[发明专利]电池电荷均衡系统

说明书

技术领域

本申请总体上涉及针对混合动力车辆的能量管理。

背景技术

诸如电池包的许多电力包的工作电压比电力包的单个单元的电压更大。例如，用于混合动力电动车辆的牵引电池包的电压可为200-300伏特DC，而单个电池单元的电压可为1-4伏特DC。针对单个电池单元的1-4V DC范围通常与电池单元的工艺相关联。例如，镍金属氢化物(NiMH)电池单元通常具有大约1.2伏特的电池单元电压，锂离子(Li-Ion)电池单元通常具有大约3.6伏特的电池单元电压。混合动力电动车辆的牵引电池为车辆推进和附件提供电力。为了满足电压和电流需求，牵引电池通常为以串联和并联的组合形式连接的多个电池单元。在车辆运行期间，牵引电池可基于运行状况被充电或放电，运行状况包括电池荷电状态(SOC)、内燃发动机(ICE)操作、驾驶员需求以及再生制动。电池包内的各个电池单元的荷电状态可基于许多因素而不相等，所述许多因素包括制造上的变化、电池单元存在时间、电池单元温度或者电池单元的工艺。电池单元平衡可被用于对电池包内的电池单元的荷电状态进行再平衡，并改进电池包的操作。

发明内容

一种电池系统包括：n个电池单元组，串联连接以构成电池包。每个电池单元组包括至少一个电池单元。所述电池系统还包括电荷平衡电路，所述电荷平衡电路具有至少n-1个运算放大器，每个运算放大器被配置为电压跟随器。n至少为3。并且，所述n-1个运算放大器中的第m个运算放大器通过串联连接的n个电池单元组中的对应的第m个电池单元和第m+1个电池单元的总电压被驱动。

根据本发明，提供一种电池系统，所述电池系统包括：n个电池单元组，串联连接以构成电池包。每个电池单元组包括至少一个电池单元。所述电池系统还包括电荷平衡电路，所述电荷平衡电路具有至少n-1个运算放大器，每个运算放大器被配置为电压跟随器。n至少为3。并且，所述n-1个运算放大器中的第m个运算放大器通过串联连接的n个电池单元组中的对应的第m个电池单元组和第m+1个电池单元组的总电压被驱动。

一种具有牵引电池电源的车辆包括：n个电力单元，每个电力单元具有正极端子和负极端子，且串联连接以构成电力包；n-1个比较器，被配置为电压跟随器。所述n-1个比较器中的第m个比较器的负极端子连接至所述n个电力单元中的对应的第m个电力单元的负极端子，第m个比较器的正极端子连接至所述n个电力单元中的第m+1个电力单元的正极端子。

根据本发明的一个实施例，比较器被配置为基于与第m个电力单元的正极端子关联的参考电压的非反相电路。

根据本发明的一个实施例，比较器是运算放大器。

根据本发明的一个实施例，所述电力单元中的至少一个是超级电容器单元。

根据本发明的一个实施例，所述电力单元中的至少一个是可再充电电池单元。

一种储能系统包括：n个单元组，串联连接以构成电力包。每个单元组包括至少一个电力单元。所述储能系统还包括电荷平衡电路，所述电荷平衡电路具有至少n-1个运算放大器，每个运算放大器被配置为电压跟随器。n至少为3。并且，所述至少n-1个运算放大器中的第m个运算放大器通过串联连接的所述n个单元组中的对应的第m个单元组和第m+1个单元组的总电压被驱动。

根据本发明的一个实施例，所述至少一个电力单元是可再充电电池单元。

根据本发明的一个实施例，电力单元是锂离子电池单元。

根据本发明的一个实施例，电力单元是至少两个镍金属氢化物电池单元。

根据本发明的一个实施例，所述至少一个电力单元是超级电容器单元。

根据本发明的一个实施例，所述至少一个电力单元包括含碳电极。

根据本发明的一个实施例，所述储能系统还包括：串联连接在一起以构成电阻器串的至少n个电阻器，其中，电阻器串与电力包并联连接，以产生针对每个单元的参考电压。

附图说明

图1是示出了典型的动力传动系统和储能组件的混合动力车辆的示例图。

图2是由电池能量控制模块控制的电池包的示例图。

图3是示出了电荷平衡电路的示例性示意图。

具体实施方式