專利名稱：車輛蓄電池及其充電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及車輛蓄電池，更具體地說涉及具有多個(gè)單獨(dú)蓄電池單體的高電壓車輛蓄電池，例如在各種類型的電動(dòng)車輛和混合動(dòng)力車輛中所看到的那些蓄電池。
背景技術(shù)：
在車輛蓄電池組中的蓄電池單體可以具有不同的特性。例如，位于蓄電池組的一個(gè)部分中的蓄電池單體會(huì)受到與位于該蓄電池組的不同區(qū)域中的那些蓄電池單體不同的溫度。這些和其它因素繼而會(huì)影響各個(gè)單體電壓、電流、電阻、充電狀態(tài)(SOC)、健康狀況(SOH)和/或其它隨著時(shí)間變化的蓄電池單體狀況，并且會(huì)導(dǎo)致在這些蓄電池單體之間的差異性，從而它們不相同。蓄電池單體差異性的另一個(gè)潛在來(lái)源涉及在制造過程方面的限 制條件，因?yàn)檫@種過程不總是能夠產(chǎn)生出具有完全相同單體的蓄電池組。通常期望維持蓄電池組使得單體電壓和/或其它蓄電池單體條件被平衡并且在蓄電池組上均勻分布，為此開發(fā)了一些單體平衡技術(shù)。一種這樣的技術(shù)涉及將已經(jīng)過充電的蓄電池單體放電，但是這種技術(shù)會(huì)導(dǎo)致效率損失，因?yàn)橐恍╇娔茉诜烹娺^程中浪費(fèi)了。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，提供一種給車輛蓄電池充電的方法。該方法可以包括步驟(a)提供具有多個(gè)蓄電池單體和多個(gè)單體平衡電流路徑的車輛蓄電池，每個(gè)單體平衡電流路徑中的每一個(gè)與相應(yīng)的蓄電池單體并聯(lián)，并且包括串聯(lián)的電子開關(guān)和穩(wěn)壓二極管；(b)通過關(guān)閉電子開關(guān)來(lái)啟用所述單體平衡電流路徑；并且(c)通過啟用的單體平衡電流路徑給車輛電池充電，在充電過程期間，蓄電池單體中的一個(gè)或多個(gè)被充電，并且所述蓄電池單體中的一個(gè)或多個(gè)通過單體平衡電流路徑被旁通。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，提供一種車輛蓄電池，包括多個(gè)蓄電池單體和多個(gè)單體平衡電流路徑。單體平衡電流路徑中的每一個(gè)與相應(yīng)的蓄電池單體并聯(lián)，并且包括串聯(lián)的電子開關(guān)和穩(wěn)壓二極管。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，提供一種車輛蓄電池，包括蓄電池單體、單體平衡電流路徑和蓄電池控制模塊。蓄電池單體可包括第一和第二單體節(jié)點(diǎn)，所述單體平衡電流路徑可包括串聯(lián)的第一路徑節(jié)點(diǎn)、電子開關(guān)、穩(wěn)壓二極管和第二路徑節(jié)點(diǎn)，并且所述蓄電池控制模塊可以包括與單體平衡電流路徑的電子開關(guān)連接的輸出端。本發(fā)明還提供如下方案
I.一種給車輛蓄電池充電的方法，包括以下步驟
(a)提供具有多個(gè)蓄電池單體和多個(gè)單體平衡電流路徑的車輛蓄電池，每個(gè)所述單體平衡電流路徑與相應(yīng)的蓄電池單體并聯(lián)連接并且包括串聯(lián)連接的電子開關(guān)和穩(wěn)壓二極管；
(b)通過閉合所述電子開關(guān)來(lái)啟用所述單體平衡電流路徑；并且
(c)通過啟用的單體平衡電流路徑給所述車輛蓄電池充電，其中在充電過程期間，所述蓄電池單體中的一個(gè)或多個(gè)被充電，并且所述蓄電池單體中的一個(gè)或多個(gè)通過單體平衡電流路徑被旁通。2.如方案I所述的充電方法，還包括以下步驟
確定是否存在蓄電池充電操作，如果存在蓄電池充電操作，則進(jìn)行步驟(b)-(c)中的一個(gè)或多個(gè)。3.如方案2所述的充電方法，還包括以下步驟
確定所述車輛蓄電池當(dāng)前是否正在經(jīng)歷車載充電操作或非車載充電操作，評(píng)估用于禁用所述單體平衡電流路徑的一個(gè)或多個(gè)蓄電池狀況，并且如果滿足所述蓄電池狀況，則進(jìn)行步驟(b)-(c)中的一個(gè)或多個(gè)。4.如方案3所述的充電方法，其中用于車載充電操作的蓄電池狀況與用于非車載充電操作的蓄電池狀況不同?！?br> 5.如方案3所述的充電方法，其中用于車載充電操作的所述蓄電池狀況包括車輛蓄電池組電流。6.如方案I所述的充電方法，其中步驟(b)還包括通過從蓄電池控制模塊給所述電子開關(guān)發(fā)送一個(gè)或多個(gè)開關(guān)控制信號(hào)來(lái)啟用所述單體平衡電流路徑。7.如方案6所述的充電方法，其中來(lái)自所述蓄電池控制模塊的所述開關(guān)控制信號(hào)將所有電子開關(guān)閉合，使得所有單體平衡電流路徑都被啟用。8.如方案6所述的充電方法，其中來(lái)自所述蓄電池控制模塊的所述開關(guān)控制信號(hào)閉合所述電子開關(guān)中的一些，使得所述單體平衡電流路徑中的一些被啟用，并且將所述單體平衡電流路徑中的一些被禁用。9.如方案I所述的充電方法，其中步驟(C)還包括給一個(gè)或多個(gè)蓄電池單體的第一組充電，同時(shí)使得一個(gè)或多個(gè)蓄電池單體的第二組旁通，并且通過所述單體平衡電流路徑使得所述第二組蓄電池單體旁通。10.如方案9所述的充電方法，其中通過單體平衡電流路徑使得所述第二組蓄電池單體旁通，每條單體平衡電流路徑包括處于閉合狀態(tài)中的電子開關(guān)和沿著反向方向操作的穩(wěn)壓二極管。11.如方案I所述的充電方法，還包括以下步驟
檢測(cè)所述車輛蓄電池的一個(gè)或多個(gè)蓄電池狀況；并且
在一個(gè)或多個(gè)蓄電池狀況改變時(shí)通過斷開所述電子開關(guān)來(lái)禁用所述單體平衡電流路徑。12.如方案I所述的充電方法，其中該方法在沒有將任一個(gè)蓄電池單體放電的情況下平衡所述多個(gè)蓄電池單體的電壓。13. 一種車輛蓄電池，包括
多個(gè)蓄電池單體；以及
多個(gè)單體平衡電流路徑，每條單體平衡電流路徑與相應(yīng)的蓄電池單體并聯(lián)連接并且包括串聯(lián)連接的電子開關(guān)和穩(wěn)壓二極管，
其中所述單體平衡電流路徑中的每一條都布置成在所述電子開關(guān)閉合并且在所述相應(yīng)的蓄電池單體上的電壓超過所述穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓時(shí)使得所述相應(yīng)的蓄電池單體芳通。
