用于高能量中等功率电池系统的固态主动式开关矩阵的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种电池管理系统，其采用电子开关和电容器。未使用传统电池平衡电阻器。BMS将单个电池单体电切入和电切出电池单体的模块，以便使用每个电池单体中最大量的可用能量，以及在不出现充电过度或放电不足的情况下对每个电池单体进行完全充电和放电。
【专利说明】用于高能量中等功率电池系统的固态主动式开关矩阵
相关申请的交叉引用
[0001]本申请是提交于2013年6月14日的共同未决美国专利申请13/918,815的部分继续申请，并且还要求提交于2012年12月31日的美国临时专利申请61/748，033的优先权，两者均通过引用而并入本文。
政府支持声明
[0002]本文所描述和要求保护的发明中的一部分是根据合同号DE-0E0000223，部分利用美国能源部所提供的经费而完成的。美国政府对本发明享有一定权利。
【技术领域】
[0003]本发明总体涉及用于电池组的控制系统，并且更具体地涉及与常规系统相比具有提高的效率和减小的能量损失的先进电池组控制系统。
【背景技术】
[0004]电池管理系统(BMS)是能够通过各种参数来监控电池组状态的计算机系统，这些参数诸如为总电压、单个电池单体的电压、单个电池单体和整体电池组的温度、荷电状态(SOC)或放电深度(DOD)以及流入和流出电池的电流。BMS还可通过引导电荷以优化每个电池单体的充电来控制电池组的再充电。BMS可通过确保电池组操作于安全操作参数内而保护电池组。要避免的操作参数包括但不限于:过流、过压(充电期间)和欠压(放电期间)。良好的BMS可提高电池寿命、安全性以及可调节性，并且还可减少充电时间。
[0005]BMS可例如通过包括内部开关而防止电池在其安全操作参数之外操作，该内部开关在电池正进入不安全操作条件的情况下断开并从而停用电池。
[0006]通常，电池中的单个电池单体具有略为不同的容量，并且可能在任何给定时间处于不同的荷电状态(S0C)水平。一般而言，当具有最低容量的电池单体耗尽时放电停止(尽管其他电池单体仍未耗尽)，从而限制了可从电池取得和返回电池的能量。
[0007]因此，最低容量的电池单体是“弱点”，并且其可能容易被过度充电或过度放电，而同时具有较高容量的电池单体仅经受部分循环。但是如果电池能够得到平衡，则具有最大容量的电池单体和具有最小容量的电池单体均可完全充电而不出现任何充电不足或充电过度。类似地，具有最大容量的电池单体和具有最小容量的电池单体均可完全放电而不出现任何放电不足或放电过度。为使较高容量电池单体经受最大幅度的完全放电循环，平衡器向较低容量电池单体转移电荷以便保持这些电池单体的安全操作条件。
[0008]平衡可以主动地或被动地完成。在主动平衡中，通常通过DC-DC转换器从充电最多的电池单体汲取电荷并将该电荷转移至充电最少的电池单体。DC-DC转换器需要复杂的电路，从而造成成本增加和鲁棒性降低。在被动平衡中，通常通过诸如电阻器等调节器从充电最多的电池单体汲取能量，而该能量作为热量被浪费掉。
[0009]简单的被动式调节器通过当电池单体的电压达到某一水平时将充电电流旁通而实现电池单体间的平衡。但是电池单体电压并不是电池单体SOC的良好指标，并且其对于诸如LiFePO4等某些锂化学根本就不是一个指标。因而，使用被动式调节器来使电池单体电压相等并不会平衡S0C，而这成为BMS的目标。因此，虽然此类器件在特定情况下提供一些益处，但其在总体有效性上具有严重的局限性。
[0010]同样为了实现平衡，主动式调节器智能地在适当时机接通和关断负载。但是，如果仅使用电池单体电压作为参数来启用主动式调节，则上文提到的对被动式调节器的同样限制仍会适用。
