[发明专利]电压变化减小的电池组

说明书

在一个方面中，本申请公开了一种电池堆(12)，所述电池堆(cell stack)可以包括电池模组(30)，所述电池模组(cell module)串联以产生电池堆工作电压(18)。电池模组(30)可以包括与串联开关(40)串联的电池单元(20)，并且包括并联连接到电池单元(20)和串联开关(40)的并联开关(44)。电池堆监测电路(50)可以具有连接到串联开关(40)的串联控制器(42)、连接到并联开关(44)的并联控制器(46)以及连接到电池单元(20)的电池单元监测器(28)，以测量来自每个电池模组(30)的单元参数。

技术领域

本申请涉及电池组。

背景技术

电池组(battery pack)可以包括以并联和串联组合配置的一个或多个电池堆(cell stack)，以实现预期工作电压和通常以安培小时为单位衡量的电流容量。遗憾的是，当所述电池堆中的一个电池单元发生故障时，所述电池堆工作电压可能下降到为所述电池组的负载提供功率所需的最低电池堆电压以下。此外，由于每个电池单元的内部电阻，若包括健康电池单元的电池组上的负载增大，电池堆工作电压可能下降到最低电池堆电压以下。此外，一个电池单元发生故障可能导致温度剧增，这可能逐级导致整个电池堆发生灾难性故障。

一种单个电池故障的解决方案是监测整个电池堆的温度和/或电压，并向用户发送电池组状况的指示。但是，单元故障需要更换整个电池堆，进而引起服务中断和更换成本。一种针对电池组重负载的解决方案是提高电池堆工作电压，使其在重负载时保持在最小电池堆电压以上。但是，使电池堆工作电压向上偏置可能会在轻载期间过度升高电压，从而使电池堆在所有负载条件下的电压变化过高。

第6,599,655号美国专利中公开了一种方法，所述方法通过隔离电池堆中的个别电池单元并且从剩余电池单元向负载提供电力来一次一个地调节所述电池单元。但是，没有任何可用方法可在调节期间以及在不断改变的负载条件下保持低电压变化。

发明内容

在一个方面中，公开了一种用于电池组的电池堆，所述电池堆可以包括一组电池模组，所述电池模组具有低端子和高端子，并且串联连接以产生所述电池堆的电池堆工作电压。所述电池单元可以连接到低端子或高端子中的一者，并且串联开关可以串联连接在所述电池单元与所述低端子或所述高端子中的另一者之间。并联开关可以在所述低端子与所述高端子之间并联连接到所述电池单元和所述串联开关。所述电池堆可以进一步包括电池堆监测电路，所述电池堆监测电路具有连接到所述串联开关的串联控制器以及连接到所述并联开关的并联控制器。所述电池堆监测电路还可以包括电池单元监测器，所述电池单元监测器连接到所述电池单元并且测量来自所述电池单元的单元参数。基于所测得的单元参数，所述电池堆监测电路可以选择性地将至少一个电池模组配置成通过在所述至少一个电池模组中闭合所述串联开关并且断开所述并联开关来促成所述电池堆工作电压，或者通过在所述至少一个电池模组中断开所述串联开关并且闭合所述并联开关来旁通所述电池堆工作电压。

另一方面，公开了一种降低电池堆的电池堆工作电压的电压变化的方法，其中所述电池堆包括串联堆叠的两个或更多个电池模组。所述方法可以包括通过在所述电池模组中的工作组中的每个电池模组中闭合串联开关并且断开并联开关来将所述工作组配置成促成所述电池堆工作电压。所述方法可以进一步包括通过在所述电池模组中的备用组中的每个电池模组中断开串联开关并且闭合并联开关来将所述备用组配置成旁通所述电池堆工作电压。所述方法可以进一步包括监测所述两个或更多个电池模组中的至少一个电池模组的所述电池堆工作电压和所述单元电压。如果所述电池堆工作电压的变化量大于预定电池堆阈值，则所述备用组中的至少一个电池模组可以配置成通过闭合所述串联开关并且断开所述并联开关来促成所述电池堆工作电压，或者所述工作组中的至少一个电池模组可以配置成通过断开所述串联开关并且闭合所述并联开关来旁通所述电池堆工作电压。

在又一方面中，公开了一种具有多个电池堆的电池组，其中每个电池堆可以包括多个电池模组，所述多个电池模组串联连接，以产生所述电池堆的电池堆工作电压。