蓄電池單元電荷均衡制造技術

本發明專利技術提供蓄電池單元電荷均衡裝置、系統和方法。具體方法包括在耦合多單元蓄電池的蓄電池單元的蓄電池電荷均衡電路接收充電電流。該方法還包括當蓄電池單元的電壓滿足第一電壓閾值時，從蓄電池單元發送至少一部分充電電流。該方法進一步包括響應蓄電池單元的電壓滿足第一電壓閾值而建立第二電壓閾值。第二電壓閾值低于第一電壓閾值。當蓄電池單元的電壓滿足第二電壓閾值時，從蓄電池單元發送充電電流。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】

技術介紹
蓄電池可以由多個串聯的電池單元構成，從而實現更高的工作電壓。生產公差、不均勻的溫度分布、特定電池單元的老化特性的差異、或電池單元之間的其他差異可以引起蓄電池性能降低或過早失效。例如，在充電循環期間，如果蓄電池具有降級的電池單元(也就是，電容減少的電池單元)，那么在降級電池單元已經達到其全負荷之后，它可以遭受過量充電，直到蓄電池的剩余電池單元達到其全負荷。對電池單元過量充電可以導致電池單元中的溫度和壓力增大，并且可以對電池單元、蓄電池或甚至其他附近的裝置造成損害。在放電期間，蓄電池中最弱的電池單元可以具有最大放電深度(例如，電荷的最低狀態)，因此可以在其他電池單元之前完全放電。一般地，一旦蓄電池的單個電池單元失效，必須更 換整個蓄電池，這是昂貴且耗時的。
技術實現思路
提供蓄電池單元電荷均衡裝置、系統和方法。蓄電池單元電荷均衡可以用于提高性能(例如，在放電期間傳遞盡可能多的能量)和通過減少蓄電池的每個電池單元中存儲的能量差延長多單元蓄電池的循環壽命。蓄電池單元電荷均衡電路可以感測蓄電池充電期間蓄電池單元的電荷水平。如果作為電池單元的充電狀態(SOC)的度量的電池單元電壓超過預設閾值，則該電路將從電池單元轉移(例如分流)過量的充電電流。例如，充電電流可以被轉移至有損耗的電路元件，從而限制電池單元的再充電。蓄電池單元充電均衡電路可以提供電壓或SOC閾值的精確遲滯，從而減少不規則的噪聲跳閘。通過耦合蓄電池單元充電均衡電路到檢測器電路，蓄電池單元充電均衡電路還可以用于監控電池單元的SOC?？梢赃x擇閾值和閾值遲滯，從而提供充電電流轉移或感測在期望的SOC水平的輸出。在特定的實施例中，蓄電池系統包括具有多個串聯耦合的蓄電池單元的蓄電池。蓄電池系統包括監控第一蓄電池單元的電壓的第一電路。當充電電流施加于蓄電池，第一電路響應第一蓄電池單元的電壓滿足第一電壓閾值而發送至少一部分充電電流繞過第一蓄電池單元。第一電路響應第一蓄電池單元的電壓滿足第一電壓閾值而建立第二閾值電壓。蓄電池系統還包括監控第一蓄電池單元的電壓的第二電路。當充電電流施加于蓄電池時，第二電路響應第一蓄電池單兀的電壓滿足第三電壓閾值而產生監控器輸出。第三電壓閾值高于第一電壓閾值。特定的方法包括在耦合到多單元蓄電池的蓄電池單元的蓄電池充電均衡電路接收充電電流。該方法還包括當蓄電池單元的電壓滿足第一電壓閾值時從蓄電池單元發送至少一部分充電電流。該方法進一步包括響應蓄電池單兀的電壓滿足第一電壓閾值而建立第二電壓閾值。第二電壓閾值低于第一電壓閾值。當蓄電池單元的電壓滿足第二電壓閾值時，從蓄電池單元發送充電電流。在特定的實施例中，蓄電池單元電荷均衡裝置包括耦合蓄電池單元的基準電壓裝置。當蓄電池單元的電壓滿足第一電壓閾值時，基準電壓裝置能夠使得電流流過第一電路通道。蓄電池單元電荷均衡裝置還包括耦合第一電路通道的第一切換裝置，流過第一電路通道的電流激活第一切換裝置，從而能夠使電流流過第二電路通道。流過第二電路通道的電流引起建立第二電壓閾值。第二電壓閾值不同于第一電壓閾值(例如，第二電壓閾值可以低于第一電壓閾值)。蓄電池單元電荷均衡裝置還包括耦合第一電路通道的第二切換裝置。流過第一電路通道的電流激活第二切換裝置，從而激活第三電路通道。第三電路通道從蓄電池單元發送至少一部分充電電流。