具有并联接合保护的电池系统的制作方法

文档序号:29916100发布日期:2022-05-06 05:43阅读:126来源:国知局
具有并联接合保护的电池系统
1.相关申请的交叉引用本技术要求2019年8月28日提交的美国临时专利申请号62/892,803的优先权,该专利申请的内容据此全文以引用方式并入。


背景技术:

2.本发明总体上涉及室内和室外动力装备领域,并且具体地讲涉及电池供电的室内和室外动力装备领域。


技术实现要素:

3.本公开的至少一个实施方案涉及一种电池组。该电池组包括具有正极端子和负极端子的外壳。电池单元位于该外壳内并且选择性地耦接到该正极端子和耦接到该负极端子。电池管理系统位于该外壳内并且被配置为操作该外壳内的第一开关以选择性地耦接这些电池单元和该正极端子。泄放电路电耦接在该正极端子与该负极端子之间。该泄放电路包括电阻器和用于选择性地将该正极端子耦接到该负极端子的第二开关。该电池管理系统被配置为断开该第一开关并且闭合该第二开关,并且测量跨该电阻器的电压降以检测连接到该正极端子的电压源的存在和类型。
4.本公开的另一个实施方案涉及一种电池组。该电池组包括具有正极端子和负极端子的外壳。电池单元位于该外壳内并且选择性地耦接到该正极端子和耦接到该负极端子。电池管理系统定位在该外壳内并且被配置为操作主接触器开关和辅接触器开关以选择性地将这些电池单元耦接到该正极端子。泄放电路在该正极端子与该负极端子之间延伸。该泄放电路包括电阻器和用于选择性地将该正极端子耦接到该负极端子的泄放开关。该电池管理系统被配置为当该辅接触器开关处于断开位置时确定该正极端子上的电压源的存在。该电池管理系统还被配置为当该辅接触器开关处于闭合位置并且该泄放开关处于闭合位置时确定该正极端子上的该电压源的类型。
5.本公开的另一个实施方案涉及一种电池系统。该电池系统包括各自连接到端子总线的第一电池组和第二电池组。该第一电池组向该端子总线提供电压。该第二电池组包括泄放电路、一个或多个接触器、一个或多个电池单元,和电池管理系统。该一个或多个电池单元基于该一个或多个接触器的位置来选择性地耦接到该端子总线。该电池管理系统被构造成测量耦接到该泄放电路的该端子总线的该电压,该电压对应于该第一电池组的输出电压。该电池管理系统还被配置为确定该端子总线的该电压是否小于预定值。响应于确定该电压小于该预定值,该电池管理系统被配置为将该泄放电路与该端子总线接通以尝试泄放该端子总线的该电压。响应于确定该端子总线的该电压未以预定阈值量泄放,该电池管理系统确定该端子总线的该电压是否在闭锁电压范围内。如果该电池管理系统确定该端子总线的该电压在该闭锁电压范围内,则该电池管理系统通过闭合该一个或多个接触器来将该电池单元耦接到该端子总线。
6.本公开的另一个实施方案涉及一种电池系统。该电池系统包括处于并联构型的多
个电池组,和独立电池组。该独立电池组包括泄放电路、主接触器、辅接触器、一个或多个电池单元,和电池管理系统。该电池管理系统被构造成测量耦接到该泄放电路的端子总线的电压并且测量该主接触器和该辅接触器之间的电压。该电池管理系统被进一步配置为基于预编程的值来延迟开始将该独立电池组耦接到该多个电池组的测试。该电池管理系统被进一步配置为接通该独立电池组的该泄放电路以尝试泄放该端子总线的该电压。响应于该端子总线的该电压以阈值量(如由该电池管理系统检测到的)泄放,该电池管理系统被构造成将该独立电池组耦接到该多个电池组。
7.本公开的另一个实施方案涉及一种将电池组并联耦接到公共端子总线的方法。该方法包括测量耦接到独立电池组的泄放电路的端子总线的电压。该独立电池组包括该泄放电路、一个或多个接触器、一个或多个电池单元组件,和电池管理系统。该方法还包括基于预定值来延迟将该独立电池组耦接到多个电池组的测试的开始。该方法还包括接合该独立电池组的该泄放电路以尝试泄放该端子总线的该电压。该方法还包括响应于该端子总线的该电压以阈值量泄放而将该独立电池组耦接到该多个电池组。该多个电池组以并联构型布置。
附图说明
8.结合附图,根据以下详细描述将更全面地理解本公开,其中:图1是根据示例性实施方案的具有以并联构型连接的电池组的电池系统的示意图;图2是图1的电池系统的示意图,其中电池组处于理想的标称状态;图3是图1的电池系统的示意图,其中电池组处于非理想状态;图4是图1的电池系统的示意图,其中电池组处于非理想状态的其他案例场景;图5是图1的电池系统的示意图,其中电池组处于非理想状态并且示出并联过程;图6是图1的电池系统中的电池组和用于并联过程的泄放电路的内部示意图;图7是图1的电池系统中的一个电池组的内部示意图,示出了泄放电路功能示意图;图8是根据一些实施方案的过程的流程图,该过程用于使用图7的泄放电路放电来确定电池组与图1的电池系统的其他电池组并联接合的能力;图9是根据一些实施方案的从图8的过程继续的过程的流程图,该过程用于使用图7的泄放电路放电来确定电池组与其他电池组并联接合的能力;图10是在用于使图1的电池系统放电的并联过程中使用的排序表;图11是图1的电池系统中的电池组中的一个电池组的内部示意图,示出了泄放电路功能示意图的另一个实施方案;图12是根据一些实施方案的过程的流程图,该过程用于使用图11的泄放电路放电来确定电池组与图1的电池系统的其他电池组并联接合的能力;图13是根据一些实施方案的从图12的过程继续的过程的流程图,该过程用于使用图11的泄放电路放电来确定电池组与图1的电池系统的其他电池组并联接合的能力;图14是用于使图1的电池系统中的电池组中的一个电池组放电的泄放电路顺序时间线的示例;
图15是用于使图1的电池系统中的电池组中的一个电池组放电的并联过程的泄放电路顺序的示例,该电池系统中仅存在一个电池并且不具有端子能量存储设备;图16是用于使图1的电池系统中的电池组中的一个电池组放电的并联过程的泄放电路顺序的另一个示例,该电池系统中仅存在一个电池并且具有端子能量存储设备;图17是用于使图1的电池系统中的电池组中的一个电池组放电的并联过程的泄放电路顺序的另一个示例,该电池系统中仅存在一个电池并且具有端子能量存储设备;图18是用于使图1的电池系统中的电池组中的一个电池组放电的并联过程的泄放电路顺序的示例,该电池系统中存在两个或更多个电池并且没有canbus通信;图19是用于使图1的电池系统中的电池组中的一个电池组放电的并联过程的泄放电路顺序的另一个示例,该电池系统中存在两个或更多个电池并且没有canbus通信;图20是在用于使图1的电池系统充电的并联过程中使用的排序表;图21是根据一些实施方案的过程的流程图,该过程用于使用图7的泄放电路充电来确定电池组与图1的电池系统的其他电池组并联接合的能力;图22是根据一些实施方案的从图21的过程继续的过程的流程图,该过程用于使用图7的泄放电路充电来确定电池组与图1的电池系统的其他电池组并联接合的能力;图23是根据一些实施方案的过程的流程图,该过程用于使用图11的泄放电路充电来确定电池组与图1的电池系统的其他电池组并联接合的能力;并且图24是根据一些实施方案的从图23的过程继续的过程的流程图,该过程用于使用图11的泄放电路充电来确定电池组与图1的电池系统的其他电池组并联接合的能力。
具体实施方式
9.在转向详细示出示例性实施方案的附图之前,应当理解,本技术不限于在描述中阐述或在附图中示出的细节或方法。还应当理解,术语仅用于描述的目的,而不应被认为是限制性的。
