CN112821476A - 用于电池系统中自主平衡和通信的方法和装置 - Google Patents

用于电池系统中自主平衡和通信的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112821476A
CN112821476A CN202011209719.8A CN202011209719A CN112821476A CN 112821476 A CN112821476 A CN 112821476A CN 202011209719 A CN202011209719 A CN 202011209719A CN 112821476 A CN112821476 A CN 112821476A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
control signal
communication
communication bus
signal
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.)
Pending
Application number
CN202011209719.8A
Other languages
English (en)
Inventor
乔里斯·勒马希厄
安德烈·塞尔拉特
彼得·H·J·M·科克斯
皮埃尔·勒巴斯
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.)
Semiconductor Components Industries LLC
Original Assignee
Semiconductor Components Industries 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 Semiconductor Components Industries LLC filed Critical Semiconductor Components Industries LLC
Publication of CN112821476A publication Critical patent/CN112821476A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/509—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
    • H01M50/51—Connection only in series
    • 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
    • H01M10/4264—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing with capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • 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
    • H02J7/0013—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
    • H02J7/0018—Circuits for equalisation of charge between batteries using separate charge 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
    • H02J7/0013—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
    • H02J7/0019—Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge 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
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection 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
    • H02J7/0047—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
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/342—The other DC source being a battery actively interacting with the first one, i.e. battery to battery charging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • 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
    • H01M10/42—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
    • 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
    • H01M2010/4278—Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller
    • 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
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/00714—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
    • 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
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • 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
    • H02J7/007188—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
    • H02J7/007192—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
    • H02J7/007194—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature of the battery
    • 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
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及用于电池系统中自主平衡和通信的方法和装置。本发明涉及用于电池系统中自主平衡和通信的方法和装置。该装置可包括连接到管理网络的电池组。管理网络可被配置为经由通信总线与主控制器通信。该装置可被配置为以通信模式和平衡模式操作。

Description

用于电池系统中自主平衡和通信的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于电池系统中自主平衡和通信的方法和装置。
背景技术
越来越多的配备有电池组(即，串联连接的电池)的电池供电的系统利用主动平衡技术来改善电池组的存储容量和寿命周期。开关电容器平衡技术通常用于此目的。此外，一般期望通过在检测到此类状况的情况下启用安全机构来监测电池组中的每个电池以防止不安全状况，诸如过电压、欠电压、过高温度等。对电池组中的每个电池单元的常规监测除了需要基本组布线之外还需要额外的布线。
发明内容
本发明涉及用于电池系统中自主平衡和通信的方法和装置。
该装置可包括连接到管理网络的电池组。管理网络可被配置为经由通信总线与主控制器通信。该装置可被配置为以平衡模式、通信模式或同时以平衡和通信模式操作。
本发明所解决的技术问题是，具有连接在一起的多个电池的常规电池系统需要附加布线来监测每个电池的不安全状况，诸如过电压、欠电压、过高温等。该附加布线增加了系统的复杂性和成本。
