电池、电池子模块以及电池操作方法
【专利说明】电池、电池子模块以及电池操作方法
[0001]本申请是申请号为201080016989.5、申请日为2010年4月14日、发明名称为“电池、电池系统、电池子模块、电池操作方法、电池系统操作方法、电池充电方法和电池系统充电方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本公开涉及电池、电池系统、电池子模块、电池操作方法、电池系统操作方法、电池充电方法和电池系统充电方法。
【背景技术】
[0003]可再充电电池被设计并用于对于电能具有不同需求的各种应用中。可再充电电池系统包括在充电操作过程中接收电能并且在放电操作过程中将电能供应给负载的可再充电单元。可再充电单元可以具有不同的化学性质，且在一个例子中可以包括锂离子单元。用在不同应用中的可再充电单元的数目根据负载的需求而变，单元的数目在一些实现方式中(例如运输实现方式中)可以是众多的。
[0004]一些可再充电单元在野外可能会失效。这种失效不仅可能使单个单元不可操作，而且还可能使电池的其它单元不可操作，即使其它单元可能并没有失效。不可操作的单元数目可能达到使电池失效或者另外不能满足负载需求的程度。根据电池配置，不可操作单元的更换可能是不可行的，使电池不可操作。
[0005]本文描述的本发明的多个方面针对改进的可充电电池、电池系统和电能存储和供应方法。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中存在的问题，本申请实施例提供一种电池、电池子模块以及电池操作方法。
[0007]根据第一方案，提供了一种电池，包括:第一电池端子；第二电池端子；多个子模块，所述多个子模块各自包括电耦连在所述第一电池端子和第二电池端子之间的多个可再充电单元；和其中所述子模块各自包括存储电路，所述存储电路被配置成存储关于相应的各个子模块的可再充电单元的充电和放电中的至少一个的信息。
[0008]根据第二方案，提供了一种电池子模块，包括:第一子模块端子；第二子模块端子；电耦连在所述第一子模块端子和第二子模块端子之间的多个可再充电单元；和存储电路，所述存储电路被配置成存储关于所述可再充电单元的信息。
[0009]根据第三方案，提供了一种电池操作方法，包括:将电能供应到电池的多个子模块的多个可再充电单元；使电池的子模块的可再充电单元放电；和使用子模块中一个子模块的存储电路存储关于子模块中一个子模块的可再充电单元的信息。
[0010]采用本申请的技术方案，可以存储关于各个子模块的可再充电单元的充电和放电中的至少一个的信息。
【附图说明】
[0011]下面参照以下的附图描述本发明的示例性实施例。
[0012]图1是根据一个实施例的电池模块的等距视图。
[0013]图2是根据一个实施例的电池模块的功能框图。
[0014]图3是根据一个实施例的电池模块的示意性电路示图。
[0015]图4是根据一个实施例的电池模块的电路的功能框图。
[0016]图5是根据一个实施例的电池系统的功能框图。
[0017]图5A是根据一个实施例的电池部分的功能框图。
[0018]图6是在一个实施例中与负载和充电器耦连的电池系统的功能框图。
[0019]图7是根据一个实施例的电池系统的电路组件和电池的功能框图。
[0020]图7A是根据一个实施例的电池系统的电路组件和电池的功能框图。
[0021]图8是根据一个实施例的电池模块的电路的功能框图。
【具体实施方式】
[0022]本发明的公开内容是为促进美国专利法“为了促进科学和实用技术的进步”(第八部分第一条)的立法目的而提交的。
[0023]如下文描述的，各个实施例提供可再充电电池模块、可再充电电池子模块和可再充电电池系统(其可选择性地在占用(engaged)或空闲(disengaged)操作模式下操作)以及相关方法。在占用操作模式中，电池模块的可再充电单元、电池子模块或电池系统被配置成接收来自外部装置的电能和/或向外部装置供应电能，所述外部装置诸如充电器或负载。在空闲操作模式中，电池模块的可再充电单元、电池子模块或电池系统与外部装置电隔离，因此不被配置成接收电能和/或供应电能。因此，本文中描述的一些实施例在一些实现方式中通过在空闲操作模式下隔离电池系统、电池模块或电池子模块的失效组件而其它适当操作的组件可保持在占用操作模式来提供改进的操作。