10.总体上参考附图,本文所述的电池系统允许多个电池组以并联构型布置,使得避免明显的涌入或闭锁电流,而不管这些电池组当前是处于相同的充电状态还是相同的输出电压。并联连接到公共端子总线的传统电池(例如,锂离子型、铅酸型)尝试立即平衡总线上的电池之间的充电状态。如果电池之间的充电状态差异显著,则可能经历非常高的电流。铅酸电池具有非常高的内阻,能够更好地承受充电平衡,因为由于欧姆定律,电池所经历的电流要低得多。然而,因为锂离子电池传统上具有比铅酸电池低得多的内阻,所以锂离子电池被更少地配备来处理充电状态的不平衡。在一些情况下,沿着公共端子总线的电池之间的充电状态的差异可能导致锂离子电池内3000a或更高的电流,这可能对电池本身造成显著损坏。所公开的电池系统被设计成:通过监测端子总线并且仅在电池组已经确定连接端子总线是安全的才连接端子总线,来保护电池组和设备免于经历可能对电池组、装备和整个电池系统的健康造成危害的这些大的涌入或闭锁电流。
11.电池系统内的电池组被设计成使得各个电池组可以在将电池组内的电池单元接合到公共端子总线之前检测连接到端子总线的设备的存在和类型。为了监测端子总线,电池组包括监测沿着端子总线的电压和/或电流的电池管理系统。电池管理系统操作并且监测电池组内的泄放电路以检测沿着端子总线的充电的存在。最初,电池管理系统确定端子
总线上是否存在电压。如果电池管理系统没有检测到沿着端子总线的电压,则电池管理系统允许电池组(例如,电池组内的电池单元)接合端子总线,因为没有检测到过电流状况的风险。如果电池管理系统确实检测到沿着端子总线的电压,则电池管理系统将尝试识别在端子总线上提供电压的电源的类型。为了识别电压源类型,电池管理系统将端子总线连接到电池组内的泄放电路,并且监测在一段时间内跨泄放电路的电压降。如果所检测的电压源由装备本身(例如,由已存储能量的动力装备的马达上的电容器等)提供,那么由电池管理系统检测到的电压将随时间推移而降低,因为端子总线被有效地“擦除”了任何电荷。电流通过端子总线到达泄放电路,然后随着能量源耗散而接地。考虑电容型能量源的指数衰减性质,电池管理系统基于所检测到的跨泄放电路的电压的变化率来确定在端子总线上没有其他电池。因此,电池管理系统再次确定电池接合端子总线是安全的,并且协调内部开关以在电池组内的电池单元和端子总线之间建立电连接。
12.如果电池管理系统未检测到电压源随着时间推移而耗尽,则电池管理系统知道电压源可能是另一个电池。电池管理系统然后使用泄放电路和相关联的传感器来测量端子总线上的电压。如果端子总线上的电压与电池组内的电压之差在预定范围(例如,+/-1.00 v)内,则电池管理系统将确定电池接合端子总线同样是安全的,因为电池组内的电压和沿着端子总线的电压之间的差异将不会造成会损坏电池组的显著的涌入或闭锁电流。电池管理系统将再次协调内部开关以将电池单元耦接到端子总线,以允许电池组通过端子总线放电。电池系统内的每个电池可以包括电池管理系统以监测端子总线上的电荷,从而确定电池接合端子总线和释放能量是否安全,使得当所有电池处于近似相等的充电状态时,电池接合过程可以顺序地发生。
13.如果检测到不安全状况,则电池系统(例如,电池组内的电池管理系统)也将防止电池接合端子总线。例如,如果电池管理系统检测到沿着端子总线存在另一电池(例如,因为电压未随着时间推移而泄放,指示电容型能量源),则电池管理系统检测电池组内的电池电压并将其与沿着端子总线的电压进行比较。如果两者之间的差异超过预定范围(例如+/-1.00 v),则电池管理系统将了解将电池单元接合到端子总线可能会对电池组造成损坏。因此,电池管理系统将使内部开关断开以防止电池单元与端子总线之间的连通。电池管理系统将继续监测沿着端子总线的电压,直到最终检测到(1)沿着端子总线不再存在另一电压源或者(2)沿着端子总线的电压源在预定的可允许范围内,并且现在以并联构型接合端子总线是安全的。使用本文所述的电池系统,电池组避免了可能由电池盲目地以并联布置接合端子总线而引起的潜在破坏性电流,而不管沿着端子总线是否存在其他电压源。
14.并联电池组构型通常用于各种类型的室内和室外动力装备的电池组件中,以及用于便携式工地装备和军用车辆应用。室外动力装备包括割草机、乘式拖拉机、扫雪机、压力式清洗机、耕作机、劈木机、零转弯半径割草机、后操纵式割草机、乘式割草机、直立式割草机、路面表面处理设备、工业车辆诸如叉车、多用途车、商业草坪装备诸如鼓风机、真空吸尘器、杂物装载机、播种机、落叶清理机、曝气机、草皮切割机、刷式割草机、便携式发电机等。室内动力装备包括地面打磨机、地面减震器和抛光机、真空吸尘器等。便携式工地装备包括便携式照明灯、移动式工业加热器和便携式灯架。军用车辆应用包括将电池系统安装在全地形车辆(atv)、多用途任务车辆(utv)和轻型电动车辆(lev)应用上。电池组的并联布置在电池组不具有预定或指定装备的情况下是特别有用和常见的。因为相同的电池组可以用于
为若干不同的动力装备供电,所以确定沿着端子总线存在其他电压源的能力变得特别有用。
15.参考图1,根据示例性实施方案,电池系统100被示出为具有以并联构型连接的电池组。电池系统100可以具有并联连接在一起的多达四个不同的电池组102、104、106、108,其中电池组102、104、106、108的每个正极端子连接到正极端子总线122,并且电池组102、104、106、108的每个负极端子连接到负极端子总线124。也可以使用各种不同的电池组布置。例如,电池系统100可以仅具有单个电池组102,或者可以具有以并联构型连接的电池组104、电池组106和电池组108。电池系统100可具有并联连接的多于四个不同的电池组,诸如十六个或更多个电池组。负极端子总线124连接到公共接地部,使得电池组102、电池组104、电池组106和电池组108全部一起接地。在一些实施方案中,系统100中的电池组102和其他电池组是锂离子电池。在其他实施方案中,系统100中的电池组102和其他电池组是不同的电池类型(例如,铅酸型、锂聚合物型、镍镉型等)。
16.在典型的情况下,电池系统100中的每个电池组102、104、106、108连接到29位控制器区域网总线(canbus)网络以用于发送和接收来自其他电池组的通信。canbus链路110、canbus链路112和canbus链路114是完整的,以允许电池系统100的电池组102、104、106、108之间的网络通信。替代地,可以使用其他数字通信协议来代替canbus通信。例如,数字通信协议可以使用i2c、i2s、串行、spi、以太网、1-wire(单总线)等中的一者或多者。另外,电池系统100中的每个电池组102、104、106、108可以连接到与每个其他电池组相同的充电使能信号和相同的放电使能信号。例如,放电使能信号116连接到放电使能信号118和放电使能信号120。
17.参考图2,根据示例性实施方案,电池系统200被示出为具有如参考图1所述以并联构型连接的处于理想标称状态的电池组。在理想状态下,电池系统200中的每个电池组被充电到相同的量,因此具有相同的充电状态(soc)。例如,电池组202、电池组204、电池组206和电池组208各自具有完全充电容量的75%的充电状态。此外,在这种状态下,电池系统200中的每个电池组还连接到canbus网络(例如,canbus链路210、canbus链路212和canbus链路214正在正常工作)。电池组202然后可以通过canbus网络与电池组204、电池组206和电池组208通信。通信可以包括例如与电池组202的充电或电池组202内的电池单元的健康有关的消息。另外,在标称状态下,电池系统200被配置为使每个电池组202、204、206、208与电池系统200中的其他电池组同时分别接收充电或放电使能信号(经由放电使能信号216、218、220)。与电池系统100类似,电池系统200示出了每个电池组202、204、206、208电耦接到正极端子总线222和负极端子总线224中的每一者。