[0011]即便当仅有单一电池单体受损时，传统电池组也被认为不再可用。忽视传统电池组中此类受损电池单体可导致不安全条件，包括电池单体泄漏和热偏差，并且可同时对诸如监控电子器件等电池组内部的外围器件和诸如逆变器、DC/DC转换器和其他高压附件等电池组外部的外围器件造成损坏。
[0012]所需要的是一种在不浪费宝贵能量的情况下优化电池性能和安全性从而能够在电池组电池单体的全寿命期间使用该电池组的全部能量的方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]当结合附图阅读以下对说明性实施方式的描述时，上述方面和其他方面将为本领域技术人员所清楚理解。
[0014]图1为示出根据本发明实施方式的电池管理系统的布线图。
[0015]图2为可充电电池组中基本组件的示意图。
[0016]图3为示出根据本发明实施方式的电池单体及其关联开关组装件在该电池单体连接至相邻电池单体时的示意图。
[0017]图4为示出根据本发明实施方式的BMS (计算机系统)的三个主要组件的示意图。
[0018]图5示出了计算机系统(BMS)，其被编程或以其他方式配置用于基于各种测得参数将电池单体或模块从服务中移除或者关闭电池组。
【发明内容】
[0019]在本发明的一个实施方式中，公开了一种新型电池模块。该模块具有:彼此电连接的多个电池单体；多个传感器，配置用于测量电池单体和电池模块的特性；以及关联于每个电池单体的电子开关组装件。该开关组装件配置用于当由BMS指挥时，将其关联电池单体从服务中移除。电子开关组装件还配置用于在与被移除电池单体相邻的电池单体之间建立直接电连接。在一个布置中，电子开关组装件包含晶体管和电容器。在另一布置中，电子开关组装件包含4个M0SFET，且包含电容器。该4个MOSFET可布置为两组，每组包含串联连接的两个M0SFET，且该两组并联。在一个布置中，电子开关组装件还包括电容器，该电容器配置用于在将电池单体从服务中移除并在相邻电池单体之间建立直接电连接时维持电池模块操作。
[0020]在本发明的另一实施方式中，公开了一种电池组。该电池组具有:电池管理系统(BMS);多个模块，其中每个模块包含彼此电连接的多个电池单体；以及关联于每个电池单体的电子开关组装件。该电子开关组装件配置用于当由BMS命令时，将其关联电池单体从服务中移除。电子开关组装件配置用于在与被移除电池单体相邻的电池单体之间建立直接电连接。[0021]在本发明的又一实施方式中，公开了一种电池组。该电池组具有一个或多个模块，其中每个模块包含:多个电池单体；关联于每个电池单体的电子开关组装件，该电子开关组装件配置用于将其关联电池单体从服务中移除，同时在与被移除电池单体相邻的电池单体之间建立直接电连接；关联于每个模块的传感器，其中所述传感器配置用于至少测量单个电池单体电压、模块电压和模块温度；逻辑器件，用于对传感器数据应用算法，以便做出关于将任何电池单体从服务中移除的决定；以及通信路径，用于将该决定发送至电子开关组装件。
[0022]在本发明的另一实施方式中，公开了一种管理电池组的方法。该方法涉及:提供一个或多个模块，其中每个模块包含多个电池单体；提供关联于每个电池单体的电子开关组装件；以及提供关联于每个模块的传感器。所述传感器配置用于至少测量和提供单个电池单体电压、模块电压和模块温度的数据。该方法还涉及对所述数据应用算法以便做出关于将任何电池单体从服务中移除的决定，以及将该决定传达至电子开关组装件。在一个布置中，应用所述算法涉及:确定总体电池单体电压、每个电池单体的电阻、每个电池单体的SOC以及每个模块的SOC的值；将一个或多个所述值与预定阈值进行比较以确定所述值中的哪些值不可接受；以及基于不可接受的值来决定是否将电池单体从服务中移除或者将模块从服务中移除或者关闭电池组。
【具体实施方式】
[0023]本发明的实施方式满足了上述需求，其中所述实施方式针对的是采用电子器件来监控和管理高能量中等功率电池中的单个电池单体的新型电池管理系统。该系统通过移除平衡电阻器并充分利用每个电池单体中的可用能量而使得在充电和放电期间的能量损失减少。
