[發明專利]單元故障模式并聯旁通電路的蓄電池故障容錯結構

有效

• 申請號: 201110311329.6
• 申請日: 2011-10-14
• 公開（公告）號: CN102457084A
• 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并聯連接蓄電池模塊或單元的可控旁通電路，且更具體地涉及能夠旁通較大蓄電池系統的一部分的被連接蓄電池單元或模塊且控制放電和充電電流的控制電路。

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，公開了一種用于蓄電池系統的旁通電路，所述蓄電池系統由多個單元或模塊構成，所述旁通電路將單元或模塊從所述電路斷開或者控制至所述單元或模塊或來自于所述單元或模塊的電流。如果系統中的單元或模塊發生故障或者可能發生故障，那么旁通電路能夠將所述單元或模塊從并聯電聯接的其它單元或模塊斷開。如果單元或模塊具有受限性能，那么旁通電路能夠調節至所述單元或模塊或來自于所述單元或模塊的電流，以防止其發生故障或者減慢其故障速率。

方案1.?一種蓄電池電路，包括并聯電聯接的多個蓄電池模塊，每個蓄電池模塊包括串聯電聯接的多個蓄電池單元，每個蓄電池模塊還包括控制裝置，所述控制裝置能操作響應于蓄電池單元故障或可能故障而將蓄電池模塊從其它蓄電池模塊斷開。

方案2.?根據方案1所述的電路，其中，控制電路是開關。

方案3.?根據方案2所述的電路，其中，所述開關是固態開關。

方案4.?根據方案2所述的電路，其中，所述開關是繼電器。

方案5.?根據方案2所述的電路，其中，所述開關是機械斷路器。

方案6.?根據方案1所述的電路，其中，所述控制裝置包括電路部件，所述電路部件控制放電電流從該模塊流動和充電電流流向該模塊的時間。

方案7.?根據方案6所述的電路，其中，所述控制裝置包括：邏輯電路；具有第一開關的第一電流路徑；和具有第二開關的第二電流路徑，其中，第一電流路徑允許電流流入該模塊，第二電流路徑允許電流流出該模塊，且其中，當該模塊充電時，邏輯電路斷開第二開關且控制第一開關的斷開和閉合，其中，第一開關閉合的時間基于該模塊的荷電狀態范圍與蓄電池電路中的較高性能模塊的荷電狀態范圍相比，且其中，當該模塊放電時，邏輯電路斷開第一開關且控制第二開關的斷開和閉合，其中，第二開關閉合的時間也基于該模塊的荷電狀態范圍與蓄電池電路中的較高性能模塊的荷電狀態范圍相比。

方案8.?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9.?根據方案1所述的電路，其中，蓄電池是車輛蓄電池。

方案10.?根據方案9所述的電路，其中，所述車輛是混合動力車輛。

方案11.?一種蓄電池電路，包括并聯電聯接的多個蓄電池模塊，每個蓄電池模塊包括串聯電聯接的多個蓄電池單元，每個蓄電池模塊還包括控制裝置，所述控制裝置包括電路部件，所述電路部件控制放電電流從該模塊流動和充電電流流向該模塊的時間，其中，所述電路部件能操作將蓄電池模塊從其它蓄電池模塊斷開。