CN105024107A - 电池的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池的控制系统。一种用于操作电池系统的设备包括壳体、多个电池单元、以及旁通回路。多个电池单元在壳体内连接成串联电路。多个电池单元被配置为提供总输出电压。旁通回路被配置为确定从多个电池单元中的电池单元输出的电压是否已降低至低于所选阈值。旁通回路被进一步被配置为响应于从电池单元输出的电压已降低至低于所选阈值的确定对串联电路中的电池单元旁路。

Description

电池的控制系统

技术领域

本公开总体上涉及电池系统，并且具体地，涉及由多个电池单元组成的电池系统。仍更具体地，本公开涉及基于电池单元性能、电池单元温度、以及其他选择因素控制电池系统的工作的方法和设备。

背景技术

电池系统可以包括一个或多个电池单元。如在本文中使用的，“电池单元”是将化学能转换成电能以提供电压的单个电化学装置。电池单元通常由三部分组成：负极、正极、以及电解质。例如，电解质可以是液体电解质。

可电气连接任意数量的电池单元以形成被配置为提供至少所选总电压输出的串联电路。如在本文中使用的，“串联电路”是电流仅可沿一个路径流动的电流。在串联电路中，相同的电流流过电路中的每个组件。然而，因为仅存在电流可以流动的一个路径，所以在沿着电路的任一点处串联电路开路或断路会引起整个串联电路停止所需要的执行。换言之，会产生开路情况。

例如，布置在电池系统中的串联电路中的一组电池单元中的一个电池单元会停止所需要的执行，这会导致串联电路断开。电池单元可被称作为处于故障状态。该电池单元的故障状态造成电池系统中的开路情况。由于开路情况，即使电池系统中的其他电池单元可在选择容差内工作，但电池系统不会产生所选的总电压输出。甚至在一个或多个电池单元处于故障状态的情况下，具有能够工作以产生可接受的低输出电压的电池系统是期望的。

此外，一些目前可用的电池系统可能无法适当冷却。例如，对于一些目前可用的电池系统，电池系统中的电池单元可能过热，这可能会引起电池系统停止以期望方式进行的工作。具有能够解决电池单元温度增大的问题的系统是期望的。因此，期望提供一种考虑上述讨论的问题中的至少一些以及其它可能的问题的方法和设备。

发明内容

在一个示例性实施方式中，设备包括壳体、多个电池单元、以及旁通回路。多个电池单元在壳体内连接为串联电路。多个电池单元被配置为提供总输出电压。旁通回路被配置为确定从多个电池单元中的电池单元输出的电压是否已降低至低于所选阈值。旁通回路被进一步被配置为响应于从电池单元输出的电压已降低至低于所选阈值的确定对串联电路中的电池单元旁路。

在另一示例性实施方式中，电池系统包括多个电池单元、壳体、空气调节系统、以及旁通回路。多个电池单元连接在串联电路中。多个电池单元被配置为提供总输出电压。壳体包括多个壁、电池室、以及多个壁中的多个开口。通过多个壁形成电池室。电池室被配置为保持多个电池单元。多个开口被配置为允许流体从电池室流到壳体外的环境中。空气调节系统被配置为将调节用空气注入壳体的电池室中。调节用空气在电池室内产生使流体从电池室流到壳体外的环境的正压。旁通回路被配置为确定从多个电池单元中的电池单元输出的电压是否已降低至低于所选阈值。旁通回路被进一步被配置为响应于从电池单元输出的电压已降低至低于所选阈值的确定对串联电路中的电池单元旁路。

在又一个示例性实施方式中，提供用于操作电池系统的方法。确定从在壳体内连接为串联电路的多个电池单元中的电池单元输出的电压是否已降低至低于所选阈值。响应于从电池单元输出的电压已降低至低于所选阈值的确定，对串联电路中的电池单元旁路。

在本公开的各种实施方式中可独立实现特性和功能，或在参考下列描述和附图可以看出进一步细节的其他实施方式中，可对特性和功能进行组合。

附图说明

在所附权利要求中阐述了示例性实施方式的新颖性特征。然而，通过参考结合附图所阅读的本公开的示意性实施方式的以下详细描述，示意性实施方式以及使用的优选方式、其他目的和特征将被最好的理解，其中：

图1是根据示例性实施方式的框图形式的电池系统的示意图；

图2是根据示例性实施方式的电池系统的顶部等距俯视图的示意图；

图3是根据示例性实施方式的没有盖的电池系统的顶部等距俯视图的示意图；

图4是根据示例性实施方式的电池系统的不同顶部等距俯视图的示意图；

图5是根据示例性实施方式的电池系统的俯视图的示意图；

图6是根据示例性实施方式多个电池单元和具有连接到多个电池单元的旁通回路的保持结构的俯视图的示意图；

图7是根据示例性实施方式具有空气调节系统的电池系统的等距视图的示意图；

图8是根据示例性实施方式具有空气调节系统的电池系统的截面图的示意图；

图9是根据示例性实施方式的电池系统的底部等距俯视图的示意图；

图10是根据示例性实施方式的电池系统的截面图的示意图；

图11是根据示例性实施方式的具有端子隔离系统的电池系统的示意图，该端子隔离系统相对于电池系统中的电池单元的端子定位；

图12是根据示例性实施方式的具有位于端子隔离系统上方的盖的电池系统的示意图；

图13是根据示例性实施方式的具有盖的电池系统的截面图的示意图；

图14是根据示例性实施方式的连接至电池单元的电流调制装置的示意图；

图15是根据示例性的实施方式的流程图形式的用于工作电池系统的过程的示意图；以及

图16是根据示例性实施方式的流程图形式的用于工作电池系统的过程的示意图。

具体实施方式

示意性实施方式考虑和顾及不同的考虑因素。例如，示例性实施方式考虑和顾及到当电池单元处于故障状态中时，比较理想的是具有这样的方法和设备，即，用于对布置在电池系统中的串联电路中的多个电池单元中的电池单元进行旁路，以使得电池系统继续在选择容许量内工作。

