具有塊選擇的電池控制的制作方法
【專利摘要】公開了一種具有塊選擇的電池控制。電池塊裝配有多個電池塊。電池塊中的每一個包括至少一個電池單元以提供電池塊的塊電壓。選擇第一數(shù)量的電池塊，并且第一數(shù)量的電池塊被耦接到電池的電壓端子以設(shè)定對應(yīng)于第一數(shù)量的電池塊的塊電壓的總和的電池電壓。進一步地，選擇第二數(shù)量的電池塊，并且第二數(shù)量的電池塊被耦接到電池的電壓端子以設(shè)定對應(yīng)于第二數(shù)量的電池塊的塊電壓的總和的電池電壓。
【專利說明】具有塊選擇的電池控制

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及電池的控制以及相對應(yīng)的裝置和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]為了提供具有一定輸出電壓的電池，已知使用串聯(lián)連接的多個電池單元。單個電池單元的電壓然后被求和為總的電池輸出。
[0003]在一些應(yīng)用中，要求相當(dāng)大數(shù)目的電池單元以達到想要的輸出電壓電平。例如，在用在機動車領(lǐng)域中的車輛電池的情況下，例如用于電車輛或混合型車輛，可能需要350V范圍的輸出電壓。為此目的，可能將約100個每個均具有約3.5V的標(biāo)稱單元電壓的鋰離子電池單元串聯(lián)連接。
[0004]然而，鋰離子電池單元的實際單元電壓可能取決于電池單元的充電狀態(tài)而相當(dāng)大地變化。例如，單元電壓在完全充電時可能約為4.0V而在30%充電時減小至約2.5V。在上面提到的由100個電池單元形成的電池的示例中，這可能對應(yīng)于輸出電壓在400V和250V之間的變化。
[0005]電池的這樣的電壓變化可通過其它部件(例如車輛的電馬達或用于對電馬達進行供給的逆變器)的適當(dāng)設(shè)計以及標(biāo)定(dimens1ning)來解決。一方面，這些部件需要能夠處置電池在完全電池充電時的最大輸出電壓。另一方面，如果在低的電池充電并且因此減少的電池輸出電壓下使用最大輸出功率，則部件還需要能夠處置增加的電流。這樣的標(biāo)定和設(shè)計要求典型地造成增加的制造成本。另外，總體效率可能被減少。例如，針對電池的最大輸出電壓而具有足夠高的擊穿電壓的半導(dǎo)體部件，相比于具有更低擊穿電壓的半導(dǎo)體部件可能同時具有增加的損耗，這可能造成效率的損耗。
[0006]變化的輸出電壓的問題還可以通過使用DC-DC轉(zhuǎn)換器以穩(wěn)定輸出電壓來解決。然而，這樣的DC-DC轉(zhuǎn)換器可能需要被標(biāo)定以用于電池的最大輸出電壓，這可能再次牽涉相當(dāng)大的成本。進一步地，DC-DC轉(zhuǎn)換器的使用對電池系統(tǒng)添加了復(fù)雜性并可能造成增加的成本。
[0007]因此存在對允許有效率地進行電池使用的技術(shù)的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了控制電池塊的方法。電池塊包括多個電池塊。電池塊的每一個包括至少一個電池單元以提供該電池塊的塊電壓。根據(jù)該方法，選擇第一數(shù)量的電池塊，并且該第一數(shù)量的電池塊被耦接到電池的電壓端子以設(shè)定對應(yīng)于第一數(shù)量的電池塊的塊電壓的總和的電池電壓。進一步地，選擇第二數(shù)量的電池塊，并且該第二數(shù)量的電池塊被耦接到電池的電壓端子以設(shè)定對應(yīng)于第二數(shù)量的電池塊的塊電壓的總和的電池電壓。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]根據(jù)本發(fā)明的進一步的實施例，可以提供其它的方法、裝置或系統(tǒng)。根據(jù)下面與隨附附圖相關(guān)的詳細(xì)描述，這樣的實施例將變得明顯。
[0010]圖1A、1B和IC示意性地圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的電池塊；
[0011]圖2示意性地圖解根據(jù)本發(fā)明的實施例的裝置；
[0012]圖3示意性地圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的進一步的裝置；
[0013]圖4示出用于圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的電池控制方法的流程圖；
[0014]圖5示出用于圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的進一步的電池控制方法的流程圖；
[0015]圖6示出用于圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的進一步的電池控制方法的流程圖；
[0016]圖7示出用于圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的進一步的電池控制方法的流程圖；
[0017]圖8示出用于圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的進一步的電池控制方法的流程圖；
[0018]圖9示出用于圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的進一步的電池控制方法的流程圖；
[0019]圖10示出用于圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的進一步的電池控制方法的流程圖；以及
[0020]圖11示意性地圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的包括電池管理系統(tǒng)的系統(tǒng)。

【具體實施方式】
[0021]下面，將參照隨附附圖詳細(xì)描述各個實施例。應(yīng)當(dāng)注明的是，這些實施例僅用作為示例而不被解釋為限制。例如，雖然實施例具有多個特征，但其它實施例可能包括更少的特征和/或替換的特征。此外，除非另外地具體注明，否則來自不同實施例的特征可彼此組口 ο
[0022]如在下面圖解的實施例涉及控制裝配有多個電池單元的電池。例如，電池單元可被實現(xiàn)為鋰離子電池單元。然而，也可以使用其它類型的電池單元。在所圖解的實現(xiàn)中，以多個電池塊的方式組織電池，每個電池塊包括一個或更多個電池單元以提供電池塊的塊電壓。
[0023]電池的控制可以具體地牽涉選擇第一數(shù)量的電池塊或第一組電池塊并且將第一數(shù)量的電池塊耦接到電池的電壓端子以設(shè)定對應(yīng)于第一數(shù)量的電池塊的塊電壓的總和的電池電壓。進一步地，電池的控制可能牽涉選擇第二數(shù)量的電池塊或第二組電池塊，并且將第二數(shù)量的電池塊耦接到電池的電壓端子以設(shè)定對應(yīng)于第二數(shù)量的電池塊的塊電壓的總和的電池電壓。典型的，第一數(shù)量的電池塊和第二數(shù)量的電池塊關(guān)于至少一個電池塊而不同。也就是說，第一數(shù)量中的至少一個電池塊不包括在第二數(shù)量中，或第二數(shù)量中的至少一個電池塊不包括在第一數(shù)量中。以這種方式，可通過電池塊的選擇來有效率地調(diào)整電池電壓。由被選擇的電池塊產(chǎn)生的電池電壓可以被應(yīng)用至連接到電池的電壓端子的電裝置。替換地，可以通過將充電電壓應(yīng)用到電池的電壓端子來對所選擇的電池塊充電。在每種情況中，選擇允許使電池適配于當(dāng)前操作條件。
