CN102119475A - 电池管理系统 - Google Patents

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Abstract

一种动力系统具有充电系统和控制器布置。充电系统能够为系统的多电池电源再充电，且控制器布置实现在系统的可选的操作模式之间的选择。充电系统被布置为以不同的方式操作，在所述不同的方式中，一个或多个电池或电池组两端的目标充电电压根据所选择的操作模式被设置为不同的水平。提供了用于为了最大范围而优化电池组管理的模式，或可选地用于延长充电和放电周期寿命的模式。还有目标电压被设置为最小值的存储模式。

Description

电池管理系统
本发明一般涉及电池组管理电路，且更具体地但不排他地，涉及能够为机动车辆供电的这样的电路。
当前市场上的机动车辆例如医疗机动车辆一般使用铅酸电池组作为其电源。因此，已为大家接受的医疗机动车辆工业使用已被优化为符合这个电池组类型的系统电压、部件和充电器。
这些系统的缺点是铅酸电池组具有与可用的其他类型的电池组相比低的能量重量比。期望使电池组尽可能轻，因为在很多情况下医疗机动车例如轮椅和滑行车被设计为被拆卸且在电动车辆中被运输到它们所使用的地方。因此在使车辆(因此电池组)尽可能轻的需要与使车辆可被使用的范围最大化之间有折衷。
其他电池组类型例如锂离子电池组提供了较长的范围和较长的生命周期的可能且重量也更轻，但是它们不与当前市场上的标准机动车辆部件和充电器相兼容。除此之外，由单个锂离子聚合物电池组电池供给的标称电压是3.6伏，且对于单个锂离子磷酸电池是3.2V。多个锂离子电池组电池可能需要串联堆叠以便为很多应用提供足够的电压。
可再充电的电池组几乎都对它们在其整个操作寿命中所经历的充电和放电方式敏感。锂离子电池对于深放电周期较不敏感，但是它们具有非常严格的最大充电电压，且电池必须被充电到其最大电压以便使充电容量最大。但是，充电到较低的电池电压并牺牲一些充电容量使得电池的操作寿命能够被大大延长。这可能高达2倍或4倍。同样，当锂电池放电时，有在每个电池两端的最小的可允许电压，将电压减小到这个限度之外可减小容量并增加电池自放电或漏电。通过升高最小允许的电池电压，电池或电池组的操作寿命可被延长。这特别是放电电流高的情况。
在机动车辆非常不频繁地使用的情况中，车辆和电池组可被长期存储。不期望存储具有在最大和最小允许的值处或附近的电池电压的电池组，因为电池组或不同的电池将劣化且可能损失充电存储容量或展示增加的自放电。另外，存储具有在其最大值处的电池电压的电池增加了电池故障和火灾的危险。
因此，本发明的一目的是提供改进的机动车辆电池组管理电路，其减轻上述的问题，并根据所期望的应用提供在较长范围内给机动车辆供电或者可选地增加电池组的寿命的多功能性。
根据本发明的第一个方面，提供了动力系统，该系统包括：
充电系统，其用于动力系统的可再充电多电池电源；
控制器布置，其实现在系统的可选的操作模式之间的选择；
其中充电系统被布置为在不同的方式中操作，在所述方式中，一个或多个电池或电池组两端的目标充电电压根据动力系统的所选择的操作模式被设置为不同的电平。
有益地，目标充电电压对应于最大充电电压。
可选地，目标充电电压对应于最小放电电压。
有益地，根据所选择的可选操作模式，充电被控制为确保设置不同的参数限制，参数限制包括以下项中的一个或两个：
最大允许的电池电荷；
最小允许的电池电荷；
优选的是充电系统包括转换充电方式的充电控制器。
优选的是动力系统包括用于监测电池电压和/或电池的温度的监测器布置。
优选的是控制器布置包括主系统控制器。
优选的是充电控制器与动力系统的主系统控制器通信但与其分立。动力系统可以是电动车辆等。电池布置一般是可再充电的电池组布置，且本发明的方面特别地适合于与锂离子电池组布置一起使用。
优选的是对不同的电池监测电池电压，且电池的充电方式可根据来自监测器布置的电池电压输入来调整，使得不同的电池可服从不同的充电方式。
在某些实施方式中，可对电池监测电池温度，且电池的充电方式可根据来自监测器布置的电池温度输入来调整，例如不同的电池可服从不同的充电方式。
