ES2371059T3 - Sistema de gestión de baterías. - Google Patents

Sistema de gestión de baterías. Download PDF

Info

Publication number
ES2371059T3
ES2371059T3 ES06709632T ES06709632T ES2371059T3 ES 2371059 T3 ES2371059 T3 ES 2371059T3 ES 06709632 T ES06709632 T ES 06709632T ES 06709632 T ES06709632 T ES 06709632T ES 2371059 T3 ES2371059 T3 ES 2371059T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
battery
battery pack
batteries
programmable logic
management system
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.)
Active
Application number
ES06709632T
Other languages
English (en)
Inventor
Mark Huggins
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.)
Xipower Ltd
Original Assignee
Xipower Ltd
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 Xipower Ltd filed Critical Xipower Ltd
Application granted granted Critical
Publication of ES2371059T3 publication Critical patent/ES2371059T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12—Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • 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
    • H01M10/48—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
    • 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
    • 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
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • 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
    • H02J7/005—Detection of state of health [SOH]
    • 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • 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
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • 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
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H01M10/6571—Resistive heaters
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

Un paquete de batería, que comprender: una batería; y un sistema de gestión de baterías, que comprende un o más medios de monitorización de la batería y lógica programable; en donde, la lógica programable se encuentra conectada a uno o mas medios de monitorización de baterías para modificar el funcionamiento de la batería e informar sobre el estatus de la batería; y el sistema de gestión de las baterías esta incrustado en el paquete de la batería, con la batería; caracterizado porque en el los medios de monitorización de la batería comprenden medios de control activo del equilibrio de las pilas asociados a cada pila de batería y operables para permitir la transferencia de energía de las pilas fuertes a las pilas débiles durante tanto los ciclos de carga como de descarga, y en donde los medios de control activo del equilibrio de las pilas son operables como in cargador integral.

Description

Sistema de gestión de baterías
La presente invención se refiere a sistemas de gestión de baterías, para su implementación en circuitos electrónicos integrados, y, más particularmente, en técnicas de integración en gran escala comúnmente conocidas como Sistema en Chip o Sistema Integración Nivel.
En el campo de la gestión de baterías, es altamente deseable poder monitorizar y/o controlar un número de parámetros que afectan al rendimiento de las baterías. Por ejemplo, un sistema de gestión de baterías podría incluir alguno de las siguientes funcionalidades:
Estado de Carga (SoC) medidor, para determinar la cantidad restante de energía almacenada; Estado de Salud (SoH) medidor, para determinar la esperanza de vida de la batería; Monitor de protección de la batería, para asegurar la operatividad segura de la batería; El regulador de Control de Carga, para cargar la corriente y voltaje; y El Equilibrador de la Pila, para asegurar que la máxima energía sea almacenada y proporcionada sin activar el circuito de protección.
Actualmente se emplean muchos circuitos electrónicos diferentes para proporcionar las funcionalidades descritas arriba. La industria actual de implementación hace uso de hasta siete circuitos integrados para proporcionar una solución total, con solo unos pocos dispositivos contenidos dentro del pack de la batería. Equilibrador de pila, cargador y algunos procesadores de datos que se albergan dentro del sistema de almacenado.
Los fabricantes de semiconductores han desarrollado circuitos electrónicos integrados específicos que proporcionan una
o más de estas características en un intento de reducir costes y minimizar el tamaño de las soluciones. Tales ejemplos de dispositivos son el circuito integrado (IC) de Fuel Gauging que proporciona SoC, el IC de Protección que monitoriza la operatividad segura de la batería, el IC del Equilibrador pasivo de Pila que garantiza la recarga segura de series múltiples de pilas de batería. Se requieren, por tanto, un número de circuitos integrados y circuitos adicionales diferenciados, para construir un sistema completo de gestión de baterías.
Los problemas que no se tratan actualmente son:
La determinación exacta y compensación de la corriente de descarga de la propia batería; La compensación del SoC de la temperatura operativa de la batería; el equilibrio de las pilas durante la descarga; La determinación exacta del SoH (estado de salud); y aplicación de la gestión de la batería para aumentar la carga de la pila (mayor que 8 series o pilas conectadas paralelamente)
Equilibrio Pasivo de Pila
Una única batería de pila de Ión de litio proporciona in resultado nominal de voltaje de alrededor 3.7V y tiene un rango reducido de operatividad segura de entre 3V y 4.3V. Si el voltaje de la pila se aparta fuera de esta zona segura, durante su descargado o durante su cargado, la pila de Ion de litio sería dañada irreparablemente y bajo ciertas circunstancias hay un riesgo de fallo catastrófico que puede resultar en un incendio o en una explosión.
Un circuito interno de protección como el descrito anteriormente impide que la pila sea sobrecargada o descargada.
En paquetes de baterías con pilas múltiples, las baterías se encuentran conectadas en series para proporcionar un mayor resultado de voltaje para su uso en aplicaciones que requieran una mayor capacidad de energía tales como ordenadores portátiles y vehículos eléctricos. Cada pila tiene características eléctricas ligeramente distintas, debido a variaciones en su ensamblaje y composición química. En el paquete de pilas múltiples, el circuito de protección debe actuar en los voltajes de la pila más reducidos y/o más altos. Esto significa que los paquetes de baterías pueden ser limitados para solo una descarga de la pila, previniendo así que se libere más energía, o una sola pila sobrecargada impidiendo así la carga completa del paquete de baterías. Este problema reduce significativamente la carga disponible de una batería de pilas múltiple.
El objetivo del equilibrador de pilas es compensar estas variaciones en las características eléctricas de las pilas tales como impedancia y capacidad mediante el aseguramiento de que cada serie conectada de pilas opera con el mismo voltaje de pila y dentro de una tolerancia aceptable. El equilibrador de pilas maximiza la carga disponible en series conectadas de paquetes de baterías de pilas múltiples y aumenta la esperanza de vida mediante la reducción e los ciclos de cargado.
Pasivo:
El equilibrador pasivo de pilas intercambia una resistencia a través de una pila de alto voltaje para retirar carga de la misma y traspasarla a la pila o las pilas inferiores. Otra posible aproximación sería usar un regulador de unión a través de cada pila esto suprimiría la necesidad de la resistencia, siendo soportado todo el voltaje de la pila por el transistor de unión de paso. Ambos métodos tienen dos problemas; en primer lugar ambos disipan energía, en segundo lugar su único uso es durante el ciclo de carga, ya que durante el ciclo de descarga disminuirían la capacidad de la batería y acortarían su vida debido a la disipación adicional. Los circuitos integrados de gestión de baterías Ión de litio actuales que incorporan equilibradotes de pilas utilizan la aproximación pasiva, siendo ejemplos de los mismos las series X310 de Xicor y bq29311 de Texas Instruments.
Es un objeto de la presente invención proporciona un sistema completo de gestión de baterías. Es además un objeto de la invención implementar el sistema de gestión de baterías en in único Circuito Integrado Específico de Aplicación o mediante el uso de varios circuitos integrados con o sin más sistema integrado de circuitos diferenciado.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención se proporciona un paquete de batería que contiene: una batería; y un sistema de gestión de baterías que comprende uno o más medios de monitorización de baterías y de programación lógica; dentro del cual la lógica programable se encuentra conectada al único o más medios de monitorización de baterías para modificar su operatividad de batería e informar del estatus de la batería; y el sistema de gestión de baterías está incrustado en el paquete de batería; caracterizado porque en el los medios de monitorización de la batería comprenden medios de control activo del equilibrio de la pila asociados con cada pila de la batería y operables para permitir la transferencia de energía de pilas fuertes a pilas débiles durante tanto el ciclo de carga como el de descarga, y en los cuales los medios de control activo del equilibrio de la batería son operables dentro de un cargador integral.
