CN101926025B - 具有均匀直流环境的便携式电源组 - Google Patents

Abstract

本发明示出了为电池组中的每个电池提供最优直流环境、以使该电池组中的相同或相似电压电平中的每个电池经历完全相同的电压和电流环境的电池组连接方案。在一些示例中，提供了一种便携式电池组，其具有正负载连接端子和并联连接至该端子的多个电池。优选通过具有匹配的阻抗或具有匹配的直流电阻的分段来建立连接，从而产生均匀的直流环境。提供了便携式电池组设计，其包括在均匀直流环境中连接的充电器和逆变器。

Description

具有均匀直流环境的便携式电源组

技术领域

本发明涉及电源，更具体涉及电池组或电池电源系统以及它们相关联的布线、充电以及放电。

背景

为实现可接受的性能，多数电池组需要频繁的调节循环和/或主动式电池管理系统。调节循环使该电池组慢慢地满充电，其试图平衡电池组中电池的状态。平衡电池意味着减小最弱和最强电池之间的差距。主动电池管理通过跨各个电池提供小的局部充电或放电来解决该问题。主动电池管理使最强和最弱电池保持更接近平均电池。这导致更好的电池组性能，但仍然远低于单个电池的性能。仍需要调节循环，但不像没有电池管理系统的电池组那样频繁。

典型的电池管理系统使用与每个电池串联的晶体管来局部控制该电池的充电和放电。此类系统通常消耗额外功率、限制电池组容量以及增加了电池组设计和制造的开销。对于大的高功率电池组尤其如此。

典型的便携式电池组遭受由低容量电池组或有限便携性的大电池组引起的低功率密度。低功率密度从而限制在工业电源应用中使用方便携带的电源组。

需要的是在高功率便携式电池组或电源系统中组合电池以提高容量、充电和放电速率、寿命以及其他性能特性的电路和方法。

发明内容

为了使电源组在最优状况下工作，连接在电源组中的每个电池被配置成与该电池组中的任一其他电池提供相同的直流环境。示出了为电源组中的每个电池提供最优直流环境的电源组构造方案，以使该电源组中的相同或相似电压电平的每个电池经历相同或非常相似的电压和电流环境。

在一个示例中，提供了一种电源模块，其具有在外壳内的多个电池单元、充电器以及逆变器。导电组件将多个电池单元并联连接，并无源地防止多个电池单元的电压趋异。经由各个导电路径建立连接，这些路径的负载下电阻与其他导电路径的负载下电阻的差别小于1毫欧。逆变器耦合至导电组件，并向电源模块的输出连接端子提供交流电压。该充电器还耦合至导电组件，且可用于从电源输入对多个电池单元充电。一个优选实现具有5000瓦连续功率容量和小于215磅或小于97.6千克的重量。另一个优选实现具有10,000瓦连续功率容量和小于325磅或小于147.5千克的重量。在一个优选实现中，该模块具有至少2000瓦时的容量。在一个优选实现中，该模块具有至少4000瓦时的容量。

在一个示例中，提供了一种电源模块，其具有在外壳内的多个电池单元、充电器以及逆变器。导电组件将多个电池单元并联连接，并无源地防止多个电池单元的电压趋异。经由各个导电路径建立连接，这些路径各自的负载下电阻与其他导电路径各自的负载下电阻匹配。逆变器耦合至导电组件，并向电源模块的输出连接端子提供交流电压。该充电器还耦合至导电组件，且可用于从电源输入对多个电池单元充电。一个优选实现具有5000瓦连续功率容量和小于215磅或小于97.6千克的重量。另一个优选实现具有10,000瓦连续功率容量和小于325磅或小于147.5千克的重量。在一个优选实现中，该模块具有至少2000瓦时的容量。在一个优选实现中，该模块具有至少4000瓦时的容量。在一些实现中，导电路径还具有匹配的电气长度和/或阻抗。

在一些示例中，该电源模块是自支承的可移动电源组的形式。在一些示例中，这多个电池单元包括密封的铅酸电池，且该模块具有至少2000瓦时的容量和小于215磅或小于97.6千克的重量。在一些示例中，导电组件包括高功率直流电缆和/或至少一条母线。

在一些示例中，该导电组件包括正母线和负母线。在一些实现中，正母线和负母线通过长度比将相应电池单元连接至正和负母线的多个导电路径的长度短的导体导电耦合至逆变器。此外，在一些实现中，该充电器电连接至正和负母线。

另一优选实现具有四个12V电源、4000瓦时容量以及在逆变器110V输出处的10,000瓦连续功率容量。优选该实现具有小于325磅或小于147.5千克的重量。优选该电源组是自支承的可移动电源组。例如，该2000瓦时电源组可设置在长度为33.2英寸和截面为11.7英寸×14.25英寸的外壳中。该4000瓦时电源组可设置在长度为33.2英寸和截面为11.7英寸×19英寸的外壳中。

在一些示例中，该电源组可包括多个密封的铅酸电池，且具有至少2000瓦时的容量和小于215磅或小于97.6千克的重量。

在一些示例中，可经由分别包括高功率精密匹配的直流导体的相应导电路径来建立这些连接，这些直流导体包括电缆和/或正母线或负母线。在一些示例中，该电源组包括分别连接至正和负电池端子的正母线和负母线。优选将母线耦合至逆变器的输入端子的导体的长度比将电池端子连接至母线的导体的长度短。

在一些示例中，提供了一种便携式电源组，其具有正总线和负总线以及连接并联于正总线与负总线之间的多个电池单元的导电组件。该导电组件被调适成无源地防止多个电池单元的电压趋异，且包括具有精密匹配长度的多条高容量电缆。优选每条高容量电缆连接至相应的电池单元，且具有与其他每条高容量电缆的负载下电阻匹配的负载下电阻。该电源组还包括具有连接至正总线的正直流输入端子和连接至负总线的负直流输入端子的逆变器。优选将电池阴极连接至逆变器的正直流输入端子的导电路径具有匹配的电气长度。充电器也连接至该导电组件以对多个电池单元充电。优选将电池阴极连接至充电器的正端子的导电路径具有匹配的电气长度。一优选实现具有两个12V电池、2000瓦时容量以及在逆变器交流输出处的5000瓦连续功率容量。另一优选实现具有四个12V电池、4000瓦时容量以及在逆变器交流输出处的10,000瓦连续功率容量。

在一些示例中，提供了一种便携式电源组，其具有在外壳内部的逆变器、充电器以及并联连接的多个电池单元。该逆变器连接至这些电池，并能在外壳外部的交流电压端子处输出至少5000瓦连续功率。该充电器连接至这些电池以从电源输入对这些电池充电。在一个优选实现中，该便携式电源组具有至少2000瓦时的容量和小于215磅或小于97.6千克的重量。在另一个优选实现中，该便携式电源组具有至少4000瓦时的容量和小于325磅或小于147.5千克的重量，且能向交流电压端子输出至少10000瓦的连续功率。

