CN108702004A - 用于控制馈送到电池组的电流的方法和系统 - Google Patents

用于控制馈送到电池组的电流的方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108702004A
CN108702004A CN201680082967.6A CN201680082967A CN108702004A CN 108702004 A CN108702004 A CN 108702004A CN 201680082967 A CN201680082967 A CN 201680082967A CN 108702004 A CN108702004 A CN 108702004A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery pack
electric current
unit
battery
fed
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
CN201680082967.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108702004B (zh
Inventor
诺曼德 拉尔斯·埃里克松
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.)
Volvo Truck Corp
Original Assignee
Volvo Truck Corp
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 Volvo Truck Corp filed Critical Volvo Truck Corp
Publication of CN108702004A publication Critical patent/CN108702004A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108702004B publication Critical patent/CN108702004B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/20—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
    • 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
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • 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
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • 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
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/18—Buses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • 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
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]

Abstract

本发明涉及一种用于控制馈送到电池组(4)的电流的方法，所述电池组(4)包括多个串联连接的电池单元(4a、4b、4c)并提供输出电池电压(VB)。所述方法包括以下步骤：通过与所述电池组(4)串联布置的电阻器(13)馈送相对低的电流(i1)；以及测量所述电阻器(13)两端的电压，从而获得所述电流(i1)的值。本发明还涉及一种用于控制馈送到电池组(4)的电流的系统。

Description

用于控制馈送到电池组的电流的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于控制馈送到电池组的电流的方法，所述电池组包括多个串联连接的电池单元并提供输出电池电压。
本发明还涉及一种用于控制馈送到电池组的电流的系统，所述电池组包括多个串联连接的电池单元并提供输出电池电压。
本发明适用于至少通过电机操作的车辆。在本公开中，将关于公共汽车形式的车辆描述本发明。然而，本发明不限于这种特定的车辆，而是还可以用于其它车辆，例如重型车辆、卡车、汽车、电车和建筑设备。本发明不限于与车辆的电池组一起使用，而是还可以用于例如太阳能电池装置中使用的电池组和用于管理社会上的电力需求的所谓“智能电网”电力公用事业网络。
背景技术
在车辆领域中，存在与具有替代动力源的车辆的推进相关的稳定发展，即，动力源被用作传统内燃机的替代物。具体来说，电动车辆已经成为很有前景的替代物。
根据当今的技术，车辆可以仅通过电机操作，或者通过包括电机和内燃机两者的装置操作。后一种替代方案通常被称为混合动力车辆(HEV)，并且可以例如以这样的方式被使用：内燃机用于在城市区域外驾驶时操作车辆，而电机可以在城市中使用，或在需要限制例如一氧化碳和氮氧化物等有害污染物排放的环境中使用。
涉及电动车辆的技术与电能存储系统的发展密切相关，例如用于车辆的电池相关技术。如今用于车辆的电能存储系统可以包括具有多个可再充电电池单元的电池组，所述多个可再充电电池单元与控制电路一起形成被配置成向车辆中的电机提供电力的系统。
借助于电机操作的车辆通常由可再充电的电能存储系统供电，所述电能存储系统即具有可再充电电池单元的电池组，其可通过外部电源充电。这是在能量存储系统和外部电源通过合适的连接器元件电连接之后进行的。
在汽车领域，能量存储系统通常包括具有大量电池单元的电池组。电池组可以例如是锂离子型。在使用600V锂离子电池组的情况下，例如将需要大约200个串联连接的电池单元以实现期望的电压以便操作车辆。用于驱动车辆的可用范围取决于某些参数，例如电池组的荷电状态(SOC)。
荷电状态是用于防止电池在欠充电或过充电情况下操作以及管理电动车辆中的能量的重要参数。此外，已知电池随着时间的推移而劣化，并且由于电池性能的降低，在电池寿命结束时不能维持车辆的预期行驶范围和燃料节省。而且，性能的降低将影响电池可以接收和提供的电力的幅值。
先前已知的是，可以通过称为电池单元均衡或单元平衡的处理来达到对最佳电池性能的要求。其原因在于电池组中的不同电池单元的电压在一段时间内在单元之间将不同。单元之间的这种不平衡可能导致电池性能下降。因此需要均衡电池单元的荷电状态。以这种方式，可以获得电池组的最佳性能。