已經描述的特征、功能和優勢可以在不同的實施例中單獨地實現或在其他的實施例中組合起來實現，將參考下面的說明書和附圖公開進一步的細節。附圖說明圖I是蓄電池單元電荷均衡系統的第一特定實施例的圖；圖2是蓄電池系統的特定實施例的圖； 圖3是蓄電池單元電荷均衡電路的第一特定實施例的示意圖；圖4是蓄電池單元電荷均衡電路的第二特定實施例的示意圖；圖5是蓄電池單元電荷均衡方法的特定實施例的流程圖；以及圖6是可以在各種實施例中使用的特定基準電壓裝置的等效示意圖。具體實施例方式描述蓄電池單元電荷均衡裝置、系統和方法。蓄電池單元電荷均衡可以用于提高性能(例如，放電期間傳遞更多能量)和通過減少蓄電池的每個電池單元中存儲的能量差延長多單元蓄電池的循環壽命。可以利用被動方法(例如，分流方法)或主動方法(例如，能量再分配)執行蓄電池單元電荷均衡。本文中所公開的不同實施例使用被動的分流方法均衡蓄電池單元之間的電荷。蓄電池單元的不均等充電可以降級多單元蓄電池的性能和降低其壽命。例如，在蓄電池的使用期間(例如，放電)，具有最低充電狀態(SOC)的電池單元可以限制可從蓄電池被有效地放電的功率量。然而，在蓄電池的充電期間，可以存儲在蓄電池中的功率量可以由具有最高SOC的電池單元限制。因此，當蓄電池的單元不平衡時，與當平衡電池單元時針對相同蓄電池的情況相比較，可存儲在蓄電池中或從蓄電池放電的功率較少。此外，如果不均衡，電池單元可以傾向于在使用期間進一步分離，限制了蓄電池的有效壽命。為某些蓄電池處理蓄電池單元電荷均衡的一個方法是對所有電池單元過量充電。在某些蓄電池中，隨著將電池單元充電至更高的充電狀態，損耗也會增加。這些增加的損耗趨向于幫助均衡電池單元。然而，一般為了平衡不應當過量充電其他蓄電池，例如現代鋰離子蓄電池，因為這些蓄電池中的損耗不會隨著將電池單元充電至更高充電狀態而增加。如果對電池單元過量充電，那么這些蓄電池可以遭受退化。進一步，某些蓄電池在不引起退化的情況下無法放電至最小電平以下。如上所述，最大充電可以由最高SOC電池單元限制，并且最大放電可以由最低SOC電池單元約束。蓄電池單元電荷平衡系統可以適應于基于蓄電池單元電荷均衡檢測或采取行為以減輕電池單元或蓄電池的再充電。例如，當電池單元的電壓(電池單元的SOC的度量)超過預定值時，蓄電池單元電荷平衡系統可以從電池單元中轉移(例如，分流)過量的充電電流，并且進入有損耗電路元件，從而限制再充電。為了減少無規律的噪聲跳閘，蓄電池單元電荷均衡系統可以提供關于將充電電流施加于電池單元和從電池單元轉移充電電流的閾值滯后。例如，當達到第一電壓閾值時，可以轉移充電電流，并且可以繼續轉移充電電流直到電池單元的電壓降低至第二 (較低)電壓閾值以下。通過連接蓄電池單元電荷均衡電路和閾值檢測系統，蓄電池單元電荷均衡系統還可以用于監控電池單元SOC、蓄電池SOC或同時監控這兩者。已經被建議執行蓄電池單元電荷均衡的某些電路已經使用穩壓(或齊納)二極管同時作為基準電壓源和分流器。在這些電路中，穩壓二極管可以連接到蓄電池的每個電池單元。一般地，為了適當地起作用，用于蓄電池的每個電池單元的穩壓二極管應當匹配，這可能是成問題的。此外，穩壓二極管有時具有可靠性問題。特別地，穩壓二極管可以出現短路故障，這可以毀壞短路的穩壓二極管連接的電池單元，并且可以因此損壞整個蓄電池。此夕卜，因為穩壓二極管不提供滯后，所以穩壓二極管電路可以易受討厭的噪聲跳閘的影響。例如，當正在為電池單元充電并且電池單元的電壓達到電壓閾值時，穩壓二極管可以消耗充電電流。然而，消耗充電電流可以引起電池單元的電壓降低至電壓閾值以下，引起穩壓二極 管將充電電流再次施加于電池單元。因為施加充電電流的電壓閾值與消耗充電電流的電壓閾值相同，所以施加和消耗充電電流可以周期性地重復進行。此外，穩壓二極管電路無法提供用于監控電池單元或蓄電池的SO本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：R·L·勃蘭特，D·I·泰拉，
申請(專利權)人：波音公司，
類型：
國別省市：