電池并聯(lián)平衡電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電池并聯(lián)平衡電路。一種用于調(diào)節(jié)經(jīng)過電池組的充電電流和放電電流的方法。兩個或更多個電池組與逆變器并聯(lián)，使得逆變器能使用電網(wǎng)電力來給電池組充電或者電池組能通過逆變器來提供交流電。電流平衡電路裝置被放置成與每個電池組串聯(lián)并且用于調(diào)節(jié)經(jīng)過電池組的電流使得電池組都不被過度充電或放電。電流平衡電路包括串聯(lián)并且相反方向布置的兩個場效晶體管（FET），其中一個FET控制充電電流，而另一個FET控制放電電流。平衡電路還包括電流傳感器，并且使用比例-積分控制來向FET提供信號使得流過電路的實際電流被調(diào)節(jié)為目標電流值。
【專利說明】電池并聯(lián)平衡電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體而言涉及電流調(diào)節(jié)電路，更特定而言涉及用于在具有變化的健康狀態(tài)或荷電狀態(tài)的兩個或多個并聯(lián)電池組之間調(diào)節(jié)充電電流和放電電流的方法和設(shè)備，其中該設(shè)備不包括機械開關(guān)或繼電器并且使用場效應(yīng)管、電流傳感器和控制級來實現(xiàn)經(jīng)過并聯(lián)電池組中每一個的所希望的電流。
【背景技術(shù)】
[0002]電動車輛和汽油或柴油電動混合車輛在目前的汽車市場上變得越來越流行。電動和混合車輛提供若干所希望的特征，例如減少的排放/減少的基于石油的燃料的使用以及可能更低的運行成本。電動和混合車輛的關(guān)鍵部件是電池組。在這些車輛中的電池組通常包括多個互連的電池單體，其能根據(jù)推進車輛的需求來遞送大量電力。
[0003]由于多種原因，包括車輛壽命終結(jié)時，電池組或電池組部段可從車輛內(nèi)服務(wù)移除。這些電池組或電池組部段可相對于它們投入車輛內(nèi)服務(wù)時的容量(健康狀態(tài))具有減小的能量容量。然而，即使是略微欠佳的健康狀態(tài)，電動車輛電池組仍可存儲大量能量，并且可用于除了給車輛供電之外的其它應(yīng)用中。提出了這樣的電池組的多種不同的車輛壽命后用途，包括在社區(qū)儲能(CES)系統(tǒng)中使用電池組。
[0004]CES系統(tǒng)對于小社區(qū)，例如住宅分區(qū)或商業(yè)或工業(yè)中心存儲能量。CES系統(tǒng)通常用于增加從公用電網(wǎng)可獲取的電力，存儲從例如太陽能和風能等源在本地生成的能量以及在從公用電網(wǎng)斷電的情況下提供備用能源。自電動車輛的車輛壽命后電池組可用于CES系統(tǒng)中，但由于電池組的部段的健康狀態(tài)的差異使得并聯(lián)的多個電池組連接較為復(fù)雜。這種差異是有問題的，因為如果電池組具有不同的容量，在車輛后使用的情形下它們可能會具有不同容量，并聯(lián)的多個電池組將以不同的速率充電和放電。如果不調(diào)節(jié)電流，在電池組之間的充電與放電速率之間的差別可能會造成某些電池組或電池單體過度充電或放電，導(dǎo)致?lián)p壞。
[0005]各種電流調(diào)節(jié)裝置為本領(lǐng)域中已知的，從簡單的電阻平衡器到在授予Fisher等人的美國專利N0.4，290，007中所公開的帶晶體管的電路。雖然Fisher等人的裝置克服了電阻平衡器和早期晶體管電路的某些缺點，但通過晶體管的電流流動預(yù)期是單向的。需要使用DPDT開關(guān)來適當?shù)剡B接在電池與電源/荷載之間的晶體管以保持晶體管在使用期間正向偏壓，以使得晶體管可控制的電流量最大。如果晶體管反向偏壓，在很大程度上限制了其能控制的電流量。需要一種無縫地調(diào)節(jié)經(jīng)過多電池組并聯(lián)系統(tǒng)中的每個電池組的充電電流和放電電流的方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)內(nèi)容，本發(fā)明公開了一種用于調(diào)節(jié)經(jīng)過電池組的充電電流和放電電流的方法?？