CN108695567B - 并联电池串中电流的控制 - Google Patents

并联电池串中电流的控制 Download PDF

Info

Publication number
CN108695567B
CN108695567B CN201810185761.7A CN201810185761A CN108695567B CN 108695567 B CN108695567 B CN 108695567B CN 201810185761 A CN201810185761 A CN 201810185761A CN 108695567 B CN108695567 B CN 108695567B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluid
battery
battery string
controller
hot mixture
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201810185761.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108695567A (zh
Inventor
P·T·卡尔森
B·舒尔茨
D·S·马克斯韦尔
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.)
Spiers New Technologies Inc
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
Spiers New Technologies Inc
GM Global Technology Operations LLC
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 Spiers New Technologies Inc, GM Global Technology Operations LLC filed Critical Spiers New Technologies Inc
Publication of CN108695567A publication Critical patent/CN108695567A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108695567B publication Critical patent/CN108695567B/zh
Expired - Fee Related 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
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • 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
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells 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
    • 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
    • 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
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging 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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/443—Methods for charging or discharging in response to temperature
    • 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
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • 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
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • 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
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • 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
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • 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
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • 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
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • 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
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • 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

Abstract

一种电池组件，其具有第一电池串，该第一电池串具有串联连接的第一多个电池单元。第二电池串并联地连接于第一电池串，并且包括串联连接的第二多个电池单元。流体通道可操作地连接于第一和第二电池串并且包括在其内流动的流体。控制器可操作地连接于第一和第二电池串。控制器构造成至少部分地基于第一和第二电池串的相应强度状态来确定电池串的第一和第二温度之间的期望的温度差。该控制器构造成至少部分地基于期望的温度差来经由流体通道中的流体控制第一和第二电流。