有益地，充电控制器被布置为响应于来自监测器布置的输入来启动多电池电源的电荷平衡功能。
优选的是，在某些电池具有相差(电压失配)预定量(电压失配阈值)的所监测的电压的情况下，充电方式被改变以减小电压失配。
有益地，电荷平衡功能可使用平衡布置来实现，该平衡布置将电荷从某些电池中转移走直到电池的电压失配减小。
充电控制器优选地与动力系统的主系统控制器通信(但不与其分立)，且主系统控制器从充电控制器接收充电状态数据并提供充电状态显示以便用户复查。
理想地，充电控制器监测被传递到多电池电源的电荷的量。优选地，多电池电源的充电状态通过监测被传递到多电池电源的库仑数来计算。
有益地，关于被传递到多电池电源的电荷量的充电状态数据被传递到动力系统的主系统控制器。
在一个实施方式中，从来自动力系统的已知参数的电流值计算所使用的电荷数据。另外地或可选地，从所测量的电流值计算所使用的电荷数据。
所传递的电荷数据可通过监测被传递到多电池电源的库仑数来计算。
依照另一方面，本发明提供具有用于可再充电多电池电源的充电系统的动力系统，充电系统包括与动力系统的主控制系统分立的充电控制器，且当所述电源被充电时实现可再充电多电池电源与动力系统的主控制系统的断开。
优选地，布置包括具有用于调整电源中的不同的电池内的电荷的分布的电荷平衡装置。
优选地，系统包括具有用于连接到电池组充电器的3端子输入端口的电路。
依照可选的方面，本发明提供为动力系统的可再充电多电池电源充电的方法，所述方法包括：
在动力系统的可选操作模式之间进行选择；以及
以不同的方式操作所述充电系统，在所述方式中，一个或多个电池或电池组两端的目标电压根据所述动力系统的所选择的操作模式被设置为不同的电平。
根据另一方面，本发明提供了一种动力系统，其包括：
充电系统，其用于动力系统的可再充电多电池电源，该充电系统包括：
监测器布置，用于监测不同的电池的一个或多个参数；以及
充电控制器，其被布置为根据来自监测器布置的输入调整电池的充电方式，以使得不同的电池可服从不同的充电方式；
控制器布置，其能够提供与多电池电源的充电水平有关的信息。
其中，在给电池组充电时，充电系统监测被传送到多电池电源的电荷量，且相应的被传送的电荷数据被引导到控制器，所提供的充电水平信息从在所传送的电荷和由控制器计算出的或/被传送到控制器的所使用的电荷数据之间计算的差导出。
依照可选的方面，本发明提供为动力系统的可再充电多电池电源充电且提供关于动力系统的多电池电源的充电水平的信息的方法，所述方法包括：
监测不同的电池的一个或多个参数；
根据来自监测器布置的输入调整所述电池的充电方式，以使得所述不同的电池可服从不同的充电方式；
监测被传送到所述多电池电源的电荷量；
获取所使用的电荷数据，
计算在所传送的电荷数据和所使用的电荷数据之间的差，以便能够提供所述充电水平信息。
在本发明的另一实施方式中，提供用于动力系统的可再充电多电池电源的充电系统，所述充电系统包括：
监测器布置，其用于监测不同的电池的一个或多个参数；
充电控制器，其被布置为根据来自所述监测器布置的输入调整电池的充电方式，以使得不同的电池可服从不同的充电方式。
在可选的实施方式中，本发明提供动力系统，该动力系统包括：
充电系统，其用于所述动力系统的可再充电多电池电源；
控制器布置，其实现在所述系统的可选的操作模式之间的选择；
其中所述充电系统被布置为根据所选择的操作模式以不同的方式操作。
在下一个实施方式中，本发明提供动力系统，该动力系统包括：
充电系统，其用于所述动力系统的可再充电多电池电源；
控制器布置，其能够提供关于所述多电池电源的充电水平的信息；
其中，在给电池组充电时，所述充电系统监测被传送到所述多电池电源的电荷量，且相应的被传送的电荷数据被引导到所述控制器，所提供的所述充电水平信息从在所传送的电荷和由所述控制器计算出的或/被传送到所述控制器的所使用的电荷数据之间计算的差导出。