删哂胁煌芰看鎯δ芰Φ膬蓚€或更多個電池組與逆變器并聯(lián)，使得逆變器能使用電網(wǎng)電力來給電池組充電或者電池組能通過逆變器來提供交流電。電流平衡電路裝置被放置成與每個電池組串聯(lián)并且用于調(diào)節(jié)經(jīng)過電池組的電流使得電池組都不被過度充電或放電。電流平衡電路包括串聯(lián)且反方向布置的兩個場效晶體管(FET)，使得一個FET控制充電電流并且另一個FET控制放電電流。平衡電路還包括電流傳感器，并且使用比例-積分控制來向FET的柵極提供信號使得流過電路的實際電流被調(diào)節(jié)為目標電流值，其中為每個電池組確定目標電流值以便在多個電池組之中提供平衡的充電和放電。
[0007]本發(fā)明提供下列技術(shù)方案。
[0008]技術(shù)方案1.一種用于調(diào)節(jié)到或自附連的電池組的電流的電池并聯(lián)平衡裝置，所述裝置包括:
充電場效晶體管(FET)和放電FET，它們串聯(lián)連接并且沿相反方向定向；
電流傳感器，其與所述FET串聯(lián)，用于測量經(jīng)過所述FET的實際電流；以及控制級，用于調(diào)整所述充電FET的電阻和所述放電FET的電阻，其中當所述電池組充電時，所述充電FET調(diào)節(jié)所述實際電流為充電目標電流值并且當所述電池組放電時所述放電FET調(diào)節(jié)所述實際電流為放電目標電流值。
[0009]技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案I所述的裝置，其中，所述控制級包括用于所述充電FET的比例-積分控制回路和用于所述放電FET的第二比例-積分控制回路。
[0010]技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案2所述的裝置，其中，所述控制回路中的每一個基于在所述目標電流值與所述實際電流值之間的誤差來計算控制信號并且向其所控制的所述FET的柵極端子提供控制信號。
[0011]技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案3所述的裝置，其中，由所述第二控制回路使用的所述實際電流值為由所述第一控制回路使用的所述實際電流的負值。
[0012]技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案3所述的裝置，其中，所述充電FET對放電電流提供最小限制，并且所述放電FET對充電電流提供最小限制。
[0013]技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案I所述的裝置，其中，由監(jiān)管電池控制器提供所述充電目標電流值和所述放電目標電流值，所述監(jiān)管電池控制器監(jiān)視多個電池組中的條件。
[0014]技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案6所述的裝置，其中，所述電池并聯(lián)平衡裝置、所述監(jiān)管電池控制器、所述多個電池組和逆變器整合于自動化能量存儲系統(tǒng)中。
[0015]技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案I所述的裝置，其還包括:脈沖寬度調(diào)制(PWM)轉(zhuǎn)換模塊，用于將充電PWM占空比信號轉(zhuǎn)換為充電目標電流值并且將放電PWM占空比信號轉(zhuǎn)換為所述放電目標電流值。
[0016]技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案8所述的裝置，其中，10%或更小的占空比被轉(zhuǎn)換為零的目標電流值，和90%或更大的占空比被轉(zhuǎn)換為不受限制的目標電流值。
[0017]技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案8所述的裝置，還包括:電壓隔離模塊，其使用光學隔離來電隔離所述占空比信號。
