电化学电池单元平衡电路和方法技术

一种用于使电池组的电化学电池单元充电和/或放电的系统，其中该电池组向诸如车辆的设备的负载提供功率。该系统可以包括如下电路：耦接到电池组的电化学电池单元，并且被配置成在设备休眠的整个时间段内出现的多个时间处使电化学电池单元充电和/或放电。该系统具有较低的功耗。该系统可以具有自动超时，以在辅助电池断开时停止使电化学电池单元充电和/或放电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文描述了用于使电化学电池单元(electrochemical cell)充电或放电的方法 以及系统，更具体地为用于监控和管理电化学电池单元的充电的方法和系统。
技术介绍
对监控和管理多种应用的电化学储能电池単元的大型布置的需求是已知的，并且用于这样做的系统通常包括诸如电压测量、温度测量以及通过选择性电池单元消耗放电或电荷再分布的电池平衡(例如，均衡)的特征。特别受关注的是用于储存推进车辆(诸如，电动车辆或混合动カ车辆)的电能的大規模系统、以及用于电网支持并向远程位置供电的储能系统。这些系统通常被认为具有长的使用寿命以及极其低的故障率的期望。例如，提出的用于车辆的ISO 26262标准以及ASIL标准对安全性和可靠性具有非常严格的要求，并且在将来，政府将会指定更严格的要求。其中，该系统会需要測量电池单元、确定如何平衡电池单元以及在平衡操作期间补偿电池单元之间的不同速率的自放电。存在若干平衡电池单元的现有方法。这些包括使一些电池单元放电的泄放电路(bleeding circuit)、用于姆个电池单元的单独充电电路、用于将充电或放电电路连接到每个电池单元的开关、均衡不同电池上的电荷的快速电容器或开关电容器、以及其他方法。传统的实践需要如下平衡电路其快到足以能够在车辆充电和/或驾驶的日子的小部分时间内保持所有电池单元平衡，并且必须能够足够快地进行平衡以补偿长时间段的不活跃。不活跃的时间段可以由如下原因引起车主在度假中、车主驾驶多辆车并因此使特定的一辆车停放延长的时间段、车辆在经销商(dealer lot)处、车辆在修理厂或其他原因。然而，具有较大、较快的平衡电路对于测量电路和决策过程而言产生了ー些缺点。设计必须支持较高的电流，这增加了设计成本以及对測量和平衡単元的散热要求。另外，随着平衡电流增加，电池极化电压也増加，并且电池上的电压由于内阻而增加。极化电压在充电或放电后缓慢地衰减，并且相应地，实际的开路电压仅可用于在使电池单元充电或放电之后感测数小吋；因此，即使当进行测量时平衡电流暂时断开，极化电压也会使平衡电池单元与不平衡电池単元之间的比较变得更加困难。为了对该极化进行补偿，要么必须利用用于电池単元的精确模型而使系统软件更加复杂，要么必须在进行测量之前充分地关闭平衡(由此减少了作出平衡决策的机会和/或缩短了可以进行平衡的时间)。
技术实现思路
一些实施例涉及ー种用于使电池组(pack)的电化学电池单元充电和/或放电的系统，其中该电池组向设备的负载提供功率。该系统包括如下电路该电路耦接到电池组的电化学电池单元，并且被配置成在设备休眠的整个时间段内出现的多个时间处使电化学电池单元充电和/或放电。一些实施例涉及ー种用于使电池组的电化学电池单元充电和/或放电的系统。该系统包括控制器，该控制器被配置成生成控制信号。该系统还包括耦接到电池组的电化学电池单元的电路。该电路被配置成响应于控制信号而使电化学电池单元充电和/或放电， 并且在预定的时间段之后自动地停止使电化学电池单元充电和/或放电。一些实施例涉及ー种用于使电池组的电化学电池单元充电和/或放电的系统。该系统包括控制器，被配置成生成至少ー个控制信号；以及多个电路，各自耦接到电池组的相应电化学电池单元，以响应于至少一个控制信号而使电化学电池单元充电和/或放电。该系统被配置成当在操作中时从辅助电池汲取平均不超过100mA。上述
技术实现思路