14.如方案13所述的車輛蓄電池，還包括
與所述多個(gè)電子開關(guān)連接的蓄電池控制模塊，其中所述蓄電池控制模塊通過控制信號(hào)控制所述電子開關(guān)中的每一個(gè)的狀態(tài)。15.如方案14所述的車輛蓄電池，其中所述蓄電池控制模塊一致地控制所述多個(gè)電子開關(guān)的狀態(tài)，使得所有電子開關(guān)在蓄電池充電操作期間都閉合。16.如方案13所述的車輛蓄電池，還包括
第一單體平衡電流路徑，其與第一蓄電池單體并聯(lián)連接并且具有閉合的電子開關(guān)和正在以反向狀態(tài)操作的穩(wěn)壓二極管；和
第二單體平衡電流路徑，其與第二蓄電池單體并聯(lián)連接并且具有閉合的電子開關(guān)和正在以向前狀態(tài)操作的穩(wěn)壓二極管，所述第一蓄電池單體具有比所述第二蓄電池單體更高的蓄電池單體電壓；
其中在蓄電池充電操作期間，所述第一單體平衡電流路徑導(dǎo)通并且防止所述第一蓄電池單體充電，而所述第二單體平衡電流路徑?jīng)]有導(dǎo)通并且允許所述第二蓄電池單體充電。17. 一種車輛蓄電池，包括
具有第一單體節(jié)點(diǎn)和第二單體節(jié)點(diǎn)的蓄電池單體；
單體平衡電流路徑，其具有串聯(lián)連接的第一路徑節(jié)點(diǎn)、電子開關(guān)、穩(wěn)壓二極管和第二路徑節(jié)點(diǎn)，其中所述單體平衡電流路徑的所述第一通路節(jié)點(diǎn)與所述蓄電池單體的第一單體節(jié)點(diǎn)連接，并且所述單體平衡電流路徑的第二路徑節(jié)點(diǎn)與所述蓄電池單體的第二單體節(jié)點(diǎn)連接，使得所述單體平衡電流路徑與所述蓄電池單體并聯(lián)；以及
蓄電池控制模塊，其具有與所述單體平衡電流路徑的所述電子開關(guān)連接的輸出端，其中所述單體平衡電流路徑在所述蓄電池控制模塊已經(jīng)閉合所述電子開關(guān)并且所述蓄電池單體的電壓超過所述穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓時(shí)使得所述蓄電池單體旁通。


下面將結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選示例性實(shí)施方案進(jìn)行說明，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，其中
圖I為示例性插入式電動(dòng)車輛的示意 圖2為示例性車輛蓄電池的一部分的示意性方框圖，所述示例性車輛蓄電池可以隨插入式電動(dòng)車輛例如圖I的插入式電動(dòng)車輛使用；
圖3顯示出示例性方法的一些步驟的流程圖，這些步驟可以用來(lái)給車輛蓄電池例如在圖2中所示的車輛蓄電池充電；并且
圖4為在圖2中的車輛蓄電池的另一個(gè)視圖，但是各個(gè)電子開關(guān)已經(jīng)通過蓄電池控制模塊接通，并且將某些單體平衡電流路徑突出以便幫助說明在圖3中的方法。
具體實(shí)施例方式在這里所述的車輛蓄電池和充電方法可以用來(lái)在蓄電池充電操作期間平衡單體電壓，并且按照防止各個(gè)單體過充電并且改善整體操作效率的方式進(jìn)行。根據(jù)一個(gè)可能的實(shí)施方案，車輛蓄電池包括多個(gè)單體平衡電流路徑，其每個(gè)與單個(gè)蓄電池單體并聯(lián)并且可以在其電壓超過某個(gè)最大值時(shí)使得相應(yīng)的單體分路或旁通。這可以使得充電不足的蓄電池單體在過充電蓄電池單體旁通的同時(shí)被充電。每個(gè)單體平衡電流路徑可以包括串聯(lián)的電子開關(guān)和穩(wěn)壓二極管組合，其中電子開關(guān)由蓄電池控制模塊控制，使得單體平衡能夠在蓄電池充電操作期間啟用并且在其它時(shí)間禁止。在這里描述的單體平衡技術(shù)可以增大可以從車輛蓄電池中得到的能量和功率；提高蓄電池充電操作的整體效率；改善單體平衡精確度，因?yàn)槠洳灰蕾囉凇耙淮巍眴误w讀?。缓?或改善單體感測(cè)精度，因?yàn)槠洳粫?huì)受到放電電流和在平衡電阻器上的電壓降的影響。參照?qǐng)D1，該圖顯示出可以隨在這里描述的單體平衡方法使用的示例性插入式電動(dòng)車輛10的一些部件。雖然下面的說明依據(jù)特定的插入式電動(dòng)車輛給出，但是應(yīng)該理解的是，該電動(dòng)車輛只是示例性的，并且替代地當(dāng)然可以使用其它車輛。例如，下面所述的車輛蓄電池和充電方法可以用于具有高電壓蓄電池組的任意車輛類型，包括混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)、插入式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(PHEV)、增程式電動(dòng)車輛(EREV)或蓄電池電動(dòng)車輛(BEV)，僅列出一些。另外，該充電方法可以不僅適用于蓄電池，而且還適用于接受充電的其他設(shè)備，例如超級(jí)電容器。根據(jù)示例性實(shí)施方案，插入式電動(dòng)車輛10與外部電源12相互作用，并且包括電源接線20、蓄電池充電器24、蓄電池30、電動(dòng)機(jī)32、逆變器/轉(zhuǎn)換器34、發(fā)動(dòng)機(jī)36、發(fā)電機(jī)38和控制模塊40。部件20-40可以固定安裝到插入式電動(dòng)車輛10并且位于 其上。外部電源12通過電源耦合器22給插入式電動(dòng)車輛10提供電能，并且可以為本領(lǐng)域所公知的多種不同電源類型中的一種。例如，外部電源12可以為借助標(biāo)準(zhǔn)電源插口(例如，IlOV AC或220V AC插口)提供電能的公用電力設(shè)施，或者它可以為便攜式發(fā)電機(jī)例如用天然氣、丙烷、汽油、柴油等運(yùn)行的發(fā)電機(jī)類型。在一個(gè)實(shí)施方案中，外部電源12為可再生能源，例如由來(lái)自太陽(yáng)能面板、風(fēng)輪機(jī)、水電裝置、生物材料等的能量供能的遠(yuǎn)程充電站。外部電源12不限于任意特定類型或?qū)嵤┓桨福灰梢酝ㄟ^電源耦合器22給插入式電動(dòng)機(jī)10提供電能。電源接線20為電源耦合器22可被插入或嵌入的插入式電動(dòng)機(jī)上的電入口件(inlet)。這使得車輛擁有者能夠容易將插入式電動(dòng)車輛10與普通AC壁插口例如在大多數(shù)車間和充電站中所通?？吹降哪切┻B接和斷開。電源接線20不限于任意特定的設(shè)計(jì)，并且可以為任意類型的入口件、連接件、插口、插頭、端口、插座等，包括基于導(dǎo)電、感應(yīng)或其它類型的電連接的方式。