18.参考图3,电池系统300被示出为具有以并联构型连接的电池组302、电池组304、电池组306和电池组308。不同于图1所示和所述的电池系统100,电池系统300被示出为处于非理想状态。当发生以下任何或全部情况时,将发生非理想系统状态:电池系统300内的电池组302、304、306、308与其他电池组中的任一者相比拥有独特的充电状态;电池组302、304、306、308中的一者或多者从29位canbus网络断开;以及/或者电池组302、304、306、308中的任一者在与其他电池组302、304、306、308中的任一者分开的时间接收相应的充电或放电使能信号。例如,如果用于电池组302的放电使能信号316经历通信错误并且没有正确工作,或者如果canbus链路314断开并且没有跨链路314接收或发送消息,则电池系统300处于非理
想状态。由于具有非理想系统状态所导致的问题,具有这些条件中的任何条件的电池系统是不期望的。例如,当放电使能信号316、318、320未正常工作时,在电池组302、304、306、308和每个电池组302、304、306、308所耦接的正极端子总线322或负极端子总线324之间可能发生不同的放电速率。
19.具有独特充电状态的非理想状态防止两个或更多个电池组同时接合正极端子总线,因为不同充电状态会产生极高闭锁电流。如果闭锁电流没有减小或消除,则闭锁电流可能对电池组的健康造成损害。如果电池系统300内的电池组302、304、306、308与canbus网络断开并且没有从其他电池组302、304、306、308接收通信,则该电池组可能不会识别电池系统300内的其他电池组302、304、306、308的存在,并且可能以不同方式放电。在常规系统中,如果断开的电池组尝试接合连接了其他电池组的正极端子总线(例如,正极端子总线322),则可能由于尝试连接正极端子总线322而产生非常高并且具有潜在破坏性的闭锁电流。此外,如果电池组(例如,电池组302)在与其他电池组(例如,电池组304、电池组306和/或电池组308)中的任一者不同的时间接收充电或放电使能信号,则电池组302可以尝试在其他电池组连接的同时接合正极端子总线322。类似地,如果任何两个或更多个电池组接收到使能信号以在完全相同的时间接合,则接合到正极端子总线322的尝试可能导致非常高的闭锁电流,这可能损坏两个电池组。
20.现在参考图4,电池系统400被示出为具有处于并联构型的电池组402、电池组404、电池组406和电池组408,这呈现出另一种非理想案例场景系统状态。在这种情况下,电池系统400中的电池组402、404、406、408各自具有与其他soc明显不同的soc,每个电池组与canbus通信网络断开,并且每个电池组402、404、406、408与其他电池组在完全相同的时间接收放电使能信号。图4示出该场景发生在电池组402具有80%的soc,电池组404具有40%的soc,电池组406具有10%的soc,并且电池组408具有90%的soc时,canbus链路410、canbus链路412和canbus链路414全部经历了复杂化而且不工作,并且放电使能信号416、放电使能信号418和放电使能信号420全部在完全相同的时间发生的时候。
21.图5示出了在放电模式期间的并联过程,其可以解决非理想状态的电池组。与图4类似,电池系统500被示出为所有电池组502、504、506、508处于非理想状态。该并联过程尝试校正放电模式期间的非理想状态,其中电池508尝试接合其他电池组502、504、506。在此过程期间,在电池系统500处于非理想状态的情况下,可能发生两个不同的基于硬件的过程。首先,电池系统500中的电池组(例如,电池组508)可以确定正极端子总线510是否具有与之连接的任何其他能量存储设备,诸如另一电池组502、504、506、电容器或电容器“组”(即,串联和/或并联的多个电容器)。然后,如果另一电池组502、504、506连接到正极端子总线510,则电池系统500中的电池组508可以确定接合正极端子总线510是否安全。具有电池组502、504、506、508的每个电池管理系统将执行以保护其自身的电池单元并且保护电池组的部件(例如,电池组内的引线接合部、布线、接触器等),其中每个电池组的总体最终目标是以安全的方式向机器(例如,室外动力装备、室内动力装备、便携式工地装备、军用车辆应用等)供应电力。
22.现在参考图6,示出了电池组600和用于执行图5的并联过程的泄放电路的内部视图。在一些实施方案中,电池组600包含主接触器602、辅接触器604、泄放电路608、电池管理系统(bms)614和电池单元618。主接触器602和辅接触器604是可以接通以与正极端子总线
(诸如正极端子总线618)连接的电开关(例如,mosfet、固态继电器、晶体管等)。在一些实施方案中,负载606电耦接在正极端子总线618和负极端子总线620之间。负载606可以是bms 614向其供电的机器,诸如室外动力装备的马达。泄放电路608可以从正极端子总线618连接到负极端子总线620处的公共接地部,如参考图1所述。泄放电路608可以被设计成包含负载610和固态继电器或泄放开关612。负载610可以是包括其他部件的负载“组”,或者可以是泄放电阻器,其具有双重用途,作为用于在耐寒冷电池组中使用的电池内部加热器垫(未示出)的加热元件。在其他实施方案中,泄放电路608包含其他机械部件以包括可连接到bms 614、正极端子总线618和位于负极端子总线620处的接地部的负载。
23.泄放电路608可以确定正极端子总线618是否连接到另一能量存储设备(例如,另一电池组或电容器)。在bms 614级的电池组600内部,泄放电路608的操作一开始是开关设备(例如,固态继电器612)尝试将正极端子总线618(如果存在电压)处的电压(如果存在的话)通过负载610“泄放”到负极端子622处的接地部。泄放电路608然后监测该电压的衰减有多快。例如,如果正极端子总线618处的电压是40 v并且泄放电路608发现电压下降到30 v,则来自泄放电路608的电压存在25%的变化。如果泄放电路608观察到的电压衰减率非常高(例如,90%或更高),则可能存在电容型能量存储设备,并且电池组600并联接合到电池系统(例如,电池系统100、200、300、400)是安全的。然而,如果该电压衰减率非常低(例如,低于10%),意味着跨泄放电路608的端子总线电压没有变化或变化非常小,则另一电池组或能量存储设备(例如,12 v铅酸电池或未授权的充电器)连接到正极端子总线618,并且电池组608并联接合到现有电池系统可能不安全。
24.参考图7,示出了电池组600中的泄放电路608的功能示意图700。bms 714(可以类似于bms 614)可以通过主(端子)电压感测704连接到正极端子总线618。来自bms 714的将来输出710可以通过泄放电阻器706连接到固态继电器708(例如,场效应晶体管(fet)、晶体管、绝缘栅双极晶体管(igbt)等)和正极端子总线618。泄放电路608可以将正极端子总线618处的电压通过泄放电阻器706和固态继电器708泄放到负极端子总线620处的公共接地部。在一些实施方案中,泄放电阻器706具有10欧姆的电阻值。bms 714可以连接到内部电池组电流传感器712,该电流传感器连接到要接地的负极端子总线620。内部电池组电流传感器712可以是例如分流电阻器。电池单元716可在其相应的正极端连接到主接触器702,在其相应的负极端连接到负极端子总线620处的公共接地部,并且连接到bms 714,使得该电池管理系统知道电池单元716的状态。主接触器702在接通时将电池单元716连接到正极端子总线618。在其他实施方案中,电池组600还包括预充电继电器(例如,图11中所示的预充电继电器1128),该预充电继电器除了泄放电路608的功能之外,还可以帮助保护主接触器702(或主接触器1102)。该预充电继电器可以减缓电压随时间推移的变化,以帮助防止可能损坏电池组部件的涌入电流。
