【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电池管理系统。特别地，本专利技术的实施例涉及用于二次电池的电池管理系统。
技术介绍
1、近年来，电动车辆(ev)和混合动力车辆(hev)的持续增长导致了二次电池的可用性的增加，以及涉及使用二次电池的电力存储的新电力部门的出现。
2、当ev或hev电池达到其第一使用寿命结束时，制造商可以处理退役电池，回收有价值的金属，或者将其重新用于第二寿命应用。在大多数情况下，即使这些电池不再符合ev/hev性能标准，它们仍然能够充分发挥作用为要求较低的储能应用提供服务。
3、用于二次电池的一些合适的能量存储应用包括提供备用能量容量以维持公用市政的电力可靠性，延迟传输和分配投资，以及存储可再生能源以供短缺时期使用。然而，在重新利用二次电池方面存在一些挑战。例如，市场上不同的电池设计在尺寸、电极化学和其他特征上各不相同。根据一些预测，到2025年，将有多达250种新的ev车型问世。由于每个电池都是为特定的ev车型而设计的，因此缺乏标准化导致电池重新用于二次寿命应用的复杂性。
4、本专利技术的实施例可提供电池管理系统和电池系统，其克服或改善上述一个或多个缺点或问题，或至少向消费者提供有用的选择。
5、本文对专利文件或任何其他被认定为现有技术的主题的引用，不应被视为承认该文件或其他主题在任何权利要求的优先权日是已知的，或其所包含的信息是公知常识的一部分。
技术实现思路
1、根据本专利技术的一个方面，提供了用于管理一个或多个二次电池组的电池管理
2、一个或多个缓冲模块，每个缓冲模块用于耦合到相应的电池组，其中每个缓冲模块被可操作地配置为在检测到与之耦合的相应电池组时确定电池组的类型，以及
3、每个缓冲模块包括电池组控制器，用于基于由相应缓冲模块确定的电池组的类型控制每个电池组的充电和放电周期，
4、其中，每个缓冲模块包括双向dc到dc转换器，用于将来自相应电池组的电压输入转换为预定的系统输出电压。一些现有的解决方案依赖于对退役车辆电池进行预测试或分类，以在将其用于单个电池系统之前选择特性紧密匹配的电池。
5、在本专利技术中，每个缓冲模块能够在电池组连接后自动确定电池组的类型。每个缓冲模块还基于检测到的电池组类型，对电池组动态地进行充电和放电循环。有利的是，在部署到电池系统之前，不需要对退役电池进行广泛的预测试、分类和主动匹配特征。本专利技术的实施例能够利用不同类型的电池组，在同一系统中具有多种不同的化学物质。
6、在一个实施例中，每个电池组控制器被可操作地配置为确定与相应的电池组相关联的一个或多个电池参数，以确定电池组的类型。任何合适的电池参数都可以用来确定电池组的类型。在一个示例中，电池参数可包括以下中的任何一个或多个：相应电池组的输出电压范围，以及相应电池组中的电池模块的数量。
7、缓冲模块中的转换器可以被配置为接收来自相应电池组的具有通常在14至36伏之间的工作电压范围的电压输入。此外，转换器可以被配置为提供来自相应电池组的约48伏dc的预定系统输出电压。此外，转换器可被配置为从相应的电池组提供约500w的预定功率输出。
8、在一个实施例中，提供了用于管理一个或多个二次电池组的电池管理系统，该系统包括公共dc总线和一个或多个缓冲模块。每个缓冲模块可以包括双向dc到dc转换器。双向dc到dc转换器可具有第一端口和第二端口。第一端口可可操作地耦合到公共dc总线，以及第二端口可适于经由电池接口连接到二次电池组。
9、电池管理系统可进一步包括可操作地配置用于控制和监视dc到dc转换器的电池组控制器。例如，电池组控制器可以被配置为实现多个充电和放电曲线之一，每个曲线对应于具有特定电池组化学和/或拓扑结构的二次电池组。在一些实施例中，电池管理系统可以包括两个或更多个缓冲模块，每个缓冲模块包括双向dc到dc转换器，该转换器具有如前面所述的适于连接到二次电池组的第二端口。在本实施例中，电池管理系统可以被配置为耦合到两个或更多个二次电池组，每个二次电池组具有与耦合到电池管理系统的一个或多个其他二次电池组不同的电池组化学和/或拓扑结构。电池管理系统还可以包括感测电路，该感测电路被配置为从电池接口接收到电池组控制器的信号，用于确定电池组类型和相应的充电/放电曲线。
10、在另一实施例中，dc到dc转换器可由双向微型逆变器和充电器替代。在本实施例中，每个缓冲模块可以直接耦合到ac电网，从而不需要单独的逆变器。因此，主系统控制器除了确定控制参数外，还可以监控ac电压以及电网输入输出电流。
