[发明专利]可再充电的分组电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种可再充电的电池系统。

背景技术

可再充电的电池系统在单次放电循环中的有效期限难以预测，这是因为其受到很多因素影响。使用年限、工作温度、放电条件以及电池化学性质是一些主要的因素。尽管电压监测是最容易和最常使用的确定在单次放电循环中可再充电的电池的剩余容量的方法，但是不同的电池化学性质在不同条件下提供不同的电压曲线。图1示出了锂离子可再充电电池在不同工作条件下的两种典型的电压曲线。实线是在最佳工作条件(即，较低的放电速率、较高的工作温度以及较新的单电池(cell))下的电压曲线。虚线是在较差的工作条件(即，较高的放电速率、较低的工作温度以及较旧的单电池)下的电压曲线。如图所示，在这两条曲线中，在电池的单次放电循环的有效期限期间，电压相对恒定；在该循环的结束处，电压则突然降低。

因为恰好在系统失效103之前电压降很小，因此难以预测放电循环期间实际的失效点位于何处。因此，电池系统可能被太快地中断或者意外失效。意外失效可导致不便或者严重的后果。例如，在计算机装置中，意外的电池失效可导致重要数据的丢失；在电动汽车中，乘车者会陷入困境；在医疗装置中，这可能是生死攸关的问题。

发明内容

附图说明

通过附图的图式中的实施例示出了本发明，但是这些实施例并非是限制性的，附图中，相同的参考标号表示相同的元件，附图中：

图1示出了在不同工作条件下的锂离子可再充电电池的典型电压曲线；

图2示出了包括两个可再充电电池子系统的分组可再充电电池系统的一个实施方式；

图3更详细地示出了分组可再充电电池系统的实施方式，其示出了工作电池系统、受控-关断电池系统以及用于显示整个电池系统在特定时刻的剩余容量的“燃料”量表；

图4是由一个实施方式中的工作电池系统的电池控制单元所执行的操作的流程图；

图5示出了分组可再充电电池系统的可替换的实施方式，在该分组可再充电电池系统中，通过将至少一个工作电池系统分为多个电池子系统，并在工作循环的各部分中交替或顺次地使用它们和/或在需要更多电力时将一个或多个另外的子系统接入，进一步扩展了图2中的分组电池思想。

具体实施方式

在本文所公开的实施方式中，可再充电电池系统被分为两个或多个电池子系统，可相继地使用该两个或多个电池子系统来向负载供电。在第一实施方式中，使用工作电池子系统供电，直到其达到预定的或动态确定的放电点，之后使用受控-关断电池系统供给储备电力。通过提供电池系统的真正的单次充电工作循环终点附近的有效期限转折的精确终点，接续使用两个电池子系统使得从对整个电池系统的可用工作时间的预测中去除了大量推测，同时使电池系统的总的有效期限的终点更加可预测。如所讨论的，由于分组电池系统创造了单电池被充放电至更恒定的和确定的电压的环境，因此还可获得改进的校准统计(例如，用于确定电池损耗)。重申，至少可获得以下优点：

●用于可再充电电池的更加可预测的燃料量表，特别是在电池系统的使用期限的终点处，其中该终点是最关键的；

●使能够估计真正的电池工作有效期限并能够对电池充电进行校准；以及

●确保在电池系统完全关断之前存在一个安全的可预测的受控-关断期间。

在第二实施方式中，可再充电电池系统被分为多个电池系统，该多个电池系统可被接续使用来向负载供电(从一个子系统级联至下一子系统，直到所有的子系统均被耗尽)或被组合以提供超过一个单独的电池子系统的容量的电力水平。