25.参考图8,示出了一种自动过程800,其用于使用泄放电路(例如,泄放电路608)放电来确定电池组(例如,电池组102)与电池系统(例如,电池系统100、200、300、400等)的其他电池组(例如,电池组104、106、108)并联接合的能力。过程800可以部分地由与bms 714相关联的应用执行。该过程800可以用于防止在接合具有并联构型的电池系统时由于高涌入电流(例如,3000安培的电流)而损坏电池组。过程800从步骤802开始,该步骤执行can源地址请求过程以确定在canbus网络上是否存在其他电池。步骤802可在从放电使能信号输入
开始的某一预定时间(诸如1.5秒)发生。从放电使能信号输入开始的预定时间可以是完全相同的时间量,而不管是否发现存在任何其他电池。记录任何其他支持can的电池的存在或缺失,并潜在地由电池系统来执行(例如,如果发现其他电池,则数字通信可以优先于硬件级并联方案,并且电池可以立即接合端子)。接下来,在步骤804处,过程800包括测量主接触器702电压感测电势,该电势对应于端子总线电压。然后在步骤806处,bms 714确定所测量的电压是大于还是小于预定值。如果bms 714发现该电压大于预定值,则在步骤808处,bms 714等待预定时间,然后重新测量该电压。接下来,在步骤810处,bms 714确定重新测量的新电压现在是否小于预定值。
26.如果新的电压值仍然太高,则在步骤818处,bms 714发布软故障。例如,如果预定值是60 v并且在从第一次测量等待10秒之后重新测量的值仍然大于60 v,则bms 714可以发布软故障,表明存在“高端子总线电压”。
27.替代地,如果在步骤806中发现该电压小于预定值,则在步骤812处,过程800根据放电排序表,基于所测量的电池电压来推迟时间。在从步骤812开始延迟时间之后,在步骤814处,bms接通泄放电路(例如,泄放电路608)并且测量端子总线电压的百分比变化。一旦测量到端子总线电压的变化,过程800就在步骤816处结束。在过程800结束的情况下,过程900可以开始,如图9中所示。
28.参考图9,示出了根据示例性实施方案的过程900,该过程用于使用泄放电路放电来确定电池组与其他电池组并联接合的能力。过程900可以在过程800结束时开始(例如,从框816开始)。在一些实施方案中,过程900开始于步骤902,即bms 714确定在泄放电路608“泄放”电压之后端子总线电压的百分比变化是否大于预定值。如果bms 714检测到该百分比变化大于预定值(例如,高于90%),则过程900前进到步骤904,其中电池组(通过接合主接触器)接合端子总线并且将模式改变为“放电”。例如,如果在100毫秒(ms)内该百分比变化大于15%,则主接触器702接通,并且电池组600接合正极端子总线122并且进入“放电”模式。
29.相反,如果在步骤902中bms 714检测到该百分比变化小于预定值,则过程900继续到步骤906,其中bms 714使泄放电路在附加的预定时间内继续操作。在一些实施方案中,预定值为在100 ms内15%,并且泄放电路操作继续的附加预定时间为50 ms,从而给出150 ms的总时间量。
30.在附加预定时间过去之后,在步骤908处,bms 714可以再次确定该百分比变化现在是否大于预定值。如果在附加时间之后,百分比变化足够高,则过程900前进到框904并且电池组接合端子总线。如果在步骤906之后百分比变化仍然不够高,则过程900前进到在步骤910处确定电池组是否在闭锁电压内。如果电池组不在闭锁电压内,则在步骤912处,bms 714将电池组的模式改变为在通信模式中“待机放电”。然而,如果电池组在闭锁电压内,则过程900前进到步骤914,其中电池组接合端子总线。例如,如果电池组600在闭锁电压内(例如,如由bms 714确定的),则主接触器702接通,并且电池组600因为另一电池存在并且在闭锁范围内而接合正极端子总线122。
31.图10示出了可以在电池系统100的并联过程(诸如参考图8所述的过程800)中使用的放电排序表1000。在一些实施方案中,放电排序表1000包括低电压区域1002、电压范围列1006、延迟列1004和序号列1008。低电压区域1102突出显示了落在所需的最小激活(启动)阈值电压之下(例如,低于41.8v)的电压范围。可以在过程800中的步骤812期间使用电压范
围列1006来找到与所测量的端子总线电压值对应的延迟(以ms为单位)。对于放电排序表1000,标准闭锁电压被设置为+/-1.00 v,并且下一顺序的增量延迟时间增加了250 ms。在一些实施方案中,当第四电池组尝试接合时,盲(无canbus通信网络)硬件并联系统具有已经结合(即,闭锁)在一起的三个电池组。对于该示例,1.00 v的差分电压可以引起40 a的瞬时平衡电流,这对于接合电池组要经历的来说仍然是安全的。
32.参考图11示出了可以用于电池系统100的另一电池组1100。电池组1100包括bms 1118,该bms可以通过主(即,端子)电压感测1106连接到正极端子总线1124。bms 1118可以通过辅电压感测1114连接在主接触器1104和辅接触器1102之间。辅电压感测1114可以经由高电阻电阻器在内部被拉到接地部,以避免电路中的保持电压。泄放信号1116可以连接到开关设备1110,该开关设备接地到负极端子1126处的公共接地部。在一些实施方案中,泄放信号1116通过泄放电阻器1108连接到开关设备1110并且在辅接触器1102和初级接触器1104之间。泄放电阻器1108可以具有在1至100欧姆范围内的电阻(例如,电阻器1108是20欧姆电阻器)。bms 1118可以连接到内部电池组电流传感器1120,该内部电池组电流传感器然后通过负极端子总线124连接到接地部,并且可以在电阻上与参考图7所述的内部电池组电流传感器712相似或相同。内部电池组电流传感器1120可以是分流电阻器,或者可以是代替分流电阻器的另一类型的传感器(例如,霍尔效应传感器)。机器(即负载)1112可以是各种设备,诸如用于室外动力装备、室内动力装备、便携式工地装备、军用车辆应用等的控制器。电池单元1122可以在它们各自的正极端连接到辅接触器1102,在它们各自的负极端连接到负极端子总线1126处的公共接地部,并且连接到bms 1118,使得该电池管理系统知道电池组600内的电池单元1122的状态。当辅接触器和初级接触器都接通时,电池单元1122可以连接到正极端子总线1124。如上所述,电池组1100可以包括与电池单元1122、泄放开关设备1110、内部电池组电流传感器1120和电池单元的负极端子(其可以耦接到负极端子总线1126)串联定位的预充电继电器1128。
