一种用于测量电池组的电化学电池单元的电压的系统及方法。该系统包括电路元件，电路元件分别与电池组的相应电化学电池单元相关联，并且具有不同的电学特性以使得各个电化学电池单元可以相互区分开。该系统还包括测量电路，测量电路被配置成测量电化学电池单元的电压，以及基于与电化学电池单元相关联的电路元件的电学特性来识别被测量的电化学电池单元。描述了各种自诊断技术以及用于测量感测电阻、降低感测电阻以及测量电池单元的电压随着时间的变化的技术。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文描述的是用于电化学电池单元(electrochemical cell)的充电和放电的方法及系统，更具体地涉及用于监测和管理电化学电池单元的充电和放电的方法及系统。
技术介绍
需要对用于各种应用的电化学能存储电池的大型装置进行监测和管理是已知的。用于执行这样的监测和管理的系统通常包括以下特征例如电压测量、温度测量以及通过选择性电池耗散放电或电荷再分配的电池平衡(即均衡)。特别受关注的是用于存储推进车辆的电能的大规模系统以及用于电网支持并向远程位置提供功率的能量存储系统。存在尝试通过检查测量数据的内容来检验测量数据从而确定所采集的信息的合理性的各种方法。一种方法为将电池单元(cell)电压的总和与电池组电压进行比较。然而，这种方法需要非常准确的测量。200mV的误差对于电池组电压看起来很小，但对电池单元电压来说却很大。其它方法包括检查电池单元的测量值的范围以确保测量值看起来合理。这种技术会发现读数不合理地过低或过高的问题，但不能发现电池单元的读数被不同的电池单元读数代替的错误。此外，现在的电池根据放电深度在电池单元电压上的变化日益减小，从而意味着大量电池单元在大范围的系统生命周期内(在测量系统的精度内)呈现相同的电压很正常。现有技术中的第二种方法是建议使用两个冗余的测量系统。然而，这种方法会显著增加监测方案的成本。由于多个测量电路的结构，在测量多个电池单元电压或温度时常常会使用大量共享元件。这样做会降低与多个高精确度的元件缺乏共享而相关联的成本，特别是当系统包括大量电池单元时。长时间段工作的大多数大型电池系统需要电池单元平衡。这可以通过选择性的电池单元充电、选择性的电池单元放电、循环充电(charge shuttling)或上述的组合来完成。关于这些策略存在有多种方法
技术实现思路
使用本文描述的系统或方法，可以识别电池组的电池单元，并且可以检测在电池组的测量、选择和/或平衡电路内的故障。一些实施方式涉及用于测量电池组的电化学电池单元的电压的系统。该系统包括电路元件，该电路元件分别与电池组的相应电化学电池单元相关联，并且具有不同的电学特性以使各个电化学电池单元可以相互区分开。该系统还包括测量电路，该测量电路被配置成测量电化学电池单元的电压，以及被配置成基于与电化学电池单元相关联的电路元件的电学特性来识别被测量的电化学电池单元。 一些实施方式涉及用于监测包括多个电化学电池单元的电池组的电化学电池单元的方法。该方法包括测量电化学电池单元的电压；以及基于连接到电化学电池单元的电路元件的电学特性，从多个电化学电池单元中识别该电化学电池单元。一些实施方式涉及用于监测和平衡电池组的电化学电池单元的系统。该系统包括平衡电路，该平衡电路被配置成使电池组的第一电化学电池单元充电或放电。该平衡电路被配置成产生通过第一电化学电池单元的电流。该系统还包括测量电路，该测量电路连接至第一电化学电池单元，并且被配置成基于电流来测量由于将第一测量电路耦接到第一电 化学电池单元而建立的感测电阻(sense resistance)。一些实施方式涉及用于监测电池组的电化学电池单元的系统。该系统包括测量电路，该测量电路连接至电池组的第一电化学电池单元；以及电流产生电路，该电流产生电路被配置成产生通过第一电化学电池单元的足够幅值的润湿电流(wetting current),以润湿将测量电路耦接到第一电化学电池单元的导体之间的接触。一些实施方式涉及监测电化学电池单元的方法。该方法包括测量当电化学电池单元充电或放电时一时间段上的电压变化；以及至少部分地基于在该时间段上的电压变化来确定电化学电池单元的荷电状态的范围。一些实施方式涉及用于监测电化学电池单元的系统。该系统包括测量电路，该测量电路被配置成测量当电化学电池单元充电或放电时一时间段上的电压变化。该系统还包括控制器，该控制器被配置成至少部分地基于在该时间段上的电压变化来确定电化学电池单元的荷电状态的范围。上述
