CN101385186A - 高效运行的混合型电池组 - Google Patents

高效运行的混合型电池组 Download PDF

Info

Publication number
CN101385186A
CN101385186A CNA2007800059431A CN200780005943A CN101385186A CN 101385186 A CN101385186 A CN 101385186A CN A2007800059431 A CNA2007800059431 A CN A2007800059431A CN 200780005943 A CN200780005943 A CN 200780005943A CN 101385186 A CN101385186 A CN 101385186A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery pack
unit
module
control unit
unit module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2007800059431A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101385186B (zh
Inventor
康柱铉
朴正民
郑道阳
南宫檍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lg Energy Solution
Original Assignee
LG Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Chemical Co Ltd filed Critical LG Chemical Co Ltd
Publication of CN101385186A publication Critical patent/CN101385186A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101385186B publication Critical patent/CN101385186B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4264—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing with capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/26—Structural combinations of electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices with each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种包括一个由两个或多个具有不同输出量和容量的单元模块组成的模块组件、一个用于检测电池组的电流和/或电压并将检测到的电流信号和/或检测到的电压信号传送至一个控制单元的检测单元、用于在从检测单元接收到的电流信号和/或电压信号的基础上从模块组件中选择一个最佳单元模块的所述控制单元，和一个用于将模块组件的一个具体单元模块在所述控制单元的控制下电连接至一个外部输入及输出终端的开关单元组成的电池组。在本发明的电池组中，选择一个合适的单元模块并使其根据安装了电池组的装置的运行条件而运行，据此改进电池组的运行效率。