在另一实施方式中，本发明提供用于动力系统的可再充电多电池电源的充电系统，所述充电系统包括与动力系统的主控制系统分立的充电控制器，并当所述电源被充电时实现可再充电多电池电源与动力系统的主控制系统的断开。充电系统包括用于调整在电源中的不同的电池内的电荷的分布的电荷平衡装置。可选地，充电系统可在动力系统中实现。
本发明进一步扩展到能够实现本发明的一个或多个方面的机动车辆，例如医疗机动车辆。
本发明的这些方面和其他方面从本文所述的实施方式中是明显的并参考本文所述的实施方式被阐明。
现仅作为例子且参考附图来描述本发明的实施方式，其中：
图1是电池组管理电路的电路图。
在图1中示出了电池组管理系统，其包括具有三个主要部件——车辆控制系统、电池组充电系统和电池组平衡系统——的电路。
包括一列不同的电池的多电池电源例如电池组电池堆19连接到标准车辆控制系统。在这个实施方式中，使用七个锂离子电池组电池例如锂聚合物电池。保险丝或断流器18被布置为与电池组串联，邻近于24V端子。在操作中，保险丝保护电池组免受到外部短路。电池堆19的容量被优化为24V，但是这可通过使用进一步串联连接的多组并联连接的电池来增加。
电池组平衡系统包括连接到电池组19的单独电池的电池监测器和平衡器电路17。电池监测器和平衡器电路17进一步连接到放置成与至少一个电池组电池紧密热接触的至少一个温度感测设备。串行链路24将电池监测器和平衡器17连接到用于监测和控制17的充电微控制器10。
在操作中，电池监测器和平衡器17监测每个电池的电压和温度。这个数据通过数据链路24被传送到微控制器10，其将值与预设的上临界电压限制和下临界电压限制相比较。在发现电源具有接近上临界电压或下临界电压的电压的情况下，或者电池具有相差预定量的比较高的端子电压(电压失配)的情况下，充电微控制器10向监测器和平衡器17发送指令来启动电池平衡功能。
一旦电池平衡功能被启动，电荷就从电池通过放电电阻器被转移，直到达到平衡状态，以使得每个电池电压大致相等(例如在15mV内)。
该电池平衡可以用各种方式实现，且取决于系统要求，例如在电池组容量非常高的情况下，可使用有源转移电路，以使得过量的电荷以更加有效的方式被移动到堆中的其他电池。
与电池和温度传感器的连接的完整性被电池监测器和平衡器电路17严密监测。如果检测到故障，则终止电池组电池堆的充电或放电。这也是当发现多个电池接近上电压限制和下电压限制时的最终结果。
在电池组向车辆控制系统供电的操作中，电池组连接到能够在期望时将电机驱动器连接到电池组19的主微控制器12。除此之外，主微控制器12监测并控制操作者界面和显示器13，其包括用于控制其他的外围设备例如外部执行器、照明设备或附件22的控制杆或速度控制和开关。电池组容量电量计20也合并在操作者显示器和界面13中，且这两者共用共同的串行数据链路21。
系统操作软件和应用设置在制造阶段时被下载到主微控制器12。软件除了包括基本车辆驱动功能外还包括多种高级功能。这些高级功能和设置在控制系统制造的过程中被启用或设置，或者可通过编程设备27、PC界面(未示出)或操作者界面显示器被启用。
来自操作者显示器和界面13的速度和其他控制命令通过串行的或CAN接口25被传送到主控制器12。微控制器读取由操作者发送的信号并产生用于电机驱动器15的适当的信号。然后电机驱动器15向电机提供适当的电压。可根据应用使用另外的电机。
在故障情况下，微控制器通过应用电路隔离器14来将电池组19与电机驱动器15断开。
电池组充电系统包括三芯1、2、3电源插座，其中芯1和2提供到标称为24V的外部电池组/充电电源的连接。芯3用于向充电器所连接的充电控制电子器件10发送信号，且连接到被设置为与低功率调节器串联的计时器，低功率调节器本身连接到充电微控制器10。充电微控制器进一步连接到低电流开关、高电流开关和充电电流传感器。串行接口还被设置为连接芯3、充电微控制器10和主微控制器12。
充电器接口的芯1连接到保险丝4，保险丝4进一步连接到高电流充电控制开关7，该高电流充电控制开关7由充电微控制器10控制。高电流充电控制开关7连接到充电电流传感器且还与保险丝或断流器18串联。电阻器6通过充电电流传感器11被包括在充电器输入端子和电池组19之间，且与低电流开关9串联。
