用于多单元能量存储装置的能量存储单元制造方法及图纸

公开了一种用于多单元能量存储装置的能量存储单元。所述能量存储单元包括单元信息存储装置，所述单元信息存储装置适用于存储与所述能量存储单元有关的单元信息。

【技术实现步骤摘要】
用于多单元能量存储装置的能量存储单元
本专利技术涉及用于多单元存储装置的能量存储单元。所述能量存储单元可以是电池单元或者电容器(超级电容器)单元。特别感兴趣的一个示例是在电动车辆电池组中使用的能量存储单元。
技术介绍
在(混合)电动车辆中，大量串联连接的电池用于产生高电压来驱动发动机。为了电池单元的最佳寿命(和汽车的驱动范围)，所有电池单元的充电状态(SoC)应当总是相同的。当给串联连接串中的单元充电时，它们都接收相同的电流，所以原则上它们在充电之后应当处于相同的SoC。然而，在电池单元之间总是存在不匹配，例如泄漏电流和将电流转换成化学储能(chemically stored energy)的效率。因此,在充电之后所述电池的SoC将不是相同的。如果什么都不做，那么所述差异将随着每一个充放电循环而增大。为了使所有电池的SoC尽可能保持相等，通常将单元平衡电路增加至(混合)电动汽车的高压电池组。图1示出了具有如下限定部件的电池组的简化方框图:-所述“单元(cell)”10或者“电池单元”10是基本能量存储部件(即不能被细分成更小的能量存储单位的单个能量存储单元)。依赖于化学和SoC，所述电压典型地为2.5-4.2V ；-“部分(section) ” 12是共享多个电子单元平衡部件的一组单元10。示出了两个部分12a、12b，其中只有部分12b示出了组成单元10。，依赖于所述部分12中单元10的数量、所述单元化学和SoC，所述电压典型地为5-17V ；-“模块(module) ” 14是一组部分12。示出了两个模块14a、14b，其中只有模块14b示出了组成部分12a、12b。通常将所述电压选择成“安全电压”，即最高至60V ；-“片组(slice) ” 16是一组串联连接的模块，这组串联连接的模块产生与总电池组相同的电压。示出了两片组16a、16b，其中只有片组16a示出了组成模块14a、14b。所述电压依赖于所述应用，大约在100V至600V的范围内。“组(pack)”或“电池组(battery pack) ” 18是一组并联连接的片组16,这组并联连接的片组构成了用在应用中的总电池。所述并联连接增加了所述电池组的能含量(energy content)和功率容量(power capability),而不是其电压。在许多应用中，所述电池组18只有一个单独的片组16组成。依赖于应用，所述电压大约在100V至600V的范围内(与所述片组电压相同)。在单元平衡方法中，可以通过开关其两端的电阻器对具有最高电荷的单元10进行简单地(部分地)放电。由于这是不节能的，这种方法主要用于混合电动车辆，因为引擎可以提供足够的能量给所述电池组，以保持驱动范围在可接受的级别。替代地，所述单元电荷可以在单元之间再循环来以维持平衡。为了执行单元平衡，需要确定所述SoC。图2示出了一种公知的多单元监控器(supervisor) 20。所述多单元监控器用作所述组控制器的从动装置并且执行以下任务:-所述组控制器要求单元电压和温度的精确测量，用于充电状态(SoC)、健康状态(SoH)和功能状态(SoF)确定。-安全保护所有单元的过压和欠压限制。如果超过阈值，就产生硬件故障信号并且采取适当的动作(诸如切断所述组电流)。-完成平衡以便使所述单元电荷相等并且对单元之间的泄漏差异进行补偿。在一般情况下，所述单元监控器20测量所述单元电压并且将它们传递至组控制器。所述组控制器处理接收到的测量数据并且基于所述接收到的数据执行管理功能。例如，所述组控制器命令单元监控器20根据每一个单元10的充电状态平衡所述单元。单元特性(例如单元SoC、SoH和SoF确定)和检查是监测每一个单元生命周期的连续过程。当用户需要替换损坏的单元时，用户还需要把与新单元有关的信息增加到所述组控制器管理查询表(look-up-table)中。同样，如果用户执行所述电池组上的服务，所述组内单元放置顺序可能会改变。这也意味着，各个单元信息也必须相应地改变，否则用户将会需要替换整个组(这是不经济的，也是不环境友好的)。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种根据独立权利要求所述的能量存储单元。建议把单元信息本地地存储在能量存储单元。换句话说，把与有助于单元管理的单元参数有关的信息维持在所述单元的信息存储中。因此，对于包括多个能量存储单元的多单元能量存储设备(诸如电池)，可以给每一个能量存储单元提供其自己的单元信息存储装置。所述单元信息存储装置可以是集成电路，所述集成电路适用于存储与下面至少其中之一有关的信息:单元电压、能量存储单元的温度、能量存储单元的SoC、能量存储单元的SoH和能量存储单元的SoF。所述单元信息存储装置也可以适用于利用所述控制器的现有通信接口把已存储的单元信息传送至常规多单元能量存储装置控制器。因此，对于采用常规多单元能量存储装置控制器的实施例，无需改进或者附加电路系统。实施例使能诸如单元电压和温度之类的单元信息的存储，所述信息用于指示能量存储单元和/或多单元能量存储装置的SoC、SoH和SoF。可以经由专用的双向(2-way)负载脉冲调制方法执行与单元的单元信息存储的通信。这可以在不向常规的控制器增加任何新的通信接口的情况下完成。通过在能量存储单元处本地地存储单元信息，可以在不需要替换整个单元组的情况下进行多单元能量存储设备(诸如高电压电池组)上的单元维护。这可以延长所述多单元能量存储装置的寿命。可以将所述单元信息存储装置物理地安装至所述能量存储单元并且与所述单元电连接。实施例可用于多单元能量存储装置。因此，多单元能量存储装置可以包括多个根据实施例所述的能量存储单元。这种多单元能量存储装置还可以包括控制器，所述控制器适用于:识别需要从中去除电荷的能量存储单元，并且将能量从已识别单元传递至其他单J Li ο同样，实施例可用于电动车辆电池单元组。因此，电动车辆可以包括电动车辆电池组，所述电动车辆电池组包括一个或者多个多单元能量存储装置，所述多单元能量存储装置具有根据实施例所述的能量存储单元。【附图说明】现在将参考附图详细描述本专利技术的示例，其中:图1示出了常规电池组的简化方框图，以示出不同的部件；图2示出了连接至多个能量存储单元(串联排列)的常规多单元监控器的简化方框图；图3示出了连接至根据本专利技术实施例所述的多个能量存储单元的常规多单元监控器的简化方框图；图4A阐释了图3的单元监控器的晶体管栅极随时间的电压波形；图4B阐释了在图3的C点处测量的电压的电压波形；图5是图3的实施例所述单元信息存储电路的简化电路图，其中所述单元信息存储电路设置用于允许所述监控器与所述单元信息存储电路之间的双向通信，以及其中所述单元信息存储电路使用异步事件驱动通信；图6示出了连接至根据本专利技术实施例所述的多个能量存储单元的常规多单元监控器的简化方框图；图7是图3的实施例所述单元信息存储电路的简化电路图，其中所述单元信息存储电路设置用于允许所述监控器与所述单元信息存储电路之间的双向通信，以及其中所述单元信息存储电路通过根据两个数据输入重新产生系统时钟(如图8A和SB所示)来使用同步事件驱动通信；图8A阐释了施加在图7的单元信息存储电路中的Datal、Data2和所产生的CLK信号的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于多单元能量存储装置的能量存储单元(22)，所述能量存储单元包括单元信息存储装置(30)，所述单元信息存储装置适用于存储与所述能量存储单元有关的信息。