[0024]根据一个实施例，电池包括第一电池端子、第二电池端子和多个子模块，所述多个子模块各自包括第一子模块端子、第二子模块端子、电親连在第一子模块端子和第二子模块端子之间的多个可再充电单元和开关电路，所述开关电路被配置成:在子模块中一个子模块的占用操作模式下将第一和第二电池端子中的一个与子模块中一个子模块的第一和第二子模块端子中的一个电親连，在子模块中一个子模块的空闲操作模式下将第一和第二电池端子中的一个与子模块中的一个子模块的第一和第二子模块端子中的一个电隔离。
[0025]根据另一实施例，电池包括第一电池端子、第二电池端子和多个子模块，所述多个子模块各自包括电耦连在第一和第二电池端子之间的多个可再充电单元，并且其中子模块各自被配置成在占用操作模式下操作和在空闲操作模式下操作，在所述占用操作模式下，各个子模块的可再充电单元对于第一和第二电池端子供应和/或接收电能，在所述空闲操作模式下，各个子模块的可再充电单元对于第一和第二电池端子既不供应也不接收电能。
[0026]根据又一实施例，电池系统包括第一系统端子、第二系统端子、并联耦连于第一系统端子和第二系统端子之间的多个电池串，其中所述电池串中的各个电池串包括串联耦连于第一系统端子和第二系统端子之间的多个可再充电电池，并且其中所述电池串中的各个电池串被配置成在占用操作模式和空闲操作模式下操作，在所述占用操作模式下，各个电池串与第一和第二系统端子电耦连，并被配置成对于第一和第二系统端子供应和/或接收电能，在所述空闲操作模式下，各个电池串被配置成对于第一和第二系统端子既不供应也不接收电能。
[0027]根据再一实施例，电池包括第一电池端子、第二电池端子和多个子模块，所述多个子模块各自包括电耦连在第一和第二电池端子之间的多个可再充电单元和控制电路，并且其中可再充电单元从第一和第二电池端子中的至少一个端子接收充电电能，所述控制电路被配置成监测子模块的可再充电单元，并利用这种监测来控制不同量的充电电能施加到所述子模块中不同子模块的可再充电单元。
[0028]根据另一实施例，电池系统包括第一系统端子、第二系统端子、多个可再充电电池和控制电路，所述多个可再充电电池与第一和第二系统端子耦连，并被配置成将电能供应到与第一和第二系统端子耦连的负载，并从与第一和第二系统端子耦连的充电器接收电能以对可再充电电池充电，所述控制电路被配置成监测各个可再充电电池，并利用该监测来控制供应到可再充电电池中的至少一个电池的电能的量。
[0029]根据又一实施例，电池包括第一电池端子、第二电池端子、电親连在第一和第二电池端子之间的多个可再充电单元和开关电路，所述开关电路被配置成在可再充电单元从可再充电单元和外部装置不是电连接的状态到与外部装置的电连接过程中控制对于可再充电单元传导的电能的量。
[0030]根据又一实施例，电池系统包括多个可再充电单元、第一接触器电路和第二接触器电路，所述第一接触器电路被配置成在第一接触器电路的占用操作模式下选择性地将可再充电单元与外部装置电耦连，在第一接触器电路的空闲操作模式下将可再充电单元与外部装置电隔离，所述第二接触器电路被配置成在第二接触器电路的占用操作模式中选择性地将可再充电单元与外部装置电耦连，在第二接触器电路的空闲操作模式中将可再充电单元与外部装置电隔离，并且其中在占用操作模式下操作的第二接触器电路被配置成传导比通过在占用操作模式下操作的第一接触器电路传导的电流量减小的电流量。
[0031]根据再一实施例，电池包括第一电池端子、第二电池端子和多个子模块，所述多个子模块各自包括电耦连在第一和第二电池端子之间的多个可再充电单元，并且其中子模块各自包括被配置成存储关于相应的各个子模块的可再充电单元的充电和放电中的至少一个的信息的存储电路。
[0032]根据另一附加实施例，电池子模块包括第一子模块端子、第二子模块端子，电耦连在第一和第二子模块端子之间的多个可再充电单元和被配置成存储关于可再充电单元的信息的存储电路。
