[發明專利]能量管理系統

在審

• 申請號: 201780053370.3
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN109963740A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 杰瑞·吉布森;邁克·馬
• 申請（專利權）人: 什維新能源有限公司
• 主分類號: B60L58/12
• 分類號: B60L58/12;B60L1/00;H01G11/08;H01G11/10;H01G11/56;H01M2/10
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 徐穎聰

一種電池管理系統，包括片、緩沖電路、以及主管理系統。每個片包括能量存儲設備以及主動平衡電路，主動平衡電路被配置為使用從設備的部分所接收的電力來對設備中的一個最低電壓設備充電。主管理系統使用從每個片的主動平衡電路所接收的信息來識別片的第二部分，以及指示緩沖電路從片的第一部分接收第一電力，以及向片的第二部分發送第一電力的至少一部分。電池管理系統可以被包括在電動車輛中。每個片可以包括通信硬件模塊，通信硬件模塊向主管理系統發送參數，主管理系統可以在數據包中將參數發送到外部計算系統。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2016年8月29日提交的美國臨時專利申請第62/380,789號和于2017年5月31日提交的美國專利申請第15/610,502號的權益，這兩個專利申請的全部內容通過引用被結合在此處。

發明的背景

發明的領域

本發明一般涉及電動車輛的電池管理系統以及云技術與這樣的電池管理系統的集成。

相關技術的描述

電動車輛(“EV”)包括被連接到高壓電池組的電池管理系統(“BMS”)。BMS調節電池組并且有助于最大化電池組的效率。電池組由被串聯堆疊(被稱為電堆)的數十個單獨的電池和/或電容器(每個被稱為電芯)組成。雖然EV的電力系統將電池組視為單個高壓電池——同時對整個電池組充電和放電——但是BMS必須獨立地考慮每個電芯的狀況，以確保電芯繼續運行。通常，典型的BMS提供以下十個功能：

1.數據獲取；

2.保證安全；

3.確定和預測電池的狀態；

4.控制電池的充電和放電；

5.電芯平衡；

6.熱管理；

7.向用戶界面傳遞電池狀態和認證；

8.與所有電池組件進行通信；

9.延長電池壽命；以及

10.與EV驅動控制器進行通信。

不幸地，鋰離子電池組(目前被用在EV中的類型)容易受到各種因素(諸如溫度波動)的影響，這可能對電芯的壽命和/或性能產生負面影響。調節不善的環境和/或生產公差的差異在EV的電池系統中產生隨時間增加的問題。例如，如果電堆中的一個特定的(較弱的)電芯的容量略小于電堆中的其他電芯(這是常見的情況)，則經過多次充電/放電循環，特定的電芯的電荷狀態將偏離其余電芯的電荷狀態。電荷狀態類似于燃氣發動機中的燃料液面。隨著充電/放電循環的數量增加，該偏離的幅度(或容量的差異)增加。因此，必須定期地平衡特定的(較弱的)電芯的電荷狀態與電堆中的其余電芯的電荷狀態，以抵消現有的容量的差異。如果不這樣做，特定的(較弱的)電芯最終將被驅動到深度放電，導致電芯的嚴重退化并且最終導致電堆的完全失效。因此，如果較弱的電芯壞掉，它可能使得整個電堆過早地失效，即使其他電芯仍然是可行的。電芯平衡通過均衡電堆中的所有電芯上的電荷來校正該問題，從而延長電池組的壽命。

電芯平衡是BMS的最關鍵的功能之一。平衡電芯的電荷狀態要求監視每個電芯的電壓以確定其電荷狀態。此外，BMS必須能夠單獨地對電芯充電或放電以平衡它們的電荷狀態。

電芯平衡可以是被動的或主動的。被動平衡(也被稱為耗散平衡)從電池組中具有最大電荷的電芯提取(過量的)能量，并且通常通過電阻器以熱量的形式耗散該(過量的)能量。因此，電芯的電荷狀態通過耗散過量的能量被平衡，直到最強電芯的電壓與最弱電芯的電壓相匹配。