[0024]通过结合附图阅读以下描述，将会更全面地理解本发明的这些目标和优点以及其他目标和优点。
[0025]本文所使用的术语“从模块中移除”用于表示断开电连接以使被移除的电池单体不参与模块的活动(即，充电或放电)。这样的移除可在电池条件允许时撤销。
[0026]在本发明的一个实施方式中，电池管理系统采用电子开关和电容器。不使用传统的电池单体平衡电阻器。BMS将单个电池单体电切入和电切出电池单体的模块，以便使用每个电池单体中最大量的可用能量以及在不出现充电过度或放电不足的情况下对每个电池单体完全充电和放电。简化的电池模块布置包括串联电池单体的单一阵列，其具有可根据需要而包括或绕过每个电池单体的电子开关。在更复杂的布置中，多个电池单体并联连接，但仍存在控制每组并联电池单体的连接和断开的开关阵列。这不仅确保了对来自电池组的全部可用能量的使用，而且还消除了与使用传统方法来平衡电池单体相关联的功率损失。除效率增益之外，此类BMS还由于其具有绕过受损电池单体从而防止电池组过早关闭的能力而提供更高的安全性和可靠性等益处。
[0027]在本发明的一个实施方式中，电池控制器(BMS)可绕过电池模块中的任何电池单体或电池单体的组合。因此可在充电期间绕过处于最高荷电状态(SOC)的单个电池单体，并可在放电期间绕过处于最低SOC的单个电池单体。换言之，在充电期间一些电池单体可先于其他电池单体得到完全充电(具有最高S0C)。当绕过此类电池单体时，可继续充电直到所有电池单体均得到完全充电而不存在对其中任何电池单体过度充电的风险。一旦充电完成，则可使被绕过的电池单体返回至模块中的活动服务，从而可用于放电。类似地，在放电期间，一些电池单体可先于其他电池单体得到完全放电(具有最低SOC)。当绕过此类电池单体时，可继续放电直到所有电池单体均被完全放电而不存在对其中任何电池单体过度放电的风险。一旦放电完成，则可使被绕过的电池单体返回至模块中的活动服务，从而可用于充电。如果发现一个或多个被绕过的电池单体有故障，则可以不将此类一个或多个电池单体返回至服务。
[0028]图1中的布线图示出了串联电池单体a和b及其关联的电子开关和电容器。通过切断电子开关组Q1X/Q2X并接通电子开关组Q3X/Q4X来绕过单个电池单体x。在关断组Qlx/Q2X与接通组Q3X/Q4X之间的时间长度至关重要。电容器Clx被充电并在瞬态切换操作期间维持电池组操作。
[0029]到目前为止，当单个电池单体失效时必须关闭电池组并物理地切出单个电池单体。通过本文所公开的新型BMS，现在能够在电池组继续提供能量时将单个电池单体动态地切入和切出系统。该新型BMS允许更快、更高效的电池单体平衡，从而提高循环效率和减少充电时间。BMS还通过允许在直到能够进行模块维修之前安全地绕过有故障的电池单体来提高电池组的可靠性和安全性。由于因知道可以在不关闭电池组的情况下无缝地绕过性能不良的电池单体而存在对容量差异的增大的容限，因此BMS还使得放宽针对单个电池单体的性能标准成为可能，从而提高电池单体的制造良率。
[0030]仅举几例而言，采用本文所述BMS的电池组可用于诸如电动及混合动力车辆、固定储能、便携式电子设备以及UPS (不间断电源)系统等应用。
[0031]图2中示出了可充电电池组中的基本组件的示意图。电池组200包括许多单个的可充电电池单体210。电池组200可具有的电池单体数目没有特别限制，但通常按目前的技术，电池组具有数十个到数千个之间的电池单体。这样的电池组200可包括的电池单体210的种类没有限制。可能的电池单体化学的示例包括但不限于:锂金属、锂离子、镍镉(NiCd)、镍锌(NiZn)、镍金属氢化物(NiMH)、镍锌(NiZn)以及铅酸化学。最通常情况下电池单体210彼此相同，但包括不止一种电池单体的电池组亦有可能。