[0033]根据又一附加实施例，电池系统包括第一系统端子、第二系统端子、并联耦连在第一系统端子和第二系统端子之间的多个电池串，其中所述电池串中的各个电池串包括串联耦连在第一系统端子和第二系统端子之间的多个可再充电电池，其中所述电池串中各个电池串的电池被串联耦连在各个电池串的电池中相应电池中间的多个节点处，并且其中电池串中第一个电池串的节点与电池串中第二个电池串的节点耦连以将电池串中第一个电池串的电池与电池串中第二个电池串的电池中的相应电池并联电耦连。
[0034]根据另一附加实施例，电池系统包括第一系统端子、第二系统端子、与第一和第二系统端子耦连的多个可再充电电池、处理电路和管理电路，其中所述可再充电电池各自包括多个可再充电单元，所述多个可再充电单元被配置成在各个可再充电电池的充电操作过程中从第一和第二系统端子接收电能，在各个可再充电电池的放电操作过程中将电能供应到第一和第二系统端子，所述处理电路被配置成对于各个可再充电电池执行对于各个可再充电电池的充电操作和/或放电操作中的至少一个操作，所述管理电路被配置成与可再充电电池的处理电路通信。
[0035]根据另一附加实施例，电池操作方法包括在子模块中相应的各个子模块在占用操作模式下操作的期间，对于电池的多个子模块的多个可再充电单元传导电能，并将子模块中的一个改变为空闲操作模式，其中不对于子模块中一个子模块的可再充电单元传导电會K。
[0036]根据再一附加实施例，电池操作方法包括在时间上的第一时刻将多个子模块的多个可再充电单元与和外部装置耦连的端子电耦连，在电耦连的过程中，在外部装置和子模块的可再充电单元之间传导电能，以及在时间上的第二时刻将子模块中一个子模块的可再充电单兀与端子电隔尚。
[0037]根据再一附加实施例，电池系统操作方法包括在电池串的占用操作模式中，在包括多个可再充电电池串的电池系统和与电池系统的端子耦连的外部装置之间传导电能，并且其中电池串在该端子处彼此并联耦连，并且电池串中的各个电池串包括与该端子串联耦连的多个可再充电单元，并且在空闲操作模式下操作电池串中的一个电池串，其中不在电池串的一个电池串的电池和外部装置之间传导电能。
[0038]根据再一附加实施例，电池充电方法包括通过端子将充电电能供应到电池的多个子模块的多个可再充电单元，以对可再充电单元电学充电，在供电过程中监测电池的子模块的可再充电单元，利用该监测，将不同量的充电电能施加到电池的子模块中不同子模块的可再充电单元。
[0039]根据再一附加实施例，电池系统充电方法包括供应电能以对电池系统的多个可再充电电池电学充电，在供电过程中监测电池系统的可再充电电池，并利用该监测，控制供应到可再充电电池的至少一个的电能的量。
[0040]根据再一附加实施例，电池操作方法包括在时间上的第一时刻在子模块的占用操作模式中在传导状态下操作电池的多个子模块的开关电路，以将子模块的多个可再充电单元与外部装置电耦连，在时间上的其它时刻在子模块中至少一个子模块的空闲操作模式中操作处于非导通状态的子模块中的至少一个子模块的开关电路，以将子模块中的至少一个子模块的可再充电单元与外部装置电隔离，将子模块中的至少一个子模块的操作从空闲操作模式改变为占用操作模式，并使用子模块中至少一个子模块的开关电路，在改变过程中限制对于子模块中的至少一个子模块的可再充电单元传导的电能的量。
[0041]根据再一附加实施例，电池系统操作方法包括:使用电池系统的多个可再充电单元存储电能，使用接触器电路，在电池系统的占用操作模式中在可再充电单元的充电和放电过程中在可再充电单元和外部装置之间电学传导电能，使用接触器电路，在电池系统的空闲操作模式中电隔离可再充电单元和外部装置，将电池系统的操作模式从空闲操作模式改变为占用操作模式，在改变过程中闭合接触器电路的第一接触器，并在改变过程中在闭合第一接触器之后闭合接触器电路的第二接触器。
[0042]根据又一附加实施例，电池操作方法包括将电能供应到电池的多个子模块的多个可再充电单元，使电池的子模块的可再充电单元放电，并使用子模块中一个子模块的存储电路存储关于子模块中一个子模块的可再充电单元的信息。
[0043]根据再一附加实施例，电池系统操作方法包括将电能供应到