在一些示例中，每个导体具有适于允许该电池组的平均充电接受率大于一个小时或“C1”充电速率的电阻。该精密导体段优选具有匹配的阻抗，或具有匹配的直流电阻。例如，这可通过精密匹配电缆或其他导体长度来实现。到电池端子以及正负载连接端子的连接和配件也优选彼此精密匹配。在一些示例中，一个或多个附加的并联连接电池组可与并联组串联连接。该并联连接优选通过匹配导体建立。导电配件和电气总线的一个优选构造包括镀银的软铜。

在其他示例中，提供了一种电池组，其具有正负载连接端子，其中电池通过并联导电路径与正负载连接端子连接，每个路径的负载下电阻与其他并联导电路径的负载下电阻之差小于10毫欧，且在一些实现中，该电池组具有非常低阻抗的精密直流布线，该负载下电阻之差小于1毫欧。这些导电路径可包括电缆和端子总线相应的导电部分。这些电缆可按照相等间距连接至端子总线，从而在它们之间提供相等的电阻路径。一种此类连接设置在中心处耦合有正负载连接端子的圆形端子总线上实现。在一些示例中，电池的有负载串联阻抗尽可能地相似，且并联导电路径的有负载串联阻抗比电池的有负载串联阻抗至少大五倍。

各个示例可具有以串联方式排列的多行并联连接的电池，以提供较高的输出电压。可在此类矩阵的正和负端子处建立相似的并联导电布置。

在一些示例中，这些电池是允许快速充电和放电的低阻抗电池。一些示例采用具有1-2毫欧开路电阻的铅酸电池。优选将电池选择成具有尽可能接近的相同电气特性。压缩盒可用于压缩膨胀的电池，以使它们的物理和电气特性符合某个标准，或防止会有害地影响它们的化学性质的电池膨胀。在一些示例中，电容器或其他适当的储能单元可替代电池。

另一示例提供电池组，该电池组包括用于储能的多个装置，以及用于将用于储能的多个装置连接到一起且防止使用期间的放电速率趋异的连接装置。

其他示例提供组装包装在外壳中的电池组的方法，包括：通过一导电组件将多个电池单元并联连接，该导电组件无源地防止多个电池单元的电压趋异，且包括多个导电路径，每个导电路径连接至相应的电池单元且其负载下电阻彼此相差小于1毫欧；将外壳中的逆变器连接至该导电组件，该逆变器在电源组的输出连接端子处呈现交流电压；以及将外壳中的充电器连接至该导电组件，该充电器用于从外部输入对多个电池单元充电。

其他示例提供组装装在外壳中的电池组的方法，包括：通过一导电组件将多个电池单元并联连接，该导电组件无源地防止多个电池单元的电压趋异，且包括多个导电路径，每个导电路径连接至相应的电池单元且其负载下电阻彼此匹配；将外壳中的逆变器连接至该导电组件，该逆变器在电源组的输出连接端子处呈现交流电压；以及将外壳中的充电器连接至该导电组件，该充电器用于从外部输入对多个电池单元充电。在一些示例中，该方法还包括使多个导电路径的相应的电气长度和/或阻抗匹配。

其他示例提供从装在外壳中的电源组供电的方法，其中该电源组包括并联连接的多个电池，且该方法包括：对通过一导电组件连接的多个电池同时放电，该导电组件无源地防止多个电池单元的电压趋异，且包括多个导电路径，每个导电路径连接相应的电池单元且其负载下电阻彼此相差小于1毫欧；将从对多个电池放电产生的功率转换成交流功率；以及将该交流功率提供给交流输出连接器，以便从电源组到外部负载的功率传递。

其他示例提供从装在外壳中的电源组供电的方法，其中该电源组包括并联连接的多个电池，且该方法包括：对通过一导电组件连接的多个电池同时放电，该导电组件无源地防止多个电池单元的电压趋异，且包括多个导电路径，每个导电路径连接相应的电池单元且其负载下电阻彼此匹配；将从对多个电池放电产生的功率转换成交流功率；以及将该交流功率提供给交流输出连接器，以便从电源组到外部负载的功率传递。

其他示例提供减轻电池组中的电池特性趋异的方法，该方法包括：选择多个电池，每个电池尽可能具有相等的负载输出电阻和充电接受特性；在电池组中将多个电池并联连接；在将这多个电池并联连接之后同时对这多个电池放电；在对这多个电池同时充电的同时，保持这多个电池中的每一个上的充电电压相等；以及当对这多个电池同时充电时，保持这多个电池中的每一个中的充电接受速率相等。一些示例可包括如下步骤：使这多个并联连接的电池同时对负载放电；当使这多个电池同时放电时，保持这多个电池中的每一个上的放电电压相等；以及当使这多个电池同时放电时，保持这多个电池中的每一个中的放电电流相等。

一些示例提供从包括多个并联连接且具有尽可能匹配的负载电阻和放电速率特性的电池的便携电池组提供电功率的方法。一个优选示例包括：在无源地保持多个电池中的每一个的放电电压和速率相等的同时，使这多个电池同时放电；将使电池放电产生的功率转换成交流功率；以及将该交流功率提供给输出连接器以便于向外部负载的功率传递。

本发明的一个或多个示例的细节在以下附图和描述中进行了陈述。根据描述和附图以及所附权利要求，本发明的其他特征、目的以及优点将显而易见。

附图说明

图1A-1C示出由使用精密导体并联的两个电池构成的电池组。

图1D-1F是组装成的电池组的示图。

图1G是图1A中所示电池组的电路图。

图2是根据另一实现的电池组的一般化电路图。

图3A和3B是图2中所示总线301、302的更详细电路图。

图4A-4C示出12伏电池组的内部。

图4D-4F是组装成的12伏电池组的示图。

图4G是该12伏电池组的电路图。

图5示出用于防止电池膨胀的示例结构。

图6-7示出示例逆变器装置的框图。

图8A-C示出用于提供电功率的系统的电路图。

图8A是电源系统的电路图。

图8B是负总线的电路图。

图8B是正总线的电路图。

图9A-C示出具有耦合至汽车电气系统的电池组的系统的电路图。

图9A是电源系统的电路图。

图9B是负总线的电路图。

图9C是正总线的电路图。

各个附图中的相似附图标记表示相似元件。

详细描述

图1A-1C示出由使用精密导体并联的两个电池形成的电池组。图1A、1B以及1C分别示出该电池组的前视图、俯视图以及侧视图。

一般而言，电池组100可具有电池101、102、正母线106、负母线108以及电缆111、112、121、122。电池101、102可提供相似的电压和电流。电缆111、112、121、122以并联方式将电池101、102连接至母线106、108。在本示例中，母线106、108将电压和组合的电流提供给外部负载。因此，在图1A-1G中所描绘的示例中，连接至该电池组的设备接收与单个电池所提供的电压相等的电压，以及与各个电池电流之和相等的电流。电池101和102具有相似构造，以确保它们具有相似的电气特性。例如，电池101和102可使用相同的化学性质，具有相同的尺寸等。由于它们相似的构造，当对每个电池施加同一负载时，电池101和102具有几乎相等的电压和电流输出曲线。

