具有可拆卸电池模块的电源系统技术方案

公开了用于车辆或固定设施的电源系统，包括具有多个可拆卸电池模块的电池模组，每个电池模块具有到公共电源总线的内部可控连接、由功率控制器单元(PCU)控制的系统部件，所述PCU具有到所述公共电源总线的连接，并且系统控制单元(SCU)与每个所述电池模块和所述PCU通信，所述SCU接收来自电源系统的操作者的控制输入。在一些实施方案中，所述操作者可以是人类操作者、电子操作者单元(EOU)或它们的组合。公开了用于响应于由SCU从电源系统的操作者接收的控制输入和电源系统的监测状态来操作每个电池模块的内部可控连接的方法。电池模块的内部可控连接的方法。电池模块的内部可控连接的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可拆卸电池模块的电源系统
[0001]优先权要求
[0002]本申请是于2021年2月10日提交的序号为17172613的共同未决申请“用于具有内部继电器和内部控制器的可拆卸电池模块的装置和方法(APPARATUS AND METHODS FOR REMOVABLE BATTERY MODULE WITH INTERNAL RELAY AND INTERNAL CONTROLLER)”的部分继续申请，该申请的全部内容通过引用并入本文。另外，本申请涉及序号为17182072的共同未决申请“具有串联电池、内部继电器和内部电池管理系统的电池模块(BATTERY MODULE WITH SERIES CONNECTED CELLS,INTERNAL RELAYS AND INTERNAL BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)”，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]汽车电池模块通常具有与其相关的巨大货币价值，通常在数百或数千美元之间。
[0004]本领域公知的电池模块被构造为永久安装在不易接近或维修的密封电池模组中。鉴于该事实，无需额外保护、跟踪或阻止此类模块被盗。本领域已知的物理接近和移除模块的困难通常被认为足以威慑盗窃。
[0005]在参考的共同未决申请中，申请人披露了用于电池模组的新颖装置和方法，该电池模组包括多个可单独启用和禁用的可拆卸高压模块。
[0006]由于模块移除的容易性以及在不同的模组中使用相同模块的能力(这是申请人教导的新颖的可拆卸高压模块所固有的)，因此需要跟踪模块、控制模块使用并阻止模块被盗。
[0007]此外，对于配置为接受新的或替换的可拆卸模块的电池模组，需要确保任何新安装的模块与特定模组和由该模组供电的装置兼容，并且能够安全地运行。
[0008]车辆电池领域需要的是这样的可拆卸电池模块设计及其操作方法：其有助于控制模块的使用，阻止未经授权或不兼容的使用，并有助于普通使用中对模块的跟踪并协助收回任何被盗的模块。

技术实现思路

[0009]本专利技术的第一目的是提供可拆卸高压电池模块，其具有检查模块的尝试使用是否被授权并阻止未授权使用的装置。
[0010]本专利技术的第二个目的是提供便于跟踪模块的普通使用的电池模块设计、电池模组设计、基础设施设计及方法。
[0011]本专利技术的第三个目的是提供帮助定位和收回被盗模块的电池模块设计、电池模组设计、基础设施设计及方法。
[0012]为了实现上述目的，本专利技术的电池模块在制造时被分配至少一个唯一标识符(ID)。在模块具有可服务部件的实施方案中，第一唯一ID可以与不可服务部件相关联，并且一个或多个可服务部件可以被分配附加的唯一ID。
[0013]包含在模块内的本专利技术的模块控制器配备有与模组控制器安全通信的装置。
[0014]本专利技术的模组控制器同样在制造时被分配有唯一ID，并且同样配备有与包含在一个或多个可拆卸模块内的模块控制器进行安全通信的装置。
[0015]模组控制器还配备有与认证控制器安全通信的装置。
[0016]披露了可拆卸电池模块的不同编程状态，每个所述状态具有启用的不同模块功能组，并且还可以具有禁用的不同模块功能组。在某些状态下，某些模块功能可能受到限制或约束。在某些状态下，未经授权使用模块会受到阻止。
[0017]提供了用于使模块在不同的编程状态之间转变的方法。一些转变可以响应于与认证控制器的安全通信而实现。
[0018]提供了附加方法，用于将模块数据从模组控制器传送到数据中心、检查特定模块是否已被报告为被盗、将模块报告为被盗以及将模块报告为已收回。
附图说明
[0019]在此参考附图描述本专利技术。附图中的部件不一定相对于彼此按比例绘制。在几个视图中，相同的附图标记表示相应的部分。
