[發明專利]用于平衡電池中的單元的方法

無效

• 申請號: 201280054045.6
• 申請日: 2012-08-16
• 公開（公告）號: CN103931076A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 馬克·葛洛文
• 申請（專利權）人: 波士頓電力公司
• 主分類號: H02J7/04
• 分類號: H02J7/04;H01M10/44
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;黃燦

相關申請案

本申請案主張2011年9月2日提交的第61/530,595號美國臨時申請案的權益。

以上申請案的全部教示以引用的方式并入本文中。

背景技術

由多個單元組成的電池組可使用內部電子元件來輔助管理性能和安全議題。單個單元可以串聯連接為高壓應用提供更高的電池組電壓。對于一些應用，例如，電動車或公用事業規模的能量存儲系統，串聯連接的單元的數目可以是數百個單元或甚至數千個單元。金屬氫化物單元，例如，鎳金屬氫化物(NiMH)及鋰基化學物，例如，鋰離子單元，通常用于這些電池組中。然而，如果充電不足或過度充電，NiMH和鋰基單元可能會損壞或者甚至爆炸。盡管可采用內部電子元件來避免超過電池組內的安全電壓、電流和溫度，但是在使用期間布置成長串的個別單元可遭受局部溫度的變化，并且個別單元的性能可能無意地變化，由此顯著地限制采用串聯的個別單元的電池組的容量。

用于平衡長串單元的當前方法通常遭受以下問題：平衡期間的過度能量損耗、由于單點故障而導致的不可靠的操作、電子電路復雜性、在單元串含有數百個或數千個單元時的低效的平衡，以及平衡此類單元串中的單元所花費的超長時間。

因此，需要克服或最小化上述問題的用于平衡單元的方法和電路。

發明內容

本發明大體上涉及一種用于平衡電池中的單元的方法和系統。

在一個實施例中，本發明是一種用于平衡串聯布置的兩個相鄰電池單元的方法。所述方法包括：閉合能量將從其轉移的電池單元的第一隔離開關，由此將能量從所述電池轉移到與將第二電池單元的負端子連接到第一電池單元的正端子的節點成電連通的能量存儲裝置，由此為能量存儲裝置充電；以及隨后同時斷開第一開關并且閉合第二隔離開關，所述第二開關由此致使能量從能量存儲裝置轉移到第二單元，借此第二電池單元將具有至少與第一電池單元的電壓更接近的電壓。所述能量存儲裝置可以是電感器，并且第一隔離開關和第二隔離開關可以是，例如，光隔離開關、磁隔離開關或電容隔離開關。在進一步的實施例中，光隔離開關可以是有源的光隔離開關。

在另一實施例中，本發明是一種電路，所述電路包括第一節點、第二節點和第三節點，以及連接第一節點和第二節點的第一隔離開關，所述第一節點和第二節點可連接到電池單元的相應端子上。第二隔離開關連接第二節點和第三節點，所述第二節點和第三節點可連接到第二電池單元的相應端子上。能量存儲裝置連接到第二節點上，并且控制單元經配置以操作第一開關和第二開關，以經由所述能量存儲裝置將能量從第一電池單元轉移到第二電池單元，所述控制單元在閉合第二開關的同時斷開第一開關，由此將能量從能量存儲裝置轉移到第二電池單元。在進一步的實施例中，第一開關和第二開關可以是光隔離開關，所述光隔離開關由第一電池單元和第二電池單元中的一者的端子處的節點供電。進一步的實施例還可以包括用來為第一隔離開關和第二隔離開關供電的DC-DC升壓轉換器。

在又另一實施例中，本發明是一種電池系統，所述電池系統包括：多個電池模塊，每個模塊包括一串電池單元；以及多個單元平衡電路，每個單元平衡電路包括一對開關和控制單元，所述控制單元經配置以操作該對開關，以在所述串電池單元中的兩個相鄰單元之間轉移能量；以及多個模塊平衡電路，每個模塊平衡塊包括一對開關和控制單元，所述控制單元經配置以操作該對開關，以在兩個相鄰的模塊之間轉移能量。

在再另一實施例中，本發明是一種分級平衡多個電池模塊的方法，所述方法包括以下步驟：平衡第一電池模塊的單元；平衡第二電池模塊的單元；以及平衡所述模塊。

在又另一實施例中，本發明是一種用于平衡電池模塊的方法，所述方法包括：閉合能量將從其轉移的第一電池模塊的第一電路，由此將所述電池模塊的能量轉移到與將第二電池模塊的負端子連接到第一電池模塊的正端子的節點成電連通的能量存儲裝置，由此為所述能量存儲裝置充電；以及同時斷開第一電路并且閉合第二電路，所述第二電路由此致使能量從能量存儲裝置轉移到第二電池模塊，借此第二電池模塊將具有至少與第一電池模塊的電壓更接近的電壓。