[0032]如图2中所示，可将一组电池单体210布置成一个或多个模块220，并且可布置多组模块220来形成电池组200。该电池组200具有BMS (电池管理系统)230，该BMS230与电池组200的各个组件电连通。电池组200还具有端子240，该端子240可连接至外部负载。BMS230还可与端子240电连通。电池组监控可存在于电池单体级、模块级和电池组级上。
[0033]图3为示出根据本发明实施方式，通过电连接350而与相邻电池单体312、314相连的电池单体310的示意图。尽管图3示出了电池单体310串联连接至电池单体312、314，但诸如并联连接等其他布置亦有可能。电池单体310、312、314中的每一个分别具有与之关联的开关组装件360、362、364。在一个布置中，每个开关组装件360、362、364含有至少4个电子开关和一个电容器(未不出)。
[0034]开关组装件含有各含两个电子开关的两个电子开关组:一个移除组和一个旁通组。在每组中，两个电子开关串联连接以防止电流在电子开关切断时在任一方向上流动。如果仅有一个电子开关，则电流仍有可能在一个方向上流动。[0035]含两个电子开关的移除组用于从模块移除关联的电池单体。在移除组中，一个电子开关配置用于为了放电目的而从模块移除电池单体，但同一电子开关无法在充电期间移除该电池单体。第二电子开关用于为了充电目的而从模块移除电池单体。含两个电子开关的旁通组并联连接至移除组，并且用 于建立可让电流直接越过被移除电池单体而流动的路径。
[0036]开关组装件中的电容器被充电并在瞬态切换操作期间维持电池组操作。
[0037]每个开关组装件配置成从BMS接收指令。在一个布置中，该指令指挥开关使其关联电池单体保持活动，或者使该电池单体离线并绕过其关联电池单体。
[0038]在本发明的一个实施方式中，可认为BMS具有如图4中所示的3个主要组件。
1)模块监控器
?包括各种传感器；
?具有与电池模块以及其中的电池单体的直接接口，以便测量诸如温度(在模块内任意数目的位置上)、单个电池单体电压、总体模块电压以及电流等参数；
?同时与关联于电池单体的开关和BMS中的更高级通信；
2)模块控制器
?从模块监控器接收数据
?可处理数据以将其变成可由主控制器使用的形式(例如，消除噪声、平均化、校准以及单位归一化)；
?向主控制器发送经处理的数据，以及 ?从主控制器接收指令并将其发送到模块监控器上；
3)主控制器
?接收和处理来自模块控制器的信息；
?使用算法来确定是否将单个电池单体从服务中移除 ?向模块控制器发送指令；
[0039]在其他布置中，BMS的功能可分布在比以上所讨论的更多或更少的组件之间。
[0040]主控制器负责S0C/S0H计算、与外部负载的通信以及对电池组的最终控制。例如，如果总体温度太高，则主控制器可关闭整个电池组。
[0041]参考图4以及图3中所示的电池单体，如果主控制器确定应将电池单体310从服务中移除，则主控制器向开关组装件360发送指令，指挥其断开将电池单体310与相邻电池单体312、314相连的电连接350，以便将电池单体310从服务中移除。开关组装件360还通过在电池单体312与314之间建立直接连接352来绕过电池单体310。
[0042]主控制器所使用的算法在确定是否将电池单体从服务中移除时考虑各种因素。可考虑的因素之中包括电池单体电压、模块电压、电流以及温度。例如，考虑具有许多电池单体的电池模块，其中每个电池单体额定为10Ah。在放电期间，较弱的电池单体仅在9Ah便达到完全放电。一般情况下，这样的模块将会整个关闭以保护较弱的电池单体免遭过度放电。但是，通过使用本文所述的新颖的新方法和装置，可以绕过较弱的电池单体，同时维持相邻电池单体之间的电连接，从而允许模块中的其他电池单体继续至完全放电而不会损坏较弱的电池单体。