[0020]图1是通信地耦合到认证控制器的本专利技术的模块化电池模组的示意性图示。
[0021]图2示意性地示出了本专利技术的电池模块。
[0022]图3示出了包括模块控制器和相关电路的外部接口PCBA，单体监测PCBA具有多个单体监测和调节电路，所述电路耦合到多个单体。
[0023]图4是示出本专利技术的模块的编程状态以及所述状态之间的转变的状态图。
[0024]图5说明了本专利技术的认证方法。
[0025]图6是认证方法的附加步骤的图。
[0026]图7是用于车辆的电源系统的实施方案的图示，所述电源系统利用多个电池模块。
[0027]图8示意性地示出了与本专利技术的电动车辆电源系统的每个部件相关联的数据图(Data Map)。
[0028]图9示出了操作可拆卸电池模块的方法的流程图。
[0029]图10是利用多个电池模块对电动车辆电源系统的电源总线进行供电的方法的流程图。
[0030]图11是控制电动车辆的电源系统的方法的流程图。
[0031]图12示出了图7的车辆的电源系统的实施方案，该电源系统还具有车载电池充电器并且还连接到外部电池充电器。
[0032]图13示出了用于建筑物或另一固定应用的电源系统，所述电源系统利用多个电池模块并具有多个不同类型的系统部件。
具体实施方式
[0033]图1示意性地示出了本专利技术的模块化电池模组5的实施方案，该模块化电池模组5具有多个可拆卸电池模块10并且通信地耦合到认证控制器50。所示出的实施方案不是限制性的。基于本文所公开的内容，其他实施方案对于本领域技术人员来说将变得显而易见。
[0034]通过结合附图回顾以下详细描述，所公开的用于操作具有可拆卸电池模块10的模块化电池模组5的系统和方法将变得更好地理解。详细的描述和附图提供了本文描述的各
种专利技术的实施例。本领域技术人员将理解，在不脱离本文描述的本专利技术的范围的情况下，所公开的实施例可以变化、修改和更改。针对不同的应用和设计考虑，设想了许多变型，然而，为了简洁起见，在下面的详细描述中没有单独地描述每个设想的变型。
[0035]在下面的详细描述中，提供了用于电池模组5和电池模块10的系统和方法的各种实施例。实施例中的相关特征在不同的实施例中可以是相同的、相似的或不相似的。为了简洁起见，每个实施例中的相关特征不再赘述。相反，相关特征名称的使用将提示读者具有相关特征名称的特征可能与先前解释的实施例中的相关特征相似。将在该特定实施例中描述特定于给定实施例的特征。读者应该理解，给定的特征不必与任何给定的图形或实施例中相关特征的具体描述相同或相似。
[0036]除非另有说明，以下定义适用于本文。
[0037]“基本上”是指或多或少符合该术语修饰的特定尺寸、范围、形状、概念或其他方面，使得特征或部件不需要完全符合。例如，“基本上圆柱形”物体意味着该物体类似于圆柱体，但可能与真正的圆柱体有一个或多个偏差。
[0038]“包含”、“包括”和“具有”(及其变形)可互换使用，表示包括但不一定限于，并且是开放式术语，无意排除未明确本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.电源系统，包括：电子操作单元(EOU)；第一功率控制器单元(PCU)，所述第一PCU耦合到第一系统部件，所述第一PCU具有预定功率需求，所述功率需求具有在所述第一系统部件处输送预定功率电平所需的电流和电压的关联数值，所述电流和电压的关联数值被记录在第一功率需求数据图(PDDM)中，系统控制单元(SCU)，所述SCU通信地耦合到模组通信总线，并且进一步通信地耦合到所述EOU，并且进一步通信地耦合到所述第一PCU；电池模组，所述电池模组具有用于容纳电池模块的多个插槽，并且将容纳在所述多个插槽中的电池模块耦合到电源总线，以及将容纳在所述多个插槽中的电池模块通信地耦合到所述模组通信总线；电源总线还包括负电源总线和正电源总线，所述电源总线耦合至所述电池模组的所述多个插槽中的每一个插槽，所述电源总线还耦合至所述第一PCU；其中电源系统数据图(PSDM)由所述SCU响应于所述第一PDDM中记录的数据而生成。2.根据权利要求1所述的电源系统，进一步包括：第一电池模块，所述第一电池模块容纳在所述电池模组的所述多个插槽中的第一插槽中，所述第一电池模块包括：第一多个串联连接的单体，第一正极端子，第一负极端子，第一模块控制器，所述第一模块控制器配置成获得所述第一多个串联连接的单体中的每一个的电压和温度测量值，所述第一模块控制器配置成获得在所述第一正极端子和所述第一负极端子之间流动的电流的测量值，其中所述第一模块控制器配置成获得所述第一正极端子和所述第一负极端子之间的电压的测量值，其中所述第一电池模块还包括可控地耦合到所述第一模块控制器的第一继电器，其中所述第一继电器配置成将多个串联连接的单体连接至所述正极端子和所述负极端子中的一个，其中，所述第一模块控制器配置成与所述SCU通信，其中所述模块包括相关联的第一模块容量，所述第一模块容量由存储在所述第一模块控制器内的第一模块容量数据图(MCDM)中的数据以数字方式表示；其中所述PSDM还由所述SCU响应于所述第一MCDM中记录的数据而生成。