Preferiblemente, los medios de monitorización de la batería informan del estado de la batería a través de un sistema de comunicación a un servidor externo.
La implementación es aplicable a todos los sistemas eléctricos de almacenaje de energía que comprenden elementos de almacenaje químico eléctricos en serie o conectados paralelamente. Esto incluye pero no se limita a las pilas de carburante de capacidad súper o ultra, paquetes de baterías químicas de níquel-hidruro metálico (NiMH), de níquel cadmio (NiCd), de plomo (Pb) y de Litio.
La implementación de lógica programable permite que la invención sea configurada para una variedad de baterías químicas.
Preferiblemente, los medios de monitorización de baterías son proporcionados con medios de adquisición de datos para gravar los parámetros de rendimiento de la batería.
Preferiblemente, la lógica programable se encuentra configurada para analizar los datos recibidos de uno o más medios de monitorización de baterías y para modificar la operatividad de la batería en respuesta a los mencionados datos.
Preferiblemente, los medios de adquisición de datos se colocan a través de cada pila de la batería para recoger los datos de la mencionada pila.
Opcionalmente, el dispositivo de adquisición de datos se encuentra configurado para recoger datos de una pluralidad de pilas.
Preferiblemente, la lógica programable es encuentra configurada para analizar los datos físicos.
Preferiblemente, la lógica programable se encuentra configurada par analizar los datos físicos relativos al efecto de la temperatura en la capacidad de la batería y/o e efecto de la temperatura en la corriente de descarga de la propia batería.
Preferiblemente, la lógica programable se encuentra configurada para obtener el estado real de carga a cualquier temperatura de funcionamiento.
Preferiblemente, la lógica programable contiene una o más tablas de consulta y/o algoritmos.
Preferiblemente, la lógica de programable comprende un microprocesador digital y una memoria digital.
Preferiblemente, la lógica de programable comprende un medio digital de comunicación con sistemas internos y externos y la habilidad de informar del estatus de la batería y proporcionar control externo de una batería.
Preferiblemente, la lógica de programable se encuentra incrustada en el sistema de gestión de baterías.
Preferiblemente, los medios de monitorización de la batería comprenden medios de medición del estado de carga.
Preferiblemente, los medios de monitorización de la batería comprenden medios de medición del estado de salud.
Preferiblemente, los medios de monitorización de la batería comprenden medios de protección de la batería.
Preferiblemente, los medios de protección de la batería comprenden medios de encendido e intercambiado para controlar el flujo de corriente de una fuente de energía.
Preferiblemente, los medios de monitorización de la batería comprenden medios de control de carga.
Preferiblemente, el control activo del equilibrio de la batería comprende un convertidor e modo invertido; adjuntable a una fuente de energía primaria y capaz para mover energía de la fuente de energía primaria a una o más pilas, dependiendo de las necesidades respectivas de energía de las pilas. La fuente de energía primaria puede ser una batería o un suministrador externo de energía.
Preferiblemente, la lógica de programable comprende se encuentra adaptada para operar los medios de control de la temperatura.
Preferiblemente, los medios de control de la temperatura comprenden medios de calefacción para calentar las pilas.
La fuente de energía primaria puede ser externa al paquete de la batería en el modo de carga.
Preferiblemente, la fuente de energía primaria puede derivarse del paquete de la batería en el modo de equilibración activa de la pila.
Preferiblemente, los circuitos de equilibración activa de las pilas pueden funcionar como un sistema de extracción por sulfatación cuando son usados en baterías de pilas de Pb (ácido plomo).
Esto es resultado de la habilidad de los circuitos de equilibración activa de las pilas para proporcionar pluses de corriente.
Se puede utilizar una topología Flyback como un convertidor de modo de intercambio y encendido.
El tipo de convertidor de modo de intercambio y encendido no se limita a Flyback y puede comprender otras topologías de convertidores.
El uso de un convertidor de modo de intercambio y encendido Flyback en ambos modos discontinuo y continuo es un dispositivo efectivo de transferencia de energía para el equilibrio de las pilas y la carga de las pilas así como para seguir la pista de todos los rendimientos.
Preferiblemente, al convertidor de modo de intercambio y encendido Flyback se le proporciona una o más rectificadores de rendimientos sincrónicos o secundarios.
El uso de rectificadores sincrónicos mejora la eficiencia de la conversión de la energía y puede conducir mejor la energía a la pila débil apropiada.
Opcionalmente, al convertidor de modo de intercambio y encendido Flyback se le proporciona uno o más rendimientos o diodos secundarios rectificadores.
Preferiblemente, un convertidor de intercambio y encendido magnético o capacitivo puede ser configurado para transferir activamente la energía desde pilas fuertes a pilas débiles dentro del paquete de la batería.
Preferiblemente, al sistema de gestión de baterías se le proporcionan medios de medición de su propia corriente de descarga.
Preferiblemente, los medios de medición de su propia corriente de descarga comprenden un oscilador de corriente que puede ser acoplado a una batería cuando la batería se encuentra en modo de suspensión o de ahorro de energía, tendiendo el oscilador de corriente una temperatura coeficiente que se corresponde a la temperatura coeficiente de la batería.
Preferiblemente, al sistema de gestión de baterías se le proporcionan medios para inutilizar la batería durante el tránsito, siendo proporcionados los mencionados medios como una instrucción de la lógica programable.
De acuerdo con un segundo aspecto de la invención se proporciona un sistema de gestión de baterías del primer aspecto de la invención incorporado en un circuito integrado de aplicación específica.
De acuerdo con un tercer aspecto de la invención se proporciona un sistema de gestión de baterías del primer aspecto de la invención incorporado un una placa base diferenciada de circuitos impresos.
Preferiblemente, la aplicación a una columna grande de pilas puede ser implementada a través de módulos que comprenden convertidores individuales DC/DC, con todas las funciones de monitorización, comunicación y lógica. Cada pila en la columna se conecta a su propio módulo individua de pilas.
La presente invención será descrita únicamente a titulo de ejemplo, con referencia a los dibujos anexos, en los cuales:
La Figura 1 es un diagrama esquemático de un ejemplo de la presente invención; La Figura 2 es un diagrama en bloque de un circuito de la primera forma de realización de un sistema de gestión de baterías con arreglo a la presente invención;
La Figura 3 es un diagrama en bloque de un circuito de un convertidor de modo de intercambio y encendido usado en una segunda forma de realización de la presente invención;
La Figura 4 es diagrama en bloque de un circuito de un dispositivo de adquisición de datos adecuado para su uso en una forma de realización de la presente invención;
La Figura 5 es diagrama en bloque de un circuito de un dispositivo de adquisición de datos adecuado para su uso en una forma de realización de la presente invención;
La Figura 6 es un diagrama en bloque de una segunda forma de realización de un sistema de gestión de baterías con arreglo a la presente invención;
La Figura 7 es un diagrama en bloque de un circuito de un procesador y controlador digital, para su uso en una forma de realización de la presente invención con un amplio número de series de pilas conectadas;
La Figura 8 es un diagrama en bloque de un circuito que muestra la configuración de los módulos descritos en la Figura 6, cuando el circuito se encuentra en modo de carga;
La Figura 9 es el diagrama en bloque del circuito de la Figura 8 en modo de descarga; y
La Figura 10 es el diagrama en bloque del circuito de la Figura 8 implementado con un cargador de voltaje constante.