根据第一方面，用于在具有多个串联连接的电池的电池组中自主平衡和通信的装置包括：通信总线，该通信总线包括多个串联连接的电容器；多个管理单元，其中每个管理单元：经由节点连接到所述通信总线；并且直接连接到所述电池组中的相应电池并且被配置为执行所述相应电池的自主平衡；以及第一控制器，所述第一控制器连接到所述通信总线，其中所述第一控制器利用所述通信总线与每个管理单元通信。
在一个实施方案中，每个电容器连接在所述多个管理单元中的两个直接相邻的管理单元之间。
在一个实施方案中，多个管理单元中的每个管理单元包括：第二控制器，该第二控制器被配置为：生成第一控制信号；生成第二控制信号；并且与第一控制器通信。
在一个实施方案中，所述多个管理单元中的每个管理单元包括连接在所述节点与所述第二控制器之间的收发器。
在一个实施方案中，每个管理单元还包括：第一开关元件，所述第一开关元件被配置为将所述相应电池的第一端子选择性地连接到所述通信总线；以及第二开关元件，所述第二开关元件被配置为将所述相应电池的第二端子选择性地连接到所述通信总线。
在一个实施方案中，所述第一开关元件响应于所述第一控制信号；所述第二开关元件响应于所述第二控制信号；并且所述第一控制信号和所述第二控制信号是非重叠信号。
在一个实施方案中，每个管理单元被配置为：检测所述电池组中的所述相应电池中的错误，其中所述错误与以下中的至少一者相关：所述单个电池的温度；所述单个电池的电流；以及所述单个电池的电压；并且根据所检测到的错误生成错误信号。
根据另一方面，一种用于在具有连接到通信总线的多个串联连接的电池的电池系统中自主平衡和通信的方法包括：执行自主平衡。执行自主平衡包括：将电荷从所述多个电池中的第一电池转移到所述多个电池中的第二电池，所述转移包括：用与所述第一电池相关联的本地控制系统生成第一控制信号；根据所述第一控制信号选择性地操作第一开关；用所述本地控制系统生成第二控制信号；根据所述第二控制信号选择性地操作第二开关；用所述第一开关将所述第一电池的第一端子选择性地连接到电容存储设备；以及用所述第二开关将所述第一电池的第二端子选择性地连接到所述电容存储设备。所述方法还包括：检测所述多个电池中的至少一个电池中的错误状态；以及响应于所述错误状态，激活所述本地控制系统和主控制器之间的通信，其中通信包括：用所述主控制器生成通信信号；通过所述通信总线将所述通信信号传输到所述本地控制系统；以及根据错误状态用所述本地控制系统生成回复信号；以及经由所述通信总线将所述回复信号传输到所述主控制器。
在一个实施方案中，生成所述第一控制信号和所述第二控制信号包括用定时器计数预先确定的时间段。
在一个实施方案中，生成所述第一控制信号包括将所述本地控制系统的节点电压与阈值电压进行比较；并且生成第二控制电压包括将所述节点电压与所述阈值电压进行比较。
本发明所实现的技术效果是提供电池系统中的多个电池之间的自主平衡和通信，这允许单独监测每个电池并且提供对不安全状况的检测而无需附加布线。
附图说明
当结合以下示例性附图考虑时，可参照具体实施方式更全面地了解本技术。在以下附图中，通篇以类似附图标记指代各附图中的类似元件和步骤。
图1为根据本技术的示例性实施方案的电池驱动的系统的框图；
图2为根据本技术的示例性实施方案的管理单元的电路图；
图3A为根据本技术的示例性实施方案的自主平衡模式期间的第一平衡信号的时序图；
图3B为根据本技术的示例性实施方案的自主平衡模式期间的第二平衡信号的时序图；
图3C示出了根据本技术的示例性实施方案的在自主平衡模式期间的多个管理单元的电压波形；
图4为根据本技术的示例性实施方案的自主平衡模式期间的管理单元的时序图；
图5A为根据本技术的示例性实施方案的在自主平衡模式期间发生错误的情况下的第一平衡信号的时序图；
图5B为根据本技术的示例性实施方案的在自主平衡模式期间发生错误的情况下的第二平衡信号的时序图；
图5C示出了根据本技术的示例性实施方案的在自主平衡模式期间发生错误的情况下多个管理单元的电压波形；和
图6A为根据本技术的示例性实施方案的通信模式期间的通信信号的时序图；并且
图6B示出了根据本技术的示例性实施方案的在通信模式期间的多个管理单元的电压波形。
具体实施方式
本技术可在功能块部件和各种加工步骤方面进行描述。此类功能块可通过被配置为执行指定功能并且实现各种结果的任何数量的部件来实现。例如，本技术可采用可执行各种功能的多种滤波器、放大器、晶体管、电阻元件、开关设备，电容存储元件、微控制器、逻辑电路等。此外，本技术可结合任何数量的系统来实施，诸如汽车、航空、电池供电装备(例如，割草机、电动工具、电子自行车)、用于太阳能和风力的储能系统、充电站以及利用电池堆叠来增加系统电压的任何其他系统。
根据本技术的各种方面的用于电池系统中自主平衡和通信的方法和装置可结合任何合适的电池供电的设备一起操作。例如，参见图1和图2，示例性电池系统100可包括电池组105、管理网络110、通信总线115和主控制器120(即，第一控制器)，这些一起操作以执行有源电容平衡，启用对电池组120的监测，并且提供管理网络110与主控制器120之间的通信。根据示例性实施方案，系统100可在自主平衡模式和通信模式下操作。
电池组105可被配置为生成所需的输出电压Vpack。例如，电池组105可包括多个串联连接的电池135，诸如电池135(1)、135(2)和135(N)。电池组105中的电池135的数量可根据期望的输出电压、期望的应用等来选择。电池135可包括可再充电电池，诸如锂离子、铅酸、镍镉、镍金属氢化物或任何其他合适的电池类型。
管理网络110可被配置为监测电池组105和/或各个电池135的各种状况。例如，管理网络110可被配置为单独监测每个电池135的电压、电流和温度和/或总体电池组105的电压、电流和温度。
管理网络110可与通信总线115结合操作以执行平衡。例如，管理网络110可被配置为结合通信总线115操作以将电荷从一个电池135传输到电池组105中的一个或多个不同电池135。根据示例性实施方案，管理网络110和通信总线115一起执行有源电容平衡。
根据示例性实施方案，管理网络110包括多个管理单元125，诸如管理单元125(1)、125(2)和125(N)。在各种实施方案中，通信和平衡可发生在电池组105中的所有电池135之间或电池135的子组之间。在一个实施方案中，一个电池135对应一个管理单元125。例如，如果电池组105包括10个串联连接的电池135，则管理网络110包括10个管理单元125。在另选实施方案中，一组电池135对应一个管理单元125。例如，每个管理单元125可与两个或更多个电池135通信。
根据示例性实施方案，每个管理单元125可被配置为监测相应电池135的各种状况，诸如过电压、欠电压、温度等。此外，多个管理单元125(1):125(N)可一起操作以执行每个电池135的自主平衡。例如，并且参见图2，每个管理单元125可包括第一开关元件SH、第二开关元件SL和相应的本地控制系统140。
根据示例性实施方案，每个管理单元125可连接到相应电池135的正极端子和相应电池135的负极端子，以监测相应电池135的电压。此外，每个管理单元125可连接到通信总线115。
可控制每个管理单元125以选择性地将相应电池135连接到通信总线115。例如，每个管理单元125可利用第一开关元件SH和第二开关元件SL来选择性地将电池135连接到通信总线115。根据示例性实施方案，每个管理单元125可经由相应节点SWT连接到通信总线115。例如，第一管理单元125(1)可经由第一节点SWT(1)连接到通信总线115，第二管理单元125(2)可经由第二节点SWT(2)连接到通信总线115，并且最后管理单元125(N)可经由最后节点SWT(N)连接到通信总线。
根据示例性实施方案，第一开关元件SH连接在电池135的正极端子和通信总线115之间，并且响应于第一控制信号VT。第二开关元件SL连接在电池135的负极端子和通信总线115之间并且响应于第二控制信号VB。因此，第一开关元件SH基于第一控制信号VT的值来选择性地将电池135的正极端子与通信总线115连接/断开连接，并且第二开关元件SL基于第二控制信号VB的值来选择性地将电池135的负极端子与通信总线115连接/断开连接。第一开关元件SH和第二开关元件SL可在节点SWT处彼此连接并连接到通信总线115。
在一个示例性实施方案中，第一开关元件SH具有低电阻(例如，25mOhm)，并且第二开关元件SL具有低电阻(例如，20mOhm)。第一开关元件SH和第二开关元件SL可包括被配置为具有所需电阻的晶体管。
根据示例性实施方案，本地控制系统140可被配置为协调电池135(1):135(N)之间的自主平衡，监测相应的电池135，并且与主控制器120通信。局部控制系统140可直接连接到第一开关元件SH、第二开关元件SL和相应的电池135。此外，本地控制系统140可在节点SWT处连接到通信总线115。
