[发明专利]一种智能型容错电池管理系统

说明书

相关申请案的交互参考

本申请主张优先权，并在此一并参照2008年2月15日申请的U.S.Provisional Applications No.61/029,300、No.61/029,296、及No.61/029,302。

技术领域

本发明是关于一种电池系统。

背景技术

为在电池动力的汽车和工业应用中实现更高容量和能量密度，已有建议使用大量小型化电池芯的电池封装。一个高电池芯密度电池封装的缺点是：当有许多电池芯(或电池芯群组)中的任一个失效时，整个电池封装可能会失效。更糟的是，除非是可靠且及时地发现，否则这种的电池芯失效，可能会引起火灾危险、或其他对该系统和其操作者造成实质损害或伤害的危险。

附图说明

本发明是藉由实施例来说明，且不受附图所限制，图示中的相类似参考数字是表示相似元件，其中：

图1是图示一个依照不同实施例，可被应用于一个容错电池系统中的典型电池封装；

图2是图示数个依照一个实施例，可被包含在一个容错电池系统内的数个次系统；

图3是图示一个对每个现行次系统都提供一个备用次系统的容错电池管理系统的一个实施例；

图4是图示一个容错HVDC控制器的一个实施例；

图5是图示一个容错HVDC控制器的另一个实施例；

图6是图示每一模组控制器、与用于如图3中所示的该容错电源管理系统的前述个别电池模组间的上述链结(Link)的细节；

图7是图示一个由每个现行模组控制器和备用模组控制器，以回路的方式重复执行而完成运作的实施流程；

图8是图示一个由每个现行封装控制器和备用封装控制器，以固定间隔时间而完成运作的实施流程；

图9显示一个具有一个备用的N+1模组控制器的容错电池系统的一实施例。

具体实施方式

一个用来可靠并及时发现电池芯失效，从而使能自动或由操作者指示修正的智能型容错电池管理系统(IFTBS)，在此以不同的实施例揭示。在这些实施例中，一个具有许多互连电池芯的区块(例如，近100个或以上)的可充电电池系统，在电池芯区块和电池管理电路之间具有个别的互连。此可充电电池系统可能会使用于有极端或其他要求的环境，特别是在汽车或工业应用之中，其间机械张力、振动和暴露于冷热交替环境而可能施加压力于元件及互连处或类似之处。为了避免单点失效有可能导致整个电池系统失效，需要提供电池芯区块和电池管理电路间的备用连接、电池芯区块和电力传输电路间的备用连接，在电池管理电路内的一个或多个备用功能元件，及/或一个或多个在该电力传输线电路内的备用元件，以避免电池系统失效的错误决定。

图1显示一个电池封装100的实施例，其具有大量小型化可充电池芯、并构成了一个可充电的多电池芯电池封装的实施例，并可用于根据以下揭示的实施例的电池系统中。在本例中，电池芯101群组至区块102中，区块102又转而群组到模组103中。在图1所示实施例中，每一封装包含9个模组，每个模组包含10个区块；每个区块则包含62个电池芯。因此，一个封装中共有5580个电池芯。每个电池芯具有一个正极和一个负极端子，分别称为阴极和阳极。在本例中，每一个区块中的电池芯以并联方式电性连接，亦即，各阴极被连接在一起，且各阳极连接在一起。每个模组中的区块则以串联方式连接，亦即，第一区块的阴极连接到第二区块的阳极，第二区块的阴极连接到第三区块的阳极等等，以此类推。此外，模组之间也是以串联方式连接。电池组的总电位为位于最后一个模组的最后一个区块的阴极(图1所示，9号模组，10号区块，标记为的′V+′)相对于第一个模组的第一个区块的阳极的电压。因此，电池组的总体电压等于每一个区块电位乘上区块数量。在进一步的实施例中，每一区块中有更多或更少电池芯，或每一个模组中不同的区块数或每一组中不同的模组数都可能被提供使用，且电池芯、区块和模组的互连安排也有可能会不同。