容錯模塊化電池管理系統的製作方法

2023-05-17 11:55:26

專利名稱：容錯模塊化電池管理系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及電動車輛或者混合電動車輛的電池管理系統，更具體地說，涉及一種 能夠支持關鍵負載並具有高功率輸出能力的容錯模塊化電池管理系統(modular battery management system, MBMS) 0
背景技術：
電動車輛(EV)或者混合電動車輛(HEV)的電功率要求都非常高。在車輛發動/ 運轉模式、以及運轉/剎車/內部和外部充電模式期間，電池分別經歷放電和充電周期。在 行駛過程中不能中斷電源時，對電池健康狀態、電池充電狀態、以及電池溫度的管理在電動 車輛或者混合電動車輛應用中是至關重要的。並且，由於不同類型的電動車輛或者混合電 動車輛的電池類型、電壓和功率要求不同，可能需要有不同的電池管理系統。因此，由於電 池類型、功率要求和車輛工作電壓的差異，一種車輛的電池電源系統框架設計可能與另一 種車輛的設計完全不同。有時候電池組的充電和更換時間會給用戶造成暫時的中斷。失效 的電池組可能會導致電動車輛或者混合電動車輛立即發生故障。按照慣例，電池組(或者電池單元)串聯，形成電池組組合(Battery PackAssembly, BPA)，從而向電動車輛或者混合電動車輛電動機或者其它輔助系統提供高 電壓或者高電流。由於電池組或者電池單元是串聯的，充電和放電電流將會同時流經每個 電池組(或者電池單元)。這會導致因各個電池組(或者電池單元)特性的差異而出現平 衡問題。由於電池之間串聯，常規的電池管理系統通過複雜的電池管理設計來檢測各個電 池組(電池單元)的充電狀態、健康狀態以及電池溫度。根據所檢測的電池組(或者電池 單元)狀況，各個電池組(或者電池單元)將會被切換-連接(ON)或者斷開(OFF)到與串 聯的電池組(或者電池單元)。結果，BPA輸出電壓會產生波動。這將會導致電動機驅動器 和相關的電路產生不穩定的問題。因此，DC/DC轉換器將會被用於將波動的BPA輸出電壓 轉換成用於電動機驅動器和相關電路的穩定電壓源。但是，DC/DC轉換器必須在高電壓和 高電流的條件下運行。DC/DC轉換器中的高功率消耗通常會降低整個系統的可靠性。一旦 DC/DC轉換器發生故障，整個系統關閉。此外，電池組組合(BPA)功率不能被輕易地增加或 者降低，以滿足不同的負載要求。此外，失效的電池組或者電池單元在電池組組合(BPA)從 車輛上拆下之前不能進行更換。因此，本技術領域需要一種改進的電池管理系統，具有容錯特徵，以解決電池不平 衡和失效電池單元的問題。此外，還期望能夠實現其它的特徵，例如電源總線電壓、功率輸 出能力和電池數量的可變性。以上對背景技術的描述用於幫助理解容錯模塊化電池管理系統，但是其並非被認 為是描述或者構成了本申請中公開的容錯模塊化電池管理系統的相關現有技術。

發明內容
本發明涉及一種模塊化電池管理系統，用於管理多個電池並驅動負載。在一方面，該系統包括多個電池管理控制模塊；多個雙向電壓轉換器模塊，分別與電池相連且與電 池管理控制模塊相連，所述雙向電壓轉換器模塊彼此並聯；以及多個能量存儲模塊，分別與 雙向電壓轉換器模塊並聯，並與負載相連。所述雙向電壓轉換器模塊被配置用於將來自電 池的電能傳輸到負載，或者將來自能量存儲模塊的電能傳輸到電池。所述電池管理控制模 塊被配置用於基於每個電池的狀態信息執行預定的程序，並控制雙向電壓轉換器模塊。所述能量存儲模塊可以是電容器、超級電容器(super capacitor)、超高電容 (ultra capacitor)、儲能輪(flywheel)或者任何形式的可循環電能存儲元件。