[发明专利]能量管理系统

说明书

一种电池管理系统，包括片、缓冲电路、以及主管理系统。每个片包括能量存储设备以及主动平衡电路，主动平衡电路被配置为使用从设备的部分所接收的电力来对设备中的一个最低电压设备充电。主管理系统使用从每个片的主动平衡电路所接收的信息来识别片的第二部分，以及指示缓冲电路从片的第一部分接收第一电力，以及向片的第二部分发送第一电力的至少一部分。电池管理系统可以被包括在电动车辆中。每个片可以包括通信硬件模块，通信硬件模块向主管理系统发送参数，主管理系统可以在数据包中将参数发送到外部计算系统。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年8月29日提交的美国临时专利申请第62/380,789号和于2017年5月31日提交的美国专利申请第15/610,502号的权益，这两个专利申请的全部内容通过引用被结合在此处。

发明的背景

发明的领域

本发明一般涉及电动车辆的电池管理系统以及云技术与这样的电池管理系统的集成。

相关技术的描述

电动车辆(“EV”)包括被连接到高压电池组的电池管理系统(“BMS”)。BMS调节电池组并且有助于最大化电池组的效率。电池组由被串联堆叠(被称为电堆)的数十个单独的电池和/或电容器(每个被称为电芯)组成。虽然EV的电力系统将电池组视为单个高压电池——同时对整个电池组充电和放电——但是BMS必须独立地考虑每个电芯的状况，以确保电芯继续运行。通常，典型的BMS提供以下十个功能：

1.数据获取；

2.保证安全；

3.确定和预测电池的状态；

4.控制电池的充电和放电；

5.电芯平衡；

6.热管理；

7.向用户界面传递电池状态和认证；

8.与所有电池组件进行通信；

9.延长电池寿命；以及

10.与EV驱动控制器进行通信。

不幸地，锂离子电池组(目前被用在EV中的类型)容易受到各种因素(诸如温度波动)的影响，这可能对电芯的寿命和/或性能产生负面影响。调节不善的环境和/或生产公差的差异在EV的电池系统中产生随时间增加的问题。例如，如果电堆中的一个特定的(较弱的)电芯的容量略小于电堆中的其他电芯(这是常见的情况)，则经过多次充电/放电循环，特定的电芯的电荷状态将偏离其余电芯的电荷状态。电荷状态类似于燃气发动机中的燃料液面。随着充电/放电循环的数量增加，该偏离的幅度(或容量的差异)增加。因此，必须定期地平衡特定的(较弱的)电芯的电荷状态与电堆中的其余电芯的电荷状态，以抵消现有的容量的差异。如果不这样做，特定的(较弱的)电芯最终将被驱动到深度放电，导致电芯的严重退化并且最终导致电堆的完全失效。因此，如果较弱的电芯坏掉，它可能使得整个电堆过早地失效，即使其他电芯仍然是可行的。电芯平衡通过均衡电堆中的所有电芯上的电荷来校正该问题，从而延长电池组的寿命。

电芯平衡是BMS的最关键的功能之一。平衡电芯的电荷状态要求监视每个电芯的电压以确定其电荷状态。此外，BMS必须能够单独地对电芯充电或放电以平衡它们的电荷状态。

电芯平衡可以是被动的或主动的。被动平衡(也被称为耗散平衡)从电池组中具有最大电荷的电芯提取(过量的)能量，并且通常通过电阻器以热量的形式耗散该(过量的)能量。因此，电芯的电荷状态通过耗散过量的能量被平衡，直到最强电芯的电压与最弱电芯的电压相匹配。