根据示例性实施方案，本地控制系统140可被配置为测量电压、电流和温度，并且在任何不期望的操作条件下生成错误信号，诸如欠电压、过电压、过电流(过量电流)、欠电流、短路、欠温、过温(超温)、欠温、裸线等。术语欠电压、过电压、过电流、欠电流、过温和欠温可与预先确定的值相关联，并且这些值可基于特定应用、电池总数、预先确定的维护阈值和/或其他预先确定的安全阈值。
本地控制系统140可被进一步配置为与主控制器120通信以启用或以其他方式提供错误信令。例如，本地控制系统可将错误信号传输到主控制器120，其中主控制器120响应于本地控制系统140。
根据示例性实施方案，本地控制系统140可包括收发器电路210和本地控制器205(即，第二控制器)，诸如FPGA、微控制器、集成电路中的状态机等。
本地控制器205可根据串行通信协议诸如本地互连网络(LIN)协议、单边位置调制(SEPM)技术、单线协议、控制器局域网(CAN)协议等单独寻址和操作。根据各种实施方案，本地控制器205可包括适于根据串行通信协议操作的任何可寻址设备和/或系统，诸如微控制器、FPGA、FSM设备等。
此外，本地控制器205可被配置为测量相应电池135的各种特性，诸如电压、电流和温度。例如，本地控制器205可直接连接到相应电池135的正极端子和负极端子，并且可配备有电压传感器、电流传感器和温度传感器中的至少一者。
本地控制器205还可被配置为生成各种信号，诸如错误信号、模式信号、控制信号等。例如，每个本地控制器205可被配置为根据所测量的电池特性(例如，电压、电流、温度)生成第一控制信号VT和第二控制信号VB，并且分别操作第一开关元件SH和第二开关元件SL。根据示例性实施方案，第一控制信号和第二控制信号是非重叠的信号，例如，如图3A至图3B所示。此外，在第一控制信号VT和第二控制信号VB之间可存在死区时间。死区时间可被定义为当第一信号和第二信号为低(例如，零伏)时的时间段，诸如10微秒。
每个本地控制器205可包括适用于单独寻址、执行各种测量、计算、生成信号等的任何电路或系统。由于本地控制器205可被单独寻址，因此每个管理单元125可通过相应的本地控制器205被称为单独寻址。
根据各种实施方案，每个本地控制器205可根据具有与其他本地控制器205大致相同的频率的本地时钟信号(未示出)与其他控制器205同步操作，以确保管理网络105中的所有本地控制器205以相同的方式对时间进行计数。例如，电池系统100可配备有同步方案，诸如信标同步或任何其他合适的同步功能。
收发器210可与第一开关元件SH和第二开关元件SL中的至少一个一起操作以实现自主平衡和通信。例如，收发器210可连接在通信总线115和本地控制器205之间。例如，收发器210可在节点SWT处连接到通信总线。收发器210可被配置为从主控制器120接收数据和/或将数据传输到主控制器120。例如，收发器210可包括被配置用于双向通信的一对通信设备，诸如发射器225和接收器230。根据示例性实施方案，在自主平衡模式和通信模式期间使用发射器225和接收器230两者。在通信模式期间，可仅使用发射器225的高侧。
通信总线115可用于平衡(即，电荷均衡)和通信两者。例如，通信总线115可包括一条或多条电线并且可被配置为将主控制器120从管理网络110连接到每个管理单元125。
此外，通信总线115可包括可用于自主平衡和通信两者的多个串联连接的电容器，诸如电容器130(1):130(N-1)。在平衡模式期间，电容器130(1):130(N-1)可与第一开关元件SH和第二开关元件SL结合操作以将电荷从较高电压电池转移到较低电压电池。在通信模式期间，电容器130(1):130(N-1)充当物理通信总线115的一部分。
根据示例性实施方案，管理单元125(1):125(N)连接到通信总线115，使得任何一个管理单元125可与任何其他管理单元125通信。另选地，管理单元125可连接至通信总线115，使得任何一个管理单元125仅可与其直接相邻的管理单元125通信。
主控制器120可被配置为与每个管理单元125通信并控制每个管理单元125的操作。例如，主控制器120可在平衡模式或通信模式中的一者下操作管理单元125。此外，主控制器120可被配置为向每个管理单元125发送信号和/或从每个管理单元125接收信号。由于每个本地控制器140被单独寻址，因此主控制器120可向一个特定管理单元125和/或本地控制器140发送通信信号，并且继而从一个特定管理单元125和/或本地控制器140接收回复信号。例如，主控制器120可通过监测通信总线115的线路电压电平来从管理单元125“接收”信号。此外，主控制器120可接收由单个本地控制器140生成的错误信号。
根据示例性实施方案，系统100可被配置为半双工通信系统，其中主控制器120和本地控制器140可彼此通信。主控制器120可包括适用于控制多个设备、生成信号、接收信号的任何电路和/或系统，诸如微控制器、FPGA等。
在一个实施方案中，系统100可配备有本地互连网络(LIN)协议，其中主控制器120作为“主设备”操作，每个本地控制器140作为“从设备”操作，并且主控制器120和本地控制器140经由通信总线115彼此通信。另选地，主控制器120和每个本地控制器140可使用单边位置调制(SEPM)技术彼此通信。另选地，系统100可配备有单线协议或CAN协议。
在操作中，并且参见图1至图6，系统100可被配置为在自主平衡模式和/或通信模式下操作。根据示例性操作，每个管理单元125独立于其他管理单元125操作。换句话讲，每个管理单元125负责生成用于其自身控制的一组各种控制信号。然而，每个管理单元125可与其他管理单元125通信，并且每个管理单元125可基于其从其他管理单元125接收的信息来做出决定。
根据示例性操作，系统100在通信模式和自主平衡模式期间利用通信总线115。例如，主控制器120和每个单独的管理单元125可利用通信总线115来彼此通信。此外，管理单元125可利用通信总线115将电荷从一个管理单元125传输至一个或多个不同的管理单元125。例如，在一个平衡周期期间，一个管理单元125可将电荷转移至直接相邻的管理单元125。然而，经过多个平衡周期，电荷将逐渐从较强的电池135转移到较弱的电池135，在此处需要在所有电池135上进行电荷平衡。
在平衡模式期间，并且参见图3A至图3C，在正常平衡操作(无错误)期间，每个管理单元125生成由死区时间隔开的非重叠信号，诸如第一控制信号VT和第二控制信号VB，以实现自主平衡。相应管理单元125的第一开关元件SH根据第一控制信号VT来操作，并且相同管理单元125的第二开关元件SL根据第二控制信号VB来操作。当开关元件SH、SL被激活/去激活时，来自较高电压电池135的电荷可经由电容器130(1):130(N-1)转移到较低电压电池。
接收器230可充当比较器或其他逻辑设备以感测相应节点SWT处的电压(即，SWT信号)。发射器225可用于在节点SWT上发起高到低和低到高转换。本地控制器205可结合电池135的测量电压利用节点电压数据来确定电池135是否需要充电或放电。本地控制器205然后可相应地操作第一开关元件SH和第二开关元件SL。
在平衡模式期间，并且参见图4和图5A-图5C，一个管理单元125可检测相应电池135的错误，诸如欠电压、过电压、过电流(过量电流)、欠电流、短路、欠温、过温(超温)、欠温、裸线等。在这种情况下，本地控制器205可响应于错误而生成错误信号。错误信号可经由第一控制信号VT和第二控制信号VB生成。例如，并且参见图5A至图5B，当本地控制器205检测到错误时，其保持第一开关元件SH接通(ON)，同时保持第二开关元件SL断开(OFF)。这可通过将第一控制信号VT保持在高电压并且将第二控制信号VB保持在低(或零)电压来实现。与具有错误的管理单元125相关联的节点SWT处的电压将继而偏离预期电压。例如，节点SWT处的电压将比预期更长的保持为高。因此，该较长持续时间SWT信号(称为超时)可指示错误。
然后，其他管理单元125可检测超时并中止平衡操作。电池系统100可启动通信模式。
在示例性实施方案中，并且参见图1、图2和图4，第一开关元件SH可被实施为P沟道MOSFET，第二开关元件SL可被实施为N沟道MOSFET，并且接收器230可被实施为比较器。在平衡期间，本地控制器205可生成第一信号STG并控制第一开关元件SH的操作和相应电池135的充电/放电。此外，本地控制器205可生成第二信号SBG并控制第二开关元件SL的操作和电池135的充电/放电。具体地讲，当第一信号STG为高时，第一开关元件SH断开(并且当第一信号STG为低时，其接通)，并且当第二信号SBG为高时，第二开关SL接通(并且当第二信号SBG为低时，其断开)。第一开关元件SH和第二开关元件SL接通时的时段可根据由定时器(未示出)计数的预先确定的时间来控制。此外，每个开关SH、SL的接通时段可以相同。