电池101和102可以是常见类型。例如，它们可以是密封铅酸电池。用于电池组100以及其他示例的电池101、102可以是单个电池或多个电池。例如，在一个实例中，电池101、102可以分别是单个12伏电池；在其他实例中，每个电池可以是多个电池的组合，诸如由串联的8个1.5伏电池组成的12伏电池。在一个示例中，电池101、102可具有2000瓦时的额定容量。

在一些实例中，电池101、102可以是可充电的；在该情况下，可通过向电池组母线106、108施加外部电压来对该电池组充电。例如，如果电池101、102是密封铅酸类型，诸如一些汽车或工业应用中常见的类型，则可通过将标准电池充电器连接至电池组母线来对该电池组充电。在一些优选示例中，此处所使用的电池是诸如美国专利No.6,074,774和6,027,822中描述的密封铅酸电池。本文所使用的电池优选具有所使用的化学性质可能有的最低串联阻抗，且所使用的铅酸电池的一些优选示例具有5-10毫欧或更低的开路串联阻抗。串联阻抗在不同的电池设计上显著不同。根据所需应用、工作环境以及成本，可使用其他电池化学性质。例如，可使用Ni-Cad、NiMH、Li聚合物、Li离子或任何其他合适的电池。

在一些示例中，尽可能同样地制造电缆111、112、121、122，以确保它们在给定电池组中具有彼此相似的电气特性。在所描述示例中，电缆112和122具有彼此尽可能相同的特性。电缆111和121彼此几乎相同，而且可与电缆112和122相同，从而确保向负载母线106看去，电池101、102面对相似的电气特性。如果施加给两个电池的负载相似且电池本身相似，则这些电池可能以相同速率耗尽并保持相似电压。因此，在本示例中，在不使用存在于电池101、102与负载母线106和108之间的任何电池管理系统或其他主动式电池管理电路系统的情况下，这些电池倾向于以相似速率耗尽。

电缆111、112、121、122优选被精密制造以降低可变性。在一些实例中，电缆111、112、121、122可由同批次材料制造，以便产生单个集合。例如，用于一电池组的所有电缆用单段电缆制造。将单种材料源用于构造电缆可降低由于例如导线回路、绝缘等变化而引起的电气变化的可能性。

图1D示出包括电池组100的电池组组件150。虽然为了附图简洁起见，电池组母线106、108和电缆111、112、121、122未在图1D中示出，但电池组母线106、108以及电缆111、112、121、122是电池组组件150的一部分。

该电池组组件150包括电池托盘130和用于将电池101、102保持于适当位置的电池支架135、136、137。电池支架135、136、137中的每一个包括电池栓条(tiedown)138。例如，电池栓条138可将电池101、102向电池托盘130固定。

该电池组组件150包括逆变器131、风扇132、充电器133以及风扇继电器134。逆变器131可将来自电池101、102的直流功率转换成交流功率。在一个示例中，逆变器131可将电池101、102的直流功率转换成频率大致为60Hz的大致115VAC的交流功率输出。在一些示例中，逆变器131可产生具有不同电压和/或不同频率的输出交流功率。例如，逆变器131可产生大致220VAC的交流功率输出。在一些示例中，该交流功率输出可具有大致50Hz的频率。在一个示例中，逆变器131可具有能连续输出5000W电功率的功率逆变器。例如，逆变器131可被配置成具有7200W的峰值输出功率。

风扇132可用于降低电池组组件150的工作温度。例如，风扇132通过风扇继电器134启用或禁用。在一些示例中，电池组组件150可包括过热关机部件。例如，如果检测到过热，则电池组组件150可停止操作。优选示例还包括典型逆变器风扇控制的变型，其在停用逆变器电路之后使冷却风扇运转以防止后操作加热和损伤。

充电器133对电池101、102充电。例如，如果外部电源可用，则充电器133可被配置成对电池101、102充电。在一个示例中，充电器133接收具有大致108-132V的输入电压的大致950W的外部功率。在一个示例中，也可接收其他电压(例如200-220V)以对电池101、102充电。在一些示例中，充电器133可产生例如55安培的输出电流以对电池101、102再充电。例如，在本示例中，在不使用存在于电池101、102与充电器133之间的任何主动电池管理晶体管或其他主动电池管理电路系统的情况下，可按照基本相同的速率对电池101、102再充电。

在一些示例中，电缆111、112、121、122可被定位于充电器133和逆变器131的直流输入端附近。电缆111、112、121、122可通过插销固定或以其它方式直接耦合至这些输入端。在一些示例中，电缆111、112、121、122可通过比连接电池101、102和电缆111、112、121、122的导体更短的导体连接至上述输入端。这样的布置有助于使从充电器133到电池101、102中的每一个、以及从电池101、102中的每一个到逆变器131的导体电流相等。

图1E示出电池组组件150的外部的立体图。如图所示，外壳140包装电池组组件150。在外壳140的前方，电池组组件150包括充电器电源插口141、交流电源输出口142、电源开关143、12VDC电源输出口144以及20安培断路器145。利用电源开关143，用户能启用或禁用电池组组件150的操作。

充电器133可从充电器电源插口141接收功率以对电池电源再充电。交流电源输出口142输出来自逆变器131的交流功率。在一些示例中，交流功率输出口142可以是双工20安培接地故障断路器(GFCI)输出口，该输出口被配置成监测在该电源输出口处从有电压到中性地流动的电流的量。

图1F示出电池组组件150的外部的后视图。在所描述的示例中，电池组组件150包括安德森(Anderson)连接器146和风扇通风口147。例如，该安德森连接器146可以是用于支持高电流负载的350安培安德森连接器。风扇通风口147是风扇132的空气输出口。

图1G是图1A中所示电池组的简化电路图。为简单起见，去除了充电器和逆变器，但在图8中进行了描述。第一电缆111、第一电池101以及第二电缆112与第三电缆121、第二电池102以及第四电缆122形成并联电路。针对每个电缆建立电阻、电感以及电容的模型。例如，第一电缆111具有相应的电阻111R、电感111I以及电容111C。第二电缆112具有相应的电阻112R、电感112I以及电容112C。第三电缆121具有相应的电阻121R、电感121I以及电容121C。第四电缆122具有相应的电阻122R、电感122I以及电容122C。

