CN103534859B - 电池组系统 - Google Patents

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Abstract

环境污染的来源是由交通车辆（例如，汽车、卡车）对燃料的燃烧。电动车辆（EV）的使用被视为对于能量利用的实质性进步。当前的EV利用电动发动机和向发动机提供能量的电池组。该电动发动机的技术十分发达，因为在火车、潜艇和工业设施中普遍使用这样的发动机。但是，尽管用于EV的电池组在过去几年已经取得了很大发展，这些电池组仍然存在问题。这些电池组昂贵、重量重，且在它们可以提供的能量的量方面有所限制。这个障碍是限制EV在当今大众市场上使用的主要因素。这里所描述的是用于对一组单体电池进行互连的转换开关芯片，包括：主负极端子；级联的负极端子；主正极端子；级联的正极端子；多个单体电池端子；以及多个开关。

Description

电池组系统
技术领域
本公开内容涉及电池组系统的领域。在某些实施例中，本公开内容涉及电动车（EV）电池组系统以及EV动力传动系统。
背景技术
EV电池组典型地包括若干电池模块，每个电池模块包括被装填到硬化封装内的若干电池（例如，若干个单个单体电池的电池（single cell battery））。该电池组的规格由汽车制造商来确定并且考虑到发动机和期望的环境条件的极端需要。因此，所述规格通常要求备用电池模块和/或备用材料，例如电解液，以被添加到单体电池中从而补偿生产故障和电池随着时间的劣化。此外，EV电池组具有固定的电流和电压输出。
因为电动发动机需要大电流来产生高转矩且需要高电压来产生高速，当汽车从大的加速度状态进入到高速状态时，来自电池组的发动机的需求随着时间改变。
发明内容
这里所描述的是改进的电池组系统。在一个方面中，所述改善的电池组系统包括电池组，所述电池组包括耦合到控制器的开关网格。在一些实施例中，所述开关网格包括多个电池模块和布线结构，所述布线结构使得所述控制器能够改变电池模块和/或电池组内的电池（例如，单体电池）的配置。该开关网格用于改变所述电池组的输出以适合发动机的电流需求。改进的电池组可以配置为考虑到电池组中的每个电池的当前状态和环境条件以及电池历史信息和制造商建议。
在一个具体的方面中，提供了一种用于对一组单体电池进行互连的转换开关（switcher）芯片。在一些实施例中，所述转换开关芯片包括：主负极端子；级联的负极端子；主正极端子；级联的正极端子；多个单体电池端子；以及多个开关。
所述转换开关芯片可以被配置为使得：（a）当一组单体电池经由多个单体电池端子连接到转换开关芯片，并且所述多个开关的第一子集关闭且其余的所述开关打开时，所述一组单体电池彼此并联连接且电流能够流出所述主正极端子但是不能流出所述级联的正极端子，（b）当一组单体电池经由多个单体电池端子连接到所述转换开关芯片，并且所述多个开关的第二子集关闭且其余的所述开关打开时，所述一组单体电池彼此串联连接且电流能够流出所述主正极端子但是不能流出所述级联的正极端子，（c）当一组单体电池经由多个单体电池端子连接到所述转换开关芯片，并且所述多个开关的第三子集关闭且其余的所述开关打开时，所述一组单体电池中的所述单体电池的至少两个彼此串联连接且电流能够流出所述级联的正极端子但是不能流出所述主正极端子，（d）当一组单体电池经由多个单体电池端子连接到所述转换开关芯片，并且所述多个开关的第四子集关闭且其余的所述开关打开时，子集组的单体电池（a subset set of cells）彼此并联连接，至少一个单体电池与其它的单体电池均电气地断开，且电流能够流出所述主正极端子但是不能流出所述级联的正极端子，并且，（e）当一组单体电池经由多个单体电池端子连接到所述转换开关芯片，并且所述多个开关的第五子集关闭且其余的所述开关打开时，子集组的单体电池彼此串联连接，并且所述组中的至少一个单体电池与所述组中的其它单体电池均电气地断开。
在一些实施例中，转换开关芯片进一步包括通信电路，所述通信电路包括发送器和接收器，其中，所述接收器通信连接到控制器或相邻转换开关芯片的发送器，以使得所述接收器可操作用以接收从所述控制器或所述相邻转换开关芯片的发送器所发送的开关命令。
在一些实施例中，所述转换开关进一步包括命令解码器，所述命令解码器被配置为对由所述通信电路从所述控制器或从另一个转换开关芯片所接收的命令进行错误检查，并且所述命令解码器被配置为阻止错误的命令。
在一些实施例中，所述转换开关进一步包括开关控制逻辑，所述开关控制逻辑连接到所述命令解码器且被配置为将由所述通信电路从所述控制器接收的命令转换成用于所述电池模块内的开关元件的打开-关断命令。
在一些实施例中，所述转换开关进一步包括安全开关定序器，所述安全开关定序器被配置为从所述开关控制逻辑接收所述打开-关断命令，并且所述安全开关定序器被配置为基于所接收的打开-关断命令而以准确的顺序（sequence）和时间打开或关断一个或多个所述开关。
在一些实施例中，所述转换开关进一步包括：从输入端子；主输出端子；从通信模块功能块；主通信模块功能块；命令解码器功能块；开关控制逻辑功能块和安全开关定序器功能块。
在一些实施例中，所述多个开关包括多个功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。
在另一个方面中，提供了电池模块。在一些实施例中，所述电池模块包括：转换开关芯片，所述转换开关芯片包括：多个开关、主正极端子、主负极端子、级联的正极端子和级联的负极端子；以及一组单体电池，所述一组单体电池包括：（i）第一单体电池，其具有正极端子和负极端子，所述正极端子连接到所述转换开关芯片的第一单体电池端子，所述负极端子连接到所述转换开关芯片的第二单体电池端子，以及（ii）第二单体电池，其具有正极端子和负极端子，所述正极端子连接到所述转换开关芯片的第三单体电池端子，所述负极端子连接到所述转换开关芯片的第四单体电池端子，其中所述转换开关芯片可操作用以：（i）配置所述开关以使得（a）所述单体电池串联连接，（b）电流能够经由所述主正极端子流出所述转换开关芯片，但是不能经由所述级联的正极端子流出所述转换开关芯片，并且（c）电流能够经由所述主负极端子流入所述转换开关芯片但是不能经由所述级联的负极端子流入所述转换开关芯片，（ii）配置所述开关以使得（a）所述单体电池串联连接，（b）电流能够经由所述级联的正极端子流出所述转换开关芯片，但是不能经由所述主正极端子流出所述转换开关芯片，并且（c）电流能够经由所述级联的负极端子流入所述转换开关芯片但是不能经由所述主负极端子流入所述转换开关芯片，并且（iii）配置所述开关以使得（a）所述单体电池并联连接，（b）电流能够经由所述主正极端子流出所述转换开关芯片，但是不能经由所述级联的正极端子流出所述转换开关芯片，并且（c）电流能够经由所述主负极端子流入所述转换开关芯片但是不能经由所述级联的负极端子流入所述转换开关芯片。
在一些实施例中，所述转换开关芯片进一步包括：通信电路，用于接收从控制器所发送的开关命令。在一些实施例中，所述转换开关芯片进一步包括：命令解码器，所述命令解码器被配置为对由所述通信电路从所述控制器或从另一个转换开关芯片所接收的命令进行错误检查，并且所述命令解码器被配置为阻止错误的命令。在一些实施例中，所述转换开关芯片进一步包括：开关控制逻辑，所述开关控制逻辑连接到所述命令解码器且被配置为将由所述通信电路从所述控制器接收的命令转换成用于所述电池模块内的开关元件的打开-关断命令。在一些实施例中，所述转换开关芯片进一步包括：安全开关定序器，所述安全开关定序器被配置为从所述开关控制逻辑接收所述打开-关断命令，并且所述安全开关定序器被配置为基于所接收的打开-关断命令以准确的顺序和时间打开或关断一个或多个所述开关。
在一些实施例中，所述第一单体电池是微单体电池，并且所述第二单体电池是微单体电池。在一些实施例中，所述转换开关芯片控制小于十七个单个单体电池的电池但是多于三个单个单体电池的电池。在一些实施例中，所述转换开关芯片控制多于7个单个单体电池的电池且小于13个单个单体电池的电池。
在另一个方面中，提供了电池组系统。在一些实施例中，电池组系统包括电池组，所述电池组包括：电池模块的第一群集，包括：电池模块的第一列和电池模块的第二列；第一电路，用于将电池模块的第一列与电池模块的第二列并联连接；第二电路，用于将电池模块的第一列与电池模块的第二列串联连接；电池模块的第二群集，包括：电池模块的第三列和电池模块的第四列；第三电路，用于将电池模块的第三列与电池模块的第四列并联连接；第四电路，用于将电池模块的第三列与电池模块的第四列串联连接，其中，所述第一列中的电池模块中的至少一个具有（i）用将所述电池模块的主输出与第一电路连接和断开的开关；（ii）用于将所述电池模块的级联的输出与第二电路连接和断开的开关，所述第二列中的电池模块中的至少一个具有（i）用将所述电池模块的主输出与第一电路连接和断开的开关；（ii）用于将所述电池模块的级联的输出与第二电路连接和断开的开关，所述第三列中的电池模块中的至少一个具有（i）用将所述电池模块的主输出与第三电路连接和断开的开关；（ii）用于将所述电池模块的级联的输出与第四电路连接和断开的开关，并且，所述第四列中的电池模块中的至少一个具有（i）用将所述电池模块的主输出与第三电路连接和断开的开关；（ii）用于将所述电池模块的级联的输出与第四电路连接和断开的开关。
在一些实施例中，所述电池组系统进一步包括用于控制所述电池组的控制器。所述控制器可以用于：（a）将所述电池组设置于第一操作模式，其中，所述电池组产生电压V1；以及（b）将所述电池组设置于第二操作模式，其中，所述电池组产生电压V2，其中，V2>V1。V2可以大于或等于(n)(3.6)V1，其中n大于或等于1。在一些实施例中，所述电池模块中的至少一个包括：转换开关芯片，所述转换开关芯片包括：多个开关、主正极端子、主负极端子、级联的正极端子和级联的负极端子；以及一组单体电池，所述一组单体电池包括：（i）第一单体电池，其具有正极端子和负极端子，所述正极端子连接到所述转换开关芯片的第一单体电池端子，且所述负极端子连接到所述转换开关芯片的第二单体电池端子，以及（ii）第二单体电池，其具有正极端子和负极端子，所述正极端子连接到所述转换开关芯片的第三单体电池端子，且所述负极端子连接到所述转换开关芯片的第四单体电池端子。