33.参考图12,示出了用于使用泄放电路放电来确定电池组与其他电池组并联接合的能力的自动过程1200。过程1200被示出为包括在步骤1202处执行can源地址请求过程,以确定在canbus网络上是否存在其他电池。步骤1202可以从放电使能信号输入开始某一预定时间(诸如1.5秒)发生,该预定时间可以是完全相同的时间量,而不管是否发现存在任何其他电池。(例如,由bms 1118)记录任何其他支持can的电池的存在或缺失。在步骤1204处,(例如,由bms 1118)测量主接触器1104的电压感测电势(即,端子总线电压)。在一些实施方案中,在步骤1206处,bms 1118确定所测量的电压是大于还是小于预定值。如果在步骤1206中发现该电压大于预定值,则bms 1118前进到步骤1210,并且等待预定时间,之后重新开始该过程以重新测量该电压。
34.在步骤1222处,在等待该预定时间段之后,bms 1118确定重新测量的新电压现在是否小于预定值。如果新的电压值仍然更大,则在步骤1224处发布软故障。例如,如果预定值是60 v或大于60 v,并且在等待10秒和重新启动该过程之后重新测量的值仍然大于60 v,则bms 1118可以发布软故障,表明存在“高端子总线电压”。相反,如果在步骤1206中发现该电压小于预定值,则过程1200前进到步骤1208,其中bms 1118测量辅(接触器)电压感测电势。在步骤1212处,bms 1118检查所测量的辅电压是否为零,这可以指示主接触器存在问题。如果辅电压不为0 v,则bms 1118在步骤1224中发布软故障,表明可能存在主接触器故
障。
35.然而,如果辅电压为0 v,则过程1200继续到步骤1214,其中bms 1118接通泄放电路(例如,泄放电路608)并且在一段预定时间测量电池组的电流。在测量电池组电流之后,在步骤1216处,bms 1118确定该电流是否超过预定量。例如,可以测量10.0 ms的电池电流,并且评估该电流以查看该电流的绝对值是否大于1 a电流。如果电池组电流超过该预定量,则过程1200再次前进到步骤1224,其中bms发布软故障,表明可能存在辅接触器和/或辅电压感测故障。相反,如果在步骤1214中测量的电流低于该预定量,则过程1200继续到步骤1218,其中接通主接触器,并且再次在一段预定时间测量电池组电流。在步骤1218之后,过程1200可以继续到步骤1220,该步骤对应于过程1300的开始。
36.参考图13,示出了用于使用泄放电路放电来确定电池组与其他电池组并联接合的能力的自动过程1300。过程1300从步骤1302开始,即bms 1118确定电流是否超过预定量。例如,电池电流可以具有1 a的预定限制。因此,bms 1118需要验证该电流的绝对值不大于1 a电流。如果bms 1118检测到电池组电流超过该预定量,则过程1300前进到步骤1318,并且bms 1118发布软故障,表明可能存在泄放电路608故障。如果在步骤1302中测量的电流低于该预定量,则过程1300前进到步骤1304,并且将时间延迟由放电排序表(例如,放电排序表1000)确定的预定时间量。该预定时间量可以基于电池组的电压。一旦经过了该预定时间段,在步骤1306中,bms 1118就可以接通泄放电路并且测量端子总线电压(即,主电压感测电势)的百分比变化。如果在步骤1308处由bms 1118确定的在操作泄放电路608之后端子总线电压的百分比变化大于预定值,则在步骤1310中,bms 1118可以通过接合辅接触器并且将电池组的模式改变为“放电”来提示电池组接合端子总线。
37.在一些实施方案中,如果在100 ms内该百分比变化大于15%,则辅接触器1102接通,并且电池组600接合正极端子总线122并且进入“放电”模式。
38.然而,如果在步骤1308处发现该百分比变化低于预定值,则过程1300前进到步骤1312,其中bms 1118使泄放电路在附加的预定时间内继续操作。在一些实施方案中,预定值为在100 ms内15%,并且泄放电路操作继续的附加预定时间为50 ms,从而给出150 ms的总时间量。在步骤1314处,bms 1118确定该百分比变化现在是否大于预定值。如果在步骤1312和1314处的附加泄放电路操作之后确定该百分比变化足够高,则过程1300前进到步骤1310,其中bms 1118使辅助接触器1102接合端子总线(例如,正极端子总线122)并且在步骤1310处将模式改变为“放电”。然而,如果即使在泄放电路的增加的操作时间之后该百分比变化也太低,则过程1300通过将电池组的模式改变为在通信模式中“待机放电”而前进到步骤1316。在一些实施方案中,在放电模式期间并联的目标是使所有电池组在3秒内接合正极端子总线。总之,在放电模式中,电池使用基于单独的电池组电压的定时来到公共正极端子总线(例如,正极端子总线122)上,然后尝试泄放端子总线的电压。如果电池可以泄放该电压,则电池可以接合,但是如果泄放电路不泄放该电压,则电池可以确定接合是否安全。如果电池已经确定接合是安全的,则电池可以接合该并联构型。否则,如果接合不安全,则电池可以等待接合并且继续监测端子总线上的电压,直到接合是安全的为止。这可以使用与过程1200和1300中相同的步骤中的一些或全部来确定,重复直到发现电池能够在成功地泄放端子总线的电压之后安全地接合。
39.参考图14,示出了根据示例性实施方案的用于对图1的电池系统中的电池组中的
一个电池组放电的泄放电路时间线序列的示例。所有电池组(例如,电池组102、104、106、108)同时接收相同的放电使能信号。按照放电排序表1000,如参考图10所述,58.1 v的第一电池组1418在开始使用其泄放电路(例如泄放电路608)进行泄放测试之前,具有200 ms的指定延迟时间,延迟1402以灰色示出。因为电池组1420、1422具有56.8 v至57.8 v的测量电压,所以电池组1420和电池组1422具有450 ms的指定延迟1402。电池组1424在开始其泄放测试之前具有700 ms的延迟1402。电池组1418、电池组1420、电池组1422和电池组1424各自尝试以并联构型接合电池系统,诸如电池系统100。在一些实施方案中,泄放电路608的时间线排序具有以下顺序:延迟1402、测量主(端子)电压1404、测量辅电压1406、测试辅接触器1408、接通初级接触器(并且停留时间)1410、泄放测试a部分1412、泄放测试b部分1414和同意接合决定1416。在其他实施方案中,在电池组接收到同意接合决定之前,泄放测试b部分1414不是必需的。对于每个电池组,泄放测试部分a可以是100 ms,而对于每个电池组,泄放测试b部分可以是增加的50 ms。可能只有具有特别大电容的机器才需要泄放测试b部分1414,从而需要延长的测试时间。电池组1418、电池组1420和电池组1422可以在“同意接合决定”1416之后全部接合端子总线,这是由于它们各自的测量的端子电压(该电压可以在过程1200的步骤1204中测量)在接合电压内,诸如端子总线上的另一电池组的1.00 v。然而,电池组1424具有56.0 v的示例性端子电压并且在接合电压之外。因此,电池组1424在“待机”模式中等待,以在电池组变得安全(例如,其他电池组1418、1420、1422的soc已经降低到1.00 v范围内)时接合。