【技术特征摘要】
2012.08.08 EP 12179696.51.一种用于多单元能量存储装置的能量存储单元(22)，所述能量存储单元包括单元信息存储装置(30)，所述单元信息存储装置适用于存储与所述能量存储单元有关的信息。2.根据权利要求1所述的能量存储单元，其中所述单元信息存储装置(30)包括与所述能量存储单元并联连接的集成电路(30)。3.根据权利要求2所述的能量存储单元，其中所述集成电路(30)包括: 集成电路核(34)，包括正电源电压输入端(Vdd)和负电源电压输入端(Vss)、数据输入端(Data)和控制输出端(Control)； 连接在所述正电源电压输入端与所述负电源电压输入端之间的低通滤波器； 连接在所述数据输入端与所述负电源电压输入端之间的高通滤波器；以及连接在所述正电源电压输入端与所述负电源电压输入端之间的开关(SI)，其中所述集成电路核的控制输出端连接至开关核的控制端，以便控制所述开关的操作。4.根据权利要求2所述的能量存储单元，其中所述集成电路(30)包括: 集成电路核(34B)，包括正电源电压输入端(Vdd)和负电源电压输入端(Vss)、第一数据输入端(Datal)和第二数据输入端(Data2)以及控制输出端(Control)； 连接在所述正电源电压输入端与所述负电源电压输入端之间的低通滤波器； 连接在所述第一数据输入端与所述负电源电压输入端之间的高通滤波器； 连接在所述第二数据输入端与所述负...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉亚斯·阿尔卡迪，曼塞阿斯·约翰内斯·杰拉尔德斯·拉莫尔斯，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：