在一些实施例中，所述控制器可操作用以：（i）使得所述电池模块配置所述开关，以使得（a）所述单体电池串联连接，（b）电流能够经由所述主正极端子流出所述转换开关芯片，但是不能经由所述级联的正极端子流出所述转换开关芯片，并且（c）电流能够经由所述主负极端子流入所述转换开关芯片但是不能经由所述级联的负极端子流入所述转换开关芯片，（ii）使得所述电池模块配置所述开关，以使得（a）所述单体电池串联连接，（b）电流能够经由所述级联的正极端子流出所述转换开关芯片，但是不能经由所述主正极端子流出所述转换开关芯片，并且（c）电流能够经由所述级联的负极端子流入所述转换开关芯片但是不能经由所述主负极端子流入所述转换开关芯片，并且（iii）使得所述电池模块配置所述开关，以使得（a）所述单体电池并联连接，（b）电流能够经由所述主正极端子流出所述转换开关芯片，但是不能经由所述级联的正极端子流出所述转换开关芯片，并且（c）电流能够经由所述主负极端子流入所述转换开关芯片但是不能经由所述级联的负极端子流入所述转换开关芯片。
其它的特征描述如下。
附图说明
图1示出了根据某些实施例的示例性电池组系统。
图2示出了进一步例示示例性电池组系统并且示出了其被用于具有电子电动机的车辆中。
图3示出了根据某些实施例的示例性电池组。
图4-8示出了根据某些实施例的示例性电池模块。
图9示出了根据某些实施例的另一个示例性电池组。
图10示出了根据某些实施例的另一个示例性电池模块，其基于特定的专用芯片。
图11是根据某些实施例的主控制器的功能块图。
图12示出了在其中可以使用根据某些实施例的电池组系统的环境。
图13示出了根据另一个实施例的电池模块。
图14示出了根据另一个实施例的电池模块。
具体实施方式
传统的电池组系统包括中等数量的电池和多个控制器，每个控制器监控一组电池（例如，10个电池），主要由于安全原因。这样的控制器感测所述组中每个电池的电压、温度和电流，并且在电池组的常规操作期间，通过对过充电的电池进行放电来调平（level）各电池中的充电量。在紧急情况下（例如，当某单体电池的温度或电压达到预定值时），控制器发送信号到聚合控制器，然后该聚合控制器切断主电源开关以将电池组从电动发动机断开。该机制就安全性方面而言是很好的，但是并不适合电池组所需的另一个参数。
业内公知的是，单体电池的标称电压由单体电池化学性质（其为用于生产的化学品的电化学参数）来确定。但是在使用时，单体电池端子上的实际电压随时间变化且取决于影响单体电池的内阻抗的各种参数，例如环境温度、单体电池的充电状态、单体电池的寿命以及实际负载电流。
在EV电池组的情况下，使用Li离子是最普遍的并且每个单体电池的标称电压值是3.6V。电动发动机通常用于许多交通车辆（例如火车和潜艇），这些发动机非常有效率，并且根据提供给它们的电压和电流产生能够分级的动力。电压和电流范围在几百的量级，电压影响电动机的转速而电流确定扭矩。电动机的动力在马力上与转速乘以扭矩的乘积成正比。
为了达到几百伏特的范围，几十个单体电池串联连接并且几十个链并联连接以支持峰值电流提供。因为单体电池被制造成相对大的容量，所以如果特定单体电池发生故障，则对整个电池组性能的影响是明显的。此外，因为电池组结构是固定且预先确定的，所以该故障单体电池不能从电池组结构电气地排除，即使其对电池的功率性能的影响可能是负面的。
这导致的事实是，电池参数随着时间而相对于环境以及使用情况改变，并且因为结构是预先确定的且在生产过程中是固定的，所以它需要通过以非理想固定配置连接的单体电池中的附加材料来补偿。实际上，该事实导致EV电池制造商分配超过60%的能力在电池组设计和制造上，以克服所述问题。
现在参考图1，图1是根据某些实施例的例示电池组系统100的示图，其克服了传统电池组系统的至少某些缺陷。
如图1所示，电池组系统100包括电池组104，该电池组104包括：（i）若干个电池101（例如，若干个单个单体电池的电池——将称作“单体电池”）和（ii）电池开关网格102（也就是“3D电池开关网格TM”302），其使单体电池101能够以多种不同的方式连接。在一些实施例中，3D电池开关网格包括多个低成本芯片（也就是“转换开关芯片”），每个芯片负责配置电池组中的单体电池的特定子集，并且每个芯片包括连接到单体电池的特定子集和用于控制开关的电路逻辑的一组开关。电池组系统100可以进一步包括主控制器106（也就是EV处理器TM），该主控制器106通过其感测单体电池的具体参数（例如，充电状态、电压、电流、温度、压力等）来监控每个单体电池的状态，并且至少部分地基于发动机和所感测的参数的电流要求来控制开关网格。控制器也可以考虑单体电池的使用历史、制造商电动机的特性图和驱动器历史及要求。因此，电池组系统100使得单体电池的功率利用更加高效，增加了安全性，并且基于驾驶员的行为和方向以及驾驶环境而针对不同的电动机以及所述电动机的电流需求提供了最适合的电源。在一些实施例中，EV处理器整合在电池组104内。
在一些实施例中，如图1所示，电池组系统100包括多个单体电池，它们在汽车发动机使用期间和充电时间期间分别均被监控且可以以多种方式电气地互连（例如，并联、串联或任意其它的结构）。电气地互连单体电池的这种方式可以通过EV处理器周期性地变化以最佳匹配汽车的实际需要（例如，如果需要高转矩则电池系统可以配置为提供电流的最大量）。每个单体电池的具体配置由它的当前状态、它的历史和正被执行的当前任务以及环境条件来确定。
例如，如果电池组系统100需要在低温条件下执行，则更多单体电池可以以串联方式连接以针对每个单体电池的劣化电压影响进行补偿。该方法也适于对随时间的劣化进行补偿。作为另一个示例，如果特定单体电池发生故障，则故障单体电池可以从电池组结构电气地排除，且其故障的副作用将被防止。
在一些实施例中，单体电池可以相对小（例如，单体电池可以具有相对小的容量-比如2Ahv.20Ah），在这样的情况下，它们可以被认为是微单体电池。利用微单体电池，可以以足够粒度（granularity）完成管理任务，并且电池制造商可以以更加理想的方式设计电池，并且将来对于同样重量和体积可以达到更高的功率容量和更好的性能。使用微单体电池的另一个优点是，因为它们较小，它们可以使用更多周期且它们的散热更好。
EV电池组是相当大的物体，其耗用显著的汽车空间和重量。在能量容量、空间和重量之间，在电池组的设计上存在折衷——为了获得更多能量将想扩大电池组，但是这在昂贵的材料、汽车中耗用的空间和附加的汽车重量方面牺牲很多。传统的电池组设计成提供所使用的电动发动机所需要的最大电压和电流，以及在充电和为了电池寿命之间所需要的能量容量。
因为当今大部分EV电池组使用Li离子电池的单体电池来制造，所以需要针对过热和过充电来监控单体电池，否则单体电池可能爆炸。电池的单体电池达到4.2v或由制造商给出的指定温度则认为是危险的，并且引起主电池开关立即关闭，使汽车靠边停车。这种运行方式对于在汽车中使用Li离子的能力是必不可少的。
对传统的电池组设计的改进是增加开关网格（也就是，3D电池开关网格），该开关网格将包括使控制器106能够分别管理电池组中的每个单体电池的单个低成本芯片的多个实例。现在参考图2，图2示出了3D开关网格概念。如图2所示，电池组104不仅包括单体电池101的集合，还包括开关202的集合。如进一步在图2所示的实施例中所示，对于每个单体电池101至少存在两个开关。在所示出的示例中，开关202a和开关202b用于（1）将单体电池101a与其他的单体电池串联连接，或者（2）将单体电池101a从所有其它单体电池电气地断开。因此，电池组104中的每个单体电池可以电气地包括在电池组中或者从电池组电气地排除。
开关网格使得能够创建提供较高的电压、较高的峰值电流或不同的单体电池次序（order）的结构。这允许以不同的次序对单体电池进行充电且在不同的使用情况下使用部分或全部所述单体电池，并且由此优化电池随着时间的耗损。这也将允许采用更加安全的使用方法，因为能够在存在问题的情况的早期从组104暂时或永久地电气地排除故障单体电池，而不需要切断整个电池并停车。
现在参考图3，图3示出了根据某些实施例的电池组104的示例性结构。如图3所示，示例性电池组104包括电池模块301的两个群集。第一群集（群集1）由两组（或“列”）M电池模块（col.1a和col.1b）和级联线路585组成，该级联线路585用于串联连接col.1a和co1.1b。同样地，第二群集（群集2）由两组（或“列”）M电池模块（col.2a和col.2b）和级联线路组成，该级联线路用于串联连接col.2a和co1.2b。在图3所示的示例中，M=3。在一些实施例中，电池模块301包括一组单体电池（例如，4个单体电池、8个单体电池或某个其它数目的单体电池）和开关网格102（例如，包含一组开关的上述转换开关芯片中的一个）的部件。
取决于电池模块301a和301b内的开关如何配置，col.1a将与col.1b并联或者它们将串联。同样地，取决于电池模块301c和301d内的开关如何配置，col.2a将与col.2b并联或者它们将串联。因此，对于每个群集，群集的列可以并联或串联连接。然而，在所示出的实施例中，没有群集1的列可以与群集2的列串联连接。因此，电池组104可以具有至少两种操作模式：在一种模式中，每个群集中的列并联连接，在另一种模式中，每个群集中的列串联连接。然而，不要求群集中的所有列串联或并联地连接。例如，在群集具有四列的情况下，群集可以如下配置：列1和2串联从而形成第一元列，列3和4串联从而形成第二元列，并且第一元列和第二元列并联。如这里进一步描述的，还可以存在另外的操作模式，因为可以配置每个电池模块301以使得它根据电池模块中的单体电池是串联连接还是并联连接来产生Va伏特或Vb伏特。如果每个电池模块产生Vi伏特（例如，Va或Vb）并且每个群集的所有列并联连接，则电池组104产生M×Vi伏特。然而，如果每个电池模块产生Vi伏特并且每个群集内的列串联连接，则电池组104产生B×M×Va伏特，其中B是群集中的列的数目。如这里所描述的，主控制器可以基于例如关于发动机和/或环境的需要的数据来配置电池组104。因此，如果发动机需要高压，则主控制器能够发送一个或多个命令到电池组，从而使得电池组串联连接每个群集内的列和/或串联连接每个电池模块内的单体电池。同样地，如果发动机需要高的峰值电流，则主控制器能够发送一个或多个命令到电池组，从而使得电池组并联连接每个群集内的列和/或并联连接每个电池模块内的单体电池。