通过将标准铅酸电池组充电器连接到芯1、2和3，芯3被接地到芯2，且计时器5检测到状态的改变，这启用低功率调节器8。调节器因此为充电微控制器10和充电电流传感器11供电。充电微控制器10链接到系统微控制器12，并传送充电器连接到充电器接口的信号，使电机驱动器被禁止。
充电电流传感器具有+/-15安培的有限操作范围，虽然这可按需要被改变。
一旦功率被提供到充电微控制器10，它就开始执行其各种功能，这些功能现被概述为：
设置开关7和9的初始状态
设置用于启动和控制电池监测器和平衡器17的启动和控制数据格式
设置来自电池监测器和平衡器17的数据的格式
设置构成完全充电状态或放电状态的最大和最小安全电池组或电池电压
设置实现延长的充电/放电周期寿命的最大和最小电池组或电池电压
设置通过充电电流传感器11的最大允许的电流
设置平衡器控制功能要求和电荷平衡电流值
设置用于控制开关7和9的充电器特定的协议
在可适用时设置用于通过串行接口26传递到“智能”充电器的协议
用于实现所总结的任务的不同参数由微控制器12获取。
当电池组充电系统在操作中时，充电微控制器10建立与电池监测器和平衡器17的通信，以使得电池和电池组电压和温度可在期望的频率(2Hz)处被读取。一旦确定电池电压处于预先编程的安全电池组和电池电压范围之间且确定温度是适当的，高充电电流控制开关7和低电流开关9就被关闭以启动充电电流到电池组9中的流动。开关7和9优选地是MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)类型，以便保证开关电压降和损失低。
在这个过程中，充电电流流经充电电流传感器11，其优选地是基于霍尔效应传感器的设备，例如Allegro ACS712。
充电微控制器10读取流经充电电流传感器11的电流，且电流的量被合并，以便计算自从车辆控制系统上次被打开以来流入电池组19的总库仑数。
流入电池组的库仑数被存储在充电微控制器10的存储器中。当车辆控制系统被打开且充电器断开时，微控制器12读取在微控制器10中所存储的库仑数，并使用该数字来更新电池组容量电量计水平计算。与充电微控制器10相关联的存储器被重置为零，以便为下一个充电周期做准备。
如果在充电周期过程中，一个或多个电池显示与其他电池相比高于期望电压，那么微控制器10可指示电池监测器和平衡器17转换到对于适当的电池的电荷平衡功能，直到达到适当的电荷平衡。
如果微传导器10检测到流入电池组19或流出电池组19的电流太高，则开关7和9打开。故障标志存储在微控制器10中且这被传递到系统控制器12，以及当控制系统被打开时由操作者界面和显示器13或者由例如包括一列双色LEDS的单独的指示器29向车辆操作者指示充电故障状态。
位于充电电流传感器11和通向隔离器14的电路分支之间的保险丝4在部件故障允许可能破坏电流流动的情况下提供了进一步的保护。
当电池中的一个或多个接近端子两端的最大预设电压时，指示电池组或电池充电接近被编程的最大充电状态，开关7和9由充电微控制器10控制。开关9打开，同时开关7以低频率间歇地开启和关断。这确保电池使用“充电完成”程序被充分地平衡。
开关7和9的协议可根据连接到系统的充电器类型而变化，且通过软件被预设，例如，一些铅酸或通用充电器可被快速地连接到电池组或与电池组断开(一般为几赫兹)。不是脉动地调节开关，充电电流可以可选地在最后终止之前在一段适当的时间内逐渐减少或削减。
通过充电电流传感器11被包括在充电器输入端子和电池组19之间的电阻器6在开关7打开的情况下提供进入电池组19的小电流，且因此在提供与一些充电器相关的电流时防止跳闸或最小化延迟。这还提供了另外的“充电完成”或平衡装置。
当充电、监测、平衡和库仑计数过程发生时，微控制器10通过给计时器5提供再触发脉冲来保持低的功率电压调节器活跃。如果充电过程完成，或充电器断开，微传导器10停止向计时器5提供再触发脉冲且再充电系统可被断电。
在车辆控制系统连接到智能充电器的情况下，微控制器10可通过串行接口26控制充电电流或/和电压。
