用于评估电池中的电池单元的电路和方法技术

在各种实施例中，提供了用于评估电池的电池单元的方法。方法可包括：使用电荷脉冲平衡电池的至少一个电池单元的电压，其中电荷脉冲用振荡测试信号调制；测量流过电池单元的电流并且测量电池单元两端的电压；解调测量的电流和测量的电压；以及基于解调的电流和解调的电压确定阻抗。进一步，在各种实施例中，提供了电路，其包括平衡电路，配置用于使用电流脉冲在电池的电池单元之间电感性地转移电荷；以及控制单元，配置用于控制平衡电路以提供电流脉冲，其中电流脉冲的平均值随时间振荡。

【技术实现步骤摘要】
用于评估电池中的电池单元的电路和方法
各种实施例整体上涉及用于评估电池中的电池单元的电路和方法。
技术介绍
电池单元(例如电化学电池单元)可以串连连接形成电池。如果在电池充电和放电期间超过电池单元的电压上限和电压下限，电池单元可能被损害。电池中电池单元的电压可使用主动平衡而被调整。在顶部平衡中，来自具有比其它电池单元更高电压的电池单元的电荷可以分配到电池。在底部平衡中，具有比其它电池单元更低电压的电池单元可以被电池充电。然而，确定电池中各个电池单元的电荷状态或健康状态可能是困难的，尤其是如果电池单元是串连连接的。
技术实现思路
在各种实施例中，提供了用于评估电池的电池单元的方法。方法可以包括：使用电荷脉冲平衡电池的电池单元电压，其中电荷脉冲通过振荡测试信号调制；测量流过电池单元的电流并且测量电池单元两端的电压；解调测量的电流和测量的电压；以及基于经解调的电流和经解调的电压确定阻抗。进一步，在各种实施例中提供了电路，电路包括主动平衡电路、脉冲生成单元、测量单元、解调单元和计算单元。主动平衡电路可通过使用电流脉冲电感性地转移在相应电池单元和电池之间的电荷而被配置用于平衡电池的电池单元电压。脉冲生成单元可被配置用于生成电流脉冲，其中电流脉冲被调制具有给定的频率。测量单元可被配置用于测量电池单元两端的电压和流过电池单元的电流。解调单元可被配置用于在给定的频率下根据测量的电池单元两端的电压和流过电池单元的电流来确定电压和电流。计算单元可被配置用于根据在给定频率下确定的电压和电流来计算电池单元的阻抗。附图说明在附图中，贯穿不同视图，同样的附图标记一般指的是相同的部分。附图不必按比例，而是一般将重点放在图示本专利技术的各原理。在附图中，参考编号最左边的数字可以标识参考编号第一次出现的附图。贯穿附图相同的编号可被用于引用同样的特征和部件。在以下描述中，本专利技术的各种实施例参照以下附图来描述，其中：图1示出了电路的实施例；图2示出了用于图示平衡电路的操作的图的实施例；图3示出了调制的电流脉冲的实施例；图4示出了调制的电流脉冲的实施例；图5示出了调制的电流脉冲的实施例；图6示出了调制的电流脉冲的实施例；以及图7示出了用于评估电池中的电池单元的方法的实施例。具体实施方式以下详细描述涉及附图，其通过图示的方式示出了本专利技术可被实践在其中的具体细节和实施例。本文中词语“示例性的”被用于意指“用作示例、实例或图示”。本文中被描述为“示例性的”任何实施例或设计不必被解释为相对于其它实施例或设计是优选的或有利的。图1示出了电路的实施例100。电路可被用于评估电池107中的电池单元102。例如，例如经由确定电池单元102的阻抗，它可被用于确定电池单元102的电荷状态(SoC)或者健康状态(SoH)。电路可包括电池107、平衡电路101、控制单元103、测量单元105、解调单元111和计算单元126。电池107可包括电池单元102。电池单元102可以彼此串联连接以形成电池107。然而，他们还可以以不同方式连接。例如，电池单元102可以并联连接并且并联连接的电池单元可以与其它并联连接的电池单元串联连接。虽然只有四个电池单元102被示出，电路还可以具有不同数量的电池单元102。电路可被配置用于将电荷转移到电池107中的任何电池单元102并且转移来自电池107中的任何电池单元102的电荷。然而，电路还可被配置用于仅仅将电荷转移到电池单元102，也就是给电池单元102充电，或者被配置用于仅仅转移来自电池单元102的电荷，也就是使电池单元102放电。在各种实施例中，平衡电路101可包括变压器。变压器可包括初级线圈104和多个次级线圈106。例如经由磁芯108或经由另一种媒介，初级线圈104和多个次级线圈106可被磁性耦合。初级线圈104可跨电池107被耦合。相应次级线圈106可跨电池107的相应电池单元102被耦合。初级线圈104的匝数与次级线圈106的匝数的比值可以是N。作为示例，对于12个电池单元102，N可以是N＝8。在各种实施例中，平衡电路101可以进一步包括第一开关器件110和多个第二开关器件112。第一开关器件110可被配置用于控制流过初级线圈104的电流。第一开关器件110可以与初级线圈104串联连接，其中该串联连接可跨电池107被耦合。每一个第二开关器件112可被配置用于控制流过相应次级线圈106的电流。第二开关器件112可以与相应次级线圈106串联连接，其中该串联连接可跨相应电池单元102被耦合。第一开关器件110可以具有控制输入116。控制单元103可给控制输入116提供信号GP，以用于控制第一开关器件110。每一个第二开关器件112可以具有相应的控制输入114。控制单元103可给相应控制输入114提供相应信号GS1、GS2、GS3和GS4，以用于控制相应第二开关器件112。第一开关器件110和多个第二开关器件112可以是MOSFET。控制单元103可被配置用于控制平衡电路101以提供电流脉冲。它可给平衡电路101提供控制信号GS1、GS2、GS3、GS4和GP。控制信号GS1、GS2、GS3、GS4和GP可以控制平衡电路101以转移电荷。在各种实施例中，平衡电路101可被配置用于电感性地转移在电池107的电池单元102之间的电荷。电荷可以使用电流脉冲被转移。控制信号GS1、GS2、GS3、GS4和GP可以以这种方式被提供：电荷的转移可利用测试信号调制。换言之，电荷的转移可被测试信号以这种方式影响：电荷的转移可携带包含在测试信号中的信息。在各种实施例中，电荷的转移可在振幅、频率或相位方面被调制，或这些调制的组合。不同类型的调制结合图4、图5和图6来描述。在各种实施例中，测试信号的信息可以是频率。控制单元103可以具有输入130，在该处频率fT的振荡可被输入。频率fT和/或一些它的谐频n·fT可被用于激励电池单元102具有该频率，并且电池单元102的阻抗在该频率下可被测量。不要求单独的激励电路，因为激励可以在使用平衡电路101转移电荷的同时发生。控制单元103和平衡电路101可形成脉冲生成单元。他们可以被配置使得电流脉冲的平均值随时间振荡。平均值可由脉冲的振幅、脉冲的周期(或脉冲之间的时间差)、脉冲的相位或脉冲的宽度、或它们的组合来确定。控制单元103可以具有转换器电路132。转换器电路132可将例如频率fT的信息转换为定时信号TS，其可以确定脉冲的振幅、周期、相位和宽度。控制单元103可以具有分配单元134。分配单元134可将定时信号TS经由相应控制信号GS1、GS2、GS3、GS4和GP分配给第一开关器件110或一个第二开关器件112。定时信号TS的分配可取决于电荷要被转移到和转移出哪个电池单元102。例如，如果电荷要从标记为B4的电池单元102被转移到电池107，分配单元134可输出针对控制信号GS4的定时信号，随后是针对控制信号GP的定时信号。作为另一个示例，如果电荷要从电池107被转移到标记为B1的电池单元102，分配单元134可输出针对控制信号GP的定时信号，随后是针对控制信号GS1的定时信号。为了确定哪个电池单元102要被充电或放电，分配单元134可与电池单元102耦合，以确定他们的电压VB1、VB2、VB3和V本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，包括：平衡电路，配置用于使用电流脉冲在电池中的电池单元之间电感性地转移电荷，以及控制单元，配置用于控制所述平衡电路以提供所述电流脉冲，其中所述电流脉冲的平均值随时间振荡。