11、在一个实施例中，转换器可以耦合到放电电阻器，用于在寿命结束时对相应的电池组放电。有利的是，系统可以进一步提供将任何电池模块或电池组完全放电至零的能力，并在二次使用结束时回收所有剩余能量，以确保安全处理和回收利用。
12、通常，每个电池组包括多个电池模块。电池管理系统进一步可以包括一个或多个接口模块，每个接口模块被配置为与相应电池组的电池模块接口。
13、每个接口模块可包括多个开关组件，用于将每个相应电池组中的电池模块连接到相应的缓冲模块。电池组控制器可以被可操作性地配置为依次确定相应电池组内的每个电池模块是否有缺陷，并在确定电池模块有缺陷时断开电池模块与缓冲模块的连接。
14、电池组控制器可以以任何合适的方式确定每个电池模块是否有缺陷，例如通过测量模块输出、容量和/或任何其他操作参数。在一个实施例中，电池组控制器可以通过确定电池模块是否具有在预定电压容限范围内的输出电压来确定每个电池模块是否有缺陷。
15、通常，当相应的电池组首次连接到缓冲模块时，电池组控制器在启动程序中确定有缺陷的电池模块。一旦电池组控制器检测到某一电池模块存在缺陷，则在充电和放电操作中排除该缺陷电池模块。
16、在一些实施例中，电池组控制器可被可操作地配置为每次一个依次地对每个电池模块充电或放电。在工作过程中，接口模块在每个电池组内的电池模块之间连续切换。这意味着在充电和放电周期的任何时间点，每个电池组中只有一个电池模块连接到相应的缓冲模块。因此，在本实施例中，每个缓冲模块在充电或放电期间一次自动且顺序地仅连接一个电池模块，从而消除了密切匹配并联电池特征的任何需要，并隔离了耗尽电池对总体储能容量的影响。
17、在一些实施例中，接口模块可向缓冲模块提供用于确定相应电池组的电池类型的信号。在一些实施例中，每个接口模块可以与分压器电路相关联。可提供分压器电路，以便于确定连接到相应缓冲模块的电池组的类型。分压器电路可以构成缓冲模块和接口模块的一部分。经由分压器检测到的电池电压可以指示连接到相应缓冲模块的电池组的类型。
18、电池管理系统可以被配置为并联连接两个或更多个电池组。此外，电池管理系统可以被配置为经由相应的缓冲模块将每个电池组连接到公共dc总线。
19、在一个实施例中，电池管理系统可进一步包括耦合到公共dc总线的一个或多个电容本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于管理一个或多个二次电池组的电池管理系统，系统包括：
2.如权利要求1所述的电池管理系统，其中每个电池组控制器被可操作地配置为确定与相应电池组相关联的一个或多个电池参数，以确定电池组的类型。
3.如权利要求2所述的电池管理系统，其中电池参数包括以下中的任何一个或多个：
4.如上述权利要求中任何一个所述的电池管理系统，其中转换器被配置为接收来自相应电池组的具有通常在14至36伏之间的工作电压范围的电压输入。
5.如上述权利要求中任何一个所述的电池管理系统，其中转换器被配置为从相应电池组提供约48伏DC的预定系统输出电压。
6.如上述权利要求中任何一个所述的电池管理系统，其中转换器被配置为从相应的电池组提供约500W的预定功率输出。
7.如上述权利要求中任何一个所述的电池管理系统，其中转换器耦合到放电电阻器，用于在寿命结束时对相应的电池组放电。
8.如上述权利要求中任何一个所述的电池管理系统，其中，每个电池组包括多个电池模块，以及所述电池管理系统进一步包括：
9.如权利要求8所述
10.如权利要求8或9所述的电池管理系统，其中电池组控制器通过确定电池模块是否具有在预定的电压容限范围内的输出电压来确定每个电池模块是否有缺陷。
11.如上述权利要求8至10中任何一个所述的电池管理系统，其中电池组控制器被可操作地配置为一次一个地依次对每个电池模块充电或放电。
12.如上述权利要求中任何一个所述的电池管理系统，进一步包括公共DC总线，其中电池管理系统被配置为将两个或更多个电池组并联连接，以及
13.如权利要求12所述的电池管理系统，进一步包括耦合到公共DC总线的一个或多个电容器，用于在每个电池组内的电池模块之间切换时保持公共DC总线上的电压通常恒定。
14.如权利要求12或13所述的电池管理系统，进一步包括：
15.如权利要求14所述的电池管理系统，其中
16.如权利要求14所述的电池管理系统，其中系统控制器是主控制器，并且每个电池组控制器是用于接收来自主控制器的控制信号的从设备，并且其中每个从设备被配置为对相应的电池组进行采样，并使用与相应的电池组相关联的电池参数更新主控制器。
