[发明专利]电池组系统

说明书

技术领域

本公开内容涉及电池组系统的领域。在某些实施例中，本公开内容涉及电动车（EV）电池组系统以及EV动力传动系统。

背景技术

EV电池组典型地包括若干电池模块，每个电池模块包括被装填到硬化封装内的若干电池（例如，若干个单个单体电池的电池（single cell battery））。该电池组的规格由汽车制造商来确定并且考虑到发动机和期望的环境条件的极端需要。因此，所述规格通常要求备用电池模块和/或备用材料，例如电解液，以被添加到单体电池中从而补偿生产故障和电池随着时间的劣化。此外，EV电池组具有固定的电流和电压输出。

因为电动发动机需要大电流来产生高转矩且需要高电压来产生高速，当汽车从大的加速度状态进入到高速状态时，来自电池组的发动机的需求随着时间改变。

发明内容

这里所描述的是改进的电池组系统。在一个方面中，所述改善的电池组系统包括电池组，所述电池组包括耦合到控制器的开关网格。在一些实施例中，所述开关网格包括多个电池模块和布线结构，所述布线结构使得所述控制器能够改变电池模块和/或电池组内的电池（例如，单体电池）的配置。该开关网格用于改变所述电池组的输出以适合发动机的电流需求。改进的电池组可以配置为考虑到电池组中的每个电池的当前状态和环境条件以及电池历史信息和制造商建议。

在一个具体的方面中，提供了一种用于对一组单体电池进行互连的转换开关（switcher）芯片。在一些实施例中，所述转换开关芯片包括：主负极端子；级联的负极端子；主正极端子；级联的正极端子；多个单体电池端子；以及多个开关。

所述转换开关芯片可以被配置为使得：（a）当一组单体电池经由多个单体电池端子连接到转换开关芯片，并且所述多个开关的第一子集关闭且其余的所述开关打开时，所述一组单体电池彼此并联连接且电流能够流出所述主正极端子但是不能流出所述级联的正极端子，（b）当一组单体电池经由多个单体电池端子连接到所述转换开关芯片，并且所述多个开关的第二子集关闭且其余的所述开关打开时，所述一组单体电池彼此串联连接且电流能够流出所述主正极端子但是不能流出所述级联的正极端子，（c）当一组单体电池经由多个单体电池端子连接到所述转换开关芯片，并且所述多个开关的第三子集关闭且其余的所述开关打开时，所述一组单体电池中的所述单体电池的至少两个彼此串联连接且电流能够流出所述级联的正极端子但是不能流出所述主正极端子，（d）当一组单体电池经由多个单体电池端子连接到所述转换开关芯片，并且所述多个开关的第四子集关闭且其余的所述开关打开时，子集组的单体电池（a subset set of cells）彼此并联连接，至少一个单体电池与其它的单体电池均电气地断开，且电流能够流出所述主正极端子但是不能流出所述级联的正极端子，并且，（e）当一组单体电池经由多个单体电池端子连接到所述转换开关芯片，并且所述多个开关的第五子集关闭且其余的所述开关打开时，子集组的单体电池彼此串联连接，并且所述组中的至少一个单体电池与所述组中的其它单体电池均电气地断开。

在一些实施例中，转换开关芯片进一步包括通信电路，所述通信电路包括发送器和接收器，其中，所述接收器通信连接到控制器或相邻转换开关芯片的发送器，以使得所述接收器可操作用以接收从所述控制器或所述相邻转换开关芯片的发送器所发送的开关命令。

在一些实施例中，所述转换开关进一步包括命令解码器，所述命令解码器被配置为对由所述通信电路从所述控制器或从另一个转换开关芯片所接收的命令进行错误检查，并且所述命令解码器被配置为阻止错误的命令。

在一些实施例中，所述转换开关进一步包括开关控制逻辑，所述开关控制逻辑连接到所述命令解码器且被配置为将由所述通信电路从所述控制器接收的命令转换成用于所述电池模块内的开关元件的打开-关断命令。

在一些实施例中，所述转换开关进一步包括安全开关定序器，所述安全开关定序器被配置为从所述开关控制逻辑接收所述打开-关断命令，并且所述安全开关定序器被配置为基于所接收的打开-关断命令而以准确的顺序（sequence）和时间打开或关断一个或多个所述开关。

在一些实施例中，所述转换开关进一步包括：从输入端子；主输出端子；从通信模块功能块；主通信模块功能块；命令解码器功能块；开关控制逻辑功能块和安全开关定序器功能块。

在一些实施例中，所述多个开关包括多个功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。