40.参考图15,示出了根据示例性实施方案的用于使电池组(诸如电池组1100)放电以接合电池系统100的并联过程的泄放电路顺序的并联示例1500。在并联示例1500中,只存在一个电池组(即,非并联),并且该系统不具有端子能量存储设备,诸如电容器或另一电池组。在时间1502处,电池管理系统(例如,bms 1118)接收放电使能信号。在1504处,bms 1118根据放电排序表1000基于电池组电压1510等待预定时间量。在从在时间1502处接收到放电使能信号时起的预定时间量之后,在时间1506处,bms 1118接通其泄放电路以测试在端子总线上是否存在端子能量存储设备。然后,在时间1508处,如果bms 1118发现它是安全的,则bms 1118接通所有接触器(例如,辅接触器1102和主接触器1104)以接合端子。在并联示例1500中,因为在时间1508处不存在端子电压,意味着在端子上不存在其他电容器或电池,所以确定安全(即,同意接合)。
41.参考图16,示出了根据示例性实施方案的用于使电池组(诸如电池组1100)放电以接合电池系统100的并联过程的泄放电路顺序的并联示例1600。在并联示例1600中,仅存在一个电池组(即,非并联),并且该系统(例如,耦接到端子总线的装备)具有端子能量存储设备,诸如电容器或另一电池组。在时间1602处,电池管理系统(例如,bms 1118)接收放电使能信号。在1604处,bms 1118根据放电排序表1000基于电池组电压1610等待预定时间量。一旦从在时间1602接收到放电使能信号时开始的预定延迟结束,则在时间1606处,bms 1118接通其泄放电路以测试端子能量存储设备(诸如电池组或电容器)的存在。接下来,在时间1608处,如果bms 1118确定它是安全的,则bms 1118接通所有接触器(例如,辅接触器1102和主接触器1104)以接合端子(例如,正极端子总线122)。在并联示例1600中,因为泄放电路能够泄放端子电压1612,这意味着所连接的端子能量存储设备是电容器而不是电池,所以认为安全(即,同意接合)。
42.参考图17,示出了根据示例性实施方案的用于使电池组(诸如电池组1100)放电以接合电池系统100的并联过程的泄放电路顺序的并联示例1700。在并联示例1700中,仅存在一个电池组(即,非并联),并且该系统具有端子能量存储设备。在时间1702处,电池管理系统(例如,bms 1118)接收放电使能信号。在1704处,bms 1118根据放电排序表1000等待基于电池电压1710的延迟时间段。在预定延迟过去之后,在时间1706处,bms 1118接通其泄放电路以测试到端子总线的端子能量存储设备连接。然后,在时间1708处,如果bms 1118发现它是安全的,则bms 1118接通所有接触器(例如,辅接触器1102和主接触器1104)以接合端子总线。在并联示例1700中确定是安全的(即,同意接合),即使泄放电路不能泄放端子电压(表明存在另一电池组)。因为电池组1100的电压在端子闭锁电压内,所以电池组1100的接合是安全的。例如,当bms 1118接通所有接触器以接合端子总线时,电池组电压1710是57.2 v并且端子电压1712是57.8 v。
43.参考图18,示出了根据示例性实施方案的用于接合电池系统100以放电的并联过程的泄放电路顺序的并联示例1800。在并联示例1800中,存在两个电池组,没有canbus网络通信。在时间1802处,这两个电池组的每个bms接收放电使能信号。在时间1804处,基于第一电池组的电池组电压1814和基于第二电池组的电池组电压1816,每个bms根据放电排序表1000等待预定时间量。因为电池组电压1814、1816不同,所以每个电池组具有其自己的相应延迟。在针对第一电池组的延迟结束之后,在1806处,第一bms为第一电池组接通泄放电路以测试端子能量存储设备。在时间1808处,如果第一bms发现它是安全的,则它接通所有接触器(例如,辅接触器1102和主接触器1104)以接合端子。
44.在并联示例1800中,确定第一电池组接合是安全的(即,同意接合),因为在时间1808处不存在端子电压,这意味着该电池组是第一个接合端子总线的。在时间1810处,针对第二电池组的延迟结束,并且第二bms接通第二电池组的泄放电路以测试端子能量存储设备。然后在时间1812处,如果第二bms确定它的接合是安全的,则它接通第二电池组的所有接触器以接合端子。发现第二电池组的接合也是安全的,因为尽管没有泄放端子电压,但电池组电压1816在端子闭锁电压内。然后将基于电池组电压1814、1816来调节端子电压1818。
45.参考图19,示出了根据示例性实施方案的用于两个电池组接合电池系统100以放电的并联过程的泄放电路顺序的并联示例1900。在并联示例1900中,存在两个电池组,没有canbus网络通信,但是在其他实施方案中,可以存在多于两个电池组。在时间1902处,这两个电池组的每个bms接收放电使能信号。在时间1904处,基于第一电池组的电池组电压1914和基于第二电池组的电池组电压1916,每个bms根据放电排序表1000等待预定时间量,每个电池组具有它们自己的相应延迟。一旦针对第一电池组的延迟结束,在1906处,第一bms就为第一电池组接通泄放电路以测试端子能量存储设备。在时间1908处,如果第一bms发现它是安全的,则它接通所有接触器(例如,辅接触器1102和主接触器1104)以接合端子总线。
46.在并联示例1900中,确定第一电池组接合是安全的(即,同意接合),因为在时间1908处不存在端子电压,这意味着该电池组是第一个接合端子总线的。在时间1910处,针对第二电池组的延迟结束,并且第二bms接通第二电池组的泄放电路以测试端子能量存储设备。在时间1912处,如果第二bms确定它的接合是安全的,则它接通第二电池组的所有接触器以接合端子。发现第二电池组的接合是不安全的,因为第二电池组的泄放电路不能泄放端子电压,并且电池组电压1916在端子闭锁电压之外。例如,闭锁电压为+/-1.00 v,端子电
压1918为57.5 v并且第二电池组的电池组电压1916为55.1 v,这意味着第二电池组不在端子的闭锁范围内。第二电池组将继续监测(例如,周期性地或连续地)端子总线上的电压并且将保持处于待机模式,直到端子总线上的电压落入闭锁电压范围内,这样第二电池组随后可以安全地接合端子总线。
47.参考图20,示出了可以在用于电池系统100的并联过程(诸如参考图21所述的过程2100)中使用的充电排序表2000。充电排序表1000可包括延迟列2002、电压范围列2004和序号列2006。电压范围列2004可在如参考图21所述的过程2100中用于在步骤2110期间找到对应于所测量的端子总线电压值的延迟(以ms为单位)。对于充电排序表2000,标准闭锁电压被设置为+/-1.00 v,并且下一顺序的增量延迟时间增加了250 ms。在一些实施方案中,需要在每个电池组内的bms到充电器之间的主动canbus通信,以便对任何电池组充电。在一些示例中,如果bms不具有正常工作的canbus通信网络,则bms可以不允许电池组充电。
48.参考图21,示出了用于使用泄放电路充电来确定电池组与其他电池组并联接合的能力的自动过程2100的流程图。过程2100通过执行can源地址请求过程以确定在canbus网络上是否存在其他电池而开始。步骤2102可以从充电使能信号输入开始某一预定时间(诸如1.5秒)发生,该预定时间应为完全相同的时间量,而不管是否发现存在另一电池。记录任何其他支持can的电池的存在或缺失,并潜在地由电池系统(例如,电池系统100)来执行。过程2100前进到步骤2104,其中电池组确定在canbus上是否存在另一电池,该确定可以由bms(诸如bms 714)执行。如果在步骤2104处发现存在另一电池,则过程2100包括在步骤2118处等待预定时间量,然后前进到步骤2106。例如,如果存在另一电池但它没有经由can连接,则在等待期间,该另一电池将超时,然后允许支持can的电池开始充电。