[0018]技術(shù)方案11.一種能量存儲系統(tǒng)，包括:
并聯(lián)的兩個或更多個電池組；
逆變器，使用交流(AC)電作為輸入來給所述電池組充電，或者使用來自所述電池組的能量來向消費者提供交流電輸出；
監(jiān)管電池控制器，用于監(jiān)測所述電池組中的條件并且確定所述電池組中每一個的充電和放電目標電流值；以及 電池并聯(lián)平衡裝置，與所述電池組中的每一個串聯(lián)并且與所述監(jiān)管電池控制器通信，其中所述電池并聯(lián)平衡裝置在所述逆變器向所述電池組充電的情況下調(diào)節(jié)實際充電電流到所述充電目標電流值并且在所述逆變器使所述電池組放電的情況下將實際放電電流調(diào)節(jié)為所述放電目標值。
[0019]技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其中，所述兩個或更多個電池組具有不同的健康狀態(tài)，不同的存儲能力或者不同的化學性質(zhì)。
[0020]技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其中，所述電池并聯(lián)平衡裝置包括串聯(lián)布置的充電場效晶體管(FET)、放電FET以及電流傳感器，并且還包括控制級，用于調(diào)整所述充電FET的電阻以控制充電電流或者所述放電FET的電阻以控制放電電流。
[0021]技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案13所述的系統(tǒng)，其中所述控制級使用比例-積分控制。
[0022]技術(shù)方案15.—種用于調(diào)節(jié)經(jīng)過電池組的充電電流和放電電流的方法，所述方法包括:
提供充電和放電目標電流值；
使用電流傳感器來測量通過電流調(diào)節(jié)裝置的實際電流值；
基于所述充電目標電流值和所述實際電流值來計算充電控制信號；
使用所述充電控制信號由在所述電流調(diào)節(jié)裝置中的充電場效晶體管(FET)來調(diào)節(jié)所述充電電流；
基于所述充電目標電流值和所述實際電流值來計算放電控制信號；以及 使用所述放電控制信號由在所述電流調(diào)節(jié)裝置中的放電FET來調(diào)節(jié)所述放電電流。
[0023]技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中，所述充電FET對所述放電電流提供最小限制，并且所述放電FET對充電電流提供最小限制。
[0024]技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中，所述充電電流值和所述放電電流值在用于計算所述控制信號之前從脈沖寬度調(diào)制(PWM)占空比百分比被轉(zhuǎn)換為安培數(shù)值。
[0025]技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中，計算充電控制信號和放電控制信號包括使用比例-積分控制回路。
[0026]技術(shù)方案19.根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中，所述電池組中的兩個或更多個用于能量存儲系統(tǒng)中，并且針對所述電池組中的每一個個別地調(diào)節(jié)充電電流和放電電流。
[0027]技術(shù)方案20.根據(jù)技術(shù)方案19所述的方法，其中所述兩個或更多個電池組具有不同的健康狀態(tài)，不同的存儲能力或者不同的化學性質(zhì)。
[0028]結(jié)合附圖理解，通過下文的描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的額外特點將會變得顯然。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是系統(tǒng)的框圖，其中并聯(lián)平衡電路用于調(diào)節(jié)經(jīng)過連接到逆變器的多個電池組中每一個的充電電流和放電電流的流動；