17.一种电池系统，包括：
18.一种电池系统，包括：
19.如权利要求18所述的电池系统，其中每个电池组控制器被可操作地配置为确定与相应电池组相关联的一个或多个电池参数，以确定电池组的类型，并且其中电池参数包括以下中的任何一个或多个：
20.如权利要求18或19所述的电池系统，其中DC到DC转换器耦合到放电电阻器，放电电阻器用于在寿命结束时对相应的电池组放电。
21.如权利要求18至20中任何一个所述的电池系统，其中每个电池组包括多个电池模块，并且电池系统进一步包括：
22.如权利要求21所述的电池系统，其中缓冲模块被可操作地配置为依次确定相应电池模块内的每个电池模块是否具有在预定电压容限范围内的输出电压，并在确定电池模块具有在预定电压容限范围外的输出电压时断开电池模块与缓冲模块的连接。
23.如权利要求21或22所述的电池系统，其中电池组控制器被可操作地配置为每次一个依次对每个电池模块充电或放电。
24.如权利要求18至23中任何一个所述的电池系统，进一步包括公共DC总线，其中多个电池组并联连接，并且每个电池组经由相应的缓冲模块耦合到公共DC总线。
25.如权利要求24所述的电池系统，进一步包括耦合到公共DC总线的一个或多个电容器，用于在每个电池组内的电池模块之间切换时保持公共DC总线上的电压通常恒定。
26.如权利要求24或25所述的电池系统，进一步包括：
27.如权利要求26所述的电池系统，其中，系统控制器是主控制器，并且每个电池组控制器是用于接收来自主控制器的控制信号的从设备，每个从设备被配置为对相应的电池组进行采样，并使用与相应的电池组相关联的操作参数更新主控制器。
28.如权利要求18至27中任何一个所述的电池系统，其中多个电池组中的至少一个具有与多个电池组中的一个或多个其他电池组不同的电池组化学和/或拓扑结构。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于管理一个或多个二次电池组的电池管理系统，系统包括：
2.如权利要求1所述的电池管理系统，其中每个电池组控制器被可操作地配置为确定与相应电池组相关联的一个或多个电池参数，以确定电池组的类型。
3.如权利要求2所述的电池管理系统，其中电池参数包括以下中的任何一个或多个：
4.如上述权利要求中任何一个所述的电池管理系统，其中转换器被配置为接收来自相应电池组的具有通常在14至36伏之间的工作电压范围的电压输入。
5.如上述权利要求中任何一个所述的电池管理系统，其中转换器被配置为从相应电池组提供约48伏dc的预定系统输出电压。
6.如上述权利要求中任何一个所述的电池管理系统，其中转换器被配置为从相应的电池组提供约500w的预定功率输出。
7.如上述权利要求中任何一个所述的电池管理系统，其中转换器耦合到放电电阻器，用于在寿命结束时对相应的电池组放电。
8.如上述权利要求中任何一个所述的电池管理系统，其中，每个电池组包括多个电池模块，以及所述电池管理系统进一步包括：
9.如权利要求8所述的电池管理系统，其中每个接口模块包括用于将每个相应电池组中的电池模块连接到相应的缓冲模块的多个开关组件，
10.如权利要求8或9所述的电池管理系统，其中电池组控制器通过确定电池模块是否具有在预定的电压容限范围内的输出电压来确定每个电池模块是否有缺陷。
11.如上述权利要求8至10中任何一个所述的电池管理系统，其中电池组控制器被可操作地配置为一次一个地依次对每个电池模块充电或放电。
12.如上述权利要求中任何一个所述的电池管理系统，进一步包括公共dc总线，其中电池管理系统被配置为将两个或更多个电池组并联连接，以及
13.如权利要求12所述的电池管理系统，进一步包括耦合到公共dc总线的一个或多个电容器，用于在每个电池组内的电池模块之间切换时保持公共dc总线上的电压通常恒定。
14.如权利要求12或13所述的电池管理系统，进一步包括：
15.如权利要求14所述的电池管理系统，其中
16.如权利要求14所述的电池管...
【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·特雷齐斯，
申请(专利权)人：联邦科学技术研究组织，
类型：发明
国别省市：
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