Como se muestra en la figura1, la presente invención incorpora medios de monitorización de baterías 20 tales como informadores de control y estatus de equilibrio activo de las pilas, de medición e información SoC, de medición e información SoH, informadores de control y estado de protección, informadores de control y estado de carga.
Los medios de monitorización de la batería son programables a través de la implementación de lógica programable 30 como un microprocesador digital y una memoria digital incrustados. Le sistema de gestión de las baterías se puede comunicar así con un servidor externo a través de la implementación de de un sistema conectado en serie o en paralelo mediante una conexión de comunicación sin cable. La lógica programable también puede comunicarse con la batería
40.
La implementación de un microprocesador digital y una memoria digital permite que la presente invención sea configurada para múltiples baterías químicas. Además, el microprocesador digital y la memoria digital permiten procesar los datos capturados para compensar una amplia variedad de procesos físicos que no son tenidos en cuenta actualmente en el estado de la técnica. En particular, se pueden utilizar algoritmos o tablas de resultados para compensar el efecto de la temperatura sobre la capacidad de la batería y el efecto de la temperatura sobre la corriente de descarga propia de la batería. Los algoritmos también se utilizan para establecer la antigüedad de las pilas por su variación en impedancias de pilas emparejadas con examen de la historia de descargas. Estando derivadas las impedancias complejas y estáticas de las mediciones hechas con los módulos de adquisición de datos.
En ejemplo de la presente invención se muestra en la figura 2.
La implementación de una potencia en modo de Intercambiador Flyback tanto operando en modo discontinuo o continuo, ofrece una fuente de carga de corriente para cada serie de pilas conectadas en la batería. Múltiples arrollamientos secundarios en un único inductor adjunto 5, permite compartir la energía que es suministrada al inductor adjunto a través del arrollamiento del inductor principal 5. La fuente de energía principal puede obtenerse de una fuente de carga externa o, si se en conecta a la salida de la batería, de la misma batería.
La implementación también puede comprender convertidores de suministro de energía en modo individual de intercambio sin arrollamientos secundarios adjuntos.
Cuando se conecta a la salida de la batería el circuito se configura para Equilibrado Activo de las Pilas. En este modo la energía se obtiene del paquete de la batería y se suministra a la pila más débil (en estado de carga más bajo) transfiriendo energía de forma efectiva de las pilas de mayor capacidad a las pilas de menor capacidad, para permitir que sea obtenida la máxima energía del paquete de batería. Sin el Equilibrado Activo de Pilas el circuito de protección de la batería apagaría la producción de la batería cuando la pila menos cargada estuviera agotada aunque hubiese energía remanente en pilas de mayor capacidad.
Una mejora del circuito de Equilibrado Activo de Pilas mostrada como un suministrador de potencia en modo de intercambio Flyback rn la figura1, es colocar instrumentos de adquisición de datos individuales a través de cada pila como se muestra en la figura3. Ello permite mayor precisión en la determinación de la capacidad, para acomodar la perdida de energía a través del equilibrado de las pilas. Debe tenerse en cuenta que el equilibrado Activo de Pilas proporciona mayor precisión debido a su eficiencia significativamente mayor que el Equilibrado Pasivo de Pilas. Esta configuración también puede informar de las capacidades individuales de las pilas absolutas y relativas así como su edad, proporcionando información de servicio útil. Dispositivos típicos de adquisición de datos se muestran en las figuras 4 y 5.
El dispositivo de adquisición de datos 83 de la figura4 comprende entradas de una pila 84, 85 un compensador inferior que compensa el amplificador diferencial 86 conectado a un multiplexor análogo 87, el cual también tiene un sensor de temperatura 88 conectado a su entrada. El análogo al concertador digital 89 proporciona la aportación de medios de registro 90 y de comunicación 91. También se proporciona una aportación de un reloj sincronizador 92.
Una ventaja adicional del Equilibrador Activo de Pilas mostrado como un convertidor Flyback en las figuras 2 y 3, es reemplazar todas las salidas de diodos con rectificadores sincrónicos (figura6). En esta forma de realización el microprocesador puede seleccionar que rectificador sincrónico activar, para conducir mejor la energía hacia la pila más débil sin que se escape energía hacia las pilas de mayor carga, lo que reduciría la eficiencia general. En esta forma de realización el dispositivo de adquisición de datos 93 tiene, además de aquellas características mostradas en la figura4, un puerto de control 94 que activa el rectificador sincrónico (figura5).
En las figuras 2, 3, y 6 se describe un sistema de gestión de baterías de cuatro pilas que incorpora equilibrado activo de pilas.
El sistema contiene seis bloques funcionales.
El bloque de protección de la batería, que protege la batería de la excesiva carga o descarga.
El bloque del cargador que repone la carga una vez que la batería se descarga.
El bloque de adquisición de datos que adquiere la información sobre el estado de la batería (voltaje, corriente, temperatura, capacidad).
El bloque de contador de culombio que determina con precisión la capacidad disponible de la batería (indicador de energía).
El bloque del procesador digital y bus o canal digital de comunicación que procesa la información y sirve las comunicaciones.
El equilibrado de pilas para maximizar la carga disponible en series conectadas de pilas múltiples.
La unidad de Equilibrio Activo de Pilas puede ser configurada para actuar como el cargador eliminado así la necesidad de un circuito de cargador adicional.
Protección de la batería
Referida a la figura 2 la protección de la batería 9 se consigue a través de dos intercambiadores de potencia referidos como A y B. Estos dos intercambiadores son controlados por lógica que opera cada uno dependiendo de la condición operativa percibida por el circuito de adquisición de datos. Los dos intercambiadores permiten bien la completa carga/descarga (fluido de corriente de dos vías), la carga solamente (fluido de corriente de una vía hacia la batería), la descarga únicamente (fluido de corriente de una vía hacia fuera de la batería) y finalmente en condiciones de avería ambos intercambiadores se encuentran apagados permitiendo que ninguna corriente fluya hacia o desde la batería.
Debe tenerse en cuenta que las baterías de Ión de litio tienen una ventana muy pequeña de operatividad segura y que sujetas a las condiciones de funcionamiento la salida de esta ventana puede ocasionar un daño extenso de la pila o batería de Ión de litio y en condiciones extremas hay un riesgo de excesivo calor o explosión. Por tanto, la protección de baterías es adecuada para las pilas/baterías de Ión de litio.
El estado de condiciones de los circuitos de protección y modos operativos pueden ser transmitidos al sistema del servidor por el bus o canal digital de comunicación que une el paquete de la batería y el sistema del servidor.
Cargador de la batería
Referido a la figura 2 el cargador de batería 11 se representa por el bloque identificado con la referencia C. El propósito del bloque del cargador es reponer la carga de la batería desde una variedad de fuentes de energía teles como un bloque principal de salida, o vehículo de toma de corriente de 12V/24V. El bloque del cargador se encuentra bajo el control de un procesador de datos interno y el controlador del sistema del servidor, a través de un bus o canal digital de comunicación que une el paquete de batería y el sistema de servidor.