Description

并联电池串中电流的控制
引言
本发明总地涉及并联连接的电池串的电流的控制。蓄电池的许多应用需要将多个相异电池并联地进行连接。并联连接的电池能以不同的速率放电，且出于各种原因而产生不均等的放电速率。
发明内容
电池组件包括第一电池串，该第一电池串具有串联连接的第一多个电池单元。第一和第二电池串能分别以第一温度和第二温度操作。第一和第二电池串能分别配置成产生第一电流和第二电流。第二电池串并联地连接于第一电池串，并且具有串联连接的第二多个电池单元。流体通道可操作地连接于第一和第二电池串并且包括在其内流动的流体。控制器可操作地连接于第一和第二电池串。控制器包括处理器和指令记录在其上的有形非瞬态存储器。由处理器执行指令致使控制器获得关于第一和第二电池串的相应强度状态。
控制器配置成至少部分地基于第一和第二电池串的相应强度状态来确定第一和第二温度之间的期望温度差。控制器配置成至少部分地基于期望的温度差来经由流体通道中的流体控制第一和第二电流。第一和第二电池串的相应强度状态包括但不限于电阻、电容和健康状态的至少一个。
该组件可包括加热单元，该加热单元可操作地连接于流体通道并且配置成加温流体的一部分以产生加温流体。冷却单元可操作地连接于流体通道并且配置成冷却流体的另一部分以产生冷却流体。第一混合器可操作地连接于流体通道并且配置成以第一比例混合加温流体和冷却流体，以形成第一热混合物。第二混合器可操作地连接于流体通道并且配置成以第二比例混合加温流体和冷却流体，以形成第二热混合物。
分别控制由第一和第二电池串产生的第一和第二电流的方法包括指令第一混合器引导第一热混合物通过第一电池串，以使得实现第一热混合物和第一电池串之间的热传递。控制器配置成指令第二混合器引导第二热混合物通过第二电池串，以使得实现第二热混合物和第二电池串之间的热传递。
该组件可包括泵来作为流体源。加热单元包括直接地连接于泵的第一冷凝器。冷却单元包括直接地连接于泵的蒸发器。使得辅助物质在加热单元和冷却单元之间循环的辅助回路可包括压缩机和第二冷凝器。辅助物质配置成与流体热连通但并不物理地混合。
控制器包括热管理单元，该热管理单元配置成控制第一比例，以使得第一温度处于由第一最大值和第一最小值限定的第一范围内，并且该热管理单元配置成控制第二比例，以使得第二温度处于由第二最大值和第二最小值限定的第二范围内。该控制器配置成维持第一和第二电池串之间的相对温度差，由此代替加热第一电池串冷却第二电池串，以具有相同的效果。
该组件可包括配置成封围第一电池串的第一壳体和配置成封围第二电池串的第二壳体。流体通道包括第一部分，该第一部分配置成延伸通过第一壳体的内部，且第一热混合物配置成流过第一部分。流体通道包括第二部分，该第二部分配置成延伸通过第二壳体的内部，且第二热混合物配置成流过第二部分。第一部分和第二部分可各自限定基本上正弦形状。
该组件可包括至少一个传感器，该至少一个传感器可操作地连接于控制器并且配置成提供传感器反馈。控制器配置成基于传感器反馈来调节第一和第二比例。至少一个传感器可包括第一和第二电流传感器，该第一和第二电流传感器配置成分别测量第一和第二电流。控制器可包括闭环控制单元，该闭环控制单元接收来自第一和第二电流传感器的传感器反馈。
控制器可配置成调节第一和第二比例，以使得第一电流和第二电流会聚。第一和第二电池串可分别限定第一强度状态和第二强度状态。控制器可配置成调节第一和第二比例，以使得第一电流与第一强度状态成比例，且第二电流与第二强度状态成比例。
当结合附图时，从对用于执行本发明的最佳模式的以下详细描述中，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点显而易见。
附图说明
图1是电池组件的示意图，该电池组件具有并联连接的多个电池串和控制器；
图2是能由图1所示控制器执行的方法的示意流程图；
图3是针对两个电池串的电流与时间的示意图表；以及
图4是针对图3所示两个电池串的电流与时间的另一示意图表。
具体实施方式
参照附图，其中，类似的附图标记指代类似的部件，图1示意性地说明电池组件10。组件10可以是装置11的一部分。装置11可以是移动平台，该移动平台例如但不限于标准乘用汽车、运动休闲车、轻型卡车、重载车辆、ATV、小型货车、公交车、公共交通车辆、自行车、机器人、农用器具、运动相关设备、船、飞机、火车或其它运输装置。装置11可以是非移动平台，并且可采取许多不同形式且包括多个和/或替代的部件和设施。