Description

高效运行的混合型电池组
技术领域
本发明涉及一种根据装置条件而高效运行的混合型电池组，并且，更具体而言，涉及一种复合型或混合型电池组，所述复合型或混合型电池组包括具有不同输出量和容量的两个单元模块、一个电压检测单元、一个控制单元和一个开关单元，其中根据安装了所述电池组的装置的操作条件选择并运行一个合适的单元模块，据此来改进该电池组的运行效率。
背景技术
由使用化石燃料例如汽油和柴油的交通工具所引起的最大的问题之一为产生空气污染。使用可进行充电和放电的二次电池作为交通工具的能源的技术作为解决上述问题的一种方法已经引起了广泛关注。因此，已经开发了电动车(EV)和混合型电动车(HEV)，电动车只使用一个电池运行，混合电动车一起使用一个电池和一个常规发动机。现在一些电动车和混合型电动车已被商业化。一种镍-金属氢化物(Ni-MH)二次电池已被主要用作电动车(EV)和混合型电动车(HEV)的能源。但是，近年来，已经尝试使用锂离子二次电池。
所述二次电池用作电动车(EV)和混合型电动车(HEV)的能源需要高的输出量和大的容量。为此，将多个小型二次电池(单元电池)相互串联或并联连接从而构成一个电池组。
图1为简要说明包括具有相同输出量和容量特性的单元模块的常规电池组的代表性视图。
参见图1，常规电池组100包括一个含有多个具有相同输出量和容量的电池组电池110的单元模块120、一个用于控制单元模块120的运行的控制单元130，和一个用于将控制单元130连接至一个装置(未示出)的外部输入和输出终端140。
如图1所示，该常规电池组100只包括一种单元模块120(一种具有相同种类的单元电池的机械连接和电连接组件)。但是，装置的初始运行条件一般不同于该装置的中间运行条件。因此，常规电池组100因其不能有效地响应这些运行条件而受到限制。
目前，大多数电池组包括一种电池组电池即大容量电池组电池或高输出量的电池组电池作为单元电池。但是，这些电池组不适于需要高输出量以用于起动转矩和起动之后需要大容量的体系，例如电动机。换言之，只包括一种单元模块的电池组无法用在需要复杂性能的体系中。
因此，需要复杂运行方式的装置(或体系)需要多个电池组。但是，在使用多个电池组的情况下，空间及时间效率和安全性降低。此外，需要高级技术和大量成本来开发满足所有特性的电池组电池。
考虑到上述问题，迫切需要开发一种可应用于需要复合特性的体系并且具有提高的空间效率的新型电池组。
在此方面，已知一项使用燃料电池作为混合型动力供应单元的技术。例如，未经审查的日本专利公开文本No.H6-124720公开了包括两个或多个蓄电池和一个燃料电池的电池体系。根据该电池体系，动力从一个蓄电池供应至外部，同时动力从燃料电池供应至另一个蓄电池从而使该另一个蓄电池可进行充电，据此完成稳定的电力供应。虽然该电池体系是一个包括多个电池的电池组，但是该电池体系的主要元件为燃料电池。因此，所述公开的电池体系不能依据安装了该电池体系的装置的运行条件而有效地运行。
此外，未经审查的日本专利公开文本No.2004-111242公开了一项将一个高输出量的二次电池和一个大容量的二次电池直接地相互并联连接从而构成一个电池组件并用该电池组件制备电池组的技术。但是，在该项技术中，不同种类的电池组电池构成一个单元模块，因此，该电池组不能依据安装了该电池组的装置的运行条件而有效地运行。
发明内容
技术问题
因此，做出了本发明以解决上述问题及仍待解决的其他技术问题。
通过为解决上述技术问题而进行的各种广泛和深入的研究及实验，本发明的发明者已经发现，使用具有不同特性的单元模块构成电池组时，将一个电流和/或电压检测单元、一个控制单元和一个开关单元以一种合适的方式相互电连接，并且自动地选择一个最佳的单元模块并使其依据电流和/或电压信号运行，所述电池组可依据安装了该电池组的装置的运行条件非常有效地运行。本发明是在这些发现的基础上完成的。
技术方案
根据本发明的一个方面，以上及其他目标可通过提供一个电池组来完成，所述电池组含有:一个包括两个或多个具有不同输出量和容量的单元模块的模块组件；一个检测电池组的电流和/或电压并将检测到的电流信号和/或检测到的电压信号传送至一个控制单元的检测单元；在从检测单元接收到的电流信号和/或电压信号的基础上从模块组件中选择一个最佳单元模块的所述控制单元；和一个在控制单元的控制下将模块组件的具体单元模块电连接至外部输入和输出终端的开关单元。
所述模块组件包括两个或多个具有不同输出量和容量的单元模块。或者，根据电池组的使用目的，所述模块组件可包括多个具有不同输出量和容量的单元模块。
可以用作各单元模块的单元电池的有，例如，镍-金属氢化物二次电池、镍-镉(Ni-Cd)二次电池和电容器。根据情形，可将两个或多个以上所指出的单元电池结合用作各单元模块的单元电池。
在一个优选的实施方案中，模块组件包括一个相对高输出量且小容量的单元模块与一个相对低输出量且大容量的单元模块。尤其地，该模块组件可优选在电池组中用作交通工具或电动机的能源。