El bloque de cargador es una función llevada a cabo por el bloque de Equilibrado Activo de Pilas. Dos intercambiadores controlados por CH_EN 19 y PilaBalEN 17 seleccionan que modo es el apropiado. Los dos intercambiadores nunca están en funcionamiento al mismo tiempo.
El cargador puede funcionar en un número de modos para acomodarse a la variedad de diferentes baterías químicas. Los modos incluyen la corriente constante seguida del voltaje constante y carga en flotación. Ahora se proporciona una descripción detallada del funcionamiento:
Adquisición de datos
El propósito de los circuitos de adquisición de datos es proporcionar mediciones de todos los parámetros de rendimientos de vida de las baterías tales como el voltaje de la batería, flujo de corriente y temperatura. Estos parámetros son análogos por lo que deben ser percibidos por sensores (21, 22) y después convertidos en señales digitales 25 antes de ser introducidos en el procesador digital. Son usados dos Convertidores Digitales Análogos de 12 bites 25 del ADC. Las entradas 22 al ADC son multiplexadas 21 para ahorrar en la corriente operativa y el área de circuito. Son utilizados un multiplexor análogo 21 y un multiplexor digital 27. Se proporciona un registrador de adquisición 29 para retener los datos adquiridos para su posterior procesamiento. Todo este circuito se encuentra representado con la referencia D en la figura 2.
Los multiplexores análogo y digital son programables para acomodarse a los diferentes números de series de pilas conectadas.
La forma de realización descrita en las figuras 3 y 6 muestran cada pila teniendo su propio dispositivo de adquisición de datos (133, 233, 135, 235) cada uno informando al microcontrolador principal a través de un bus o canal de comunicación de serie común. Esto mejora la precisión de los datos obtenidos específicos da cada pila individual.
Contador de columbio (o niobio)
Para determinar con precisión la capacidad disponible de la batería (indicador de energía), a corriente hacia y desde la batería es medida a través de sensores e integrada (acumulada). La carga es medida al introducirse en la batería y la carga es medida al salir de la batería, siendo la diferencia entre las dos medidas la capacidad estimada de batería remanente. Un amplificador del diferencial 34 que compensa la propia energía ultra baja, referencia F de la figura 2, mide mediante sensor el voltaje a través de la resistencia de sensor de corriente 41. El voltaje máximo que se corresponde con la corriente máxima, estará en trono +/-100mV. El resultado del amplificador diferencial es después convertido en un valor digital por un ADC y colocado en el registro de adquisición para su posterior procesamiento por la unidad aritmética y el registro de corriente acumulada. La corriente es integrada por la adición cumulativa de las muestras de corriente en el registro ACC.CORRIENTE 45. El resultado de la corriente ADC es fichado en complementos a dos para permitir su sustracción para su descarga.
En la forma de realización descrita en las figuras 3 y 6 cada pila tiene su propio contador de columbio para mejorar la precisión de medida y proporcionar información adicional sobre su estado de salud.
Procesador digital y bus o canal digital de comunicación
Se requiere un procesador de señales digitales para controlar el sistema operativo, recopilar los datos adquiridos, procesar los datos, comunicar los datos al servidor del sistema y aceptar los comandos de control del sistema desde el servidor del sistema a través del bus o canal digital de comunicación.
El funcionamiento del procesador digital y el bus o canal digital de comunicación de la figura 2 proporciona las funciones lógicas programables que operan sobre los datos adquiridos relativos al rendimiento de las pilas. Un reloj 71 y reloj permitido 72 se proporcional junto con un registro de límites que contiene válvulas de límites de muchos de los parámetros físicos mensurables de una pila, tales como Ch_Imax (máxima carga de corriente). La unidad aritmética y lógica de control 75 es programable en una forma seleccionada por el usuario dependiendo de por ejemplo las propiedades físicas de las pilas de la batería.
También se muestran el sistema de registro 77 que controla es estatus y modo del sistema, así como un registro de extracción 79 y comunicaciones (bus o canal 81).
La lógica programable se encuentra programada para optimizar el rendimiento de la batería unificado a través de los datos adquiridos.
Equilibrado activo de pilas
La presente invención utiliza el equilibrado activo de pilas. El equilibrado activo de pilas hace uso de condensadores conmutados y circuitos magnéticos para equilibrar el voltaje de cada pila. El enfoque activo puede ser aplicado tanto en los ciclos de carga como de la descarga, además la eficiencia de la conversión se incrementa ampliamente. Potencialmente, hay muchos tipos diferentes de circuitos de equilibrado activo de las pilas, algunos de los más sencillos hacen uso de condensadores que son conmutados a través de cada pila en rotación. Los condensadores transfieren la carga hacia y desde cada pila para equilibrar sus respectivos voltajes. Como consecuencia del tamaño de los condensadores y la frecuencia de conmutación requerida, esta configuración funciona mejor para baterías de baja capacidad.
Otros planes posibles de equilibrado activo de pilas pueden hacer uso de circuitos magnéticos de intercambio tales como las topologías Buck y Flyback. El enfoque Flyback es simple de ponerse en práctica y tiene la habilidad inherente de distribuir la energía sin necesidad de ningún circuito complejo de control. Sin embargo, el diseño del inductor unido es importante porque todos los escapes de inductancias deben estar equilibrados dentro de los límites para permitir la distribución adecuada de la carga.
Dadas sus tolerancias de aplicación para el Ión de litio, se ha adoptado el enfoque Flyback en la forma de realización de la invención mostrada en las figuras 2 y 3 y 6.
La figura 2 muestra un sistema de cuatro pilas. Sin embargo, el procesador digital y el controlador pueden ser hechos flexibles para acomodar un número máximo de pilas definido. El registro del número de pilas puede ser gravado mediante el bus o canal de serie para definir el número de pilas de una aplicación determinada. Este registro de datos es después utilizado por el controlador para configurar todos los multiplexores análogos y digitales y los registros de datos, para controlar un número específico de pilas para esa aplicación programada. Aunque el máximo número de series conectadas de pilas está previsto que no sea mayor de ocho en esta forma de realización. Para su aplicación a números más elevados de series de pilas conectadas la forma de realización descrita por las figuras 7 y 8 y 10permitiría construir sistemas que podrían soportar su aplicación a dispositivos de industrias pesadas tales como vehículos eléctricos y bancos de baterías en posición de espera que generalmente son necesarios en terminales que exceden de 300V.
La activación del circuito equilibrador de pilas puede ser permitida fuera de dos umbrales programables de VHbal y VLbal. Esto evitará que el circuito de equilibrio de pilas se encuentre activo durante la mayor parte de las condiciones de funcionamiento y, por tanto, el ahorro en la vida de la batería. Solo cuando algún voltaje de pila es más alto que el límite de VHbal o inferior al límite de VLbal se activará el circuito de equilibrado de las pilas.