根据已知技术，存在许多不同的用于单元平衡的方法。一种这样的已知方法是通过与每个电池单元并联耦合的电阻器使一个或多个电池单元放电，所述电池单元具有与剩余电池单元显着不同的单元电压或荷电状态(SOC)。
专利文献US 2014/306666教示了一种用于电池平衡的系统，特别是用于实现通过控制功率继电器组件并联连接的电池之间的平衡。而且，平衡处理可以通过控制预充电电阻器的合适值来实现。
即使存在用于电池单元平衡的若干方法和系统，仍然需要在此领域内进行改进，特别是用于在没有来自电池组的不必要电荷损失的情况下实现电池平衡。具体来说，已经注意到，在单元平衡处理中，能够以非常精确的方式控制馈送到电池组的电流是非常重要的。以这种方式，可以优化电池组的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于控制馈送到电池组的电流的方法和系统，所述方法和系统尤其但并非排他地可以在电池组的单元平衡期间使用，并且其中可以克服有关不需要的单元电压降和电池组的电力输送能力降低的问题。
根据第一方面，所述目的通过一种方法来实现，所述方法用于控制馈送到电池组的电流，所述电池组包括串联连接的多个电池单元并提供输出电池电压。此外，所述方法包括以下步骤：通过与所述电池组串联布置的电阻器馈送相对低的电流；并测量所述电阻器两端的电压，从而获得所述电流的值。
本发明的优点是它可以用于控制所述电流，特别是在电池组的单元平衡期间，其以在单元平衡期间可以降低电池单元电压降的方式得以执行。而且，由于使用根据本发明的电流控制的电池单元平衡，可以优化电池组的电力输送能力。
根据实施例，在电池组的充电和放电能力低于预定限度的阶段期间馈送电流。这意味着当电池组的充电和放电能力足够高时，不再需要如上所述的精确电流控制。而且，这意味着例如可以为相对低温的电池组馈送所述电流，直到其达到可以按常规方式充电的状态。
此外，根据实施例，在电池单元平衡的处理期间，可以将上述相对低的电流馈送到所述电池组。以这种方式，可以达成优化电池组的电力输送性能的上述目标。
根据实施例，控制电流的幅值以便在所述单元平衡期间补偿所述电池单元中的电荷损失。这导致其中可以最小化电荷损失的有效的单元平衡处理。
根据进一步的实施例，所述电流通过形成电池组的一部分的电阻器加以馈送。所述电阻器可以适于限制当所述电池组被连接到所述充电单元时的浪涌电流。通过将电流馈送通过电阻器，可以达成对电流幅值的精确控制。
根据第二方面，上述目的可以通过一种系统来获得，所述系统用于控制馈送到电池组的电流，所述电池组包括多个串联连接的电池单元并提供输出电池电压。此外，所述系统包括控制单元，所述控制单元适于通过与所述电池组串联布置的电阻器馈送相对低的电流，并且测量所述电阻器两端的电压，从而获得所述电流的值。
在以下描述和从属权利要求中公开了本发明的其它优点和有利特征。
附图说明
参考附图，下面是作为示例引用的本发明实施例的更详细描述。
图1示出了可以实现本发明的车辆的简化透视图。
图2是根据本发明的实施例的用于平衡电池组的布置的示意图。
图3是示出实现本发明的方式的流程图。
具体实施方式
在下文中将参考附图更充分地描述本公开的不同方面。然而，本文公开的方法和系统可以许多不同的形式实现，并且不应被解释为限于下面阐述的方面。
现在将参考实施例和附图描述本发明。首先参考图1，示出了公共汽车1形式的车辆的简化透视图，所述车辆根据实施例是电动类型并且配备有可用于操作公共汽车1的电机2。这在图1中通过后轴3示意性地示出，后轴3连接到电机2。
公共汽车1携载电池组4形式的电能存储系统，所述电能存储系统又包括多个电池单元(图1中未详细示出)。如下面将更详细描述的，电池单元串联连接以提供输出DC电压。适当地，电池单元是磷酸铁锂(LiFePO4)类型，但是也可以使用其它类型的电池单元。
电池组4还连接到电子控制单元5，电子控制单元5被布置用于测量指示电池组4的操作状态的一个或多个预定参数。例如，控制单元5可以被配置成测量电池组4及其电池单元的电压，或一个或多个替代参数，例如每个电池单元的电池电流或温度。这些参数可用于控制电池组4的状态和操作。下面将参考图2更详细地描述电池组4。
根据实施例，电池组4布置在公共汽车1的车顶上，如图1所示，但是在本发明的范围内，电池组4的其它布置也是可能的。
公共汽车1的推进系统的其它部件(这里未详细示出)也连接到控制单元5。尽管参考公共汽车形式的车辆描述了本发明，但是本发明实际上可以用于至少通过电机操作并且具有包括带多个电池单元的电池组的能量存储系统的任何类型的车辆。
在公共汽车1的运行期间，能量存储系统4将向电机2输送所需的电力，电机2又驱动后轴3。电机可用于操作车辆的方式通常是先前已知的，因此，这里不再详细描述。
公共汽车1配备有第一电连接器元件6，适当地为受电弓形式，其安装在公共汽车1的车顶上。第一连接器元件6被布置成连接到呈架空电导线形式的第二电连接器元件7，其被配置成传导具有特定电压的充电电流。架空导体7形成外部电源8的一部分，适当地呈AC电网系统的形式。以这种方式，可以通过架空线7与受电弓6之间的连接向电池组4供应电流。更确切地说，电流被馈送到连接到电池组4的车载充电单元9用于其充电。充电单元9还连接到控制单元5。
根据实施例，受电弓6和架空线7被布置成使得在公共汽车1静止时，即在公共汽车总站的充电站或公共汽车站或类似位置处，进行电池组4的充电。或者，可以在公共汽车1的操作期间执行电池组4的充电。
根据图1所示的实施例，车辆1被布置成仅通过电机2操作。根据进一步的实施例(附图中未示出)，车辆可以是混合动力车辆，例如所谓的插电式混合动力车辆，其配备有通过离合器彼此连接的内燃机和电机。然后，内燃机和电机两者可以交替地或并行地被使用来操作车辆。如上所述，充电装置也可以是插入式装置，包括将车辆中的电池连接到充电站的充电电缆。
在所示的示例中，当公共汽车接近架空线7时，可以启动对电池组4充电的处理，使得受电弓6和线7可以彼此接触。这意味着在电池组4连接到外部电源8时启动电池组4的充电。关于第二连接器元件7，可以注意到它可以布置成架空线，如图1所示。替代地，本发明可以用沿着路面布置的导电电源轨形式的第二连接器元件实现。这种布置被配置成与一个或多个集电器配合，所述集电器可移动并朝向地面降低，并且可被配置成在车辆运行期间与所述导电电源轨连接。本发明还可以通过其它类型的导体来实现，例如沿着车辆的侧面布置并且与车辆上的合适的集电器相对应的电流线。
现在将参考图2更详细地描述本发明的实施例，图2是示出电池组4、控制单元5、车载充电单元9和车辆1的某些其它相关部件的示意图。