在上述结构中，如果列中的一个或若干个电池模块出现故障，则可以通过使用电池模块内的开关以暂时或永久地绕过所述电池模块来缩减这些电池模块对整个组的影响。上述结构的另一个优点在于，由制造商设计的能量容量冗余可以在组内明智地分布，并且可以用于在任何给定时间根据发动机的实际需要来提供更多电流或更多电压。
现在参考图4-8，图4-8示出了示例性电池模块301，该电池模块301包括四个电池c1、c2、c3、c4（例如，四个微单体电池），开关组（s0至s14），主正极端子402，主负极端子402，级联正极端子582和级联负极端子581。为简单起见，我们将参考作为单体电池的电池c1-c4，其中，应当理解的是电池不限于单个单体电池的装置。
开关s1-s4、s6-s8和s10-s13用于互连单体电池c1-c4，而s0、s5、s9和s14用于级联群集中的列。也就是说，开关s0、s5、s9和s14使得电池模块能够与在同一群集的相邻列中的另一个电池模块串联连接。例如，端子581和582均连接到各自的级联线路。级联线路的另一个端子连接到位于相邻列中的电池模块中的相应级联端子。例如，如图3所示，模块301a的端子581连接到线路585，并且线路的另一端连接到模块301b的端子582。为了将col.1a与col.1b串联连接，然后，（A）配置模块301a以使得以下的开关关闭：s4-s8，且其它的开关打开；并且，（B）配置模块301b以使得以下开关关闭：s6-s10，且其它的开关打开。
如图4-8所示，根据本发明的多个实施例的电池模块（其部件可以形成在单个芯片上）能够切换C单体电池，所述C单体电池可以串联、并联连接或从网格排除。例如，电池模块能够将C单体电池以并联或串联的方式电气地连接。作为另一个示例，针对C单体电池中的每一个，电池模块可以将单体电池从电池模块中的所有其它单体电池电气地断开。因此，电池模块负责电池组的C单体电池。
因此，如果模块内的一个或若干个单体电池出现故障，则可以通过使用电池模块内的开关以暂时或永久地绕过所述单体电池来缩减这些单体电池对整个组的影响。上述结构的另一个优点在于，由制造商设计的能量容量冗余可以在组内明智地分布，并且可以用于在任何给定时间根据发动机的实际需要来提供更多电流或更多电压。
如上所述，电池模块301的部件可以实现为集成电路或“微芯片”（简称“芯片”）。也就是说，在一些实施例中，电池模块301包括芯片和连接到芯片的一组单体电池。芯片负责配置电池组。例如，芯片负责将单体电池彼此串联连接或并联连接。芯片可以包括数字的、模拟的和通信部件。芯片可以利用抗噪声通信模块来将可控制误差降低到所需的汽车等级并且防止未授权设计师利用该模块。在一些实施例中，芯片针对开关元件使用功率FET技术，允许非常低的Rds-on，从而导致为了能效所需的低自身功耗。芯片也可以包括对准确的开关顺序和个体单体电池的时间进行管理的安全开关定序器，以防止危险情况。在一些实施例中，芯片可以包括小的CPU和软件代码，除了响应于从控制器接收的命令而采取行动以外，还可以像控制器一样执行特定任务，对具体定位情况作出反应，并且采取自动的具体动作，诸如例如立即关断芯片感测发生故障的特定单体电池或若干个单体电池。
开关元件需要支持关于使用电池的应用的开关时间。在EV汽车的情况下，所需要的开关时间相对慢并且对开关元件（例如所提及的功率MOSFET）没有大量需求。
在其中将开关元件布置于电池模块内的聚集（constellation）确定了构建电池开关网格时的灵活程度。优选保持每个电池模块的开关元件的数目尽量少，以便能够设计有成本效益的解决方案。此外，也优选每个开关元件仅需要负担1×I，由此可以相对小。从若干个单体电池汇聚电流的连接在电池模块的芯片外完成并利用了芯片的若干个端子。
图5示出了电池模块被配置为使得模块的所有单体电池彼此并联地连接。也就是说，c1与c2并联，c2与c3并联，c3与c4并联。这通过关闭开关s1-s4和s10-s13且保持其它的开关打开来实现。图6示出了电池模块被配置为使得单体电池c1从并联电路中排除。这通过关闭开关s2-s4和s11-s13并保持其它的开关打开来实现。
图7示出了电池模块被配置为使得模块的所有单体电池串联连接。也就是说，c1与c2串联，c2与c3串联，c3与c4串联。这通过关闭开关s4、s6-s8、s10并保持其它的开关打开来实现。在该配置中，电流（即，常规电流）能够流出主正极端子402并且电流能够流入主负极端子404。如果需要级联，则关闭开关s5和s9并打开开关s4和s10。在该级联配置中，电流能够流入级联负极端子581，然后通过单体电池c1-c4流出级联正极端子582。图8示出了电池模块被配置为使得单体电池c1从串联电路中排除。这通过关闭开关s4、s7、s8、s11并保持其它的开关打开来实现。
如图6和8所示，连接开关，使得当有问题的一个单体电池被从模块完全排除时仍然能够利用大部分其它单体电池。优选地，开关（例如，功率FET）具有非常高的关断阻抗，因此使得能够安全地排除发生故障的单体电池而不需要启动总开关1210（参见图2或图12）并导致停车。
因为电动发动机需要大电流从而产生高转矩和高电压来产生高速，来自电池的需求从需要大电流的汽车运动的开始到在汽车需要加速且发动机需要高压时的状态是变化的。所需要的电压的通常范围是48至800伏特，并且电流在几安培至300安培之间变化。该配置允许动态的功率范围为1：C，其中C是由每个电池模块管理的单体电池的数目，意味着它可以驱动C倍的基本电流或C倍的基本电压或任何中间情况。
如上所述，在图4所示的示例性电池模块301（该模块负责四个单体电池（c1-c4））中，连接开关，使得电池模块能够与单体电池并联或串联连接。而且，如以上所讨论的，其它的开关使得结构内的列的级联能够支持更高的电池电压。该结构有利于在仍然保持相对少数目的开关和简单的路由结构时的高灵活性水平。上述配置是独特的也因为来自每个分支的电流的汇聚在电池模块外部的布线中完成，从而使得每个功率FET仅用来传输1×I电流，保持芯片的面积尽量小，并且使得成本能够最低。
现在参考图13，图13示出了根据另一个实施例的电池模块301的配置。在该示例中，为了简单起见，示出三个单体电池。在该实施例中，开关s1-s8和s10-s12用于互连单体电池c1-c4，而开关s9和s13用于级联群集中的列。在该实施例中，在模块为串联布置时，每个单体电池可以从其它的单体电池单独地断开。例如，如果单体电池串联连接，然后确定单体电池c2坏了，则可以通过打开开关s8且关闭开关s11来断开c2。
现在参考图14a、14b和14c，这些图示出了电池模块301的实施例，其类似于图3所示的实施例。一个差别在于没有中间单体电池，并且所使用的单体电池比图3所示的实施例中使用的单体电池具有更大的电流容量。该实施例示出了图3所示的电池模块中使用的相同的芯片可以被再次用于实现其它的配置。
再次参考图3，虽然图3示出示例性电池组仅包括两个群集，但是根据其它实施例的电池组可以具有更多的群集。同样地，虽然图3示出示例性电池组仅包括：每个群集两列和每列三个电池模块301，但是其它的实施例可以具有其它的配置。
例如，图9示出电池组104的实施例，其包括：N个电池模块的群集，其中每个群集包括B列电池模块，其中每列包括M个电池模块，一共N×B×M个电池模块。每个电池组可以设计有不同的参数C、M、B和N，由此对生产线或特定汽车的需求进行最佳匹配。在一个布置中，每个群集相互并联连接。对于每个群集，群集的列可以以并联或串联的方式连接。对于每列，列的电池模块能够串联连接。
该结构的优点是能够将流过电池模块内的每个功率FET的电流限制到1×I，其中I是在具体设计中所支持的最大电流。这意味着在电池模块的开关控制的任何配置中，电流的汇聚由电池模块自身以外的特定布线结构完成，从而实现了有成本效益的解决方案。当前我们发现了有成本效益的聚集由C=4至16的情况下的开关来构建。更优选地，在一些应用中，C的范围在8和12之间。
许多并联结构的实施使得能够使用相对小的功率FET，相对小的功率FET可以被指定到具有较低Rds-on电阻的小的电流和电压，因此耗散较小的功率量并成为有能效的。
具体地，该结构使得C×B×N个单体电池并联连接，提供将从所有单体电池输出的最大电流I×（C×B×N），并且随着控制的变化，该结构使得C×M×B个单体电池串联连接，达到V×（C×M×B）伏特。每个群集内的列的级联由用于互连电池模块（参见图3）的开关的布置来启用。输出大电流和达到非常高电压的能力使得汽车制造商达到更佳的维护性能而不受固定电池结构的限制，并且该能力是电池模块内的开关元件与电池模块外的3D电池开关网格TM的特定路由设计聚集在一起的结果。
图10是根据一些实施例的示例性电池模块301的框图。在该实施例中，电池模块301包括（a）包含开关和控制电路的芯片1002，和（b）单体电池1004的模块（在该示例中，单体电池的模块包括四个单体电池，其它的配置是可能的，例如8个单体电池，其已被证明是有成本效益的单体电池的数目）。图10所示的示例性芯片1002包括模拟的和数字的部分。模拟部分是由布置在如上所述的特定聚集中的功率MOSFET构建的。在一个实施例中，开关（例如，功率MOSFET）的数目是3+3×8=27。
这些模拟开关由包含如下若干个功能块的芯片1002的数字部分控制：通信模块，其能够以容错方式从EVProcessorTM接收开关命令，以满足汽车安全标准。该模块由主机（例如，发送器）和从机（例如，接收器）构建以允许一个电池模块到另一个电池模块之间的命令的串行传输，并且由此最小化传输电池组内的开关命令的线路的数目。在一些实施例中，转换开关芯片1002的从通信单元（i）从上游转换开关芯片1002的主通信单元接收开关信息，（ii）选择寻址到它的开关信息，并且（iii）通过主通信单元将从上游芯片所接收的其余的开关信息传输给通信链中的下一个芯片。以这种方式，节省了位于电池中的用于传输开关命令的线路的数目。也就是说，例如，电池模块可以配置在菊花链布置中，其中电池模块中的一个被配置为从控制器外部接收开关信息然后将所述开关信息中的一些或全部传送给或者不把所述信息传送给通信链中的下一个电池模块，该模块然后对链中下一个电池模块进行同样的操作。
命令解码器核对所接收的命令以消除可能在电池模块内或者在模块或组中的较大范围上产生不正确的开关情况的可能的功能错误，并且为开关控制逻辑翻译命令。