Estimación precisa de la propia descarga: Cuando la batería es abandonada sin sacar ninguna corriente de la misma, existe un corriente baja de descarga interna que cambia con la temperatura de la pila y el voltaje de la pila. Si el dispositivo o electrodoméstico se encuentra apagado durante un periodo largo de tiempo la capacidad remanente indicada será errónea debido al largo periodo de su propia descarga. La presente invención proporciona un medio de estimar la propia descarga de corriente durante el apagado y, por tanto, proporciona una indicación mucho más precisa de la capacidad remanente cuando el dispositivo o electrodoméstico se enciende después de un periodo extenso de apagado.
La presente invención utiliza un oscilador de corriente ultra baja (referido como G), que opera cuando la batería se encuentra en modo de descanso. El oscilador tiene un coeficiente de temperatura fuerte que se corresponde con el perfil de temperatura de descarga propio de la batería. El cómputo obtenido por el contador de descanso es procesado con el registro de capacidad al recuperarse del modo de descanso, para proporcionar una estimación precisa de la capacidad remanente.
El oscilador de corriente ultra baja previene el vaciado mayor de la batería durante el modo de descanso y la adecuación al coeficiente de temperatura del perfil de descarga de las pilas de la batería.
Transporte y almacenaje seguros: El uso del circuito interno de protección en los paquetes inutilizados de baterías durante su transporte, almacenaje o demanda de servidores. El canal digital en serie permite que los comandos sean enviados al controlador del sistema de gestión de la batería para inutilizar la batería según se requiera.
Variación de temperatura y estado de carga: Este efecto es particularmente agudo para las pilas químicas con base de Litio. La capacidad disponible de una pila puede reducirse significativamente a mediada que la temperatura desciende. La capacidad completa se restaura con la recuperación de temperatura. La implementación de un microprocesador digital incrustado y de una memoria digital permite adquirir los datos de capacidad para ser procesados usando tablas de resultados o algoritmos para compensar esa repercusión de la temperatura.
La figura 8 muestra los módulos de configuración 52 descritos en la figura 7 para implementar un sistema completo de equilibrado activo de las pilas para una columna de cuatro pilas (61, 63, 65, 67). La construcción modular permite tantas series de pilas conectadas como el voltaje aislado medido del convertidor DC/DC y el sistema de comunicación puedan tolerar. La figura 8 muestra un sistema de batería proporcionado por un cargador de Corriente Constante de Voltaje Constante (CCCV) conectado a través de terminales de baterías +ve y baterías –ve. Al comienzo del ciclo de carga una corriente constante, Ich, es suministrada a la columna de pilas. La corriente se desvía fuera de de la columna de pilas, Istac, mediante convertidores CELL POd DC/DC, Icon, para soportar las pilas que tienen voltajes inferiores. Esto reduce la ratio a la que las pilas de voltajes más altos se cargan e incrementa la ratio a la que se cargan las pilas de bajos voltajes. Es a través de este mecanismo como cada voltaje de pila puede ser equilibrado durante el ciclo de carga. Esta implementación descansa sobre la base de haber una fuente de carga de corriente constante que es válida para las baterías de Ión de litio y muchas otras pilas químicas.
En el ciclo de descarga como se muestra en la figura 9 la corriente es tomada de la columna de pilas por uno o varios convertidores DC/DC para incrementar el voltaje/voltajes de las pilas de pilas que tienen un voltaje menor. In esta forma de realización Icolumna>=Idescarga (Icolumna=Icon+Idescarga) a través de pilas individuales de bajo voltaje, tendrán una corriente significativamente menor que Icolumna con el convertidor DC/DC sosteniendo la Icolumna a través de circunvalación de cada pila de voltaje bajo. Para pilas de voltaje bajo Ipila_x<Icolumna con Ipila_xch+Ipila=Icolumna.
La figura 10 muestra la implementación de cargadores de voltaje constante como son usados en la tecnología de pilas de plomo y ácido. En esta forma de realización toda la corriente de carga es pasado a través de los convertidores DC/DC. Cada convertidor de pila tiene control directo sobre la ratio de carga de su pila conectada y así puede regular el voltaje de su pila a un nivel apropiado durante el ciclo de carga. Cuando se encuentra en modo de descarga los convertidores DC/DC se encuentran todos conectados a la columna de pilas y el equilibrado de pilas funciona de la misma forma que la implementación de Ion de litio de arriba. El interruptor A se encuentra cerrado y el interruptor B se encuentra abierto durante el modo de carga. En el modo de descarga el interruptor A se encuentra abierto y el interruptor B se encuentra cerrado.
En una forma de realización alternativa la lógica programable puede ser programada para accionar calentadores internos para calentar las pilas para permitir la liberación de energía adicional. Derivando los calentadores su energía del paquete de la batería. Esta técnica permite que el máximo de energía sea liberado del paquete de la batería a bajas temperaturas. Los calentadores también pueden funcionar en modo de carga para incrementar la aceptación de carga del paquete de la batería, permitiendo, por tanto, el almacenaje máximo de energía. Los algoritmos lógicos programables compensan la aceptación de carga y la liberación de carga con la temperatura de la pila, para permitir el rastreo preciso de la capacidad de la pila.
En una forma de realización preferente de la invención, la protección, SoC, SoH, el control de equilibrado activo de las pilas, el control de carga, el bus o canal de comunicación, el microprocesador y los medios de monitorización de memoria se integran dentro de un único circuito integrado de aplicación específica usando procesos semiconductores de CMOS, BiCMOS o BIPOLAR. Siendo todos los circuitos de energía electrónica, externos al circuito integrado de aplicación específica.
Además, todos los circuitos de energía electrónica pueden estar integrados sobre el sustrato como el control, la monitorización, la adquisición, el procesamiento y la comunicación.
Otras formas de realización hacen uso de varios circuitos integrados y circuitos electrónicos adicionales.
La presente invención permite la integración de los bloques funcionales mencionados arriba sobre un único circuito integrado de una forma que sirva a una placa base de amplia aplicación. Este único circuito integrado puede entonces ser incrustado en el paquete de la batería para suprimir toda la gestión de la batería del sistema del servidor y, al hacer esto, reducir el coste de fabricación, incrementar la capacidad de la batería, incrementar la vida de la batería e incrementar la fiabilidad del sistema.
Las ventajas y modificaciones pueden ser incorporadas en el mismo sin desviarse del objeto de la invención.

Claims (31)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Un paquete de batería, que comprender:
    una batería; y un sistema de gestión de baterías, que comprende un o más medios de monitorización de la batería y lógica programable; en donde, la lógica programable se encuentra conectada a uno o mas medios de monitorización de baterías para modificar el funcionamiento de la batería e informar sobre el estatus de la batería; y el sistema de gestión de las baterías esta incrustado en el paquete de la batería, con la batería; caracterizado porque en el los medios de monitorización de la batería comprenden medios de control activo del equilibrio de las pilas asociados a cada pila de batería y operables para permitir la transferencia de energía de las pilas fuertes a las pilas débiles durante tanto los ciclos de carga como de descarga, y en donde los medios de control activo del equilibrio de las pilas son operables como in cargador integral.
  2. 2.
    Un paquete de batería como se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado porque en el mismo los medios de monitorización de la batería informan del estado de la batería a través de un bus o canal de comunicación a un servidor externo.
  3. 3.
    Un paquete de batería como se reivindica en las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque en el mismo a los medios de monitorización de la batería se les proporciona medios de adquisición de datos para documentar el rendimiento de la batería.
  4. 4.