在第一开关元件SH断开的时刻，SWT信号开始从高电平衰减到阈值电平TH。SWT信号衰减是由于P沟道MOSFET寄生电容器放电到弱下拉电路(例如，发射器225)中引起的。
比较器230可通过将SWT信号与阈值电平TH进行比较并生成对应的比较器信号COMP来连续监测SWT信号。当SWT信号低于阈值电平TH时，比较器信号COMP变低，使得定时器能够再次开始计数(但这一次用于第二开关元件SL)并且将第二信号SBG设置为高(激活第二开关元件SL)，因此将SWT信号拉至低。在定时器达到预先确定的时间之后，再次将第二信号SBG设置为低。
接下来，SWT信号从低上升到阈值TH，并且一旦其达到阈值TH，比较器输出COMP再次变高，从而使得定时器能够再次开始计数(此时用于第一开关元件SH)并且将第一信号STG设置为低(激活第一开关元件SH)，因此将SWT信号拉至高。SWT信号的上升是由于P沟道MOSFET寄生电容器通过弱上拉电路(例如，发射器225)的充电。
在本实施方案中，在第一信号STG和第二信号SBG的变化之间存在延迟以防止电池135短路。管理单元125可执行接通-延迟-断开序列，直到电池组105(图1)中的所有电池135(1):135(N)具有基本上相同的电压。因此，电池组105中的所有电池135(1):135(N)一旦全部具有基本上相同的电压就被认为是“平衡的”。
在通信模式期间，并且参见图1、图6A至图6B，主控制器120可检测或以其他方式感测通信总线115上的SWT信号(例如，VSWT(1)、VSWT(2)、VSWT(3))并相应地作出响应。例如，主控制器120可使用任何合适的通信协议来生成通信信号VCOMM并将其传输到每个管理单元125。主控制器120可被配置为使用分配给特定管理单元125的单独地址来与该特定管理单元125进行通信。然后，指定的管理单元125可回复主控制器120，可生成适当的回复信号并且经由通信总线115传输回复信号。根据示例性实施方案，通信信号VCOMM在高时处于隐性状态，并且在低时处于主导状态。在隐性状态中，所有管理单元125均具有断开(OFF)的第一开关元件SH和第二开关元件SL两者。此外，并且根据协议要求，仅单个管理单元125和/或本地控制器205将通过闭合(接通)第二开关元件SL来生成主导状态。由一个管理单元125生成的主导状态将由其他管理单元125检测到。通信信号VCOMM可在序列中的主导状态与隐性状态之间切换，直到所有管理单元125已生成主导状态。一旦通信完成，电池系统100就可重新启动平衡模式。
在上述描述中，已结合具体示例性实施方案描述了所述技术。所示和所述特定具体实施方式用于展示所述技术及其最佳模式，而不旨在以任何方式另外限制本技术的范围。实际上，为简洁起见，方法和系统的常规制造、连接、制备和其它功能方面可能未详细描述。此外，多张图中示出的连接线旨在表示各种元件之间的示例性功能关系和/或步骤。在实际系统中可能存在多个替代的或另外的功能关系或物理连接。
已结合具体示例性实施方案描述了所述技术。然而，可在不脱离本技术的范围的情况下作出各种修改和变化。以示例性而非限制性方式考虑说明和附图，并且所有此类修改旨在包括在本技术的范围内。因此，应通过所述的一般实施方案及其在法律意义上的等同形式，而不是仅通过上述具体示例确定所述技术的范围。例如，除非另外明确说明，否则可以任何顺序执行任何方法或工艺实施方案中列举的步骤，并且不限于具体示例中提供的明确顺序。另外，任何装置实施方案中列举的部件和/或元件可以多种排列组装或者以其它方式进行操作配置，以产生与本技术基本上相同的结果，因此不限于具体示例中阐述的具体配置。
上文已经针对具体实施方案描述了有益效果、其它优点和问题解决方案。然而，任何有益效果、优点、问题解决方案或者可使任何具体有益效果、优点或解决方案出现或变得更明显的任何要素都不应被解释为关键、所需或必要特征或组成部分。
术语“包含”、“包括”或其任何变型形式旨在提及非排它性的包括，使得包括一系列要素的过程、方法、制品、组合物或装置不仅仅包括这些列举的要素，而且还可包括未明确列出的或此类过程、方法、制品、组合物或装置固有的其它要素。除了未具体引用的那些，本技术的实施所用的上述结构、布置、应用、比例、元件、材料或部件的其它组合和/或修改可在不脱离其一般原理的情况下变化或以其它方式特别适于具体环境、制造规范、设计参数或其它操作要求。
上文已结合示例性实施方案描述了本技术。然而，可在不脱离本技术的范围的情况下对示例性实施方案作出改变和修改。这些和其它改变或修改旨在包括在本技术的范围内，如以下权利要求书所述。
根据第一方面，具有多个串联连接的电池的电池组中的一种装置包括：通信总线，该通信总线包括多个串联连接的电容器；多个管理单元，其中每个管理单元：经由节点连接到所述通信总线；并且直接连接到所述电池组中的相应电池并且被配置为执行所述相应电池的自主平衡；以及第一控制器，所述第一控制器连接到所述通信总线，其中所述第一控制器利用所述通信总线与每个管理单元通信。
在一个实施方案中，每个电容器连接在所述多个管理单元中的两个直接相邻的管理单元之间。
在一个实施方案中，多个管理单元中的每个管理单元包括：第二控制器，该第二控制器被配置为：生成第一控制信号；生成第二控制信号；并且与第一控制器通信。
在一个实施方案中，第一控制器和第二控制器使用以下中的至少一者进行通信：本地互连网络协议、单边位置调制技术、控制器局域网协议和单线协议。
在一个实施方案中，所述多个管理单元中的每个管理单元包括连接在所述节点与所述第二控制器之间的收发器。
在一个实施方案中，每个管理单元还包括：第一开关元件，所述第一开关元件被配置为将所述相应电池的第一端子选择性地连接到所述通信总线；以及第二开关元件，所述第二开关元件被配置为将所述相应电池的第二端子选择性地连接到所述通信总线。
在一个实施方案中，所述第一开关元件响应于所述第一控制信号；所述第二开关元件响应于所述第二控制信号；并且所述第一控制信号和所述第二控制信号是非重叠信号。
在一个实施方案中，第一开关元件包括P沟道晶体管；第二开关元件包括N沟道晶体管。
在一个实施方案中，每个管理单元被配置为：检测所述电池组中的所述相应电池中的错误，其中所述错误与以下中的至少一者相关：所述单个电池的温度；所述单个电池的电流；以及所述单个电池的电压；并且根据所检测到的错误生成错误信号。
根据第二方面，一种用于在具有连接到通信总线的多个串联连接的电池的电池系统中自主平衡和通信的方法包括：执行自主平衡，包括：将电荷从所述多个电池中的第一电池转移到所述多个电池中的第二电池，所述转移包括：用与所述第一电池相关联的本地控制系统生成第一控制信号；根据所述第一控制信号选择性地操作第一开关；用所述本地控制系统生成第二控制信号；根据所述第二控制信号选择性地操作第二开关；用所述第一开关将所述第一电池的第一端子选择性地连接到电容存储设备；以及用所述第二开关将所述第一电池的第二端子选择性地连接到所述电容存储设备；检测所述多个电池中的至少一个电池中的错误状态；以及响应于所述错误状态，激活所述本地控制系统和主控制器之间的通信，其中通信包括：用所述主控制器生成通信信号；通过所述通信总线将所述通信信号传输到所述本地控制系统；以及根据错误状态用所述本地控制系统生成回复信号；以及经由所述通信总线将所述回复信号传输到所述主控制器。
在一个实施方案中，通信包括利用以下中的至少一者：本地互连网络协议、单边位置调制技术、控制器局域网协议和单线协议。
在一个实施方案中，生成所述第一控制信号和所述第二控制信号包括用定时器计数预先确定的时间段。
在一个实施方案中，错误状态与温度、电流和电压中的至少一者相关。
在一个实施方案中，生成所述第一控制信号包括将所述本地控制系统的节点电压与阈值电压进行比较；并且生成第二控制电压包括将所述节点电压与所述阈值电压进行比较。
根据第三方面，一种系统包括：具有多个串联连接的电池的电池组；以及自主平衡和通信电路，该自主平衡和通信电路连接到电池组并且包括：第一控制器、通信总线和管理网络；其中：所述管理网络和所述通信总线一起操作以对所述电池组中的每个电池执行自主电压平衡；并且第一控制器和管理网络利用通信总线彼此通信并监测电池组中的每个电池的错误状态；其中所述错误与温度、电流和电压中的至少一者相关。
在一个实施方案中，管理网络包括：经由通信总线连接在一起的多个管理单元，其中每个管理单元经由节点连接到通信总线；以及电池组中的相应电池的正极端子和负极端子。
在一个实施方案中，所述多个管理单元中的每个管理单元包括：第一开关元件，所述第一开关元件连接到所述节点并且被配置为将所述正极端子选择性地连接到所述通信总线；以及第二开关元件，该第二开关元件连接到节点并且被配置为将负极端子选择性地连接到通信总线。