3.根据权利要求2所述的电源系统，进一步包括：第二电池模块，所述第二电池模块容纳在所述电池模组的所述多个插槽中的第二插槽中，所述第二电池模块包括：第二多个串联连接的单体，第二正极端子，第二负极端子，第二模块控制器，所述第二模块控制器配置成获得第二多个串联连接的单体中的每一个的电压和温度测量值，所述第二模块控制器配置成获得在所述第二正极端子和第二负极
端子之间流动的电流的测量值，其中所述第二模块控制器配置成获得所述第二正极端子和所述第二负极端子之间的电压测量值，其中所述第二电池模块还包括可控地耦合到所述第二模块控制器的第二继电器，其中所述第二继电器配置成将第二多个串联连接的单体连接到所述第二正极端子和所述第二负极端子中的一个，其中所述第二模块控制器配置成与所述SCU通信，其中所述模块包括关联的第二模块容量，所述第二模块容量由存储在所述第二模块控制器内的第二模块容量数据图(MCDM)中的数据以数字方式表示；其中所述PSDM还由所述SCU响应于所述第二MCDM中记录的数据而生成。4.根据权利要求1所述的电源系统，进一步包括：第二功率控制器单元(PCU)，所述第二PCU耦合到第二系统部件，所述第二PCU具有预定功率需求，所述功率需求具有在所述第二系统部件处输送预定功率电平所需的电流和电压的关联数值，所述电流和电压的关联数值被记录在第二功率需求数据图(PDDM)中，所述第二PDDM被存储在所述第二PCU内，所述SCU还通信地耦合到所述第二PCU，所述电源总线还耦合到所述第二PCU；其中所述PSDM还由所述SCU响应于所述第二PDDM中记录的数据而生成。5.根据权利要求1所述的电源系统，其中，所述第一系统部件是电动机。6.根据权利要求1所述的电源系统，其中，所述第一系统部件是发电机。7.根据权利要求1所述的电源系统，其中，所述第一系统部件是电池充电器。8.根据权利要求1所述的电源系统，其中，所述第一系统部件是氢燃料电池。9.根据权利要求4所述的电源系统，其中，所述第二系统部件是电动机。10.根据权利要求4所述的电源系统，其中，所述第二系统部件是发电机。11.根据权利要求4所述的电源系统，其中，所述第二系统部件是电池充电器。12.根据权利要求4所述的电源系统，其中，所述第二系统部件是氢燃料电池。13.操作电池模块的方法，所述电池模块具有多个串联连接的单体、正极端子、负极端子、模块控制器，模块控制器配置成获得多个串联连接的单体中的每一个的电压和温度测量值，所述模块控制器配置成获得在所述正极端子和所述负极端子之间流动的电流的测量值，所述模块控制器配置成获得所述正极端子和所述负极端子之间的电压的测量值，所述电池模块还具有可控地耦合到所述模块控制器的继电器，所述继电器配置成将多个串联连接的单体连接到所述正极端子和负极端子中的第一个，所述模块控制器配置成与所述SCU通信，所述电池模块具有关联的模块容量，所述模块容量由存储在所述模块控制器内的模块容量数据图(MCDM)中的数据以数字方式表示，所述方法包括：获得所述多个串联连接的单体中的每一个的新的开路电压测量值，并且将所述新的开路电压测量中的每一个作为所述多个串联连接的单体中的对应的每一个单体的最近开路电压值；获得所述多个串联连接的单体中的每一个的新的开路温度测量值，并将所述新的开路温度测量值中的每一个作为所述多个串联连接的单体中的对应的每一个单体的最近开路温度值；响应于获得所述多个串联连接的单体中的每一个单体的最近开路电压值和最近开路
温度值来更新所述MCDM；将所述MCDM传送至所述SCU；执行每个所述最近开路电压值与预定开路电压极限值的开路电压比较，以及执行每个所述最近开路温度值与预定开路温度极限值的开路温度比较；响应于所述开路电压比较和所述开路温度比较中的一个为否定，重复从获得所述多个串联连接的单体中的每一个单体的新的开路电压测量值的步骤开始的步骤；响应于所述开路电压比较和所述开路温度比较为肯定，计算模块电压(MV)，并将计算出的MV作为最近MV值；获取所述正极端...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：帕拉托夫集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：