[发明专利]用于驱动电动机的模块化能量存储系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于驱动至少一个静态电动机或者至少一个被设置为驱动陆地车辆或水上船只的电动机的能量存储系统的技术领域。

背景技术

用于驱动至少一个静态电动机或者至少一个被设置为驱动陆地车辆或水上船只的电动机的能量存储系统通常包括具有多个串联的二次电池的蓄电池组。

例如，一个或多个二次电池所形成的各个蓄电池模块可能并不具有相同的容量，并且可能由于制造和其它差异而发生容量的某些偏离。考虑到蓄电池模块或二次电池的容量的正态分布，蓄电池组中最弱的电池或蓄电池模块会成为该蓄电池组中的限制因素，由此降低整体效率。如果一个二次电池或蓄电池模块损坏，则系统就无法提供所需的功率输出，并且甚至可能一起出现故障。当发生这种情况时，通常必须要替换整个蓄电池组，导致高昂的维修成本。

本发明的目标是提供一种用于蓄电池组的蓄电池模块以及包括至少一个这种蓄电池组的具有改进的监视系统的能量存储系统。本发明进一步的目标是提供一种用于蓄电池组的蓄电池模块，其具有用于促成所述蓄电池模块的修复(reconditioning)的手段。

发明内容

以上问题通过根据所附权利要求的用于蓄电池组的蓄电池模块以及包括这种蓄电池的能量存储系统来解决。

本发明涉及一种用于蓄电池组的蓄电池模块以及包括至少一个蓄电池组的能量存储系统，该蓄电池组用于驱动一个或多个电动机和/或与所述至少一个电动机相关联的电操作配件。例如，该能量存储系统可以被设置为驱动至少一个静态电动机或者至少一个被设置为驱动陆地车辆或水上船只的电动机。这样的车辆或船只可以通过电力推进或者使用包括除蓄电池组之外的一个或多个动力源的混合驱动装置，例如燃料电池装置或者使用适当气态或液态燃料工作的内燃机。附加动力源可以用于直接驱动车辆或驱动发电机，该发电机向至少一个电动机提供电力和/或对至少一个蓄电池组进行补充或充电。在车辆或船只的情况下，该能量存储系统还能够提供动力来驱动辅助设备或其它搭载系统。

能量存储系统可以包括至少一个蓄电池组，该蓄电池组包括至少两个串联或并联的蓄电池模块。一组多个蓄电池模块可以串联以便提供预定的电压。取决于蓄电池模块的数量，多组蓄电池模块可以并联以允许功率输出增加。每个蓄电池模块进而可以包括至少两个二次电池。二次电池可以串联接，但是也可以并联。对于蓄电池模块而言，一组多个二次电池可以串联以便提供预定的蓄电池模块电压。类似地，多组二次电池可以并联以允许从蓄电池模块输出的功率增加。多个蓄电池模块可以被配置为向一个或多个电动机和/或与所述至少一个电动机相关联的电操作配件提供电力。至少一个电动机和所述配件可以使用相同或不同的电压等级进行工作。

每个蓄电池模块的电池数量，每个蓄电池组的蓄电池模块数量以及二次电池和/或蓄电池模块的相对的串联和/或并联由所要求的输出功率以及蓄电池组的意在用途所决定。例如，决定因素可以是是否要求蓄电池组为电动机或电力系统提供适当的电压，例如12、32或64伏特。二次电池和/或蓄电池模块的数量还取决于所使用的二次电池的类型。适当类型的可充电二次电池的示例是锂电池(Li-ion)、镍氢电池(NiMH)、镍镉电池(NiCd)或锂离子聚合物电池(Li-ion聚合物)。

蓄电池组还包括连接到多个蓄电池模块中的每一个的蓄电池监视单元或BMU。多个蓄电池模块中的每一个都被配备有模块监视单元或MMU，其被配置为监视蓄电池模块和/或蓄电池模块中的二次电池的至少一个性能相关参数。性能相关参数的示例的非限制性列表为充电状态(SOC)、健康状态(SOH)、放电深度(DOD)、输出电压、温度、内电阻和阻抗。例如，在诸如备用紧急电站的应用中，SOC给出了蓄电池组是否将能够在被请求时支持所需负载的指示。SOH的指示可以帮助预见问题，进行故障诊断或者计划组成部件的替换。对于电动车辆的应用而言，在被请求时获得期望范围的能力是最为重要的。因此，SOH可以基于电流容量与新蓄电池的电流容量的比较。或者，对于混合电动车辆的应用而言，传递指定功率的能力是最为重要的。因此，SOH可以基于当前存在的DC电阻(或者1kHz阻抗)与新蓄电池的DC电阻(或者1kHz阻抗)的比较。