在一个实施方案中，所述多个管理单元中的每个管理单元包括第二控制器，所述第二控制器被配置为：根据第一控制信号选择性地操作第一开关元件；根据第二控制信号选择性地操作所述第二开关元件；与所述第一控制器通信。
在一个实施方案中，每个管理单元还包括比较器，该比较器连接到节点并被配置为：将节点处的电压与阈值电压进行比较；基于所述比较来生成比较器信号；以及将比较器信号传输到第二控制器。
在一个实施方案中，第一控制器连接到通信总线并且被配置为经由以下中的至少一者与电池组中的每个电池通信：本地互连网络协议和单边位置调制技术。

Claims (10)

1.一种用于电池组中自主平衡和通信的装置，所述电池组具有多个串联连接的电池，其特征在于，所述装置包括：
通信总线，所述通信总线包括多个串联连接的电容器；
多个管理单元，其中每个管理单元经由节点连接到所述通信总线，并且直接连接到所述电池组中的相应电池并且被配置为执行所述相应电池的自主平衡；和
第一控制器，所述第一控制器连接到所述通信总线，其中所述第一控制器利用所述通信总线与每个管理单元通信。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个电容器连接在所述多个管理单元中的两个直接相邻的管理单元之间。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个管理单元中的每个管理单元包括：
第二控制器，所述第二控制器被配置为：
生成第一控制信号；
生成第二控制信号；以及
与所述第一控制器通信。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述多个管理单元中的每个管理单元包括连接在所述节点与所述第二控制器之间的收发器。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，每个管理单元还包括：
第一开关元件，所述第一开关元件被配置为将所述相应电池的第一端子选择性地连接到所述通信总线；和
第二开关元件，所述第二开关元件被配置为将所述相应电池的第二端子选择性地连接到所述通信总线。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：
所述第一开关元件响应于所述第一控制信号；
所述第二开关元件响应于所述第二控制信号；并且
所述第一控制信号和所述第二控制信号是非重叠信号。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个管理单元被配置为：
检测所述电池组中的所述相应电池中的错误，其中所述错误与以下中的至少一者相关：
单个电池的温度；
单个电池的电流；和
单个电池的电压；以及
根据所检测到的错误生成错误信号。
8.一种用于电池系统中自主平衡和通信的方法，所述电池系统具有连接到通信总线的多个串联连接的电池，其特征在于，所述方法包括：
执行自主平衡；
检测所述多个电池中的至少一个电池中的错误状态；以及
响应于所述错误状态，激活本地控制系统和主控制器之间的通信，
其中，执行自主平衡包括：
将电荷从所述多个电池中的第一电池转移到所述多个电池中的第二电池，所述转移包括：
用与所述第一电池相关联的所述本地控制系统生成第一控制信号；
根据所述第一控制信号选择性地操作第一开关；
用所述本地控制系统生成第二控制信号；
根据所述第二控制信号选择性地操作第二开关；
用所述第一开关将所述第一电池的第一端子选择性地连接到电容存储设备；以及
用所述第二开关将所述第一电池的第二端子选择性地连接到所述电容存储设备；
其中，所述通信包括：
用所述主控制器生成通信信号；
通过所述通信总线将所述通信信号传输到所述本地控制系统；以及
根据错误状态用所述本地控制系统生成回复信号；以及
经由所述通信总线将所述回复信号传输到所述主控制器。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，生成所述第一控制信号和所述第二控制信号包括：用定时器计数预先确定的时间段。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，生成所述第一控制信号包括：将所述本地控制系统的节点电压与阈值电压进行比较；并且生成所述第二控制电压包括：将所述节点电压与所述阈值电压进行比较。
CN202011209719.8A 2019-11-18 2020-11-03 用于电池系统中自主平衡和通信的方法和装置 Pending CN112821476A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/686,894 US11545841B2 (en) 2019-11-18 2019-11-18 Methods and apparatus for autonomous balancing and communication in a battery system
US16/686,894 2019-11-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112821476A true CN112821476A (zh) 2021-05-18

Family

ID=75854267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011209719.8A Pending CN112821476A (zh) 2019-11-18 2020-11-03 用于电池系统中自主平衡和通信的方法和装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11545841B2 (zh)
CN (1) CN112821476A (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230106036A (ko) * 2022-01-05 2023-07-12 주식회사 엘지에너지솔루션 Can 통신에서 노이즈를 제거하는 배터리 관리 시스템, 에너지 저장 장치, 그리고 배터리 시스템

Family Cites Families (97)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5504415A (en) * 1993-12-03 1996-04-02 Electronic Power Technology, Inc. Method and apparatus for automatic equalization of series-connected batteries
DE4427077C1 (de) * 1994-07-30 1996-03-21 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zum Ladungsaustausch zwischen einer Vielzahl von in Reine geschalteten Energiespeichern oder -wandlern
US5710504A (en) * 1996-05-20 1998-01-20 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Switched capacitor system for automatic battery equalization
FR2776139B1 (fr) * 1998-03-13 2002-03-08 Denso Corp Dispositif d'equilibrage des tensions dans une batterie composee
US6121751A (en) * 1999-03-11 2000-09-19 Lockheed Martin Corporation Battery charger for charging a stack of multiple lithium ion battery cells
JP2000323695A (ja) * 1999-05-14 2000-11-24 Nec Corp 固体撮像素子およびその製造方法
US6140800A (en) * 1999-05-27 2000-10-31 Peterson; William Anders Autonomous battery equalization circuit
