[发明专利]具有旁路的电池应力释放系统

说明书

一种电力系统包括并联设置的电池充电路径和电容器充电路径。在浪涌事件期间，电流限制元件限制电流沿着电池充电路径流动以释放电池应力。在浪涌事件期间，还通过开关元件来防止电流沿着旁路路径在电池与负载之间流动。在稳态充电条件下，电流限制元件的电阻减小，从而增加沿着电池充电路径在电池与负载之间流动的电流。在稳态条件下，开关电路控制开关元件的操作，从而还允许电流沿着旁路路径在电池与负载之间流动。电流限制元件的电阻的变化和/或开关电路对开关元件的致动可选地基于温度变化，并且是在不需要外部控制输入信号的情况下被动地实现的。

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年4月27日提交的美国临时专利申请No.63/016,087的优先权和申请日权益，其全部公开通过引用其全部内容而并入本文。

背景技术

快速充电(charge)和放电事件不利地影响电池的运行情况，特别是当在以高功率负载使用电池期间发生快速充电和放电事件时。这种浪涌(inrush)事件例如可以由于来自负载的突然需求(举例来说，如在电池与负载之间初始建立电接触时)或者由于在再充电期间电流突然流向电池而发生。

在给定运行期间主电池的高功率需求以及电池频繁接触浪涌事件(例如，EV的加速、再生制动等)的情况下，电池应力对于电动车辆(EV)可能是特别关注的。降低的电池性能和容量可以导致降低的车辆性能，最终导致早期和潜在的昂贵电池更换。

发明内容

根据本公开的一个实现，提供了一种车辆的电力系统(power system)，该电力系统包括并联设置的电池充电路径(battery charge path)和电容器充电路径(capacitorcharge path)。将电池充电路径配置成从电池向负载提供电流。将电容器充电路径配置成从电容器向负载提供电流。沿着电池充电路径串联设置了具有可变电阻的电流限制元件。该充电系统(charge system)还包括旁路系统。该旁路系统包括旁路路径，该旁路路径是与电池充电路径并联设置的。沿着旁路路径设置了开关元件。将开关元件配置成选择性地防止电流沿着旁路路径流动以及允许电流沿着旁路路径流动。将开关电路配置成防止电流沿着旁路路径流动，同时电流限制元件由基本上限制电流在电池与负载之间流动的电阻来限定。

在一些实施方式中，当电流限制元件由基本上限制电流在电池与负载之间流动的电阻来限定时，在电池与负载之间流动的电流小于沿着电容器充电路径流动的电流。将开关电路可选地配置成允许电流沿着旁路路径流动，同时电流限制元件由允许电流在电池与负载之间流动的低电阻来限定。在一些实施方式中，当开关电路操作以允许电流沿着旁路路径流动时，基本上没有电流沿着电容器充电路径在电容器与负载之间流动。

在各种实施方式中，所述开关电路包括温度可变组件，所述温度可变组件具有响应于第一温度变化而改变的电阻。电阻的变化可选地是在不向温度可变组件施加外部控制输入信号的情况下实现的。在一些实施方式中，电流限制元件包括热敏元件，该热敏元件具有响应于第二温度变化而改变的电阻。第一温度变化可以与第二温度变化相同。另选地，第一温度变化可以不同于第二温度变化。

温度可变组件可选地包括正温度系数热敏电阻，并且热敏元件可选地包括负温度系数热敏电阻。温度可变组件的电阻响应于温度可变组件的核心达到预定温度而增加。热敏元件的电阻响应于热敏元件的核心达到预定温度而减小。

根据各种实施方式，开关元件包括半导体开关。将温度可变组件的电阻的变化可选地配置用于改变向半导体开关的栅极施加的电压信号。电流限制元件可选地可以包括热敏元件。热敏元件的电阻可以响应于热敏元件的核心达到超过第一阈值温度范围的温度而减小。

响应于温度可变组件的核心达到超过第二阈值温度范围的温度，向半导体开关的栅极施加的电压信号可选地运行以允许电流流过旁路路径。第二阈值温度范围对应于比第一阈值温度范围的温度大的温度。温度可变组件的电阻可选地响应于该温度可变组件的核心的温度超过第二阈值温度范围而增加。