如果在车辆控制系统打开时充电器仍然被连接，则车辆被防止移动，且该状态被指示给操作者。
当车辆控制系统打开时且在初始系统检查已完成时，主微控制器12确定来自充电微控制器10的库仑数并将值重置为零，以为下一充电周期做准备。然后微控制器12请求充电微控制器10建立与电池监测器和平衡器17的通信，以便获取电压状态和电池组温度。然后这些量在预定频率(2Hz)处通过微控制器10、电池监测器18和串行链路24由微控制器12监测。
当车辆控制系统打开且操作者输入车辆驱动命令时，微控制器12关闭连接电机驱动器15的电路隔离器14。电机在微控制器12的命令下由电机驱动器15驱动。
牵引电机的速度和扭矩由脉冲宽度调制器(PWM)控制，由此全电池组电压在固定频率(20kHz)处在短时间段内施加到电机。电机速度和扭矩通过改变电池组电压被施加的时间与电池组电压被关闭的时间的比来调整。
例如，如果电池组电压为24V，且开关频率是20kHz，以及电池组电压被施加于电机的时间段是10μs，且电池组电压被关闭的时间段是40μs，则PWM比是20％，且有效的驱动电压是4.8V。
当驱动牵引电机时流动的电池组电流可通过Ibatt＝Imotor×PWM的比来计算。以这种方式计算电流避免了使用具有宽动态范围的昂贵的高电流传感器的需要。
在存在多个电机的另一实施方式中，于是总的电池组电流是每个电机的因而产生的电池组电流的和。
车辆通过使至少一个电机16充当发电机来刹车。在这样的情况下，能量被电机驱动器15恢复，且因此产生电池组充电电流。微控制器12用于计算流出电池组电池堆的库仑数(所用电荷)和流入电池组电池堆的库仑数(被传送的电荷)连同通过充电微控制器10传送的电池组电池堆或电池温度读数，电池监测器和平衡器17以及串行链路24能够通过计算被传送的电荷和所用电荷之间的差来更新电池组电池堆容量电量计。
在电机驱动和待机状态期间的周期性间隔(一般为0.2Hz)处，主微控制器12通过电荷微控制器10、一般数据链路24以及电池监测器和平衡器17获取实际电池和电池组电压。然后能够通过存储在主微控制器12中的预先编程的计算来确定电池组容量的精确的值。
精确的电池组容量通过电量计显示，但可通过能够传送一部分剩余电荷的任何装置例如通过LCD显示器来显示。另外，所计算的电池组容量还以安培小时(Ah)为单位被显示，其中电池组温度被补偿。浅周期数(例如20％DOD)和深周期数(例如80％DOD)也被存储和显示。
外部的执行器、照明设备或附件22通过串行数据和电力电缆23被连接。如果这些外部功能只在短时间段内被使用，那么它们仅使用少量的功率。但是，在它们所使用的功率相对于电池组容量来说相当大的情况下，于是主微控制器12将估计所消耗的库仑数且将相应地调整电池组容量电量计。可选地，附加的附件或功能可通过串行数据和电力电缆23将电流消耗数据馈送回微控制器12，以合并到电池组容量计算中。
控制系统12和用户界面13为操作者提供为了最大范围或可选地延长充电和放电周期寿命而优化电池组管理的选择。
如果操作者或应用需要长的周期寿命，那么这个功能被选择，且每个电池或电池组两端的最大充电电压被减小，以及每个电池或电池组两端的最小放电电压被增大。当达到较低的可允许电池或电池组电压时电池组容量电量计20被调整为显示零或空，当达到最大的可允许电池或电池组电压时显示最大值或满。在这种情况下，电池组容量可减小20％。
如果操作者或应用需要最大的持续时间范围，那么这个功能被选择，且每个电池或电池组两端的最大充电电压被增大，以及每个电池或电池组两端的最小放电电压被减小。当达到较低的可允许电池或电池组电压时电池组容量电量计20被调整为显示零或空，当达到最大的可允许电池或电池组电压时显示最大值或满。可选地，最大允许的电池电荷或最小允许的电池电荷可用于限定阈值。
电池组存储和传送功能通过借助于操作者界面和显示器13或编程设备28选择功能来启动。然后当电池组放电且接近低充电状态，即，较低可允许的电池或电池组电压时，这使操作者连接电池组充电器的指令无效。