這些連接類型中的一些由一個(gè)或多個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(即，IEC 62196型1-2和模式1-4，IEC 60309，SAE J1772等)覆蓋。在示例性實(shí)施方案中，電源接線20為位于插入式電動(dòng)車輛10的外部上的電入口件，從而其能夠方便地被接入(例如在鉸接門或垂件(f lap)下)，并且包括用于傳送電功率的到蓄電池充電器24的一個(gè)或多個(gè)連接部和用于通信的到控制模塊40的一個(gè)或多個(gè)連接部。也可以采用其它布置和連接部。電源耦合器22可以用來(lái)將外部電源12連接至插入式電動(dòng)車輛10。電源耦合器有時(shí)被稱為電動(dòng)車輛供電設(shè)備(EVSE)電線組件。在一個(gè)實(shí)施方案中，電源I禹合器22可以為專門設(shè)計(jì)用于插入式電動(dòng)車輛的專用電線組件(例如在規(guī)范SAE J-1772和J-1773中所述的那些)，它包括第一端部、電纜或電線、控制單元和第二端部。電源耦合器22的第一端部為插入到標(biāo)準(zhǔn)AC墻壁插座中的三插腳接頭，并且其第二端部為插入到在車輛上的電源接頭20上的專門設(shè)計(jì)的接頭。電纜將電能從外部電源12引導(dǎo)或傳輸給插入式電動(dòng)車輛10，但是也可以在電源耦合器22的控制單元和位于車輛上的裝置例如控制模塊40之間傳輸一個(gè)或多個(gè)通信信號(hào)。電源耦合器22的控制單元可以包括任意數(shù)量的電子部件，包括但不限于傳感器、發(fā)送接收器、存儲(chǔ)裝置、接觸器、開關(guān)、接地故障電流中斷器(GFCI)部件以及任意其它合適的部件。在示例性實(shí)施方案中，電源耦合器22的控制單元由外部電源供電，檢測(cè)在電源耦合器周圍的各種狀況(例如，電能是否存在，電能的電壓和/或電流，電源耦合器的溫度等)，并且與控制模塊40通信這些狀況。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，在這里所述的方法不限于任意特定的電源耦合器或電線組件，可以采用任意數(shù)量的不同的電源耦合器。充電器24可以從各種電源包括外部和/或內(nèi)部電源接收電能。在外部電源的情況下，充電器24可以通過將外部電源12與充電器24連接的合適電源耦合器或充電電線組件22接收電能，如已解釋的。在內(nèi)部電源的情況下，充電器24可以通過在車輛內(nèi)的接頭從再生制動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)38或一些其它的部電源接收電能。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，充電器24可以根據(jù)任意數(shù)量的不同實(shí)施方案設(shè)置，可以按照任意數(shù)量的不同結(jié)構(gòu)連接，并且可以包括任意數(shù)量的不同部件，例如變壓器、整流器、開關(guān)式電源、濾波裝置、冷卻裝置、傳感器、控制單元和/或本領(lǐng)域所公知的任意其它合適部件。
電動(dòng)機(jī)32可以采用存儲(chǔ)在車輛蓄電池30中的電能來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)車輪，這些車輪反過來(lái)推進(jìn)該車輛。雖然圖I示意性地顯示出電動(dòng)機(jī)32為單個(gè)獨(dú)立裝置，但是電動(dòng)機(jī)可以與發(fā)電機(jī)組合在一起(所謂的“Mogen”)，或者它可以包括多個(gè)電動(dòng)機(jī)(例如分別用于前輪和后輪的單獨(dú)電機(jī)，用于每個(gè)車輪的單獨(dú)電機(jī)，用于不同功能的單獨(dú)電機(jī)等)，列舉一些可能。車輛10不限于任一種特定類型的電動(dòng)機(jī)，因?yàn)榭梢圆捎迷S多不同的電機(jī)類型、規(guī)格、技術(shù)等。在一個(gè)實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)32包括AC電機(jī)(例如三相AC感應(yīng)電機(jī)、多相AC感應(yīng)電機(jī)等)以及可以在再生制動(dòng)期間使用的發(fā)電機(jī)。電動(dòng)機(jī)32可以根據(jù)任意數(shù)量的不同實(shí)施方案設(shè)置(例如，AC或DC電機(jī)，有刷或無(wú)刷電機(jī)，永磁電機(jī)等)，它可以按照任意數(shù)量的不同結(jié)構(gòu)連接，并且它可以包括任意數(shù)量的不同部件，例如冷卻部件、傳感器、控制單元和/或本領(lǐng)域公知的任意其它合適部件。逆變器/轉(zhuǎn)換器34可以用作在車輛蓄電池30和電動(dòng)機(jī)32之間的中間部件，因?yàn)檫@兩個(gè)裝置往往設(shè)計(jì)用于根據(jù)不同操作參數(shù)工作。例如，在車輛推進(jìn)期間，逆變器/轉(zhuǎn)換器34可以使得來(lái)自蓄電池30的電壓升高，并且將電流從DC轉(zhuǎn)變成AC以便驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)32，而在再生制動(dòng)期間，逆變器/轉(zhuǎn)換器可以使得由制動(dòng)事件產(chǎn)生出的電壓減小，并且將電流從AC轉(zhuǎn)變成DC，從而它可以由蓄電池適當(dāng)存儲(chǔ)。在某種意義上，逆變器/轉(zhuǎn)換器34管理著這些不同的操作參數(shù)(即AC對(duì)DC，各種電壓電平等)如何一起工作。逆變器/轉(zhuǎn)換器34可以包括用于DC到AC轉(zhuǎn)換的逆變器、用于AC到DC轉(zhuǎn)變的整流器、用于提高電壓的升壓轉(zhuǎn)換器或變壓器、用于降低電壓的降壓轉(zhuǎn)換器或變壓器、其它合適的能量管理部件或其一些組合。在所示的示例性實(shí)施方案中，逆變器和轉(zhuǎn)換器單元集成為單個(gè)雙向裝置，但是也可以有其它實(shí)施方案。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到的是，逆變器/轉(zhuǎn)換器34可以根據(jù)任意數(shù)量的不同實(shí)施方案設(shè)置(例如具有單獨(dú)的逆變器和轉(zhuǎn)換器單元，雙向或單向的等)，可以按照任意數(shù)量的不同結(jié)構(gòu)連接，并且可以包括任意數(shù)量的不同部件，例如冷卻系統(tǒng)、傳感器、控制單元和/或本領(lǐng)域所公知的任意其它合適部件。