US20090190273A1 (en) * 2001-10-04 2009-07-30 Ise Corporation Ultracapacitor Overvoltage Protection Circuit With Self Verification
US6624612B1 (en) * 2001-10-30 2003-09-23 Symbol Technologies, Inc. System and method to facilitate voltage balancing in a multi-cell battery
JP3809549B2 (ja) * 2001-11-22 2006-08-16 株式会社日立製作所 電源装置と分散型電源システムおよびこれを搭載した電気自動車
JP3945630B2 (ja) * 2002-01-10 2007-07-18 パナソニック・イーブイ・エナジー株式会社 電池電源装置のリレー接点溶着検査方法
US6873134B2 (en) * 2003-07-21 2005-03-29 The Boeing Company Autonomous battery cell balancing system with integrated voltage monitoring
JP4092580B2 (ja) * 2004-04-30 2008-05-28 新神戸電機株式会社 多直列電池制御システム
NZ535719A (en) * 2004-10-04 2007-06-29 Tru Test Ltd A transformerless semiconductor switched electric fence energiser charging capacitors in parallel & discharging in series
JP2006246646A (ja) * 2005-03-04 2006-09-14 Yazaki Corp 均等化方法及びその装置
JP4370297B2 (ja) * 2005-11-25 2009-11-25 矢崎総業株式会社 バッテリの管理装置
US7745025B2 (en) * 2006-02-14 2010-06-29 Mti Microfuel Cells Inc. Fuel cell based rechargable power pack system and associated methods for controlling same
JP4722067B2 (ja) * 2007-03-06 2011-07-13 日立ビークルエナジー株式会社 蓄電装置，蓄電池管理制御装置及びモータ駆動装置
KR100993110B1 (ko) * 2007-07-26 2010-11-08 주식회사 엘지화학 배터리 셀의 충전량 밸런싱 장치 및 방법
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
JP5250230B2 (ja) * 2007-09-28 2013-07-31 株式会社日立製作所 車両用電源システムおよび電池セル制御用集積回路
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
KR101220339B1 (ko) * 2007-10-16 2013-01-09 한국과학기술원 직렬연결 배터리 스트링을 위한 자동 전하 균일 방법 및장치
US7888910B2 (en) * 2007-11-29 2011-02-15 Hdm Systems Corporation Sequencing switched single capacitor for automatic equalization of batteries connected in series
TWI377758B (en) * 2008-06-20 2012-11-21 Green Solution Tech Co Ltd The battery charging controller and battery module thereof
PL2341357T3 (pl) * 2008-09-18 2020-07-13 Lg Chem, Ltd. Urządzenie i sposób do monitorowania napięć ogniw pakietu akumulatorowego
US8466657B2 (en) * 2008-10-31 2013-06-18 Bren-Tronics Batteries International, L.L.C. Autonomous balancing of series connected charge storage devices
CN101409455B (zh) * 2008-11-19 2011-10-26 华为终端有限公司 一种电池系统的电压平衡装置及电压平衡方法
JP5331493B2 (ja) * 2009-01-13 2013-10-30 日立ビークルエナジー株式会社 電池制御装置
US8519670B2 (en) * 2009-03-23 2013-08-27 Motiv Power Systems, Inc. System and method for balancing charge within a battery pack
JP5301657B2 (ja) * 2009-03-27 2013-09-25 株式会社日立製作所 蓄電装置
WO2010118039A1 (en) * 2009-04-06 2010-10-14 The University Of Akron Battery pack manager unit and method for using same to extend the life of a battery pack
LT2302757T (lt) * 2009-09-24 2020-07-10 Vito Nv (Vlaamse Instelling Voor Technologisch Onderzoek Nv) Elektros energijos, akumuliatorinių elementų įtampos išlyginimo būdas ir sistema
EP2312724A1 (en) * 2009-10-19 2011-04-20 4ESys NV A system and method for balancing energy storage devices
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
US8525478B2 (en) * 2010-01-06 2013-09-03 Marvell World Trade Ltd. Power management circuit of rechargeable battery stack
FR2956261B1 (fr) * 2010-02-05 2012-03-09 Commissariat Energie Atomique Systeme d'equilibrage pour batteries d'accumulateurs
KR101234059B1 (ko) * 2010-02-22 2013-02-15 주식회사 엘지화학 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법
KR101256952B1 (ko) * 2010-03-05 2013-04-25 주식회사 엘지화학 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법
JP5051264B2 (ja) * 2010-04-08 2012-10-17 株式会社デンソー 電池電圧監視装置
US20130015805A1 (en) * 2010-06-04 2013-01-17 Triune Ip Llc Energy storage element link and monitor
EP2445081B1 (en) * 2010-09-23 2022-12-21 STMicroelectronics Application GmbH Battery comprising circuitry for charge and discharge control, and method of operating a battery
CN102859834A (zh) * 2010-10-19 2013-01-02 三洋电机株式会社 电源装置、使用该电源装置的车辆以及蓄电装置