高输出量且小容量的单元模块意指一个具有相对小的内电阻并瞬时提供大输出量的单元模块，而低输出量且大容量的单元模块意指一个具有相对大的内电阻并且虽然不提供高输出量但是提供大容量的单元模块。本发明的一个特征为将上述具有不同特征的单元模块结合从而构成一个电池组。
当将电池组应用于一个需要高输出量以用于起动转矩并在起动之后需要大容量的装置、例如交通工具或电动机的能源时，在初始运行过程中暂时使用高输出量且小容量的单元模块，因此，所述高输出量且小容量的单元模块可以具有小的容量。但是，在装置开始运行之后需要低输出量且大容量的单元模块来连续地供应能量，因此，优选所述低输出量且大容量的单元模块具有大的容量。本说明书中，输出量的高和低是相对概念，因此，输出量的大小不被特别地限制。
在一个优选的实施方案中，相对高输出量且小容量的单元模块包括超级电容器和/或二次电池作为单元电池。具体而言，所述高输出量且小容量的单元模块可由超级电容器或二次电池构成。根据情形，所述高输出量且小容量的单元模块可通过超级电容器和二次电池的结合而构成。超级电容器是以例如双电层电容器、伪电容器(pseudocapacitor)等为基础的。
根据本发明，所述二次电池可优选地为锂二次电池。在锂二次电池中，可根据负极活性材料的构造、正极活性材料的构造、电极组件的形状或电池的形状来控制单位重量的输出量和容量。因此，可容易地构造一个用于所述高输出量且小容量的单元模块的单元电池与一个用于所述低输出量且大容量的单元模块的单元电池。
电容器为施加电压时积聚电荷的元件。电容器具有高输出量的特性。在一个优选的实施方案中，电容器可为双电层电容器和/或伪电容器。
双电层电容器为一种在电极和电解质之间界面处形成的电双层中在电解质上产生离子并在电极上产生电子从而贮存电荷的元件。伪电容器为一种使用法拉第反应来贮存邻近电极材料表面的电子的元件。
双电层电容器包括一个其中一个双层电容和一个等效串联电阻(ESR)相互串联连接的等效电路。在此情况下，双层电容与电极的表面积成比例，并且ESR为电极的电阻、电解液的电阻和电极的孔中的电解质的电阻的总和。双电层电容器的瞬时高输出特性是优良的；但是，双电层电容器的能量密度和贮存特性同常规二次电池相比较差。
另一方面，本发明的电池组包括两个或多个具有不同输出量和容量的单元模块，因此，本发明消除了上述超级电容器的问题。例如，当将超级电容器用作高输出量且小容量的单元模块的单元电池，并将具有高能量密度和高放电电压的锂二次电池用作低输出量且大容量的单元模块的单元电池时，既可获得超级电容器的瞬时高输出特性也可获得锂二次电池的高能量密度特性。
在控制单元的控制下，开关单元用于将模块组件的具体单元模块电连接至外部输入和输出终端。作为开关单元，可以使用例如商业化的机械式继电器开关或电开关，如固态继电器或半导体继电器。当然，也可使用具有不同结构的多种类型的开关。
检测单元用于检测电池组的电流和/或电压并将检测到的信息传送至控制单元。检测单元实时地或周期性地检测电池组的电流和/或电压。在检测电池组的电流的情况下，检测单元可以是电流检测单元。另一方面，在检测电池组的电压的情况下，检测单元可以是电压检测单元。优选地，电流检测单元和电压检测单元均可包括在电池组内。
外部输入和输出终端(负极终端和正极终端)的种类不受特别限制，只要电流检测单元位于开关单元与外部输入和输出终端之间。电压检测单元可位于外部输入和输出终端、即负极终端和正极终端之间。
控制单元用于在从检测单元接收到的电流和/或电压信号的基础上从模块组件中选择一个最佳的单元模块。控制单元可以作为一个独立元件被包括在电池组内。或者，控制单元可被包括在电池管理系统(BMS)中。此外，BMS还可含有一个检测各单元模块的容量的电压检测单元。
根据本发明的另一方面，提供一种具有上述构造的电池组的运行方法。所述电池组的运行方法包括:(a)当运行外部装置时，通过一个控制单元控制一个开关单元以将一个模块组件的高输出量且小容量的单元模块连接至一个外部输入和输出终端；(b)通过一个检测单元，检测电池组的电流和/或电压并将检测到的信号传送至所述控制单元；和(c)当由检测到的信号计算出的数值小于预定临界值时，通过所述控制单元将一个信号传送至所述开关单元，从而使低输出量且大容量的单元模块连接至外部输入和输出终端。
外部装置可以包括但不限于电动车(EV)、混合型电动车(HEV)、自动装置和电动自行车，以及电动小型摩托车。
如前所述，由于在设备的初始运行阶段需要高输出量，因此控制单元将一个信号传送至开关单元从而使模块组件的高输出量且小容量的单元模块连接至外部输入和输出终端。开关单元打开一个相应的开关从而使一个具体的单元模块连接至外部输入和输出终端。