根据实施例，电池组4包括多个电池单元，象征性地由三个电池单元4a、4b、4c表示，它们串联连接并提供输出电池电压(VB)。电池组4包含大量电池单元，适当地为200个单元的大小，但具体数量可以变化。根据实施例，电池单元4a、4b、4c是磷酸铁锂(LiFePO4)类型，但是本发明的原理同样适用于其它类型的电池单元。而且，尽管实施例包括一个电池组，但应该注意，本发明适用于组合若干电池组的情况。
如上面参照图1所述，电池组4被连接到电机(图2中未示出)并且被配置成操作所述电机，所述电机又操作所讨论的车辆。此外，电池组4被连接到车载充电单元9，以便当充电单元9被连接到外部电源8时允许电池组4的充电。外部电源8通常被配置成供应400V AC三相电压。而且，充电单元9经由正主接触器10和负主接触器11被连接到电池组4。充电单元9通常向电池组4供应600V DC。
根据实施例，预充电接触器12与正主接触器10并联连接。另外，预充电电阻器13与预充电接触器12串联连接。所有接触器10、11、12被连接到控制单元5并且可以由控制单元5控制，其方式将在下面更详细地描述。
如图2所示，控制单元5被连接到充电单元9和电池组4，并且被设置用于根据电池单元4a、4b、4c之间的能量分布启动电池组4的平衡处理。这将在下文描述。
为了执行单元平衡处理，控制单元5被配置成监控电池组7a的状态，即监控每个电池单元4a、4b、4c的状态。因此，控制单元5可以被配置有传感器单元(未示出)，用于测量每个电池单元的电压并且用于将与测量的电压值相关的信息传输到控制单元5。
此外，充电单元9连接到DC/DC转换器14，所述DC/DC转换器14被配置成向某些低压部件供电，例如用于为诸如空调系统、加热装置和照明单元等部件供电的第二电池单元15。与DC/DC转换器14连接的部件的另一个示例是电加热器16，其被配置成加热在液体回路17中流动的液体。液体通过泵18泵送通过回路17。液体回路17被布置得靠近电池组4，以用于所述电池组4的温度控制。根据实施例，液体回路17还包括冷却组件19，例如散热器或热交换器。液体在液体回路17中被输送到电池组4，然后返回到泵18。以这种方式，可以实现电池组4的温度控制。
因此，车载充电单元9通过DC/DC转换器14以被提供给电池组4的牵引电压以及还以低电压的形式向车辆的某些电气部件——例如加热器16、泵18和低压电池15——提供电能。
如最初所提到的，本公开涉及用于平衡电池组4的方法和系统。先前已知电池组的电池单元在其荷电状态(SOC)方面可能随时间而不同。这是因为当电池单元充电和放电时，电能以不均匀的方式分布在单元之间。这意味着，有时需要单元平衡处理，其中关于电池单元的荷电状态的差异被均衡。
平衡电池单元的已知方式是通过将电流传导通过并联耦合到每个电池单元的电阻器来产生能量。这可以针对荷电状态相对高的多个电池单元来完成。为了能够进行这种单元平衡，单元电压需要在单元中保持相对高的能量水平。这是由于所测量的单元电压的固有特性和相应的荷电状态参数，其仅在单元电压相对高时才具有彼此清晰的可检测关系。
此外，已知使用传感器装置，其被配置成测量指示电池操作的一个或多个参数，例如呈每个电池单元的电压传感器的形式，以便测量每个单元的单元端电压。然后，这种传感器装置可用于检测与电池的操作有关的各种参数。这意味着当控制单元5检测到给定数量的电池单元具有不同于预定阈值的单元电压和/或荷电状态时，可以启动单元平衡处理。
在上述单元平衡处理中可能出现的问题是在所述处理期间所讨论的电池单元的单元电压可能显着下降。这也意味着在单元平衡期间可能存在来自电池组4的电荷损失，即来自电池单元的能量可能被排出到一定程度。这意味着单元电压可能下降太多，以至于它将在电压与荷电状态曲线的部分之外，其中电压与荷电状态之间存在明确且确定的关系。
由于上述原因，并且为了解决上述问题，本发明基于如下概念：其包括控制相对小的电流i1的处理，如图2所示，电流i1在平衡处理期间被供应到电池组4。通过充电单元9供应电流i1。这意味着可以限制通过所讨论的每个电池单元的分泄电阻器的电荷损失。而且，在单元平衡期间电池单元电压降将受到限制，这是优点。
总之，根据实施例，控制单元5适于控制充电单元9以在单元平衡期间将相对低的电流i1馈送到电池组4。当单元平衡处理终止时，适当地终止此相对低的电流i1的供应。
根据实施例，通过在单元平衡处理期间将电流i1馈送通过电阻器13来控制电流i1。更确切地说，由于电阻器13的电阻的幅值是已知的，因此可以通过测量电压来计算电流i1。电阻器13可以是所谓的预充电电阻器，其形成电池组4的一部分并且被配置成预充电功能，其中可以限制当电池组4被连接到充电单元9时来自充电单元9的浪涌电流。以这种方式，电阻器13可以用于预充电系统电容，用图2中的字母C象征性地表示。这对于均衡充电单元9与电池组4之间的电压是必需的，以便减小在接触器10、11闭合时的浪涌电流。然而，本发明不限于包括预充电功能的装置，而是也可以在没有这种功能的情况下加以使用。在这种情况下，电流i1通过不涉及任何预充电功能的电阻器被馈送。在使用预充电功能的情况下，相对小的电流i1通过预充电电阻器13被馈送一段时间，之后通过断开预充电接触器12断开预充电电阻器13。接着，正主接触器10闭合。
在电池单元不能接收任何大量电荷的阶段期间，相对小的电流i1通过电阻器13被馈送。随后，当正主接触器10和负主接触器11都已闭合时，充电单元9可用于电池组4的正常充电。
由于充电单元9施加的电池组电压VB是已知的，因此可以控制相对低的电流i1。而且，电阻器13的电阻是已知的。根据实施例，电阻的幅值为100欧姆。这意味着通过检测电阻器13上的电压降并计算电流，可以在单元平衡处理中精确地控制通过电阻器13的电流。替代地，可以使用用于检测电池电流的电流传感器(未示出)来控制相对低的电流i1。
根据实施例，相对低的电流i1应优选地约为100mA。在任何情况下，它不应超过200-300mA。
选择此电流的实际幅值以便补偿所讨论的电池单元中的放电量，使得电池单元中通常没有电压降。而且，使用通过电阻器13的电流的控制直到电池组4的充电和放电能力达到预定限度以上。在这个阶段，不再需要精确的电流控制，并且可以闭合正主接触器10。任选地，还可以控制幅值以防止在相对冷的电池组中损坏电池单元。通过经由电阻器13馈送电流，电池电流被限制在低水平，不会造成损坏。最后，即使电气系统中发生电压变化，例如在负载连接或断开的情况下，电流i1也可以在单元平衡处理中保持在相对低的水平。
图3是说明本发明的操作的示意流程图。首先，控制单元5被配置成通过使正主接触器10和负主接触器11闭合来对电池组4充电(步骤20，如图3所示)。控制单元5还被配置成检测是否启动单元平衡处理(步骤21)。这通过检测是否存在具有偏离某些预定阈值的电压电平或荷电状态(SOC)的电池单元来完成。已知电池组随着时间而劣化，并且通过诊断某些电池参数，例如单元端电压、单元容量和单元荷电状态，可以获得电池组4的操作状态的指示。
如果要启动单元平衡处理，则充电单元9将上述相对低的电流i1馈送到电池组(步骤22)。根据实施例，控制电流以便补偿在单元平衡处理期间在电池组4中发生的电荷损失。优选地，通过闭合预充电接触器12并断开正主接触器10，电流i1通过电阻器13被馈送。可以通过逐渐增加电流馈送将电流i1提供给电池组。
控制单元5被布置成连续地测量单元平衡处理是否被认为已完成，即单元平衡中涉及的电池单元上的电压已经达到预定电压范围。在这个阶段，将平衡视为已完成(步骤23)。根据实施例，然后也终止电流i1的馈送。接下来，预充电电阻器13被断开，即预充电接触器12被打开，并且正主接触器10再次闭合(步骤24)。
应该理解，本发明不限于以上描述并在附图中示出的实施例；相反，技术人员将认识到可以在所附权利要求的范围内进行许多改变和修改。
例如，即使本公开涉及公共汽车形式的车辆1，但实际上本发明通常也可以在至少通过电机操作的任何类型的车辆中实现。这些车辆包括汽车、公共汽车、有轨电车、运输车辆、建筑设备和火车。

Claims (19)

1.一种用于控制馈送到电池组(4)的电流的方法，所述电池组(4)包括多个串联连接的电池单元(4a、4b、4c)并提供输出电池电压(VB)，所述方法的特征在于包括其以下步骤：
-通过被与所述电池组(4)串联地布置的电阻器(13)，馈送相对低的电流(i1)；以及
-测量所述电阻器(13)两端的电压，从而获得所述电流(i1)的值。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
-在所述电池组(4)的充电和放电能力低于预定限度的阶段期间，馈送所述电流(i1)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：
-取决于所述电池单元(4a、4b、4c)之间的能量分布，来启动平衡所述电池组(4)的处理；
-在所述平衡期间，将所述相对低的电流(i1)馈送到所述电池组(4)；以及
-当所述平衡处理被终止时，终止馈送所述相对低的电流(i1)的步骤。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：
-通过在电池单元之间传递能量，来启动平衡所述电池组(4)的所述处理。
5.根据权利要求3或4所述的方法，还包括：
-控制所述电流(i1)的幅值，以便适于在所述单元平衡期间补偿所述电池单元(4a、4b、4c)中的电荷的损失。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
-通过所述电阻器(13)馈送所述电流(i1)，以限制当所述电池组(4)被连接到充电单元(9)时的浪涌电流。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
-将所述电流(i1)控制到不超过约200-300mA的幅值。
8.一种用于控制馈送到电池组(4)的电流的系统，所述电池组(4)包括多个串联连接的电池单元(4a、4b、4c)并提供输出电池电压(VB)，所述系统的特征在于其包括：
控制单元(5)，所述控制单元(5)适于：
通过被与所述电池组(4)串联地布置的电阻器(13)，馈送相对低的电流(i1)，并且
测量所述电阻器(13)两端的电压，从而获得所述电流(i1)的值。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制单元(5)被配置用于：
在所述电池组(4)的充电和放电能力低于预定限度的时段期间，馈送所述电流(i1)。
10.根据权利要求8或9所述的系统，其中，所述控制单元(5)被配置用于：
取决于所述电池单元(4a、4b、4c)之间的能量分布，来启动平衡所述电池组(4)的处理，
在所述平衡期间，将所述相对低的电流(i1)馈送到所述电池组(4)，以及
当所述平衡处理被终止时，终止馈送所述相对低的电流(i1)的步骤。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，
将每个电池单元(4a、4b、4c)与电阻器相关联，该电阻器被并联耦合并且被布置成在所述单元平衡处理期间通过可控开关来被选择性地连接。
12.根据权利要求10或11所述的系统，其中，所述控制单元(5)适于：
控制所述电流(i1)的幅值，以在所述单元平衡期间补偿所述电池单元(4a、4b、4c)中的电荷损失。
13.根据权利要求8-12中任一项所述的系统，还包括：
充电单元(9)，所述充电单元(9)用于对所述电池组(4)充电并将所述相对低的电流(i1)馈送到所述电池组(4)。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，
通过所述电阻器(13)馈送所述电流(i1)，以限制当所述电池组(4)被连接到所述充电单元(9)时的浪涌电流。
15.根据权利要求13或14所述的系统，其中，
所述电池组(4)还包括主接触器(10)，并且
所述控制单元(5)被配置成在馈送所述电流(i1)之后闭合所述主接触器(10)并断开所述电阻器(13)。
16.一种车辆(1)，其包括根据权利要求8-15中任一项所述的系统。
17.一种计算机程序，其包括程序代码装置，所述程序代码装置用于当所述程序在计算机上运行时执行根据权利要求1-7中任一项所述的步骤。
18.一种承载有计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括程序代码装置，所述程序代码装置用于当所述程序产品在计算机上运行时执行根据权利要求1-7中任一项所述的步骤。
19.一种控制单元(5)，其用于控制在电池组(4)中的平衡处理，并且被配置成执行根据权利要求1-7中任一项所述的方法的步骤。
CN201680082967.6A 2016-03-01 2016-03-01 用于控制馈送到电池组的电流的方法和系统 Active CN108702004B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2016/052609 WO2017148496A1 (en) 2016-03-01 2016-03-01 A method and system for controlling a current being fed to a battery pack

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108702004A true CN108702004A (zh) 2018-10-23