开关控制逻辑将开关次序分拆为用于电池模块内的每个开关元件的实际的打开-关断次序。
安全开关定序器接收用于每个开关的打开-关断命令并确定准确的顺序和需要开关每个功率FET的定时。考虑到开关元件的速度、开关的顺序期间的能耗和（必然的）安全原因-不短接任何所述单体电池或创造甚至暂时不平衡的模块或组内的结构。
EV ProcessorTM106——复杂的功能强大的控制器
使用许多小电池的单体电池的构思与使用专门的功能强大的芯片结合，该芯片可以根据当前需求的任务和使用方法来有效地管理开关方案的实施。
图11是这样提议的EVProcessorTM106的功能方框图。
EVProcessorTM基于处理装置，该处理装置可以运行复杂的算法并且利用多种不同的最佳地匹配计算的所需任务的加速器，从而通过电动发动机有效地利用EV电池并能够得到更长的寿命和更好的安全性。
EVProcessorTM实施控制和“耗损”算法，使得能够对电池模块内的每个单体电池进行管理。这一新的管理电池的单体电池的方式将增加电池的能效，使得汽车能够行驶更远的距离且降低电池损耗。该方案也将通过从组断开故障个体单体电池来增加电池的安全使用而不需要停车，并且将减少出于同样原因的“错误充电状态”的类型2错误。
EVProcessorTM运行两种独立的SW模式：SmartLoadTM是在所有情况下管理个体单体电池并且显著地改善了电池组性能的元件，而DynamicPowerTM是车辆系统馈送部件，被设计为将以最佳方式匹配当前特定的发动机需求的电压和电流条件传送给EV的逆变器1202（参见图12）。
SmartLoadTM是独立的电池系统起动器（booster），其由于单独地处理单体电池而不是处理作为整体的电池组而优于现有的EV电池，而DynamicPowerTM要求与汽车制造商整合，并且除了节能以外，因为简化的且更便宜的逆变器1202而表现出提高的驾驶性能。
EVProcessorTM可以通过模拟和或数字的输入来感测电池的单体电池，EVProcessorTM可以使用数字输出来管理单体电池开关网格（即，组104内的开关），EVProcessorTM可以通过可扩展的端口连接到附加的装置，EVProcessorTM可以利用其内部存储器和闪存来保存每个单体电池的电池历史和统计数据，并且可以扩展该DB到外部存储器。例如，EVProcessorTM还可以通过其特定总线连接到外部发动机并通过有线或者无线连接与汽车主控制器或其它的装置进行通信，从而对电池存储器进行管理。
以动态方式改变正在运行的电池的结构的能力重新定义了电池规格并且很大程度影响了在以变化的参数和环境、尤其是温度变化的不同状况中使用它的能力，该动态方式使环境和发动机变化的需求达到最佳匹配并且可以补偿不同的时间劣化影响和部分单体电池的故障。
图12示出了包括这里所描述的电池组系统100的实施例的示例性EV动力传动系统1200。如图所示，系统1200包括连接到逆变器1202的电动机1204，该逆变器1202电气连接到电池组104的输出端子，由此从电池组104接收电流输出。系统1200也包括主控制器1206和使得部件能够进行通信的总线1208。例如，EVProcessorTM可以使用总线来从主控制器获得数据且提供命令给电池组104内的电池模块301。EVProcessorTM还可以位于电池组104内或以控制-软件和算法的形式作为主控制器1206的部分。
示例
1.单体电池产生比额定电压更低的电压
由于电池组内某个单体电池的化学结构可能变得有缺陷，比如因为产生错误而产生小于额定电压的电压。在电池组的当前结构中，该单体电池将连续出现在链的串联结构中，并且结果将是，从电池产生的电压在量上不断地降低。将来，越来越多的单体电池产生更小的电压且电池输出电压显著地降低。
为了克服这个问题，制造商以串联方式使用附加的备用单体电池，这导致比实际需求更高的电压和之后系统内的压降。
采用这里所描述的系统，在特定时间间隔内，EVProcessorTM读取当前发动机转速，针对该速度确定最适当的电压，并且计算所需要的串联的单体电池的数目以提供最适合的电压。这可以通过利用发动机制造信息来完成，该信息指定每各个速度的最适合电压。然后其读取单体电池历史数据库并且检查每个单体电池的使用周期的数量。处理器也读取每个单体电池的电流电压并为随后的时间段确定这些单体电池中的哪个（些）将被使用以及多少个单体电池将被串联和并联连接。
在一些实施例中，使用许多微单体电池代替大的单体电池使得处理器能够以良好的粒度来控制电池电压，并且如果某个单体电池发生故障且被搁置（keep aside），则对电池容量的整体影响是可以忽略的。
该周期性连续处理的结果是，随着时间的推移电池产生的电压可以保持恒定并克服由于链内特定电池的单体电池的耗损导致的电压损失的障碍。
然后电池制造商可以指定电池结构内较少冗余的单体电池，因为它可以使用较少的恒定串联连接的单体电池，并且附加的单体电池可以反过来支持并联结构来提供需要的峰值电流。
2.由环境温度引起的电压降
公知的是，如果环境温度显著地降低则电池产生较少的电压。为了克服这个问题，制造商指定附加的串联单体电池，其而后在常规环境温度下产生超过需要的电压和之后系统内的压降。
采用这里所描述的系统，在特定时间间隔内，EVProcessorTM读取当前发动机速度并计算所需要的串联单体电池的数量以提供最合适的电压。然后它读取单体电池历史数据库并检查每个单体电池的使用周期的数量。处理器也读取关于当前环境温度的每个单体电池的实际电压，并针对随后的时间段确定这些单体电池中的哪个（些）将被使用以及多少个单体电池将被串联和并联连接。
3.高效电池充电
在由许多单体电池组成的这种大电池的情况下，这需要正常地运行很长的时间段，例如就Li离子汽车电池来说需要5年，充电任务对于电池的寿命和用户的安全而言变得至关重要。电池的当前固定结构提出了一次包括所有电池的单体电池的充电过程。如果某单体电池过充电则该充电过程可能是不利的，并且由此存在安全调平机制来将这些单体电池放电至特定电压，以保持所有的单体电池在预定的电压范围内。
采用这里所描述的系统，针对某充电时间间隔，EVProcessorTM读取每个单体电池的实际电压和单体电池历史数据库以检查单体电池已经经过的充电周期的数量。然后，针对随后的充电时间段确定这些单体电池中的哪个（些）将被充电以及多少个单体电池将被串联和并联连接，以便产生最佳的充电电流流动。将达到允许的最大电压的单体电池搁置，而其它的单体电池继续充电。这使得所有单体电池能够充电到它们的最大容量。以这种方式，可以使用电池的全部容量。
这个充电过程的结果是，不需要充电的单体电池置于充电链之外并且不会被不必要的充电耗损。这些单体电池较少处于过充电的情况，因此电池使用安全得多。整体充电时间可以减少N倍，因为并联地对更多单体电池进行充电，还以每个单体电池更低的充电电流来运用充电，延长了电池的寿命周期。然后电池制造商可以指定电池结构内较少的单体电池，因为它可以使用较少的克服损耗问题的恒定串联连接的单体电池，并且该附加的单体电池可以反过来支持并联结构来提供需要的峰值电流。
4.有效率的电池放电
在由许多单体电池组成的这种大电池的情况下，这需要正常地运行很长的时间段，例如就Li离子汽车电池来说需要5年，放电任务对于电池的寿命而言变得至关重要。Li离子化学性质将单体电池的充电限制到最低2.5V。将电池放电到更低的比率将对单体电池造成不可逆的损坏，且将使得无法使用整个组。电池的当前恒定结构提出了一次包括所有电池的单体电池的放电过程。如果特定单体电池过放电则该放电的过程可能是有害的，并且因此存在即使仅这些单体电池中的一个达到2.5V也终止整个组的放电的机制。该机制禁止利用这些单体电池中的每一个的全部容量并且通过组中最弱的单体电池进行限制。公知的是，在仅200个周期之后，电池组的单体电池与单体电池之间将具有明显的变化，这造成电池容量的低效率使用。
采用这里所描述的系统，对于特定充电时间间隔，EVProcessorTM读取每个单体电池的实际电压。然后，为随后的充电时间段确定这些单体电池中的哪个（些）将被放电以及多少个单体电池将被串联和并联连接，以便生成最佳的放电电流。将达到允许的2.5V最小电压的单体电池搁置（即，如上所述的那样电气地断开），而其它的单体电池继续放电。这使得所有单体电池能够放电到它们的最小容量。以这种方式，可以使用电池的全部容量。
该放电过程的结果是，结束放电周期的单体电池被置于放电链之外且不限制继续对其余的单体电池放电的能力。这些单体电池也较少处于过放电情况，因此电池使用十分平缓，延长了电池的寿命周期。那么，电池制造商可以指定电池结构内的较少单体电池，因为可以使用较少的克服损耗问题的恒定连接的单体电池，降低了电池的总体成本。
5.最佳的EV电动机性能
在由许多单体电池组成的这种大电池组的情况下，需要正常地运行很长的时间段，根据对电动机的不断变化的需求来提供最佳的电流/电压值是有挑战的任务。电池的当前的恒定结构使制造商将电池组组合在将具有足够的并联连接的单体电池以便为所需的扭矩性能支持所需的最大电流的结构中，并且同时以串联方式组合足够的单体电池来支持所需的最大电压，从而支持马力需求。这个设计过程被重量和电池组的成本限制，并且迫使制造商在汽车性能值上让步。
采用这里所描述的系统，针对特定时间间隔，EVProcessorTM读取存储在数据库中的汽车制造商发动机图和每个单体电池的实际电压以及单体电池历史数据库以检查单体电池已经经过的充电周期的数量。然后为随后的时间段确定这些单体电池中的哪个（些）将被使用以及多少个单体电池将被串联和并联连接以创建最佳结构来支持需要的电动机电压和电流。这种以灵活的结构使用这些单体电池的方式给制造商在设计电池结构方面带来新的自由度，并且支持扭矩的更好的电动机值和马力，针对同样的电池成本为顾客提供了更好的车。
电池制造商还可以指定电池结构内较少的单体电池，因为它可以使用不同的单体电池结构来支持在不同时间段的极值电流或电压。
电池电源的这一先进使用方式节省了大量能量，复杂性和当前投资到逆变器的结构中的成本，该逆变器需要支持从固定的DC电池电源要求的电动机的AC需求。EVProcessorTM可以通过不断改变串联连接在一起以产生瞬时电压的单体电池的数量来创建期望的AC电源，从而代替逆变器的大部分功能。
其它的电池使用