在所述示例中，由电缆111、电池101以及电缆112组成的电路支路与由电缆121、电池102以及电缆122组成的支路非常相似且优选相同。所描绘的电缆111、121、112以及122优选是各自包括至少一个高功率直流精密电缆段的高功率直流电缆。这样的高功率直流电缆优选具有相同长度、材料以及截面。电缆和连接的电阻优选尽可能低。优选通过精密测量和切割技术使它们的长度匹配，以确保准确性。此外，到每个所描述的电池端子的连接也优选相同。这可通过在附连连接器时小心控制的焊接技术，以及选择电气上等同的垫圈、插销、插头、管脚或其他电气配件来实现，以确保每个相应的并联连接处的电阻和其他特性相同或尽可能相似。这样的连接产生从并联连接的电池101和102到输出母线108和106的统一的并联导电通路。

例如，如图1A和1G中所示，存在统一的并联导电路径，该路径在本示例中按顺序包括：从电池101和102的正极端子的通过插销固定的连接；从通过插销固定至每个电池端子的配件到电缆112和122中的每一个中的电缆导体的过渡导电连接；电缆112和122；在每个电缆112、122的正极母线106末端处的电缆到配件的导电连接；此类末端处的配件；以及从每个电缆到母线上的负载连接点的正极母线106的导电路径部分。这些导电部分中的每一个优选相同，或尽可能接近，类似于其在并联导电路径中的镜像。在该情况下，“相同”表示相同材料、大小、形状以及诸如图1G中所示的相同电阻、电容以及电感之类的电气性质。在相同导电部分不可能或不实用时的情况下(诸如例如需要不同长度的非柔性导体来扩展不同物理距离的情况下)，使这些导电部分的电气性质尽可能相似。

精密导电连接191和193将充电器133连接至并联连接的电池101-104。连接191和193是精密导电电缆，优选比诸如将电池端子连接至母线108和106的111和112之类的电缆短。这些充电器端子也可利用导电插销或其他配件直接导电耦合至母线。逆变器相似地与优选也为短电缆或直接耦合配件的精密连接192和194连接。如向图1D中所描述的逆变器131的近端可看到，逆变器直流输入端可以是可附连母线108和106的凸露或螺栓端子。这样的方案使从电池到逆变器131负载的导电路径中的变化最少。

高功率精密直流电缆以及用于构造此处示例的各种连接配件和焊料连接的阻抗优选在现有设计约束下尽可能低。在一个示例中，这通过具有银镀层的铜的配件和母线来实现，不过也可使用其他适当的低电阻和低负载-电感连接。银到银连接提供低阻抗和低氧化。优选对连接表面进行抛光和利用抗氧化处理进行处理，以有助于确保极低电阻连接，从而尽可能长地保持它们的特性。此外，优选在此处使用的电缆被选择成超过它们功率负载需求的大小，以降低它们的串联电阻。例如，此处所使用的高功率精密直流电缆可被选择成例如在50安培电流负载下工作。在一些示例中，高功率直流电缆被选择成具有优选在负载下低至10-50毫欧的串联电阻。当以电流电阻比(安培/欧姆)表示时，该示例在10毫欧下提供5000/1的比，在50毫欧下提供1000/1的比。直接地说，这些特性是高功率低电阻电缆。诸如750、500、250甚至100的其他较低比或更低的比在某些应用中可被认为是高功率。在利用若干并联电池的示例中，“高功率”可以表示，例如根据电池组中有多少电池，每个导电路径(每个电池)在正常工作条件下提供20安培。可加大此处所使用的连接器的大小，以降低它们的等价串联电阻且在无需过量功耗的情况下实现这样的大电流。

在优选示例中，电池组组件150是便携式的。例如，电池组组件150可被构造成具有轻的重量，以便容易携带组件150。在2000瓦时容量电池组的示例中，电池组组件150可重约165磅。该电池组组件150的大小也可紧凑。在同一示例中，外壳140的长度可为33.2英寸，且截面为11.7×14.25英寸。

虽然图1A-1G描述了包括电缆和通过螺栓固定的电气配件的统一并联导电路径，但其他示例可使用任何合适的导电材料和配件来形成并联导电路径，只要各个并联路径优选相同或尽可能接近或相似。虽然此处所描述的一些示例中的精密匹配长度高功率直流电缆包括并联导电路径，但也可使用固体母线、迹线或其他导体，只要它们适用于所需应用的功率负载。

通过采用匹配的精密电缆获得的性质在一些示例中也可通过采用低电阻母线设计来实现。对于这些母线设计，每个母线部分必须相同且在尺寸上相等，以在电路中需要此类相等的情况下保证相同电阻、电容和电感。相似地，精密电缆通常是电阻、电容以及电感已知或等于相同设计和构造的其他精密电缆的电缆。通过制造使用镀银且利用完全相同工艺弯曲和焊接的铜连接器由同一电缆卷(批次)构造的匹配电缆附件制造了精密电缆的构造。制造工艺的小变化会导致电缆的大差异。匹配的电缆在被放入电池组构造之前经平台测试以检验一致性(或差异)。

电缆111的电阻、电感以及电容值非常接近电缆121的相应值，从而从负极母线108到每个电池101和102的负极电池端子产生同步的直流环境。电缆112的电阻、电感以及电容值非常接近电缆122的相应值，从而从正极母线106到每个电池101和102的正极电池端子产生近似同步或匹配的直流环境。这些电池优选具有相同或尽可能接近的相似电气特性。因此，如果将负载置于母线108、106上，则从电池汲取的功率相似。

在负载下，电池组100从母线106、108提供电压和电流输出。因为电缆和电池的电气特性相似或相同，所以电池电压相似或尽可能接近相同。如果电池电压相似，则在负载或未加负载情况下，电流不会从一个电池流向另一个。当连接负载时，从两个电池101、102汲取相似的电流，从而使它们以相似的速率放电。此类相似的放电有助于保持电池的电气特性匹配，并防止此类特性的趋异。具体而言，在放电过程期间，连接电路优选保持从各个电池的放电电流相等以及各个电池上的电压相等。反之，在充电过程期间，连接电路保持向各个电池的充电电流相等以及各个电池上的电压相等。图1B中所描述的电路无源地工作以使电池101和102的输出端处的直流电流和电压匹配，电池101和102可被描述为提供同步直流环境。这样的同步直流环境可用于在放电(加了负载的电池组)和充电(对电池组充电)条件下无源地防止电池性能特性的趋异。在一些示例中，电池组100是可再充电的。因为电路的两个支路相同或相似，所以所施加电荷的一半被存储在每个电池中。当对电池组100充电时，可按照等于或尽可能接近相似的速率对电池101、102充电，以使在任一给定时刻，电池101、102具有近似相同的存储电荷量，从而保持它们的诸如电压、容量、电荷接受速率以及温度之类的电气特性的相似性。