發(fā)動(dòng)機(jī)36可以采用普通內(nèi)燃技術(shù)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)38，并且可以包括本領(lǐng)域所公知的任意合適類型的發(fā)動(dòng)機(jī)。合適發(fā)動(dòng)機(jī)的一些示例包括汽油、柴油、乙醇、柔性燃料、自然進(jìn)氣、潤(rùn)輪增壓、機(jī)械增壓(super-charged)、旋轉(zhuǎn)式、奧托循環(huán)、阿特金森(Atkins)循環(huán)和米勒(Miller)循環(huán)式發(fā)動(dòng)機(jī)以及本領(lǐng)域所公知的任意其它合適發(fā)動(dòng)機(jī)類型。根據(jù)在這里所示的具體實(shí)施方案，發(fā)動(dòng)機(jī)36為小型燃料高效發(fā)動(dòng)機(jī)(例如，小排量渦輪增壓四缸發(fā)動(dòng)機(jī))，它利用其機(jī)械輸出來(lái)使得發(fā)電機(jī)38運(yùn)轉(zhuǎn)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，發(fā)動(dòng)機(jī)36可以根據(jù)任意數(shù)量的不同實(shí)施方案設(shè)置，可以按照任意數(shù)量的不同結(jié)構(gòu)連接(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)36可以為并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的一部分，其中發(fā)動(dòng)機(jī)也與車輪機(jī)械連接，而不是專門用來(lái)產(chǎn)生電力)，并且可以包括任意數(shù)量的不同部件，例如傳感器、控制單元和/或本領(lǐng)域所公知的任意其它合適部件。發(fā)電機(jī)38如此與發(fā)動(dòng)機(jī)36機(jī)械連接，從而發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械輸出使得發(fā)電機(jī)產(chǎn)生出可以提供給車輛蓄電池30、電動(dòng)機(jī)32或兩者的電能。值得注意的是，發(fā)電機(jī)38可以根據(jù)任意數(shù)量的不同實(shí)施方案設(shè)置(例如，馬達(dá)32的發(fā)電機(jī)和發(fā)電機(jī)38可以合并為單個(gè)組件)，可以按照任意數(shù)量的不同結(jié)構(gòu)連接，并且可以包括任意數(shù)量的不同結(jié)構(gòu)，例如傳感器、控制單元和/或本領(lǐng)域所公知的任意其它合適部件。發(fā)電機(jī)38不限于任意特定的發(fā)電機(jī)類型或?qū)嵤┓桨浮?控制模塊40可以用來(lái)控制、管理或以其它方式管理車輛10的特定操作或功能，并且根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方案包括處理裝置46和存儲(chǔ)裝置48。處理裝置46可以包括任意類型的合適電子處理器(例如微處理器、微控制器、特定用途集成電路(ASIC)等)，用來(lái)執(zhí)行軟件、固件、程序、算法、腳本等的指令。該處理器不限于任一種部件或裝置。存儲(chǔ)裝置48可以包括任意類型的合適電子存儲(chǔ)部件，并且可以存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)和信息。這例如包括感測(cè)出的蓄電池狀況；查詢表和其它數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；軟件、固件、程序、算法、腳本和其它電子指令；部件特征和背景信息等。本方法一以及這些任務(wù)所需的任意其它電子指令和/或信息一也可以存儲(chǔ)或以其它方式保持在存儲(chǔ)裝置48中?？刂颇K40可以通過I/O設(shè)備和合適的連接例如通信總線與其它車輛裝置和模塊電子連接，從而它們可以按照要求相互作用。這些當(dāng)然只是控制模塊40的一些可能的布置、功能和能力，也可以采用其它形式。根據(jù)該具體實(shí)施方案，控制模塊40可以為獨(dú)立電子模塊(例如，車輛集成控制模塊(VICM)、牽引功率逆變器模塊(TPIM)、蓄電池功率逆變器模塊(BPIM)等)，它可以結(jié)合或包括在車輛內(nèi)的另一個(gè)電子模塊(例如傳動(dòng)系控制模塊、發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊、混合動(dòng)力控制模塊等)內(nèi)，或者它可以為更大型網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)的一部分(例如蓄電池管理系統(tǒng)(BMS)、車輛能量管理系統(tǒng)等)，列出一些可能性。還有，示例性插入式電動(dòng)車輛10的前面說明和圖I中的附圖不僅僅用來(lái)說明一種可能的車輛布置，而是按照通常的方式實(shí)現(xiàn)?？梢圆捎萌我鈹?shù)量的其它車輛布置和構(gòu)架，包括與在圖I中所示的重大不同的那些布置和構(gòu)架?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2，該圖顯示出示例性車輛蓄電池30的一部分的示意圖，它可以用來(lái)給車輛10提供能量。車輛蓄電池30可以存儲(chǔ)電能，該電能至少部分用于車輛推進(jìn)，以及滿足車輛的其它電力需求。根據(jù)示例性實(shí)施方案，蓄電池30包括具有多個(gè)單獨(dú)蓄電池單體52-58的高電壓蓄電池組50(例如40V-60V)、多個(gè)單體平衡電流路徑62-68和蓄電池控制模塊70。蓄電池組50包括單獨(dú)蓄電池單體52-58的集合，它可以串聯(lián)、并聯(lián)或兩者的組合以便輸送所期望的電壓、電流、電容、功率密度和/或其它性能特性。在圖2中所示的具體實(shí)施例中，蓄電池單體52-58相互串聯(lián)連接。蓄電池組50可以采用任意合適的蓄電池化學(xué)技術(shù)，包括基于以下技術(shù)的蓄電池技術(shù)鋰離子、鎳金屬氫化物(NiMH)、鎳鎘(NiCd)、氯化鈉鎳(NaNiCl)或一些其它的蓄電池技術(shù)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，蓄電池組50包括多個(gè)鋰離子蓄電池單體。