尽管本发明的主要目标是更好地利用电动车电池组，电池组系统100可以被用于不同的电池应用，例如移动电话或笔记本电脑。当然，每种使用情况的经济是不同的，但是我们将电池划分为单体电池，将它们与3DBattery Switching GridTM电池开关网格连接以及采用复杂的微管理和控制方法的基本操作可以与每种情况匹配。

Claims (15)

1.一种用于对一组单体电池(1004)进行互连的转换开关芯片(1002)，包括：
主负极端子(404)，用于连接用于对另一组单体电池进行互连的另一个转换开关芯片的主正极端子；
级联的负极端子；
主正极端子(402)，用于连接用于对又一组单体电池进行互连的又一个转换开关芯片的主正极端子；
级联的正极端子(581)，用于连接用于对再一组单体电池进行互连的再一个转换开关芯片的级联的负极端子(582)；
多个单体电池端子；以及
多个开关，其中，
用于对所述一组单体电池(1004)进行互连的所述转换开关芯片(1002)被配置为使得：
当所述一组单体电池经由所述多个单体电池端子连接到用于对所述一组单体电池(1004)进行互连的所述转换开关芯片(1002)并且所述多个开关的第一子集关闭且其余的所述开关打开时，所述一组单体电池彼此并联连接且电流能够流过用于对所述一组单体电池(1004)进行互连的所述转换开关芯片(1002)的所述主正极端子但是不能流过所述级联的正极端子，
当所述一组单体电池经由所述多个单体电池端子连接到用于对所述一组单体电池(1004)进行互连的所述转换开关芯片(1002)并且所述多个开关的第二子集关闭且其余的所述开关打开时，所述一组单体电池彼此串联连接且电流能够流过所述组中的每一个单体电池和流过用于对所述一组单体电池(1004)进行互连的所述转换开关芯片(1002)的所述主正极端子但是不能流过所述级联的正极端子，
当所述一组单体电池经由所述多个单体电池端子连接到用于对所述一组单体电池(1004)进行互连的所述转换开关芯片(1002)并且所述多个开关的第三子集关闭且其余的所述开关打开时，所述一组单体电池彼此串联连接且电流能够流过所述组中的每一个单体电池和流过所述级联的正极端子但是不能流过用于对所述一组单体电池(1004)进行互连的所述转换开关芯片(1002)的所述主正极端子，
当所述一组单体电池经由所述多个单体电池端子连接到用于对所述一组单体电池(1004)进行互连的所述转换开关芯片(1002)并且所述多个开关的第四子集关闭且其余的所述开关打开时，所述一组单体电池的子集组的单体电池彼此并联连接，至少一个单体电池与其它的单体电池的每一个均电气地断开，且电流能够流过用于对所述一组单体电池(1004)进行互连的所述转换开关芯片(1002)的所述主正极端子但是不能流过所述级联的正极端子(581)，并且
当所述一组单体电池经由所述多个单体电池端子连接到用于对所述一组单体电池(1004)进行互连的所述转换开关芯片(1002)，并且所述多个开关的第五子集关闭且其余的所述开关打开时，所述一组单体电池的子集组彼此串联连接，并且所述一组单体电池中的至少一个单体电池与所述一组单体电池中的其它单体电池的每一个均电气地断开。
2.如权利要求1所述的转换开关芯片，进一步包括：
通信电路，其包括发送器和接收器，其中，
所述接收器通信连接到控制器或相邻的转换开关芯片的发送器，以使得所述接收器可操作用以接收从所述控制器或所述相邻的转换开关芯片的发送器所发送的开关命令。
3.如权利要求2所述的转换开关芯片，进一步包括：
命令解码器，其被配置为对由所述通信电路从所述控制器或从其它转换开关芯片接收的命令进行错误检查，并且被配置为阻止错误的命令。
4.如权利要求3所述的转换开关芯片，进一步包括：
开关控制逻辑，其连接到所述命令解码器且被配置为将由所述通信电路从所述控制器接收的命令转换成用于电池模块内的开关元件的打开-关断命令。
5.如权利要求1所述的转换开关芯片，进一步包括：
从输入端子；
主输出端子；
从通信模块功能块；
主通信模块功能块；
命令解码器功能块；
开关控制逻辑功能块；
安全开关定序器功能块。
6.如权利要求1所述的转换开关芯片，其中，所述多个开关包括多个功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
7.一种电池装置，包括：
一个转换开关芯片，其包括：多个开关、主正极端子、主负极端子、级联的正极端子和级联的负极端子；以及
一组单体电池，所述一组单体电池包括：
(i)第一单体电池，其具有正极端子和负极端子，所述第一单体电池的正极端子连接到所述一个转换开关芯片的一个单体电池端子，所述第一单体电池的负极端子连接到所述一个转换开关芯片的另一个单体电池端子，以及
(ii)第二单体电池，其具有正极端子和负极端子，所述第二单体电池的正极端子连接到所述一个转换开关芯片的又一个单体电池端子，所述第二单体电池的负极端子连接到所述一个转换开关芯片的再一个单体电池端子；
另一个转换开关芯片，包括：多个开关、主正极端子和主负极端子，所述另一个转换开关芯片的主正极端子连接所述一个转换开关芯片的主负极端子；
又一个转换开关芯片，包括：多个开关、主正极端子、主负极端子和级联的负极端子，所述又一个转换开关芯片的级联的负极端子连接所述一个转换开关芯片的级联的正极端子；
再一个转换开关芯片，包括：多个开关、主正极端子和主负极端子，所述再一个转换开关芯片的主正极端子连接所述一个转换开关芯片的主正极端子，其中
所述一个转换开关芯片可操作用以：
(i)配置所述一个转换开关芯片的多个开关以使得(a)所述单体电池串联连接，(b)电流能够经由所述一个转换开关芯片的主正极端子流出所述一个转换开关芯片，但是不能经由所述一个转换开关芯片的级联的正极端子流出所述一个转换开关芯片，并且(c)电流能够经由所述一个转换开关芯片的主负极端子流入所述一个转换开关芯片，
(ii)配置所述一个转换开关芯片的多个开关以使得(a)所述单体电池串联连接，(b)电流能够经由所述一个转换开关芯片的级联的正极端子流出所述一个转换开关芯片，但是不能经由所述一个转换开关芯片的主正极端子流出所述一个转换开关芯片，并且(c)电流能够经由所述一个转换开关芯片的主负极端子流入所述一个转换开关芯片，以及
(iii)配置所述一个转换开关芯片的开关以使得(a)所述单体电池并联连接，(b)电流能够经由所述一个转换开关芯片的主正极端子流出所述一个转换开关芯片，但是不能经由所述一个转换开关芯片的级联的正极端子流出所述一个转换开关芯片，并且(c)电流能够经由所述一个转换开关芯片的主负极端子流入所述一个转换开关芯片。
8.如权利要求7所述的电池装置，其中，所述一个转换开关芯片、所述另一个转换开关芯片、所述又一个转换开关芯片和所述再一个转换开关芯片中的每一个进一步包括：
通信电路，其用于接收从控制器所发送的开关命令。
9.如权利要求8所述的电池装置，其中，所述一个转换开关芯片、所述另一个转换开关芯片、所述又一个转换开关芯片和所述再一个转换开关芯片中的每一个进一步包括：
命令解码器，其被配置为对由所述通信电路从所述控制器或从其它转换开关芯片所接收的命令进行错误检查，并且被配置为阻止错误的命令。
10.如权利要求9所述的电池装置，其中，所述一个转换开关芯片、所述另一个转换开关芯片、所述又一个转换开关芯片和所述再一个转换开关芯片中的每一个进一步包括：
开关控制逻辑，其连接到所述命令解码器且被配置为将由所述通信电路从所述控制器接收的命令转换成用于所述电池模块内的开关元件的打开-关断命令。
11.如权利要求10所述的电池装置，其中，所述一个转换开关芯片、所述另一个转换开关芯片、所述又一个转换开关芯片和所述再一个转换开关芯片中的每一个进一步包括：
安全开关定序器，其被配置为从所述开关控制逻辑接收所述打开-关断命令，并且被配置为基于所接收的打开-关断命令而以准确的顺序和时间打开或关断一个或多个所述开关。
12.一种包括电池组的电池组系统，所述电池组包括：
电池模块的第一群集，其包括电池模块的第一列和电池模块的第二列；
第一电路，其用于将所述电池模块的第一列与所述电池模块的第二列并联连接；
第二电路，其用于将所述电池模块的第一列与所述电池模块的第二列串联接连，所述第二电路与所述第一电路分离且不同于所述第一电路；
电池模块的第二群集，其包括电池模块的第三列和电池模块的第四列；
第三电路，其用于将所述电池模块的第三列与所述电池模块的第四列并联连接；
第四电路，其用于将所述电池模块的第三列与所述电池模块的第四列串联连接，所述第四电路与所述第三电路分离且不同于所述第三电路，其中，
所述第一列中的电池模块中的至少一个电池模块具有(i)用于将所述电池模块的主输出与所述第一电路连接和断开的开关；以及(ii)用于将所述电池模块的级联的输出与所述第二电路连接和断开的开关，
所述第二列中的电池模块中的至少一个电池模块具有(i)用于将所述电池模块的主输出与所述第一电路连接和断开的开关；以及(ii)用于将所述电池模块的级联的输出与所述第二电路连接和断开的开关，
所述第三列中的电池模块中的至少一个电池模块具有(i)用于将所述电池模块的主输出与所述第三电路连接和断开的开关；以及(ii)用于将所述电池模块的级联的输出与所述第四电路连接和断开的开关，并且
所述第四列中的电池模块中的至少一个电池模块具有(i)用于将所述电池模块的主输出与所述第三电路连接和断开的开关；以及(ii)用于将所述电池模块的级联的输出与所述第四电路连接和断开的开关。
13.如权利要求12所述的电池组系统，进一步包括用于控制所述电池组的控制器，其中，所述控制器可操作用以：
(a)将所述电池组设置于第一操作模式，其中，所述电池组产生电压V1；以及
(b)将所述电池组设置于第二操作模式，其中，所述电池组产生电压V2，其中，V2>V1。
14.如权利要求13所述的电池组系统，其中至少一个所述电池模块包括：
转换开关芯片，其包括：多个开关、主正极端子、主负极端子、级联的正极端子和级联的负极端子；以及
一组单体电池，所述一组单体电池包括：(i)第一单体电池，其具有正极端子和负极端子，所述正极端子连接到所述转换开关芯片的第一单体电池端子，且所述负极端子连接到所述转换开关芯片的第二单体电池端子，以及(ii)第二单体电池，其具有正极端子和负极端子，所述正极端子连接到所述转换开关芯片的第三单体电池端子，且所述负极端子连接到所述转换开关芯片的第四单体电池端子。
15.如权利要求14所述的电池组系统，其中，所述控制器可操作用以：