参照图1，组件10具有多个电池串12，例如相对于彼此并联连接的第一电池串14和第二电池串16。虽然图1中示出两个电池串，但应理解的是，电池串的数量可基于手头的应用而改变。第一电池串14包括串联连接的第一多个电池单元18、即各个电池。第二电池串16包括串联连接的第二多个电池单元20。组件10可包括泵22，该泵配置成输送流体24。
参照图1，流体24配置成在流体通道26内流动，该流体通道可操作地连接于第一和第二电池串14、16。第一和第二电池串14、16分别处于第一温度(T1)和第二温度(T2)下，该第一温度和第二温度能经由相应的第一和第二温度传感器28、30测量。第一和第二电池串14、16分别产生第一电流和第二电流。第一和第二电流传感器32、34配置成分别测量第一和第二电流。
参照图1，控制器C可操作地连接于第一和第二电池串14、16。控制器C包括处理器P和有形非瞬态存储器M，用于执行方法100(下文参照图2进行详细地讨论)的指令记录在该有形非瞬态存储器上，用于控制第一和第二电池串14、16的相应电流输出。存储器M能存储控制器可执行指令集，且处理器P能执行存储在存储器M中的控制器可执行指令集。图1的控制器C确切地编程为执行方法100的步骤。
方法100允许流体24的个别可调节混合物能通过第一和第二电池串14、16。方法100包括调节第一和第二温度(T1、T2)之间的温度差(T2-T1)，以改变它们的相应内部电阻并且平衡它们的相应电流贡献。电池的内部电阻取决于该电池的尺寸、化学特性、寿命、温度、放电电流以及许多其它因素。方法100提供优于控制绝对温度的系统的技术优点。例如，在方法100中，替代加热第一电池串14，可执行冷却第二电池串16，以增大温度差(T2-T1)。
参照图1，组件10可包括加热单元36，该加热单元可操作地连接于流体通道26并且配置成加温流体24的一部分以产生加温流体38。冷却单元40可操作地连接于流体通道26并且配置成冷却流体24的另一部分以产生冷却流体42。替代地，组件10可包括单个冷却/加热环路，其中，通过选择性地限制流量，第一电池串14相对于第二电池串16冷却。组件10可包括任何数量的加热和冷却单元/环路。
参照图1，第一混合器44可操作地连接于流体通道26并且配置成以第一比例(或比值)混合加温流体38和冷却流体42，以形成第一热混合物46。第一热混合物46配置成与第一电池串14流体连通，以使得实现第一热混合物46和第一电池串14之间的热传递。
参照图1，第二混合器50可操作地连接于流体通道26并且配置成以第二比例混合加温流体38和冷却流体42，以形成第二热混合物52。第二热混合物52配置成与第二电池串16流体连通，以使得实现第二热混合物52和第二电池串16之间的热传递。第一和第二混合器44、50可操作地连接于控制器C并且具有相应的可调节阀，这些可调节阀基于来自控制器C的指令起作用(即，允许加温和冷却流体的一部分分别以第一和第二比例通过)。
参照图1，加热单元36可包括第一冷凝器56，该第一冷凝器直接地连接于泵22。冷却单元40可包括蒸发器58，该蒸发器直接地连接于泵22。加热单元36和冷却单元40可经由辅助回路60连接。辅助回路60可包括压缩机62、第二冷凝器64以及混合器66。辅助物质68配置成在辅助回路60中流动。在一个示例中，辅助物质68是氟利昂。
辅助回路60配置成与流体通道26热连通但是物理地分开的。换言之，辅助物质68并不与流体24物理地混合，然而，流体24基于辅助物质68的反应或相变而加温或冷却。如上所述，加热单元36可包括第一冷凝器56。第一冷凝器56配置成通过冷却辅助物质68而将该辅助物质从其气态冷凝至其液态。在辅助物质68冷凝时，该辅助物质排出热能量。在流体通道26的邻近于加热单元36的一部分中的流体24吸收所排出热能量的一部分并且变得较温热，以产生加温流体38。