所述雙向電壓轉換器模塊可以被配置用於將電能從能量存儲模塊傳輸到電池，從 而在能量存儲模塊上的電壓超過預定值時，為電池充電。所述雙向電壓轉換器模塊分別通過多個第一開關與電池相連。能量存儲模塊分別 通過多個第二開關與所述雙向電壓轉換器模塊並聯。所述負載通過第三開關與能量存儲模 塊相連。所述多個第一開關、多個第二開關、以及第三開關由所述電池管理控制模塊控制。所述電池管理控制模塊可以被配置成使多個第一開關中的一個、以及與所述開關 相連的雙向電壓轉換器模塊同時失效。所述模塊化電池管理系統還包括多個電池狀態監控模塊，分別與所述電池相連、 與所述電池管理控制模塊相連，並配置用於監控每個電池的狀態，並將每個電池的狀態信 息發送到電池管理控制模塊。所述電池狀態監控模塊和所述雙向電壓轉換器模塊通過控制 總線與所述電池管理控制模塊連接。當一個電池管理控制模塊停止正常工作時，其他電池管理控制模塊可以被配置以 恢復所述電池管理控制模塊的功能。所述電池管理控制模塊可以被配置，以基於用戶的指令來調整雙向電壓轉換器模 塊的輸出電壓級別。


圖1是根據本發明的實施例的容錯模塊化電池管理系統的示意性系統框圖。圖2是圖1所示的容錯模塊化電池管理系統的示意性電路圖。
具體實施例方式現在將詳細參照本專利申請公開的容錯模塊化電池管理系統的優選實施例，其例 子將在以下具體實施方式
描述中給出。本專利申請的容錯模塊化電池管理系統的示範性實 施例被給予了詳細描述，儘管對於本領域的技術人員來說，顯然為了簡潔起見，對於理解該 容錯模塊化電池管理系統不是特別重要的某些特徵可以不示出。此外，應當理解，本專利申請公開的容錯模塊化電池管理系統並不限於以下描述 的精確實施例，本技術領域的人員可以做出各種改變和修改，而不脫離保護的精神和範圍。 例如，在本申請公開的範圍內，不同示例性實施例的元件和/或特徵可以彼此合併和/或彼 此代替。圖1是根據本發明的實施例的容錯模塊化電池管理系統的示意性系統框圖。圖2 是圖1所示的容錯模塊化電池管理系統的示意性電路圖。參照圖1和圖2，容錯模塊化電池 管理系統包括多個電池狀態監控模塊201、202、……、20n、多個雙向DC/DC轉換器模塊401、402、……、40n、多個能量存儲模塊1401、1402、……、140η、多個電池管理控制模塊1201、 1202、……、120η、以及多個電池組(或電池單元)101、102、……UOn0每個電池組(或電 池單元)，例如101、102、……、10η，分別與專用的電池狀態監控模塊相連，然後通過多個開 關301、302、……、30η連接到雙向DC/DC轉換器(例如401、402、……,40η)。這種組合被 稱為電池功率轉換器模塊(BPCM)。每個電池組(或電池單元)與其他電池組(或電池單 元)相互隔離。這種布局與常規的電池管理系統中串聯的電池不同。雙向DC/DC轉換器輸 出並聯，以增加總體的電流容量，從而提供負載電流。電池組可包括各種類型的電池，包括但不限於鉛酸電池、鎳金屬氫化物電池、鎳鎘 電池、鋰離子電池、鋰聚合體電池、零排放物汙染的Na/NiCl2電池、NiZn電池、鋰離子磷酸電 池、鐵電池、或者任何形式的可再充電的電能存儲元件。如在此所使用的，能量存儲(ES)模塊指的是電能存儲元件，包括但不限於電容 器、超級電容器、超高電容器、儲能輪或者任何形式的可循環電能存儲元件。在這個實施例 中，參照圖1，能量存儲模塊是電容器1401,1402,……、140n，分別通過開關501、……、50n 與所有的雙向DC/DC轉換器模塊相連。如在此所使用的，雙向DC/DC轉換器模塊指的是可用於將能量從能量存儲(ES)模 塊充電到電池組(或電池單元)、或者可用於將能量從電池組(或電池單元)轉換到能量存 儲(ES)模塊以及與能量存儲模塊相連的負載的電氣構造。雙向DC/DC轉換器輸出、能量存儲模塊和負載之間的連接被稱為電源總線。電流 可以從電源總線引入負載。負載電流將由雙向DC/DC轉換器輸出分擔。雙向DC/DC轉換器 模塊可以是隔離類型的或者非隔離類型的，被配置用於將電池電壓轉換成所要求的負載電 壓級別。因此，負載電壓由雙向DC/DC轉換器輸出電壓設置決定，而不是由常規電池管理系 統中串聯的電池端部的端子電壓決定。另一方面，當能量存儲模塊中存儲了足夠的能量時， 雙向DC/DC轉換器模塊可以為電池充電。這可以解決常規電池管理系統中的電池組(或電 池單元)不平衡的問題。電池狀態監控(BSM)模塊201、202、……、20n被配置以向雙向DC/DC轉換器模塊 和電池管理控制(BMC)模塊1201、1202、……、120η提供電池狀態信息。BMC模塊被配置用 於向每個工作狀態下的每個電池功率轉換器模塊(BPCM)發送控制指令。例如，電池能量可 以通過雙向DC/DC轉換器模塊從電池傳輸到電源總線，電池可以通過雙向DC/DC轉換器模 塊從電源總線接收能量從而為電池充電，電池組可被禁能並從系統中斷開，電池可以從系 統中移除，而且額外的電池功率轉換器模塊(BPCM)可以被添加到系統中。同時，根據BMC 程序中執行的算法，一些電池組(或電池單元)可能經歷放電周期(釋放功率)，一些其它 的電池可能經歷充電周期(接收功率)，還有一些其它的電池與系統斷開。在完全充滿、不安全或者失效的狀況下，電池組(電池單元)可以斷開。如果要求 將一個電池從系統中移除，電池狀態監控(BSM)模塊將會激活BSM模塊面板上的釋放信號、 或者激活釋放信號給BMC模塊。在BMC模塊的控制下，充滿電的電池組(電池單元)將會 再次與BPCM連接。如果不安全的狀況已消除，曾經不安全的電池組(或者電池電池)會在 BMC模塊的控制下再次連接到BPCM。用戶可以將電池從模塊化電池管理系統中移除。類似地，用戶可以將替換電池安 裝到模塊化電池管理系統中，然後激活電池狀態監控模塊以通過電池管理系統(BMS)控制
7總線來通知電池管理控制(BMC)模塊。如果新增的電池被安裝到系統中，則需要有額外的 BSM和雙向DC/DC轉換器。新增的或者更換的電池將會變成模塊化電池管理系統(MBMS)的 一部分。採用該技術，用戶可以通過增加更多的電池功率轉換器模塊(BPCM)來增加模塊化 電池管理系統(BPCM)的輸出，或者，必要的情況下可以將電池組(電池單元)從系統中移 除，這些都無需對系統進行重大的設計修改。電池的功率密度也可以增加MBMS輸出功率。能量存儲模塊與電源總線並聯。能 量存儲模塊是在很短的時間段內(例如，10至20分鐘)充滿很高的能量的能量存儲設備。 能量存儲模塊用作負載衝擊電流和充電湧入電流的緩衝器。當能量存儲模塊上的電壓超過 預定值時，電池管理控制(BMC)模塊將會通過BMC控制總線命令雙向DC/DC轉換器模塊將 電池組(或電池單元)充電。在充電的過程中，ES模塊可以被編程為電池組個別地充電、 或者一次為所有的電池組充電、或者隨機地為電池組充電。電池管理控制(BMC)模塊是可編程單元，可以被編程以執行不同的算法，從而滿 足不同的車輛/汽車的要求，例如，不同的電壓級別、不同的電池組(或電池單元)特徵、以 及不同的負載電流要求。各個BMC模塊被配置用於檢測BMS控制總線。一旦BMC模塊處於 故障狀態，其它的BMC模塊將會接管控制，而不必關閉系統。除了容錯特徵，電池管理控制模塊可以在一定範圍內調節雙向DC/DC轉換器模塊 的輸出電壓級別，以便在需要有額外的扭矩來爬坡時增加電動機(DC或者AC)的扭矩。因 此，它可以用作電扭矩控制(ETC)。參照圖1和圖2，模塊化電池管理系統基於冗餘布局。因此，此處解釋了對第一階 的電池功率轉換器模塊(BPCM)的詳細描述，它可以被擴展到涵蓋多達η階的系統，其中η 是正整數。