检测单元实时地或周期性地监测电池组的电流和/或电压。当检测到的电流值和/或检测到的电压值已经达到或超过预定临界值时，进行反馈至控制单元。控制单元控制开关单元运行从而使低输出量且大容量的单元模块连接至外部输入和输出终端。连接至外部输入和输出终端的低输出量且大容量的单元模块连续地供应能量至一负载。
此外，当运行中的低输出量且大容量的单元模块的电压小于预定临界值时，电池组的运行方法还可包括将一个相应信号通过控制单元传送至开关单元，从而使高输出量且小容量的单元模块连接至外部输入和输出终端。
两个单元模块的选择性运行所基于的临界值可通过考虑多种因素而适当地确定，所述因素例如构成单元模块的单元电池的状况、设备的运行条件等。
根据以上所述的运行方法，本发明的电池组的一个最佳的单元模块可根据外部装置的运行条件进行选择。因此，本发明的电池组适用于在装置运行过程中所需输出量会变化的装置，据此提高电池组的运行效率。这种电池组的有效运行最终增加了各单元模块的使用寿命并因此增加了电池组的使用寿命。此外，当具体单元模块的使用寿命完结时，可用一个新的单元模块替代旧的单元模块而无需丢弃整个电池组。因此，本发明非常经济。
附图说明
本发明的上述及其他目标、特征及其他优点将从以下连同附图的详细描述中更加清楚地被理解，其中:
图1为说明包括具有相同输出量和容量特性的单元模块的常规电池组的代表性视图；
图2为说明本发明的一个优选实施方案的包括具有不同输出量和容量特性的单元模块的电池组的代表性视图；和
图3为说明本发明的另一个优选实施方案的电池组的代表性视图。
具体实施方式
现在，将参照附图对本发明的优选实施方案进行详细描述。但是，应该注意的是，本发明的范围不受限于所述实施方案。
图2为说明本发明的一个优选实施方案的包括两个具有不同输出量和容量特性的单元模块的电池组结构的代表性视图。
参见图2，电池组200包括一个模块组件210、一个电流检测单元240、一个控制单元250、一个开关单元260和一个外部输入和输出终端270。模块组件210包括两个单元模块220和230，它们分别具有多个电池组电池221和231。第一单元模块220具有相对高输出量且小容量的电池组电池221，而第二单元模块230具有相对低输出量且大容量的电池组电池231。组成单元模块220和230的电池组电池221和231的数目可彼此不同。例如，组成第二单元模块230——所述第二单元模块需要大容量——的电池组电池231的数目大于组成第一单元模块220的电池组电池221的数目。
安置在开关单元260和外部输入和输出终端270之间的电流检测单元240用于实时地或周期性地监测电池组200的电流值并将监测到的电流值传送至控制单元250。
控制模块组件210和开关单元260的运行的控制单元250用于将从电流检测单元240接收到的电流值与控制单元250中贮存的预定临界值相比较并在比较结果的基础上控制模块组件210和开关单元260的运行。例如，当确认根据装置(未示出)的运行条件输出大量的电流至模块组件210时，控制单元250控制开关单元260进行运行从而使第一单元模块220连接至外部输入和输出终端270。另一方面，当确认小量的电流正被输出至模块组件210时，控制单元250控制开关单元260进行运行从而使第二单元模块230连接至外部输入和输出终端270。
可设置控制单元250的运行从而使控制单元250的运行还可通过所述装置进行控制。也可设置预定的临界值从而使所述预定的临界值可由所述装置改变。
根据情形，可对控制单元250进行设置从而可通过控制单元250检查各单元模块220和230的状况(例如，一些电池组电池的退化)，并且检查到的信息可从外部进行确认。此外，当需要替换一个具体的单元模块(例如，单元模块220)，并且在该具体单元模块的替换过程中需要电池组继续运行时，控制单元250可控制开关单元260进行运行从而使未被替换的单元模块230连接至外部输入和输出终端270。
图3为说明本发明的另一个优选实施方案的电池组的代表性视图。
图3的电池组201与图2的电池组200的不同在于，除了在开关单元260和外部输入和输出终端270之间安置的电流检测单元240之外，还在外部输入和输出终端270和272之间安置一个电压检测单元242。
因此，控制单元250用于将实时地或周期性地从电压检测单元242接收到的电压值以及从电流检测单元240接收到的电流值与控制单元250中贮存的预定临界值相比较并在比较结果的基础上控制模块组件210和开关单元260的运行。
根据本发明的应用，可向本发明的电池组中添加其他众所周知的组件。虽然本发明的优选实施方案已为说明之目的而被公开，但是本领域的技术人员将认识到的是，在未偏离所附权利要求书中公开的本发明的范围和主旨的情况下，可进行多种变形、添加和取代。
工业实用性
从上述权利要求书中明显看出的是，构造本发明的电池组从而使该电池组包括具有不同特征的单元模块，并控制具体的一个或多个单元模块在最佳条件下运行。因此，本发明的电池组可用于有效地运行需要复杂运行特性的多种体系，例如电动车、混合型电动车、自动装置、电动自行车和电动小型摩托车。