(i)使得所述电池模块配置所述开关，以使得(a)所述单体电池串联连接，(b)电流能够经由所述主正极端子流过所述转换开关芯片，但是不能经由所述级联的正极端子流过所述转换开关芯片，并且(c)电流能够经由所述主负极端子流入所述转换开关芯片但是不能经由所述级联的负极端子流入所述转换开关芯片，
(ii)使得所述电池模块配置所述开关，以使得(a)所述单体电池串联连接，(b)电流能够经由所述级联的正极端子流过所述转换开关芯片，但是不能经由所述主正极端子流过所述转换开关芯片，并且(c)电流能够经由所述级联的负极端子流入所述转换开关芯片但是不能经由所述主负极端子流入所述转换开关芯片，以及
(iii)使得所述电池模块配置所述开关，以使得(a)所述单体电池并联连接，(b)电流能够经由所述主正极端子流过所述转换开关芯片，但是不能经由所述级联的正极端子流过所述转换开关芯片，并且(c)电流能够经由所述主负极端子流入所述转换开关芯片但是不能经由所述级联的负极端子流入所述转换开关芯片。
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Families Citing this family (85)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2977986B1 (fr) * 2011-07-13 2014-04-25 Commissariat Energie Atomique Batterie avec architecture en briques disposees en serie ou en parallele
US9070950B2 (en) 2012-03-26 2015-06-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage element, manufacturing method thereof, and power storage device
US10297855B2 (en) * 2012-05-29 2019-05-21 Nutech Ventures Rechargeable multi-cell battery
JP6223171B2 (ja) * 2012-12-28 2017-11-01 株式会社半導体エネルギー研究所 蓄電装置の制御システム、蓄電システム、及び電気機器
WO2014141097A2 (pt) * 2013-03-12 2014-09-18 D2M - Energytransit, Unipessoal, Lda. Dispositivo modular de armazenamento de energia eléctrica e respectivos usos
US9365120B2 (en) * 2013-03-29 2016-06-14 Fca Us Llc Techniques for enhanced battery pack recharging
EP2993724A4 (en) * 2013-04-30 2017-03-15 Aleees Eco Ark (Cayman) Co. LTD. Large-scale electric vehicle power architecture and battery pack rotating rest scheduling control method therefor
CA2911036A1 (en) * 2013-04-30 2014-11-06 Aleees Eco Ark Co. Ltd. Large electric vehicle power structure and alternating-hibernation battery management and control method thereof
ES2735873T3 (es) * 2013-08-06 2019-12-20 Gogoro Inc Sistemas y métodos para alimentar vehículos eléctricos que utilizan una sola o múltiples células de potencia
DE102014200336A1 (de) * 2014-01-10 2015-07-16 Robert Bosch Gmbh Elektrochemischer Speicherverbund
TWI492485B (zh) * 2014-03-05 2015-07-11 達方電子股份有限公司 切換電池系統中電池組態的方法
KR101702824B1 (ko) * 2014-06-10 2017-02-03 가부시키가이샤 카그라 축전 소자의 충전 방법 및 축전 장치
US10374441B2 (en) 2014-07-16 2019-08-06 Wayne State University Balanced control strategies for interconnected heterogeneous battery systems in smart grid applications
DE102015200442A1 (de) 2015-01-14 2016-07-14 Robert Bosch Gmbh Einschaltverzögerung für eigensichere Batteriezellen
CN104786861B (zh) * 2015-04-15 2017-11-24 西南交通大学 燃料电池控制系统及其包含燃料电池控制系统的有轨电车
TWI528678B (zh) * 2015-06-15 2016-04-01 澧達科技股份有限公司 電源系統
DE102015213456A1 (de) * 2015-07-17 2017-01-19 Robert Bosch Gmbh Zelleinheit und Verfahren zur Bestimmung eines durch eine Zelleinheit fließenden Stroms
KR102553030B1 (ko) 2015-10-16 2023-07-06 삼성전자주식회사 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측을 위한 배터리 관리 시스템 및 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법
JP6724343B2 (ja) * 2015-11-17 2020-07-15 オムロン株式会社 予約管理装置、予約管理システムおよび予約管理方法
JP6597218B2 (ja) 2015-11-17 2019-10-30 オムロン株式会社 バッテリ予約装置およびバッテリ予約方法
JP6582909B2 (ja) 2015-11-17 2019-10-02 オムロン株式会社 バッテリ予約装置およびバッテリ予約方法
JP6766343B2 (ja) 2015-11-17 2020-10-14 オムロン株式会社 バッテリ予約装置
US10897145B2 (en) * 2015-12-29 2021-01-19 Vito Nv Device and method for the reconfiguration of a rechargeable energy storage device into separate battery connection strings
CN105490350B (zh) * 2016-01-20 2018-10-26 慈松 一种模块化电池网络系统和模块化电池网络系统管理方法
US10305296B2 (en) * 2016-03-04 2019-05-28 Hamilton Sundstrand Corporation Intelligent battery self repair
JP6677033B2 (ja) * 2016-03-17 2020-04-08 トヨタ自動車株式会社 電池制御システム
WO2017205466A1 (en) * 2016-05-25 2017-11-30 Milwaukee Electric Tool Corporation Series-connected battery packs, system and method
CN106627190A (zh) * 2016-08-12 2017-05-10 上海鼎研智能科技有限公司 一种具有多个独立电池组的电动汽车
KR102599399B1 (ko) * 2016-11-04 2023-11-08 한국전력공사 배터리 시스템 관리 장치 및 이의 동작 방법
US10305312B2 (en) * 2016-11-08 2019-05-28 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Supplemental power system for battery powered device
CN106696748B (zh) * 2017-01-25 2019-06-28 华为技术有限公司 一种充电桩系统
CN108400623B (zh) * 2017-02-08 2023-01-10 中兴通讯股份有限公司 一种终端及其实现多路径供电管理的方法
US10236802B2 (en) * 2017-02-08 2019-03-19 Premergy, Inc. Adaptive regeneration systems for electric vehicles
DE102017106017A1 (de) * 2017-03-21 2018-09-27 HELLA GmbH & Co. KGaA Zweispannungsbatterie
CN110268547B (zh) 2017-04-21 2022-08-26 惠普发展公司，有限责任合伙企业 基于效率的电池配置
KR102150147B1 (ko) * 2017-05-24 2020-09-01 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 균등화 장치 및 방법