第一電池功率轉換器模塊(BPCM)階結構包括電池101，電池101具有正極(+)、負 極㈠和電池溫度信號1101。電池101與BSM模塊201相連。BSM 201是監控電池狀況 (例如充電狀態、健康狀態、電池溫度、以及充電條件/狀態)並通過信號路徑601將信息 反饋給電池管理系統(BMS)控制總線1的電路。來自BSM控制總線1的控制信號801將被 用於通過狀態指示裝置(例如，LED、顯示面板或者燈)顯示電池工作狀態，該電池工作狀態 可以是正在充電、正在放電、失效電池、與雙向DC/DC轉換器連接、或者與雙向DC/DC轉換器 斷開。電池101的輸出電壓可以連接到開關301。開關301是電動開關，用於控制BSM模 塊201到雙向DC/DC轉換器401之間的電連接。開關301由控制信號901電控制，控制信 號901由電池管理控制(BMC)模塊1201、1202、……、120n發出。在維護或者維修的過程 中，開關301可以被手動禁能。這是為了在維護或者維修的過程中避免電氣危險。此外，信 號901控制雙向DC/DC轉換器401的打開或者關閉狀態。如果開關301被信號901或者被 手動切換緊能，雙向DC/DC轉換器401將會同時被禁能。在維修或者維護的過程中，控制信 號1001可以使雙向DC/DC轉換器401禁能。電池101的溫度信號1101也連接到雙向DC/DC轉換器401。雙向DC/DC轉換器模 塊401將會根據信號1101調節充電或者放電電流。不同級別的雙向DC/DC轉換器模塊之 間的電流分布通過電流共享信號總線6來得到控制。電流共享信號總線6可以是模擬或者 數位訊號總線。電流共享信號總線6是雙向的。雙向DC/DC轉換器模塊401具有電流共享 信號輸出，其是雙向的且與電流共享信號總線6相連。其它雙向DC/DC轉換器模塊的電流共享信號輸出與電流共享信號總線6相連。雙向DC/DC轉換器模塊401會根據電流共享信 號總線6的電壓級別或者數位訊號，來調節它的輸出電流。電流共享信號總線6的電壓級 別或者數字信息表示每個雙向DC/DC轉換器模塊的平均負載電流。雙向DC/DC轉換器401 將會通過雙向總線701與BSM控制總線通信。雙向DC/DC轉換器模塊的輸出連接至電源總 線2。電源總線2連接能量存儲模塊1401至140η、電動機控制器3 (單個或多個)、內部充 電電路4、以及外部充電電路5。能量存儲模塊1404至140η分別通過開關501至50η連接 至電源總線2。開關501至50η由BMC模塊分別通過控制信號1301至130η電控制。能量 存儲模塊啟動的數量由BMC中內嵌的程序控制。能量存儲模塊1401至140η被配置，以在充 電和放電過程中提供能量緩衝。在充電模式，它將存儲來自外部充電電路的能量、再生制動 能量、以及內部發電機的能量。該能量將被用於通過雙向DC/DC轉換器模塊401至40η分 別為電池101至IOn充電。在放電模式，它將向電動機控制器以及衝擊負載狀況提供功率 和能量，使得雙向DC/DC轉換器模塊401至40η不會過載。電池管理控制(BMC)模塊1201 至120η以冗餘布局來被連接並被編程。如果BMC模塊中的任何一個失效，其它BMC模塊將 會無縫地恢復失效模塊的功能。BMC模塊通過雙向通信總線1501至150η連接至BMS控制 總線1。開關301至30η、7、8、9由電池管理控制模塊1201至120η通過BMS控制總線來控 制。當汽車泊車時，開關301至30η、7、8、9打開(開路)。當汽車在運行狀態之前啟動時， 開關7和8關閉(連通)。如果不需要電池充電，開關8將會打開(開路)。當需要外部充 電時，開關9將會關閉(連通)，開關7和8將會打開(開路)。