Claims (15)

1.一种电池组，含有:
一个包括两个或多个具有不同输出量和容量的单元模块的模块组件；
一个用于检测电池组的电流和/或电压并将检测到的电流信号和/或检测到的电压信号传送至一个控制单元的检测单元；
用于在从检测单元接收到的电流信号和/或电压信号的基础上从模块组件中选择一个最佳单元模块的所述控制单元；和
一个用于在所述控制单元的控制下将模块组件的一个具体单元模块电连接至外部输入和输出终端的开关单元。
2.根据权利要求1的电池组，其中每一个单元模块包括镍-金属氢化物二次电池、镍-镉(Ni-Cd)二次电池、电容器和/或锂二次电池作为单元电池。
3.根据权利要求1的电池组，其中所述模块组件包括一个相对高输出量且小容量的单元模块和一个相对低输出量且大容量的单元模块。
4.根据权利要求3的电池组，其中相对高输出量且小容量的单元模块包括超级电容器和/或二次电池作为单元电池。
5.根据权利要求4的电池组，其中所述超级电容器以双电层电容器和/或伪电容器为基础，并且所述二次电池为锂二次电池。
6.根据权利要求1的电池组，其中所述开关单元为一个机械式继电器开关或一个电开关，例如固态继电器或半导体继电器。
7.根据权利要求1的电池组，其中检测单元实时地或周期性地检测电池组的电流和/或电压。
8.根据权利要求1的电池组，其中检测单元为安置在开关单元和外部输入和输出终端之间的电流检测单元。
9.根据权利要求1的电池组，其中检测单元为安置在两个外部输入和输出终端之间的电压检测单元。
10.根据权利要求8或9的电池组，其中电流检测单元和电压检测单元均包括在电池组内。
11.根据权利要求1的电池组，其中控制单元包括在电池管理系统(BMS)内。
12.根据权利要求11的电池组，其中BMS还包括一个检测各单元模块的容量的电压检测单元。
13.根据权利要求1的电池组，其中电池组用作电动车、混合型电动车、自动装置、电动自行车或电动小型摩托车的能源。
14.一种运行权利要求1的电池组的方法，包括:
当外部装置开始运行时，通过一个控制单元控制一个开关单元以将一个模块组件的一个高输出量且小容量的单元模块连接至外部输入和输出终端；
通过一个检测单元检测电池组的电流和/或电压，并将检测到的信号传送至所述控制单元；和
当由检测到的信号计算出的数值小于预定临界值时，通过控制单元将一个信号传送至开关单元，以将一个低输出量且大容量的单元模块连接至外部输入和输出终端。
15.根据权利要求14的运行方法，还包括:
当运行中的低输出量且大容量的单元模块的电压小于预定临界值时，通过控制单元将一个信号传送至开关单元，从而使高输出量且小容量的单元模块连接至外部输入和输出终端。
CN2007800059431A 2006-02-20 2007-01-06 高效运行的混合型电池组 Active CN101385186B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20060015995 2006-02-20
KR10-2006-0015995 2006-02-20
KR1020060015995 2006-02-20
PCT/KR2007/000090 WO2007097522A1 (en) 2006-02-20 2007-01-06 Hybrid-typed battery pack operated in high efficiency

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101385186A true CN101385186A (zh) 2009-03-11
CN101385186B CN101385186B (zh) 2011-05-04

Family

ID=38437540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007800059431A Active CN101385186B (zh) 2006-02-20 2007-01-06 高效运行的混合型电池组

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7782016B2 (zh)
JP (2) JP5780694B2 (zh)
KR (1) KR100825208B1 (zh)
CN (1) CN101385186B (zh)
TW (1) TWI338398B (zh)
WO (1) WO2007097522A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103733421A (zh) * 2011-08-30 2014-04-16 丰田自动车株式会社 车辆