    Un paquete de batería como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el mismo la lógica programable se encuentra configurada para analizar los datos recibidos del único o más medios de monitorización de la batería y para modificar el funcionamiento de la batería en respuesta a los mencionados datos.
  5. 5.
    Un paquete de batería como se reivindica en la reivindicación 3, caracterizado porque en el mismo los medios de adquisición son colocados a través de cada pila de la batería para recopilar datos de la mencionada pila.
  6. 6.
    Un paquete de batería como se reivindica en la reivindicación 3 o en la reivindicación 5, caracterizado porque en el mismo los medios de adquisición son configurados para recopilar datos de una pluralidad de pilas.
  7. 7.
    Un paquete de batería como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el mismo la lógica programable se encuentra configurada para analizar los datos físicos.
  8. 8.
    Un paquete de batería como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el mismo la lógica programable se encuentra configurada para analizar los datos físicos relativos al efecto de la temperatura en la capacidad de la batería y/o el efecto de la temperatura en la corriente de descarga propia de la batería.
  9. 9.
    Un paquete de batería como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el mismo la lógica programable se encuentra conjugada para obtener el estado actual de carga a cualquier temperatura de funcionamiento.
  10. 10.
    Un paquete de batería como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el mismo la lógica programable contiene una o más tablas de consulta y/o algoritmos.
  11. 11.
    Un paquete de batería como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el mismo la lógica programable comprende un microprocesador digital y una memoria digital.
  12. 12.
    Un paquete de batería como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el mismo la lógica programable comprende unos medios digitales de comunicación con sistemas internos y externos y la habilidad de informar sobre el estatus de la batería y proporcionar control externo de la batería.
  13. 13.
    Un paquete de batería como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el mismo la lógica programable se encuentra incrustada en el sistema de gestión de baterías.
  14. 14.
    Un paquete de batería como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el mismo los medios de monitorización de la batería comprenden medios de medición de la carga.
  15. 15.
    Un paquete de batería como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el mismo los medios de monitorización de la batería comprenden medios de medición del estado de salud.
  16. 16.
    Un paquete de batería como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el mismo los medios de monitorización de la batería comprenden medios de protección de la batería.
  17. 17.
    Un paquete de batería como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el mismo los medios de protección de la batería comprenden medios de conmutación para controlar el flujo de corriente de una fuente de energía.
  18. 18.
    Un paquete de batería como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el mismo los medios de monitorización de la batería comprenden medios de control de carga.
  19. 19.
    Un paquete de batería como se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado porque en el mismo el control de equilibrio activo de las pilas comprende un convertidor en modote intercambio, adjuntabe a una fuente de energía primaria y capaz de mover energía desde la fuente de energía primaria a una o mas pilas dependiendo de las necesidades respectivas de energía de las pilas.
  20. 20.
    Un paquete de batería como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el mismo la lógica programable se encuentra adaptada para operar medios de control de temperatura.
  21. 21.
    Un paquete de batería como se reivindica en la reivindicación 20, caracterizado porque en el mismo los medios de control de temperatura comprenden medios de calefacción para calentar las pilas.
  22. 22.
    Un paquete de batería como se reivindica en la reivindicación 19, caracterizado porque en el mismo los medios de control de equilibrio activo de las pilas operan como un sistema de supresión por sulfatación cuando se usan en una columna de baterías de plomo Pb (plomo y ácido).
  23. 23.
    Un paquete de batería como se reivindica en la reivindicación 19, caracterizado porque en el mismo la topología Flyback puede ser utilizada como un convertidor en modo conmutado.
  24. 24.
    Un paquete de batería como se reivindica en la reivindicación 23, caracterizado porque en el mismo al convertidor en modo conmutado Flyback se le proporciona una o mas salidas sincrónicas o rectificadores secundarios.
  25. 25.
    Un paquete de batería como se reivindica en la reivindicación 23 o en la reivindicación 24, caracterizado porque en el mismo al convertidor en modo conmutado Flyback se le proporciona una o mas salidas o diodos rectificadores secundarios.
  26. 26.
    Un paquete de batería como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el mismo un convertidor de intercambio magnético o capacitivo puede ser configurado para transferir activamente energía de las pilas fuertes a las pilas débiles dentro del paquete de la batería.
  27. 27.
    Un paquete de batería como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el mismo al sistema de gestión de baterías se le proporciona medios de medición de la propia corriente de descarga.
  28. 28.
    Un paquete de batería como se reivindica en la reivindicación 27, caracterizado porque en el mismo los medios de medición de la propia corriente de descarga comprenden un oscilador de corriente que puede ser unido a una batería cuando la batería se encuentra en modo de descanso, teniendo el oscilador de corriente un coeficiente de temperatura que se corresponde con el coeficiente de temperatura de la batería.
  29. 29.
    Un paquete de batería como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el mismo al sistema de gestión de baterías se le proporciona medios para desactivar la batería durante su transito, siendo proporcionados los mencionados medios como una instrucción de la lógica programable.
  30. 30.
    Un paquete de batería como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el mismo el sistema de gestión de baterías se incorpora en un circuito integrado de aplicación específica.
  31. 31.
    Un paquete de batería como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el mismo el sistema de gestión de baterías se incorpora en una placa base de circuitos impresos diferenciada.
    13
    14
    15
    Pila+ve
    Puerto
    Puerto
    Comunicaciones
    TEMPERATURA
    Comunicación
    Pila+ve
    Voltaje
    Temperatura
    Corriente
    Acc. Corriente
    R Sensor
    17
    18
    19
    20
    21
ES06709632T 2005-02-04 2006-02-06 Sistema de gestión de baterías. Active ES2371059T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0502274A GB0502274D0 (en) 2005-02-04 2005-02-04 Battery management system
GB0502274 2005-02-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2371059T3 true ES2371059T3 (es) 2011-12-27

Family

ID=34307942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES06709632T Active ES2371059T3 (es) 2005-02-04 2006-02-06 Sistema de gestión de baterías.