US9000935B2 (en) * 2011-03-31 2015-04-07 Elite Power Solutions Llc Battery management system
DE102010043950A1 (de) * 2010-11-16 2012-05-16 Sb Limotive Company Ltd. Autonomes Batterie-Balancing
JP2012139088A (ja) * 2010-12-06 2012-07-19 Seiko Instruments Inc セルバランス装置およびバッテリシステム
CN102064356B (zh) * 2010-12-21 2012-09-19 深圳市佳华利道新技术开发有限公司 一种电池管理系统
JP5594893B2 (ja) * 2010-12-22 2014-09-24 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池制御装置およびこれを備えた蓄電装置
US9847654B2 (en) * 2011-03-05 2017-12-19 Powin Energy Corporation Battery energy storage system and control system and applications thereof
US8742619B2 (en) * 2011-03-25 2014-06-03 Sanyo Electric Co., Ltd. Battery system, electric vehicle, movable body, power storage device, and power supply device
JP6008956B2 (ja) * 2011-06-15 2016-10-19 バランセル（ピーティーワイ）リミテッド 共通ａｃバスを用いた容量結合型セルバランサ
JP2013013291A (ja) 2011-06-30 2013-01-17 Hitachi Ltd 電池間電圧均等化回路
US8970162B2 (en) * 2011-07-12 2015-03-03 Texas Instruments Incorporated System and method for balancing electrical energy storage devices via differential power bus and capacitive load switched-mode power supply
US9048670B2 (en) * 2011-07-12 2015-06-02 National Semiconductor Corporation System and method for balancing electrical energy storage devices via differential power bus and capacitive load switched-mode power supply
JP2013046433A (ja) * 2011-08-22 2013-03-04 Seiko Instruments Inc セルバランス装置およびバッテリシステム
CN104220293B (zh) * 2012-03-28 2016-12-14 三菱电机株式会社 铁道车辆系统
US9583957B2 (en) * 2012-09-10 2017-02-28 Silicon Works Co., Ltd. Cell balancing integrated circuit, cell balancing system, and cell balancing method
KR101477272B1 (ko) * 2012-11-09 2015-01-06 주식회사 엘지화학 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱 작업을 제어하는 장치 및 방법
JP5991299B2 (ja) * 2012-12-26 2016-09-14 株式会社デンソー 組電池の電圧検出装置
US9302595B2 (en) * 2013-01-16 2016-04-05 Ford Global Technologies, Llc Autonomous charge balancing circuit and method for battery pack
KR101450717B1 (ko) * 2013-01-18 2014-10-16 포항공과대학교 산학협력단 엘씨 직렬공진을 이용한 배터리셀 밸런싱 회로
US9531210B2 (en) * 2013-01-30 2016-12-27 Semiconductor Components Industries, Llc Monitor and control module and method
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
US9203246B2 (en) * 2013-05-16 2015-12-01 Postech Academy-Industry Foundation Balancing control circuit for battery cell module using LC series resonant circuit
JP6127290B2 (ja) * 2013-05-28 2017-05-17 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 コンバータと多段倍電圧整流回路を併用した均等化機能付充放電器
TW201448398A (zh) * 2013-06-13 2014-12-16 Powerflash Technology Corp 電壓源堆疊系統
JP2015015777A (ja) * 2013-07-03 2015-01-22 ソニー株式会社 蓄電装置および蓄電装置の制御方法
SI2866354T1 (sl) * 2013-10-25 2019-11-29 Vito Nv Vlaamse Instelling Voor Tech Onderzoek Nv Postopek in sistem za zagotavljanje pulzirane moči in podatkov na vodilu
US9230748B1 (en) * 2014-01-09 2016-01-05 Moog Inc. Hybrid energy storage module
JP6201778B2 (ja) * 2014-01-17 2017-09-27 株式会社ケーヒン 電圧検出装置
US20150207345A1 (en) * 2014-01-22 2015-07-23 Apple Inc. Rechargeable battery with series-connected, asymmetric banks
US10305293B2 (en) * 2014-05-23 2019-05-28 Infineon Technologies Ag Battery management system
CN106104903B (zh) * 2014-07-11 2019-01-04 松下知识产权经营株式会社 蓄电池组和蓄电池组的工作方法
US9847658B2 (en) * 2014-12-31 2017-12-19 Meridian Design, Inc. Systems and methods for performing battery management
KR101917913B1 (ko) * 2015-07-23 2018-11-12 주식회사 엘지화학 배터리 스택 밸런싱 장치
TWI558064B (zh) * 2015-07-31 2016-11-11 宏碁股份有限公司 電池平衡裝置及其電池平衡方法
CN106571649B (zh) * 2015-10-09 2019-06-28 华为技术有限公司 一种均衡电流调节方法及相关装置
US9882401B2 (en) * 2015-11-04 2018-01-30 Powin Energy Corporation Battery energy storage system
WO2017096344A1 (en) * 2015-12-03 2017-06-08 Enphase Energy, Inc. Autonomous charge balancing of distributed ac coupled batteries with droop offset