圖2是在圖1中示出的并聯(lián)平衡電路的框圖；以及
圖3是使用數(shù)字控制器來調(diào)節(jié)經(jīng)過電池組的充電電流和放電電流的方法的流程圖?！揪唧w實施方式】
[0030]下文針對于電池并聯(lián)平衡電路的本發(fā)明實施例的討論在性質(zhì)上只是示例性的，并且絕不以任何方式限制本發(fā)明或其應(yīng)用或用途。
[0031 ] 電動車輛和發(fā)動機/電動混合車輛(在下文中被簡單地稱作電動車輛)變得越來越流行并且由于各種使能技術(shù)的改進而變得可行。所有這樣的車輛共有的一個因素在于對于用于能量存儲的高容量電池組的需要。最終，在電動車輛中電池組必須被替換，因此車輛行駛范圍能維持在可接受的水平。車輛壽命后電池組可能不再適用于電動車輛中，但仍保持顯著的能量存儲能力。為了在例如社區(qū)儲能等車輛后應(yīng)用中有效地使用這樣的電池組，能管理包含一定健康狀態(tài)范圍的多個電池組的電池系統(tǒng)中的充電電流和放電電流將是有益的。
[0032]圖1是系統(tǒng)10的框圖，其中并聯(lián)平衡電路用于調(diào)節(jié)經(jīng)過多個電池組中每一個的充電電流和放電電流的流動。逆變器12經(jīng)由交流(AC)線路14和16連接到公用電網(wǎng)或等效物。在直流(DCM則，逆變器12連接到負總線18和正總線20。在總線18與20之間，兩個或多個電池組22并聯(lián)布置，使得逆變器能使用整流成DC的電網(wǎng)電力來給電池組22充電，或者電池組22能給逆變器提供電力，逆變器12能將電力逆變成AC并且將AC電力提供給電力網(wǎng)或其它消費者。電池組22經(jīng)由接觸器24和26連接到總線18和20。
[0033]如先前討論的，在這種用戶電力或CES系統(tǒng)中使用的電池組22可能在電動車輛中已經(jīng)服務(wù)了數(shù)年。因此，電池組22中的每一個可具有不同的健康狀態(tài)(反映為不同的能量儲存能力)和不同的充電和放電速率。電池組22可甚至具有不同的化學性質(zhì)并且因此具有不同的充電或放電特性。如果電池組22直接連接到總線18和22，其中電池組22中的每一個經(jīng)受相同的電壓電位，則不同的電池組特性將導(dǎo)致某些電池組22充電或放電快于其它電池組。因此，需要在系統(tǒng)10中進行電流調(diào)節(jié)以便防止電池組22中任一個過度充電或放電。
[0034]如圖1所示，電池組22中的每一個可伴有并聯(lián)平衡電路28，其中并聯(lián)平衡電路28這樣命名并不是因為其將電池組28中的每一個的電流平衡為相同的值，而是因為其基于電池組22中的每一個的健康狀態(tài)來平衡電流到適當值。即，如果某些電池組22能提供比其它電池組更高的放電電流，并聯(lián)平衡電路28用來相應(yīng)地調(diào)節(jié)電流。監(jiān)管電池控制器30與電池組22和并聯(lián)平衡電流28連通，監(jiān)測電池組22中每一個的條件且將適當充電或放電目標電流命令提供到每一個并聯(lián)平衡電路28，如將在下文詳細的討論。
[0035]圖2是并聯(lián)平衡電路28的框圖和局部示意圖。并聯(lián)平衡電路28分別地經(jīng)由線路32和34連接到接觸器26和電池組22。在線路36和38上，并聯(lián)平衡電路28也從監(jiān)管電池控制器30接收目標電流命令。
[0036]并聯(lián)平衡電路28包括電源模塊40，其包括兩個場效應(yīng)管(FET) 42和44以及電流傳感器46。FET 42和44被串聯(lián)放置且彼此相反方向定向，使得一個能控制充電電流而另一個能控制放電電流。根據(jù)下文所討論的，并聯(lián)平衡電路28還包括控制電路以經(jīng)由FET 42和44調(diào)節(jié)電流。