当电池组19具有比存储所需的电荷较高的电荷时，于是电池平衡器被打开，提供所有电池组电池两端的负载。放电率可通过连接在充电器输入端子两端的甩负荷设备来增加。这在电池平衡器放电电流小的情况下尤其有用。
甩负荷设备由从充电器插座提取可接受的电流同时使所产生的热消散的电阻器组成。在启动电池组存储和传送功能时，开关7和9被关闭，且充电电流或放电电流被测量(或在平衡器电流的情况下，假设一个值)。流入或流出电池组的总库仑数被微控制器10计算和存储。
当电池组存储和传送过程被激活时，主控制系统被关闭或者自关闭被实现，以便将总系统排放减小到尽可能地接近于零。在这个时间期间，状态指示器或/和操作者界面和显示器示出存储和传送过程正在进行中。一旦电池组电池达到期望的电压电平，微控制器10就打开开关7和9，且计时器5停止被再触发，以使得电压调节器8关闭。整个系统被断电，以准备使车辆被贮藏或拆卸以用于运输。
当车辆控制系统接下来被打开时，微控制器12读取在微控制器10中存储的库仑数，以便更新电池组容量电量计水平计算，并将所存储的值重置为零以为下一个充电周期做准备。然后车辆操作者被指示将电池组完全再充电。这个程序限制了在长时间的存储之后的相当大的容量电量计误差。
微控制器12被进一步编程为通过接口连接到具有不同化学性质、存储容量和温度差的一系列电池组。模型参数对特定的电池组类型被预设，通过充电微控制器10和主微控制器12实现适当的类型的选择和相关的电池组参数的随后恢复。编程设备27还允许在需要时下载另外的电池组类型和模型，以及自定义的电池组功能可用于允许单独电池组和模型参数被编程(虽然这限于制造商和经销商)。编程设备27能够通过PC和互联网连接来更新电池组库模型。
为了最佳操作电压和温度范围来对主微控制器12编程，且以安培-小时(Ah)表示的容量值被编程以提供电池组容量电量计计算的开始点。
在新的电池组的安装之后，需要完整的充电周期以便最大化初始电池组电量计准确性。可选地，电池组可在车辆外部被预先充电，以便完全充电是立即可用的。在这种情况下，操作者将选择允许完全充电的电池被安装的功能。在这种情况下，安培-小时容量和电池组类型(如果模型被预先存储)必须被操作者提供。
这可在少量电池组被轮流使用时进一步发展，由此，存储配置文件的功能以及因此在使用中的多个电池组和单个电池组的已知Ah容量可被选择，以便可作出更加准确的电池组容量电量计计算和显示。
电池组电量计算法可利用现有的算法，且可不仅基于电池和总电池组电压和温度，而且还可以通过卡尔曼过滤器电池或电池组与阻抗相结合地使用，以使得电池组的有效模型可被连续更新。
在所描述的系统被实现以便被添加到现有的车辆控制拓扑上的场合，本领域技术人员将容易将微控制器10和12中的元件组合在一个较高功能的微控制器中。
优点包括电池组管理系统允许锂离子电池组布置(或者使用具有类似的期望性质的其他电池组类型的布置)被用在机动车辆中，从而提供具有较长持续时间和延长的周期寿命的轻重量电源。除此之外，系统提供在车辆应用和部件(例如电池组类型或附件)方面的客户端多功能性。购买成本通过消除对高电流计的需要而被最小化，且车辆的安全性通过增加电池组存储和运输功能以及电池平衡功能来维持。电池组管理电路进一步使锂离子电池组布置(或使用具有类似期望性质的其他电池组类型的布置)能够通过工业中的标准充电器被充电，这使得维护机动车辆的成本最小化。
应注意，上述的实施方式是说明而不是限制本发明，且本领域技术人员将能够设计很多可选的实施方式而不偏离由所附的权利要求所限定的本发明的范围。在权利要求中，在括号中的任何参考符号都不应被理解为限制权利要求。词语“包括(comprising)”和“包括(comprises)”等不排除除了在任何权利要求或本说明书中在整体上列出的那些元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件的单数提及不排除这样的元件的复数提及，反之亦然。在列举多个装置的设备权利要求中，这些装置中的几个可通过一个硬件或相同的硬件体现。某些测量在相互不同的从属权利要求中被陈述的仅有的事实并不表示这些测量的组合不能被有利地使用。

Claims (45)