技术实现思路
作为说明而提供，并不意图进行限制。附图说明图I示出了示例性的电池监测和平衡系统。图2示出了电池监测和平衡系统的实施方式的示意图，该系统包括与每个电池单元串联连接的电阻器，这些电阻器具有不同的值以使电池单元相互区分。图3示出了电路的示意图，在该电路中电流源通过电池单元与电阻器的串联组合使电池组充电或放电。图4示出了电路的示意图，在该电路中连接有电压源以使电池组充电或放电。图5示出了实施方式的示意图，在该实施方式中双极性晶体管从电池单元汲取电流。图6示出了实施方式，在该实施方式中七个模块被连接在一起，形成能够测量二十八个电池单元的装置。图7示出了电池单元电压关于荷电状态(SOC)的示例性曲线图。具体实施例方式在此描述的是用于监测电池的电池单元的技术和电路，该技术和电路可以包括诊断电池测量系统或电池平衡系统的故障的能力。这样的电路和技术可以检验测量确实来自于意向电池以及可以检验平衡电路按意图进行工作。将参照图I描述示例性的电池监测和平衡系统。图I示出了连接至电池组2的示例性的电池监测和平衡系统。如图I所示，电池组2可以包括多个电化学电池单元CELL1、CELL2、CELL3以及CELL4。尽管图I中只示出了四个电池单元，但是应当理解的是，例如电池组2的电池组可以具有任何合适数量的电池单元。电池组2的电池单元可以以任何合适的方式连接，例如串联、并联或上述方式的任何合适的组合。可以基于特定应用所需要的电压、电流和/或电池容量来选择电池组2中电池单元的数量和/或拓扑。电池组2的示例性的应用包括电动车辆、混合动力车辆或并网能量存储系统。然而，在此描述的技术和电路 并不限制于在车辆或并网能量存储系统中使用，因为它们可以应用于任何合适的应用。图I所示的电池监测和平衡系统包括监测系统4，该监测系统4连接到电池组2中的多个电化学电池单元。监测系统4可以是具有多种拓扑中的任何一种的任何合适的监测系统，包括但不限制于开关电容器、复用器、连接至模数转换器(ADC)的开关或开关前面的复用器的组合多级拓扑。监测系统4可以具有连接至每个电池单元的正端子的第一端子和连接至每个电池单元的负端子的第二端子。例如，如图I所示，监测系统4的端子SPO连接至CELLl的负端子，监测系统4的端子SPl连接至CELLl的正端子。监测系统4的端子SPl连接至CELL2的负端子，监测系统4的端子SP2连接至CELL2的正端子。端子SP2连接至CELL3的负端子，端子SP3连接至CELL3的正端子。端子SP3连接至CELL4的负端子，端子SP4连接至CELL4的正端子。可以通过选择监测系统4中的接收输入的合适的端子来监测所选电池单元或一组电池单元。例如，可以使用端子SPO和端子SPl来监测CELL1。这样的监测可以包括测量CELLl的电压和/或通过CELLl的电流。作为另一示例，可以使用端子SPO和SP4来测量整个电池组2的电压和/或电流。监测系统4可以选择电池组2中的任何合适的电池单元或电池单元的组合进行监测。监测系统4可以根据由控制器执行的监测程序来执行不同电池单元和/或电池单元的组合的序列测量。图I所示的电池监测和平衡系统还包括用于使电池组2中的电池单元充电和/或放电的平衡系统6。平衡系统6可以被配置成将电池组2中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·弗雷德里克·诺尔特曼，丹尼尔·A·苏夫林迪斯勒，菲利普·约翰·韦克，帕特里克·J·麦古尔平，
申请(专利权)人：科达汽车公司，
类型：发明
国别省市：
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