此外，示例性实施方式考虑和顾及到比较理想的是具有这样的方法和装置，即，用于冷却电池系统中的电池单元以使得电池系统不会过热、不会变得受不期望的影响、以及不会在选择容许量内停止工作。更进一步地，示例性实施方式考虑和顾及到比较理想的是具有这样的电池系统，即，能够基于电池单元的外壳的温度，在充电模式下调制流入到电池单元中的电流、在放电模式调制从电池单元流到负载的电流、或者两者。这类电流调整可以帮助防止电池单元进入故障状态或一些其他不期望的状态。

现参考附图，并具体地参考图1，以框图形式描绘了根据示例性实施方式的电池系统的示意图。在该示例性实例中，电池系统100可用在平台101中。平台101可具有若干不同的形式。在该示例性实例中，平台101采用飞行器102的形式。

根据实施方式，航空航天器102可采取飞机、无人驾驶飞行器、直升机、火箭、导弹、太空船、航天飞机、或其他类型的飞行器的形式。在其他示例性实例中，平台101可以采取一些其他的形式，例如但不限于，陆上交通工具、水上交通工具、发动机系统、或被配置为通过电池系统100供应的电力进行工作的任何装置或系统。

如所描述，电池系统100包括壳体104和多个电池单元105。壳体104可具有多个壁106。在该示例性实例中，多个壁106可以包括分割器108。在其他示例性实例中，分割器108可以以其它方式与多个壁106相关联。

如本文中使用的，当一个部件与另一个部件“相关联”时，在描述实例中，该关联是一种物理上的关联。例如，第一部件(诸如，分割器108)可以被认为通过固定至第二部件、结合至第二部件、安装至第二部件、焊接至第二部件、紧固至第二部件和/或以其它适合的方式连接至第二部件中的至少一个，来与第二部件(诸如，多个壁106)相关联。第一部件还可利用第三部件连接至第二部件。此外，第一部件可被认为是通过形成为第二部件的一部分、作为第二部件的延伸、或两者而与第二部件相关联。

如本文中使用的，当针对一系列项使用短语“至少一个”时，意味着可以使用一个或多个所列项的不同组合，以及可以需要列出的项中的仅一个。项可以是特定对象、事物、工作、过程或者种类。换言之，“至少一个”意味着可以使用列表中的任意数量的项或多个项的任何组合，但可以不需要列表中的所有项。

例如，“项A、项B、以及项C中的至少一个”可意指项A；项A和项B；项B；项A、项B、以及项C；或者项B和项C。在一些情况下，例如，“项A、项B、和项C的中的至少一个”意味着两个项A、一个项B、和十个项C；四个项B和若干七个项C；或一些其它合适的组合，但并不局限于此。

多个壁106可以形成壳体104的内室。分割器108将该内室分成电池室110和控制室112。电池室110被用于容纳多个电池单元105。保持结构122可被用以在壳体104的电池室110内将多个电池单元105保持在固定排列中。

在该示例性实例中，保持结构122由既导热又电绝缘的材料组成。保持结构122可以是导热的从而允许冷却多个电池单元105。保持结构122可以是电绝缘的以使多个电池单元105中的每一个与多个电池单元105中的其他电池单元绝缘。

控制室112被用于容纳控制系统114的至少一部分。根据实施方式，控制系统114可被认为是电池系统100的一部分或独立于电池系统100。在一些情况下，控制系统114的一部分可被认为是电池系统100的部分，而控制系统140的另一部分可被认为是独立于电池系统100。

在该示例性实例中，控制系统114包括多个部件116。多个部件116中的至少一部分可以位于控制室112内。此外，根据实施方式，多个部件116中的一部分可以位于壳体104的外部、电池室110内、或两者。

多个密封件117或多个气密连接器118中的至少一个可以与壳体104相关联。如在本文中使用的，“多个”项可以包括一个或多个项。以这种方式，多个密封件117可以包括一个或多个密封件以及多个气密连接器118可以包括一个或多个气密连接器。

如在本文中使用的，“密封件”可以是被配置为形成气密密封件的任意对象。多个密封件117中的一密封件可以采取例如但不限于，垫片、隔离板、O型圈、或其他类型的密封件的形式。多个密封件117中的每一个可由弹性材料(诸如，硅树脂材料、橡胶)或其它类型的材料中的至少一个组成。此外，如在本文中使用的，“气密连接器”可被用以在至少两个部件之间提供真空密封的、气密连接。

分割器108、多个密封件117、以及多个气密连接器118可被用以在位于控制室112内的部件与位于电池室110内的部件之间建立隔离。该隔离可以防止任何不希望的流体在控制室112内造成任何不期望的影响，该流体可能从多个电池单元105泄漏或排出。