1.一种动力系统，包括：
充电系统，其用于所述动力系统的可再充电多电池电源；
控制器布置，其实现在所述系统的可选的操作模式之间的选择；
其中所述充电系统被布置为以不同的方式操作，在所述不同的方式中，一个或多个电池或电池组两端的目标充电电压根据所述动力系统的所选择的模式被设置为不同的电平。
2.如权利要求1所述的动力系统，其中所述目标充电电压对应于最大充电电压。
3.如权利要求1所述的动力系统，其中所述目标充电电压对应于最小放电电压。
4.如权利要求1所述的动力系统，其中，根据哪个可选的操作模式被选择，充电被控制为确保设置不同的参数限制，所述参数限制包括以下项中的一个或两个：
最大允许的电池电荷；
最小允许的电池电荷。
5.如权利要求1到4中任一项所述的动力系统，其具有监测器布置以监测电池电压或/和电池温度。
6.如权利要求1到5中任一项所述的动力系统，其中所述充电系统包括转换所述充电方式的充电控制器。
7.如权利要求1到6中任一项所述的动力系统，其中所述控制器布置包括主系统控制器。
8.如权利要求1到7中任一项所述的动力系统，其具有主系统控制器和充电控制器，其中所述充电控制器与所述主系统控制器通信但与该主系统控制器分立。
9.如前述权利要求中的任一项所述的动力系统，其具有监测器布置，其中对不同的电池监测电池电压，且所述电池的所述充电方式能够根据来自所述监测器布置的电池电压输入来调整，以使得不同的电池能够服从不同的充电方式。
10.如前述权利要求中的任一项所述的动力系统，其具有监测器布置，其中对所述电池监测电池温度，且所述电池的所述充电方式能够根据来自所述监测器布置的电池温度输入来调整，以使得所述不同的电池能够服从不同的充电方式。
11.如前述权利要求中的任一项所述的动力系统，其具有充电控制器和监测器布置，其中所述充电控制器被布置为响应于来自所述监测器布置的输入而启动所述多电池电源的电荷平衡功能。
12.如权利要求11所述的动力系统，其中，如果某些电池具有相差(电压失配)预定量(电压失配阈值)的被监测的电压，所述充电方式被改变以减小所述电压失配。
13.如权利要求11或12所述的动力系统，其中所述电荷平衡功能使用平衡布置来实现，所述平衡布置将电荷从某些电池转移走直到所述电池的所述电压失配减小。
14.如前述权利要求中的任一项所述的动力系统，其具有主系统控制器和充电控制器，其中所述充电控制器与所述动力系统的所述主系统控制器通信但与所述动力系统的所述主系统控制器分立，且所述主系统控制器从所述充电控制器接收充电状态数据，并提供充电状态显示以便用户复查。
15.如权利要求1到14中任一项所述的动力系统，其中所述充电系统监测被传送到所述多电池电源的电荷量。
16.如权利要求15所述的动力系统，其中所述多电池电源的充电状态通过监测被传送到所述多电池电源的库仑数来计算。
17.如权利要求15或18所述的动力系统，其中所述充电控制器与主系统控制器通信但与所述主系统控制器分立，且关于传送到所述多电池电源的电荷量的所述充电状态数据被传送到所述主系统控制器。
18.如前述权利要求中的任一项所述的动力系统，其具有充电控制器和主系统控制器，其中所述充电控制器与所述动力系统的所述主控制系统分立，且当所述电源待被充电时实现所述可再充电多电池电源与所述动力系统的所述主控制系统的断开。
19.如权利要求18所述的动力系统，其包括用于调整在所述电源中的所述不同的电池内的电荷的分布的电荷平衡装置。
20.如前述权利要求中的任一项所述的动力系统，其包括具有用于连接到电池组充电器的3端子输入端口的电路。
21.如前述权利要求中的任一项所述的动力系统，其中所述多电池电源是锂离子电池组布置。
22.一种为动力系统的可再充电多电池电源充电的方法，所述方法包括：
在所述动力系统的可选的操作模式之间进行选择；以及
以不同的方式操作所述充电系统，在所述不同的方式中，一个或多个电池或电池组两端的目标电压根据所述动力系统的所选择的操作模式被设置为不同的电平。
23.一种动力系统，包括：
充电系统，其用于所述动力系统的可再充电多电池电源，所述充电系统包括：
