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电池组管理器单元和使用其来延长电池组的寿命的方法技术

技术编号:7349744 阅读:191 留言:0更新日期:2012-05-18 15:52
本申请大体涉及用于管理电池单元的集合的设备和方法。在一个实施方式中,本发明专利技术允许对由总电池组管理器单元、单个电池管理器单元和这些单元之间的无线通信链接组成的电池单元的集合的管理。在另一实施方式中,本发明专利技术涉及用于管理在可再充电电池例如基于锂基化学性质、镍基化学性质和铅酸化学性质的电池的领域中的电池单元的集合的设备和方法。在又一实施方式中,本发明专利技术目的在于允许在充电-放电周期期间最大化电池组容量和/或允许最大化充电-放电周期的总数量的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2009年4月6日提交的题目为“Life-Extending Battery Pack Management”的美国临时专利申请号61/166,892的优先权,该专利的全部内容特此通过引用被并入本文。
本申请通常涉及用于管理电池单元的集合的设备和方法。在一个实施方式中,本专利技术允许对由总电池组管理器单元、单个电池管理器单元和这些单元之间的无线通信链接组成的电池单元的集合的管理。在另一实施方式中,本专利技术涉及用于管理在可再充电电池例如基于锂基化学性质、镍基化学性质和铅酸化学性质的电池的领域中的电池单元的集合的设备和方法。在又一实施方式中,本专利技术目的在于允许在充电-放电周期期间最大化电池组容量和/或允许最大化充电-放电周期的总数量的方法。
技术介绍
便携式电子设备的普及允许用户在有限的一段时间内工作和娱乐,而不需要限制性的电源线和充电器。当人们在其传统办公室外面工作时,他们常常发现自己使用其笔记本计算机、蜂窝电话、数字助理和平板计算机。类似地,远离家享乐的人在旅行或进行户外活动时使用便携式音乐播放器、数码相机、电子游戏系统等。可再充电电池用于便携式电子设备,例如便携式计算系统、视频摄像机、移动电话等。虽然用户试图以移动计算的自由操作,但仍然基本上被束缚到电源电缆。用户必须考虑多少功率可用于移动使用,以及可用时间段。这个时间段受限于电池的类型和其它因素。用户常常随身携带电源电缆和AC电源适配器,所以他们可在电池电力变得太低时物理地连接到电源用于再充电。这些用户必须寻找插电位置,其可能在不方便的地方并潜在地对可能走进电源线的其他人产生危险。仍然在其它时间,用户可能要摸索特定电子设备的各种类型的电源连接器。此外,用户常常携带补充的电池组来更换耗尽能量的电池。除了携带额外的电池组的一般不方便性以外,这些行动产生额外的问题,包括浪费盒子中的空间和增加用户必须携带的重量负荷。因此,移动计算用户仍然没有得到便携式计算的自由。因此,对于移动电子设备的新媒体技术和生产活动,需要对未束缚的环境支持用户互动的设备和方法。可允许电池单元的集合的无线管理和/或充电的设备和方法也很重要,而不考虑电池单元包含在什么类型的设备中。
技术实现思路
本申请通常涉及用于管理电池单元的集合的设备和方法。在一个实施方式中,本专利技术允许电池单元的集合由总电池组管理器单元、单个电池管理器单元和这些单元之间的无线通信链接组成。在另一实施方式中,本专利技术涉及用于管理在可再充电电池例如基于锂基化学、镍基化学和铅酸化学的电池的领域中的电池单元的集合的设备和方法。在又一实施方式中,本专利技术目的在于允许在充电-放电周期期间最大化电池组容量和/或允许最大化充电-放电周期的总数量的方法。在一个实施方式中,本专利技术涉及电池组管理器单元,其包括:电池组标识器块;电池组传感器块,包括电池组电流传感器、电池组电压传感器和电池组温度传感器;电池组电流控制块,包括使用来自电池组性能协调器块的信号来控制电池组电流的块;电池组性能显示器块,显示电池组电压、电池组电流、电池组温度、电池组充电状态、电池组寿命状态、电池组健康状态和/或单个电池信息的一个或多个,其中单个电池信息包括电池电压、电池电流、电池温度、电池模型参数、电池损坏率、电池充电状态、电池寿命状态、电池健康状态、电池故障和/或电池管理器单元故障的一个或多个。电池组性能协调器块,其具有改变电池组充电或放电电流以与单个电池协调以便实现特定的性能目标的能力,例如最小化单个电池损坏率、最小化充电时间、或最大化来自电池组的能量;其参数高度依赖于电池化学性质,其中电池组性能协调器块包括:电池组电流控制块;电池组电流协调块,其中这个块协调电池组充电电流与电池旁路电流;电池组性能目标协调器块;实时电池组容量估计器块;实时电池组充电状态估计器块;实时电池组寿命状态估计器块;实时电池组健康状态估计器块;实时电池组电荷交换协调器块;通信块;通信故障探测和估计器块,其设计成调节和协调;以及电池组故障探测和估计器块,其与紧急断开块组合;以及无线通信块,其包括与每个单个电池管理器单元的无线链接;与任何负载控制单元例如车辆控制器的无线链接;与任何电池充电单元例如电源的无线链接;以及与用于远程监控的互联网的无线链接。