如在本文中使用的，“流体”可以是在所施加的剪应力下流动或变形的任何物质。流体可包括任意数量的液体、气体、或它们的组合。从多个电池单元105泄漏或排出的不期望的液体可由(例如但不限于)空气、液体电解质材料、气体电解质材料、或其它类型的不期望的流体中的至少一个组成。

多个气密连接器118可与分割器108、多个壁106中的不同壁、或两者相关联。气密连接器119可以是多个气密连接器118中的一个的实例。气密连接器119与分割器108相关联。气密连接器119可由许多气密馈通件组成。

气密连接器119可被用以将源自于控制室112内的控制系统114的第一数量的线路120通过分割器108连接至电池室110内的第二数量的线路121。如在本文中使用的，“线路”，诸如，第一数量的线路120或第二数量的线路121中的线路可以是电线或配线。

在一个示例性实例中，第一数量的线路120和第二数量的线路121可被用以承载往返于多个电池单元105的至少一部分的电流。第一数量的线路120和第二数量的线路121可以是线路123的一部分。线路123可被用以将控制系统114电气连接至多个电池单元105、将其他部件电气连接至多个电池单元105、将多个电池单元105彼此电气连接、将多个部件116中的部件彼此电气连接、将电池系统100电气连接至负载129、或它们的一些组合。

如所描述的，电池单元124是多个电池单元105之一的实例。电池单元124包括外壳125和多个端子126。外壳125可以容纳电解质，并且在一些情况下可以容纳电池单元124的其他部件。多个端子126包括与外壳125相关联的负极127和正极128。

多个电池单元105中的电池单元电气连接以在电池室110内形成串联电路130。电流可仅沿串联电路130中的一个路径流动。此外，相同的电流流过串联电路130中的多个电池单元105的每一个。串联电路130中的多个电池单元105被配置为向负载129提供总电压输出131。

在该示例性实例中，控制系统114包括旁通回路132。在该示例性实例中，旁通回路132可实现为串联电路130的一部分。旁通回路132被配置为确定从多个电池单元105中的电池单元输出的电压是否已降低至低于所选阈值；以及响应于从电池单元输出的电压已低于所选阈值的确定，而将串联电路中的电池单元旁路。

在一个示例性实例中，旁通回路132包括多个比较器134和多个开关136。多个比较器134中的每一个和多个开关136中的每一个可对应于多个电池单元105之一。例如，比较器138是多个比较器134之一的实例。比较器138被配置为确定从多个电池单元105中的相应电池单元输出的电压是否已降低至低于所选阈值。在一个示例性实例中，电池单元124可以是用于比较器138的相应电池单元。在该实例中，比较器138测量在电池单元124的正极128处输出的电压，以确定电池单元124的电压输出是否已降低至低于所选阈值。

开关140是多个开关136之一的实例。开关140可对应于示例性实例中的电池单元124。比较器138控制开关140是处于第一状态还是第二状态。

例如但不限于，当电池单元124产生等于或大于所选阈值的电压输出时，开关140可处于第一状态。当开关140处于第一状态中时，在串联电路130中的电流流动路径上位于电池单元124之前的电池单元被连接至电池单元124，以使得源自之前的电池单元的电流流入电池单元124。

然而，当通过电池单元124产生的输出电压降低到低于所选阈值时，比较器138控制开关140，以使得开关140从第一状态变成第二状态。当开关140处于第二状态时，在串联电路130中的电流流动路径相对于电池单元124之前的电池单元被连接至相对于电池单元124之后的电池单元，以使得将电池单元124旁路。

以这种方式，即使当一个或多个电池单元未在选择容许量内工作时，电池系统100可继续工作以产生负载129所需的至少总输出电压。例如，当电池单元在选择容许量内工作时，多个电池单元105中的每一个可被配置为产生约4伏特的电压输出。以这种方式，当多个电池单元105包括八个电池单元时，总电压输出131可以为约32伏特。然而，负载129可仅需要约18伏特来在所需容许量(tolerance)内工作。

在该示例性实例中，针对多个比较器134中的每一个的所选阈值可以是(例如，但不限于)约2伏特或约2.25伏特。当多个电池单元105中的一个(诸如，电池单元124)在选择容许量内停止工作时，旁通回路132使电池单元被旁路，使得不会产生开路情况。反而，电池系统100继续工作，并且多个电池单元105产生约28伏特的总电压输出131。当负载129需要约18伏特以按要求工作时，在电池系统100不再能够为负载129提供足够的电压之前，可旁路高达三个电池单元。

控制系统114还包括电流调制系统142。电流调制系统142被配置为在充电模式下控制流入多个电池单元105中的电流或在放电模式下控制从多个电池单元105流出至负载的电流。具体地，电流调制系统142可以单独或组合地控制充电模式下流入多个电池单元105中的每一个的电流或者放电模式下从多个电池单元105中的每一个流出至负载的电流中的至少一个。

具体地，电流调制系统142包括多个温度传感器、多个温度比较器、以及多个调制器，它们共同形成多个电流调制装置。多个电流调制装置中的每一个被用于调节流入多个电池单元105中的相应电池单元中的电流或流出多个电池单元105中的相应电池单元的电流中的至少一个。以这种方式，可基于流动的电流防止多个电池单元105中的每个电池单元过热。