如上所述，冷却单元40可包括蒸发器58。蒸发器58用于将辅助物质68的液态形式转变为其气态形式。在辅助物质68蒸发时，该辅助物质将热能量从流体通道26的邻近于冷却单元40的一部分中吸出，以产生冷却流体42。蒸发器58在低压力下将辅助物质68(现呈气态形式)供给至压缩机62。在压缩的情形下，辅助物质68的温度和压力升高。辅助物质68(仍呈气态形式)在发生冷凝的压力下(在预定温度下)输送至第二冷凝器64。辅助物质68再循环至第一冷凝器56并且循环重复。
参照图1，组件10可包括配置成封围第一电池串14的第一壳体70和配置成封围第二电池串16的第二壳体72。流体通道26包括第一部分74，该第一部分配置成延伸通过第一壳体70的内部，且第一热混合物46配置成流过第一部分74。如图1中所示，第一部分74可限定基本上正弦形状。流体通道26包括第二部分76，该第二部分配置成延伸通过第二壳体72的内部，且第二热混合物52配置成流过第二部分76。如图1中所示，第二部分76可限定基本上正弦形状。
参照图1，控制器C可包括热管理单元80，该热管理单元配置成控制第一比例，以使得第一温度(T1)处于由第一最大值和第一最小值限定的第一范围内，并且该热管理单元配置成控制第二比例，以使得第二温度(T2)处于由第二最大值和第二最小值限定的第二范围内。可选择第一和第二最大值，以提供用于第一和第二电池串14、16的最大生命期。
方法100允许对多个电池串12的各个充电和放电电流进行控制，以使得电池串12以对于它们的相应状况最佳的速率充电或放电，但仍满足总体动力和能量需求。尤其是在充电或放电结束时，方法100提供对组件10的总体电流输出的平滑控制，而这仅仅利用接触器无法实现。
现参照图2，示出存储在图1的控制器C上并且能由控制器执行的方法100的流程图。方法100无需以这里阐述的确切顺序施加。此外，应理解的是，可消除一些步骤。参照图2，在框102中，控制器C经编程为获得第一和第二电池串14、16的相应强度状态。第一和第二电池串14、16的相应强度状态包括但不限于健康状态、电阻和电容的至少一个。第一和第二电池串14、16的充电状态可经由图1中示出的充电状态传感器84、86获得。可使用本领域技术人员采用的其它评估方法。第一和第二电池串14、16的电容可基于放电速率除以充电状态差。例如，如果第一电池串14在初始时刻处于80％充电状态下输送10安培小时电荷且然后在最终时刻处于60％充电状态下，则电容确定为：10/(0.8-0.6)＝10/0.2＝50安培小时。
在图2的框104中，控制器C经编程为至少部分地基于相应强度状态和其它因素来确定第一和第二电池串14、16之间的期望的温度差。例如，期望的温度差可基于第一和第二电池串14、16的预定相应目标电流。
在框106中，控制器C配置成至少部分地基于期望的温度差(来自框104)来确定第一比例和第二比例。存在多种方式来维持温度差(T2-T1)。例如，第一电池串14可加热或冷却X1度，二第二电池串16可加热或冷却X2度，以使得(X2-X1)＝(T2-T1)。注意到X1和X2对于加热具有正数值而对于冷却具有负数值。在一个实施例中，电流平衡控制被限制操作，以使得第一温度在由第一最大值和第一最小值(T1,min、T1,max)所限定的第一范围内，且第二温度在由第二最大值和第二最小值(T2,min、T2,max)所限定的第二范围内。可选择相应的范围来分别为第一和第二电池串14、16提供最佳生命期。因此，控制器C可配置成操作以使得：
T1,min<(T1+X1)<T1,max
T2,min<(T2+X2)<T2,max
在框108中，控制器C配置成通过指令第一和第二混合器44、50引导加温和冷却流体38、42分别以第一比例和第二比例(在框106中确定)通过来控制第一和第二电流。换言之，控制器C配置成指令第一混合器44引导第一热混合物46通过第一电池串14，以使得实现第一热混合物46和第一电池串14之间的热传递。控制器C配置成指令第二混合器50引导第二热混合物52通过第二电池串16，以使得实现第二热混合物52和第二电池串16之间的热传递。
在框110中，控制器C经编程为获得来自各个传感器(包括第一和第二温度传感器28、30以及第一和第二电流传感器32、34)的传感器反馈，并且调节第一和第二比例。控制器C可包括闭环控制单元82，该闭环控制单元接收传感器反馈并且调节第一和第二比例。闭环控制单元82可以是比例积分(PI)控制单元，该比例积分(PI)控制单元配置成将误差数值持续地计算为期望设定点和所测得过程变量之间的差值。例如，误差数值可以是期望的温度差和所测得温度差(由第一和第二温度传感器28、30获得的测量值之间的差)之间的差值。闭环控制单元82配置成基于比例和积分项应用校正因子，即考虑目前和过去的误差数值，并且使得误差随着时间最小。例如，如果误差较大并且是正的，校正会较大且是负的。
