[发明专利]电池组管理

说明书

一种电池组管理系统(103)，用于包括彼此并联连接的多个电池组电池单元(101，102)的电池组(100)。该电池组管理系统包括：用于跨多个电池组电池单元中的至少一个连接的电子电路(104)。该电子电路包括电荷存储装置(105)和切换装置(106)。切换装置将电路在第一状态与第二状态之间切换，在第一状态中，电荷从至少一个电池组电池单元释放并被引导至电荷存储装置，在第二状态中，电荷从电荷存储装置放电并被引导到至少一个电池组电池单元。切换装置被布置成将电路在第一状态与第二状态之间重复地切换，以使至少一个电池组电池单元经历到电荷存储装置的脉冲充电和来自电荷存储装置的脉冲放电。

技术领域

本公开内容涉及用于包括彼此并联连接的多个电池组电池单元的电池组的装置和方法。上述装置和方法可以特别应用于包括锂硫电池组电池单元的电池组的领域。

背景技术

典型的电池组电池单元包括阳极、阴极和设置在阳极与阴极之间的电解质。阳极、阴极和电解质可以包含在壳体例如软包(pouch)内。电连接例如连接片可以耦接到壳体以提供与电池单元的阳极和阴极的电连接。典型的电池组包括多个电池组电池单元。电池单元可以例如通过将电连接耦接到电连接器而串联或并联耦接。

可再充电电池组通常包括被设计成经历连续的充电-放电循环的多个可再充电电池单元。这样的可再充电电池单元特别是其(电池组)堆的使用(出于用存储的电化学能量对其充电以用户后续放电和使用)在一系列应用中变得越来越重要，包括在汽车、船舶和其他交通工具应用中、在家用的和不间断的能量供应中、以及在用于满足在家用的和并网的电网中的需求和负载均衡的从间断的和可再生的电源产生的能量的存储中以。

在电池组的充电和放电期间，可能期望形成电池组的不同电池组电池单元的容量状态保持彼此大致相同。也就是说，可能期望电池组中不同电池单元的电荷状态(或等效地放电程度)在充电和放电期间一致地增加和减少。例如，可以对电池组电池单元充电，直到形成电池组电池单元的电池单元中的每个电池单元达到给定的电荷状态。如果电池单元中的每个电池单元的电荷状态基本上保持彼此相同，则每个电池单元可以大致同时达到给定的电荷状态(在给定的电荷状态处充电停止)。

电池组的这样的操作可以减少电池组中的电池单元中的一个或更多个电池单元的性能劣化，上述性能劣化另外可能由形成电池组的不同电池单元的电荷状态的差异引起。

在一些电池组(例如，包括锂离子电池单元的电池组)中，彼此并联连接的电池组电池单元表现出通常用于彼此自平衡的电压特性，使得电池组电池单元之间的容量状态的任何差异被校正。然而，其他电池组电池单元，诸如锂硫电池组电池单元，表现出(在至少一些情况下)不用于促进彼此并联连接的电池单元之间的自平衡的电压特性。因此，期望提供促进可能在彼此并联连接的电池单元之间出现的容量状态差异的减小的装置和方法。

本文中考虑的特定类型的电池组电池单元是锂硫(Li-S)电池组电池单元。锂硫是下一代电池单元化学物质，例如其理论能量密度是锂离子的5倍，并且可以更好地用作一系列应用的电化学能量存储。典型的锂-硫电池单元包括由锂金属或锂金属合金形成的阳极和由元素硫或其他电活性硫材料形成的阴极。硫或其他电活性含硫材料可以与导电材料诸如碳混合以改善其导电性。

发明内容

如上所述，在一些电池组电池单元中，跨电池组电池单元的电压取决于电池组电池单元的电荷状态。例如，跨电池组电池单元的电压可以与电池组电池单元的容量状态大致成比例。当这样的电池组电池单元彼此并联连接时，电池组电池单元通常彼此自平衡，使得电池组电池单元之间的容量的任何差异被校正并且每个电池组电池单元具有大致相同的容量。例如，如果彼此并联连接的两个电池单元具有不同的容量，则跨每个电池单元的电压可以不同。这样的电压差将驱动电流在两个电池组电池单元之间流动以将电荷从处于较高容量的电池组电池单元传递到处于较低容量的电池组电池单元，从而用作校正两个电池单元之间的容量的差异。