CN108702004B CN108702004B (zh) 2022-05-03

Family

ID=55315429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680082967.6A Active CN108702004B (zh) 2016-03-01 2016-03-01 用于控制馈送到电池组的电流的方法和系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11437827B2 (zh)
EP (1) EP3424123B1 (zh)
CN (1) CN108702004B (zh)
WO (1) WO2017148496A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111655546A (zh) * 2018-01-25 2020-09-11 沃尔沃建筑设备公司 均衡器过载管理
US20190322193A1 (en) * 2018-04-19 2019-10-24 Wayne State University Battery module balancing system of a vehicle and method thereof
EP3669944B1 (en) 2018-12-21 2023-12-20 Salomon Amar Use of akkermansia in the treatment of oral diseases
US11513164B2 (en) * 2020-10-28 2022-11-29 Guangzhou Automobile Group Co., Ltd. Method and system for estimating battery pack balance state of new energy vehicle
CN114696381A (zh) * 2020-12-29 2022-07-01 李尔公司 用于并行电池组充电的系统和方法
FR3119822A1 (fr) * 2021-02-18 2022-08-19 SNCF Voyageurs dispositif d’alimentation d’urgence d’un vehicule ferroviaire

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080284383A1 (en) * 2007-05-14 2008-11-20 Atmel Corporation Charge Detector
CN102778651A (zh) * 2011-05-13 2012-11-14 通用汽车环球科技运作有限责任公司 确定多电池单元蓄电池中的电池单元容量值的系统和方法
CN102906961A (zh) * 2010-05-21 2013-01-30 奇诺沃公司 自适应地给电池/电池单元充电的方法和电路系统

Family Cites Families (79)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK25391D0 (da) 1991-02-14 1991-02-14 Pan Europ Holding S A Fremgangsmaade og apparat til opladning af et genopladeligt batteri
JP3577751B2 (ja) * 1993-12-24 2004-10-13 ソニー株式会社 バッテリー充電装置、バッテリーパック及びバッテリー充電方法
GB2293059A (en) * 1994-09-09 1996-03-13 Ray O Vac Corp Equalization of charge on series connected cells or batteries
CA2169706A1 (en) * 1995-03-03 1996-09-04 Troy Lynn Stockstad Circuit and method for battery charge control
US5952815A (en) * 1997-07-25 1999-09-14 Minnesota Mining & Manufacturing Co. Equalizer system and method for series connected energy storing devices
US6037750A (en) * 1998-09-17 2000-03-14 Qualcomm Incorporated Battery pack controller
US7615966B2 (en) * 2001-05-25 2009-11-10 Texas Instruments Northern Virginia Incorporated Method and apparatus for managing energy in plural energy storage units
US7081737B2 (en) * 2003-06-19 2006-07-25 O2Micro International Limited Battery cell monitoring and balancing circuit
US7599167B2 (en) * 2004-02-17 2009-10-06 Cooper Technologies Company Active balancing circuit modules, systems and capacitor devices
US7772852B2 (en) 2004-07-21 2010-08-10 C & C Power, Inc. Battery string performance measurement
US7142019B2 (en) * 2004-09-03 2006-11-28 Texas Instruments Incorporated System and method for reducing power-on transient current magnitude
US7719191B2 (en) 2006-03-31 2010-05-18 Panasonic Corporation Plasma display panel
