池的控制。或者，中央处理器还可以操纵从主充电器到两个或多个串联连接的蓄电池组的供能，并且本地处理器装置可以响应参考信息，以控制组内的一个或多个电池或蓄电池。优选地，本地处理器可以独立于任何其它组或主充电器的操作，操纵向/从其组内单独的电池或蓄电池提供和/或除去能量。设想，优选地而不是唯一的，开关是多路复用的，适于将本地充电器或本地放电器连接至组内任一单独的电池或蓄电池，多路开关由本地处理器操纵。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种方法，用于管理包含两个或多个串联连接的蓄电池组的蓄电池的操作，该方法包括将蓄电池管理单元连接至两个或多个蓄电池组的每一个，每一所述单元包括本地充电器，本地放电器，连接器，用于将本地充电器或本地放电器单独连接至组内的一个或多个电池或蓄电池，本地传感器，用于测量组内的一个或多个电池或蓄电池和/或环境变量，和本地处理器，与充电器、放电器、连接器以及传感器通信，并且能够用于控制所述装置以及组内的一个或多个电池或蓄电池的操作；将主充电器连接至蓄电池；提供与单元通信的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄电池管理单元，用于管理与其相连的多个电池或蓄电池的充电状态，该蓄电池管理单元包括：充电状态传感器，用于测量电池或蓄电池的充电状态；充电器，用于对电池或蓄电池充电；放电器，用于对电池或蓄电池放电；控制器， 接收来自充电状态传感器的充电状态信息，并选择性地将充电器或放电器连接至电池或蓄电池，以将电池或蓄电池的充电状态动态地保持在预定范围之内。

【技术特征摘要】
NZ 2001-3-30 5108481.一种蓄电池管理单元，用于管理与其相连的多个电池或蓄电池的充电状态，该蓄电池管理单元包括充电状态传感器，用于测量电池或蓄电池的充电状态；充电器，用于对电池或蓄电池充电；放电器，用于对电池或蓄电池放电；控制器，接收来自充电状态传感器的充电状态信息，并选择性地将充电器或放电器连接至电池或蓄电池，以将电池或蓄电池的充电状态动态地保持在预定范围之内。2.如权利要求1的蓄电池管理单元，其中充电状态传感器测量每一电池或蓄电池的电压，以确定每一电池或蓄电池的充电状态。3.如权利要求2的蓄电池管理单元，其中一电压传感器测量每一电池或蓄电池的电压，并且电压传感器的输出被多路复用至控制器。4.如前面任一权利要求所述的蓄电池管理单元，包括一温度传感器，用于测量电池或蓄电池的温度并将温度信息提供给控制器。5.如前面任一权利要求所述的蓄电池管理单元，其中控制器对所选的电池或蓄电池进行充电和放电，以将电池或蓄电池的充电状态保持在期望范围内。6.如权利要求5的蓄电池管理单元，其中具有低于预定的低电压阈值的最低终端电压的电池或蓄电池连接至充电器一段预定的时间周期，直至所有电池都具有高于低电压阈值的终端电压。7.如前面任一权利要求所述的蓄电池管理单元，其中具有高于预定高电压阈值的最高终端电压的蓄电池或电池连接至放电器一段预定的时间周期，直至所有电池都具有低于高电压阈值的终端电压。8.如前面任一权利要求所述的蓄电池管理单元，包括一功率传感器，用于监控充电器向电池或蓄电池提供的功率并将该信息提供给控制器。9.如前面任一权利要求所述的蓄电池管理单元，其中控制器包括一继电器矩阵，用于将充电器或放电器的输出端选择性地连接在所选的电池或蓄电池两端。10.如前面任一权利要求所述的蓄电池管理单元，包括一通信端口，用于方便蓄电池信息向一中央控制单元的通信并且用于从中央控制单元接收命令，以控制所选的电池或蓄电池的充电或放电。11.一种包含如前面任一权利要求所述的多个蓄电池管理单元以及一中央控制单元的蓄电池管理系统，蓄电池管理单元通过各自的通信路径与中央控制单元通信。12.如权利要求11的系统，包括一主充电器，用于响应来自中央控制单元的控制命令，对与所选的蓄电池管理单元相关联的多个电池或蓄电池同时充电。13.如权利要求11或权利要求12的系统，包括一发电机，其响应于中央控制单元以对与蓄电池管理单元相关联的所选的电池或蓄电池进行充电。14.如权利要求13的系统，其中中央控制单元估计在一预定时间周期期间从蓄电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里罗格奥斯本，
申请(专利权)人：运输设计有限公司，
类型：发明
国别省市：NZ[新西兰]