[0037]電流傳感器46在線路48上提供信號，指示流經(jīng)電源模塊40 (S卩，流經(jīng)FET 42和44)的實際電流和電流方向。在線路48上的電流信號由電流信號調(diào)節(jié)模塊50接收，其過濾和調(diào)整電流信號，并且在線路52上提供已調(diào)節(jié)的電流信號。電流信號調(diào)節(jié)模塊50也在線路54上作為輸出提供已調(diào)節(jié)的電流信號，其為在線路52上的已調(diào)節(jié)電流信號的負值(negative)。在線路52和54上這兩個已調(diào)節(jié)的電流信號(量值相同但符號相反),用于控制FET 42和44的控制回路。
[0038]在線路36上的目標電流命令表示充電模式的目標電流值(電流從正總線通過并聯(lián)平衡電路28流入到電池組22 )，而在線路38上的目標電流命令表示放電模式的目標電流值。由于電池能以比它們充電速率更高的速率放電的事實，充電目標電流將通常不同于目標放電電流。在線路36和38上的目標電流命令呈脈沖寬度調(diào)制(PWM)占空比的形式，其中低占空百分比指示較低電流或無電流的命令，而高占空百分比指示較高電流的命令。在線路36和38上PWM電流命令由電壓隔離模塊60接收，電壓隔離模塊60分別地在線路62和64上提供充電和放電的PWM電流命令輸出。電壓隔離模塊60并不修改PWM電流命令信號，其僅僅提供線路36和38與線路62和64電隔離。電壓隔離技術(shù)是本領(lǐng)域已知的，包括廣泛使用的光學隔離技術(shù)。
[0039]也可能僅單個PWM電流命令信號提供到并聯(lián)平衡電路28，其中單個PWM電流命令信號表示并聯(lián)平衡電路28當前操作模式(無論是正在充電還是正在放電)的目標電流值。為了清楚和普遍起見，這里示出和討論了在線路36和38上的兩個PWM電流命令信號。
[0040]在線路62和64上的PWM電流命令信號由PWM轉(zhuǎn)換模塊70接收。PWM轉(zhuǎn)換模塊70將PWM電流命令信號從占空百分比轉(zhuǎn)換成以安培為單位的目標電流值。在一實施例中，PWM轉(zhuǎn)換模塊70可配置為如下:在線路62或64上10%或更低的占空比導(dǎo)致目標電流值為零(FET斷開)；在線路62或64上90%或更高的占空比導(dǎo)致最大可用電流(無調(diào)節(jié)——FET完全接通)；并且在10%與90%之間的占空比導(dǎo)致在大約100毫安(mA)與大約12安培(A)之間的目標電流。監(jiān)管電池控制器30可被設(shè)計使得并聯(lián)平衡電路28盡可能地向全接通操作或全斷開狀態(tài)偏置，因為在那些情況下，在FET 42和44兩端存在最小損耗。
[0041 ] 充電和放電的目標電流值在線路72和74上分別被設(shè)置為PWM轉(zhuǎn)換模塊70的輸出。比例-積分(P-1)控制模塊80接收自PWM轉(zhuǎn)換模塊70的目標電流值和自電流信號調(diào)節(jié)模塊50的實際電流信號并且在線路82和84上提供信號來調(diào)整FET 42和44以便調(diào)節(jié)實際電流來匹配目標電流。其它控制策略可用于控制模塊80，諸如比例-積分差分或簡單比例。
[0042]P-1控制模塊80包括充電P-1回路86和放電P-1回路88。充電P-1回路86在線路72上接收目標充電電流值和在線路52上接收實際電流值?；谀繕顺潆婋娏髦蹬c實際電流值之間的差或“誤差”，充電P-1回路86計算控制信號。在線路82上的控制信號導(dǎo)向到FET 42的柵極，因此控制FET 42以根據(jù)需要提供更多或更少的電阻來最小化誤差。在充電情形下，充電P-1回路86比較目標充電電流值(例如，5安培)與實際電流值(例如，4.8安培)。如果實際電流值太低(或在積分中存在累積的負誤差)，那么充電P-1回路86增加在線路82上的電壓信號，因此使得FET 42減少電阻并且允許增加的電流流動。在放電情形下，充電P-1回路86比較目標充電電流值(例如，5安培)與實際電流值(其在放電時將會為負值，例如，-4.8安培)。因為實際電流值遠低于目標，充電P-1回路86增加在線路82上的電壓信號到最大允許值，因此強制FET 42到最小電阻狀態(tài)使得FET 42提供無限制的放電電流(FET 44可限制放電電流)。[0043]放電P-1回路88在線路74上接收目標放電電流值和在線路54上接收實際電流值的負值?