图2是根据另一示例的电池组的一般化电路图200。图3A和3B更详细地示出电路200的元件，如在图2中用虚线标记的区域3A和3B。一般而言，电路200具有与精密导体连接的电池211B-2NMB的阵列，该精密导体分别通过诸如211R、211I以及211C之类的电阻器、电感器以及电容器来表示。电池阵列具有通过精密导体串联或并联连接的电池。该阵列可经由外部接口提供或存储电功率。具体地，电池阵列和精密导体与许多并联电池(图2中的列)的排列导致比单行的电流容量高的电池组。具有许多串联电池(图2中的行)的布置提供较高电压。

所描绘电路200具有电池和导体阵列。与该阵列的元件相关联的附图标记可表示阵列中的元件类型和其位置。对于图2中的多数基准标记，该基准标记的第一位可表示附图号，第二位可表示行位置，而第三位可表示列位置，其中“N”和“M”对应于具有N行和M列电池的阵列中的最后行或列。以“R”结尾的附图标记表示导体的等效电阻，以“I”结尾的附图标记表示导体的等效电感，以“C”结尾的附图标记表示导体的等效电容，以及以“B”结尾的附图标记表示电池。

电路200中的电池应当具有相似类型。例如，它们应当具有相同的化学性质和物理构造。在一些示例中，这些电池可以是能输出高功率的标准化的铅酸型。由于相似的化学性质和构造，这些电池应当具有相似的电气特性。例如，当横跨这些电池的正极端和负极端施加相同负载时，这些电池可在相似的电压下提供相似的电流。

所描述阵列中的电池使用精密导体串联连接。如果电池的正极端子连接至另一电池的负极端子，则一组电池串联连接。串联电路的输出电压等于串联的电池的电压之和。例如，电路200的第一行可由电池211B、212B、……、21MB组成，而该串联组上的电压等于电池211B、212B、……、21MB的电压之和。该阵列中的第二行可由也串联的电池221B、222B、……、22MB组成。

电路200中的电池可利用精密导体并联连接。该系统的电流容量随着并联支路的数量而增大。例如，具有四个并联支路的电路的电流容量将是具有两个并联支路的电路的电流容量的两倍。例如，所描述阵列中的第一列由并联的电池211B、221B、231B、241B、……、2N1B组成；该电路的这个部分的电流容量等于电池211B、221B、231B、241B、……、2N1B的电流容量之和。

可通过电阻器、电感器以及电容器对精密导体进行建模。图2和3A-B中的每个电阻器、电感器以及电容器对应于例如直接连接电路200中的两个元件的导体的电路径的电阻、电感以及电容。例如，可通过电阻器212R、电感器212I以及电容器212C对连接电池211B和212B的导体212建模。

在电路200中，给定列中的电池并联连接。对于并联连接的电池，可能需要确保流过每个电池的电流相似，以确保这些电池具有相似的性能曲线。例如，当电池放电时，其内阻、电压、电流容量等会变化。如果并联电路中的一个电池与同一电路中的另一电池以不同的速率放电，则它们的电压可能不再匹配，从而导致电流在它们之间流动，且减少了电路输出可用的电流量。例如，如果电池211B产生了比电池221B高的电压，则电流会在由电池211B、导体212、2122、222、电池221B以及导体2121组成的电路回路中流过。此外，如果耦合在电路连接器与每个电池之间的电气耦合不全具有同样的特性，则并联的电池可能不会充电至满容量。

在放电过程期间，所描述的连接电路优选保持从各个电池的放电电流相等以及各个电池上的电压相等。反之，在充电过程期间，连接电路保持向各个电池的充电电流相等以及各个电池上的电压相等。此外，因为电池特性被保持相同或尽可能相似，所以这些电池的充电接受速率被保持相等。

将此处所提供的并联连接方案与低阻抗电池和低阻抗导体组合可提供以非常快的速率充电和放电的能力。例如，一些优选示例的整个电池组具有这样的低电阻值，其可在15分钟内从30％容量充电至85％容量。这代表远大于C1充电速率。许多优选示例可在C1充电速率、2xC1充电速率、3xC1充电速率甚至4xC1充电速率下充电。此处的各种电池组设计的一些示例以1000安培的最大充电速率充电，其中500或600安培为典型值。该能力部分来自并联组合的低阻抗电池的使用。该并联组合将每个电池(或电池的串联行)的串联阻抗除以并联连接的数量，从而使该电池组的串联阻抗急剧减少，并提高最大充电速率。这样的最大充电速率可用于实现例如脉冲充电方案。

在本示例所描述的电路200中，将电池与毗邻列串联连接的导体具有相同或尽可能接近的相似电气特性。在一些示例中，连接两列电池的所有导体可具有近似相同的电阻。例如，连接第一两个电池列的所有导体的电阻212R、222R、……、2N2R可能在1％的范围内相同。对于一些应用，5％的公差被认为是可接受的，但对于其他应用(通常较大阵列)，1％或0.1％的公差是优选的。在一些示例中，连接两列电池的所有导体可具有近似相同的电感。例如，连接第一两个电池列的所有导体的电感212I、222I、……、2N2I可能在0.1％或更小的范围内相同。较大的电池阵列优选具有较小的公差。例如，图7中所描述的阵列优选具有0.1％或更小公差。在一些示例中，连接两列电池的所有导体可具有近似相同的电容。例如，连接第一两个电池列的所有导体的电容212C、222C、……、2N2C可能在1％的范围内相同。

在具有串联和并联的电池的电路中，可能存在供电流流动的多个同步路径。为确保电路200中的电池以相似的速率放电或充电，可能需要通过控制电池阵列中的每个导体的电气特性以使它们在例如0.1％或1％的小公差内，从而迫使每条路径中的电流相似。例如，连接电池211B和212B的导体的电阻212R、电感212I以及电容212C可在连接电池231B和232B的导体的电阻232R、电感232I以及电容232C的0.1％内。

可通过严密控制制造变化使精密导体具有相似的特性。可使用单批材料来创建导体的匹配组合。实际上，这些精密导体可以是导线、电缆、固体导体等。在一些实例中，单卷电缆可用于制造一组匹配导体；例如，导体212、222、232、……、2N2C可从单卷电缆由同一操作员在同一次轮班期间利用同一设备一批制造。

图2中描述的阵列的垂直边缘上的诸如电池211B或21MB的电池可连接至主输出线310、320。导体311-31N将该阵列的正极边缘上的每个电池21MB-2NMB连接至正总线301。导体321-32N将该阵列的负极边缘上的每个电池211B-2N1B连接至负总线302。导体311-31N、21MB-2NMB321-32N也具有相同或尽可能接近的相似电气特性，以确保每个电池与总线301、302之间的电路路径尽可能相同。同样，导体311-31N彼此相同，且可与导体321-32N相同。与图1B中的示例相似，该方案在电池21MB-2NMB的最高电平(最高电压电位)列中的每个电池的正极端子处提供相同或相似电压电平。

