电池组和电源设备制造技术

本发明专利技术提供一种电池组和一种电源设备。所述电池组包括可再充电的电池模块和用于控制电池模块的充电和/或放电的电池管理系统。电池模块可包括在电池模块的至少部分充放电循环内的基本线性的充放电电压-时间分布，电池管理系统可被构造成通过利用电池模块的线性的充电和/或放电特性来计算电池模块的充电状态。

【技术实现步骤摘要】
电池组和电源设备
实施例涉及一种电池组和一种应用于电池组的充电状态(SOC)算法。
技术介绍
通常，与不可以再充电的一次电池不同，二次电池是可再充电和可放电的电池。根据应用电池的外部装置的种类，二次电池可用作单个电池或可用作包括作为单元的多个电池的电池模块。
技术实现思路
实施例涉及一种电池组，所述电池组包括可再充电的电池模块和用于控制电池模块的充电和/或放电的电池管理系统。电池模块可以包括在电池模块的至少部分的充放电循环内的基本线性的充放电电压-时间分布，电池管理系统可被构造成通过利用电池模块的线性的充电和/或放电特性来计算电池模块的充电状态。电池管理系统可被布置成通过确定电池模块的第一充电状态并然后利用电池模块的线性的充电和/或放电特性来计算电池模块的在充电或放电一段时间之后的第二充电状态。第一充电状态可以是电池模块的当前充电状态，第二充电状态可以是电池模块的预测的充电状态，或者第一充电状态可以是电池模块的先前充电状态，第二充电状态可以是电池模块的当前充电状态。电池管理系统可被构造成通过测量电池模块的输出电压来确定电池模块的第一充电状态。电池管理系统可被构造成确定基本线性的充放电电压-时间分布。电池管理系统可被构造成确定充电状态的子范围的充放电电压-时间分布，然后利用该充电状态的子范围的充放电电压-时间分布来确定充电状态的较宽范围的基本线性的电压-时间分布。电池管理系统可被构造成利用确定的基本线性的充放电电压-时间分布来确定基本线性的充放电电压-充电状态分布。电池模块的充放电电压-充电状态分布在从70%充电状态至90%充电状态的充电状态的范围内可以是线性的。电池模块可由一个或多个锂离子电池组成。所述一个或多个锂离子电池均可以包括负极活性材料，所述负极活性材料包括碳黑和软碳。负极活性材料包括的碳黑和软碳的总重量可由大约54.5% (重量)至99.5% (重量)的软碳和大约0.5% (重量)至45.5% (重量)的碳黑组成。负极活性材料可包括大约54.5% (重量)至99.5% (重量)的软碳和大约0.5% (重量)至45.5% (重量)的碳黑。实施例还在于一种用于起动发动机的怠速停止和运行的电源设备，所述电源设备包括根据实施例的电池组、用于对电池组充电的发电模块和布置成通过电池组的放电而被提供动力的起动电机。在起动发动机时，电池管理系统可被构造成确定基本线性的充放电电压-时间分布，并可以被布置成利用确定的基本线性的充放电电压-时间分布来确定基本线性的充放电电压-充电状态分布。并且电池管理系统被布置成基于逝去的时间利用确定的基本线性的充放电电压-时间分布来确定电池模块的发动机起动电压值，然后利用所述发动机起动电压值和所述确定的基本线性的充放电电压-充电状态分布来确定发动机起动状态的充电值。【附图说明】通过参照附图详细地描述示例性实施例，对于本领域技术人员来说特征将变得明显，在附图中:图1示出的图示出了根据实施例的电池组的示意性构造和与外围装置的连接状态；图2中的(a)和(b)示出了普通锂离子电池中的充电/放电电压分布的曲线图和根据实施例的锂离子电池的充电/放电电压分布的曲线图；图3示出的框图示出了根据实施例的用于获得充电状态(SOC)的电池管理系统(BMS)的内部结构；图4A至图4C示出了根据实施例的关于锂离子电池的实验数据和曲线图的示图；图5示出了根据实施例的通过BMS获得SOC的过程的流程图；以及图6示出了根据实施例的当BMS起动发动机时通过利用输出分布获得SOC的过程的流程图。【具体实施方式】现在在下文中将参照附图更充分地描述示例实施例；然而，它们可以以不同的形式来实施并且不应被解释为限制于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是完全的和彻底的，并将本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。例如，在说明书中描述的某些形状、结构和特性可以从公开的实施例中进行修改。另外，各个实施例中的各个组件的位置或布置可进行修改。因此，本专利技术不意图将实施例限制于实践中的特定模式，并且将理解的是，这里包含不脱离精神和技术范围的所有改变、等同物和替代物。图1示出的图示出了根据实施例的电池组100的示意性构造和与外围装置的连接状态。在图1中示出的示例性实施例中，电池组100包括第一端子P1、第二端子P2和连接在第一端子Pl和第二端子P2之间以接收充电功率和输出放电功率的电池模块110。电池组100可通过第一端子Pl和第二端子P2电连接到并联的发电模块210和起动电机220。另外，如图1中所示，电池组100包括电池管理系统(BMS) 120和电池模块110。电池组100存储由发电模块210产生的充电功率，并可以将放电功率供应到起动电机220。例如，发电模块210可连接到发动机(未示出)，并可连接到发动机的驱动轴以将旋转驱动力转换成电输出。由发电模块210产生的充电功率可通过电池组100的第一端子Pl和第二端子P2而被存储在电池模块110中。例如，发电模块210可包括直流(DC)发电机(未示出)或交流(AC)发电机(未示出)和整流器(未示出)，并可提供大约15V (例如，大约14.6V至14.8V)的DC电压。例如，电池组100可被用作用于起动用于改善燃料效率的怠速停止和运行(ISG)系统的发动机的电源装置。由于在ISG系统中频繁地重复发动机的停止和再起动，因此重复电池组100的充电和放电。可能被考虑用于ISG系统的铅蓄电池的寿命可能因频繁重复充电和放电操作而缩短，并且充放电特性劣化，例如，充电容量可能因充电和放电操作的重复而降低，从而降低发动机的起动性(startabiIity)并缩短铅蓄电池的更换周期。根据本示例性实施例，电池模块110包括在与铅蓄电池相比时具有较少老化并且维持恒定的充放电特性的锂离子电池，因此，电池模块110可合适地应用于发动机的停止和再起动频繁地重复的ISG系统。另外，由于锂离子电池具有比具有相同充电容量的铅蓄电池的重量低的重量，因此可提高燃料效率。另外，可以利用比铅蓄电池的体积小的体积来实现相同的充电容量，并且可以节省安装空间。然而，本实施例的电池模块110不限制于锂离子电池，可以包括例如镍金属氢化物(NiMH)电池。电池模块110可包括彼此串联连接和彼此并联连接的多个电池单体(未示出)，额定充电电压和充电容量可通过结合串联和并联连接来调整。电池模块110可表 示包括多个电池子单元的结构。例如，当电池组100是包括多个电池托盘的电池架时,所述电池架可被称为电池模块110。同样地，当电池托盘包括多个电池单体时，电池托盘可被称为电池模块110。本实施例的电池模块110包括包含电极组件和容纳电极组件的壳体的锂离子电池，所述电极组件包括包含正极活性材料的正极板、包含负极活性材料的负极板和隔膜。正极活性材料可以是多种正极活性材料的组合，例如，可包括从由LixW03、LixMoO2, LixTiS2,LixMoS2' LixMnO4, Li1^xMn2O4, Li1^xNiO2, Li1^xCoO2, LiNiVO4' LiF 和 LixNiyCozAl1^zO2 的组中选择的至少两种的组合。另外，负极可由包括碳的材料形成。根据本实施例的电池模块110的负极可包括软碳和碳黑。例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池组，所述电池组包括：可再充电的电池模块；以及电池管理系统，用于控制电池模块的充电和/或放电，其中：电池模块包括在电池模块的至少部分的充放电循环内的基本线性的充放电电压?时间分布，电池管理系统被构造成通过利用电池模块的线性的充电和/或放电特性来计算电池模块的充电状态。