KR102523045B1 (ko) * 2016-01-12 2023-04-17 삼성전자주식회사 고장 셀 검출 장치 및 방법
US10177580B2 (en) * 2016-04-21 2019-01-08 Linear Technology Corporation Energy storage device stack balancing using switched inductor background
KR101717077B1 (ko) * 2016-07-15 2017-03-16 포항공과대학교 산학협력단 단일 인덕터를 이용한 배터리셀 밸런싱 회로
CN106427615B (zh) * 2016-09-20 2018-10-09 江苏大学 一种复合电源控制系统及其在不同工况时的切换方法
WO2018068243A1 (zh) * 2016-10-12 2018-04-19 广东欧珀移动通信有限公司 移动终端
US11187758B2 (en) * 2016-10-19 2021-11-30 San Diego State University Research Foundation Methods and circuitry for fault detection and automatic equalizers for battery packs
KR102137759B1 (ko) * 2017-07-06 2020-07-24 주식회사 엘지화학 배터리 팩 관리 장치
KR102157882B1 (ko) * 2017-07-19 2020-09-18 주식회사 엘지화학 무선 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리팩
JP6928347B2 (ja) * 2017-08-02 2021-09-01 ＮＥｘＴ−ｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ株式会社 管理装置、蓄電装置、蓄電システム、及び、電気機器
JP7007681B2 (ja) * 2017-09-29 2022-01-25 ＮＥｘＴ－ｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ株式会社 制御装置、バランス補正システム、蓄電システム、及び、装置
US10356537B2 (en) * 2017-12-01 2019-07-16 Semiconductor Components Industries, Llc All-in-one method for wireless connectivity and contactless battery charging of small wearables
DE102018106306A1 (de) * 2018-03-19 2019-09-19 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Fahrzeug mit einem Energiespeicher
US11146076B2 (en) * 2018-07-09 2021-10-12 GM Global Technology Operations LLC Battery module with active cell balancing using energy storage element and two tiers of switches
TWI692174B (zh) * 2019-01-30 2020-04-21 廣達電腦股份有限公司 電池自動調節單元及電池自動平衡系統
US11605974B2 (en) * 2019-01-31 2023-03-14 Abb Schweiz Ag On-line power measurement
CN112491435B (zh) * 2019-08-23 2022-11-18 微芯片技术股份有限公司 包括收发器和驱动器架构的物理层的电路
US11233456B2 (en) * 2019-09-30 2022-01-25 Semiconductor Components Industries, Llc Methods and systems of operating power converters
US20210255252A1 (en) * 2020-02-18 2021-08-19 Semiconductor Components Industries, Llc Methods and apparatus for detecting battery cell imbalance

Also Published As

Publication number Publication date
US11545841B2 (en) 2023-01-03
US20210151996A1 (en) 2021-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3557687B1 (en) Battery management unit and battery pack including same
EP2293375B1 (en) Battery identification setting system and method of setting battery identification parameters
EP2840643B1 (en) Slave controller, communication method, communication system, energy storage system including the communication system
US9030167B2 (en) Power source apparatus
CN110024256B (zh) 用于电池模块均衡的装置和方法
US8736229B2 (en) Battery control circuit for reducing power consumption
JP2020504422A (ja) マスターバッテリー管理ユニット及びこれを含むバッテリーパック
WO2015021167A1 (en) Battery cell and battery stack control systems
CN110999023A (zh) 用于平衡电池系统的各个电池的充电状态的方法和设备
KR102568627B1 (ko) 슬레이브 bms 점검 시스템 및 방법
JP2015196196A (ja) 電動工具
CN113748046B (zh) 电池管理系统、电池管理方法、电池组件和电动车辆
CN112886667A (zh) 一种用于被动均衡电路的菊花链通信系统
KR20200020486A (ko) 배터리 모듈 밸런싱 장치 및 방법
CN112821476A (zh) 用于电池系统中自主平衡和通信的方法和装置
US20150185291A1 (en) Switched capacitor battery unit monitoring system
CN212062618U (zh) 无线通讯的电池管理系统、动力电池系统、汽车
US7745039B2 (en) System and method for controlling a rechargeable battery
US20220285742A1 (en) Terminating resistance setting circuit and battery management system including same
KR20200003633A (ko) 전기차용 컴팩트 타입 통합형 배터리 셀 모니터링 및 밸런싱 장치, 시스템 및 그 제어방법
CN112968482A (zh) 一种电池管理系统
Stuart et al. A targeted equalizer for lithium ion battery packs
KR102678278B1 (ko) 종단 저항 설정 회로 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템
CN213717648U (zh) 一种电池管理系统
KR102673513B1 (ko) 배터리 관리 시스템 및 bms 제어 시스템

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