[發明專利]單元故障模式串聯旁通電路的蓄電池故障容錯結構

有效

• 申請號: 201110311327.7
• 申請日: 2011-10-14
• 公開（公告）號: CN102457083A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: S.J.萬斯;J.T.格林;A.H.羅伊托伊澤爾;J.C.門策爾
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 董均華;傅永霄

技術領域

本發明總體上涉及用于蓄電池的旁通電路，且更具體地涉及用于車輛蓄電池系統的串聯旁通電路，其響應于單元或模塊故障或可能單元或模塊故障而斷開和旁通蓄電池系統中的一個或多個蓄電池單元或模塊。

背景技術

電動車輛變得日益流行。這些車輛包括將蓄電池與主功率源（例如，內燃機、燃料電池系統等）結合的混合動力車輛（例如擴展里程電動車輛（EREV））和純電動車輛（例如，蓄電池電動車輛（BEV））。所有這些類型的電動車輛都采用包括多個蓄電池單元的高電壓蓄電池。這些蓄電池可以是不同蓄電池類型，例如鋰離子、鎳金屬氫化物、鉛酸等。用于電動車輛的典型高電壓蓄電池系統可包括大數量的蓄電池單元或模塊以滿足車輛功率和能量要求。蓄電池系統可以包括獨立蓄電池模塊，其中，每個蓄電池模塊可包括一定數量的蓄電池單元，例如12個單元。獨立蓄電池單元可以串聯電聯接，或者串聯的單元可以并聯電聯接，其中，模塊中的多個單元串聯連接且每個模塊與其它模塊并聯電聯接。不同車輛設計包括不同蓄電池設計，針對特定應用采用各種折衷和優勢。

由于多種原因，例如內部短路、容量喪失、高電阻、高溫等，蓄電池中的蓄電池單元可以發生故障或者可能以其它方式性能受限制。車輛蓄電池組通常包括各種傳感器和其它診斷裝置，其可以確定蓄電池性能是否受限制、正在發生故障或者可能在近來發生故障。由于蓄電池單元可串聯電聯接，因而串聯中的一個單元的故障可能防止串聯中的其它單元的使用，且可導致車輛關閉。因而，在重大蓄電池故障發生之前，蓄電池可以從電路斷開，且可以提供指示這種故障的警示燈。

取決于蓄電池類型，這種故障可導致步行回家狀況（walk-home?condition），其中，車輛需要被拖行且不能駕駛。將期望提供蓄電池的獨立單元能夠被切換出電路從而可避免步行回家狀況和其它情形的電路。

發明內容

根據本發明的教導，公開了一種蓄電池單元旁通電路，所述旁通電路具有用于旁通車輛的高電壓蓄電池中的一個或多個單元的特定應用。所述蓄電池包括串聯電聯接的多個蓄電池單元。所述旁通電路包括：與一個或多個蓄電池單元串聯電聯接的第一開關；繞過所述一個或多個蓄電池單元電聯接的旁通線路；和在所述旁通線路中且與所述一個或多個蓄電池單元并聯電聯接的第二開關。在正常單元操作期間，第一開關閉合且第二開關斷開，從而電流流經所述一個或多個蓄電池單元。如果所述一個或多個蓄電池單元發生故障或正在發生故障，那么第一開關斷開且第二開關閉合，從而電流旁通所述一個或多個單元且所述一個或多個單元從蓄電池電路去除。

方案1.?一種蓄電池旁通電路，包括：

蓄電池，所述蓄電池包括串聯電聯接的多個蓄電池單元

與至少一個蓄電池單元串聯電聯接的第一開關；

繞過所述至少一個蓄電池單元電聯接的旁通線路；

在所述旁通線路中電聯接且與所述至少一個蓄電池單元并聯電聯接的第二開關；和

控制器，所述控制器配置成控制第一和第二開關的位置，所述控制器在所述至少一個蓄電池單元的正常操作期間閉合第一開關且斷開第二開關，且在所述至少一個蓄電池單元的性能損失期間斷開第一開關且閉合第二開關。

方案2.?根據方案1所述的電路，其中，所述第一和第二開關是固態開關。

方案3.?根據方案1所述的電路，其中，所述第一和第二開關是繼電器。

方案4.?根據方案1所述的電路，其中，所述第一和第二開關是機械斷路器。

方案5.?根據方案1所述的電路，其中，所述至少一個蓄電池單元是一組多于一個的蓄電池單元，其中，斷開第一開關將該組蓄電池單元從所述多個蓄電池單元斷開且閉合第二開關旁通該組蓄電池單元。

方案6.?根據方案1所述的電路，其中，所述蓄電池單元是鋰離子蓄電池單元。

方案7.?根據方案1所述的電路，其中，所述多個蓄電池單元是蓄電池模塊的一部分，所述蓄電池模塊與蓄電池中的其它蓄電池模塊并聯電聯接，其中，所有蓄電池模塊都包括串聯電聯接的多個蓄電池單元。

方案8.?根據方案1所述的電路，其中，蓄電池是車輛蓄電池。

方案9.?根據方案8所述的電路，其中，所述車輛是混合動力車輛。