作为说明而提供，而并不g在进行限制。附图说明图I示出了根据ー些实施例的用于使电化学电池单元放电的电路，其中该电路具有自动超时以及用于启动和停止放电的输入。图2示出了根据另ー实施例的用于使电化学电池单元放电的电路，其中该电路具有自动超时以及用于启动放电的单个输入。图3示出了用于实现图I的电路的一种实施方式，其中该电路使用电容器和电阻器来提供自动超时。图4示出了图2的电路的实施方式，其中该电路具有用以提供自动超时的电容器和电阻器以及用于驱动晶体管以使电池単元放电的放大器。图5示出了图I的电路的另ー种实施方式，其中该电路使用用以提供超时的电容器和电阻器以及用于驱动晶体管以使电池単元放电的放大器。图6示出了图I的电路的另ー种实施方式，其中运算放大器积分器用于产生自动超吋。图7示出了用于将信号链接到一起以使得源于第一电池单元的刷新信号可以经过所有的平衡电路到达每个电池单元的方法和电路。图8示出了结合了图5和图7中示出的特征的实施方式。图9示出了具有光耦合器的实施方式，其中该光耦合器用于将来自底盘(chassis)參考电位的信号传送到电池单兀參考信号链的底部。图10示出了使用在车辆的底盘上可用的电源为光耦合器供电的实施方式。图11示出了使用用于从装置的电源为光耦合器直接供电的实施方式。图12示出了如下实施方式将单独的引脚设置在从电路上，以使得主装置可以仅给单独的总线线路上的电压提供脉冲来保持装置醒着。图13示出了具有用于脉冲输入和脉冲输出的単独引脚的实施方式。图14示出了使用LTC6802芯片的实施例。图15示出了锁存电路，该锁存电路被设置成使得在链断开的情况下，将功率从锁存电路上去除并且锁存电路断开。图16示出了确保在仅进行周期性刷新的情况下链能够保持接通的电路及方法。 具体实施例方式鉴于以上所述，相应地极期望具有如下的方法和系统即使在车辆休眠时，该方法和系统也会平衡车辆的电化学电池单元的电荷，由此允许更小的平衡电路、更少的热消散以及简化平衡电池单元所需的任何软件。如本文中所使用的，在车辆休眠时平衡电池单元的整体构思被称为“睡眠平衡”。即使当车辆(或其他设备)休眠时，本文中描述的系统、电路以及方法也能够通过重复地使电化学电池单元充电或放电来实现电化学电池单元的平衡。车辆的休眠状态可以是指如下状态未驾驶车辆(例如，未从电池组向电动机提供功率以驱动车辆)、车辆未开启以及电池组没有被充电(例如，功率未流入或流出电池组)。该系统可以在车辆休眠时持续地进行平衡，并且可以在设备休眠的整个时间段内的多个时间处实现电池单元的充电和/或放电。实现平衡算法的控制器可以控制电路以使各个电池単元充电和/或放电相对短的预定时间量。可以以不同的间隔重复该操作，以使电池的电池单元保持在期望的充电状态下，而无需汲取大量的电流。该系统可具有在车辆开启的同时快速地“开启”和“关闭”平衡的能力，以在平衡“开启”以及平衡未“开启”情况下进行电池单元測量。这些系统、电路以及方法可以确保在为了维修而断开起动器电池的情况下，在合理的时间量内禁用该平衡系统。该系统可以具有非常低的平均功耗(power draw)，从而使得辅助电池(诸如，12V起动器电池)能够为睡眠平衡提供功率，即使在车辆保持休眠较长的时间段(例如，天、月或更长)的情况下也如此。存在可以用于实现ー个或多个这些特征的若干实施方式及其组合。方法I :电池组可以具有串联的多个电化学电池单元。代表性的电池单元在图I中被示为Cell 1，并且具有关联的放电电阻器Rl和放电开关Q1。放电开关Ql (由MOSFET表示，但是可以使用任何可控开关装置)由可以接通或切断的控制电路2控制。当(通过闭合SI)命令“接通”电路2时，通过CTRL信号而使Ql导通。如果SI断开而S2闭合，则CTRL信号将使Ql关断。如果通过闭合SI来将Ql导通，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，
申请(专利权)人：科达汽车公司，
类型：
国别省市：