TWI317184B (en) * 2006-07-17 2009-11-11 Compal Electronics Inc A hybrid battery module with a voltage balance unit and its charging and discharging method
JP4448111B2 (ja) * 2006-07-31 2010-04-07 日立ビークルエナジー株式会社 電源システム
US8350529B2 (en) * 2006-11-10 2013-01-08 Lithium Balance A/S Battery management system
US7782013B2 (en) * 2007-04-17 2010-08-24 Chun-Chieh Chang Rechargeable battery assembly and method for recharging same
US8159191B2 (en) * 2007-04-17 2012-04-17 Tsun-Yu Chang Advanced rechargeable battery system
US7777451B2 (en) * 2007-04-17 2010-08-17 Chun-Chieh Chang Rechargeable battery assembly and power system using same
JP5254568B2 (ja) * 2007-05-16 2013-08-07 日立ビークルエナジー株式会社 セルコントローラ、電池モジュールおよび電源システム
TW200913433A (en) * 2007-09-10 2009-03-16 J Tek Inc Scattered energy storage control system
US20090079391A1 (en) * 2007-09-25 2009-03-26 O2Micro Inc. Systems and methods for cell balancing
US8461806B2 (en) * 2007-10-15 2013-06-11 O2Micro Inc Systems and methods for cell balancing
JP5459946B2 (ja) * 2007-09-28 2014-04-02 株式会社日立製作所 車両用直流電源装置
JP5127383B2 (ja) * 2007-09-28 2013-01-23 株式会社日立製作所 電池用集積回路および該電池用集積回路を使用した車両用電源システム
JP5469813B2 (ja) * 2008-01-29 2014-04-16 株式会社日立製作所 車両用電池システム
US7965061B2 (en) * 2008-02-01 2011-06-21 O2Micro, Inc. Conversion systems with balanced cell currents
US8044640B2 (en) * 2008-10-07 2011-10-25 Black & Decker Inc. Method for stepping current output by a battery charger
US8154248B2 (en) * 2008-10-07 2012-04-10 Black & Decker Inc. Signal for pre-charge selection in lithium charging and discharge control/pre-charge function
JP5601770B2 (ja) * 2008-12-09 2014-10-08 三菱重工業株式会社 電圧均等化装置、方法、プログラム、及び電力貯蔵システム
JP5133926B2 (ja) * 2009-03-26 2013-01-30 株式会社日立製作所 車両用電池システム
JP2010246225A (ja) * 2009-04-03 2010-10-28 Sony Corp 電池パックおよび充電方法
US8957610B2 (en) * 2009-07-02 2015-02-17 Chong Uk Lee Multi-port reconfigurable battery
JP2011130551A (ja) * 2009-12-16 2011-06-30 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置及びこれを備える車両
KR101211756B1 (ko) * 2010-02-11 2012-12-12 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
US8791669B2 (en) * 2010-06-24 2014-07-29 Qnovo Inc. Method and circuitry to calculate the state of charge of a battery/cell
CN102299529B (zh) * 2010-06-25 2014-04-02 凹凸电子（武汉）有限公司 电池组管理系统、电动车及管理电池组的方法
US8723481B2 (en) * 2010-06-25 2014-05-13 O2Micro, Inc. Battery pack with balancing management
WO2012173993A1 (en) * 2011-06-17 2012-12-20 Southwest Electric Energy Group Module bypass switch for balancing battery pack system modules with bypass current monitoring
US9102313B2 (en) * 2011-06-17 2015-08-11 International Truck Intellectual Property Company, Llc Supervisory control system for hybrid-electric powertrains
US8810198B2 (en) * 2011-09-02 2014-08-19 Tesla Motors, Inc. Multiport vehicle DC charging system with variable power distribution according to power distribution rules
CN104053957A (zh) * 2011-10-14 2014-09-17 碳轨私人有限公司 用于能量收集系统的接口装置