在该示例性实例中，电流调制装置144是电流调制系统142中的多个电流调制装置之一的实例。电流调制装置144对应于电池单元124。电流调制装置144包括温度传感器145、温度比较器146、以及调制器148。

温度传感器145被用于测量电池单元124的外壳125的温度。在一个示例性实例中，温度传感器145可以采取热电偶的形式。温度比较器146被用于确定所测量的温度是否在选择容许量之外。换言之，温度比较器146可以确定所测量的温度是大于最高温度阈值还是小于最低温度阈值。调制器148响应于温度比较器146确定外壳125的温度在选择容许量之外，而调制流入电池单元124中的电流或流出电池单元124的电流中的至少一个。

电池系统100还可以包括泄压系统150。泄压系统150允许将多个电池单元105中的任一个电池单元内出现的压力聚集释放。泄压系统150由与多个电池单元105相关联的多个易碎构件152组成。在一个示例性实例中，多个易碎构件152中的每一个与多个电池单元105中的相应电池单元的外壳相关联。易碎构件153是多个易碎构件152中的一个易碎构件的实例。易碎构件153可以与电池单元124的外壳125相关联。

多个壁106可具有多个开口154。易碎构件153被配置为响应于电池单元124的外壳125内的内压上升至所选压力阈值以上而破裂，使得外壳125内的压力聚集通过由于破裂的易碎构件153在外壳125中产生的开口而释放。具体地，可通过该开口释放外壳125内的流体。流体可以是例如由电解质气体或一些其它类型的液体、气体、或它们的组合组成的不期望的流体。

当易碎构件153与电池单元124的外壳125相关联时，可抵靠多个壁106中的相应壁密封外壳125的存在易碎构件153的一侧。该壁可具有通风口，该通风口可允许任何不希望的流体通过该通风口从壳体104排出到电池系统100周围的环境，该不希望的流体从响应于破碎的易碎构件153在电池单元124的外壳125中产生的开口排出。以这种方式，可在不影响多个电池单元105中的其他电池单元中任何一个的情况下从电池单元124释放压力聚集。通风口也可被称为出气口或出口孔。

更进一步地，电池系统100可以包括空气调节系统156。空气调节系统156被配置为将调节的空气155泵入到电池室110内，以在电池室110内部产生正压力。该正压力使流体从电池室110流到壳体104外的环境中。在该实例中，从电池室110流到壳体104外的环境中的流体可以包括任何数量不希望的液体、至少一部分调节的空气155、或两者。

此外，调节的空气155可以是被冷却至选定温度以冷却多个电池单元105的空气。在一些情况下，可以过滤调节的空气155，以使得调节的空气155不包含任何不希望的气态元素。根据实施方式，调节的空气155可以是从非电池系统100的壳体104周围的空气的源头中抽吸的空气。

盖158可被用来封住壳体104。在一些情况下，可认为盖158为壳体104的一部分。根据实施方式，调节的空气155可通过盖158被吸入到电池室110中。

在一些情况下，电池系统100可以包括端子隔离系统160。端子隔离系统160可被用来使多个电池单元105的端子与多个电池单元105的壳体隔离。具体地，可能从多个电池单元105的外壳中泄漏的任何不希望的流体可以保持与多个电池单元105的端子隔离。端子的这种隔离可以帮助防止不希望的电效应。端子隔离系统160可以包括任何数目的隔离板、垫片、密封件、或其他类型的元件。

图1中电池系统100的示意图并不意味着默示对可实施示例性实施方式的方式的物理或者架构限制。可以使用除所示出的之外的或者代替所示出的其它部件。一些部件是可选的。同样，所呈现的框阐明了一些功能部件。当在示意性实施方式中实现时，一个或多个这些框可以被结合、分割、或者结合和分成不同的框。

例如，在图1中，虽然在控制室112内完整地描绘了控制系统114，但在其他示例性实例中，控制系统114的一部分可以位于电池室110中。在一些示例性实例中，可使用除了温度传感器145、温度比较器146、或调制器148之外的部件或代替温度传感器145、温度比较器146、或调制器148的部件或两者来实现电流调制装置144。

现在参考图2，描绘了根据说明性实施方式的电池系统的顶部等距视图的示意图。在图2中，电池系统200是图1中的电池系统100的一个实施的实例。如所描述，电池系统200包括壳体202，该壳体可以是图1中的壳体104的一个实施的实例。

壳体202包括多个壁204和盖206，分别作为图1中的多个壁106和盖158的实施的实例。如所描述，示出多个壁204中的壁207和壁216。壁207具有多个开口208，其作为图1中多个开口154的一部分的一个实施的实例。盖206也具有多个开口210。在该示例性实例中，多个开口208和多个开口210为穿孔。

气密连接器212和气密连接器214与壁216相关联。气密连接器212和气密连接器214是图1中多个气密连接器118中的至少一部分的一个实施的实例。气密连接器212和气密连接器214可被用以将电池系统200连接至将电流携带到或带出电池系统200的线路。

现参考图3，描述了根据示例性实施方式的图2中没有盖206的电池系统200的顶部等距视图的示意图。如所描述，电池系统200包括多个电池单元300和保持结构301，其可以分别是图1中多个电池单元105和保持结构122的实施的实例。