；谀繕朔烹婋娏髦蹬c實際電流值的負值之間的差或“誤差”，放電P-1回路88計算控制信號。在線路84上的控制信號導(dǎo)向到FET 44的柵極，因此控制FET 44以提供所需的更多或更少的電阻來減少誤差。在放電情形下，放電P-1回路88比較目標放電電流值(例如，5安培)與實際電流值的負值(放電電流的負值為正數(shù)，例如，4.8安培)。如果實際電流值太低(或在積分中存在累積的負誤差)，那么放電P-1回路88增加在線路84上的電壓信號，因此使得FET 44減少電阻并且允許增加的電流。在充電情形下，放電P-1回路88比較目標放電電流值(例如，5安培)與實際電流值的負值(例如，-4.8安培)。因為實際電流值遠低于目標，放電P-1回路88增加在線路84上的電壓信號到最大允許值，因此強制FET 44到最小電阻狀態(tài)使得FET 44提供無限制的充電電流(FET 42可限制充電電流)。
[0044]最后，在任一充電情形中，F(xiàn)ET 42控制充電電流(從不限制到高度限制或阻塞的任何程度)并且FET 44表現(xiàn)出其最小電阻。或者，在任一放電情形下，F(xiàn)ET 42表現(xiàn)出其最小電阻并且FET 44控制放電電流(從不限制到高度限制或阻塞的任何程度)。因此，并聯(lián)平衡電路28提供控制充電電流和放電電流的能力，包括從充電控制到放電控制的無縫改變，而無需開關(guān)或繼電器。
[0045]圖3是使用數(shù)字控制器來調(diào)節(jié)經(jīng)過電池組22之一的充電電流和放電電流的方法的流程圖100。流程圖100描述了由并聯(lián)平衡電路28的模塊40-80執(zhí)行的步驟，以及信號進出所述模塊的傳遞。
[0046]在框102，提供充電電流和放電電流的目標值。目標電流值可呈PWM占空比信號的形式。在框104，若需要，使用光學隔離技術(shù)，PWM占空比信號與它們的源電隔離。在框106，PWM占空比信號被轉(zhuǎn)換成以安培為單位的目標電流值。預(yù)定義的邏輯能被用于將占空比百分比轉(zhuǎn)換成電流值，其中電流值能在零到不受限制的范圍，如先前所討論的那樣。
[0047]在框108，使用電流傳感器46來測量實際電流值，在并聯(lián)平衡電路28中該電流傳感器46被布置與充電FET 42和放電FET 44串聯(lián)。在框110，充電控制信號由充電控制電路確定。在放電情形中，充電控制信號被設(shè)置為高值，使得充電FET 42被命令到低電阻操作模式。在充電情形中，基于自框108的實際測量的電流值與自框106的目標充電電流值之間的誤差來設(shè)置充電控制信號。在框112，充電控制信號被提供到充電FET 42的柵極端子，該FET 42相應(yīng)地調(diào)整充電電流。
[0048]在框114，放電控制信號由放電控制電路確定。在充電情形中，放電控制信號被設(shè)置為高值，使得放電FET 44被命令到低電阻操作模式。在放電情形中，基于來自框108的實際測量的電流值的負值與來自框106的目標放電電流值之間的誤差來設(shè)置放電控制信號。在框114，放電控制信號被提供到放電FET 44的柵極端子，該FET 44相應(yīng)地調(diào)整放電電流。
[0049]使用其中電池組22中的每一個并聯(lián)布置的并聯(lián)平衡電路28，例如圖1所示的能量儲存系統(tǒng)，最小化電池組分類和容量匹配的需要。以此方式，不同能量存儲容量的電池組能在一起使用，因此提供車輛后壽命電池組的生產(chǎn)使用。
[0050]前文的討論公開和描述了本發(fā)明的僅示例性實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于從這樣的討論和從附圖和管理權(quán)利要求了到在不偏離如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對本發(fā)明做出各種變化、修改和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種用于調(diào)節(jié)到或自附連的電池組的電流的電池并聯(lián)平衡裝置，所述裝置包括: 