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20080278115A1 (es)
EP (1) EP1846776B1 (es)
AT (1) ATE519124T1 (es)
AU (1) AU2006210743B2 (es)
DK (1) DK1846776T3 (es)
ES (1) ES2371059T3 (es)
GB (1) GB0502274D0 (es)
WO (1) WO2006082425A1 (es)

Families Citing this family (84)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI340515B (en) 2006-12-01 2011-04-11 O2Micro Int Ltd Battery pack, electronic system with cell monitoring and the method for battery pack monitoring thereof
US20090099697A1 (en) * 2007-06-11 2009-04-16 Eair, Llc Power Supply Switch for Dual Powered Thermostat, Power Supply for Dual Powered Thermostat, and Dual Powered Thermostat
US8098048B2 (en) * 2007-06-15 2012-01-17 The Gillette Company Battery charger with integrated cell balancing
US7433794B1 (en) 2007-07-18 2008-10-07 Tesla Motors, Inc. Mitigation of propagation of thermal runaway in a multi-cell battery pack
US7720576B2 (en) * 2007-11-21 2010-05-18 Lennox Industries Inc. Intelligent auxiliary power supply system with current and temperature monitoring capabilities
JP5179851B2 (ja) * 2007-11-30 2013-04-10 オーツー マイクロ， インコーポレーテッド 埋め込まれたセルモニタを備えるバッテリパック、電子システム、およびバッテリパックを監視するための方法
US7960945B1 (en) * 2008-01-30 2011-06-14 Google Inc. Estimating remaining use time of a mobile device
US20130033102A1 (en) * 2008-02-20 2013-02-07 Lonnie Calvin Goff Embedded battery management system and methods
DE102008023292A1 (de) * 2008-05-13 2009-12-03 Clean Mobile Ag Elektrische Energieversorgungseinheit und Verfahren zum Laden und Entladen von Akkumulatoren einer elektrischen Energieversorgungseinheit
DE102008023291A1 (de) * 2008-05-13 2009-11-19 Clean Mobile Ag Elektrisches Leichtfahrzeug mit elektrischer Energieversorgungseinheit und Verfahren zum Laden und Entladen von Akkumulatoren eines elektrischen Leichtfahrzeugs
US8847551B2 (en) * 2009-02-09 2014-09-30 Younicos, Inc. Discharging batteries
US9030169B2 (en) * 2009-03-03 2015-05-12 Robert Bosch Gmbh Battery system and method for system state of charge determination
CN102449495B (zh) * 2009-06-03 2014-12-31 三菱重工业株式会社 电池充电率计算装置
DE102009024657A1 (de) * 2009-06-12 2010-12-16 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb einer Hochleitstungs-Batterie sowie für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung
TWI413788B (zh) * 2009-06-22 2013-11-01 Quanta Comp Inc 電池電量量測電路及其方法
US20110057626A1 (en) * 2009-07-16 2011-03-10 Demain International Pty Ltd. Power supply and charging circuit for high energy capacitors
DE102009046501A1 (de) * 2009-11-06 2011-05-12 SB LiMotive Company Ltd., Suwon Batteriesystem mit DC/DC-Umsetzern
US20110144840A1 (en) * 2009-12-15 2011-06-16 Ise Corporation Expandable Energy Storage Control System and Method
TWI405996B (zh) * 2009-12-29 2013-08-21 Lite On Electronics Guangzhou 電池組平衡方法
KR101057542B1 (ko) * 2010-01-26 2011-08-17 에스비리모티브 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법
US20110187377A1 (en) * 2010-02-03 2011-08-04 Dale Boysen Battery Charger Tester With Individual Cell Temperature Measurement
US8729904B2 (en) 2010-03-15 2014-05-20 Launchpoint Energy And Power Llc Method and system for safe operation of large lithium-ion batteries
WO2011117089A1 (de) * 2010-03-24 2011-09-29 Magna E-Car Systems Gmbh & Co Og Überwachungssystem für eine energiespeicherzelle
CN101834457B (zh) * 2010-04-30 2012-11-07 重庆长安汽车股份有限公司 一种锂电池管理系统
CN101902060B (zh) * 2010-07-23 2012-07-04 重庆大学 充放电电池组均衡管理系统
KR101193168B1 (ko) * 2010-08-20 2012-10-19 삼성에스디아이 주식회사 전력 저장 시스템, 그 제어방법 및 이를 실행시키기 위한 프로그램을 저장한 기록매체
DE102010039913A1 (de) * 2010-08-30 2012-03-01 Sb Limotive Company Ltd. Verfahren zum Ausbalancieren von Ladezuständen einer Batterie mit mehreren Batteriezellen sowie ein entsprechendes Batteriemanagementsystem und eine Batterie
CA2810369A1 (en) * 2010-09-02 2012-03-08 Proterra Inc. Systems and methods for battery management
CN101976747A (zh) * 2010-09-16 2011-02-16 南京双登科技发展研究院有限公司 轻型电动车用复合电源
US9851412B2 (en) 2010-11-09 2017-12-26 International Business Machines Corporation Analyzing and controlling performance in a composite battery module
WO2012068732A1 (en) 2010-11-25 2012-05-31 Kenneth Hamilton Norton A battery pack assembly
KR20140008404A (ko) * 2011-02-21 2014-01-21 에스톨, 인코포레이티드 전원 공급 장치 및 전력 제어 회로
US10862323B2 (en) 2011-04-28 2020-12-08 Zoll Circulation, Inc. Battery management system for control of lithium power cells
CN108649655B (zh) 2011-04-28 2022-06-24 佐尔循环公司 用于向设备供电的系统和智能电池组系统
US9825475B2 (en) 2011-04-28 2017-11-21 Zoll Circulation, Inc. System and method for automated detection of battery insert
US9437848B2 (en) 2011-04-28 2016-09-06 Zoll Circulation, Inc. Latch mechanism for battery retention
US8729957B2 (en) 2011-04-28 2014-05-20 Zoll Circulation, Inc. Battery management system with MOSFET boost system
JP2014519796A (ja) 2011-04-28 2014-08-14 ゾール サーキュレイション インコーポレイテッド バッテリー管理パラメータの拡散型配布
EP3561995A1 (en) 2011-04-28 2019-10-30 ZOLL Circulation, Inc. System and method for tracking and archiving battery performance data
KR20120134415A (ko) * 2011-06-02 2012-12-12 에스케이이노베이션 주식회사 Ｅｓｓ의 배터리 수명 예측 시스템 및 그 방법
JP5659967B2 (ja) 2011-06-24 2015-01-28 ソニー株式会社 監視装置
US9097774B2 (en) 2011-07-14 2015-08-04 Southwest Electronic Energy Corporation Short detection in battery cells
US8796993B2 (en) * 2011-09-12 2014-08-05 Southwest Electronic Energy Corporation Historical analysis of battery cells for determining state of health
US9746527B2 (en) * 2011-11-21 2017-08-29 Blackberry Limited Method and apparatus for battery charge level estimation
WO2013104047A1 (en) * 2012-01-09 2013-07-18 Panacis, Inc. A system for power balance monitoring in batteries
CN103248072A (zh) * 2012-02-02 2013-08-14 李佳原 放电式电池管理系统及其方法
US20130214739A1 (en) * 2012-02-20 2013-08-22 Jia-Yuan Lee Charge type battery management system and method thereof
US20130214741A1 (en) * 2012-02-20 2013-08-22 Jia-Yuan Lee Discharge type battery management system and method thereof
US9037424B2 (en) 2012-05-01 2015-05-19 Caterpillar Inc. Systems and methods for detecting ultracapacitor cell short circuits
US9190862B2 (en) * 2012-08-23 2015-11-17 Qualcomm Incorporated Charging current calibration
WO2014045745A1 (ja) * 2012-09-18 2014-03-27 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 蓄電システムおよび電池保護方法
WO2014070831A1 (en) * 2012-10-30 2014-05-08 Board Of Trustees Of The University Of Alabama Distributed battery power electronics architecture and control
US9787108B2 (en) * 2012-11-05 2017-10-10 Tws (Macau Commercial Offshore) Limited Enhanced battery management system