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101121757B1 (ko) * 2007-11-07 2012-03-23 에스케이이노베이션 주식회사 스위치를 이용한 전기자동차용 2차 전지의 안전장치및 보호방법
KR101130050B1 (ko) * 2007-11-21 2012-03-28 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 중대형 전지팩
WO2011060096A2 (en) * 2009-11-11 2011-05-19 Atieva, Inc. Interlock mechanism for a multiple battery pack
KR101097272B1 (ko) 2010-07-27 2011-12-21 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 이를 구비하는 전기 이동수단
KR101370859B1 (ko) * 2011-10-10 2014-03-07 주식회사 엘지화학 리튬이온 하이브리드 전지팩
US9231407B2 (en) 2012-05-07 2016-01-05 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery system, method of controlling the same, and energy storage system including the battery system
US20140091748A1 (en) * 2012-09-28 2014-04-03 Quantumscape Corporation Battery control systems
US10319536B1 (en) * 2012-11-19 2019-06-11 Prakash Achrekar High-capacity electrical energy storage device
KR101811671B1 (ko) * 2015-05-26 2018-01-25 킴스테크날리지 주식회사 전기적 하이브리드 에너지 저장장치
US11923516B2 (en) 2017-07-21 2024-03-05 Quantumscape Battery, Inc. Active and passive battery pressure management
KR102015291B1 (ko) * 2018-01-25 2019-10-04 (주)엘앤비파워 순간 고출력 하이브리드 bms 전지 팩 시스템
JP7122058B2 (ja) * 2018-06-20 2022-08-19 昭和電工マテリアルズ株式会社 シミュレーション方法及びシミュレーション装置
US11479080B2 (en) 2018-10-19 2022-10-25 Systematic Power Manufacturing, Llc Hybrid energy power module for mobile electrical devices
US11833987B2 (en) 2021-06-11 2023-12-05 Systematic Power Manufacturing, Llc Super capacitor based power module for lift gate

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0686407A (ja) * 1992-08-31 1994-03-25 Isuzu Motors Ltd ハイブリッド電源電気自動車
JPH06124720A (ja) 1992-10-10 1994-05-06 Aqueous Res:Kk ハイブリッド電源装置
JPH07143675A (ja) * 1993-11-18 1995-06-02 Nec Corp 電池駆動電子機器
JPH07154924A (ja) * 1993-11-26 1995-06-16 Nec Corp 携帯電子機器の電池使用方式
JPH07194014A (ja) * 1993-12-27 1995-07-28 Yokogawa Electric Corp 電池電源の自動切替え装置
JP3429068B2 (ja) * 1994-07-12 2003-07-22 マツダ株式会社 ハイブリッド電源式電動車両
JPH08331768A (ja) * 1995-06-02 1996-12-13 Internatl Business Mach Corp <Ibm> バッテリの過放電保護回路
JPH0998514A (ja) * 1995-09-29 1997-04-08 Fuji Heavy Ind Ltd 車両用電源装置
JPH10191576A (ja) * 1996-12-27 1998-07-21 Fuji Heavy Ind Ltd 電気二重層コンデンサを用いた車両用電源装置
JPH11102236A (ja) * 1997-09-25 1999-04-13 Seiko Epson Corp バッテリ駆動電子機器
JPH11234915A (ja) * 1998-02-20 1999-08-27 Fujitsu Ltd 充電可能な電池を備えた電源装置、および複数の電池の充電／放電方法
KR100536589B1 (ko) * 1999-07-27 2005-12-14 삼성전자주식회사 배터리 전원의 전자 장치 및 그의 전원 공급 제어 방법
JP2001298806A (ja) * 2000-04-17 2001-10-26 Toyota Motor Corp 車両用制御装置、制御方法および車両
JP2002064946A (ja) * 2000-08-11 2002-02-28 Sony Corp 電源装置
JP2002095174A (ja) * 2000-09-13 2002-03-29 Casio Comput Co Ltd 電源装置及びその充放電方法
JP4196245B2 (ja) * 2000-09-28 2008-12-17 株式会社デンソー 車両用充電装置
JP4627588B2 (ja) * 2000-10-20 2011-02-09 パナソニック株式会社 電池パックとその検査装置
JP3794933B2 (ja) * 2001-04-19 2006-07-12 三菱重工業株式会社 電源装置
JP3896258B2 (ja) * 2001-04-25 2007-03-22 株式会社日立製作所 自動車電源装置
JP3812459B2 (ja) * 2002-02-26 2006-08-23 トヨタ自動車株式会社 車両の電源制御装置
JP2004056995A (ja) * 2002-05-30 2004-02-19 Nec Tokin Corp ハイブリッド電源システム
JP2004032871A (ja) * 2002-06-25 2004-01-29 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 走行車両用電源システム
JP4082147B2 (ja) * 2002-09-19 2008-04-30 日産自動車株式会社 組電池
JP2004248369A (ja) * 2003-02-12 2004-09-02 Toshio Nozawa 携帯機器用電力供給システム
JP2004304983A (ja) * 2003-04-01 2004-10-28 Canon Inc 汎用型充電器
JP3958269B2 (ja) * 2003-09-09 2007-08-15 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 復調装置およびこれを有するデータ記録装置
JP3976268B2 (ja) * 2003-11-28 2007-09-12 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 電池パック、電気機器、コンピュータ装置、電池の制御方法、電力供給方法、およびプログラム
KR100586392B1 (ko) * 2003-12-05 2006-06-08 주식회사 팬택 과전압 방지 장치
JP4196122B2 (ja) * 2005-02-25 2008-12-17 パナソニック株式会社 電池パック