现参照图3-4，针对两个电池串、即相对较强电池串202和相对较弱电池串204示出电流(沿垂直轴线“A”)与时间(沿水平轴线“T”)的示例图表。强度状态可基于健康状态或电容。各个电池串的电流限制由线条L指示。在图3中，相对较强电池串202和相对较弱电池串204两者均具有23℃的温度。在两个电池串均处于相等温度的情形下，相对较强电池串202聚源并且汇聚更多电流(分别参见部分206、208)。电池串之间健康状态的相对较大差异会导致相对较强电池串202突破由线条L指示的各个电流极限(参见部分210)。
在图4中示出的示例中，相对较强电池串302维持在20℃下，且相对较弱电池串304维持在23℃下。如图4中所示，将相对较强电池串302的温度调节为降低3℃足以平衡电流，并且避免超过由线条L指示的各个电流极限。控制器C可配置成调节第一和第二比例，以使得第一电流和第二电流会聚，即大约相同。第一和第二电池串可分别限定第一强度状态和第二强度状态。控制器可配置成调节第一和第二比例，以使得第一电流与第一强度状态成比例，且第二电流与第二强度状态成比例。
总而言之，方法100包括调节第一和第二温度(T1、T2)之间的温度差(T2-T1)，以改变它们的相应内部电阻并且平衡它们的相应电流贡献。这可使得来自组件10的动力最大，这会受到具有最高充电/放电速率的电池串的限制，或者使得组件10的能量最大，这会受到多个电池串12之间的电容偏差限制。通过控制具有相异电容的多个电池串12的温度差，可调节它们的各个贡献以实现各种系统级别目标。因此，控制器C(以及方法100的执行)改进组件10的运行。
图1的控制器C可以是装置11的一体部分或者是可操作地连接于该装置的其它控制器的单独模块。控制器C包括计算机可读介质(也称为处理器可读介质)，包括非瞬态(例如，有形)介质，该介质参与提供可由计算机(例如，由计算机的处理器)读取的数据(例如，指令)。此种介质可采取许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。例如，非易失性介质可包括光盘或磁盘以及其它持久存储器。例如，易失性介质可包括动态随机存取存储器(DRAM)，其可构成主存储器。这些指令可由包括同轴线缆、铜线和光纤的一个或多个传输介质传输，包括包含联接于计算机处理器的系统总线的线。计算机可读介质的一些形式例如包括软盘、柔性盘、硬盘、磁带、其它磁性介质、CD-ROM、DVD、其它光学介质、穿孔卡、纸带、其它具有孔图案的物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、其它存储器芯片或芯筒或者计算机能读取的其它介质。
本文描述的查询表、数据库、数据存储库或其它数据存储可包括用于存储、访问以及检索各种类型数据的各种类型机构，包括层次数据库、文件系统中的一组文件、专用格式的应用数据库、关系数据库管理系统(RDBMS)等等。每个此种数据存储均可包括在采用计算机操作系统(例如上文所述那些装置中一个)的计算装置内，并且能以各种方式的一种或多种经由网络访问。文件系统能从计算机操作系统访问，并且可包括以各种格式存储的文件。除了诸如上文提及的PL/SQL语言的用于创建、存储、编辑以及执行所存储程序的语言以外，RDBMS可采用结构化查询语言(SQL)。
具体实施方式和附图是对本发明的支持和描述，但本发明的范围仅仅由权利要求所限定。虽然已详细地描述了用于执行所要求的本发明的其中一些最佳模式和其它实施例，但存在用于实践限定在所附权利要求中的本发明的各种替代设计和实施例。此外，在附图中示出的实施例或者本说明书中提及的各个实施例的特征无需理解为彼此独立的实施例。而是，实施例的其中一个示例中描述的每个特征能与来自其它实施例的一个或多个其它期望特征组合，从而产生并未用词语或者通过参照附图描述的其它实施例。因此，这些其它实施例落在所附权利要求的范围框架内。