[0024]電池塊的選擇可基于各種標(biāo)準(zhǔn)。例如,可以檢測在將第一數(shù)量的電池塊耦接到電壓端子之后的電池電壓，并且可以取決于所檢測的電池電壓來執(zhí)行第二數(shù)量的電池塊的選擇。為此目的，所檢測的電池電壓可與閾值值相比較，并且響應(yīng)于所確定的電池電壓在閾值值以下，第二數(shù)量的電池塊可被選擇為高于第一數(shù)量的電池塊。類似地，響應(yīng)于所確定的電池電壓在閾值值以上，第二數(shù)量的電池塊可被選擇為低于第一數(shù)量的電池塊。
[0025]進一步地，可以在將第一數(shù)量的電池塊耦接到電壓端子之后估計電池上的負(fù)載，并且可以取決于所估計的負(fù)載來執(zhí)行第二數(shù)量的電池塊的選擇。為此目的，可以將所估計的負(fù)載與閾值值比較，并且響應(yīng)于所估計的負(fù)載在閾值值以上，可以將第二數(shù)量的電池塊選擇為低于第一數(shù)量的電池塊。
[0026]進一步地，至少一個電池塊的充電狀態(tài)可被檢測，并且取決于檢測到的充電狀態(tài)可執(zhí)行對第一數(shù)量的電池塊和/或第二數(shù)量的電池塊的選擇。再進一步地，至少一個電池塊的塊電壓可以被檢測，并且取決于檢測到的塊電壓可執(zhí)行對第一數(shù)量的電池塊和/或第二數(shù)量的電池塊的選擇。再進一步地，至少一個電池塊的故障狀態(tài)可以被監(jiān)測，并且取決于監(jiān)測到的故障狀態(tài)可以執(zhí)行對第一數(shù)量的電池塊和/或第二數(shù)量的電池塊的選擇。
[0027]電池塊可經(jīng)由至少一個電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點而串聯(lián)連接。由于串聯(lián)連接，在電池的的電壓端子之間的電壓對應(yīng)于如在電池塊的第一和第二連接節(jié)點之間測量的每個單獨電池塊的塊電壓之和。取決于前面提到的至少一個電池塊(即屬于第一數(shù)量的電池塊或是第二數(shù)量的電池塊)是否被選擇，然后可通過電池塊的配置之間的切換來執(zhí)行到電壓端子的耦接。電池塊的這些配置可包括第一配置和第二配置，在第一配置中，電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間的旁路連接被打開并且電池塊的至少一個電池單元被連接在第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間，在第二配置中，電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間的旁路連接被閉合并且電池塊的至少一個電池單元被從電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點中的至少一個斷開連接。換言之，在第一配置中，至少一個電池單元可被連接在電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間，而在第二配置中第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點可被直接連接，而不用在第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間連接至少一個電池單元。進一步地，可將電阻器暫時地與電池塊串聯(lián)連接，并且在電阻器被串聯(lián)連接時，可以執(zhí)行電池塊在第一配置和第二配置之間的切換。在這種情況下，當(dāng)在電池在輕負(fù)載(under load)下執(zhí)行切換時，電阻器可以提供瞬時電壓抑制。
[0028]為了在各配置之間進行切換，該至少一個電池塊可被提供有切換電路。借助于切換電路，電池塊的至少一個電池單元可被選擇性連接在第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間。例如，切換電路可包括連接在第一連接節(jié)點和至少一個電池單元之間的第一開關(guān)以及連接在第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間的第二開關(guān)。然后，第一配置可對應(yīng)于閉合的第一開關(guān)和打開的第二開關(guān)以連接第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間的至少一個電池單元。然后，第二配置可對應(yīng)于打開的第一開關(guān)和閉合的第二開關(guān)以連接第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點，而不用在第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間連接至少一個電池單元。
[0029]相應(yīng)地，選擇性地連接在第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間的至少一個電池單元可被用于在第一配置和第二配置之間進行選擇，在第一配置中在電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間的電壓對應(yīng)于由電池塊的至少一個電池單元提供的電壓，在第二配置中在電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間的電壓基本上為零，因為第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間的直接連接。進一步地，由于在第二配置中至少一個電池單元沒有連接在電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間，因此可以避免至少一個電池單元的短路或放電。
[0030]通過在電池塊的不同配置之間進行切換，如跨電池塊的串聯(lián)連接測量的電池的輸出電壓可被以有效率的方式調(diào)整。特別是，通過將電池塊從第一配置切換到第二配置，電池的輸出電壓可被減少，并且通過將電池塊從第二配置切換到第一配置，電池的輸出電壓可被增加。例如，如果電池被完全充電，則這可以用于降低輸出電壓，或者如果電池被放電到一定程度則這可以用于增加輸出電壓，由此減少輸出電壓的總的變化。在一些實現(xiàn)中，如果發(fā)現(xiàn)電池塊有缺陷，則在電池塊的不同配置之間進行切換也可用于旁路該電池塊。電池的操作然后可以在沒有該電池塊的情況下繼續(xù)。
[0031]在一些實現(xiàn)中，電池塊也可包括與至少一個電池單元并聯(lián)連接的電容器。當(dāng)在電池在輕負(fù)載下執(zhí)行各配置之間的切換時，該電容器可提供電壓瞬時的抑制。
[0032]在一些實現(xiàn)中，電池塊也可包括與至少一個電池單元串聯(lián)連接的熔絲。熔絲可幫助確保例如，如在機動車行業(yè)中所強加的安全要求。
[0033]在一些實現(xiàn)中，多個電池塊或者甚至所有電池塊可被提供有切換電路。在這種情況下，這些多電池塊的每一個都可以以上面描述的方式通過在不同配置之間進行切換來控制。在這種情況下，還可在這些電池塊中提供附加的電容器和/或熔絲。通過為多個或者甚至全部電池塊提供切換電路，可以提供更精細(xì)粒度的對電池的輸出電壓的設(shè)定。進一步地，還變得能夠在不同的電池塊之間進行選擇以用來貢獻于電池的輸出電壓，由此平衡不同的電池塊的使用。
[0034]在一些實現(xiàn)中，可提供電池控制電路以用于實現(xiàn)上面的功能。例如，電池控制電路可包括用于實現(xiàn)電池塊的選擇的控制器。進一步地，電池控制電路還可包括切換電路。電池控制電路可例如在電池管理系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)。相應(yīng)地，切換控制可以連同其它電池管理功能，例如充電控制和/或單元平衡一起來有效率地實現(xiàn)。
[0035]接下來，將參照示例性實現(xiàn)進一步解釋基于如上面概述的概念的裝置、系統(tǒng)和方法的結(jié)構(gòu)、功能和操作。
[0036]圖1A、1B和IC示意性地圖解電池塊的示例性結(jié)構(gòu)，其可以被用于實現(xiàn)上面的電池控制的概念。在每種情況下，電池塊被提供有電池單元10，可以使用切換電路20選擇性地將電池單元10耦接在電池塊的第一連接節(jié)點11和第二連接節(jié)點12之間。電池單元10提供電池電壓V。。應(yīng)當(dāng)理解，可以如圖1A、1B和IC所圖解那樣提供單個電池單元10，或者還可在電池塊中提供多個電池單元，例如串聯(lián)和/或并聯(lián)連接的多個電池單元，以由此在電池塊的連接節(jié)點11、12處產(chǎn)生想要的可用塊電壓以及輸出功率。
[0037]在圖1A的示例中，切換電路包括第一開關(guān)SI和第二開關(guān)S2。第一開關(guān)SI連接在第一連接節(jié)點11和電池單元10之間。第二開關(guān)S2連接在的第一連接節(jié)點11和第二連接節(jié)點12之間。如果第一開關(guān)SI閉合，則電池塊的電池單元被連接在第一連接節(jié)點11和第二連接節(jié)點12之間。如果第一開關(guān)SI打開，則電池塊的電池單元11不被連接在電池塊的第一連接節(jié)點11和第二連接節(jié)點12之間。如果第二開關(guān)S2閉合，則電池塊的第一連接節(jié)點11和第二連接節(jié)點12被直接連接，由此形成在第一連接節(jié)點11和第二連接節(jié)點12之間的旁路連接。如果第二開關(guān)S2打開，則該旁路連接被中斷。
[0038]如可以看出那樣，切換電路20可用于在第一配置和第二配置之間切換電池塊。在第一配置中，第一開關(guān)SI閉合并且第二開關(guān)S2打開，由此將電池單元10連接在第一連接節(jié)點11和第二連接節(jié)點12之間，并且中斷旁路連接。在第二配置中，第一開關(guān)SI打開，并且第二開關(guān)S2閉合，由此通過旁路連接來連接第一連接節(jié)點11和第二連接節(jié)點12，而沒有將電池單元10連接在第一連接節(jié)點11和第二連接節(jié)點12之間。在第一配置中，電池單元10被耦接在第一連接節(jié)點11和第二連接節(jié)點12之間，從而使得電池單元10的單元電壓^在第一連接節(jié)點11和第二連接節(jié)點12處可用，例如用于對電裝置供電或用于對電池單元10充電。在第二配置中，電池單元10沒有被連接到第一連接節(jié)點11和第二連接節(jié)點12，從而避免了通過閉合的旁路連接使電池單元10放電。進一步地，可以節(jié)省對斷開連接的電池單元10的充電或者可以另外地保護被斷開連接的電池單元10，例如在電池塊中檢測到故障的情況下。
[0039]在圖1B的示例中，電池塊具有通常與圖1A的電池塊類似的結(jié)構(gòu)。然而，切換電路20提供附加的第一開關(guān)SI’，其被連接在第二連接節(jié)點12和電池單元10之間。在第二配置中，附加的第一開關(guān)SI’可以打開，以由此將電池單元10從第一連接節(jié)點11和第二連接節(jié)點12這兩者斷開連接。這可以允許對電池單元10的更好的保護。
[0040]在圖1C的示例中，電池塊具有通常與圖1A的電池塊類似的結(jié)構(gòu)。然而，圖1C的切換電路20并非提供連接在電池單元10和第一連接節(jié)點11之間的第一開關(guān)SI，而是提供連接在電池單元10和第二連接節(jié)點12之間的第一開關(guān)SI’。在第一配置中，第一開關(guān)SI，閉合且第二開關(guān)S2打開，由此將電池單元10連接在第一連接節(jié)點11和第二連接節(jié)點12之間并中斷旁路連接。在第二配置中，第一開關(guān)SI’打開且第二開關(guān)S2閉合，由此通過旁路連接來連接第一連接節(jié)點11和第二連接節(jié)點12而不將電池單元10連接在第一連接節(jié)點11和第二連接節(jié)點12之間。
[0041]圖2示意性地圖解電池100。電池100可以例如，被用于實現(xiàn)對電或混合型車輛的電馬達供給功率的車輛電池。為了后一目的，電池100的輸出電壓Vtj可通過已知類型的逆變器而被饋送。然而，由于電池塊的可切換的配置，可以以有效率的方式限制輸出電壓I的變化可用有效的方式限制，從而以成本有效率的方式實現(xiàn)逆變器。
[0042]如所圖解那樣，電池100被組織成多個電池塊100-1、100-2、......、100_N。電池塊中的每一個進而包括一個或更多個電池單元110。電池單元110可以例如，實現(xiàn)為鋰離子電池單元。每個電池塊100-1、100-2、......、100-N中的電池單元110的數(shù)量可以為10，并且電池塊100-1、100-2、......、100-N的總數(shù)量可以為16。
[0043]在所圖解的實現(xiàn)中，每個電池塊100-1、100-2、......、100_N中的電池單元110被串聯(lián)連接，從而由單獨的電池單元110提供的單元電壓Vc求和為總的塊電壓VB。電池塊
100-1、100-2、......、100-N在電池100的第一輸出電壓端子101和第二輸出電壓端子102
之間串聯(lián)連接。該串聯(lián)連接經(jīng)由每個電池塊100-1、100-2、……、100-N的第一連接節(jié)點111和第二連接節(jié)點112來完成。特別是，串聯(lián)連接的第一電池塊100-1的第一連接節(jié)點111被連接到第一輸出電壓端子101，并且第一電池塊100-1的第二連接節(jié)點112被連接到串聯(lián)連接的下一個電池塊100-2的第一連接節(jié)點111。這被繼續(xù)直到串聯(lián)連接的最后一個電池塊100-N。串聯(lián)連接的最后一個電池塊100-N的第二連接節(jié)點112被連接到電池100的第二輸出電壓端子102。
[0044]此外，中間電路由電容器150形成，其在第一輸出電壓端子101和第二輸出電壓端子102之間與電池塊100-1、100-2、……、100-N的串聯(lián)連接并聯(lián)地連接。在已知的方式中，中間電路可用作為暫時的能量存儲。
[0045]電池塊100-1、100-2、……、100-N的每一個進一步提供有切換電路。該切換電路可以被用于在電池塊100-1、100-2、……、100-N的第一連接節(jié)點111和第二連接節(jié)點112之間選擇性地連接電池塊100-1、100-2、......、100-N的電池單元110。
[0046]在所圖解的示例中，切換電路包括第一開關(guān)SI和第二開關(guān)S2。第一開關(guān)SI連接在第一連接節(jié)點111和電池單元110之間。第二開關(guān)S2連接在第一連接節(jié)點111和第二連接節(jié)點112之間。如果第一開關(guān)SI閉合，則電池塊100-1、100-2、……、100_N的電池單元110被連接在第一連接節(jié)點111和第二連接節(jié)點112之間。如果第一開關(guān)SI打開，則電池塊100-1、100-2、......UOO-N的電池單元110未被連接在電池塊100-1、100-2、......UOO-N
的第一連接節(jié)點111和第二連接節(jié)點112之間。如果第二開關(guān)S2閉合，則電池塊100-1、100-2、……、100-N的第一連接節(jié)點111和第二連接節(jié)點112被直接連接，由此旁路在電池
100-1、100-2、......、100-N 的串聯(lián)連接中的電池塊 100-1、100-2、......>10-N0 如果第二開關(guān)S2打開，則該旁路連接被中斷。如可以看到那樣，切換電路的結(jié)構(gòu)通常類似于圖1A的示例中的切換電路20。然而，應(yīng)當(dāng)理解還可以利用圖1B或IC中所圖解的切換電路結(jié)構(gòu)。另外，在單個電池塊100-1、100-2、……、100-N之間，切換電路的結(jié)構(gòu)可以不同。
[0047]如上面提到那樣，切換電路可被用于在第一配置和第二配置之間切換電池塊100-1,100-2,……、100-N。在第一配置中，第一開關(guān)SI閉合并且第二開關(guān)S2打開，由此將電池單元110連接在第一連接節(jié)點111和第二連接節(jié)點112之間并中斷旁路連接。在第二配置中，第一開關(guān)SI打開并且第二開關(guān)S2閉合，由此通過旁路連接來連接第一連接節(jié)點111和第二連接節(jié)點112，而不在第一連接節(jié)點111和第二連接節(jié)點112之間連接電池單元
110。電池塊的第一開關(guān)SI和第二開關(guān)S2由控制信號CS1-1、CS2-2、CS1-2、CS2_2、......、
CS1-N、CS2-N控制。相應(yīng)地，電池塊100-1、100-2、......、100_N中的每一個可以單獨地在第一配置和第二配置之間被切換?？刂菩盘朇S1-1、CS2-2、CS1-2、CS2_2、......、CS1_N、CS2_N
可由電池管理系統(tǒng)提供。
[0048]如進一步圖解那樣，電池塊100-1、100-2、......、100_N的切換電路可以在金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)。特別是，第一 MOSFET可以被用于實現(xiàn)第一開關(guān)SI，并且第二 MOSFET可以被用于實現(xiàn)第二開關(guān)S2。由于切換電路是在電池塊
100-1、100-2、......、100-N的電平上實現(xiàn)，因此，MOSFET的擊穿電壓要求由電池塊100-1、
100-2、……、100-N的最大塊電壓Vb確定，最大塊電壓VbM著地低于電池100的最大輸出電壓V。。相應(yīng)地，可以使用低電壓MOSFET技術(shù)以成本有效率的方式實現(xiàn)切換電路。使用低電壓MOSFET技術(shù)也可以通過使用具有低正向電阻的MOSFET來允許達到低電流耗散損耗。在一些實現(xiàn)中，開關(guān)SI和S2也可以通過兩個或更多個MOSFET的并聯(lián)連接來實現(xiàn)，由此進一步減少開關(guān)SI和S2的有效正向電阻。開關(guān)SI和S2的有效正向電阻可以例如在2m Ω或更低的范圍內(nèi)，優(yōu)選地低于ImΩ。
[0049]通過在第一配置和第二配置之間單獨地切換電池塊100-1、100-2、......、100_N，可以以有效率的方式設(shè)定電池100的輸出電壓V。。特別是，如果電池塊100-1、100-2、……、100-N處于第一配置,則其塊電壓Vb貢獻于電池100的輸出電壓Vt),而在第二配置中，電池塊100-1、100-2、……、100-N被旁路并且其塊電壓Vb不貢獻于電池100的輸出電壓V。。相應(yīng)地，通過將電池塊100-1、100-2、……、100-N中的一個或更多個從第一配置切換到第二配置，電池100的輸出電壓V?？梢员粶p少，而將電池塊100-1、100-2、……、100-N中的一個或更多個從第二配置切換到第一配置可以被用于增加電池100的輸出電壓\。
[0050]例如，在上面提到的使用16個電池塊100-1、100-2、......、100_N(其中的每個電池塊被提供有完全充電下具有4.0V的最大單元電壓\的十個鋰離子電池單元110)的示例中，每個完全充電的電池塊100-1、100-2、……、100-N可以貢獻40V給電池100的輸出電壓V0O如果電池100被完全充電，則其因此能夠通過將電池塊100-1、100-2、……、100-N中的10個切換到第一配置、并將其它的電池塊100-1、100-2、……、100-N切換到第二配置來生成400V的標(biāo)稱輸出電壓V。。隨著電池100放電并且單元電壓V。減小，更多的電池塊100-1、100-2、……、100-N可被切換到第一配置，從而不存在相對應(yīng)的輸出電壓Vtj的減小。如果電池100幾乎被放完電并且單元電壓已下降到約2.5V，則所有電池塊100-1、100-2、……、100-N可以被切換到第一配置以仍產(chǎn)生400V的標(biāo)稱輸出電壓V。。
[0051]在一些實現(xiàn)中，可以在電池100上沒有負(fù)載時執(zhí)行電池塊100-1、100-2、……、100-N在第一配置和第二配置之間的切換。例如，如果電池100被用于對電或混合型車輛的電馬達供給電功率，則電馬達的功率可以被暫時地減少到零，并且可以在電馬達的功率為零時執(zhí)行切換。由于可以在幾毫秒的短時間尺度上執(zhí)行切換，因此這樣的控制可以被實現(xiàn)為對于車輛的操作者來說是注意不到的。在電池100上沒有載負(fù)時執(zhí)行切換避免由于瞬時電壓所致的問題。
[0052]在一些實現(xiàn)中，電池塊100-1、100-2、......、100-N的在第一配置和第二配置之間的切換可以在電池100上有負(fù)載時執(zhí)行。在這種情況下，可以通過為電池塊100-1、100-2^..…、100-N提供用于抑制瞬時電壓的電容器115來減少這樣的瞬時電壓。如圖1所圖解那樣，電容器115可以與電池塊100-1,100-2,......、100-N的電池單元110并聯(lián)連接。
[0053]在一些實現(xiàn)中，當(dāng)在電池100上存在負(fù)載時進行電池塊100-1、100-2、......、100_N
的在第一配置和第二配置之間的切換時，還可以提供附加的抑制電路以達到對瞬時電壓的抑制。在圖3中示意性地圖解了相對應(yīng)的實現(xiàn)。
[0054]圖3的實現(xiàn)通常對應(yīng)于圖3的實現(xiàn)，并且相似的元件已由相同的參考標(biāo)記指明。針對有關(guān)這樣的元件的細(xì)節(jié)，參照與圖2相關(guān)的相對應(yīng)的描述。
[0055]在圖3的實現(xiàn)中，提供附加的抑制電路120。抑制電路120被配置成允許選擇性地將電阻器121、122與電池塊100-1、100-2、……、100_N串聯(lián)連接。在所圖解的示例中，這通過將抑制電路120連接在串聯(lián)連接的第一電池塊100-1和電池100的第一輸出電壓端子101之間來達到。
[0056]所圖解的實現(xiàn)的抑制電路120可以被提供有第一電阻器121、第二電阻器器122、第一開關(guān)S3和第二開關(guān)S4。第一電阻器121和第二電阻器122可以具有基本上相同的電阻值，例如約0.2Ω的電阻值。如在電池塊100-1、100-2、……、100-N的切換電路中那樣，抑制電路120的第一開關(guān)S3和第二開關(guān)S4可以使用MOSFET技術(shù)來實現(xiàn)。抑制電路的第一開關(guān)S3和第二開關(guān)S4的擊穿電壓要求由抑制電路所連接到的電池塊100-1的最大塊電壓Vb確定。相應(yīng)地，使用低電壓MOSFET技術(shù)的成本和損耗有效率的實現(xiàn)是可能的。
[0057]在抑制電路120中，抑制電路120的第一開關(guān)S3和第二開關(guān)S4之間的節(jié)點125被連接到電池100的第一輸出電壓端子101。節(jié)點125還連接到電池塊100-1的第一連接節(jié)點111。第一電阻器121經(jīng)由在節(jié)點125和電池塊100-1的第二連接節(jié)點112之間的抑制電路120的第二開關(guān)S4。第二電阻器122經(jīng)由在節(jié)點125和電池塊100-1的第三連接節(jié)點113之間的抑制電路120的第一開關(guān)S3而連接。電池塊100-1的第三連接節(jié)點113位于電池塊100-1的第一開關(guān)SI和電池塊100-1的電池單元110之間。抑制電路120的第一開關(guān)S3和第二開關(guān)S4分別由控制信號CS3和CS4控制。與控制信號CS1-1、CS2-2、CS1-2、CS2-2、......、CS1-N、CS2-N相似，控制信號CS3和CS4可以由電池管理系統(tǒng)提供。
[0058]取決于電池塊100-1是否在電池塊100-1、100-2、......、100_N的串聯(lián)連接中被旁路，第一電阻器121或是第二電阻器122可以被選擇性地添加該串聯(lián)連接。特別是，如果電池塊100-1被旁路，則抑制電路120可以被操作以通過將抑制電路120的第二開關(guān)S4打開并將抑制電路120的第一開關(guān)S3閉合來選擇性地將第一電阻器121連接到電池塊100-1的第二連接節(jié)點112。在這種情況下，電池塊100-1的開關(guān)SI和S2這兩者被打開，從而第一電阻器121經(jīng)由電池塊100-1的第二連接節(jié)點112連接到串聯(lián)連接的下一個電池塊100-2的第一連接節(jié)點111。如果電池塊100-1沒有被旁路，則抑制電路120可以被操作以通過打開抑制電路120的第一開關(guān)S3并閉合抑制電路120的第二開關(guān)S4來選擇性地將第二電阻器122連接到電池塊100-1的第三連接節(jié)點113。還在該情況下，電池塊100-1的開關(guān)SI和S2這兩者可以打開從而第二電阻器122經(jīng)由第三連接節(jié)點113連接到電池塊100-1的電池單元110。如果電阻器121和122都沒有被連接到電池塊100-1、100-2、……、100_N的串聯(lián)連接，則抑制電路120的第一開關(guān)S3和第二開關(guān)S4被打開從而電池100的第一輸出電壓端子101被連接到電池塊100-1的第一連接節(jié)點111，如在圖2的實現(xiàn)中那樣。
[0059]當(dāng)在電池100在輕負(fù)載下切換電池單元100-1、100-2、......、100_N中的一個或更多個的配置時，電阻器121或122可以被暫時地串聯(lián)連接到電池單元100-1、100-2、……、100-N,由此抑制瞬時電壓。抑制電路120的開關(guān)S3和S4也可以被用于在中間電路中的電容器150的有效率的預(yù)充電。
[0060]此夕卜，圖3的實現(xiàn)還在電池塊100-1、100-2、......、100_N的每一個中提供熔絲116。
熔絲116可以幫助滿足如例如針對機動車應(yīng)用所強加的特定安全要求。熔絲116可以例如防止電池單元110的短路或深度放電，并由此減少電池100的過熱或甚至爆炸的風(fēng)險。
[0061]圖4示出用于圖解控制電池(例如，上面提到的電池100)的方法的流程圖。該方法的步驟可以例如由被合適地配置的電池控制電路的控制器執(zhí)行，例如如在電池管理系統(tǒng)中實現(xiàn)的那樣。在該方法中，假設(shè)電池被提供有多個電池塊，電池塊的至少以一部分可以例如，使用如上面解釋的切換電路而被選擇性地耦接到電池的電壓端子。每個電池塊典型地包括一個或更多個電池單元以提供電池塊的塊電壓。
[0062]在步驟410，選擇第一數(shù)量的電池塊。例如，如果電池被完全充電或接近于完全充電，則該第一數(shù)量的電池塊可包括少于電池中所有電池塊。類似地，如果電池接近于正被放電，則第一數(shù)量的電池塊可包括電池的所有電池塊。
[0063]在步驟420，將第一數(shù)量的電池塊耦接到電池的電壓端子以設(shè)定對應(yīng)于第一數(shù)量的電池塊的塊電壓的總和的電池電壓。為此目的，所選擇的第一數(shù)量的電池塊可被切換到上面提到的第一配置，而其它電池塊可以被切換到上面提到的第二配置。以這種方式，所選擇的電池塊的串聯(lián)連接可以被形成在電池的電壓端子之間，而其它電池塊被旁路，并且因此不貢獻于電池電壓。
[0064]在步驟430，選擇第二數(shù)量的電池塊。例如，如果在步驟420之后電池被進一步放電，則第二數(shù)量的電池塊可以少于第一數(shù)量的電池塊。類似地，如果在步驟420之后電池被進一步充電，則第二數(shù)量的電池塊可以大于第一數(shù)量的電池塊。第一和第二數(shù)量可以在量級上不同。然而第一和第二數(shù)量也可以具有相同的量級，但包括至少一個不同的電池塊。
[0065]在步驟440，將第二數(shù)量的電池塊耦接到電池的電壓端子以設(shè)定對應(yīng)于第二數(shù)量電池塊的塊電壓的總和的電池電壓。為此目的，所選擇的第二數(shù)量的電池塊可以被切換到上面提到的第一配置，而其它電池塊可被切換到上面提到的第二配置。以這種方式，所選擇的電池塊的串聯(lián)連接可以被形成在電池的電壓端子之間，而其它電池塊被旁路，并且因此不貢獻于電池電壓。
[0066]圖5示出用于圖解控制電池(例如，上面提到的電池100)的進一步的方法的流程圖。方法的步驟可以例如由被合適地配置的電池控制電路的控制器執(zhí)行，例如，如在電池管理系統(tǒng)中實現(xiàn)那樣。
[0067]如步驟510所圖解那樣，方法假設(shè)從電池的多個電池塊獲得輸出電壓，多個電池塊經(jīng)由每個電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點串聯(lián)連接，諸如針對電池100的輸出電壓I所解釋那樣。輸出電壓可以例如作為輸入?yún)?shù)而被提供給電池管理系統(tǒng)。
[0068]此外，如步驟520所圖解那樣，方法也可以可選地包括獲得由各單獨的電池塊提供的塊電壓，諸如與圖2和圖3相關(guān)地解釋的塊電壓VB。
[0069]如步驟530所圖解那樣，然后可以例如通過與閾值值進行比較來評估電池電壓和/或塊電壓。
[0070]如步驟540所圖解那樣，可以選擇電池塊。這可以例如，在步驟530的(多個)評估的基礎(chǔ)上完成。
[0071]在步驟550，針對電池塊中的至少一個來控制至少一個電池單元在電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間的選擇性連接?？梢岳缭诓襟E530中選擇該至少一個電池塊?？刂铺幚硪部梢粤硗獾厝Q于步驟530的評估。例如，取決于電池的輸出電壓，至少一個電池單元可以被連接在電池塊的連接端子之間或者電池塊可以被旁路。控制處理還可以取決于其它輸入?yún)?shù)，例如，取決于一個或更多個電池塊的故障狀態(tài)或取決于電池上的負(fù)載。在機動車應(yīng)用中，這樣的負(fù)載可以例如從車輛的駕駛狀態(tài)確定。
[0072]現(xiàn)在將參照如圖6到圖9中所圖解的流程圖來進一步解釋牽涉電池單元的選擇性連接的示例性控制處理。
[0073]在圖6的控制處理中，取決于電池的輸出電壓來切換電池塊的配置?？梢岳缭谑闺姵胤烹姴⑶覇卧妷簻p小時使用圖6的控制處理。
[0074]如步驟610所圖解那樣，可獲得輸出電壓。此外，如步驟620所圖解那樣，還可以獲得單獨的塊電壓。
[0075]在步驟630，檢查輸出電壓是否在閾值值以下。如果是這種情況，則如分支“Y”所圖解那樣，方法繼續(xù)進行到步驟640。
[0076]在步驟640，可以選擇一個或更多個電池塊。選擇從其中電池單元沒有連接在第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間、即被旁路的電池塊執(zhí)行。例如，選擇可以在如在步驟620獲得的塊電壓的基礎(chǔ)上完成。塊電壓可以被用于確定每個電池塊的充電狀態(tài)，并且可以選擇具有最高充電狀態(tài)的電池塊。替換地或者此外，選擇還可以基于塊電壓與輸出電壓和電池的標(biāo)稱輸出電壓之間的差的比較。在后者的情況下，可以選擇具有接近于該差的塊電壓的電池塊。
[0077]在步驟650，將所選擇的(多個)電池塊的電池單元連接在電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間。以這種方式，可以增加輸出電壓以接近其標(biāo)稱值。
[0078]如果步驟630的檢查顯示出輸出電壓不在閾值值以下，則方法可以繼續(xù)進行到步驟660，如分支“N”所指示那樣。
[0079]在步驟660，保持電池塊的配置。
[0080]另外在圖7的控制處理中，取決于電池的輸出電壓來切換電池塊的配置?？梢岳缭趯﹄姵爻潆姴⑶覇卧妷涸黾訒r使用圖7的控制處理。
[0081]如步驟710所圖解那樣，可以獲得輸出電壓。此外，如步驟720所圖解那樣，還可以獲得單獨的塊電壓。
[0082]在步驟730，檢查輸出電壓是否在閾值值之上。如果是這種情況，則如分支“Y”所圖解那樣，方法繼續(xù)進行到步驟740。
[0083]在步驟740，可以選擇一個或更多個電池塊。選擇從其中電池單元被連接在第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間、即沒有被旁路的電池塊執(zhí)行。例如，選擇可以在如在步驟720獲得的塊電壓的基礎(chǔ)上完成。塊電壓可以被用于確定每個電池塊的充電狀態(tài)，并且可以選擇具有最低充電狀態(tài)的電池塊。替換地或者此外，選擇還可以基于塊電壓與輸出電壓和電池的標(biāo)稱輸出電壓之間的差的比較。在后者的情況下，可以選擇具有接近于該差的塊電壓的電池塊。
[0084]在步驟750，旁路所選擇的(多個)電池塊而不將電池單元連接在電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間。以這種方式，輸出電壓可以被減少以更接近其標(biāo)稱值。
[0085]如果步驟730的檢查顯示出輸出電壓不在閾值值之上，則方法可以繼續(xù)進行到步驟760，如分支“N”所指示那樣。
[0086]在步驟760，保持電池塊的配置。
[0087]在圖8的控制處理中，取決于電池上的負(fù)載來切換電池塊的配置。
[0088]如步驟810所圖解那樣，可以獲得電池上的負(fù)載。例如在機動車應(yīng)用中，這可以通過評估車倆的駕駛狀態(tài)(例如，按照速度、加速度、傳感器數(shù)據(jù)或駕駛員輸入等)來完成。此夕卜，如步驟820所圖解那樣，還可以獲得單獨的塊電壓。
[0089]在步驟830，檢查負(fù)載是否在閾值值之上。如果是這種情況，則如分支“Y”所圖解那樣，方法繼續(xù)進行到步驟840。
[0090]在步驟840，可以選擇一個或更多個電池塊。選擇從其中電池單元被連接在第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間、即沒有被旁路的電池塊執(zhí)行。例如，選擇可以在如在步驟620獲得的塊電壓的基礎(chǔ)上完成。例如，塊電壓可以被用于確定每個電池塊的充電狀態(tài)，并且可以選擇具有最低充電狀態(tài)的電池塊。
[0091]在步驟850，旁路所選擇的(多個)電池塊而不將電池單元連接在電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間。以這種方式，輸出電壓可被減少，這可以幫助避免在高負(fù)載下出現(xiàn)的在某些部件上的過度的壓力。例如，在機動車應(yīng)用中，這樣的增加的負(fù)載可能在沿著上坡方向使車輛從零速度起加速時(還提及為坡路起步(hill hold)的情形)出現(xiàn)。其中要求電馬達在低旋轉(zhuǎn)數(shù)下提供高功率的這樣的情形，可能特定地在接收電池的輸出電壓的逆變器中的半導(dǎo)體部件上引起壓力。使用更低的輸出電壓可以減少這樣的壓力并且允許以更高的效率操作逆變器。步驟850的配置改變可以是暫時的并且在一定時間段之后返回到其初始狀態(tài)。替換地，可以響應(yīng)于負(fù)載返回到閾值值以下而恢復(fù)步驟650的配置改變。
[0092]如果步驟830的檢查顯示出負(fù)載不在閾值值之上，則方法可以繼續(xù)進行到步驟660，如分支“N”所指示那樣。
[0093]在步驟860，保持電池塊的配置。
[0094]在圖9的控制處理中，取決于電池塊的故障狀態(tài)來切換電池塊的配置。
[0095]如步驟910所圖解那樣，可以獲得電池的塊電壓。
[0096]在步驟920，檢查電池塊是否有缺陷?？梢酝ㄟ^評估在步驟910獲得的塊電壓來檢測這樣的故障。例如，如果某一電池塊的塊電壓在臨界閾值以下(例如指示即將深度放電)，則該電池塊可以被檢測為有缺陷。如果發(fā)現(xiàn)電池塊有缺陷，則方法繼續(xù)進行到步驟930，如分支“Y”所指示那樣。
[0097]在步驟930，旁路被發(fā)現(xiàn)為有缺陷的電池塊而不將電池單元連接在電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間。以這種方式，電池的操作可以在沒有有缺陷電池塊的情況下繼續(xù)。
[0098]如果步驟920的檢查顯示出不存在有缺陷的電池塊，在方法可以繼續(xù)進行到步驟940，如分支“N”所指示那樣。
[0099]在步驟940，保持電池塊的配置。
[0100]圖10示出用于圖解其中例如借助于如圖3中所圖解的抑制電路來將電阻器選擇性地與電池塊串聯(lián)連接的方法的流程圖。方法的步驟可以在電池管理系統(tǒng)的控制下執(zhí)行。
[0101]在步驟1010，例如，在如在圖5到圖9中所圖解的處理的過程中確定切換一個或更多個電池塊的配置的需要。
[0102]在步驟1020，切換抑制電路的配置以將電阻器串聯(lián)連接到(多個)電池塊。
[0103]在步驟1030，例如，通過連接電池單元或是將電池單元斷開連接并且旁路電池塊來切換(多個)電池塊的配置。在這點上，由于切換所致的任何瞬時電壓被所連接的電阻抑制，即使切換是在電池在輕負(fù)載時被執(zhí)行。
[0104]在步驟1040，抑制電路的配置再一次被切換以將電阻器從串聯(lián)連接中去除。以這種方式，可以避免在電池的操作期間在電阻器中的損耗。
[0105]應(yīng)理解圖4到圖10的方法的不同處理可以如適當(dāng)?shù)哪菢颖舜私M合，以由此達成其中根據(jù)各種操作條件來選擇不同數(shù)量或不同組的電池塊的過程。
[0106]圖11示意性地圖解用于實現(xiàn)上面的概念的電池管理系統(tǒng)的使用。更具體地，圖11示意性地圖解包括例如如圖2或圖3所圖解的電池100以及電池管理系統(tǒng)200的電池系統(tǒng)。
[0107]如所圖解那樣，電池管理系統(tǒng)200包括一個或更多個控制器220以及輸入/輸出(I/o)電路240。(多個)控制器可以特別是實現(xiàn)上面描述的選擇電池塊以及控制一個或更多個電池塊的配置的切換的功能。(多個)控制器220可以通過執(zhí)行被合適地配置的程序代碼的一個或更多個處理器來實現(xiàn)。替換地或者此外，這樣的功能也可以為(多個)控制器中的硬接線。
[0108]I/O電路240可以進而負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)被提供給電池100的控制信號CS1-1、CS2-2、
CSl-2、CS2-2、......、CS1-N、CS2-N、CS3 和 / 或 CS4。例如，I/O 電路 240 可以例如，通過電流分離或菊花式鏈接(daisy chaining)來提供電池管理系統(tǒng)200的低電壓控制區(qū)域與電池100的高電壓區(qū)域的電勢分離。進一步地，I/O電路240還可以提供用于生成控制信號
CS1-1、CS2-2、CS1-2、CS2_2、......、CS1-N、CS2-N、CS3 和 / 或 CS4 的驅(qū)動器。還進一步地，
I/O電路240可以提供用于所要求的輸入信號的處理(例如，諸如塊電壓VB_1;VB_2，....，VB_N或輸入電壓\的所測量電壓，或者諸如反映車輛的駕駛狀態(tài)的參數(shù)的其它輸入的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換)的元件。
[0109]當(dāng)然，電池管理系統(tǒng)也可以被配置成完成其它功能，例如，電池管理系統(tǒng)的已知的功能，諸如充電控制或單元平衡等。
[0110]如可以看到的那樣，在此描述的概念可以被用于以高度地有效率的方式控制電池。具體地，電池本身可以被提供有允許有效率地選擇特定電池塊以貢獻于電池的輸出電壓的可標(biāo)度的結(jié)構(gòu)。以這種方式，可以限制輸出電壓的變化。進一步地，有缺陷的電池塊可以被旁路，并且利用其它的電池塊來繼續(xù)電池的操作。還進一步地，貢獻于電池的輸出電壓的電池塊的合適的選擇可以允許在每個電池塊中存儲的能量的有效率的使用。例如，電池塊可以被一直使用到其放電極限并且然后被另一電池塊替代。以這種方式，電池的總體容量的更好的利用變?yōu)榭赡堋Ｔ跈C動車應(yīng)用中，這可以例如允許增加車輛的操作范圍。
[0111]應(yīng)理解上面描述的概念可容許進行各種修改。例如，電池塊的數(shù)量可以被合適地選擇。類似地，每個電池塊中的電池單元的數(shù)量也可以被合適地選擇。例如，還可能在不同的電池塊中使用不同的電池單元數(shù)量。此外，應(yīng)理解不僅可以在針對電源目的使用電池時利用電池單元的選擇性連接，而且可以在電池的充電期間利用電池單元的選擇性連接。在這種情況下，可以只選擇特定的電池塊用于充電。電池的這樣的充電也可以使用回收的能量來完成。還進一步地，應(yīng)理解具有如在此所描述的可切換配置的電池塊也可以與例如基于不同的電池技術(shù)的其它類型的電池塊組合。電池還可以實現(xiàn)多個種類的電池技術(shù)。例如，一些電池塊可以在高性能電池單元的基礎(chǔ)上實現(xiàn)，而其它電池塊可以在高能量單元的基礎(chǔ)上實現(xiàn)。取決于操作條件，上面的概念然后還可以用于在這樣的電池塊之間進行選擇。進一步地，不僅可以與電化學(xué)電池單元相關(guān)地應(yīng)用概念，而且例如還可以與用于電能量存儲的其它技術(shù)，例如超級電容器相關(guān)地應(yīng)用概念。相應(yīng)地，如上面所使用的術(shù)語“電池”不應(yīng)被理解為僅僅提及電化學(xué)電池技術(shù)，而且還提及用于電能量存儲的其它技術(shù)。還進一步地，上面描述的控制功能不僅可以由中央電池管理系統(tǒng)來實現(xiàn)，而且還可以被至少部分地實現(xiàn)為分布在各個去中央化的控制器之間，例如在每個電池塊處局部地實現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種控制包括多個電池塊的電池的方法，電池塊中的每一個包括至少一個電池單元以提供電池塊的塊電壓，所述方法包括: 選擇第一數(shù)量的電池塊； 將第一數(shù)量的電池塊耦接到電池的電壓端子以設(shè)定對應(yīng)于第一數(shù)量的電池塊的塊電壓的總和的電池電壓； 選擇第二數(shù)量的電池塊；并且 將第二數(shù)量的電池塊耦接到電池的電壓端子以設(shè)定對應(yīng)于第二數(shù)量的電池塊的塊電壓的總和的電池電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包括把由所選擇的電池塊產(chǎn)生的電池電壓應(yīng)用到被連接至電池的電壓端子的電裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包括通過將充電電壓應(yīng)用于電池的電壓端子來對所選擇的電池塊充電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括: 在將第一數(shù)量的電池塊耦接到電壓端子之后檢測電池電壓；并且 取決于所檢測的電池電壓來執(zhí)行第二數(shù)量的電池塊的選擇。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，包括: 將所檢測的電池電壓與閾值值比較；并且 響應(yīng)于所確定的電池電壓在閾值值以下，選擇高于第一數(shù)量的電池塊的第二數(shù)量的電池塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括: 在將第一數(shù)量的電池塊耦接到電壓端子之后，估計電池上的負(fù)載；并且 取決于所估計的負(fù)載執(zhí)行第二數(shù)量的電池塊的選擇。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，包括: 將所估計的負(fù)載與閾值值比較；并且 響應(yīng)于所估計的負(fù)載在閾值值之上，選擇低于第一數(shù)量的電池塊的第二數(shù)量的電池塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括: 檢測至少一個電池塊的充電狀態(tài)；并且 取決于所檢測到的充電狀態(tài)執(zhí)行第一數(shù)量的電池塊和/或第二數(shù)量的電池塊的選擇。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括: 檢測至少一個電池塊的塊電壓；并且 取決于所檢測到的塊電壓執(zhí)行第一數(shù)量的電池塊和/或第二數(shù)量的電池塊的選擇。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括: 監(jiān)測至少一個電池塊的故障狀態(tài)；并且 取決于所監(jiān)測的故障狀態(tài)執(zhí)行第一數(shù)量的電池塊和/或第二數(shù)量的電池塊的選擇。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括: 經(jīng)由至少一個電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點來串聯(lián)連接電池塊；并且取決于被選擇的至少一個電池塊，通過在電池塊的配置之間進行切換來執(zhí)行到電壓端子的耦接， 電池塊的配置包括: 第一配置，其中電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間的旁路連接打開并且電池塊的至少一個電池單元被連接在第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間，以及 第二配置，其中電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間的旁路連接閉合并且電池塊的至少一個電池單元被從電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點中的至少一個斷開連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，包括: 暫時地將電阻器與電池塊串聯(lián)連接；以及 在電阻器被串聯(lián)連接時，在第一配置和第二配置之間切換電池塊。