多个电池单元300包括电池单元302、304、306、308、310、312、314、以及316。多个电池单元300可电气连接以形成串联电路(未示出连接)。保持结构301可被用以将多个电池单元300保持在固定排列中。此外，保持结构301可由这样的材料组成，即，导热以允许将多个电池单元300冷却并电绝缘以使多个电池单元300保持彼此电绝缘并与壳体202的多个壁204绝缘。

壳体202的多个壁204包括分割器321。分割器321是图1中的分割器108的一个实施的实例。分割器321被配置为在壳体202内形成电池室318和控制室320。电池室318和控制室320可以分别是图1中电池室110和控制室112的实施的实例。多个电池单元300和保持结构301保持在电池室318内。控制系统(未示出)(以诸如图1中的控制系统114实施)可至少部分地保持在控制室内。

在该示例性实例中，气密连接器322和气密连接器324与分割器321相关联。气密连接器322和气密连接器324是图1中多个气密连接器118中至少一部分的一个实施的实例。气密连接器322和气密连接器324可被用以将控制室320中的线路(未示出)连接至电池室318中的线路(未示出)。

在该示例性实例中，保持结构301可具有多个通道323。可将多个电池单元300彼此连接并连接至气密连接器322和气密连接器324的线路穿过多个通道323。

如所描述，密封件325可以位于分割器321的上部，使得当图2的盖206被放置在多个壁204的上部时，气密密封件形成在电池室318与控制室320之间。密封件326可以位于保持结构301上部，使得当图2的盖206被放在多个壁204的上部时，多个电池单元300中的每一个可与多个电池单元300中的其他电池单元气密密封。密封件325和密封件326可以是图1中的多个密封件117中所包含的密封件的一个实施的实例。

分割器321、气密连接器212、气密连接器214、气密连接器322、气密连接器324、密封件325、以及密封件326可被用以在位于电池室318内的部件与位于控制室内的部件之间提供气密屏障。以这种方式，可将多个电池单元300保持隔离，使得可能从多个电池单元300泄漏、排出、或漏出的任何不希望的液体不会进入到控制室320。

现参考图4，描述了根据示例性实施方式的图3中电池系统200的不同顶部等距视图的示意图。在该示例性实例中，描绘了沿图3的线4-4的方向截取的图3的电池系统200的顶部等距视图。

如所描述，多个壁204包括具有多个开口401的壁400。多个开口401可以是图1中多个开口154的一部分的一个实施的实例。在该实例中，多个开口401可以是穿孔。

此外，电路板402位于控制室320内。电路板402可以包括形成电池系统200的控制系统(诸如，图1中的电池系统100的控制系统114)的部件的至少一部分。分割器321和密封件325可一起将电路板402保持在与电池室318中的多个电池单元300气密隔离的控制室320中。

现参考图5，描绘了根据示例性实施方式的图4中电池系统200的俯视图的示意图。在该示例性实例中，描绘了沿图4的线5-5的方向截取的图4的电池系统200的俯视图。如所描述，多个壁204还包括壁500。壁500可具有多个开口(未示出)，类似于图2中的壁207中的多个开口208以及图4中壁400中的多个开口401。

现参考图6，描绘了根据示例性实施方式的具有连接到多个电池单元300的旁通回路的图5中的多个电池单元300和保持结构301的俯视图的示意图。多个电池单元300中的每一个可具有负极和正极，诸如，图1中的电池单元124的负极127和正极128。在该示例性实例中，电流可从负极流到正极。

如所描绘，电池单元302具有负极600和正极602；电池单元304具有负极604和正极606；电池单元306具有负极608和正极610；电池单元308具有负极612和正极614；电池单元310具有负极616和正极618；电池单元312具有负极620和正极622；电池单元314具有负极624和正极626；以及电池单元316具有负极628和正极630。

如所描述，多个电池单元300中的电池单元电气连接至负载601以形成串联电路631。电流从负载601流到电池单元302的负极600并从电池单元316的正极630返回到负载601。串联电路631可以是图1中的串联电路130的一个实施的实例。负载601可以是图1中的负载129的一个实施的实例。

可在串联电路631实施旁通回路632。旁通回路632是图1中的旁通回路132的一个实施的实例。可在图4至图5中示出的电路板402上实施旁通回路632。

如所描述，旁通回路632包括多个比较器634和多个开关636。多个比较器634和多个开关636可分别是图1中的多个比较器134和多个开关136的实施的实例。多个比较器634包括比较器638、640、642、644、646、648、650、以及652，它们分别对应于电池单元302、304、306、308、310、312、314、以及316。多个开关636包括开关653、654、656、658、660、662、664、以及666，它们分别对应于电池单元304、306、308、310、312、314、316、以及302。

比较器638、640、642、644、646、648、650、以及652被配置为分别控制开关653、654、656、658、660、662、664、以及666。多个比较器634中的每一个可以确定相应电池单元是否需要被旁路。响应于确定相应电池单元需要被旁路，比较器可以控制对应于比较器的开关以将相应电池单元未被旁路的第一状态改变成相应电池单元被旁路的第二状态。

作为一个示例性实例，开关654目前处于第一状态。在开关654处于第一状态的情况下，电池单元304未被旁路。换言之，当开关654处于第一状态时，电流从电池单元302的正极602流出而流入电池单元304的负极604。电池单元302是在电流通过串联电路631的路径上相对于电池单元304的在先电池单元。

