用于平衡电池组内的多个电池单元的系统及其方法技术方案

系统(115)包括多个传感器(210)以测量多个电池单元(110)中的每一个的多个操作参数。所述系统(115)还包括开关单元(215)和控制单元(235)，所述开关单元(215)和所述控制单元(235)电气地且可通信地耦合到所述多个电池单元(110)中的每一个。控制单元(235)基于电池单元(110)的多个操作参数确定每个电池单元(110)的能量值(E(cell

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于平衡电池组内的多个电池单元的系统及其方法


[0001]本专利技术涉及一种电池组，并且更具体地涉及一种用于平衡电池组内的多个电池的系统和方法。

技术介绍

[0002]存储在诸如电池的设备中的电能最近被用作诸如运输、电信等应用中的能量源。这些电池包括以串联、并联及其组合中的一种彼此连接并且放置在电池组内的多个电池单元。电池的数量和电池的容量取决于电池组的应用。
[0003]在电池单元的制造和电池单元在电池组内的组装期间，每个电池单元基于但不限于电压和容量中的一个来分级。因此，布置在电池组内的每个电池单元的额定电压是相同的。然而，在电池组的操作过程期间，电池组内的每个电池单元的充电状态可以变化。这种电池单元电压变化的现象被称为电池单元不平衡。电池单元的结构布置，由于电池单元在电池组内的不同位置处暴露于不同水平的热量，电池单元内的电化学反应等是导致电池单元不平衡的原因。
[0004]电池组内的不平衡电池单元导致以电池组所设计的容量减小，从而导致电池组的低效操作和电池组的寿命缩短。为了实现电池组的最大效率，必须将多个电池单元中的每一个的SOC和电压电平维持在相等的水平。
[0005]通过主动平衡、被动平衡及其组合中的一种来实现单元的平衡。主动平衡是一种平衡技术，其在多个电池单元的充电和放电循环期间重新分配来自多个电池单元中的每个电池单元的电能。更具体地，在主动平衡中，电池组设置有电耦合到多个电池单元的组件，诸如但不限于电感器、电容器及其组合。这些组件有助于将能量从过充电电池转移到欠充电电池，从而将多个电池中的每一个的SOC和电压水平保持在相等的水平。此外，根据多个单元中的每一个的SOC和电压水平，有源平衡技术针对每个单元利用双向反激式转换器、DC/DC转换器或降压
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升压转换器来传输功率和接收功率中的一个。
[0006]然而，附加组件的使用降低了电池组的紧凑性，并且进一步增加了电池组的成本。此外，由于多个电池单元中的每一个使用回扫转换器，因此电池组易受电磁干扰(EMI)的影响，需要额外的硬件组件来确保电池组的稳健性。
[0007]为了经由被动平衡来平衡电池组的多个电池单元中的每一个，电池组设置有诸如电阻器的组件。因此，来自过充电电池的多余能量以热的形式消散。由于多余能量以热的形式耗散并且不以有效的方式使用，因此电池组被认为是低效的。此外，由于在电池组内耗散的热量，电池组被设计成使得电池组能够处理多余的热量。此外，需要在电池组内提供诸如传感器的附加组件，以连续地监测电池组并在紧急情况下警告用户。此外，与经由主动平衡来平衡多个单元中的每个单元所花费的时间相比，经由被动平衡来平衡多个单元所花费的时间更长。
[0008]鉴于上述情况，需要一种替代系统来平衡电池组的多个电池并确保电池组的有效操作。