這是為了防止在外部充電 的過程中對電動機控制器3和內部發電機4產生電力過荷情況。如果電動機控制器或者發 電機被設計成可以承受該負荷能力，開關7和8可以關閉(連通)。參照圖2，在這個電路實現中，電池狀態監控模塊組合201、202、……、20η形成系 統的一個組成部分。總線A連接器連接至BMS控制總線。連接/斷開開關和雙向DC/DC轉 換器模塊形成雙向DC/DC轉換器組合，該DC/DC轉換器組合是系統的一個組成部分。總線B 連接器連接至BMS控制總線。電池狀態控制模塊組合和雙向DC/DC轉換器組合連接至BMS 控制總線。雙向DC/DC轉換器組合的輸出與DC電源總線2彼此並聯。類似地，電池管理控 制模塊通過相應的總線A和總線B連接器連接至BMS控制總線。總線C連接器通過BMS控 制總線提供了車輛信號接口 10與電池管理控制模塊(1201、、、120n)之間的接口。車輛信 號接口 10是能量存儲模塊、內部充電電路和外部充電電路的控制接口。在前述的實施例中，容錯模塊化電池管理系統的特徵是在所有的模塊級別有多重 冗餘。這些冗餘特徵允許同時進行維護操作和提供多級別容錯。因此，該模塊化電池管理 系統具有改進的可靠性和可用性。此外，由於模塊化設計框架，所有級別的模塊都可以經濟 地製造。在前述的實施例中，單個單元或者模塊可以從MBMS中移除，或者添加到MBMS中， 而不中斷系統可用性。電池組(或單元)可以從MBMS中移除，或者添加到MBMS中，而不中 斷系統可用性。BSM模塊可以從MBMS中移除，或者添加到MBMS中，而不中斷系統可用性。 雙向DC/DC轉換器模塊可以從MBMS中移除，或者添加到MBMS中，而不中斷系統可用性。能 量存儲模塊可以從MBMS中移除，或者添加到MBMS中，而不中斷系統可用性。BMC模塊可以 從MBMS中移除，或者添加到MBMS中，而不中斷系統可用性。
在前述實施例中，MBMS為EV或者HEV或者電池運行的機器/設備提供了框架。這 個框架可以用於不同的電池類型、電源總線電壓和輸出功率要求。在特定的應用中，BSM和 雙向DC/DC轉換器模塊可以被合併為單個模塊(或單元)。電池組(或電池單元)可單獨 運行，而不是在常規系統中串聯。容錯模塊化電池管理系統解決了常規的串聯電池組中電 池組(或者電池單元)不平衡的問題。至電源總線的輸出電壓由雙向DC/DC轉換器模塊決 定，而不是由串聯的電池組(或者電池單元)的數量決定。當一些電池組(或者電池單元) 不能提供輸出功率時，剩餘的電池組(或者電池單元)可以以額定的電壓提供有限的輸出 功率，以運行電動機驅動電路。輸出電流由各個雙向DC/DC轉換器輸出電流的總和決定。在前述的實施例中，在充電模式下，直接給能量存儲(ES)模塊充電。這可以加速 充電周期。然後存儲在能量存儲(ES)模塊中的能量通過雙向DC/DC轉換器模塊向電池組 (電池單元)充電。MBMS中的電池組(或電池單元)可以同時在不同的運行模式下運行。 這包括電池放電、電池充電、電池與MBMS連接、以及電池與MBMS斷開。在放電或者充電模 式，各個電池組(或者電池單元)可以被BMC模塊編程。在車輛驅動模式，內部發電機、再生 制動、以及其它功率產生成設備饋送的能量可以通過能量(ES)存儲模塊和雙向DC/DC轉換 器模塊為一些或者所有的電池組(或者電池單元)充電。這擴大了車輛行駛距離的範圍。 電池壽命可以延長。通過增加電池功率轉換器模塊(BPCM)，可以增加MBMS輸出容量。通過 移除電池組(或者電池單元)、或者電池功率轉換器模塊(BPCM)，可以減少MBMS的輸出容 量。可以通過調節雙向DC/DC轉換器輸出電壓，來調節MBMS輸出電壓。可對內嵌在BMC模 塊中的控制算法進行編程以用於各個電池組充電、放電、以及從MBMS斷開。