该阵列的正极端处的行导体311-31N分别连接至正总线301，从而导电耦合至正的主输出线路310。该阵列的负极端处的行导体321-32N分别连接至负总线302，从而导电耦合至负主输出320。

图3A和3B是图2中所示总线301、302的更详细电路图。本示例中的输出总线301、302被设计成具有与从输出行310和320看到的电气特性相似的导电路径。例如，行导体311-31N以便于从端子到正总线310的相似导电路径的方式连接至正的主输出线路310。在一些示例中，例如，正的行导体311-31N可按照径向对称的方式接合至总线310，诸如在与中心等距的位置被夹至物理上为盘状的导体，其中正的主输出线路310附连至中心。以相似的方式，电池阵列的负极边缘上的导体321-32N可经由总线302连接至负的主输出线路320。

如以上针对连接电池的导体所述，可通过电阻器、电感器以及电容器对电池阵列边缘和主输出线路310、320处的行导体之间的每个路径的电气特性建模。作为示例，可通过电阻器311R、电感器311I以及电容器311C对导体311与正的主输出线路310之间的正总线301中的电气特性建模；正线路与其他导体312-31N之间的电气路径可相似地建模。诸如上述配置的产生近似相同(例如1％内)的电气路径的总线可进一步用于平衡流过电路200中的电池的电流。

图4A-G示出了根据另一示例的具有并联电池和精密导体的12伏电池组。一般而言，电池组400具有高性能电池401-404、精密电缆410以及具有若干部分的框架。电池401-404通过精密电缆410并联连接。例如，电池组400可使用电池401-404来提供具有4000瓦时额定容量的电功率。该精密电缆410经由电源总线和附连电缆从电池向外部负载输送功率。该框架将组件保持到一起。该示例性电池组可向诸如叉式电池车的电设备提供高电流电平。

电池401-404通过精密电缆410并联连接。这些电池具有相似的电气特性，诸如相似的电压和电流输出以及充电曲线。精密电缆410还具有相似的电气特性，诸如相似的电阻、电感以及电容，以在每个电池正极端处提供具有相等电压的同步直流环境，如此处所讨论地。可如上所述地制造精密电缆410，以使它们之间的电气差异最小化。精密电缆410以并联方式将每个电池401-404连接至正总线413和负电源总线417。电源总线416、417又经由正输出电缆421和负输出电缆422连接至主输出连接器423。

电源总线413、417被设计成使精密电缆410与负载连接492和494之间的电气路径中的差异最小化。优选对充电器连接491和493进行相似的最优化。可通过例如将充电器和逆变器耦合设计在总线的中心来设计总线，以实现这样的最优化。一些示例可允许充电器或逆变器耦合与各个精密电缆410之间的距离仅变化某个公差，诸如例如1毫欧、10毫欧、50毫欧或100毫欧。在本示例中，所描述的电源总线413和417是直母线，其中使输出连接逼近该母线的物理中心。优选地，对直母线的使用(如果不组合使用其他的并联布线)被限于长度小于6″的母线，以使并联路径长度变化最小。

在一些示例中，该电池组可包括电池监测器分路，以监测流过电池401-404的电流。例如，可布置多个分路，从而可监测流过单个电池的电流。例如，可使用所收集的此类信息来检测电池组400中的不对称性，以监测剩余的功率从而辅助充电控制等。

在一些示例中，可使用螺纹接线片或其他机械连接器将系统中的例如精密电缆410的导体附连至它们相应的元件。在一些示例中，可使用诸如焊接之类的用于形成这些连接的其他技术。

图4D示出包括电池组400的示例电池组组件450。该组件540包括将直流电池功率转换成交流输出功率的逆变器431。在一个示例中，逆变器431可将电池401-404的直流功率转换成频率大致为60Hz的大致115VAC的交流功率输出。在一些示例中，该交流功率输出基本上可以是220VAC。在一些示例中，该交流功率输出可具有大致50Hz的频率。在一个示例中，逆变器431可具有能连续输出10,000W电功率的功率逆变器。

风扇432工作以降低电池组组件450的工作温度，且由风扇继电器434启用或禁用。在一些示例中，电池组组件450可包括过热关机部件。例如，如果检测到过热，则电池组组件450可停止操作。

电池组组件450包括对电池401-404充电的充电器433。例如，如果外部电源可用，则充电器433可被配置成对电池401-404充电。在一个示例中，充电器433可接收具有大致108-132V的输入电压的大致950W的外部功率。在一个示例中，充电器433可接收大致200-240V的输入电压。在一些示例中，充电器433可产生例如55安培的输出电流以对电池401-404充电。例如，在本示例中，在不使用位于电池404、402与充电器433之间的任何主动电池管理系统或其他主动电池管理电路系统的情况下，可按照基本相同的速率对电池401-404充电。

在一些示例中，母线410可被定位于充电器433和逆变器431的直流输入附近。在一些示例中，母线410可通过螺栓固定，或者以其他方式直接耦合至输入端。在一些示例中，母线410可利用比将电池401-404连接至母线410的导体更短的导体连接至该输入端。在一些示例中，这样的布置可使从充电器433到电池401-404中的每一个、以及从电池401-404中的每一个到逆变器431的导体电流相等。

在图4D中所描述的示例中，电池托盘439位于电池401-404的下端处。该组件450还包括在电池401-404上端处的电池支架435、436、437。电池支架435-437中的每一个包括用于将电池401-404相对于电池托盘439固定的电池栓条438。在一个示例中，电池支架435-437、电池栓条438以及电池托盘439可形成用于电池401-404的压缩框架。该压缩框架可防止电池401-404变形，诸如可能在充电或放电期间出现的变形。防止电池401-404变形的一个可能的好处是保持电池的物理结构，以使它们的电气相似性不丧失。

电池组组件450还包括在电池组400的前端和后端处的电池稳定器429。例如，电池稳定器429可稳定电池组400的位置，以防止由于例如电池组组件450的电池膨胀或振动而变化。

图4E示出以上在图4D中描述的电池组组件450示例的外部前视图。如图所示，电池组组件450包括外壳440。该电池组组件450相比于市场上相似容量的电池组而言尺寸紧凑。例如，外壳440的长度可为33.2英寸，且截面为11.7×19英寸。在外壳440的前方，电池组组件450包括充电器电源插口441、交流电源输出口442、电源开关443、12VDC电源输出口444以及20安培断路器445。利用电源开关443，用户能启用或禁用电池组组件150的操作。

例如，充电器433可从充电器电源插口141接收功率以对电池电源充电。交流电源输出口442输出来自逆变器431的交流功率。在一些示例中，交流功率输出口442可以是双工20安培接地故障断路器(GFCI)输出口，该输出口被配置成监测在该电源输出口处的电流量。

图4F示出以上在图4D中描述的电源模块450示例的外部后视图。在所描述的示例中，电池组组件450包括安德森连接器446和风扇通风口447。例如，该安德森连接器446可以是用于支持高电流负载的350安培安德森连接器。风扇通风口447是风扇432的空气输出口。

