[发明专利]电能储存系统模块等级诊断

说明书

本发明涉及电能储存系统模块等级诊断。带有布置在电池模块中的电池单元组的电池系统包括配置为监测每个模块的控制器网络。网络包括多个单元监测单元（CMU）；每个CMU电连接到一个电池模块并且配置为针对相应电池单元组处理单元数据。网络还包括在每个CMU上的多个电压传感器，每个传感器配置为检测跨越一个相应的单元组的电压；以及多个微芯片，每个微芯片布置在与相应的电压传感器通信的一个CMU上。每个微芯片编程有算法，该算法配置为在预定时间范围内以预定时间间隔接收来自相应传感器的检测到的电压数据并储存该电压数据。算法额外地配置为使用储存的数据确定每个相关单元组的放电速率，并且使用确定的相应放电速率确定每个单元组的劣化。

技术领域

本公开总体上涉及用于多单元电能储存系统的模块等级诊断和性能预测的系统和方法。

背景技术

电能储存或电池系统或阵列可包括彼此相对紧密接近的多个电池单元。多个电池单元可组装成电池堆或模块，并且多个电池模块可组装成电池组。电池可大致分为一次电池和二次电池。一次电池，也称为一次性电池，旨在用到耗尽为止，然后它们简单地被新电池替换。二次电池，更通常地称为可再充电电池，利用特定的高能化学物质，从而允许这样的电池反复再充电和再利用，因此与一次性电池相比，提供了经济、环保和易于使用的优点。

可再充电电池可用于为多种物品供电，诸如玩具、消费电子产品和旋转电机，诸如电动马达-发电机，诸如用于为机动车辆提供动力。取决于旋转主题电机的具体配置，电池单元可经由非车载充电站和/或经由车载再生设备再充电。电池单元可在所供电的物品的操作期间消耗电量，或者在存储期间通过自放电消耗电量。自放电是电池中的一种现象，其中在没有电极之间的或与外部电路的连接的情况下，内部化学反应减少储存的电池的电量。自放电缩短了电池的保存期并导致电池在实际投入使用时初始具有的电量少于充满的电量。

在电池中自放电发生的快慢取决于电池类型、其充电状态、环境温度和其他因素。正如闭路放电那样，自放电是化学反应，并且往往在更高温度下更快地发生。因此在更低温度下储存电池降低了自放电速率并保留了储存在电池中的初始能量。自放电还可受随时间在电池电极上形成“钝化层”的影响，诸如由于电极材料在空气中氧化。

发明内容

电池系统包括多单元可再充电能量储存系统（RESS），该RESS具有布置在各个电池模块中的多个电池单元组。电池系统还包括配置为监测电池模块中的每个的电池控制器网络。该电池控制器网络包括多个单元监测单元（CMU），该CMU中的每相应的一个电连接到电池模块中的相应的一个，并且配置为针对相应电池模块处理单元数据。电池控制器网络还包括安装到或定位在每个CMU上的多个电压传感器，每个电压传感器配置为检测跨越一个相应单元组的电压。该电池控制器网络额外地包括多个微芯片，每个微芯片布置在CMU中的与相应的电压传感器通信的相应的一个上。

每个微芯片编程有微芯片算法库存模式，当由相应的微芯片执行时，该微芯片算法库存模式配置为在预定时间范围内以预定时间间隔询问相应的电压传感器并取回指示针对相关单元组的检测到的电压的数据。该微芯片算法库存模式还配置为将取回的电压数据储存在相应的微芯片上。该微芯片算法库存模式额外地配置为使用储存的电压数据确定每个相关单元组的放电速率。该微芯片算法库存模式还配置为使用确定的相应放电速率确定每个相关单元组的劣化。

确定相关单元组的劣化可以经由相关单元组的确定的放电速率之间的比较实现。

确定相关单元组的劣化可以经由相关单元组的确定的放电速率与阈值放电速率的比较实现。

电池控制器网络可额外地包括多个温度传感器。多个温度传感器中的至少一个可安装到或定位在CMU的每个上并且配置为检测相关单元组的温度。在这样的实施例中，微芯片算法库存模式可额外地配置为在预定时间范围内以预定时间间隔询问多个温度传感器中的相应的至少一个并取回指示检测到的温度的数据。微芯片算法库存模式可还配置为将取回的温度数据储存在相应的微芯片上。微芯片算法库存模式可还配置为使用储存的温度数据确定相关单元组的劣化。