[0043]一般而言，被设计用于在低电流和低功率条件下操作并且廉价的电子开关非常适合于本文所公开的本发明的实施方式。在一个布置中，电子开关为晶体管。在另一布置中，电子开关为MOSFET，诸如P沟道或N沟道MOSFET。在其他布置中，电子开关为IGBT(绝缘栅双极晶体管)、固态继电器或者本领域一般技术人员所知的其他此类电子开关。在本发明的另一实施方式中，电子开关专门针对这种应用而定制，以便使效率和鲁棒性最大化。MOSFET由于其非常廉价并且可购得现成产品而尤其非常适合。对于产生低电流和低功率的电池组，添加此类开关来监控单个电池单体非常具有成本效益。通过在无过度放电危险的情况下对每个电池单体完全放电而实现的效率足以将为每个电池单体提供此类开关的成本抵消有余。
[0044]目前，在用于高功率应用的电池单体级上使用电子开关可能不符合成本效益，这是因为设计用于在高功率条件下操作的开关的成本相对较高。例如，具有328V额定电压并可提供32.8kff功率的、含有96个电池单体的电池组将会提供IOOAmp的电流。如果使用高性能MOSFET来将电池单体切入和切出模块，则在串联时每一电池单体到电池单体连接的额定电阻将增加约0.002ohm，从而在电池组中每一电池单体到电池单体连接处造成20W的额外功率损失。总体额外功率损失约为1.92kW，或者是电池组总功率的将近6%。这样的功率损失对于许多应用可能是无法接受的。如果相同的电池组仅提供3.28kff的功率，则其将会仅提供IOAmp的电流。总功率损失将会降至约0.2W/电池单体，或者对于电池组降至约
19.2W，低于电池组总功率的1%。这样的损失对于大多数应用是可以接受的。
[0045]在未来，如果高功率电子开关的电阻(和成本)下降，则针对高功率应用而采用本发明的实施方式将变得有意义。
[0046]在本发明的一个实施方式中，使用本文所公开的方法和装置的电池组中的电池单体以等于或小于约0.75C的速率放电。在本发明的另一实施方式中，使用本文所公开的方法和装置的电池组中的电池单体以等于或小于约IC的速率放电。
[0047]本公开的方法，包括对用于确定是否将一个或多个单个的电池单体从服务中移除的算法的应用，可借助于计算机系统来实现。图5为示出计算机系统500的示意图，该计算机系统500被编程或以其他方式配置用于确定是否将一个或多个单个的电池单体从服务中移除。系统500包括中央处理器(CPU，本文亦称“处理器”和“计算机处理器”)510，该中央处理器510可以是单核或多核处理器，或者是用于并行处理的多个处理器。系统500还包括计算机存储器520 (例如，随机存取存储器、只读存储器、闪速存储器)、电子数据存储单元530 (例如，硬盘)、用于与一个或多个其他系统和/或组件(例如，电池)通信的通信接口540 (例如，网络适配器)、以及外围器件550—诸如高速缓存、其他存储器、数据存储和/或电子显示适配器等。存储器(或存储器位置)520、存储单元530、接口 540以及外围器件550通过诸如主板等通信总线(实线)与CPU510通信。存储单元530可以是用于存储数据的数据存储单元(或数据储存库)。
[0048]在一些情况下，计算机系统500包括单一计算机系统。在其他情况下，计算机系统500包括诸如通过直接连接或经由内联网和/或因特网而彼此通信的多个计算机系统。
[0049]本文所述的方法可通过存储于系统500的电子存储位置(举例而言，诸如存储器520或电子存储单元530)上的机器(或计算机处理器)可执行代码(或软件)的方式来实现。在使用过程中，该代码可由处理器510执行。在一些情况中，该代码可从存储单元530中检索并存储在存储器520上以供处理器510随时访问。作为备选，可排除电子存储单元530，并且可将机器可执行指令存储在存储器520中。该代码可预编译和配置用于随具有适于执行该代码的处理器的机器一起使用，或者可在运行时期间编译。该代码能够以可被选择用于使该代码能够以预编译或现时编译方式执行的编程语言形式提供。