蓄電池組50應(yīng)設(shè)計(jì)成承受反復(fù)充電和放電循環(huán)，并且可以與其它儲(chǔ)能裝置例如電容器、超級(jí)電容器、感應(yīng)器等結(jié)合使用。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，車輛蓄電池可以根據(jù)任意數(shù)量的不同實(shí)施方案設(shè)置，可以按照任意數(shù)量的不同結(jié)構(gòu)連接，并且可以包括任意數(shù)量的不同子部件，例如傳感器、控制單元和/或本領(lǐng)域所公知的任意其它合適部件。單體平衡電流路徑62-68分別與蓄電池單體52_58并聯(lián)連接，并且在其電壓超過某個(gè)閾值時(shí)提供將單體分流或旁通的路徑。每個(gè)單體平衡電流路徑包括與穩(wěn)壓二極管82-88串聯(lián)連接的電子開關(guān)72-78。例如，單體平衡電流路徑62連接在蓄電池單體52的第一和第二節(jié)點(diǎn)90和92之間，并且包括與穩(wěn)壓二極管82串聯(lián)連接的電子開關(guān)72。如果電子開關(guān)72關(guān)閉并且在蓄電池單體52上的電壓超過穩(wěn)壓二極管82的擊穿電壓，則來(lái)自蓄電池充電操作的電流可以通過流經(jīng)開關(guān)72和二極管82而繞過單體52，這防止了蓄電池單體52進(jìn)一步充電。相同的構(gòu)思同樣應(yīng)用于其它蓄電池單體和單體平衡電流路徑，從而在蓄電池充電操作期間，在使得高壓?jiǎn)误w旁通的同時(shí)可以給低電壓?jiǎn)误w充電。該選擇性充電過程能夠?qū)崿F(xiàn)在蓄電池30內(nèi)的單體平衡，從而單體電壓變得更加均勻或一致，如將在下面更詳細(xì)描述的一樣。·如本領(lǐng)域所廣泛理解的一樣，電子開關(guān)72-78為用來(lái)選擇地?cái)嚅_電路的電氣部件，并且可以為任意合適類型的開關(guān)、晶體管等。開關(guān)72-78可以按照兩種狀態(tài)中的一種工作電在開關(guān)的端子之間流動(dòng)時(shí)的“閉合”或“接通”狀態(tài)，或者在沒有電流動(dòng)時(shí)的“打開”或“斷開”狀態(tài)。用于開關(guān)72-78的合適開關(guān)或晶體管類型的一些示例包括但不限于雙極結(jié)晶體管(BJT)和所有類型的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)例如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)和門極結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JFET)。電子開關(guān)72-78不限于任意特定的開關(guān)或晶體管類型。在非限定實(shí)施例中，開關(guān)72-78中的每一個(gè)為NPN雙極結(jié)晶體管(BJT)，它包括用于導(dǎo)電的集電極和發(fā)射極端子、與蓄電池控制模塊70連接以接收控制信號(hào)的基極端子和大約為5-10安培的電流閾值(這使得能夠進(jìn)行IlOV或220V非車載充電)?？刂菩盘?hào)控制著開關(guān)的狀態(tài)，并且可以使之“接通”或“斷開”。穩(wěn)壓二極管82-88為這樣的電氣部件，這些電氣部件允許電流沿著前進(jìn)方向流動(dòng)，例如普通二極管，并且當(dāng)二極管上的電壓超過擊穿或穩(wěn)壓電壓時(shí)還允許電流沿著反向方向流動(dòng)。穩(wěn)壓二極管的結(jié)構(gòu)和操作對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言是公知的，并且因此這里不在重復(fù)說明。根據(jù)在圖2中所示的示例性實(shí)施方案，穩(wěn)壓二極管82為單體平衡電流路徑52的一部分，并且連接成使得在開關(guān)72閉合并且在蓄電池單體52上的電壓超過穩(wěn)壓擊穿電壓時(shí)電流只是在從第一單體節(jié)點(diǎn)90到第二單體節(jié)點(diǎn)92的電流路徑中流動(dòng)。一旦滿足這些條件，則電流自由地在單體平衡電流路徑62中流動(dòng)并且繞過蓄電池單體52，從而不再對(duì)它進(jìn)行充電。在一個(gè)非限定實(shí)施例中，穩(wěn)壓二極管82-88中的每一個(gè)的電流閾值大約為5-10安培，并且擊穿電壓大約為3. OV-5. 0V。在單體平衡電流路徑中也可以采用其它類型的電氣部件，因?yàn)樵谶@里所示的穩(wěn)壓二極管只是一個(gè)示例。蓄電池控制模塊70可以包括任意種類的電子處理裝置、存儲(chǔ)裝置、輸入/輸出(I/
O)設(shè)備和其它已知的部件，并且可以進(jìn)行各種控制和/或通信相關(guān)的功能。例如，蓄電池控制模塊70可以接收來(lái)自各種蓄電池傳感器100的傳感器信號(hào)，并且對(duì)這些傳感器信號(hào)進(jìn)行評(píng)估、分析和/或處理以便控制蓄電池30的一個(gè)或多個(gè)方面。采用傳感器信號(hào)來(lái)控制電子開關(guān)72-78的狀態(tài)是用于蓄電池控制模塊70的合適功能的一個(gè)示例。在另一個(gè)實(shí)施例中，蓄電池控制模塊70接收來(lái)自蓄電池傳感器100的傳感器信號(hào)并且將它們打包成傳感器消息，然后通過合適的連接例如CAN總線、系統(tǒng)控制總線(SMBus)、專有通信鏈路等將該傳感器消息發(fā)送給控制模塊40或一些其它裝置。蓄電池控制模塊70可以收集蓄電池傳感器讀數(shù)，并且將它們與有關(guān)的蓄電池特性和與蓄電池單體化學(xué)特性、單體容量、上蓄電池電壓限值、下蓄電池電壓限值、蓄電池電流限值、蓄電池溫度限值、溫度輪廓、蓄電池電阻、充電/放電事件的次數(shù)或歷史等相關(guān)的背景信息一起存儲(chǔ)在本地存儲(chǔ)器中。應(yīng)該理解的是，蓄電池控制模塊70可以為獨(dú)立電子模塊,它可以結(jié)合或包括在車輛內(nèi)的另一個(gè)電子模塊內(nèi)(例如控制模塊40)，它可以為更大型網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)的一部分，它可以位于車輛蓄電池內(nèi)，或者它可以位于蓄電池外面，列出一些可能性。蓄電池控制模塊70不限于上面所述并且在圖2中所示的示意性說明。