[其他]具有集成的电源管理系统和可伸缩电池断路组件的电池系统

说明书

相关申请的交叉引用 

本申请要求2009年12月4日提交的美国临时专利申请61/266,274的权益，其全部内容通过引用并入本文。 

本申请涉及2009年12月1日提交的美国专利申请号12/628,809，标题为“Prismatic Automotive Battery with Scalable Architecture”（“相关申请”），其全部内容通过引用并入本文。 

技术领域

本发明公开涉及电池系统和用于制造电池系统的可伸缩体系结构。 

背景技术

可充电电池可以在多种应用中的陆地、海上或航空交通工具中使用。一种应用是作为起动器电池来驱动交通工具的起动器电动机。起动器电池应用会需要高电流来驱动起动器电动机，并且需要能够由交通工具的交流发电机充电。大多数目前的汽车起动器电池是铅酸结构的。但是，可以使用锂离子（Li离子）电池替代铅酸电池。Li离子电池可以提供改善的功率重量比、更长的使用寿命和由于没有铅而有益于环境。 

交通工具中的Li离子电池的第二种应用是为微混合动力（起动停止）驱动系统提供电力。不同于使用相对较高电压电池来驱动用于交通工具推进的电动机的一些混合动力车，具有微混合动力系统的车辆由常规内燃机推进。但是，在微混合动力车中，当车停止时(例如在交通信号灯下停止)，该发动机自动关闭，然后当驾驶员按压加速器以行驶时，该发动机再次起动。这种起动停止技术减少排放物且无需对现有汽车设计进行重大基本构造改动。但是，微混合动力应用也需要能够耐受不断重新起动发动机所导致的频繁充电放电循环。Li离子电池具有比铅酸电池更好地匹配此类应用的性能特点。 

发明内容

在一个方面中，本发明公开涉及一种具有集成的电源管理系统和可伸缩断路 组件的电池系统。在一个实施例中，该电池系统包括具有第一和第二电压输出端的电池壳体、位于电池壳体内且具有第一和第二电压端的多个可充电电池单元；用于基于多个可充电电池单元的监测的工作参数生成外部控制信号和内部控制信号的电源管理系统，所述外部控制信号用于控制外部电源和/或外部负载，所述电源管理系统形成电池系统的组成部分；以及位于电池壳体内且响应来自电池管理系统的内部控制信号以在多个电池单元的第一电压端与电池壳体的第一电压输出端之间形成和切断导电路径的断路开关电路。 

在一个实施例中，这些电池单元是锂离子电池。在一些实施例中，该断路开关包括多个金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。在一些实施例中，多个MOSFET设为并联MOSFET组。在一些实施例中，多个MOSFET包括彼此并联的第一组MOSFET和彼此并联的第二组MOSFET，以及其中第一组与第二组串联。在一些实施例中，该电池系统包括与多个可充电电池单元和MOSFET电连通的汇流条。在一些实施例中，该电池系统包括与多个MOSFET电连通的旁路电阻器。在一些实施例中，该电池系统包括与MOSFET处于热连通的温度传感器。在一些实施例中，该电池是汽车电池。在一些实施例中，该外部电源可以是交流发电机。在一些实施例中，该电池是电信电池。 

本发明公开的另一个方面涉及一种操作具有集成的电源管理系统和可伸缩断路组件的电池系统的方法。该方法包括：监测电池壳体内的多个可充电电池单元的工作参数；基于多个可充电电池单元的监测的工作参数生成外部控制信号和内部控制信号，所述外部控制信号用于控制外部电源和/或外部负载；以及响应该内部控制信号在多个电池单元的第一电压端与电池壳体的第一电压输出端之间形成或切断导电路径。 

在一些实施例中，这些工作参数包括电池壳体内的旁路电阻器两端的电压。在一些实施例中，这些工作参数包括电池壳体内的温度和多个金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）两端的电压。在一些实施例中，形成或切断导电路径包括激活包括多个金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的断路开关。 

附图说明

为了更充分地理解本发明公开的特性和目的，应该参考下文结合附图进行的详细描述，在这些附图中使用相同的引用数字来指示相同或相似的部件，其中 

图1示出汽车电池。 

图2示出去除外盒体且暴露单元电池子装配件的汽车电池。 

图3示出汽车电源系统的系统级框图。 

图4A示出汽车电池的电源管理系统。 

图4B示出汽车电池的电源管理系统。 

图5示出MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）装置的电阻-温度关系。