UA127478C2 (uk) 2017-06-12 2023-09-06 Тае Текнолоджиз, Інк. Багаторівневі багатоквадрантні гістерезисні контролери струму і способи керування ними
EP3639361A4 (en) 2017-06-16 2021-03-24 TAE Technologies, Inc. MULTI-LEVEL HYSTERESIS VOLTAGE REGULATORS FOR VOLTAGE MODULATORS, AND RELATED CONTROL PROCEDURES
JP2019054677A (ja) * 2017-09-19 2019-04-04 トヨタ自動車株式会社 電源装置
CN109586349B (zh) * 2017-09-29 2021-04-20 比亚迪股份有限公司 电动车辆及其充电控制装置和方法
DE102017222192A1 (de) * 2017-12-07 2019-06-13 Audi Ag HV-Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug, Bordnetz, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Steuern einer HV-Batterieanordnung
DE102018102211B3 (de) * 2018-02-01 2019-09-19 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Batteriesystem für ein batteriebetriebenes elektrisches Fahrzeug und Verfahren zum Nutzen einer Restreichweite eines solchen
US20210020998A1 (en) * 2018-03-19 2021-01-21 EVchip Energy Ltd. Power pack and power pack circuitry
DE102018106305B4 (de) * 2018-03-19 2020-06-25 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Wechselstromladung einer intelligenten Batterie
DE102018106308B4 (de) * 2018-03-19 2020-02-13 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Modulationsindexverbesserung durch intelligente Batterie
DE102018106304A1 (de) * 2018-03-19 2019-09-19 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Gleichstromladung einer intelligenten Batterie
AU2019239085A1 (en) 2018-03-22 2020-10-08 Tae Technologies, Inc. Systems and methods for power management and control
DE102018206096A1 (de) * 2018-04-20 2019-10-24 Audi Ag Batteriesystem und Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems
WO2019214824A1 (en) * 2018-05-09 2019-11-14 Byton Limited Flexibly configurable traction battery
JPWO2019243950A1 (ja) 2018-06-22 2021-07-26 株式会社半導体エネルギー研究所 蓄電装置の異常検知方法、及び蓄電装置の制御装置
US10892469B2 (en) * 2018-07-30 2021-01-12 International Business Machines Corporation Safety compliant battery cell ejection for packaged battery cells
US10596917B2 (en) * 2018-08-14 2020-03-24 GM Global Technology Operations LLC Vehicle and electrical system with dual battery modules
US10714736B2 (en) * 2018-08-29 2020-07-14 International Business Machines Corporation Battery pack system with integrated battery disconnect mechanism
WO2020077126A1 (en) * 2018-10-12 2020-04-16 Briggs & Stratton Corporation Battery packs with cell module assemblies usable in multiple applications
US11677260B2 (en) 2018-10-22 2023-06-13 O2Micro Inc. Managing power in a portable device comprising multiple batteries
GB2578828B (en) 2018-10-22 2021-03-10 O2Micro Inc Managing power in a portable device comprising multiple batteries
JP6973857B2 (ja) * 2018-12-03 2021-12-01 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 バッテリ制御システム、バッテリ装置、コンピュータ装置、バッテリ制御方法及びプログラム
CN109591625A (zh) * 2018-12-07 2019-04-09 江西洪都航空工业集团有限责任公司 一种无人车的冗余电源供电控制方法
GB2580373B (en) * 2019-01-07 2021-04-28 Tanktwo Oy Modular battery system
WO2020153866A1 (en) * 2019-01-24 2020-07-30 Siemens Aktiengesellschaft Method and system for monitoring a battery state using a battery twin
CN109649191A (zh) * 2019-01-30 2019-04-19 哈尔滨格瑞赛科新能源有限公司 一种电动汽车动力电池系统
US10800285B2 (en) * 2019-03-01 2020-10-13 GM Global Technology Operations LLC System to modulate switch resistances within a battery system
JP2022527472A (ja) 2019-03-29 2022-06-02 ティーエーイー テクノロジーズ， インコーポレイテッド コンバータ・ソースモジュールを有するモジュールベースのエネルギーシステムおよびそれに関連する方法
US11340300B2 (en) 2019-04-05 2022-05-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Battery service life management method and system
CN110350625A (zh) * 2019-07-28 2019-10-18 王京 一种储能系统及其控制方法
CN110562095A (zh) * 2019-08-14 2019-12-13 珠海凯邦电机制造有限公司 电动汽车、电池电压调节电路及方法
JP7347048B2 (ja) * 2019-09-12 2023-09-20 株式会社豊田自動織機 接続回路及び二次電池システム
DE102019130736A1 (de) * 2019-11-14 2021-05-20 Audi Ag Batterie mit einem Batteriemodul und Verfahren zu deren Betrieb
JP7415145B2 (ja) 2019-12-16 2024-01-17 株式会社今仙電機製作所 車両用電源装置
DE102020108053A1 (de) * 2020-03-24 2021-09-30 Voith Patent Gmbh Redox-Flow-Batterie-System und Betriebsverfahren
JP2024511245A (ja) 2020-04-14 2024-03-13 ティーエーイー テクノロジーズ， インコーポレイテッド モジュールベースのカスケードエネルギーシステムを充電および放電するためのシステム、デバイス、および方法
CN115916581A (zh) 2020-05-14 2023-04-04 阿尔法能源技术公司 具有模块化级联能量系统的基于轨道的和其他电动车辆的系统、设备和方法
KR102409518B1 (ko) 2020-06-22 2022-06-17 조은바이오주식회사 대량의 하천수를 저장하여 인공양어장을 조성함과 동시에 미세먼지 발생량을 줄여주도록 유도시켜서 대기중의 오염된 공기를 개선시킴과 동시에 비중이 무거운 깨끗한 물 분자를 우선적으로 배출하여 오염된 하천수를 깨끗한 하천수로 정화시키도록 구성되는 자연친화적인 친환경 저수시스템을 이용하여 대량의 전기를 생산하면서 저수지, 호수,댐, 석호,하천,강의 수질을 자연정화시키는 자연친화적인 수질정화 친환경공법