比较器640可以确定电池单元304的电压输出是否已降低至低于所选阈值。响应于确定电池单元304的电压输出已降低至低于所选阈值，比较器640控制开关654以从第一状态变成第二状态。在开关654处于第二状态的情况下，电池单元304未被旁路。换言之，当开关654处于第二状态时，从电池单元302的正极602流出的电流未流入电池单元304的负极604。另一方面，在开关654处于第二状态的情况下，只要对应于电池单元306的开关656处于第一状态，流出正极602的电流将电池单元304旁路并流入电池单元306的负极608。电池单元306是在电流通过串联电路631的路径上相对于电池单元304的下一个电池单元。

以这种方式，未在选择容许量内工作或按要求工作的任何电池单元可被旁路以防止发生开路情况。因此，即使当一个或多个电池单元停止在选择容许量内工作或按要求执行时，允许电池系统200继续工作。

现参考图7，描绘了根据示例性实施方式的图2中具有空气调节系统的电池系统200的等距视图的示意图。在该示例性实例中，电池系统200包括空气调节系统700。空气调节系统700是图1中的空气调节系统156的一个实施的实例。

空气调节系统700包括结构702和管704。空气调节系统700被配置为将调节用空气注入图3所示的壳体202的电池室318和控制室320。

现参考图8，描绘了根据示例性实施方式的图7的具有空气调节系统700的电池系统200的截面图的示意图。如所描述，调节用空气可沿箭头800的方向流过管704。

结构702可具有气室804。气室804也可称为稳压室。在该示例性实例中，风扇802可以位于结构702内。在其他示例性实例中，风扇802可与结构702分开。

风扇802可被用以将从管704进入气室804的调节用空气通过盖206中的多个开口210注入电池室318和控制室320。电池室318内的调节用空气产生使流体从电池室318排出到壳体202外部的环境中的正压力。例如，流体可以是由(例如但不限于)空气、液体电解质材料、气体电解质材料、或一些其它类型的不期望的液体中至少一个组成的不希望的液体。

现参考图9，描绘了根据示例性实施方式的图7中电池系统200的底部等距视图的示意图。在该示例性实例中，示出没有图7的空气调节系统700并沿图7的线9-9的方向截取的图7的电池系统200的底部等距视图。

如所描述，多个壁204包括壁900。壁900具有多个开口901。多个开口901可以是图1中的多个开口154的一部分的一个实施的实例。多个开口901可以是该示例性实例中的多个通风口。

可在该示例性实例中看到多个电池单元300的外壳的底部。如所描述，多个易碎构件902与多个电池单元300相关联。多个易碎构件902可以是图1中的多个易碎构件152的一个实施的实例。

多个易碎构件902包括易碎构件904、906、908、910、912、914、916、以及918。易碎构件904、906、908、910、912、914、916、以及918分别与电池单元302、304、306、308、310、312、314、以及316的外壳905、907、909、911、913、915、917、以及919相关联。

多个易碎构件902中的每一个被配置为响应于相应壳体内的内部压力上升至大于所选压力阈值而破碎。允许相应外壳内的压力聚集通过多个开口901中的相应开口排到壳体202外。

现参考图10，描绘了根据示例性实施方式的图9中电池系统200的截面图的示意图。在该示例性实例中，描绘了沿线10-10的方向截取的图9的电池系统200的截面图。

如所描述，密封件1000、1002、1004、以及1006可以分别位于外壳913、915、917、以及919与壳体202的壁900之间。密封件1000、1002、1004、以及1006可以是可包括在图1中的多个密封件117中的密封件的一个实施的实例。密封件1000、1002、1004、以及1006分别提供气密密封，以使得不允许空气和其他类型的气体通过多个开口901排出，除非易碎构件912、914、916、以及918中的一个破碎。即使当易碎构件912、914、916、以及918中的一个破碎时，仅允许相应电池单元内的流体排出到壳体202的外部，流体可以包括一个或多个液体、一个或多个气体、或它们的组合。

现参考图11-图13，描绘了根据示例性实施方式的在图2-图10中所描述的电池系统200的壳体202的不同类型的配置的示意图。具体地，与图2至图10中所描述的电池系统200的多个壁204相比，图11至图13中的多个壁204的高度较短。

现参考图11，描绘了根据示例性实施方式的具有相对于电池系统200中的电池单元的端子定位的端子隔离系统的电池系统200的示意图。在该示例性实例中，壁207、216、400、以及500不会延伸超过多个电池单元300(未示出)的多个端子1100。

端子隔离系统1101是图1中的端子隔离系统160的一个实施的实例。在该示例性实例中，端子隔离系统1101包括密封件1102和隔离板1104。此外，密封件1102可以是图1中的多个密封件117中所包括的密封件的一个实施的实例。

密封件1102和隔离板1104相对于多个端子1100被定位为使得多个端子1100延伸过密封件1102和隔离板1104，如所描绘的。隔离板1104可由抗化学、耐热、电绝缘、并能够承受高温的材料组成。

现参考图12，描绘了根据示例性实施方式的具有位于图11中的端子隔离系统1101上方的盖的图11的电池系统200的示意图。在该示例性实例中，已将盖1200放置在图11的电池系统200的多个壁204的上部。盖1200是图1中的盖158的一个实施的实例。

现参考图13，描绘了根据示例性实施方式的图12中具有盖1200的电池系统200的截面图的示意图。在该示例性实例中，描绘了沿线13-13的方向截取的图12的具有盖1200的电池系统200的截面图。