49.相反,如果在canbus上不存在另一电池,则过程2100立即前进到步骤2106。在步骤2106处,测量主接触器(例如,主接触器702)电压感测电势,该电势也是端子总线电压。在步骤2108处,bms 714确定所测量的电压是大于还是小于预定值。如果在步骤2108中发现该电压大于预定值,则在步骤2116处,bms 714发布软故障并且可能要求充电使能复位循环。例如,如果预定值是60 v并且测量值大于60 v,则bms 714可以发布软故障,表明存在“高端子总线电压”。
50.然而,如果在步骤2108中发现该电压小于预定值,则过程2100前进到步骤2110,其中bms 714根据充电排序表(例如,充电排序表2000),基于所测量的电池电压来延迟时间。在从步骤2110开始延迟时间之后,过程2100通过在步骤2112处接通泄放电路(例如,泄放电路608)并且测量端子总线电压的百分比变化而继续。一旦测量到端子总线电压的变化,过程2100就前进到步骤2114,开始图22中所示的过程2200。
51.参考图22,示出了根据示例性实施方案的用于使用泄放电路充电来确定电池组与其他电池组并联接合的能力的自动过程2200的流程图。如上所述,过程2200从过程2100的结束开始。在一些实施方案中,过程2200从步骤2202开始,bms 714确定端子总线电压在过程2100的步骤2112中该电压接通泄放电路608之后的百分比变化是否大于预定值。如果发现该百分比变化大于预定值,则过程2200前进到步骤2204,其中电池组(通过接通主接触器)接合端子总线并且将其模式改变为“充电”。例如,如果在100 ms之后该百分比变化大于15%,则主接触器702接通,并且电池组600接合正极端子总线122而且进入“充电”模式。在一些实施方案中,在进入“充电”模式之后开始为期10秒的充电器超时倒计时,并且如果不存
在充电器,则发布软故障并且需要充电使能周期。
52.如果在步骤2202中发现该百分比变化小于预定值,则过程2200前进到步骤2206,其中bms 714使泄放电路操作继续附加的预定时间。在一些实施方案中,到100 ms结束时,该预定值为15%,并且泄放电路操作继续的附加预定时间为50 ms,从而给出150 ms的总量。一旦泄放电路操作的附加预定时间结束,则在步骤2208处,bms 714可以再次确定该百分比变化现在是否大于预定值。如果在该附加时间之后,该百分比变化现在足够大,则过程2200前进到步骤2204,其中电池组接合端子总线并且转变到“充电”模式。如果在步骤2208之后该百分比变化仍然不够大,则过程2200前进到步骤2210,其中bms 714继续确定在canbus上是否存在其他电池。过程2200包括在步骤2212处将模式改变为在通信模式中“待机放电”,然后在步骤2214处,一旦电池组处于canbus上的任何其他电池组(即,存在2个或更多个电池组)的闭锁电压内,则遵循充电序列以接合端子总线。如果没有其他电池组(即,只存在尝试接合的电池组),则过程2200包括在步骤2216处将模式改变为“通信”模式,然后在步骤2218处发布软故障(例如,要求充电使能周期的软故障)。在一些实施方案中,需要重新开始充电循环以防止电池组尝试在没有向充电器发送can消息的情况下盲目地充电。
53.参考图23,示出了根据示例性实施方案的自动过程2300,该过程用于使用泄放电路充电来确定电池组与其他电池组并联接合的能力。过程2300从步骤2302开始,其中电池组执行can源地址请求过程以确定在canbus网络上是否存在其他电池。步骤2302可以从充电使能信号输入开始某一预定时间(例如,1.5秒)发生,该预定时间可以被选择为在时间量上相同,而不管是否发现存在任何其他电池。记录任何其他支持can的电池的存在或缺失。过程2300然后包括在步骤2304处确定在canbus上是否存在另一电池,这可由电池组600的bms(诸如bms 1118)执行。如果在步骤2304处,bms 1118发现存在另一电池,则过程2300包括在步骤2322处等待预定时间量,然后前进到步骤2306。例如,如果存在另一电池但它没有经由can连接,则在等待期间,该另一电池将超时,然后允许支持can的电池充电。
54.反而,如果在canbus上不存在另一电池,则过程2300立即前进到步骤2306。在步骤2306处,过程2300包括测量主接触器(例如,主接触器1104)电压感测电势(即,端子总线电压)。在一些实施方案中,在步骤2308处,bms 1118进行测量,然后确定所测量的电压是大于还是小于预定值。如果在步骤2308中发现该电压大于预定值,则过程2300继续到步骤2320,并且发布软故障而且要求要充电使能复位循环。例如,如果预定值是60 v并且测量值大于60 v,则过程2300(例如,利用bms 1118)可以发布软故障,表明存在“高端子总线电压”,然后可能要求电池组的充电使能复位循环。然而,如果在步骤2308中bms 1118发现该电压小于预定值,则过程2300继续到步骤2310,并且包括测量辅(接触器)电压感测电势。在步骤2312处,该过程包括检查所测量的辅电压是否为零,这可指示主接触器存在问题或bms 1118存在故障。如果辅电压不为0 v,则在步骤2318处发布软故障,表明可能存在主接触器或bms故障。然而,如果辅电压为0 v,则过程2300前进到步骤2314,接通泄放电路(例如,泄放电路608)并且在一段预定时间测量电池组的电流。该过程在步骤2316处结束,并且前进到图24所示的过程2400。
55.参考图24,示出了根据示例性实施方案的自动过程2400,该过程用于使用泄放电路充电来确定电池组与其他电池组并联接合的能力。一旦在过程2300的步骤2314中测量了电池组电流,在步骤2402处,bms 1118确定该电流是否超过预定量。例如,可以测量10.0 ms
的电池电流,并且检查该电流以查看该电流的绝对值是否大于1 a电流。如果电池组电流超过该预定量,则过程2400前进到步骤2424,其中bms 1118发布软故障,表明可能存在辅接触器和/或辅电压感测故障。如果在步骤2314中测量的电流低于该预定量,则过程2400前进到步骤2404,其中bms 1118接通主接触器并且再次在一段预定时间测量电池组电流。
56.在步骤2406处,bms 1118可以确定在步骤2404中测量的电流是否超过预定量。例如,电池电流可以具有1 a的限制。因此,bms 1118需要验证该电流的绝对值为超过大于1 a电流。过程2400包括:在步骤2422处,如果电池组电流超过预定量,则发布软故障,表明可能已经发生泄放电路608故障。如果在步骤2406中测量的电流低于预定量,则过程2400前进到步骤2408,并且包括根据充电排序表(例如,充电排序表2000),基于所测量的电压来延迟时间。在步骤2410处,过程2400包括接合泄放电路并且测量端子总线电压(即,主电压感测电势)的百分比变化。
57.在步骤2412处,过程2400包括确定在操作泄放电路608之后端子总线电压的百分比变化是否大于预定值,这可以由bms 1118执行。如果该百分比变化更大,则过程2400通过接合端子总线(通过接通辅接触器)并且将模式改变为“充电”而前进到步骤2414。在一些实施方案中,如果在100 ms内该百分比变化大于15%,则辅接触器1102接通,并且电池组600接合正极端子总线122并且进入“充电”模式。