Claims (10)

1.一种电池组件，包括：
第一电池串，所述第一电池串包括串联连接的第一多个电池单元，且所述第一电池串在第一温度下操作并且配置成产生第一电流；
第二电池串，所述第二电池串并联地连接于所述第一电池串并且包括串联连接的第二多个电池单元，且所述第二电池串在第二温度下操作并且配置成产生第二电流；
流体通道，所述流体通道具有在其内流动的流体，且所述流体通道可操作地连接于第一和第二电池串；
控制器，所述控制器可操作地连接于所述第一和第二电池串；
其中，所述控制器包括处理器和有形非瞬态存储器，指令记录在所述有形非瞬态存储器上，且由所述处理器执行所述指令致使所述控制器：
确定所述第一和第二电池串的相应强度状态；
至少部分地基于所述相应强度状态来确定所述第一和第二温度之间的期望的温度差；
至少部分地基于所述期望的温度差来经由所述流体通道中的流体控制所述第一和第二电流。
2.根据权利要求1所述的组件，进一步包括：
加热单元，所述加热单元可操作地连接于所述流体通道并且配置成加温所述流体的一部分以产生加温流体；以及
冷却单元，所述冷却单元可操作地连接于所述流体通道并且配置成冷却所述流体的另一部分以产生冷却流体。
3.根据权利要求2所述的组件，进一步包括：
第一混合器，所述第一混合器可操作地连接于所述流体通道并且配置成以第一比例混合所述加温流体和所述冷却流体，以形成第一热混合物；
第二混合器，所述第二混合器可操作地连接于所述流体通道并且配置成以第二比例混合所述加温流体和所述冷却流体，以形成第二热混合物；
其中，所述控制器配置成指令所述第一混合器引导所述第一热混合物通过所述第一电池串，以使得实现所述第一热混合物和所述第一电池串之间的热传递；以及
其中，所述控制器配置成指令所述第二混合器引导所述第二热混合物通过所述第二电池串，以使得实现所述第二热混合物和所述第二电池串之间的热传递。
4.根据权利要求2所述的组件，进一步包括：
泵，所述泵配置成将所述流体提供给所述流体通道；
其中，所述加热单元包括直接地连接于所述泵的第一冷凝器；
其中，所述冷却单元包括直接地连接于所述泵的蒸发器；
辅助回路，所述辅助回路配置成使得辅助物质在所述加热单元和所述冷却单元之间循环，以使得所述辅助物质与所述流体热连通但并不物理地混合；以及
其中，所述辅助回路包括压缩机和第二冷凝器。
5.根据权利要求3所述的组件，进一步包括：
第一壳体，所述第一壳体配置成封围所述第一电池串；
其中，所述流体通道包括第一部分，所述第一部分配置成延伸通过所述第一壳体的内部，且所述第一热混合物配置成流过所述第一部分；
第二壳体，所述第二壳体配置成封围所述第二电池串；以及
其中，所述流体通道包括第二部分，所述第二部分配置成延伸通过所述第二壳体的内部，且所述第二热混合物配置成流过所述第二部分。
6.根据权利要求5所述的组件，其中：
所述第一部分和所述第二部分各自限定基本上正弦形状。
7.一种用于在组件中控制由第一电池串产生的第一电流和由第二电池串产生的第二电流的方法，所述组件具有流体通道、加热单元、冷却单元、第一混合器、第二混合器、控制器以及至少一个传感器，所述流体通道具有在其内流动的流体，且所述第一电池串和所述第二电池串并联地连接、能分别以第一和第二温度操作，且所述方法包括：
经由所述控制器确定所述第一和第二电池串的相应强度状态；
经由所述控制器至少部分地基于针对所述第一和第二电池串的相应强度状态和相应目标电流来确定所述第一和第二温度之间的期望的温度差；
经由所述加热单元加温所述流体的一部分以产生加温流体；
经由所述冷却单元冷却所述流体的另一部分以产生冷却流体；
至少部分地基于所述期望的温度差来确定第一比例和第二比例；
经由所述第一混合器以所述第一比例混合所述加温流体和所述冷却流体，以形成第一热混合物；
经由所述第二混合器以所述第二比例混合所述加温流体和所述冷却流体，以形成第二热混合物；以及
通过指令所述第一混合器引导所述第一热混合物通过所述第一电池串，从而允许所述第一热混合物和所述第一电池串之间的热传递，并且指令所述第二混合器引导所述第二热混合物通过所述第二电池串，以允许所述第二热混合物和所述第二电池串之间的热传递。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：
获得来自所述至少一个传感器的传感器反馈；以及
基于所述传感器反馈来调节所述第一和第二比例，以使得所述第一电流和所述第二电流会聚。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一和第二电池串分别限定第一强度状态和第二强度状态，并且进一步包括：
调节所述第一和第二比例，以使得所述第一电流与所述第一强度状态成比例，且所述第二电流与所述第二强度状态成比例。
10.根据权利要求8所述的方法，进一步在所述控制器中包括热管理单元，其配置成：
控制所述第一比例，以使得所述第一温度在由第一最大值和第一最小值限定的第一范围内；以及
控制所述第二比例，以使得所述第二温度在由第二最大值和第二最小值限定的第二范围内。
CN201810185761.7A 2017-03-30 2018-03-07 并联电池串中电流的控制 Expired - Fee Related CN108695567B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/473684 2017-03-30
US15/473,684 US10109899B1 (en) 2017-03-30 2017-03-30 Control of current in parallel battery strings

