[發明專利]電池電荷均衡系統

在審

• 申請號: 201611126329.8
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106887882A
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 拉里·迪安·埃里;亞歷山大·大衛·科爾文
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;B60L11/18
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司11286
• 代理人: 王秀君,魯恭誠

技術領域

本申請總體上涉及針對混合動力車輛的能量管理。

背景技術

諸如電池包的許多電力包的工作電壓比電力包的單個單元的電壓更大。例如，用于混合動力電動車輛的牽引電池包的電壓可為200-300伏特DC，而單個電池單元的電壓可為1-4伏特DC。針對單個電池單元的1-4V DC范圍通常與電池單元的工藝相關聯。例如，鎳金屬氫化物(NiMH)電池單元通常具有大約1.2伏特的電池單元電壓，鋰離子(Li-Ion)電池單元通常具有大約3.6伏特的電池單元電壓。混合動力電動車輛的牽引電池為車輛推進和附件提供電力。為了滿足電壓和電流需求，牽引電池通常為以串聯和并聯的組合形式連接的多個電池單元。在車輛運行期間，牽引電池可基于運行狀況被充電或放電，運行狀況包括電池荷電狀態(SOC)、內燃發動機(ICE)操作、駕駛員需求以及再生制動。電池包內的各個電池單元的荷電狀態可基于許多因素而不相等，所述許多因素包括制造上的變化、電池單元存在時間、電池單元溫度或者電池單元的工藝。電池單元平衡可被用于對電池包內的電池單元的荷電狀態進行再平衡，并改進電池包的操作。

發明內容

一種電池系統包括：n個電池單元組，串聯連接以構成電池包。每個電池單元組包括至少一個電池單元。所述電池系統還包括電荷平衡電路，所述電荷平衡電路具有至少n-1個運算放大器，每個運算放大器被配置為電壓跟隨器。n至少為3。并且，所述n-1個運算放大器中的第m個運算放大器通過串聯連接的n個電池單元組中的對應的第m個電池單元和第m+1個電池單元的總電壓被驅動。

根據本發明，提供一種電池系統，所述電池系統包括：n個電池單元組，串聯連接以構成電池包。每個電池單元組包括至少一個電池單元。所述電池系統還包括電荷平衡電路，所述電荷平衡電路具有至少n-1個運算放大器，每個運算放大器被配置為電壓跟隨器。n至少為3。并且，所述n-1個運算放大器中的第m個運算放大器通過串聯連接的n個電池單元組中的對應的第m個電池單元組和第m+1個電池單元組的總電壓被驅動。

一種具有牽引電池電源的車輛包括：n個電力單元，每個電力單元具有正極端子和負極端子，且串聯連接以構成電力包；n-1個比較器，被配置為電壓跟隨器。所述n-1個比較器中的第m個比較器的負極端子連接至所述n個電力單元中的對應的第m個電力單元的負極端子，第m個比較器的正極端子連接至所述n個電力單元中的第m+1個電力單元的正極端子。

根據本發明的一個實施例，比較器被配置為基于與第m個電力單元的正極端子關聯的參考電壓的非反相電路。

根據本發明的一個實施例，比較器是運算放大器。

根據本發明的一個實施例，所述電力單元中的至少一個是超級電容器單元。

根據本發明的一個實施例，所述電力單元中的至少一個是可再充電電池單元。

一種儲能系統包括：n個單元組，串聯連接以構成電力包。每個單元組包括至少一個電力單元。所述儲能系統還包括電荷平衡電路，所述電荷平衡電路具有至少n-1個運算放大器，每個運算放大器被配置為電壓跟隨器。n至少為3。并且，所述至少n-1個運算放大器中的第m個運算放大器通過串聯連接的所述n個單元組中的對應的第m個單元組和第m+1個單元組的總電壓被驅動。

根據本發明的一個實施例，所述至少一個電力單元是可再充電電池單元。

根據本發明的一個實施例，電力單元是鋰離子電池單元。

根據本發明的一個實施例，電力單元是至少兩個鎳金屬氫化物電池單元。

根據本發明的一個實施例，所述至少一個電力單元是超級電容器單元。

根據本發明的一個實施例，所述至少一個電力單元包括含碳電極。

根據本發明的一個實施例，所述儲能系統還包括：串聯連接在一起以構成電阻器串的至少n個電阻器，其中，電阻器串與電力包并聯連接，以產生針對每個單元的參考電壓。

附圖說明

圖1是示出了典型的動力傳動系統和儲能組件的混合動力車輛的示例圖。

圖2是由電池能量控制模塊控制的電池包的示例圖。

圖3是示出了電荷平衡電路的示例性示意圖。

具體實施方式