可以針對不同 的電池特徵對BMC模塊中的控制算法進行編程，例如鎳金屬氫化物MHM、鋰離子Li ion、鋰 離子聚合體等。BMC模塊可以通過BMC顯示面板驅動器交互信息。電池充電和放電狀態、剩 餘能量級別、以及電池維護信息警報都可以由BMC顯示面板提供。在前述的實施例中，電池可以是不同類型的組合。例如鉛酸和鋰電池可以在系統 中同時運行。鋰電池的高功率密度特徵和鉛酸電池的深周期放電可得到更長的驅動範圍。雖然特別參照了多個實施例對本專利申請進行了圖示和描述，但是應該注意，可 以做出各種其它改變或修改，而不脫離本發明的範圍。相關申請的交叉引用本申請要求2009年6月15日提交的申請號為61/187，273的美國臨時專利申請 的優先權，並將其內容全部引入本申請中作為參考。
權利要求
一種模塊化電池管理系統，用於管理多個電池並驅動負載，其特徵在於，所述系統包括多個電池管理控制模塊；多個雙向電壓轉換器模塊，分別與電池相連且與電池管理控制模塊相連，所述雙向電壓轉換器模塊彼此並聯；以及多個能量存儲模塊，分別與雙向電壓轉換器模塊並聯，並與負載相連；其中所述雙向電壓轉換器模塊被配置用於將來自電池的電能傳輸到負載，或者將來自能量存儲模塊的電能傳輸到電池；且所述電池管理控制模塊被配置用於基於每個電池的狀態信息執行預定的程序，並控制雙向電壓轉換器模塊。
2.根據權利要求1所述的模塊化電池管理系統，其特徵在於，所述能量存儲模塊是電 容器、超級電容器、超高電容器、儲能輪或者任何形式的可循環電能存儲元件。
3.根據權利要求1所述的模塊化電池管理系統，其特徵在於，所述雙向電壓轉換器模 塊被配置用於將電能從能量存儲模塊傳輸到電池，以便在能量存儲模塊上的電壓超過預定 值時，為電池充電。
4.根據權利要求1所述的模塊化電池管理系統，其特徵在於，所述雙向電壓轉換器模 塊分別通過多個第一開關與所述電池相連，所述能量存儲模塊分別通過多個第二開關與所 述雙向電壓轉換器模塊並聯，所述負載通過第三開關與能量存儲模塊相連，所述多個第一 開關、多個第二開關、以及第三開關由所述電池管理控制模塊控制。
5.根據權利要求1所述的模塊化電池管理系統，其特徵在於，還包括多個電池狀態監 控模塊，分別與所述電池相連、與所述電池管理控制模塊相連，並被配置用於監控每個電池 的狀態，將每個電池的狀態信息發送到電池管理控制模塊，其中所述電池狀態監控模塊和 所述雙向電壓轉換器模塊通過控制總線與所述電池管理控制模塊連接。
6.根據權利要求5所述的模塊化電池管理系統，其特徵在於，當一個電池管理控制模 塊停止正常工作時，其它電池管理控制模塊被配置以恢復所述電池管理控制模塊的功能。
7.根據權利要求1所述的模塊化電池管理系統，其特徵在於，所述電池管理控制模塊 被配置以基於用戶的指令來調整雙向電壓轉換器模塊的輸出電壓級別。
8.根據權利要求4所述的模塊化電池管理系統，其特徵在於，所述電池管理控制模塊 被配置成使多個第一開關中的一個開關、以及與所述開關相連的雙向電壓轉換器模塊同時 禁能。
9.一種模塊化電池管理系統，用於管理多個電池並驅動負載，其特徵在於，所述系統包括多個電池管理控制模塊；多個雙向電壓轉換器模塊，分別通過多個第一開關與電池相連且與電池管理控制模塊 相連，所述雙向電壓轉換器模塊彼此並聯；以及多個能量存儲模塊，分別與雙向電壓轉換器模塊並聯，並與負載相連； 其中所述雙向電壓轉換器模塊被配置用於將來自電池的電能傳輸到負載，或者將來自能量存儲模塊的電能傳輸到電池；且所述電池管理控制模塊被配置用於基於每個電池的狀態信息執行預定的程序，並控制 所述雙向電壓轉換器模塊和所述多個第一開關。
10.根據權利要求9所述的模塊化電池管理系統，其特徵在於，所述能量存儲模塊是電 容器、超級電容器、超高電容器、儲能輪或者任何形式的可循環電能存儲元件。