58.仍然参考图24,相反地,如果在步骤2412中发现该百分比变化低于预定值,则过程2400前进到步骤2416,并且使泄放电路操作继续附加的预定时间。在一些实施方案中,预定值为在100 ms内15%,并且泄放电路操作继续的附加预定时间为50 ms,从而给出150 ms的总时间值。在步骤2418处,过程2400包括确定在附加时间之后该百分比变化是否大于预定值。如果在附加泄放电路操作之后该百分比变化足够大,则过程2400通过接合端子总线(例如,正极端子总线122)并且将模式改变为“充电”而前进到步骤2414。相反地,如果在增加的操作泄放电路的时间之后该百分比变化仍然太低,则过程2400包括在步骤2420处将电池模式改变为在通信模式中“待机充电”。
59.在一些实施方案中,该并联系统在充电模式中的目标是重新平衡并联构型中的所有电池组(例如,如参考图4所述的电池组402、电池组404、电池组406和电池组408)。总之,在用于并联接合的充电模式期间,电池(例如,电池组402)可以基于电池组402的单独电压利用相反的定时来开始其正极端子总线序列。根据示例性实施方案,在检查是否存在端子总线电压之后,如果不存在端子总线电压,则电池组将接合,并且如果存在端子总线电压,则将尝试泄放该电路。然后,如果电路确实泄放,则电池组可以接合并联系统,并且如果电路未泄放,则可以产生警报。所有处于充电模式的电池可以发出恒定电流(cc)命令,直到电池中的任何一个电池发出恒定电压(cv)命令。一旦一个电池发出cv命令,则所有其他电池也可以进入cv模式。在一些实施方案中,cv命令来自该并联电池系统中最弱的电池。这有可能发生,因为电池可以协商暂停或终止充电,或稍后恢复到在系统中表现更好的“最高电量”电池。在该电池系统中,任何一个电池可以指挥充电器。此外,可以请求用于确定在总线上存在多少充电器的初始低充电速率。可以进行两次或更多次测量,然后可以将更新充电速率与乘数一起使用。可以存在由数字通信协议发送的命令串,以准确地评估有多少充电器连接到该并联系统。
60.本文所述的各种方法和系统可以允许各种类型的装备(例如,室外动力装备、室内
动力装备、便携式现场装备、军用车辆应用等)中的电池系统安全地利用并联电池组,并且防止当各个电池组尝试以并联构型接合系统时对这些电池组的健康造成损害。接通泄放电路和接合其他电池组的并联构型的定时进入(如过程1200、1300、2100、2200等中所述)有利地可以允许电池组避免对电池组的功能造成损害的电流涌入。排序表中的延迟也可能随着电池组老化而变得更有用。另外,具有双轴接触器防止在一个方向(例如,轴向到接触器)上的物理冲击导致主接触器和辅接触器两者由于相同的冲击负载而接通。参考图21到图24所述的方法的充电能力可以帮助重新平衡并联构型中具有独特充电状态的所有电池组。当电池组中的内阻也低时,具有不平衡电池组的并联构型可能导致破坏性的情况,诸如从一个电池组到另一个电池组的瞬时2000安培电流。通过防止该系统的电池组中的损坏性瞬时电流,可以延长不同类型的装备中的电池系统的电池寿命。
61.虽然本说明书包含许多特定具体实施细节,但不应将这些细节理解为是对要求保护的内容的范围的限制,而是应将其视作对特定具体实施特有的特征的描述。本说明书中在不同具体实施的上下文中描述的某些特征也可以在单个具体实施中组合地实现。相反,在单个具体实施的上下文中描述的各种特征也可以单独地或者以任何合适的子组合的形式在多个具体实施中实现。此外,虽然某些特征可能在上文被描述为以某些组合来起作用并且甚至最初也如此来要求保护,但是要求保护的组合中的一个或多个特征在某些情况下可以从该组合中去除,并且要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变型。
62.应当理解,尽管在以上描述中使用的诸如“期望的”或“合适的”的词语的使用指示如此描述的特征可能是更期望的,但是该特征可能不是必需的,并且缺少该特征的实施方案可以被认为在本发明的范围内,该范围由所附权利要求限定。在阅读权利要求时,当使用诸如“一个”、“一种”或“至少一个”的词语时,除非在权利要求中明确相反地陈述,否则不意图将权利要求限制为仅一项。
63.应当注意,本公开的某些段落可以结合侧面和端部等来引用诸如“第一”和“第二”的术语,以便在一者与另一者中进行识别或区分,或者在一者与其他多者中进行识别或区分。这些术语并不旨在仅仅在时间上或根据顺序来关联实体(例如,第一侧面和第二侧面),尽管在一些情况下,这些实体可以包括这样的关系。这些术语也不限制可以在系统或环境内操作的可能实体(例如,侧面或端部)的数量。
64.如本文所用的术语“耦接”和“连接”等是指两个部件直接或间接地彼此接合。这种接合可以是固定的(例如,永久性的)或可移动的(例如,可拆卸的或可释放的)。这种接合可以通过这两个部件或这两个部件与任何附加的中间部件彼此一体地形成为单个整体来实现,或者通过这两个部件或这两个部件与任何附加的中间部件彼此附接来实现。
65.如本文所用,术语“电路”可以包括被构造成执行本文所述功能的硬件。在一些实施方案中,每个相应的“电路”可以包括用于配置硬件执行本文所述的功能的机器可读介质。电路可以体现为一个或多个电路部件,包括但不限于处理电路、网络接口、外围设备、输入设备、输出设备、传感器等。在一些实施方案中,电路可以采取一个或多个模拟电路、电子电路(例如,集成电路(ic)、分立电路、片上系统(soc)电路等)、电信电路、混合电路和任何其他类型的“电路”的形式。在这点上,“电路”可以包括用于实现或促进本文所述的操作的实现的任何类型的部件。例如,如本文所述的电路可以包括一个或多个晶体管、逻辑门(例如,nand、and、nor、or、xor、not、xnor等)、电阻器、多路复用器、寄存器、电容器、电感器、二
极管、布线等)。
[0066]“电路”还可以包括可通信地耦接到一个或多个存储器或存储器设备的一个或多个处理器。在这点上,该一个或多个处理器可以执行存储在存储器中的指令,或者可以执行一个或多个处理器以其他方式可访问的指令。在一些实施方案中,可以采用各种方式体现该一个或多个处理器。可以采用足以执行至少本文所述的操作的方式来构造该一个或多个处理器。在一些实施方案中,该一个或多个处理器可以由多个电路共享(例如,电路a和电路b可以包括或以其他方式共享同一个处理器,在一些示例实施方案中,该处理器可以执行经由存储器的不同区域存储或以其他方式访问的指令)。替代地或附加地,该一个或多个处理器可以被构造成独立于一个或多个协处理器执行或以其他方式执行某些操作。在其他示例实施方案中,两个或更多个处理器可以经由总线耦接以实现独立的、并行的、流水线的或多线程的指令执行。每个处理器可以被实现为一个或多个通用处理器、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、数字信号处理器(dsp),或被构造成执行由存储器提供的指令的其他合适的电子数据处理部件。该一个或多个处理器可以采取单核处理器、多核处理器(例如,双核处理器、三核处理器、四核处理器等)、微处理器等的形式。在一些实施方案中,该一个或多个处理器可以在装置外部,例如该一个或多个处理器可以是远程处理器(例如,基于云的处理器)。替代地或附加地,该一个或多个处理器可以在装置内部和/或装置本地。在这点上,给定电路或其部件可以设置在本地(例如,作为本地服务器、本地计算系统等的一部分)或远程位置(例如,作为远程服务器诸如基于云的服务器的一部分)。为此,如本文所述的“电路”可以包括跨一个或多个位置分布的部件。
当前第1页1 2 
网友询问留言 留言:0条
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!