KR101460845B1 (ko) * 2011-12-21 2014-11-11 주식회사 엘지화학 배터리 팩 전압 평형 방법 및 장치
DE102012000653A1 (de) * 2012-01-14 2012-11-22 Daimler Ag Verfahren zur Steuerung des Potentialausgleichs von Batteriezellen und Batterievorrichtung
JP2013192394A (ja) * 2012-03-14 2013-09-26 Ricoh Co Ltd 充電制御回路及び電池装置
JP5971626B2 (ja) * 2012-03-15 2016-08-17 株式会社日立製作所 電池システム
US9711962B2 (en) * 2012-07-09 2017-07-18 Davide Andrea System and method for isolated DC to DC converter
US9217765B2 (en) * 2012-08-09 2015-12-22 GM Global Technology Operations LLC Method and system for isolating voltage sensor and contactor faults in an electrical system
JP6081320B2 (ja) * 2012-09-05 2017-02-15 株式会社東芝 電源装置、及び組電池の制御方法及び制御プログラム
US9300016B2 (en) * 2012-09-14 2016-03-29 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery system and energy storage system
JP5955714B2 (ja) * 2012-09-18 2016-07-20 株式会社東芝 電池パックおよび電気自動車
KR101962777B1 (ko) 2012-12-20 2019-07-31 온세미컨덕터코리아 주식회사 부하/충전기 감지 회로, 이를 포함하는 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법
AU2014218321A1 (en) * 2013-02-13 2015-09-24 Carbontrack Pty Ltd System and method for monitoring and control of appliances
US9472961B2 (en) * 2013-02-25 2016-10-18 Semiconductor Components Industries, Llc Method of forming a balancing circuit for a plurality of battery cells and structure therefor
TWI627812B (zh) * 2013-04-05 2018-06-21 美商線性科技股份有限公司 電壓補償主動電池平衡的裝置、系統及方法
KR102028923B1 (ko) 2013-04-11 2019-10-08 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 밸런싱 장치 및 방법
FR3005535B1 (fr) * 2013-05-09 2016-10-21 Commissariat Energie Atomique Systeme de securisation pour module de batterie d'accumulateurs et procede d'equilibrage d'un module de batterie correspondant
US20140340023A1 (en) * 2013-05-17 2014-11-20 Ying-Haw Shu Hybrid battery balancing system
US9925933B2 (en) * 2013-08-30 2018-03-27 Ford Global Technologies, Llc Pre-charge quick key cycling protection
US9925878B2 (en) * 2013-09-26 2018-03-27 Ford Global Technologies, Llc Bus pre-charge control using a buck converter
KR20150085383A (ko) * 2014-01-15 2015-07-23 삼성에스디아이 주식회사 배터리 시스템 및 배터리 시스템을 포함하는 에너지 저장 시스템
US9373973B2 (en) * 2014-02-20 2016-06-21 Lg Chem, Ltd. Apparatus, system, and method of preventing battery rack damage by measuring current
JP6187326B2 (ja) * 2014-03-06 2017-08-30 株式会社デンソー 電池パック
JP6404640B2 (ja) * 2014-08-22 2018-10-10 株式会社マキタ 電動機械器具用バッテリパック
KR101783919B1 (ko) * 2014-10-31 2017-10-10 주식회사 엘지화학 개방전압 추정 장치 및 방법
CN104505550B (zh) * 2014-12-25 2017-01-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 磷酸铁锂电池组的被动均衡方法及系统
KR20160099357A (ko) * 2015-02-12 2016-08-22 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 이를 포함하는 배터리 시스템
US9608458B2 (en) * 2015-03-18 2017-03-28 NEC Energy Solutons, Inc. Buck pre-charger for series-connected battery modules
KR20160134120A (ko) * 2015-05-14 2016-11-23 삼성에스디아이 주식회사 자동차 배터리 시스템