如所描述，密封件1102和隔离板1104可保持多个端子1100与电池室318气密隔离。该气密隔离可以帮助防止由于一个或多个电池单元300不能在选择容许量内工作而导致的任何不希望的影响。

现参考图14，描绘了根据示例性实施方式的连接至电池单元的电流调制装置的示意图。电流调制装置1400连接至电池单元1401，以使得电流调制装置1400对应于电池单元1401。电流调制装置1400和电池单元1401可以分别是图1中的电流调制装置144和电池单元124的实施的实例。

如所描述，电池单元1401包括负极1402、正极1404、以及外壳1405，它们分别作为图1中负极127、正极128、以及外壳125的实施的实例。电流调制装置1400包括温度传感器1406、温度比较器1408、以及调制器1410，它们分别作为图1中温度传感器145、温度比较器146、以及调制器148的实施的实例。

温度传感器1406被用于测量电池单元1401的外壳1405的温度。在该示例性实例中，温度传感器1406是热电偶。温度比较器1408被用于确定为壳体1405所测量的温度是否在选择容许量之外。换言之，温度比较器1408可以确定所测量的温度大于最高温度阈值还是小于最低温度阈值。

调制器1410响应于温度比较器1408确定壳体1405的温度在选择容许量之外，调制输入电流1412或输出电流1414中的至少一个。输入电流1412是当电池单元1401处于充电模式时从充电器1416流入电池单元1401的电流。输出电流1414是当电池单元1401处于放电模式时从电池单元1401流出到负载1418的电流。

以这种方式，电流调制装置1400可被用以通过调制输入电流1412或输出电流1414中的至少一个来调节外壳1405的温度。在一些示例性实例中，以类似于电流调制装置1400的方式实现的电流调制装置可与图3至图5中的多个电池单元300中的每一个一起使用。

图2至图13中的电池系统200和图14中的电流调制装置1400的示意图并非旨在暗示对可以实施示例性实施方式的方式进行物理或结构限制。可以使用除所示出的部件之外的其他部件或者代替所示出的部件的其他部件。一些部件是可选的。

在图2至图14中示出的不同的组部件可以是在图1中以框图形式示出的部件如何实现为物理结构的示例性实例。此外，在图2至图14中的一些部件可以与图1中的部件结合，与图1中的部件一起使用或者两个图中的部件的组合。

例如，虽然隔离板1104和密封件1102在图11中被描述为两个分离部件，在其他示例性实例中，密封件1102可以形成为隔离板1104的一部分。换言之，密封件1102可以一些其他的方式与隔离板1104相关联。在又一示例性实例中，隔离板1104可由允许隔离板1104也起密封件的作用的材料组成。例如，隔离板1104的至少一部分可由硅树脂材料组成。

现在参考图15，以流程图的形式描绘了根据示例性实施方式的操作电池系统的方法的示意图。在图15中示出的过程可被用以操作图2中的电池系统200。

过程开始于确定从串联电路中连接的多个电池单元中的电池单元输出的电压是否降低至低于所选阈值(操作1500)。如果从电池单元输出的电压已降低至低于所选阈值，对串联电路中的电池单元进行旁路(操作1502)，其后所述过程结束。否则，该过程返回至前述的操作1500。

可通过改变或控制开关以从第一状态改变至第二状态进行操作1502。对于多个电池单元中的每个电池单元，可以以类似于在图15中描述的过程的方式作出是否对电池单元旁路的决定。

现在参考图16，以流程图的形式描述了根据示例性实施方式的操作电池系统的过程的示意图。在图16中示出的过程可被用以操作图2中的电池系统200。

过程开始于使用对应于电池单元的比较器确定从串联电路中连接的多个电池单元中的电池单元输出的电压是否降低至低于所选阈值(操作1600)。如果从电池单元输出的电压还未降低至低于所选阈值，过程返回至如上所述的操作1600。

否则，控制对应于比较器的开关以从第一状态改变至第二状态，以对电池单元旁路，从而使得从串联电路中相对于电池单元的先前电池单元流出的电流流入串联电路中相对于电池单元的下一个电池单元而非流入电池单元(操作1602)，其后所述过程结束。对于多个电池单元中的每个电池单元，可以类似于图16中描述的过程的方式作出是否旁路的决定。

在不同的描述的实施方式中的流程图和框图示出了示意性实施方式中的装置和方法的一些可能的实施方式的架构、功能、以及操作。在这点上，流程图或框图中的每一个方框可代表模块、区段、功能、和/或操作或步骤的一部分、它们的一些组合。

在示意性实施方式的一些可替换实施方式中，框中表明的一个功能或多个功能可以与图中表明的顺序不同。例如，在一些情况下，连续示出的两个框可以基本上同时执行、或者框可以依据所涉及的功能而以相反顺序进行。此外，可以增加除流程图或者框图中示出的框之外的其他框。

不同的示意性实施方式的说明的提供是为了示意和说明的目的，并且不意指是穷尽的或者限于所公开的实施方式。许多变形和变化对于普通技术人员显而易见。此外，不同的示例性实施方式可以提供与其它期望的实施方式相比不同的特征。选中并且描述了所选择的一种实施方式或者多种实施方式，以对各种实施方式的原理和实际应用进行最佳解释，并且能够使得本领域的其他普通技术人员理解本公开中做出各种变形以适于设定的具体应用的各种实施方式。