技术实现思路

[0009]本专利技术的一个或多个实施例提供了一种用于平衡电池组内的多个电池的系统和方法。
[0010]在本专利技术的一个方面，公开了一种用于平衡布置在电池组内的多个电池的系统。该系统包括电耦合到多个单元的多个传感器。多个传感器被配置为测量多个单元中的每一个的多个操作参数。该系统还包括电耦合到多个单元中的每一个的开关单元和可通信地耦合到多个传感器中的每一个和开关单元的控制单元。控制单元被配置为基于与多个电池中的每个电池的多个操作参数有关的数据来确定多个电池中的每个电池的能量值。基于能量值，控制单元确定多个单元中的每个单元的能量增量。所述控制单元还被配置为选择性地操作所述开关单元一段时间。基于多个电池单元中的每个电池单元的能量增量来确定时间段，以允许能量从多个电池单元中的至少一个电池单元传递到存储单元。在能量转移之后，多个电池单元中的每个电池单元处于理想操作状态，并且多个电池单元是平衡的。
[0011]在本专利技术的另一方面，公开了一种平衡布置在电池组内的多个电池的方法。该方法包括确定多个单元中的每个单元的能量值。基于与多个单元中的每个单元的多个操作参数有关的数据来确定能量值。所述方法进一步包含基于所述能量值确定所述多个单元中的每一者的能量增量。基于能量增量，控制单元确定用于选择性地操作开关单元的时间段。因此，开关单元允许能量从多个电池单元中的至少一个电池单元传递到存储单元。在能量转移之后，多个电池单元中的每个电池单元处于理想操作状态，并且多个电池单元是平衡的。
[0012]在本专利技术的又一方面，公开了一种电池组。电池组包括布置在电池组内的多个电池。电池组还包括电耦合到多个电池单元的多个传感器，以测量多个电池单元中的每个电池单元的多个操作参数，以及电耦合到多个电池单元中的每个电池单元的开关单元。所述电池组还包括控制单元，所述控制单元可通信地耦接到所述多个传感器中的每一个和所述开关单元。控制单元被配置为从多个传感器接收与多个单元中的每个单元的操作参数有关的数据。控制单元还基于与多个电池中的每个电池的多个操作参数有关的数据来确定多个能量值。在确定能量值之后，控制单元从多个确定的能量值中选择最小能量值。此后，控制单元确定多个单元中的每个单元的能量增量。能量增量是每个单元的能量值与最小能量值之间的差值。基于能量增量，控制单元确定用于选择性地操作开关单元的时间段。因此，开关单元允许能量从多个电池单元中的至少一个电池单元传递到存储单元。在能量转移之后，多个电池单元中的每个电池单元处于理想操作状态，并且多个电池单元是平衡的。
[0013]根据以下说明书和附图，本专利技术的其他特征和方面将是显而易见的。本
技术实现思路
和以下详细说明书中描述的特征和优点不是包括一切的，并且特别地，鉴于附图、说明书和权利要求书，许多附加特征和优点对于相关领域的普通技术人员而言将是显而易见的。此外，应当注意，说明书中使用的语言主要是出于可读性和指导性目的而选择的，并且可能没有被选择来描绘或限制本专利技术的主题，借助于权利要求是确定这种专利技术主题所必需的。
附图说明
[0014]参考本专利技术的实施例，其示例可以在附图中示出。这些附图旨在是说明性的，而不是限制性的。并入说明书中并构成说明书的一部分的附图说明了所公开主题的一个或更多个实施例，并且与说明书一起解释了所公开主题的各种实施例，并且旨在是说明性的。此
外，附图不一定按比例绘制，并且附图中的任何值或尺寸仅用于说明目的，并且可以或可以不表示实际或优选的值或尺寸。尽管在这些实施例的上下文中一般性地描述了本专利技术，但是应当理解，并不旨在将本专利技术的范围限制于这些特定实施例。
[0015]图1是根据本专利技术的一个或多个实施例的实施用于平衡布置在电池组内的多个电池的系统的环境的框图；
[0016]图2是根据本专利技术的一个或多个实施例的用于平衡多个电池单元中的至少一个的图1的系统的示意图；
[0017]图3是根据本专利技术的一个或多个实施例的包括图1的平衡多个电池的系统的图1的电池组的框图；
[0018]图4是根据本专利技术的一个或多个实施例的图1的电池组的框图，该电池组具有位于用户可远程访问的位置处的控制单元；
[0019]图4A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于平衡布置在电池组(105)内的多个电池单元(110)的系统(115)，其特征在于，所述系统(115)包括：多个传感器(210)，其电耦合到所述多个电池单元(110)以测量所述多个电池(110)中的每一个的多个操作参数；开关单元(215)，其电耦合到所述多个电池单元(110)中的每一个；以及控制单元(235)，其可通信地耦合到所述多个传感器(210)中的每一个和开关单元(215)，所述控制单元(235)被配置为：基于与所述多个电池单元(110)中的每一个的多个操作参数有关的数据，确定所述多个电池单元(110)中的每一个的能量值(E(cell
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n))；基于所述能量值(E(cell
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n))确定所述多个电池单元(110)中的每个单元的能量增量(dn)；以及选择性地操作所述开关单元(215)一时间段，所述时间段基于所述多个电池单元(110)中的每一个电池单元(110)的所述能量增量(Dn)确定，以允许能量从所述多个电池单元(110)中的至少一个电池单元(110)传递到存储单元(120)，其中，在能量传递之后，所述多个电池单元(110)中的每一个电池单元处于理想操作状态，并且所述多个电池单元(110)被平衡。2.根据权利要求1所述的系统(115)，其特征在于，所述能量增量(Dn)是所述多个电池单元(110)中的每个单元的能量值(E(cell
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n))与所述多个电池单元(110)中的至少一个的最小能量值(E(cell
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min))之间的差值。3.根据权利要求1所述的系统(115)，其特征在于，当所述多个电池单元(110)中的每个单元的电压增量(Vdn)小于阈值时实现所述理想操作状态，所述电压增量(Vdn)是所述多个单元(110)中的每个单元的电压值(V(cell
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n))与所述多个单元(110)中的至少一个单元的最小电压值(V(cell
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min))之间的差。4.根据权利要求3所述的系统(115)，其特征在于，阈值与基于所述多个电池单元(110)的类型确定的电压范围有关。5.根据权利要求1所述的系统(115)，其特征在于,所述多个电池(110)中的每一个以串联连接、并联连接及其组合中的一个彼此电耦合。6.根据权利要求1所述的系统(115)，其特征在于，所述多个操作参数对应于但不限于所述多个电池单元(110)中的每一个的电流、电压和温度。7.根据权利要求1所述的系统(115)，其特征在于，所述存储单元(120)是电池组和电容器中的一个，但不限于此。8.根据权利要求1所述的系统(115)，其特征在于，所述开关单元(215)是开关、晶体管和MOSFET中的一个，但不限于此。9.根据权利要求1所述的系统(115)，其特征在于，所述控制单元(235)基于以下各项中的一项但不限于以下各项中的一项来选择性地操作所述开关单元(215)：所述存储单元(120)的电压设定点(VS(cap
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n))、所述开关单元(215)的等效电阻/导通状态电阻及其组合。10.根据权利要求1所述的系统(115)，其特征在于，从所述多个电池单元(110)中的至少一个电池单元传递到所述存储单元(120)的能量被用于对所述多个电池单元(110)中的
至少一个电池单元进行再充电、负载(125)提供能量及其组合中的一种。11.一种平衡布置在电池组(105)内的多个电池(110)的方法(500)，其特征在于，所述方法(500)包括：基于与所述多个电池单元(110)中的每一个的多个操作参数有关的数据，确定所述多个电池单元(110)中的每一个的能量值(E(cell
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n))；基于所述能量值(E(cell
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙达拉曼，
申请(专利权)人：爱克斯康电子系统有限公司，
类型：发明
国别省市：