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103733421A (zh) * 2011-08-30 2014-04-16 丰田自动车株式会社 车辆
CN103733421B (zh) * 2011-08-30 2016-05-11 丰田自动车株式会社 车辆

Also Published As

Publication number Publication date
TWI338398B (en) 2011-03-01
JP5780694B2 (ja) 2015-09-16
JP2009527873A (ja) 2009-07-30
CN101385186B (zh) 2011-05-04
TW200805737A (en) 2008-01-16
KR20070083173A (ko) 2007-08-23
US20070262746A1 (en) 2007-11-15
US7782016B2 (en) 2010-08-24
WO2007097522A1 (en) 2007-08-30
JP6076944B2 (ja) 2017-02-08
JP2014197554A (ja) 2014-10-16
KR100825208B1 (ko) 2008-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101385186B (zh) 高效运行的混合型电池组
US6809433B2 (en) Capacitor unit with electric double layer capacitors, control method and control apparatus for the same, and accumulator system for motor vehicles
US5883496A (en) Electric vehicle power supply
Vazquez et al. Energy storage systems for transport and grid applications
Habib et al. A comparative study of electrochemical battery for electric vehicles applications
Habib et al. Energy-efficient system and charge balancing topology for electric vehicle application
KR101921135B1 (ko) 연소 엔진과 자동차에 이용되는 무연 시동 축전 배터리, 처리 방법 및 그 용도
Andreev An overview of supercapacitors as new power sources in hybrid energy storage systems for electric vehicles
US9006921B2 (en) Energy storage system and related method
EP3005466A1 (en) A segmented fuel cell-battery passive hybrid system
CN103229385A (zh) 用于汽车的蓄能装置
CN2648617Y (zh) 蓄电池电压均衡控制装置
Gagliardi et al. Experimental results of on-board battery-ultracapacitor system for electric vehicle applications
Miller et al. Power electronic enabled active hybrid energy storage system and its economic viability
CN203377351U (zh) 一种复合式车载电源
Mohseni et al. Battery technologies in electric vehicles: Improvements in electric battery packs
US9634357B2 (en) Hybrid type secondary battery including electrodes having different output and capacity properties
Ahmed Sher et al. Power storage options for hybrid electric vehicles—A survey
CN201594767U (zh) 包括超级电容器的电动汽车供电系统
Bhardwaj et al. Lead acid battery with thin metal film (TMF®) technology for high power applications
Mahadevan et al. Battery Technologies
US20220006300A1 (en) Electrical energy store, device and method for operating an electrical energy store
Hellstern et al. Electrochemical capacitors for electromobility: A review
Cornu High performance nickel-cadmium cells for electric vehicles
Charde et al. APPLICATIONS OF ULTRACAPACITORS IN ELECTRIC AND HYBRID VEHICLE

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20211217

Address after: Seoul, South Kerean

Patentee after: LG Energy Solution

Address before: Seoul, South Kerean

Patentee before: LG CHEM, Ltd.