在一個(gè)實(shí)施方案中，蓄電池控制模塊70包括一個(gè)或多個(gè)蓄電池傳感器100。 蓄電池傳感器100可以包括任意種類的不同感測(cè)部件或元件，并且可以監(jiān)測(cè)各種蓄電池狀況例如電壓、電流、充電狀態(tài)(S0C)、健康狀態(tài)(S0H)、溫度等。蓄電池傳感器100可以包括集成在車輛蓄電池30(例如智能或靈巧蓄電池)內(nèi)、外部地位于蓄電池外面或根據(jù)一些其它已知布置方式設(shè)置的傳感器。蓄電池傳感器100可以逐單體地監(jiān)測(cè)、感測(cè)或以其它方式確定蓄電池狀況，作為蓄電池組的區(qū)域或單體的塊或集合的平均、作為整個(gè)蓄電池組的平均，或者根據(jù)本領(lǐng)域所公知的一些其它方法。在示例性實(shí)施方案中，蓄電池傳感器100包括用于感測(cè)單獨(dú)單體電壓的電壓傳感器102-108、用于感測(cè)流經(jīng)蓄電池組的電流的電流傳感器110以及任意數(shù)量的其它傳感器例如溫度傳感器等。傳感器102-110可以與蓄電池控制模塊70、控制模塊40或任意其它合適的裝置連接?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3，該圖顯示出用于給車輛蓄電池例如在圖I和2中所示的車輛蓄電池充電的示例性方法150的一些步驟。該方法150可以用來(lái)在蓄電池充電操作期間平衡單體電壓，并且可以按照防止單獨(dú)單體過充電并且改善操作的整體效率的方式進(jìn)行。如上所述，該方法150提供了這樣的充電方案，即它通過對(duì)未充電完全的單體進(jìn)行充電并且同時(shí)使得過充電單體旁通或旁路來(lái)平衡在蓄電池組上的單體電壓。該方法150可以在任意蓄電池充電操作期間進(jìn)行，所述操作可以包括“非車載充電操作”(例如，在將車輛插入到外部電源12中時(shí))、“車載充電操作”(例如在車輛正在經(jīng)歷再生制動(dòng)或正在用發(fā)電機(jī)38進(jìn)行充電時(shí))或任意其它合適的充電操作。從步驟154開始，該方法確定車輛當(dāng)前是否正在經(jīng)歷蓄電池充電操作，并且可以按照許多不同的方式進(jìn)行。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，步驟154在電源耦合器22電連接在外部電源12和電源連接裝置20之間時(shí)檢測(cè)非車載充電操作或者事件。該連接可以通過電源連接裝置20、電源耦合器22或一些其它裝置檢測(cè)或感測(cè)出，并且可以通過適當(dāng)?shù)碾娮酉⑤斔徒o蓄電池控制模塊70。在不同的實(shí)施例中，步驟154響應(yīng)于再生制動(dòng)事件(例如制動(dòng)控制模塊等會(huì)給蓄電池控制模塊70發(fā)送再生制動(dòng)消息)或響應(yīng)于由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)38進(jìn)行的充電來(lái)檢測(cè)出車載充電操作。也可以采用其它實(shí)施方案。如果該方法確定出正在進(jìn)行蓄電池充電操作，則該方法前進(jìn)至下一個(gè)步驟，否則該方法回到步驟154以作進(jìn)一步監(jiān)測(cè)。接著，步驟158確定蓄電池充電操作或事件的類型。如上所述，可以將充電事件分成幾個(gè)不同的類別，包括非車載充電操作和車載充電操作?！胺擒囕d充電操作”廣義上包括充電來(lái)源位于車輛外部的任意充電事件(例如從外部電源12充電)。另一方面車載充電操作”廣義地包括充電來(lái)源位于車輛內(nèi)部的任意充電事件(例如，從再生制動(dòng)操作進(jìn)行充電或從發(fā)電機(jī)38進(jìn)行充電)。在步驟154中所使用的檢測(cè)蓄電池充電操作的任意技術(shù)可隨步驟158應(yīng)用、使用或組合以便確定充電操作的類型或特性。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，也可以采用其它實(shí)施方案，因?yàn)椴襟E154和158不限于在這里所給出的實(shí)施例。根據(jù)充電操作的特性，步驟162沿著幾條不同的路徑中的一條進(jìn)行該方法。例如，如果蓄電池充電操作為車載充電操作，則該方法前進(jìn)至步驟166 ;如果蓄電池充電操作為非車載充電操作，則該方法前進(jìn)至步驟170。單體平衡即使在蓄電池充電操作期間也不總是適當(dāng)?shù)幕蚱谕?。因此，步驟166和170收集并且評(píng)估各種蓄電池狀況和/或參數(shù)以便確定那時(shí)候是否應(yīng)該啟用單體平衡特征，通常在蓄電池控制模塊70將電子開關(guān)72-78閉合時(shí)“啟用”單體平衡。因?yàn)樾铍姵亟M電流會(huì)流經(jīng)已經(jīng)啟用并且其穩(wěn)壓二極管正在沿著反向方向工作的任意電流路徑，所以每個(gè)單體平衡電流路徑62-68應(yīng)該能夠操控全部蓄電池組電流(例如由電流傳感器110檢測(cè)出的電流)。因此，本方法可以用來(lái)評(píng)價(jià)在閉合電子開關(guān)·72-78并且啟用單體平衡特征之前所預(yù)期的蓄電池組電流和/或其它蓄電池狀況。車載和非車載充電操作可以需要不同的蓄電池狀況或標(biāo)準(zhǔn)以便作出這種判斷，因此需要步驟166和 170。例如，用外部電源12進(jìn)行非車載充電與再生制動(dòng)相比通常是更穩(wěn)定并且可預(yù)測(cè)的能量源，再生制動(dòng)在所提供的電壓和/或電流方面變化會(huì)非常大。如果步驟162確定當(dāng)前正在進(jìn)行非車載充電操作，則步驟170可以進(jìn)行簡(jiǎn)單檢查以確保整個(gè)蓄電池組電壓沒有超過某個(gè)閾值，或者它可以在該方法通過閉合電子開關(guān)72-78啟用單體平衡特征之前評(píng)估一些其它蓄電池狀況。如果另一方面步驟162確定當(dāng)前正在進(jìn)行車載充電操作，則步驟166可以在啟用單體平衡之前考慮更嚴(yán)格的蓄電池狀況和標(biāo)準(zhǔn)。一種這樣的蓄電池狀況可以涉及由電流傳感器110測(cè)量出的流經(jīng)蓄電池組50的電流量。因?yàn)樵偕苿?dòng)事件(即車載充電操作)會(huì)導(dǎo)致臨時(shí)的電流沖擊，所以步驟166可以想要在通過開關(guān)72-78啟用單體平衡之前確保蓄電池電流低于某個(gè)電流閾值(例如小于7安培)。否則，包括電開關(guān)72-78和穩(wěn)壓二極管82-88的單體平衡電流路徑62-68中的每一個(gè)將必須被配備以操控流經(jīng)蓄電池組的全部電流量。