【技术特征摘要】
2012.06.26 US 61/664,277;2013.03.14 US 13/803,8181.一种电池组,所述电池组包括: 可再充电的电池模块；以及 电池管理系统，用于控制电池模块的充电和/或放电，其中: 电池模块包括在电池模块的至少部分的充放电循环内的基本线性的充放电电压-时间分布， 电池管理系统被构造成通过利用电池模块的线性的充电和/或放电特性来计算电池模块的充电状态。2.根据权利要求1所述的电池组，其中，电池管理系统被构造成通过确定电池模块的第一充电状态并然后利用电池模块的线性的充电和/或放电特性来计算电池模块的在充电或放电一段时间之后的第二充电状态。3.根据权利要求2所述的电池组，其中: 第一充电状态是电池模块的当前充电状态，第二充电状态是电池模块的预测的充电状态，或者 第一充电状态是电池模块的先前充电状态，第二充电状态是电池模块的当前充电状态。4.根据权利要求2所述的电池组，其中，电池管理系统被构造成通过测量电池模块的输出电压来确定电池模块的第一充电状态。`5.根据权利要求1所述的电池组，其中，电池管理系统被构造成确定基本线性的充放电电压-时间分布。6.根据权利要求5所述的电池组,其中，电池管理系统被构造成确定充电状态的第一范围中的充放电电压-时间分布，然后利用该充电状态的第一范围中的充放电电压-时间分布来确定充电状态的比第一范围宽的第二范围的基本线性的电压-时间分布。7.根据权利要求5所述的电池组，其中，电池管理系统被构造成利用确定的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱利亚，金贤，金锡谦，金承珉，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：