[0050]系统500可包括或稱合至电子显不器560,该电子显不器560用于显不是否已将任何电池单体从服务中移除，以及可选地显示已经移除了哪些电池单体。可以配置该电子显示器以提供用户界面，用于提供关于已将多少个电池单体从服务中移除的信息。用户界面的一个示例是图形用户界面。作为备选，系统500可包括或耦合至用于提供关于已将多少个电池单体从服务中移除的信息的指示器，诸如视觉指示器。视觉指示器可包括一个发光器件或多个发光器件，诸如发光二极管；或者包括显示关于已将多少个电池单体从服务中移除(例如，电池单体总数的10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%)的信息的其他视觉指示器。指示器的另一示例是可听指示器，或者视觉指示器与可听指示器的组合。
[0051]系统500可耦合至一个或多个电池组570。系统500能够执行机器可执行代码以实现本文所提供的用于确定是否将所述一个或多个电池组570中的一个或多个单个的电池单体从服务中移除的任何方法。
[0052]本文所提供的方法和系统的各个方面——诸如用于确定是否将一个或多个单个的电池单体从服务中移除的方法——能够以编程方式体现。技术的各个方面可被认为是“产品”或“制品”，其形式通常为被携载或体现于某一类型的机器可读介质之中的机器(或处理器)可执行代码和/或关联数据。机器可执行代码可以存储在诸如存储器(例如，只读存储器、随机存取存储器、闪速存储器)或硬盘等电子存储单元上。“存储”类型介质可包括计算机、处理器等的任何或所有的有形存储器或其关联模块，诸如可随时为软件编程提供非暂时性存储的各种半导体存储器、磁带驱动器、磁盘驱动器等。所有的或部分的软件可以不时通过因特网或各种其他电信网络来通信。此类通信可例如支持软件从一个计算机或处理器向另一计算机或处理器中的加载，例如，从管理服务器或主计算机载入到应用服务器的计算机平台中。因此，可承载软件元素的另一类型介质包括光波、电波和电磁波，诸如跨本地设备之间的物理接口使用的、穿过有线和光陆线网络的、以及各种空中链路上的光波、电波和电磁波。携载此类波的物理元素一诸如有线或无线链路、光链路等一亦可被认为是承载软件的介质。除非限于非暂时性的有形“存储”介质，否则本文所使用的诸如计算机或机器“可读介质”等术语意指参与向处理器提供用于执行的指令的任何介质。
[0053]因此，诸如计算机可执行代码等机器可读介质可以采取多种形式，包括但不限于有形存储介质、载波介质或物理传输介质。非易失性存储介质例如包括光盘或磁盘，诸如任何一个或多个计算机中的任何存储设备等，诸如可用于实现数据库等，如附图中所示。易失性存储介质包括动态存储器，诸如此类计算机平台的主存储器。有形传输介质包括同轴电缆；铜线和光纤，包括构成计算机系统内总线的线缆。载波传输介质可采取诸如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间所生成的电信号或电磁信号或者声波或光波的形式。计算机可读介质的常用形式因此例如包括:软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁介质、CD-ROM、DVD或DVD-ROM、任何其他光学介质、打孔卡纸带、任何其他具有孔洞图案的物理存储介质、RAM、ROM、PROM和EPROM、FLASH-EPR0M、任何其他存储器芯片或存储器匣、传送数据或指令的载波、传送此类载波的电缆或链路、或者可让计算机从中读取编程代码和/或数据的任何其他介质。在向处理器传送一个或多个指令的一个或多个序列以供执行的过程中可涉及这些计算机可读介质形式之中的许多形式。本文已相当详细地对本发明予以描述，以便向本领域技术人员提供应用所述新颖原理以及构建和使用此类专用组件所需的相关信息。然而应当理解，本发明可通过不同的设备、材料和装置来实施，并且可在不偏离本发明本身范围的情况下实现关于设备和操作程序的各种修改。
