[发明专利]用于双均衡电池和电池组性能管理的方法和系统

说明书

一种用于基于电池内的电池芯的状况提供双均衡电池管理的电池性能管理的方法和系统。使用被动电池均衡法执行电池管理，直到感测到电池内的状况，由此随后使用主动电池均衡法执行电池管理。

相关申请引用

本申请要求于2019年5月16日提交的第62/848,833号美国临时申请的优先权，该临时申请通过引用结合在此。

技术领域

本公开总体涉及电池，更具体地说，涉及一种用于电池和电池组性能管理的方法和系统。

背景技术

用于为不同的电器和其他设备供电的电池已经存在很多年了。通常，电池组包括一定数目的电池芯。电池组中的各个电池芯具有不同的容量，并且可能处于不同的荷电状态(SOC)。由于制造或操作条件的微小差异，电池组中的每个电池芯都以略有不同的速率充电和放电。在电池芯串联连接的电池组中，具有最小容量的电池芯是问题所在。在具有较高容量的电池芯被同时部分地充电或同时部分地放电时，这个电池芯很容易被过度充电或过度放电。因此，电池组的容量受到具有最低容量的电池芯的限制。此外，在电池组中，电池芯之间的微小容量差异趋向于随着每次充电和放电循环被放大，这可能导致电池芯以及整个电池组的永久性故障。电池组中的电池芯的不平衡是决定电池组寿命的一个因素。在很多这样的电池组中使用锂离子(Li-ion)电池。

因此，在很多不同的应用中使用锂离子电池为设备供电。但是，锂离子电池有两个设计问题：(i)若它们被过度充电，则它们可能损坏，这可能导致过热甚至爆炸；并且(ii)若锂离子电池放电到低于某个阈值(大约是总容量的5％)，则它们可能损坏。若电池芯放电到低于这个阈值，则它们的容量可能会永久性减少。此外，与铅酸电池或镍铬/镍氢电池不同的是，锂离子电池芯对由过充导致的过压更敏感。

因此，提供了一种克服当前系统的一些缺点的用于电池和电池组性能管理的方法和系统。

发明内容

在一个实施例中，本公开涉及一种双均衡电池管理的方法。双均衡电池管理可用于电池组模块或由串联的电池组形成的整个电池架。更具体地说，本公开涉及一种双均衡电池管理系统和双均衡电池管理方法。在该系统的一个实施例中，该系统将主动均衡或主动平衡电池管理系统与被动均衡或被动平衡电池管理系统相结合，以进行电池芯管理。在该方法的一实施例中，该方法确定被动均衡电池管理系统与主动均衡电池管理系统之间的切换条件和/或确定均衡策略。本公开可应用于电池储能系统(BESS)和不间断电源(UPS)中的电池管理系统(BMS)。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于均衡由多个电池芯组成的电池组的双均衡电池系统和双均衡电池管理方法。该系统通常运行或执行一种被动均衡电池管理法，并且在确定需要主动均衡电池管理时运行或执行一种主动均衡电池管理法。例如，在最高荷电状态(SOC)容量电池芯与最低SOC容量电池芯之间的SOC差异达到预定值时。

在一个实施例中，该方法包括利用K-最近邻(KNN)方法确定系统是否应使用主动均衡电池芯管理来操作。若确定需要主动均衡电池芯管理，则系统向基于云的监控系统或本地监控系统(HMI等)发送主动均衡维护请求。然后，系统监控电池以确定是否仍需要主动均衡电池管理，若不需要，则返回到被动均衡电池管理。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于均衡由多个电池芯组成的电池组的装置。在一个实施例中，该装置包括：包含16个电池芯的电池组、带有被动电池平衡系统的BMS、提供主动均衡维护的刷新套件、以及基于云的监控系统。应理解，该电池组可包括任何数目的电池芯，并且本公开也可有益于任何类型的电池化学。

在本公开的一个方面中，提供了一种用于具有一组电池芯的电池的双均衡电池管理的方法，该方法包括：确定是否应使用主动均衡电池管理法；将电池芯管理从被动均衡电池管理法改变为主动均衡电池管理法。