【技术特征摘要】
2013.11.26 US 14/089,8151.一种电路，包括：平衡电路，配置用于使用电流脉冲在电池中的电池单元之间电感性地转移电荷，以及控制单元，配置用于控制所述平衡电路以提供所述电流脉冲，其中所述电流脉冲的平均值随时间振荡，其中所述平均值的所述振荡是正弦曲线的，并且其中所述振荡的频率低于1kHz。2.根据权利要求1所述的电路，其中以下各项中的至少一个随时间以振荡方式变化：所述电流脉冲的峰值；在相邻电流脉冲之间的时间差；以及电流脉冲的宽度。3.根据权利要求1所述的电路，其中所述平衡电路包括变压器，其中所述变压器包括初级线圈和多个次级线圈，其中所述初级线圈跨所述电池被耦合，以及所述多个次级线圈的相应次级线圈跨所述电池的相应电池单元被耦合。4.根据权利要求3所述的电路，其中所述平衡电路进一步包括：多个第二开关器件，其中相应的所述第二开关器件被配置用于控制通过相应次级线圈的电流流动，其中所述多个第二开关器件由所述控制单元控制。5.根据权利要4所述的电路，其中所述平衡电路进一步包括：第一开关器件，配置用于控制通过所述初级线圈的电流流动，其中所述第一开关器件由所述控制单元控制。6.根据权利要求1所述的电路，进一步包括：与所述电池串联耦合的分流电阻器。7.根据权利要求6所述的电路，进一步包括：测量单元，配置用于确定所述分流电阻器两端的电压和相应电池单元两端的相应电压。8.根据权利要求7所述的电路，进一步包括：多个滤波器，配置用于拒绝比所述电流脉冲的所述平均值的所述振荡的频率高的频率，其中所述滤波器中的一个与所述分流电阻器耦合并且对所述分流电阻器两端的所述电压进行滤波；以及相应滤波器与相应电池单元耦合并且对所述相应电池单元两端的所述相应电压进行滤波。9.根据权利要求8所述的电路，其中所述滤波器的截止频率适应于所述电流脉冲的所述平均值的所述振荡的所述频率。10.根据权利要求8所述的电路，进一步包括：计算单元，配置用于基于所述分流电阻器两端的经滤波的所述电压和所述相应电池单元两端的经滤波的所述电压确定电池单元的阻抗。11.一种用于评估电池的电池单元的方法，包括：使用电荷脉冲平衡电池单元的电压，其中所述电荷脉冲用振荡测试信号调制；测量通过所述电池单元的电流并且测量所述电池单元两端的电压；解调测量的所述电流和测量的所述电压；以及基于解调的所述电流和解调的所述电压确定阻抗，其中用于所述电荷脉冲的所述调制是正弦曲线的，并且其中所述调制的频率低于1kHz。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述振荡测试信号是周期性的。13.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·卡因，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE