用于控制電池組的連接的設(shè)備和方法
【專利摘要】本發(fā)明的用于控制多個電池組的連接的設(shè)備包括：開關(guān)單元，該開關(guān)單元被設(shè)置在各個電池組的充電/放電路徑上，用于選擇地打開/閉合充電/放電路徑；為各個電池組設(shè)置的第一控制單元，用于測量各個電池組的充電狀態(tài)（SOC）并且控制開關(guān)單元的打開/閉合；以及第二控制單元，該第二控制單元從第一控制單元接收各個電池組的SOC測量值，分組具有在預(yù)定誤差范圍內(nèi)的SOC值的電池組，選擇包含最大數(shù)目的電池組的組，并聯(lián)地連接所選擇的組的電池組，使得充電或者放電并聯(lián)連接的電池組使得并聯(lián)連接的電池組和非連接的電池組之間的SOC的差落入預(yù)定范圍內(nèi)，之后并聯(lián)地連接非并聯(lián)連接的電池組。
【專利說明】用于控制電池組的連接的設(shè)備和方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請是于2011年12月12日提交的國際申請PCT/KR2011/009531的延續(xù)，其要求于2011年3月21日提交的韓國專利申請N0.10-2011-0024925的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用被包含在此以用于各種用途。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種電池組管理技術(shù)，并且更具體地，涉及一種用于當(dāng)并聯(lián)地連接電池組時控制多個電池組的連接的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0004]最近，隨著存儲電池、機(jī)器人、衛(wèi)星等等的積極發(fā)展，隨著對于諸如膝上型計算機(jī)、視頻相機(jī)、移動電話等等的便攜式電子產(chǎn)品的需求的急劇增加，已經(jīng)積極地進(jìn)行對于能夠重復(fù)地充電和放電的高性能的二次電池的研究和開發(fā)。
[0005]當(dāng)前，鎳鎘電池、鎳金屬氫化物電池、鎳鋅電池、鋰二次電池等等被用作商業(yè)二次電池。在它們當(dāng)中，與鎳基二次電池相比較鋰二次電池具有很小的記憶效果，因此鋰二次電池由于其自由充電/放電、自放電低、以及能量密度高的優(yōu)點(diǎn)獲得很多關(guān)注。
[0006]同時，隨著碳能源的逐漸耗盡和增加環(huán)境興趣，在包括美國、歐洲、日本、以及韓國的全世界對于混合車輛和電動車輛的需求逐漸增加。來自電池組的充電/放電能量向混合車輛和電動車輛供應(yīng)驅(qū)動車輛的電力。因此，與單獨(dú)通過發(fā)動機(jī)提供動力的車輛相比較，它們具有較高的燃料效率并且能夠消除或者減少污染的散發(fā)，這添加到混合車輛和電動車輛的請求。因此，對于混合車輛和電動車輛來說重要的車輛電池的研究和開放已經(jīng)弓I起很大的興趣。
[0007]今天，引起注意的技術(shù)之一是諸如智能電網(wǎng)系統(tǒng)的能量存儲技術(shù)。智能電網(wǎng)系統(tǒng)是智能電力分配系統(tǒng)，其旨在通過將信息和通信技術(shù)應(yīng)用于能量的生產(chǎn)、遞送、以及消耗通過電力供應(yīng)和消耗之間的交互作用提高電力利用效率。為了實(shí)現(xiàn)這樣的智能電網(wǎng)系統(tǒng)，重要要素之一是被配置成存儲電力的電池組。
[0008]類似地，在各種領(lǐng)域中，特別在混合車輛、電動車輛、以及智能電網(wǎng)系統(tǒng)的最近趨勢的領(lǐng)域中應(yīng)用電池，其要求電池具有高容量。為了提高電池組的容量，可以考慮增加各自的電池組的尺寸。然而，在這樣的情況下，存在對擴(kuò)大電池組的尺寸的物理限制和管理電池系統(tǒng)的不便。因此，常用的是，并聯(lián)地連接多個電池組以構(gòu)造高容量的電池系統(tǒng)。
[0009]然而，當(dāng)具有不同的充電狀態(tài)(SOC)的多個電池組被并聯(lián)地連接時，電火花可能出現(xiàn)。特別地，在廣泛地使用鋰二次電池的情況下，因?yàn)樗鼈兙哂斜绕渌姵馗叩姆烹婋娏?，?dāng)具有不同的SOC的電池組被并聯(lián)地連接時，被包括在電池組中的電池單元或者電路可能被損害或者損壞。此外，電火花的出現(xiàn)可能引起對連接電池組的用戶或者安裝者的安全的傷害或者損害。
[0010]此外，在并聯(lián)地連接多個電池組織后，一個或者更多個電池組可以被附加地連接以提高存儲容量或者可能更換特定的被損壞的電池組。在這樣的情況下，當(dāng)要被連接的附加的電池組具有不同于已經(jīng)被并聯(lián)地連接的電池組的SOC時，電火花可能出現(xiàn)，引起對包括在電池組中的電池單元或者電路以及用戶的安全的傷害或者損害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明被設(shè)計以解決上面的傳統(tǒng)的問題，并且因此本發(fā)明的目的是為了提供一種設(shè)備和方法，用于當(dāng)并聯(lián)地連接電池組或者將附加的電池組并聯(lián)地連接到并聯(lián)連接的電池時控制多個電池組的連接，以防止對電池組或者用戶的安全的傷害或者損壞并且建立電池組之間的穩(wěn)定的連接。
[0012]在下面的描述中將會提出本發(fā)明的附加的特征，并且從描述中部分上將會是顯然的，或者可以通過本發(fā)明的實(shí)踐獲知。
[0013]為了實(shí)現(xiàn)此目的，一種根據(jù)本發(fā)明的用于控制多個電池組的連接的設(shè)備可以包括:開關(guān)單元，該開關(guān)單元被設(shè)置在各個電池組的充電/放電路徑上以選擇地打開或者閉合充電/放電路徑；第一控制單元，為各個電池組提供第一控制單元以確定各個電池組的充電狀態(tài)(SOC)并且控制開關(guān)單元的打開/閉合；以及第二控制單元，該第二控制單元從第一控制單元接收被確定的各個電池組的S0C，分組具有預(yù)定范圍的SOC的電池組，選擇包含最大數(shù)目的電池組的組，并聯(lián)地連接所選擇的組的電池組，充電或者放電并聯(lián)連接的電池組使得并聯(lián)連接的電池組和非連接的電池組之間的SOC的差落入預(yù)定范圍內(nèi)，并且將非連接的電池組并聯(lián)地連接到并聯(lián)連接的電池組。
[0014]優(yōu)選地，第一控制單元可以被實(shí)現(xiàn)為各個電池組的電池管理系統(tǒng)(BMS)。
[0015]在另一方面中，一種用于在將附加的電池組連接到至少兩個并聯(lián)連接的電池組中控制多個電池組的連接的設(shè)備可以包括:開關(guān)單元，該開關(guān)單元被設(shè)置在各個電池組的充電/放電路徑上以選擇地打開和閉合充電/放電路徑；第一控制單元，為各個電池組提供第一控制單元以確定各個電池組的SOC并且控制開關(guān)單元的打開/閉合；以及第二控制單元，該第二控制單元從第一控制單元接收被確定的各個電池組的S0C，當(dāng)在并聯(lián)連接的電池組和附加的電池組之間的SOC的差在預(yù)定范圍之外時，充電或者放電并聯(lián)連接的電池組使得SOC的差落入預(yù)定范圍內(nèi)，并且將附加地電池組并聯(lián)地連接到并聯(lián)連接的電池組。
[0016]優(yōu)選地，第一控制單元可以被實(shí)現(xiàn)為各個電池組的BMS。
[0017]而且，根據(jù)本發(fā)明的電池組可以包括上面的設(shè)備。
[0018]在另一方面中，一種用于控制多個電池組的連接的方法可以包括:確定各個電池組的SOC ;比較被確定的SOC并且分組具有預(yù)定范圍的SOC的電池組；選擇包含最大數(shù)目的電池組的組并且并聯(lián)地連接所選擇的組的電池組；充電或者放電并聯(lián)連接的電池組使得在并聯(lián)連接的電池組和非連接的電池組之間的SOC的差落入預(yù)定范圍內(nèi)；以及將非連接的電池組并聯(lián)地連接到并聯(lián)連接的電池組。
[0019]優(yōu)選地，通過各個電池組的BMS可以確定各個電池組的S0C。
[0020]在另一方面中，一種用于在將附加的電池組連接到至少兩個并聯(lián)連接的電池組中控制多個電池組的連接的方法，可以包括:確定各個電池組的SOC ;比較被確定的SOC ;當(dāng)并聯(lián)連接的電池組和附加的電池組之間的SOC的差落入預(yù)定范圍內(nèi)時，充電或者放電并聯(lián)連接的電池組使得SOC的差落入預(yù)定范圍內(nèi)；以及將附加的電池組并聯(lián)地連接到并聯(lián)連接的電池組。
[0021]優(yōu)選地，可以通過各個電池組的BMS確定各個電池組的S0C。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖示本公開的優(yōu)選實(shí)施例的附圖，連同前述的公開一起用作以提供本公開的技術(shù)精神的進(jìn)一步理解。然而，本公開沒有被解釋為被受到附圖的限制。
[0023]圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的用于控制多個電池組的連接的設(shè)備的功能結(jié)構(gòu)的示意性框圖。
[0024]圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的用于控制三個電池組的連接的設(shè)備的示例的不意性電路圖。
[0025]圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于通過用于控制電池組的連接的設(shè)備并聯(lián)地連接具有不同的充電狀態(tài)(SOC)的多個電池組的過程的視圖。
[0026]圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的用于通過用于控制電池組的連接的設(shè)備將附加的電池組連接到兩個或者更多個并聯(lián)連接的電池組的過程的視圖。
[0027]圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于控制多個電池組的連接的方法的示意性流程圖。
[0028]圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的用于控制多個電池組的連接的方法的示意性流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]現(xiàn)在將會參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明。在描述之前，應(yīng)理解的是，在說明書和隨附的權(quán)利要求中使用的術(shù)語和詞語不應(yīng)被解釋為具有普通的和字典意義，而是鑒于發(fā)明人能夠適當(dāng)?shù)囟x術(shù)語和詞語的概念的原理應(yīng)被解釋為具有與本發(fā)明的技術(shù)理念相對應(yīng)的意義和概念，以便于以最佳方式描述他/她自己的發(fā)明。
[0030]因此，在此提議的描述僅是僅用于說明性目的的優(yōu)選示例，沒有旨在限制本發(fā)明的范圍，因此對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯然的是，在沒有脫離本發(fā)明的精神或者范圍的情況下在本發(fā)明中能夠進(jìn)行各種修改和變化。
[0031]圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的用于控制多個電池組的連接的設(shè)備的功能結(jié)構(gòu)的示意性框圖。圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的用于控制三個電池組的連接的設(shè)備的示例的示意性電路圖。
[0032]參考圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的用于控制多個電池組的連接的設(shè)備包括開關(guān)單元130、第一控制單元110、以及第二控制單元120。
[0033]開關(guān)單元130被設(shè)置在各個電池組的充電/放電路徑以選擇性地打開和閉合充電/放電路徑。也就是說，當(dāng)各個電池組的開關(guān)單元130被接通時，允許用于相對應(yīng)的電池組的電流的輸入/輸出，并且當(dāng)開關(guān)單元130被切斷時，不允許用于相對應(yīng)的電池組的電流的輸入/輸出。
[0034]參考圖2的實(shí)施例，開關(guān)單元130被包括在第一、第二、以及第三電池組100、200、300中的每一個中以選擇性地打開和閉合各個電池組的充電/放電路徑。
[0035]開關(guān)單元130可以通常被包括在電池組保護(hù)設(shè)備中。例如，開關(guān)單元130可以是被設(shè)置在電池組的充電/放電路徑上的充電/放電開關(guān)。
[0036]優(yōu)選地，開關(guān)單元130可以被實(shí)現(xiàn)為場效應(yīng)晶體管(FET)、繼電器、或者絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。然而，在這一點(diǎn)上沒有限制本發(fā)明，并且可以采用在提交本申請時公開的用于打開/閉合電氣路徑的各種機(jī)構(gòu)作為本發(fā)明的開關(guān)單元130。
[0037]可以為各個電池組提供第一控制單元110以確定各個電池組的充電狀態(tài)(S0C)。如在圖2中所示，至少一個電池單元10被包括在一個電池組中，并且第一控制單元110確定被包括在各個電池組中的電池單元10的S0C。第一控制單元110可以使用用于確定各個電池組的SOC的各種方法，并且作為代表性示例，可以提及電流積分方法。電流積分方法通過積分電池的輸入/輸出電流并且基于初始電容校正結(jié)果確定電池的S0C。本發(fā)明沒有受到用于確定SOC的特定方法的限制，并且第一控制單元110可以使用各種方法確定S0C。第一控制單元110的SOC確定方案對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是眾所周知的，并且因此在此省略詳細(xì)描述。
[0038]而且，第一控制單元110可以控制開關(guān)單元130的打開/閉合。S卩，第一控制單元110可以被連接到被設(shè)置在相對應(yīng)的電池組的充電/放電路徑上的開關(guān)單元130以從開關(guān)單元130接收電信號并且將電信號傳輸?shù)介_關(guān)單元130并且因此接通/切斷開關(guān)單元130。
[0039]參考圖2的實(shí)施例，第一控制單元110被包括在第一、第二、以及第三電池組100、200、以及300中的每一個中以確定被包括在第一、第二以及第三電池組100、200以及300中的每一個的電池單元10的S0C，并且被連接到被包括在第一、第二以及第三電池組100、200以及300中的每一個中的開關(guān)單元130以控制開關(guān)單元130的打開/閉合。
[0040]優(yōu)選地，第一控制單元110可以被實(shí)現(xiàn)為電池管理系統(tǒng)(BMS)。在此，BMS通?？刂齐姵亟M的充電/放電，并且通常被包括在電池組保護(hù)設(shè)備中。然而，本發(fā)明的第一控制單元110不限于在上面描述的特定示例，并且可以被實(shí)現(xiàn)為各種類型的組件或者元件。而且，第一控制單元Iio可以被實(shí)現(xiàn)為沒有被包括在電池組中的單獨(dú)的裝置。
[0041]第二控制單元120被電連接到第一控制單元110以從第一控制單元110接收電信號并且將電信號傳輸?shù)降谝豢刂茊卧?10。特別地，第二控制單元120從相對應(yīng)的電池組的第一控制單元110接收被確定的請求并聯(lián)連接的各個電池組的S0C。然后，第二控制單元120比較要被并聯(lián)地連接的被確定的各個電池組的S0C。
[0042]在本實(shí)例中，當(dāng)不存在并聯(lián)地連接的電池組時，即，當(dāng)多個電池組最初要并聯(lián)地連接時，第二控制單元120分組具有預(yù)定范圍的SOC的電池組。在此，預(yù)定范圍指的是要并聯(lián)地連接的電池組之間的SOC的差不引起電火花或者對電池組的損壞，并且可以取決于例如電池組的類型、容量或者特性的條件不同地設(shè)置。
[0043]例如，假定具有69%、71%、以及78%的SOC的第一、第二以及第三電池組100、200
以及300分別要被并聯(lián)地連接，如在圖2中所示。第二控制單元120可以分組具有預(yù)定范圍的S0C，例如，具有3%或者更少的差的SOC的電池組。在本實(shí)例中，第二控制單元120可以將SOC具有2%差的第一電池組110和第二電池組200分組為第一組，并且將第三電池組300分類為第二組。然而，本發(fā)明不限于在上面描述的特定分組，并且可以以各種方式分組多個電池組。例如，在本實(shí)施例中，具有落入61至70%的范圍內(nèi)的SOC的第一電池組100可以被分類成一組，并且具有落入71至80%的范圍內(nèi)的SOC的第二電池組200和第三電池組300可以被分組成另一組。[0044]而且，第二控制單元120可以分組具有相同的SOC的電池組。然而，因?yàn)榇篌w上具有相同的SOC的電池組并不常見，所以優(yōu)選的是，分組具有如上所述的預(yù)定范圍的SOC的電池組。
[0045]在完成多個電池組的分組之后，第二控制單元120選擇包含最大數(shù)目的電池組的組并且并聯(lián)地連接所選擇的組的電池組。
[0046]例如，當(dāng)?shù)谝浑姵亟M100和第二電池組200被分組成第一組并且第三電池組300被分類成如上所述的第二組時，第二控制單元120選擇包含最大數(shù)目的電池組的第一組并且并聯(lián)地連接被包括在所選擇的組中的第一組，即，第一電池組100和第二電池組200。
[0047]通過打開/閉合開關(guān)單元130可以建立電池組的并聯(lián)連接。例如，第二控制單元120可以將信號傳輸?shù)降谝浑姵亟M100的第一控制單元110和第二電池組200的第一控制單元110以接通各個電池組的開關(guān)單元130。然后，第一電池組100的第一控制單元110接通第一電池組100的開關(guān)單元130，并且第二電池組200的第一控制單元110接通第二電池組200的開關(guān)單元130。因此，第一電池組100和第二電池組200被并聯(lián)地連接。在本實(shí)例中，因?yàn)樵诘谝浑姵亟M100和第二電池組200之間的SOC的差落入預(yù)定范圍內(nèi)，所以在沒有電火花或?qū)﹄姵亟M的損壞的情況下第一電池組100和第二電池組200能夠被穩(wěn)定地并聯(lián)連接。
[0048]雖然本實(shí)施例示出第二控制單元120控制各個電池組的第一控制單元以打開和閉合各個電池組的開關(guān)單元130，但是第二控制單元120可以被連接到各個電池組的開關(guān)單元以直接地控制開關(guān)單元130。
[0049]在所選擇的組中的電池組最初被并聯(lián)連接之后，第二控制單元120對被連接的電池組充電或者放電使得在被連接的電池組和非連接的電池組之間的SOC的差落入預(yù)定范圍內(nèi)。在此，預(yù)定范圍指的是在并聯(lián)連接的電池組和附加的電池組之間的SOC的差不引起電火花或者對電池組的損壞。此SOC的差可能等于或者不同于在分組電池組中使用的SOC的差。
[0050]例如，當(dāng)?shù)谌姵亟M300要被附加地連接到如在圖2中所示的已經(jīng)被并聯(lián)地連接的第一和第二電池組100和200時，第二控制單元120充電或者放電第一和第二電池組100和200以使第一和第二電池組100和200的SOC與第三電池組300的SOC均等。S卩，在本實(shí)施例中，因?yàn)榈谌姵亟M300的SOC是78%，所以第一電池組100的SOC是69%，并且第二電池組200的SOC是71%，第二控制單元120充電第一和第二電池組100和200以將第一和第二電池組100和200的SOC增加到第三電池組300的SOC的水平。當(dāng)?shù)谝?、第二以及第三電池組100、200以及300具有預(yù)定范圍的SOC時，例如，其間具有3%或者更少的差的S0C，第二控制單元120可以停止對第一和第二電池組100和200的充電。
[0051]在此，因?yàn)橥ㄟ^接通的開關(guān)單元130打開要被充電或者放電的各個電池組的充電/放電路徑，一旦充電器或者負(fù)載被連接到被并聯(lián)連接的電池組的共同的輸入/輸出端子，電池組可被充電或者放電。例如，在本實(shí)施例中，因?yàn)橥ㄟ^接通的開關(guān)單元130第一電池組100和第二電池組200被并聯(lián)地連接時，一旦充電器被連接到第一電池組100和第二電池組200的輸入/輸出端子時，第一電池組100和第二電池組200可以被充電。
[0052]當(dāng)通過并聯(lián)連接的電池組的充電或者放電在并聯(lián)連接的電池組和非連接的電池組之間的SOC的差落入預(yù)定范圍內(nèi)時，第二控制120將非連接的電池組并聯(lián)地連接到并聯(lián)連接的電池組。
[0053]例如，在圖2的實(shí)施例中，當(dāng)通過第一電池組100和第二電池組200的充電被并聯(lián)連接地的第一電池組100和第二電池組200的SOC變成與第三電池組300的SOC相類似時，第二控制單元120控制第三電池組300的第一控制單元110以接通第三電池組300的開關(guān)單元130。當(dāng)被連接到第三電池組300的第一控制單元110的開關(guān)單元130被接通時，在第三電池組300和第一和第二電池組100和200之間建立并聯(lián)連接。
[0054]在本實(shí)例中，因?yàn)橥ㄟ^第一電池組100和第二電池組200的充電要被附加地連接的第三電池組300具有與第一電池組100和第二電池組200的相類似的S0C，所以當(dāng)并聯(lián)地連接電池組時電火花或者對電池組的損壞沒有發(fā)生。
[0055]優(yōu)選地，在多個目標(biāo)電池組的并聯(lián)連接被完成之后，第二控制單元120可以充電被并聯(lián)連接的整個電池組。
[0056]例如，在圖2的實(shí)施例中，在并聯(lián)地連接第一、第二以及第三電池組100、200以及300之后，第二控制單元120可以將所有的被連接的第一、第二以及第三電池組100、200以及300連接到充電器以充電第一、第二、以及第三電池組100、200以及300。
[0057]因此，包括多個被并聯(lián)地連接的電池組的電池系統(tǒng)可以被優(yōu)化以準(zhǔn)備立即應(yīng)用。
[0058]圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于通過用于控制電池組的連接的設(shè)備并聯(lián)地連接具有不同的SOC的多個電池組的過程的視圖。
[0059]參考圖3A，要并聯(lián)地連接的電池組，S卩，請求并聯(lián)連接的電池組是五個電池組A、B、C、D、W&E。以點(diǎn)指示各個電池組的S0C。例如,在電池組的較低位置處的點(diǎn)表示較低的S0C，并且在電池組的較高位置處的點(diǎn)表示較高的S0C。而且，在與電池組的類似位置處的點(diǎn)表示相類似的S0C?？梢酝ㄟ^如上所述的各個電池組的第一控制單元110確定電池組A、B、C、D、以及 E 的 SOC0
[0060]第二控制單元120從第一控制單元110接收被確定的各個電池組的S0C，對它們進(jìn)行比較，并且分組具有預(yù)定范圍的SOC的電池組，即，具有類似的SOC的電池組。在圖3中，第二控制單元120可以分組電池組A、B以及E作為一組。其他的電池組，即，電池組C和D可以被分為另一組。在本實(shí)例中，因?yàn)榘姵亟MA、B、以及E的組包含最大數(shù)目的電池組，所以第二控制單元120選擇最初被并聯(lián)地連接的電池組A、B、以及E。
[0061]接下來，如在圖3B中所示，第二控制單元120經(jīng)由各個電池組的開關(guān)單元130并聯(lián)地連接所選擇的電池組A、B、以及E。然后，第二控制單元120放電電池組A、B、以及E以使電池組A、B、以及E的SOC與電池組C的SOC均等，如在圖3B中的箭頭所指示。
[0062]當(dāng)通過電池組A、B、以及E的放電在電池組A、B、以及E與電池組C之間的SOC的差落入預(yù)定范圍內(nèi)時，第二控制單元120接通電池組C的開關(guān)單元130以將電池組C并聯(lián)地連接到電池組A、B、以及E，如在圖3D中所示。接下來，第二控制單元120充電被并聯(lián)地連接的電池組A、B、C、以及E使得在電池組A、B、C、以及E與非連接的電池組D之間的SOC的差落入預(yù)定范圍內(nèi)，如在圖3C中的箭頭所指示。
[0063]當(dāng)通過電池組A、B、C以及E的充電在電池組A、B、C以及E與電池組D之間的SOC的差落入預(yù)定范圍內(nèi)時，第二控制單元120接通電池組D的開關(guān)單元130以將電池組D并聯(lián)地連接到電池組A、B、C以及E，如在圖3D中所示。
[0064]因此，并聯(lián)地連接請求并聯(lián)連接的多個電池組A、B、C、D以及E。[0065]優(yōu)選地，在完成為了并聯(lián)連接的多個電池組A、B、C、D以及E的并聯(lián)連接之后，第二控制單元120可以充電并聯(lián)地連接的整個電池組，如在圖3D中所示，使得包括被并聯(lián)地連接的多個電池組A、B、C、D、以及E的電池系統(tǒng)是處于用于應(yīng)用的最佳狀態(tài)下。
[0066]雖然圖3的實(shí)施例示出在最初并聯(lián)地連接電池組A、B以及E之后在連接電池組C之前電池組D的連接，但是在這點(diǎn)上沒有限制本發(fā)明。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說顯然的是，電池組C和D可以被相繼地連接到最初被并聯(lián)地連接的電池組A、B、以及E。
[0067]而且，雖然圖3的實(shí)施例示出并聯(lián)地連接的五個電池組，但是本發(fā)明不限于特定數(shù)目的電池組。
[0068]根據(jù)上述，當(dāng)最初并聯(lián)地連接整個電池組以構(gòu)造電池系統(tǒng)時，或者在構(gòu)造電池系統(tǒng)，再次并聯(lián)地連接整個電池組之后，在沒有電火花或者對被包括在電池組中的單元10或電路造成損壞的情況下根據(jù)本發(fā)明的用于控制多個電池組的連接的設(shè)備可以穩(wěn)定地并聯(lián)地連接具有不同的SOC的多個電池組。
[0069]而且，根據(jù)本發(fā)明的用于控制多個電池組的連接的設(shè)備可以將附加的電池組穩(wěn)定地并聯(lián)地連接到兩個或者更多個并聯(lián)連接的電池組。
[0070]為了將附加的電池組并聯(lián)地連接到兩個或者更多個并聯(lián)連接的電池組，根據(jù)本發(fā)明的用于控制多個電池組的連接的設(shè)備可以包括開關(guān)單元130、第一控制單元110、以及第二控制單元120。
[0071]如上所述，開關(guān)單元130被設(shè)置在各個電池組的充電/放電路徑上以選擇性地打開和閉合充電/放電路徑。為各個電池組提供第一控制單元110以確定各個電池組的SOC并且控制開關(guān)單元130的打開/閉合。
[0072]特別地，第二控制單元120從第一控制單元110接收被確定的各個電池組的S0C，并且當(dāng)并聯(lián)連接的電池組與要被連接的附加的電池組之間的SOC的差不在預(yù)定范圍內(nèi)時，充電或者放電并聯(lián)連接的電池組使得SOC的差落入預(yù)定范圍內(nèi)。接下來，第二控制單元120將附加的電池組并聯(lián)地連接到并聯(lián)連接的電池組。
[0073]圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的用于通過用于控制電池組的連接的設(shè)備將附加的電池組連接到兩個或者更多個的并聯(lián)連接的電池組的過程的視圖。
[0074]參考圖4a，電池組R要被附加地并聯(lián)地連接到并聯(lián)連接的電池組P和Q。在本實(shí)例中，第二控制單元120從第一控制單元110接收并聯(lián)連接的電池組R和Q的SOC和附加的電池組R的S0C，并且比較接收到的S0C。
[0075]在圖4A中，因?yàn)樵陔姵亟MP和Q和電池組R之間的SOC存在顯著的差，第二控制單元120放電電池組P和Q使得SOC的差落入預(yù)定范圍內(nèi)，如通過圖4B中的箭頭所指示。
[0076]接下來，第二控制單元120接通電池組R的開關(guān)單元130以將電池組R并聯(lián)地連接到電池組P和Q，如在圖4C中所示。
[0077]根據(jù)本實(shí)施例，可以在具有超出預(yù)定范圍的SOC的差的并聯(lián)連接的電池組與附加的電池組之間建立穩(wěn)定的連接，從而在沒有對用戶的安全或者電池組造成傷害或者損壞的情況下實(shí)現(xiàn)并聯(lián)連接的延長。
[0078]雖然在圖4C中未示出，在電池組R被附加地連接之后，第二控制單元120可以將充電電力供應(yīng)到電池組P、Q、以及R的共同的輸入/輸出端子以充電所有的電池組P、Q、以及R。[0079]而且，雖然圖4的實(shí)施例示出被連接到兩個電池組的一個附加的電池組，但是本發(fā)明不限于特定數(shù)目的電池組。例如，本發(fā)明可以覆蓋已經(jīng)被并聯(lián)地連接的三個或者更多個電池組或者要被附加地連接的兩個或者更多個電池組。
[0080]此外，除了根據(jù)圖4的實(shí)施例的并聯(lián)連接的延長之外，本發(fā)明可以被應(yīng)用于兩個電池組中的一個被新的電池組替換的情況。例如，當(dāng)在已經(jīng)被并聯(lián)地連接的電池組P和Q當(dāng)中，電池組Q被電池組R替換時，根據(jù)本發(fā)明的用于控制多個電池組的連接的設(shè)備可以執(zhí)行上面的處理。即，電池組Q可以從電池組P斷開，電池組P的SOC可以被調(diào)整成電池組R的S0C，并且然后電池組R可以被并聯(lián)地連接到電池組P。在這樣的情況下，第二控制單元120切斷電池組Q的開關(guān)單元130以使電池組Q與電池組P分離，從而確保用戶的安全。[0081 ] 可替選地，根據(jù)本發(fā)明的用于控制多個電池組的連接的設(shè)備可以被包含在電池組中。因此，本發(fā)明的電池組可以包括用于控制多個電池組的連接的設(shè)備的上述實(shí)施例。特別地，第一控制單元110和/或第二控制單元120可以被實(shí)現(xiàn)為電池組的BMS。
[0082]圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于控制多個電池組的連接的方法的示意性流程圖。
[0083]參考圖5，為了根據(jù)本發(fā)明控制多個電池組的連接，第一控制單元110確定要被并聯(lián)地連接的電池組的SOC(SllO)。在此，通過各個電池組的BMS可以確定S0C。接下來，第二控制單元120比較被確定的SOC并且分組具有預(yù)定范圍的SOC的電池組(S120)。接下來，第二控制單元120選擇包含最初要并聯(lián)地連接的最大數(shù)目的電池組的組并且并聯(lián)地連接所選擇的組中的電池組(S130)。接下來，第二控制單元120充電或者放電并聯(lián)連接的電池組使得在并聯(lián)連接的電池組和非連接的電池組之間的SOC的差落入預(yù)定范圍內(nèi)(S140)。接下來，第二控制單元120將非連接的電池組附加地并聯(lián)地連接到并聯(lián)連接的電池組(S150)。
[0084]在S150之后，第二控制單元120可以優(yōu)選地充電并聯(lián)連接的整個電池組(S160)。
[0085]在S130和S150中，通過各個電池組的FET、繼電器、或者IGBT可以實(shí)現(xiàn)電池組的連接。
[0086]圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的用于控制多個電池組的連接的方法的示意性流程圖。
[0087]參考圖6，為了將附加的電池組連接到兩個或者更多個并聯(lián)連接的電池組，第一控制單元110確定并聯(lián)連接的電池組的SOC和附加的電池組的SOC (S210)。在此，通過各個電池組的BMS可以確定S0C。接下來，第二控制單元120將并聯(lián)連接的電池組的SOC與附加的電池組的SOC進(jìn)行比較(S220)。當(dāng)在并聯(lián)連接的電池組和附加的電池組之間的SOC的差不在預(yù)定范圍內(nèi)時，第二控制單元120充電或者放電并聯(lián)連接的電池組使得SOC的差落入預(yù)定范圍內(nèi)(S230)。當(dāng)SOC的差落入預(yù)定范圍內(nèi)時，第二控制單元120將附加的電池組并聯(lián)地連接到并聯(lián)連接的電池組(S240)。
[0088]在S240之后，第二控制單元120可以優(yōu)選地充電被并聯(lián)連接的整個電池組(S250)。
[0089]在S240中，通過各個電池組的FET、繼電器或IGBT可以實(shí)現(xiàn)電池組的連接。
[0090]根據(jù)上面的教導(dǎo)，在沒有對被包括在電池組中的電路或者單元或者用戶的安全造成傷害或者損壞的情況下具有不同的SOC的多個電池組可以被并聯(lián)地連接以實(shí)現(xiàn)高容量。
[0091]因此，可以從被并聯(lián)地連接的多個電池組穩(wěn)定地構(gòu)造高容量的電池系統(tǒng)。[0092]而且，在沒有對用戶的安全或者電池組造成傷害或者損壞的情況下附加的電池組可以被并聯(lián)地連接到多個并聯(lián)連接的電池組以管理和維護(hù)電池系統(tǒng)并且改變?nèi)萘俊?br> [0093]特別地，可以從諸如裡二次電池的聞性能和聞效率電池穩(wěn)定地構(gòu)造聞容量電池系統(tǒng)，并且電池系統(tǒng)可以被容易地管理和維護(hù)并且可以容易地增加或者減少容量。因此，鋰二次電池可以更換包括鉛蓄電池的傳統(tǒng)的能量存儲系統(tǒng)的電池組。
[0094]此外，能夠經(jīng)由電池系統(tǒng)的設(shè)計師和電池組的提供商之間的標(biāo)準(zhǔn)接口容易地大量生產(chǎn)用于并聯(lián)配置的電池組。
[0095]對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說將會是顯然的是，在此描述的術(shù)語“單元”僅被用于指示或者定義邏輯元件或者組件并且沒有必要指示或者定義物理上可分離的元件或者組件。
[0096]雖然在上文中已經(jīng)描述了本發(fā)明，但是應(yīng)理解的是，僅通過圖示給出詳細(xì)描述和特定示例，同時指示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，因?yàn)閺拇嗽敿?xì)描述對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種修改和變化將會變得顯而易見。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制多個電池組的連接的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 開關(guān)單元，所述開關(guān)單元被設(shè)置在各個電池組的充電/放電路徑上以選擇地打開或者閉合所述充電/放電路徑； 第一控制單元，為各個電池組提供第一控制單元以確定各個電池組的充電狀態(tài)(SOC)并且控制所述開關(guān)單元的打開/閉合；以及 第二控制單元，所述第二控制單元從所述第一控制單元接收被確定的各個電池組的S0C，分組具有預(yù)定范圍的SOC的電池組，選擇包含最大數(shù)目的電池組的組，并聯(lián)地連接所選擇的組的電池組，充電或者放電所述并聯(lián)連接的電池組使得所述并聯(lián)連接的電池組和非連接的電池組之間的SOC的差落入預(yù)定范圍內(nèi)，并且將所述非連接的電池組并聯(lián)地連接到所述并聯(lián)連接的電池組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備， 其中，在連接多個所述電池組之后所述第二控制單元充電被并聯(lián)地連接的整個電池組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備， 其中，所述第一控制單元被實(shí)現(xiàn)為各個電池組的電池管理系統(tǒng)(BMS)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的設(shè)備， 其中，所述開關(guān)單元被實(shí)現(xiàn)為場效應(yīng)晶體管(FET)、繼電器、或者絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。
5.一種電池組，所述電池組包括在權(quán)利要求1中限定的用于控制多個電池組的連接的設(shè)備。
6.一種用于在將附加的電池組連接到至少兩個并聯(lián)連接的電池組中控制多個電池組的連接的設(shè)備，包括: 開關(guān)單元，所述開關(guān)單元被設(shè)置在各個電池組的充電/放電路徑上以選擇地打開和閉合所述充電/放電路徑； 第一控制單元，為各個電池組提供所述第一控制單元以確定各個電池組的充電狀態(tài)(SOC)并且控制所述開關(guān)單元的打開/閉合；以及 第二控制單元，所述第二控制單元從所述第一控制單元接收被確定的各個電池組的S0C,當(dāng)在所述并聯(lián)連接的電池組和所述附加的電池組之間的SOC的差在預(yù)定范圍之外時，充電或者放電所述并聯(lián)連接的電池組使得SOC的差落入所述預(yù)定范圍內(nèi)，并且將所述附加的電池組并聯(lián)地連接到所述并聯(lián)連接的電池組。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備， 其中，所述第二控制單元在連接所述附加的電池組之后充電被并聯(lián)地連接的整個電池組。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備， 其中，所述第一控制單元被實(shí)現(xiàn)為各個電池組的電池管理系統(tǒng)(BMS)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備， 其中，所述開關(guān)單元被實(shí)現(xiàn)為場效應(yīng)晶體管(FET)、繼電器、或者絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。
10.一種電池組，所述電池組包括在權(quán)利要求6中限定的用于控制多個電池組的連接的設(shè)備。
11.一種用于控制多個電池組的連接的方法，所述方法包括: 確定各個電池組的充電狀態(tài)(SOC)； 比較被確定的SOC并且分組具有預(yù)定范圍的SOC的電池組； 選擇包含最大數(shù)目的電池組的組并且并聯(lián)地連接所選擇的組的電池組； 充電或者放電所述并聯(lián)連接的電池組使得在所述并聯(lián)連接的電池組和所述非連接的電池組之間的SOC的差落入預(yù)定范圍內(nèi)；以及 將所述非連接的電池組并聯(lián)地連接到所述并聯(lián)連接的電池組。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括: 在連接多個所述電池組之后充電被并聯(lián)地連接的整個電池組。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法， 其中，通過各個電池組的電池管理系統(tǒng)(BMS)確定所述各個電池組的S0C。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法， 其中，由所述各個電池組的場效應(yīng)晶體管(FET)、繼電器或者絕緣柵雙極晶體管(IGBT)連接或者斷開所述電池組。
15.一種用于在將附 加的電池組連接到至少兩個并聯(lián)連接的電池組中控制多個電池組的連接的方法，所述方法包括: 確定各個電池組的充電狀態(tài)(SOC)； 比較被確定的SOC ； 當(dāng)所述并聯(lián)連接的電池組和所述附加的電池組之間的SOC的差在預(yù)定范圍之外時，充電或者放電所述并聯(lián)連接的電池組使得SOC的差落入所述預(yù)定范圍內(nèi)；以及將所述附加的電池組并聯(lián)地連接到所述并聯(lián)連接的電池組。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括: 在連接所述附加的電池組之后充電被并聯(lián)地連接的整個電池組。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法， 其中，通過各個電池組的電池管理系統(tǒng)(BMS)確定所述各個電池組的S0C。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法， 其中，通過各個電池組的場效應(yīng)晶體管(FET)、繼電器或者絕緣柵雙極晶體管(IGBT)連接或者斷開所述電池組。
【文檔編號】H01M2/20GK103430353SQ201180069442
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月21日
【發(fā)明者】樸正民, 金宇中, 金應(yīng)龍 申請人:株式會社Lg化學(xué)