13.一種用于包括多個電池塊的電池的電池控制電路， 電池塊中的每一個包括至少一個電池單元以提供電池塊的塊電壓， 電池控制電路包括控制器，控制器被配置成: 選擇第一數(shù)量的電池塊； 控制將第一數(shù)量的電池塊耦接到電池的電壓端子，以設(shè)定對應(yīng)于第一數(shù)量的電池塊的塊電壓的總和的電池電壓； 選擇第二數(shù)量的電池塊；并且 控制將第二數(shù)量的電池塊耦接到電池的電壓端子，以設(shè)定對應(yīng)于第二數(shù)量的電池塊的塊電壓的總和的電池電壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的電池控制電路，其中控制器被進一步配置為: 檢測電池電壓；并且 取決于所檢測到的電池電壓執(zhí)行第一數(shù)量的電池塊和/或第二數(shù)量的電池塊的選擇。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的電池控制電路，其中控制器被進一步配置為: 估計電池上的負(fù)載；并且 取決于所確定的負(fù)載執(zhí)行第一數(shù)量的電池塊和/或第二數(shù)量的電池塊的選擇。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的電池控制電路，其中控制器被進一步配置為: 檢測至少一個電池塊的充電狀態(tài)；并且 取決于所檢測的充電狀態(tài)執(zhí)行第一數(shù)量的電池塊和/或第二數(shù)量的電池塊的選擇。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的電池控制電路，其中控制器被進一步配置為: 檢測至少一個電池塊的塊電壓；并且 取決于所檢測到的塊電壓執(zhí)行第一數(shù)量的電池塊和/或第二數(shù)量的電池塊的選擇。
18.根據(jù)權(quán)利要求13的電池控制電路，其中控制器被進一步配置為: 監(jiān)測至少一個電池塊的故障狀態(tài)；并且 取決于所確定的故障狀態(tài)執(zhí)行第一數(shù)量的電池塊和/或第二數(shù)量的電池塊的選擇。
19.根據(jù)權(quán)利要求13的電池控制電路， 其中經(jīng)由至少一個電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點來串聯(lián)連接電池塊；并且 其中控制器被進一步被配置成: 取決于被選擇的至少一個電池塊，通過在電池塊的配置之間進行切換來控制到電壓端子的耦接， 電池塊的配置包括: 第一配置，其中電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間的旁路連接打開并且電池塊的至少一個電池單元被連接在第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間，以及 第二配置，其中電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間的旁路連接閉合并且電池塊的至少一個電池單元被從電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點中的至少一個斷開連接。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的電池控制電路，其中控制器被進一步配置成: 控制電阻器與電池塊的暫時的串聯(lián)連接；并且 當(dāng)電阻器被串聯(lián)連接時，發(fā)起至少一個電池塊在第一配置和第二配置之間的切換。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的電池控制電路，包括: 切換電路，被配置成執(zhí)行在至少一個電池塊的配置之間進行切換，切換電路包括: 至少一個第一開關(guān)，用以選擇性地將電池塊的至少一個電池單元從電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點中的至少一個斷開連接，以及 至少一個第二開關(guān)，用以選擇性地閉合在電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間的芳路連接。
22.根據(jù)權(quán)利要求19的電池控制電路，其中至少一個電池塊進一步包括與電池塊的至少一個電池單元并聯(lián)連接的電容器。
23.根據(jù)權(quán)利要求19的電池控制電路，其中至少一個電池塊包括與電池塊的至少一個電池單元串聯(lián)連接的熔絲。
24.—種電池系統(tǒng),包括: 第一電壓端子和第二電壓端子； 多個電池塊，電池塊中的每一個包括至少一個電池單元以提供電池塊的塊電壓；以及 控制器，被配置成: 選擇第一數(shù)量的電池塊； 控制將第一數(shù)量的電池塊耦接到電壓端子，以設(shè)定對應(yīng)于第一數(shù)量的電池塊的塊電壓的總和的電池電壓； 選擇第二數(shù)量的電池塊；以及 控制將第二數(shù)量的電池塊耦接到電壓端子，以設(shè)定對應(yīng)于第二數(shù)量的電池塊的塊電壓的總和的電池電壓。
25.一種用于電池塊的控制電路，電池塊具有至少一個電池單元以及第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點以在電池的第一電壓端子和第二電壓端子之間連接電池塊， 控制電路包括: 至少一個第一開關(guān)，用以選擇性地將電池塊的至少一個電池單元從電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點中的至少一個斷開連接； 至少一個第二開關(guān)，用以選擇性地閉合在電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間的芳路連接；以及 控制邏輯，被配置為生成用于至少一個第一開關(guān)和至少一個第二開關(guān)的控制信號以在各配置之間進行切換，配置包括: 第一配置，其中電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間的旁路連接打開并且電池塊的至少一個電池單元被連接在第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間，以及第二配置，其中電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點之間的旁路連接閉合并且電池塊的至少一個電池單元被從電池塊的第一連接節(jié)點和第二連接節(jié)點中的至少一個斷開連接。
【文檔編號】H02J7/00GK104348226SQ201410456545
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月23日
【發(fā)明者】P·G·布羅克霍夫 申請人:英飛凌科技股份有限公司