在所描述的示例中，电池组组件450可以是便携的。例如，电池组组件450可重约280磅。

图4G是上述12伏电池组的电路图。该电池组400实现上述图2中的电路的一个版本。在本情况下，使用了四个12伏电池，以使无电池为串联(即N＝4、M＝1)。精密导电连接491和493将充电器433连接至并联连接的电池401-404。连接491和493是精密导电电缆，优选比诸如将电池端子连接至母线417和413的411和412之类的电缆更短。这些充电器端子也可利用导电插销或其他配件直接导电耦合至母线。逆变器相似地与优选也为短电缆或直接耦合配件的精密连接492和494连接。

图5示出压缩框架5E2中的电池5E1的示例。例如，压缩框架5E2可利用螺栓5E3、5E4相对于电池5E1固定。压缩框架5E2可用于电池组100、400，以防止电池膨胀。例如，如果电池5E1例如因为充电或放电期间所释放的气体而显著膨胀，则电池5E1的内阻和电压可能偏离该电池组中的其他电池，从而导致消耗所储存能量的内部电流回路，并加速引起电池失效或性能降级的有害的电池趋异。

图6示出示例功率逆变器模块600。所描述的模块将两个商用逆变器板604和605组合到单个外壳中。该功率逆变器600可被用作前述附图中的逆变器131或431，或此处其他的逆变器。如图所示，功率逆变器600包括逆变器外壳602。在逆变器外壳602中，功率逆变器600包括上逆变器板604和下逆变器板605。在优选示例中，逆变器板604、605中的每一个能产生5000W的交流功率。例如，逆变器板604、605中的每一个可将电池组的直流功率转换成5000W的连续交流功率。

逆变器600包括6针插座607，以在该版本中提供两个3插口外部交流插座。插座607通常包括两个火线输出端口、两个零线输出端口以及两个接地输出端口。在所示示例中，上和下逆变器板604、605并联连接至插座607以形成单个输出路径。如图所示，板604、605的两个零线插针(AC_N)经由线路611并联连接至插座607的两个零线输出端口。板604、605的两个火线插针(AC_L)经由线路612并联连接至插座607的两个火线输出端口。接地线613从板605连接至插座607。优选接地线613连接至插座607的两个接地端口，且连接至零线端口。因为逆变器板604、605并联连接至输出插座607，所以板604、605二者可向负载基本相等地同时提供功率。所示布线优选通过直接焊接到迹线或直接在逆变器板上的焊盘来完成。优选布线是诸如12AWG的高容量布线，其可以比典型商用电池组中的布线布置容量更大，以允许较高的峰值负载。优选，电缆的长度如所列出地被控制，以从两个逆变器板提供相等的阻抗路径。对商用逆变器的此类变型使输出路径中的限流装置旁路，且允许使用诸如电池组电路中包括的诸如保险丝、断路器以及GFI电路的限流装置来修改电流容量。

图7示出逆变器600的背面。逆变器600包括背面上的电源开关705。如图所示，2针插座710经由开关705连接至逆变器600。在一些示例中，插座710可连接至系统电源控制，以启用或禁用逆变器600的操作。

图8A-C示出用于提供电功率的系统的电路图。一般而言，系统900具有发电机组902、电池组906、逆变器908以及充电器910。发电机组指的是与诸如汽油发动机的发电装置耦合的发电机。在本示例中，发电机组902产生直流功率，以提供便携式直流电源来对电池组906充电。在一些示例中，发电机组902还在发电机组902上的输出端处直接提供交流功率(未示出)。所描述的组合可用于发电机具有比预期负载更大容量、从而燃料被浪费以使发电机持续运转的情况，或可用于发电机对于预期负载而言具有太小容量的情况。在后一种情形下，发电机组902可运行许多小时以对电池组906充电，该电池组906然后以比发电机组更高的速率向负载提供功率。该电池组906可提供或储存功率。逆变器908可将发电机组902或电池组906所提供的直流功率转换成用于对外部设备供电的交流功率。充电器910可用于从外部电源对电池组906充电。因此，系统900可直接从发电机组902或使用在非峰值条件期间储存在电池组906中的由外部源或发电机组902产生的功率向外部设备提供交流功率。

该电池组906可具有如上图2-3B中所述的相似结构。电池912是具有统一电气特性的相似类型。电池912可通过精密导体920-92N并联连接至正极端子940，并通过精密导体930-93N连接至负极端子942。精密导体920-92N具有统一的电气特性，诸如电阻、电感以及电容，且通过图8A中的相应电路元件(例如电阻器945、电感器947以及电容器949模型精密导体920)来建模。同样，精密导体930-93N也统一，且优选与导体920-92N统一。

发电机组902、逆变器908以及充电器910都通过导体914-919与电池组906并联连接。在一些示例中，导体914-919中的一个或多个也可具有统一性质，以允许它们连接的设备的同时并行操作，而不存在有害的串扰电流。发电机组902所产生的功率可用于对电池组906充电，或由逆变器908转换成交流功率以供其他设备(未示出)使用。在一些实例中，发电机组902可连续运行，在小于最大使用的时间对电池组906充电；电池组906然后在功率使用超过可从发电机组902获得的功率的时段补充发电机组。在一些实例中，在发电机组因为诸如维护、缺少燃料、环境规章等等其他约束条件而不可用的情况下，电池组906可向逆变器908提供后备功率。

充电器910可用于从外部电源对电池组902充电。在一些实例中，诸如在发电机组902的燃料比来自电网的等价电力更贵的情况下，可能需要或必须使用外部电源。

如同放电循环，需要在充电循环期间均匀分配流入连接电池的电流。使用具有相似电气特性的电池和精密导体的上述系统使流入电池的电流均匀，从而它们在电池组906中因为内电流引起的相似充电和损耗被最小化。

正端子940在图8B中更详细地示出，而负端子在图8C中更详细地示出。这些附图示出对精密导体920-92N、930-93N之间的端子中的电气路径950-95N的特性建模的电路图。如同精密导体一样，路径950-95N的电气特性优选在指定公差内统一(例如1％)，以确保流入或流出各个电池的电流统一(参见上述)。

图9A-C示出耦合至汽车电气系统的具有电池组的系统的电路图。一般而言，系统1000与图8A-C中所述的系统900相似，但利用车辆发动机和交流发电机来代替发电机组。这样的系统1000可被纳入车辆中，例如在纳入工地处的承包商的卡车中，或露营地处的房车中。

一般而言，系统1000具有交流发电机1002、电池组1006、逆变器1008以及充电器1010。当附连发动机在工作时，交流发电机1002可产生直流功率。该电池组1006可提供或储存功率。逆变器1008可将交流发电机1002或电池组1006所提供的直流功率转换成用于对外部设备供电的交流功率。充电器1010可用于从外部电源对电池组1006充电。因此，系统1000可直接从交流发电机1002或使用在非峰值条件期间储存在电池组1006中的由外部源或交流发电机1002产生的功率向外部设备提供交流功率。