【权利要求】
1.一种电池模块,包括: 彼此电连接的多个电池单体； 多个传感器，配置用于测量所述电池单体和所述电池模块的特性；以及 关联于每个电池单体的电子开关组装件； 其中所述开关组装件配置用于当由计算机系统指挥时，将其关联电池单体从服务中移除；并且 其中所述电子开关组装件配置用于在与所述被移除的电池单体相邻的电池单体之间建立直接电连接。
2.根据权利要求1所述的模块，其中所述电子开关组装件包含晶体管和电容器。
3.根据权利要求1所述的模块，其中所述电子开关组装件包含4个MOSFET，其包含电容器。
4.根据权利要求1所述的模块，其中所述4个MOSFET布置成各含串联连接的两个MOSFET的两个组，并且所述两个组并联连接。
5.根据权利要求1所述的模块，其中所述电子开关组装件还包含电容器，该电容器配置用于在将电池单体从服务中移除并建立相邻电池单体之间的所述直接电连接的同时维持电池模块操作。
6.一种电池组，包括: 计算机系统； 多个模块，其中每个模块包含彼此电连接的多个电池单体；以及 关联于每个电池单体的电子开关组装件； 其中所述电子开关组装件配置用于在由所述计算机系统命令时，将其关联电池单体从服务中移除；并且 其中所述电子开关组装件配置用于在与所述关联电池单体相邻的电池单体之间建立直接电连接。
7.一种管理电池组的方法，包括: 提供一个或多个模块，其中每个模块包含多个电池单体； 提供关联于每个电池单体的电子开关组装件，其中该电子开关组装件配置用于将其关联电池单体从服务中移除，同时在与所述被移除的电池单体相邻的电池单体之间建立直接电连接； 提供关联于每个模块的传感器，其中该传感器配置用于至少测量单个电池单体电压、模块电压和模块温度的数据，以及将该数据存储在存储器位置中； 使用计算机处理器对所述存储的数据应用算法，以便做出关于是否将任何电池单体从服务中移除的决定； 使用通信接口来将所述决定传达至所述电子开关组装件。
8.根据权利要求7所述的方法，其中应用所述算法包括: 确定总体电池单体电压、每个电池单体的电阻、每个电池单体的SOC和每个模块的SOC的值，以及将所述值存储在存储器位置中； 将一个或多个所述值与预定阈值进行比较，以确定哪个所述值是不可接受的； 基于所述不可接受的值来决定是否将电池单体从服务中移除，或者将模块从服务中移除，或者关闭所述电池组。
9.一种电池组，包括: 一个或多个模块，其中每个模块包含多个电池单体； 关联于每个电池单体的电子开关组装件，该电子开关组装件配置用于将其关联电池单体从服务中移除，同时在与所述被移除的电池单体相邻的电池单体之间建立直接电连接； 存储器位置； 关联于每个模块的传感器，其中所述传感器配置用于至少收集关于单个电池单体电压、模块电压和模块温度的数据，以及将该数据存储在所述存储器位置中；计算机处理器，用于对所述传感器数据应用算法，以便做出关于将任何电池单体从服务中移除的决定； 通信接口，用于将所述决定发送至所述电子开关组装件。
10.一种计算机可读介质，其包含代码，该代码在由计算机处理器执行时实现一种方法，该方法包括: 在电池组正在操作时，至少测量单个电池单体电压、模块电压和模块温度； 在存储器位置中记录所述单个电池单体电压、模块电压和模块温度； 使用计算机处理器来将所述单个电池单体电压值、模块电压值和模块温度值中的一个或多个与预定阈值进行比较，从而确定哪个所述值是不可接受的；以及 基于所述不可接受的值来确定是否将电池单体从服务中移除，或者将模块从服务中移除，或者关闭所述电池组。
【文档编号】H01M10/48GK103915656SQ201310461648
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2012年12月31日
【发明者】拉里·迪尔, 彼得·帕里斯, 叶长青 申请人:西奥公司