CN112092675B (zh) * 2020-08-31 2022-03-25 长城汽车股份有限公司 一种电池热失控预警方法、系统及服务器
CA3196955A1 (en) 2020-09-28 2022-03-31 Tae Technologies, Inc. Multi-phase module-based energy system frameworks and methods related thereto
MX2023003716A (es) 2020-09-30 2023-06-16 Tae Tech Inc Sistemas, dispositivos y métodos para el equilibrado intrafasico e interfasico en sistemas de energía en cascada basados en módulos.
DE102020214506A1 (de) 2020-11-18 2022-05-19 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Batteriemodul für eine Antriebsbatterie und Antriebsbatterie mit mehreren Batteriemodulen
FR3119717A1 (fr) * 2021-02-09 2022-08-12 Psa Automobiles Sa Contrôle de la configuration d’une batterie modulaire pour éviter des situations dangereuses
DE102021111865A1 (de) 2021-05-06 2022-11-10 instagrid GmbH Mobiles Energieversorgungssystem mit optimierter Energiedichte
US11870288B1 (en) 2021-05-19 2024-01-09 Francois Renaud-Byrne Intelligent battery system and method of operation
CA3226136A1 (en) 2021-07-07 2023-01-12 Tae Technologies, Inc. Systems, devices, and methods for module-based cascaded energy systems configured to interface with renewable energy sources
CN114243639A (zh) * 2021-12-10 2022-03-25 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种主辅供电分离实现超温自动保护的方法和系统
CN114300764B (zh) * 2021-12-22 2024-02-20 东莞新能安科技有限公司 电池模组和储能系统
DE102022120005A1 (de) 2022-08-09 2024-02-15 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und System zu einem Notfallbetrieb für einen modularen Multilevelkonverter
CN116581403B (zh) * 2023-07-13 2023-09-05 苏州精控能源科技有限公司 一种电池模组控制方法、系统以及电路

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10055531A1 (de) * 2000-07-04 2002-01-17 Continental Teves Ag & Co Ohg Elektronische Schaltungsanordnung zur Spannungsversorgung in Kraftfahrzeugen, deren Verwendung und Verfahren zum Betreiben einer Spannungsversorgung
FR2947112A1 (fr) * 2009-10-29 2010-12-24 Commissariat Energie Atomique Dispositif de recharge d'une batterie d'accumulateurs

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11234909A (ja) * 1998-02-16 1999-08-27 Nec Corp 蓄電池を用いた電源装置
US6554088B2 (en) 1998-09-14 2003-04-29 Paice Corporation Hybrid vehicles
JP3716300B2 (ja) * 2001-03-26 2005-11-16 独立行政法人産業技術総合研究所 電池有効利用回路
US20060092583A1 (en) 2004-10-01 2006-05-04 Alahmad Mahmoud A Switch array and power management system for batteries and other energy storage elements
US7705560B2 (en) * 2006-08-15 2010-04-27 N. P. Johnson Family Limited Partnership Voltage controller
JP2008148387A (ja) * 2006-12-06 2008-06-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池パック
DE202007018842U1 (de) 2007-12-14 2009-07-02 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Kondensatorenblock aus miteinander verschaltbaren Kondensatoren
AU2009261982B2 (en) 2008-06-27 2014-08-21 Proterra Operating Company, Inc. Vehicle battery systems and methods
US8110300B2 (en) 2008-06-30 2012-02-07 Lg Chem, Ltd. Battery mounting system
JP5321080B2 (ja) * 2009-01-20 2013-10-23 日産自動車株式会社 電力供給装置
US8330420B2 (en) * 2009-04-10 2012-12-11 The Regents Of The University Of Michigan Dynamically reconfigurable framework for a large-scale battery system
US8330419B2 (en) * 2009-04-10 2012-12-11 The Regents Of The University Of Michigan Dynamically reconfigurable framework for a large-scale battery system
JP2011050208A (ja) 2009-08-28 2011-03-10 Japan Aerospace Exploration Agency スイッチトキャパシタシステムの中間タップを利用した出力電圧調整装置
US8957624B2 (en) * 2011-01-20 2015-02-17 Valence Technology, Inc. Rechargeable battery systems and rechargeable battery system operational methods
US10044074B2 (en) * 2011-03-18 2018-08-07 Johnson Controls Technology Company Battery power source control and current detection systems and methods

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10055531A1 (de) * 2000-07-04 2002-01-17 Continental Teves Ag & Co Ohg Elektronische Schaltungsanordnung zur Spannungsversorgung in Kraftfahrzeugen, deren Verwendung und Verfahren zum Betreiben einer Spannungsversorgung
FR2947112A1 (fr) * 2009-10-29 2010-12-24 Commissariat Energie Atomique Dispositif de recharge d'une batterie d'accumulateurs

Also Published As

Publication number Publication date
EP2684243B1 (en) 2019-08-21
US10193359B2 (en) 2019-01-29
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