Claims (16)

1.一种设备，包括：

壳体；

多个壁；

多个电池单元，在所述壳体内连接在串联电路中并被配置为提供总输出电压；以及

旁通回路，被配置为确定从所述多个电池单元中的一电池单元输出的电压是否已降低至低于所选阈值，以及响应于从所述电池单元输出的所述电压已降低至低于所述所选阈值的确定，将所述串联电路中的所述电池单元旁路。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述旁通回路包括：

多个比较器，其中，所述多个比较器中的一比较器被配置为确定从所述电池单元输出的所述电压是否已降低至低于所述所选阈值。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述旁通回路进一步包括：

多个开关，其中，所述多个开关中的一开关响应于所述比较器确定从所述电池单元输出的所述电压已降低至低于所述所选阈值而从第一状态变成第二状态。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，当所述开关处于所述第一状态时，在所述串联电路中相对于所述电池单元的在前电池单元被连接至所述电池单元，并且其中，当所述开关处于所述第二状态时，所述在前电池单元被连接至所述串联电路中相对于所述电池单元的在后电池单元，使得将所述电池单元旁路。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，进一步包括：

空气调节系统，被配置为将调节用空气注入由所述壳体的所述多个壁形成的电池室，其中，所述调节用空气在所述电池室内产生正压，所述正压使得流体从所述电池室流到所述壳体外的环境中，并且其中，所述调节用空气来自所述壳体周围的环境以外的源。

6.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：

泄压系统，被配置为允许所述多个电池单元中的任一个电池单元内的压力聚集通过所述壳体中的相应开口而被释放。

7.一种电池系统，包括：

多个电池单元，连接在串联电路中并被配置为提供总输出电压；

壳体，包括：

多个壁；

电池室，由所述多个壁形成并被配置为容纳所述多个电池单元；以及

多个开口，位于所述多个壁中并被配置为允许流体从所述电池室流到所述壳体以外的环境；

空气调节系统，被配置为将调节用空气注入所述壳体的所述电池室内，其中，所述调节用空气在所述电池室内产生正压，所述正压使所述流体从所述电池室流到所述壳体外部的环境；以及

旁通回路，被配置为确定从所述多个电池单元中的一电池单元输出的电压是否已降低至低于所选阈值，以及响应于从所述电池单元输出的所述电压已降低至低于所述所选阈值的确定，将所述串联电路中的所述电池单元旁路。

8.根据权利要求7所述的电池系统，进一步包括：

多个易碎构件，其中，所述多个易碎构件中的一易碎构件与相应电池单元的外壳相关联，并被配置为响应于所述外壳内的内部压力上升至高于所选压力阈值而破碎，使得通过破碎的所述易碎构件在所述外壳中形成的开口以及所述壳体中的所述多个开口中的相应开口而将所述外壳内的压力聚集从所述外壳释放。

9.根据权利要求7至8中任一项所述的电池系统，进一步包括：

电流调制系统，被配置为基于所述多个电池单元的外壳的温度控制流入所述多个电池单元的电流或流出所述多个电池单元的电流中的至少一个。

10.根据权利要求9所述设备，其中，所述电流调制系统包括：

多个温度传感器，其中，所述多个温度传感器中的一温度传感器被配置为测量所述多个电池单元中的相应电池单元的外壳的温度；以及

多个调制器，其中，所述多个调制器中的一调制器被配置为响应于所述壳体的温度在选择容许量之外，而调制流入所述相应电池单元中的电流或流出所述相应电池单元的电流中的至少一个。

11.一种用于操作电池系统的方法，所述方法包括：

确定从在壳体内连接在串联电路中的多个电池单元中的一电池单元输出的电压是否已降低至低于所选阈值；以及

响应于从所述电池单元输出的所述电压已降低至低于所述所选阈值的确定，旁路所述串联电路中的所述电池单元。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，旁路所述电池单元包括：

响应于从所述电池单元输出的所述电压已降低至低于所述所选阈值的确定，控制开关从第一状态变成第二状态，其中，当所述开关处于所述第一状态时，在所述串联电路中相对于所述电池单元的在前电池单元被连接至所述电池单元，并且其中，当所述开关处于所述第二状态时，所述在前电池单元被连接至所述串联电路中相对于所述电池单元的在后电池单元，使得将所述电池单元旁路。

13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

使用调节用空气在所述壳体内的电池室内产生正压，使得流体从所述电池室通过所述壳体的多个壁中的多个开口流到所述壳体外的环境，所述壳体被配置为容纳所述多个电池单元。

14.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

响应于所述电池单元的内部压力上升至高于所选压力阈值，与所述电池单元的外壳相关联的易碎构件破碎；以及

通过由破碎的所述易碎构件在所述外壳中产生的开口并通过所述壳体中的相应开口释放压力聚集。

15.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

基于所述多个电池单元中的每一个的外壳的温度，控制流入所述多个电池单元中的每一个的电流或流出所述多个电池单元中的每一个的电流中的至少一个。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，控制流入所述多个电池单元中的每一个的电流或流出所述多个电池单元中的每一个的电流中的至少一个包括：

测量所述电池单元的所述外壳的温度；以及

响应于所述外壳的温度超出所选容许量，调制流入所述电池单元中的电流或流出所述电池单元的电流中的至少一个。