充電場效晶體管(FET )和放電FET，它們串聯(lián)連接并且沿相反方向定向； 電流傳感器，其與所述FET串聯(lián)，用于測量經(jīng)過所述FET的實際電流；以及控制級，用于調(diào)整所述充電FET的電阻和所述放電FET的電阻，其中當所述電池組充電時，所述充電FET調(diào)節(jié)所述實際電流為充電目標電流值并且當所述電池組放電時所述放電FET調(diào)節(jié)所述實際電流為放電目標電流值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述控制級包括用于所述充電FET的比例-積分控制回路和用于所述放電FET的第二比例-積分控制回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述控制回路中的每一個基于在所述目標電流值與所述實際電流值之間的誤差來計算控制信號并且向其所控制的所述FET的柵極端子提供控制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，由所述第二控制回路使用的所述實際電流值為由所述第一控制回路使用的所述實際電流的負值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述充電FET對放電電流提供最小限制，并且所述放電FET對充電電流提供最小限制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，由監(jiān)管電池控制器提供所述充電目標電流值和所述放電目標電流值，所述監(jiān)管電池控制器監(jiān)視多個電池組中的條件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述電池并聯(lián)平衡裝置、所述監(jiān)管電池控制器、所述多個電池組和逆變器整合于自動化能量存儲系統(tǒng)中。`
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其還包括:脈沖寬度調(diào)制(PWM)轉(zhuǎn)換模塊，用于將充電PWM占空比信號轉(zhuǎn)換為充電目標電流值并且將放電PWM占空比信號轉(zhuǎn)換為所述放電目標電流值。
9.一種能量存儲系統(tǒng)，包括: 并聯(lián)的兩個或更多個電池組； 逆變器，使用交流(AC)電作為輸入來給所述電池組充電，或者使用來自所述電池組的能量來向消費者提供交流電輸出； 監(jiān)管電池控制器，用于監(jiān)測所述電池組中的條件并且確定所述電池組中每一個的充電和放電目標電流值；以及 電池并聯(lián)平衡裝置，與所述電池組中的每一個串聯(lián)并且與所述監(jiān)管電池控制器通信，其中所述電池并聯(lián)平衡裝置在所述逆變器向所述電池組充電的情況下調(diào)節(jié)實際充電電流到所述充電目標電流值并且在所述逆變器使所述電池組放電的情況下將實際放電電流調(diào)節(jié)為所述放電目標值。
10.一種用于調(diào)節(jié)經(jīng)過電池組的充電電流和放電電流的方法，所述方法包括: 提供充電和放電目標電流值； 使用電流傳感器來測量通過電流調(diào)節(jié)裝置的實際電流值； 基于所述充電目標電流值和所述實際電流值來計算充電控制信號； 使用所述充電控制信號由在所述電流調(diào)節(jié)裝置中的充電場效晶體管(FET)來調(diào)節(jié)所述充電電流； 基于所述充電目標電流值和所述實際電流值來計算放電控制信號；以及使用所述放電控制 信號由在所述電流調(diào)節(jié)裝置中的放電FET來調(diào)節(jié)所述放電電流。
【文檔編號】H02J7/04GK103490461SQ201310232671
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月13日
【發(fā)明者】M.G.雷諾, C.S.納穆杜里, P.T.卡爾森, D.G.富瓦西 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司