11.根據權利要求9所述的模塊化電池管理系統，其特徵在於，所述雙向電壓轉換器模 塊被配置用於將電能從能量存儲模塊傳輸到電池，以便在能量存儲模塊上的電壓超過預定 值時，為電池充電。
12.根據權利要求9所述的模塊化電池管理系統，其特徵在於，所述電池管理控制模塊 被配置成使多個第一開關中的一個開關、以及與所述開關相連的雙向電壓轉換器模塊同時 禁能。
13.根據權利要求9所述的模塊化電池管理系統，其特徵在於，還包括多個電池狀態監 控模塊，分別與所述電池相連、與所述電池管理控制模塊相連，並配置用於監控每個電池的 狀態，將每個電池的狀態信息發送到電池管理控制模塊，其中所述電池狀態監控模塊和所 述雙向電壓轉換器模塊通過控制總線與所述電池管理控制模塊連接。
14.根據權利要求13所述的模塊化電池管理系統，其特徵在於，當一個電池管理控制 模塊停止正常工作時，其它電池管理控制模塊被配置以恢復所述電池管理控制模塊的功 能。
15.根據權利要求9所述的模塊化電池管理系統，其特徵在於，所述電池管理控制模塊 被配置以基於用戶的指令來調整雙向電壓轉換器模塊的輸出電壓級別。
16.一種模塊化電池管理系統，用於管理多個電池並驅動負載，其特徵在於，所述系統 包括多個電池管理控制模塊；多個電池狀態監控模塊，分別與所述電池相連、與所述電池管理控制模塊相連，並配置 用於監控每個電池的狀態，將每個電池的狀態信息發送到電池管理控制模塊；多個雙向電壓轉換器模塊，分別通過多個第一開關與電池相連且與電池管理控制模塊 相連，所述雙向電壓轉換器模塊彼此並聯；以及多個能量存儲模塊，分別通過多個第二開關與所述雙向電壓轉換器模塊並聯，並通過 第三開關與負載相連；其中所述雙向電壓轉換器模塊被配置用於將來自電池的電能傳輸到負載，或者將來自能量 存儲模塊的電能傳輸到電池；且所述電池管理控制模塊被配置用於基於每個電池的狀態信息執行預定的程序，並控制 雙向電壓轉換器模塊、多個第一開關、多個第二開關、以及第三開關；且所述電池狀態監控模塊和雙向電壓轉換器模塊通過控制總線與所述電池管理控制模 塊相連。
17.根據權利要求16所述的模塊化電池管理系統，其特徵在於，所述雙向電壓轉換器 模塊被配置用於將電能從能量存儲模塊傳輸到電池，以便在能量存儲模塊上的電壓超過預 定值時，為電池充電。
18.根據權利要求16所述的模塊化電池管理系統，其特徵在於，所述電池管理控制模 塊被配置成使多個第一開關中的一個開關、以及與所述開關相連的雙向電壓轉換器模塊同 時禁能。
19.根據權利要求16所述的模塊化電池管理系統，其特徵在於，所述電池管理控制模 塊被配置以基於用戶的指令來調整雙向電壓轉換器模塊的輸出電壓級別。
20.根據權利要求16所述的模塊化電池管理系統，其特徵在於，所述能量存儲模塊是 電容器、超級電容器、超高電容器、儲能輪或者任何形式的可循環電能存儲元件。
全文摘要
本發明涉及一種模塊化電池管理系統，用於管理多個電池並驅動負載，包括多個電池管理控制模塊；多個雙向電壓轉換器模塊，分別與電池相連且與電池管理控制模塊相連，所述雙向電壓轉換器模塊彼此並聯；以及多個能量存儲模塊，分別與雙向電壓轉換器模塊並聯，並與負載相連。所述雙向電壓轉換器模塊被配置用於將來自電池的電能傳輸到負載，或者將來自能量存儲模塊的電能傳輸到電池。所述電池管理控制模塊被配置用於基於每個電池的狀態信息執行預定的程序，並控制雙向電壓轉換器模塊。所述電池、雙向電壓轉換器模塊、能量存儲模塊、以及電池管理控制模塊在冗餘布局中設置，使得如果組件中的任何一個失效，其它組件會接管失效組件的功能。
文檔編號H02J7/00GK101924380SQ20101020047
公開日2010年12月22日 申請日期2010年5月31日 優先權日2009年6月15日
發明者周克翰 申請人:周克翰