這會(huì)給該系統(tǒng)增加不想要的成本。在示例性實(shí)施方案中，步驟166和170采用不同的蓄電池狀況來(lái)確定是否和什么時(shí)候應(yīng)該啟用單體平衡，其中步驟166通常采用更嚴(yán)格或限制性的標(biāo)準(zhǔn)?？梢杂刹襟E166和/或170采用的蓄電池狀況的示例包括蓄電池組電流、蓄電池組電壓、蓄電池組充電狀態(tài)(SOC)、蓄電池組溫度、蓄電池組估計(jì)充電事件以及基于單體水平而不是蓄電池組水平的類似標(biāo)準(zhǔn)。如上所述，該方法可以想要保持單體平衡特征在蓄電池正在經(jīng)歷產(chǎn)生超過某個(gè)閾值的蓄電池組電流的車載充電操作時(shí)禁用(即，電子開關(guān)72-78打開)。在步驟166和/或170中用來(lái)確定是否和什么時(shí)候啟用系統(tǒng)的單體平衡特征的蓄電池狀況可以是靜態(tài)的(例如在蓄電池和/或車輛制造期間確定的)、動(dòng)態(tài)的(例如在應(yīng)對(duì)蓄電池狀況變化的操作期間由蓄電池控制模塊70確定的等)或者在制造期間預(yù)定的和在操作期間所調(diào)整的，列出幾個(gè)例子。而且，各種標(biāo)準(zhǔn)可以考慮會(huì)影響包括滯后現(xiàn)象、擴(kuò)散等的測(cè)量值的因素。步驟174檢查在啟用單體平衡特征之前是否滿足蓄電池狀況。在車載或非車載充電操作情況下，步驟174確定是否滿足各種蓄電池狀況，并且可以按照任意不同的方式進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施方案中，步驟174評(píng)估下面蓄電池狀況的一些組合整個(gè)蓄電池電流是否小于電流閾值、最小單體電壓是否小于電壓閾值和/或估計(jì)的充電時(shí)間是否小于充電時(shí)間閾值。如果例如對(duì)于所有這些詢問的回答都為是，則步驟174可以確定針對(duì)非車載充電操作的單體平衡是適當(dāng)?shù)?。在車載充電操作示例中，步驟174可以計(jì)算使得最高充電的蓄電池單體為相應(yīng)的穩(wěn)壓擊穿電壓所需的電流，然后確定當(dāng)前蓄電池電流是否小于計(jì)算出的電流加上滯后值。在一些情況下，步驟174可能需要滿足所有蓄電池狀況以便啟用單體平衡，在其它情況下，該步驟可只需要滿足其中一些蓄電池狀況。如果步驟174確定已經(jīng)滿足所需的蓄電池狀況，則該方法前進(jìn)至步驟178以便啟用單體平衡；如果步驟174確定還沒有滿足蓄電池狀況，則該方法前進(jìn)至步驟182以便禁用單體平衡(這會(huì)涉及打開開關(guān)72-78或者將它們保持在打開狀態(tài)中)。應(yīng)該理解的是，步驟162-174是可選的，并且可以刪除或替換這些步驟中的任意組合。為了例舉說明，該方法可以僅是閉合電子開關(guān)72-78，并且不論什么時(shí)候檢測(cè)出充電事件則啟用單體平衡，而不是如上所述在車載和非車載充電操作之間進(jìn)行區(qū)分然后因此評(píng)估蓄電池狀況。
步驟178閉合一個(gè)或多個(gè)電子開關(guān)使得啟用單體平衡特征。該步驟可以按照許多不同的方式進(jìn)行，所有這些都是可能性。例如，在步驟178中，蓄電池控制模塊70可以給電子開關(guān)72-78發(fā)送開關(guān)控制信號(hào)，從而立即閉合或接通它們(這同時(shí)啟用所有單體平衡電流路徑)，或者控制模塊可以單獨(dú)地控制這些開關(guān)，從而一些接通，并且一些打開。在示例性實(shí)施方案中，電子控制模塊70同時(shí)閉合所有電子開關(guān)72-78，由此啟用所有單體平衡電流路徑。同樣，步驟182打開這些電子開關(guān)中的一個(gè)或多個(gè)，從而至少一些單體平衡電流路徑被禁用。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，僅僅因?yàn)閱⒂昧颂囟ǖ膯误w平衡電流路徑，并不意味著它將導(dǎo)通電流并且使得相應(yīng)的蓄電池單體旁通；該單體電壓首先必須超過穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓。一旦電子開關(guān)已經(jīng)閉合或打開，則步驟190給車輛蓄電池30充電。即使在所有單體平衡電流路徑都啟用的情況下，不論電流是否給特定蓄電池單體充電或者使之旁通很大程度上取決于蓄電池單體電壓。為了說明這一點(diǎn)，考慮在圖4中所示的實(shí)施例，其中假設(shè)蓄電池單體52、54、56和58分別具有3. 5V、3. 8V、3. 4V和3. 6V的單體電壓，并且所有穩(wěn)壓二極管具有3. 8V的擊穿電壓。另外，圖4已經(jīng)改變?yōu)轱@示出示例性的箭頭電流通路。蓄電池單體52、56和58所有都具有低于相應(yīng)穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓的單體電壓；因此單體平衡電流路徑62、66和68在其穩(wěn)壓二極管正在沿著向前(正向)方向操作時(shí)沒有導(dǎo)通，并且電流流經(jīng)單體52、56和58并且給它們充電。但是，因?yàn)閱误w54的單體電壓為3. 8V即處于穩(wěn)壓擊穿電壓水平處，所以單體平衡電流路徑54是導(dǎo)通的。該電流通路顯示在圖4中并且用來(lái)使得蓄電池單體54旁通或旁路，從而不能對(duì)它進(jìn)行進(jìn)一步充電；也就是說，蓄電池單體54的電壓限制在3. 8V處。如果其它蓄電池單體52、56和58中的任一個(gè)的單體電壓達(dá)到3. 8V,則單體平衡電流路徑62、66和68將變得導(dǎo)通并且使得其相應(yīng)的蓄電池單體旁通。如果在任意時(shí)刻該方法確定當(dāng)前蓄電池狀況對(duì)于單體平衡而言不適當(dāng)，則蓄電池控制模塊70可以給開關(guān)72-78發(fā)送開關(guān)控制信號(hào)以將這些開關(guān)打開并且禁用單體平衡特征。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，代替上述示例性方法或者與之結(jié)合可以采用一種或多種其它蓄電池單體平衡技術(shù)，包括將過充電的蓄電池單體放電以實(shí)現(xiàn)蓄電池單體平衡。