该电池组1006可具有如上图2-3B中所述的相似结构。电池1012是具有统一电气特性的相似类型。电池1012可通过精密导体1020-1023并联连接至正极端子1040，并通过精密导体1030-1033连接至负极端子1042。精密导体1020-1023、1030-1033具有统一的电气特性，诸如电阻、电感以及电容，且通过图8A中的相应电路元件(例如电阻器1045、电感器1047以及电容器1049模型精密导体1020)来建模。

发电机组1002、逆变器1008以及充电器1010都通过导体1014-1016和1017-1019与电池组1006并联连接。在一些示例中，这些导体可以是具有几乎相同阻抗的统一紧密导体，以便于并联工作。交流发电机1002所产生的功率可用于对电池组1006充电，或由逆变器1008转换成交流功率以供其他设备(未示出)使用。在一些实例中，交流发电机组1002可连续运行，在小于最大使用的时间对电池组1006充电；电池组1006然后在功率使用超过从交流发电机1002可获得的功率的时段补充发电机组。在一些实例中，在发电机组因为诸如维护、缺少燃料、环境规章等等其他约束条件而不可用的情况下，电池组1006可向逆变器1008提供后备功率。充电器1010可用于从外部电源对电池组1006充电。在一些实例中，诸如在交流发电机1002的燃料比来自电网的等价电力更贵的情况下，可能需要或必须使用外部电源。

虽然描述了电池组组件的多个示例，但也可使用其他示例。在一些优选示例中，也可使用Aeron Hurst等人于2006年10月12日提交的题为“具有统一直流环境的电源模块(POWER SUPPLY MODULES HAVING AUNIFORM DC ENVIRONMENT)”的美国专利申请No.11/549,006以及Aeron Hurst等人于2006年10月12日提交的题为“精密电池组电路(PRECISION BATTERY PACK CIRCUITS)”的美国专利申请No.11/549,013中详细讨论的电池组和电路来构造具有统一直流环境的电源模块。

已描述了本发明的多个示例。然而，应理解可作出各种修改，且可提供所公开示例的变型，而不背离本发明的精神和范围。例如，可使用不同的电池化学物质和构造材料。作为另一示例，可使用不同的电路来实施本文中所描述的方法。因此，所附权利要求限定本发明的范围。

Claims (14)

1.一种电源模块（150），包括：

外壳（140），用于包装电源组（150）；

所述外壳中的逆变器（131），其可操作地耦合至导电组件，并在所述电源模块的交流电压输出连接端子（142）处给出交流电压输出；以及

所述外壳中的充电器（133），其可操作地耦合至所述导电组件，且用于从电源输入（141）对所述多个电池单元充电，

其特征在于，所述电源模块还包括：

在所述外壳内并包括在所述电源组（150）中的多个电池单元（101、102）；以及

并联连接所述多个电池单元的导电组件，所述导电组件被调适成无源地防止所述多个电池单元的电压趋异，其中所述导电组件包括多个导电路径（111、112、121、122），每个导电路径连接至相应的电池单元，所述多个导电路径中的每一个的负载下电阻与其他导电路径中的每一个的负载下电阻相差小于1毫欧；

其中所述电源组（150）中的相同或相似电压电平的每个电池单元经历相同或非常相似的电压和电流环境。

2.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述模块（150）能输出至少5000瓦的连续功率，且具有小于215磅或小于97.6千克的重量。

3.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述模块（150）能输出至少10,000瓦的连续功率，且具有小于325磅或小于147.5千克的重量。

4.如权利要求1、2或3所述的电源模块，其特征在于，所述模块（150）具有至少2000瓦时或至少4000瓦时的容量。

5.如权利要求1、2或3所述的电源模块，其特征在于，所述电源模块是自支承的可移动电源组（150）的形式。

6.如权利要求1、2或3所述的电源模块，其特征在于，所述多个电池单元（101、102）包括密封的铅酸电池，且所述模块（150）具有至少2000瓦时的容量和小于215磅或小于97.6千克的重量。

7.如权利要求1、2或3所述的电源模块，其特征在于，所述导电组件包括高功率直流电缆，和/或至少一条母线（106、108）。

8.如权利要求1、2或3所述的电源模块，其特征在于，所述导电组件包括正母线（106）和负母线（108）。

9.如权利要求8所述的电源模块，其特征在于，所述正和负母线（106、108）通过导体（192、194）导电耦合至逆变器（131），所述导体（192、194）的长度短于将相应电池单元（101、102）连接至所述正和负母线的所述多个导电路径（111、112、121、122）的长度。

10.如权利要求8或9所述的电源模块，其特征在于，所述充电器（133）电连接至所述正和负母线（106、108）。

11.如权利要求1、2或3所述的电源模块，其中所述多个导电路径（111、112、121、122）是并联导电路径。

12.如权利要求11所述的电源模块，其中所述电池单元的有负载串联阻抗尽可能地相似，并且所述并联导电路径的有负载串联阻抗比所述电池单元的有负载串联阻抗至少大五倍。

13.一种组装装入外壳（140）中的电源组（150）的方法，所述方法包括：

将多个电池单元（101、102）与导电组件并联连接，所述导电组件被调适成无源地防止所述多个电池单元的电压趋异，其中所述导电组件包括多个导电路径（111、112、121、122），所述导电路径中的每一个连接至相应的电池单元,其中所述电源组（150）中的相同或相似电压电平的每个电池单元经历相同或非常相似的电压和电流环境；

将所述外壳中的逆变器（131）连接至所述导电组件，所述逆变器在所述电源组（150）的输出连接端子（142）处呈现交流电压；以及

将所述外壳中的充电器（133）连接至所述导电组件，所述充电器用于从电源输入（141）对所述多个电池单元充电；

其中所述多个导电路径中的每一个的负载下电阻与其他导电路径中的每一个的负载下电阻相差小于1毫欧。

14.一种从装入外壳中的电源组（150）供电的方法，所述电源组（150）包括并联连接的多个电池单元（101、102），所述方法包括：

同时使所述多个电池单元（101、102）放电，所述多个电池单元通过被调适成无源地防止所述多个电池单元的电压趋异的导电组件连接，其中所述导电组件包括多个导电路径（111、112、121、122）,其中所述电源组（150）中的相同或相似电压电平的每个电池单元经历相同或非常相似的电压和电流环境；

将使所述多个电池单元放电而产生的功率转换成交流功率；以及

将所述交流功率提供给交流输出连接器（142），以便从所述电源组（150）到外部负载的功率传递；

其中所述多个导电路径中的每一个的负载下电阻与其他导电路径中的每一个的负载下电阻相差小于1毫欧。

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