[发明专利]用于管理电池内存储的电能的管理单元和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于管理在包括多个串联电池单元的电池内存储的电能的管理单元和方法。

本发明尤其有利于在混合动力车驱动电池内使用，下文对其举例描述。

背景技术

汽车驱动电池(或‘电池组’)包括多个电化学电池单元，其用于将累积的化学能转换成电能，并被串行连接以累积各个电池单元的电压。换句话说，将电池单元串联至电池端子产生足够高的电压以便电池提供相当高的电能，同时依然保持可接受的电流强度。例如，典型的混合动力车驱动电池在其端子上具有400伏特的额定电压，包括一百个串联电池单元，分别具有4伏特的额定电压。

因为在电池单元组件的制造容限和偏差中不可避免的差别，电池单元容量(即可提供的电荷总量，通常用安培小时表示)差别很大，在当前市场销售的电池内大约额定值的±10％。因为电池单元被串行连接，电池(即作为整体的串联电池单元)的容量限制于最低容量(即具有最低容量的电池单元的容量)。换句话说，仅性能最差的电池单元被充分使用。在包括百个串联电池单元的当前市场销售的电池内，这意味着仅一个被充分使用，其余九十九个或多或少地使用不足。

为了充分使用全部的电池单元，已经提出了电能管理(或者所谓的均衡)单元在电池操作过程中在电池单元之间传输电能。例如，当电池放电时，电能管理单元将电能自性能较佳(即较高容量)电池单元传输至性能较差(即较低容量)电池单元，以便充分使用全部的电池单元。

但是，当前市场销售的电能管理(或均衡)单元复杂、笨重且昂贵，而且在能量方面效率不高。

WO2007145463A1描述了一种用于管理在包括多个串联电池单元的电池内存储的电能的管理单元，并包括：主均衡单元，其构成变压器的初级部分并具有交流电发生器；和对每个电池单元而言，次级均衡单元其构成变压器的次级部分，因而被磁耦合至主均衡单元，被并行连接至电池单元，具有仅在一个方向内向电池单元施加电流的单向电子设备，并被连接至驱动设备，该驱动设备可被启用以使由次级均衡电路施加给电池单元的电压归零。提供主均衡电路的电发生器使用电池电压，包括CSW再分配晶体管，其开启或关闭以使能或禁止自较高至较低充电的电池单元的能量传输。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于管理在包括多个串联电池单元的电池内存储的电能的管理单元和方法，设计以消除上述缺点，并且便宜和易于实现。

根据本发明，提供一种用于在包括多个串联电池单元的电池内存储的电能的管理单元，该管理单元包括：

主均衡单元，其构成变压器的初级部分，并具有交流电发生器；和

对该电池(2)的每个电池单元(3)而言，次级均衡单元(7)其构成变压器(7)的次级部分，因而被磁耦合至主均衡单元，被并行连接至电池单元，具有仅在一个方向内向电池单元施加电流的单向电子设备，并被连接至驱动设备，该驱动设备可被启用以归零由次级均衡电路施加给电池单元的电压。

该管理单元的特征在于该交流电发生器是恒定交流电发生器，其由电池供电和通过主均衡电路馈送恒定强度的交流电。

根据本发明，还提供一种用于管理在包括多个串联电池单元的电池内存储的电能的管理方法，该方法包括步骤：

构造主均衡单元，其构成变压器的初级部分，具有由电池供电的恒定交流电发生器，其通过主均衡单元馈送恒定强度的交流电；

对该电池的每个电池单元而言，构造次级均衡电路，其构成变压器的次级部分，因而被磁耦合至主均衡单元，被并行连接至电池单元，具有仅在一个方向内向电池单元施加电流的单向电子设备，并被连接至驱动设备，该驱动设备可被启用以归零由次级均衡电路施加给电池单元的电压；

利用连接至电池单元的至少一个相应传感器确定每个电池单元的电荷状态；

启用相应驱动设备以防止能量自主均衡电路传输至连接至具有非亏空电荷状态的电池单元的每个次级均衡电路：和

停用相应的驱动设备以将能量自主均衡电路传输至连接至具有亏空电荷状态的电池单元的每个次级均衡电路。

附图说明

将参考附图举例描述本发明的多个非限制实施例，在附图中：

图1图示根据本发明的用于管理在包括多个串联电池单元的电池内存储的电能的管理单元的示意图；

图2和图3图示图1电能管理单元的两个替代实施例的示意图。

具体实施方式

在图1中的标号1作为整体表示用于管理在包括多个串联电池单元3(在图1中仅图示了若干个)的电池2内存储的电能的管理(或均衡)单元。