要理解的是，前面的說明不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限定，而是本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選示例性實(shí)施方案的說明。本發(fā)明不限于在這里所披露的具體實(shí)施方案，而是只是由下面的權(quán)利要求限定。另外，在前面說明書中所包含的表述涉及具體實(shí)施方案，并且不應(yīng)該解釋為對(duì)本發(fā)明的范圍或在權(quán)利要求中所采用的術(shù)語(yǔ)進(jìn)行限制，除非上面明顯限定了術(shù)語(yǔ)或短語(yǔ)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員很容易想到各種其它實(shí)施方案以及對(duì)所披露的實(shí)施方案作出各種變化和變型。例如，這些步驟的特定組合和順序僅僅是一種可能性，因?yàn)楸痉椒梢园ň哂斜仍谶@里所示的更多、更少或不同步驟的步驟組合。所有這些其它的實(shí)施方案、變化和變型都落入在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。如在該說明書和權(quán)利要求書中所使用的一樣，術(shù)語(yǔ)“例如”、“比如”和詞語(yǔ)“包括”、“具有”、“包含”及其它詞語(yǔ)形式在與一個(gè)或多個(gè)部件或其它項(xiàng)目結(jié)合使用時(shí)，每個(gè)都解釋為開放式的，意味著列表不應(yīng)該被認(rèn)為排除其它額外的部件或項(xiàng)目。其它術(shù)語(yǔ)要采用其最 廣義的合理含義來(lái)解釋，除非它們用在在需要不同解釋的上下文中。
權(quán)利要求
1.一種給車輛蓄電池充電的方法，包括以下步驟 (a)提供具有多個(gè)蓄電池單體和多個(gè)單體平衡電流路徑的車輛蓄電池，每個(gè)所述單體平衡電流路徑與相應(yīng)的蓄電池單體并聯(lián)連接并且包括串聯(lián)連接的電子開關(guān)和穩(wěn)壓二極管； (b)通過閉合所述電子開關(guān)來(lái)啟用所述單體平衡電流路徑；并且 (c)通過啟用的單體平衡電流路徑給所述車輛蓄電池充電，其中在充電過程期間，所述蓄電池單體中的一個(gè)或多個(gè)被充電，并且所述蓄電池單體中的一個(gè)或多個(gè)通過單體平衡電流路徑被旁通。
2.如權(quán)利要求I所述的充電方法，還包括以下步驟 確定是否存在蓄電池充電操作，如果存在蓄電池充電操作，則進(jìn)行步驟(b)-(c)中的一個(gè)或多個(gè)。
3.如權(quán)利要求2所述的充電方法，還包括以下步驟 確定所述車輛蓄電池當(dāng)前是否正在經(jīng)歷車載充電操作或非車載充電操作，評(píng)估用于禁用所述單體平衡電流路徑的一個(gè)或多個(gè)蓄電池狀況，并且如果滿足所述蓄電池狀況，則進(jìn)行步驟(b)-(c)中的一個(gè)或多個(gè)。
4.如權(quán)利要求3所述的充電方法，其中用于車載充電操作的蓄電池狀況與用于非車載充電操作的蓄電池狀況不同。
5.如權(quán)利要求3所述的充電方法,其中用于車載充電操作的所述蓄電池狀況包括車輛蓄電池組電流。
6.如權(quán)利要求I所述的充電方法，其中步驟(b)還包括通過從蓄電池控制模塊給所述電子開關(guān)發(fā)送一個(gè)或多個(gè)開關(guān)控制信號(hào)來(lái)啟用所述單體平衡電流路徑。
7.如權(quán)利要求6所述的充電方法，其中來(lái)自所述蓄電池控制模塊的所述開關(guān)控制信號(hào)將所有電子開關(guān)閉合，使得所有單體平衡電流路徑都被啟用。
8.如權(quán)利要求6所述的充電方法，其中來(lái)自所述蓄電池控制模塊的所述開關(guān)控制信號(hào)閉合所述電子開關(guān)中的一些，使得所述單體平衡電流路徑中的一些被啟用，并且將所述單體平衡電流路徑中的一些被禁用。
9.一種車輛蓄電池，包括 多個(gè)蓄電池單體；以及 多個(gè)單體平衡電流路徑，每條單體平衡電流路徑與相應(yīng)的蓄電池單體并聯(lián)連接并且包括串聯(lián)連接的電子開關(guān)和穩(wěn)壓二極管， 其中所述單體平衡電流路徑中的每一條都布置成在所述電子開關(guān)閉合并且在所述相應(yīng)的蓄電池單體上的電壓超過所述穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓時(shí)使得所述相應(yīng)的蓄電池單體芳通。
10.一種車輛蓄電池，包括 具有第一單體節(jié)點(diǎn)和第二單體節(jié)點(diǎn)的蓄電池單體； 單體平衡電流路徑，其具有串聯(lián)連接的第一路徑節(jié)點(diǎn)、電子開關(guān)、穩(wěn)壓二極管和第二路徑節(jié)點(diǎn)，其中所述單體平衡電流路徑的所述第一通路節(jié)點(diǎn)與所述蓄電池單體的第一單體節(jié)點(diǎn)連接，并且所述單體平衡電流路徑的第二路徑節(jié)點(diǎn)與所述蓄電池單體的第二單體節(jié)點(diǎn)連接，使得所述單體平衡電流路徑與所述蓄電池單體并聯(lián)；以及蓄電池控制模塊，其具有與所述單體平衡電流路徑的所述電子開關(guān)連接的輸出端，其中所述單體平衡電流路徑在所述蓄電池控制模塊已經(jīng)閉合所述電子開關(guān)并且所述蓄電池單體的 電壓超過所述穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓時(shí)使得所述蓄電池單體旁通。
全文摘要
一種車輛蓄電池和充電方法，可用來(lái)在蓄電池充電操作期間平衡單體電壓，并且按照防止各個(gè)單體過充電并且改善整體操作效率的方式進(jìn)行。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，車輛蓄電池包括多個(gè)單體平衡電流路徑，每條都與單獨(dú)蓄電池單體并聯(lián)連接，并可在其電壓超過某個(gè)最大值時(shí)使得相應(yīng)單體旁通或旁路。這可使得未充電完全的蓄電池單體能夠在過充電的蓄電池單體被旁通的同時(shí)進(jìn)行充電。每個(gè)單體平衡電流路徑可包括串聯(lián)連接的電子開關(guān)和穩(wěn)壓二極管組件，其中電子開關(guān)由蓄電池控制模塊控制成使得單體平衡可在蓄電池充電操作期間啟用并且在其它時(shí)間禁用。
文檔編號(hào)H01M10/44GK102903981SQ20121026067
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者J.C.吉布斯, K.M.約翰遜 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司