在另一实施方式中,本专利技术涉及电池组管理器单元的单个电池管理器单元,其中单个电池管理器单元包括:电池和电池组标识器块,其是用于将标识码分配给每个单个电池管理器单元并识别总电池组单元标识码的单元;电池传感器块,包括电池电流传感器、电池电压传感器、电池温度传感器和/或电池旁路电流传感器的一个或多个;电池过压保护块,其包括调节微控制器块中的故障的准无源过电压保护单元;电池欠压保护块,其具有在放电期间调节电池故障和微控制器块故障的无源单元;电池微控制器块包括:性能目标协调器块;实时电池模型参数标识块;实时电池容量估计器块;实时电池状态观察器块,其用于估计电池动态变量;实时电池充电状态估计器块;实时电池损坏率传感器块;实时电池寿命状态估计器块;实时电池健康状态估计器块;实时电池故障探测和估计器块;实时电池部件故障探测和估计器块;实时电池寿命延长充电-电流-分布成形块;通信块;实时无线通信故障探测和估计器块;以及单个电池管理器单元的睡眠模式管理器块;无线通信块,其包括用于允许微控制器块将单个电池信息传递到总电池组管理器单元和其它单个电池管理器单元的无线收发器块;以及电荷交换块。在又一个实施方式中,本专利技术涉及延长电池组的寿命的方法,该方法包括步骤:利用根据本专利技术的任一实施方式的电池组管理器来管理至少一个电池组的充电和放电周期。在再一个实施方式中,本专利技术涉及如在附图中示出和描述的电池组管理器单元或其子部件。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施方式的设备的示意图;图2是根据本专利技术的一个实施方式的具有电池组管理器单元的图1的设备的示意图;图3是根据本专利技术的另一实施方式的电池组管理器单元的示意图,其中图3的电池组管理器单元具有根据本专利技术的一个实施方式的电池组性能协调器块;图4是根据本专利技术的一个实施方式的可结合图1的设备来使用的单个电池管理器单元的示意图;以及本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.04.06 US 61/166,8921.一种电池组管理器单元,包括:
电池组标识器块;
电池组传感器块,包括电池组电流传感器、电池组电压传感器和电池组
温度传感器;
电池组电流控制块,包括使用来自电池组性能协调器块的信号来控制电
池组电流的块;
电池组性能显示器块,其显示电池组电压、电池组电流、电池组温度、
电池组充电状态、电池组寿命状态、电池组健康状态和/或单独的电池单元信
息的一个或多个,其中单独的电池单元信息包括电池电压、电池电流、电池
温度、电池模型参数、电池损坏率、电池充电状态、电池寿命状态、电池健
康状态、电池故障和/或电池管理器单元故障的一个或多个。
电池组性能协调器块,其具有改变电池组充电或放电电流以与单个电池
协调以便实现特定的性能目标的能力,例如最小化单个电池损坏率、最小化
充电时间、或最大化来自电池组的能量;其参数高度依赖于电池化学性质,
其中电池组性能协调器块包括:
电池组电流控制块;
电池组电流协调块,其中这个块协调电池组充电电流与电池旁路电
流;
电池组性能目标协调器块;
实时电池组容量估计器块;
实时电池组充电状态估计器块;
实时电池组寿命状态估计器块;
实时电池组健康状态估计器块;
实时电池组电荷交换协调器块;
通信块;
通信故障探测和估计器块,被设计成调节和协调;以及
电池组故障探测和估计器块,其与紧急断开块组合;以及
无线通信块,其包括与每个单个电池管理器单元的无线链接;与任何负
载控制单元例如车辆控制器的无线链接;与任何电池充电单元例如电源的无
线链接;以及与用于远程监控的互联网的无线链接。
2.根据权利要求1所述的电池组管理器单元,其中所述电池组管理器
单元被设计成管理具有锂基化学性质、镍基化学性质和铅酸化学性质的电
池。
3.根据权利要求2所述的电池组管理器单元,其中所述电池组管理器
单元被设计成管理具有锂基化学性质的电池。
4.根据权利要求2所述的电池组管理器单元,其中所述电池组管理器
单元被设计成管理具有镍基化学性质的电池。
5.根据权利要求2所述的电池组管理器单元,其中所述电池组管理器
单元被设计成管理具有铅酸化学性质的电池。
6.根据权利要求1所述的电池组管理器单元,其中所述电池组管理器
单元被设计成管理具有多达10个电池单元的电池组。
7.根据权利要求1所述的电池组管理器单元,其中所述电池组管理器
单元被设计成管理具有多达25个电池单元的电池组。
8.根据权利要求1所述的电池组管理器单元,其中所述电池组管理器
单元被设计成管理具有多达50个电池单元的电池组。
9.根据权利要求1所述的电池组管理器单元,其中所述电池组管理器
单元被设计成管理具有多达100个电池单元的电池组。
10.根据权利要求1所述的电池组管理器单元,其中所述电池组管理器
单元被设计成管理具...

【专利技术属性】
技术研发人员:T·T·哈特利B·W·马吉斯特罗C·A·格拉斯R·克莱斯特A·福尔斯蒂克
申请(专利权)人:阿克伦大学麦尔斯汽车有限公司
类型:发明
国别省市:

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