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108695567A CN108695567A (zh) 2018-10-23
CN108695567B true CN108695567B (zh) 2021-04-16

Family

ID=63524622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810185761.7A Expired - Fee Related CN108695567B (zh) 2017-03-30 2018-03-07 并联电池串中电流的控制

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10109899B1 (zh)
CN (1) CN108695567B (zh)
DE (1) DE102018106908A1 (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102195107A (zh) * 2010-03-05 2011-09-21 索尼公司 电池组和控制其冷却单元的方法、电子设备以及设备系统
EP2351140B1 (en) * 2008-10-30 2013-03-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Battery pack input/output control system
US9153846B2 (en) * 2011-11-17 2015-10-06 Industrial Technology Research Institute Battery pack and method of controlling charge-and-discharge of battery pack by its thermoelectric property
CN105119025A (zh) * 2015-08-21 2015-12-02 苏州斯卡柏通讯技术有限公司 一种电动汽车电池组散热装置
CN105518929A (zh) * 2013-09-06 2016-04-20 日产自动车株式会社 电池组冷却系统
CN106463801A (zh) * 2014-04-01 2017-02-22 密执安州立大学董事会 用于电动车辆的实时电池热管理

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140308551A1 (en) * 2013-04-15 2014-10-16 GM Global Technology Operations LLC Series cooled module cooling fin

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2351140B1 (en) * 2008-10-30 2013-03-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Battery pack input/output control system
CN102195107A (zh) * 2010-03-05 2011-09-21 索尼公司 电池组和控制其冷却单元的方法、电子设备以及设备系统
US9153846B2 (en) * 2011-11-17 2015-10-06 Industrial Technology Research Institute Battery pack and method of controlling charge-and-discharge of battery pack by its thermoelectric property
CN105518929A (zh) * 2013-09-06 2016-04-20 日产自动车株式会社 电池组冷却系统
CN106463801A (zh) * 2014-04-01 2017-02-22 密执安州立大学董事会 用于电动车辆的实时电池热管理
CN105119025A (zh) * 2015-08-21 2015-12-02 苏州斯卡柏通讯技术有限公司 一种电动汽车电池组散热装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN108695567A (zh) 2018-10-23
DE102018106908A1 (de) 2018-10-04
US20180287228A1 (en) 2018-10-04
US10109899B1 (en) 2018-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11358434B2 (en) Method to control battery cooling using the battery coolant pump in electrified vehicles
US9337680B2 (en) Method and system for controlling an electric vehicle while charging
US8600598B2 (en) Thermal conditioning of vehicle rechargeable energy storage systems
US20080295535A1 (en) Active high voltage liquid cooled thermal management system
Kuang et al. Research on control strategy for a battery thermal management system for electric vehicles based on secondary loop cooling
US20130298583A1 (en) Battery Centric Thermal Management System Utilizing a Heat Exchanger Blending Valve
DE102017113102A1 (de) Batteriekühlersteuerung mit elektronischem expansionsorgan
US20140216709A1 (en) Electric vehicle thermal management system
US20140196485A1 (en) Method for controlling a thermal storage heat pump system
US20150104680A1 (en) System and method for operating a battery pack
CN109477696B (zh) 设备温度调节装置
CN110014805B (zh) 用于车辆的制冷系统
CN104081305B (zh) 用于调节以一个以上的加热和/或冷却元件给蓄电池系统调温的冷却回路的调节装置
CN112297933B (zh) 控制从充电源到电动车辆的功率分配的系统和方法
JP2020100389A (ja) 車両、熱交換プレート、及び電池パック
CN109791025B (zh) 设备温度调节装置
JP5461602B2 (ja) 電力管理システム
CN108695567B (zh) 并联电池串中电流的控制
Lee et al. Battery thermal management strategy utilizing a secondary heat pump in electric vehicle under cold-start conditions
US9476613B2 (en) Method to control a cooling circuit
Gao et al. Study on battery direct-cooling coupled with air conditioner novel system and control method
KR20200100884A (ko) 차량의 열관리장치 제어시스템 및 제어방법
US20140102688A1 (en) Method and device for homogenizing the temperature distribution of bodies which have fluidic temperature control
Zhang et al. Co-regulation of integrated thermal management based on refrigerant cooling for electric vehicles
US20210146790A1 (en) Intelligent energy management system for a vehicle and corresponding method

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20210416