KR101698908B1 (ko) * 2015-05-14 2017-02-01 주식회사 대화알로이테크 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치 및 그 제어 방법
KR102436418B1 (ko) * 2015-07-02 2022-08-25 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩의 전류 측정 방법
GB201523105D0 (en) * 2015-12-30 2016-02-10 Hyperdrive Innovation Ltd Battery management system
CN108886249B (zh) * 2016-03-09 2019-12-17 株式会社东芝 蓄电池装置、蓄电池装置的控制方法及记录介质
CN108701871B (zh) * 2016-03-15 2021-08-31 株式会社东芝 蓄电池装置、蓄电池装置的控制方法及程序
GB2559533B (en) * 2017-03-10 2019-02-13 O2Micro Inc Systems and methods for controlling battery current
US10720672B2 (en) * 2017-04-24 2020-07-21 Autel Robotics Co., Ltd Series-multiple battery pack management system
US10444295B2 (en) * 2017-12-20 2019-10-15 National Chung Shan Institute Of Science And Technology Battery balance management circuit
US10693300B2 (en) * 2017-12-28 2020-06-23 Saft America Stepwise battery module precharge and post-discharge of high voltage battery systems
US10355496B1 (en) * 2018-07-26 2019-07-16 Kitty Hawk Corporation Inter-module battery balancing using minimum cell voltages to select battery sub-modules to power loads
CN109037814B (zh) * 2018-09-05 2021-02-19 成都芯源系统有限公司 一种充电平衡管理电路和方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080284383A1 (en) * 2007-05-14 2008-11-20 Atmel Corporation Charge Detector
CN102906961A (zh) * 2010-05-21 2013-01-30 奇诺沃公司 自适应地给电池/电池单元充电的方法和电路系统
CN102778651A (zh) * 2011-05-13 2012-11-14 通用汽车环球科技运作有限责任公司 确定多电池单元蓄电池中的电池单元容量值的系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3424123A1 (en) 2019-01-09
WO2017148496A1 (en) 2017-09-08
US20190089167A1 (en) 2019-03-21
EP3424123B1 (en) 2022-08-03
US11437827B2 (en) 2022-09-06
CN108702004B (zh) 2022-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107953787B (zh) 用于对电池进行充电的系统和方法
CN105206880B (zh) 用于修复和增大锂离子电池容量的方法
US10675983B2 (en) Method and arrangement for determining a value of the state of energy of a battery in a vehicle
US8994327B2 (en) Apparatus and method for charging an electric vehicle
CN108702004A (zh) 用于控制馈送到电池组的电流的方法和系统
US10086709B2 (en) Variable wakeup of a high-voltage charger based on low-voltage system parameters
US10809305B2 (en) System and method for detecting and responding to a battery over-discharge condition within a vehicle
JP2012105527A (ja) 電気自動車を充電する装置および方法
US20160272080A1 (en) Battery Open-Circuit Voltage Measurement Using Reverse Current Pulse
US10427537B2 (en) Vehicle power supply control
US9937815B2 (en) Method and arrangement for balancing an energy storage system
CN109311410B (zh) 用于对电池组进行热调节的方法和系统
US11146078B2 (en) Method and arrangement for balancing a battery pack
US11214171B2 (en) Mixed battery pack control
CN112406625A (zh) 根据校正后的顶部电池单元电压进行汽车电池系统控制
US10991991B2 (en) Traction battery with cell zone monitoring
Wager et al. vehicles under fast-DC charging. International Journal of Electric and Hybrid Vehicles, 8 (4). p. 351.

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