GB201219863D0 (en) * 2012-11-05 2012-12-19 Tws Total Produtos Com Offshore De Macau Limitada Enhanced battery management system
KR101428293B1 (ko) * 2012-12-18 2014-08-07 현대자동차주식회사 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법
CN103117576B (zh) * 2013-02-01 2015-01-21 四川电力科学研究院 一种蓄电池电压平衡装置
US20150180260A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-25 Metal Industries Research & Development Centre Power supply with current sharing control and the battery module
DE102014201054A1 (de) 2014-01-22 2015-07-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Batterie, insbesondere einer Lithium Ionen Batterie, in einem Verbraucher
US9431837B2 (en) 2014-04-30 2016-08-30 Johnson Controls Technology Company Integrated battery management system and method
US9559536B2 (en) 2014-04-30 2017-01-31 Johnson Controls Technology Company State of charge indicator method and system
US9437850B2 (en) 2014-04-30 2016-09-06 Johnson Controls Technology Company Battery construction for integration of battery management system and method
US9692240B2 (en) 2014-04-30 2017-06-27 Johnson Controls Technology Company Battery sleep mode management method and system
DE102014212933B3 (de) * 2014-07-03 2015-06-25 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zum Ladezustandsausgleich für ein Batteriesystem
JP6264396B2 (ja) * 2014-09-19 2018-01-24 株式会社村田製作所 監視装置、電源装置、監視方法、蓄電システム、電子機器、電動車両および電力システム
CN104868514A (zh) * 2014-10-22 2015-08-26 北汽福田汽车股份有限公司 均衡电流采集装置及主动均衡效率计算方法、系统
US11660980B2 (en) * 2014-12-04 2023-05-30 The Regents Of The University Of Michigan Energy conscious warm-up of lithium-ion cells from sub-zero temperatures
CN108141034B (zh) * 2015-04-03 2020-01-24 上海新进半导体制造有限公司 一种嵌入式电池保护电路、控制电路和信号处理电路
US10031567B2 (en) 2015-06-09 2018-07-24 Microsoft Technology Licensing, Llc Offline battery management in a device
US10243192B2 (en) * 2015-09-09 2019-03-26 Bren-Tronics, Inc. Modular battery case for prismatic cells and portable off-grid power storage and delivery system
CN105262159B (zh) * 2015-09-28 2018-09-07 香港城市大学深圳研究院 充放电同口控制超级电容管理装置及其系统
US11201378B2 (en) * 2016-05-17 2021-12-14 Faraday & Future Inc. Battery monitor protection
EP3299966A3 (en) * 2016-08-29 2018-05-30 Rohm Co., Ltd. Semiconductor package
US20180097376A1 (en) * 2016-10-03 2018-04-05 Hybrid Power Solutions Inc. Battery pack and method of operation therefor
TWI627813B (zh) 2016-12-20 2018-06-21 財團法人工業技術研究院 電池管理系統及其方法
KR102376469B1 (ko) * 2017-03-24 2022-03-22 한국전자통신연구원 배터리 게이지를 포함하는 배터리 충전 시스템
CN112313521B (zh) * 2018-06-27 2023-06-13 新唐科技日本株式会社 电池监视装置、集成电路以及电池监视系统
KR102321508B1 (ko) * 2018-06-29 2021-11-04 엘에스엠트론 주식회사 울트라 캐패시터 모듈
CN111976537B (zh) * 2019-05-24 2022-06-24 北京车和家信息技术有限公司 电池管理电路、电池管理系统及其控制方法和电动车辆
IT201900024883A1 (it) * 2019-12-19 2021-06-19 Flash Battery S R L Architettura di un sistema di bilanciamento ad alte correnti per batterie
CN111864136B (zh) * 2020-07-08 2022-06-17 中北大学 一种低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置及使用方法
JPWO2022186375A1 (es) * 2021-03-05 2022-09-09
CN113212247A (zh) * 2021-06-18 2021-08-06 中国第一汽车股份有限公司 一种动力电池包的管理系统和新能源汽车
CN113552487B (zh) * 2021-06-24 2023-04-07 武汉昊诚锂电科技股份有限公司 一种锂亚电池的自放电测量和寿命评估方法
CN115149131B (zh) * 2022-06-29 2023-04-07 东莞光亚智能科技有限公司 锂电池化成分容电源的监控系统及其监控方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW269727B (en) * 1995-04-03 1996-02-01 Electrosource Inc Battery management system
US6184656B1 (en) * 1995-06-28 2001-02-06 Aevt, Inc. Radio frequency energy management system
US5982143A (en) * 1996-08-27 1999-11-09 The University Of Toledo Battery equalization circuit with ramp converter and selective outputs
DE69730413T2 (de) * 1996-11-21 2005-09-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Batteriesteuerungssystem und batteriesimulator
US6504344B1 (en) * 1997-07-03 2003-01-07 William Adams Monitoring battery packs
US6002240A (en) * 1997-12-12 1999-12-14 Dell Usa, L.P. Self heating of batteries at low temperatures
DE19756744A1 (de) * 1997-12-19 1999-07-01 Elektron Bremen Verfahren zum Betreiben eines Batterie-Managementsystems sowie elektronische Baugruppe hierfür
EA200100787A1 (ru) * 1999-01-18 2001-12-24 ФАРНОУ ТЕКНОЛОДЖИЗ ПиТиВай. ЛТД. Измеритель энергии
AU2003295715A1 (en) * 2002-11-25 2004-06-18 Tiax Llc Cell balancing system for equalizing state of charge among series-connected electrical energy storage units

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006082425A1 (en) 2006-08-10
US20080278115A1 (en) 2008-11-13
AU2006210743B2 (en) 2010-12-09
EP1846776A1 (en) 2007-10-24
ATE519124T1 (de) 2011-08-15
GB0502274D0 (en) 2005-03-09
DK1846776T3 (da) 2011-11-21
EP1846776B1 (en) 2011-08-03
AU2006210743A1 (en) 2006-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2371059T3 (es) Sistema de gestión de baterías.
US10347952B2 (en) Battery system
US9231440B2 (en) Power supply apparatus and controlling method of the same
US9065296B2 (en) Battery pack, method of measuring voltage of the battery pack, and energy storage system including the battery pack
ES2910011T3 (es) Dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica
JP5959561B2 (ja) 直列接続された複数の電池直流マイクログリッド充放電システム
US9231407B2 (en) Battery system, method of controlling the same, and energy storage system including the battery system
US10141551B2 (en) Battery system
EP2432068B1 (en) Energy storage system
US8650411B2 (en) Energy management for an electronic device
US8796992B2 (en) Basic unit of lithium-ion battery, battery pack comprising the same, and charge/discharge equalizing method thereof
JP5089883B2 (ja) 蓄電池管理装置
US20120194133A1 (en) Active cell balancing using independent energy transfer bus for batteries or other power supplies
AU2015304803A1 (en) Electric storage system
JP2014230488A (ja) バッテリラックおよびその駆動方法
EA035682B1 (ru) Гибридный блок питания
US20120274284A1 (en) System and Method for Controlling Voltage of Individual Battery Cells Within a Battery Pack
KR20150088318A (ko) 박막 마이크로전지 충전 및 출력 제어
ES2744925T3 (es) Dispositivo de suministro de energía para un sistema de gestión de batería
BRPI1100333B1 (pt) Unidade de gerenciamento e método para gerenciamento de energia elétrica armazenada em uma bateria compreendendo uma quantidade de células ligadas em série
ES2725004T3 (es) Sistema de batería para la conexión eléctrica con un componente
US11836027B2 (en) Enhanced battery backup unit battery management system
US20220271361A1 (en) Battery Temperature Control Apparatus, Battery System, Energy Storage System and Battery Temperature Control Method
KR20220101322A (ko) 배터리 제어 장치, 배터리 시스템, 전원 공급 시스템 및 배터리 제어 방법
KR102401539B1 (ko) 셀 밸런싱 장치 및 방법