监测器布置，其用于监测不同的电池的一个或多个参数；以及
充电控制器，其被布置为根据来自所述监测器布置的输入调整所述电池的充电方式，以使得所述不同的电池能够服从不同的充电方式；
控制器布置，其能够提供与所述多电池电源的充电水平有关的信息；
其中，在给电池组充电时，所述充电系统监测被传送到所述多电池电源的电荷量，且相应的被传送的电荷数据被引导到所述控制器，所提供的所述充电水平信息从在所传送的电荷和由所述控制器计算出的或/被传送到所述控制器的所使用的电荷数据之间计算的差导出。
24.如权利要求23所述的动力系统，其中所使用的电荷数据从来自所述动力系统的已知参数的电流值计算出。
25.如权利要求23到24中任一项所述的动力系统，其中所使用的电荷数据从所测量的电流值计算出。
26.如权利要求23到25中任一项所述的动力系统，其中所传送的电荷数据通过监测被传送到所述多电池电源的库仑数来计算出。
27.如权利要求23到26中任一项所述的动力系统，其中所述充电控制器与主系统控制器通信但与所述主系统控制器分立。
28.如权利要求23到27中任一项所述的动力系统，其中对所述不同的电池监测电池电压，且所述电池的所述充电方式能够根据来自所述监测器布置的电池电压输入来调整，以使得所述不同的电池能够服从不同的充电方式。
29.如权利要求23到28中任一项所述的动力系统，其中对所述电池监测电池温度，且所述电池的所述充电方式能够根据来自所述监测器布置的电池温度输入来调整，以使得不同的电池能够服从不同的充电方式。
30.如权利要求23到29中任一项所述的动力系统，其中所述充电控制器被布置为响应于来自所述监测器布置的输入而启动所述多电池电源的电荷平衡功能。
31.如权利要求30所述的动力系统，其中，如果某些电池具有相差(电压失配)预定量(电压失配阈值)的所监测的电压，所述充电方式被改变以减小所述电压失配。
32.如权利要求30或权利要求31所述的动力系统，其中所述电荷平衡功能使用平衡布置来实现，所述平衡布置将电荷从某些电池转移走直到所述电池的所述电压失配减小。
33.如权利要求23到32中任一项所述的动力系统，其中所述充电控制器与所述动力系统的主系统控制器通信但与所述动力系统的所述主系统控制器分立，且所述主系统控制器从所述充电控制器接收充电状态数据，并提供充电状态显示以便用户复查。
34.如权利要求23到33中任一项所述的动力系统，其中所述充电系统监测被传送到所述多电池电源的电荷量。
35.如权利要求34所述的动力系统，其中所述多电池电源的充电状态通过监测被传送到所述多电池电源的库仑数来计算。
36.如权利要求34或权利要求35所述的动力系统，其中所述充电控制器与主系统控制器通信但与该主系统控制器分立，且关于传送到所述多电池电源的电荷量的所述充电状态数据被传送到所述主系统控制器。
37.如权利要求23到36中任一项所述的动力系统，其中所述多电池电源是锂离子电池组布置。
38.一种为动力系统的可再充电多电池电源充电且提供关于动力系统的多电池电源的充电水平的信息的方法，所述方法包括：
监测不同的电池的一个或多个参数；
根据来自监测器布置的输入调整所述电池的充电方式，以使得不同的电池能够服从不同的充电方式；
监测被传送到所述多电池电源的电荷量；
获取所使用的电荷数据，
计算所传送的电荷数据和所使用的电荷数据之间的差，以便能够提供充电水平信息。
39.一种电动运输设备，包括依照任一前述权利要求的动力系统。
40.一种用于动力系统的可再充电多电池电源的充电系统，所述充电系统包括充电控制器，该充电控制器与所述动力系统的主控制系统分立，且在所述电源待被充电时实现所述可再充电多电池电源与所述动力系统的所述主控制系统的断开。
41.如权利要求40所述的充电系统，其包括用于调整在所述电源中的不同的电池内的电荷的分布的电荷平衡装置。
42.一种动力系统，包括根据权利要求40和41的充电系统。
43.一种用于动力系统的可再充电多电池电源的充电系统，所述充电系统包括：
监测器布置，其用于监测不同的电池的一个或多个参数；
充电控制器，其被布置为根据来自所述监测器布置的输入调整所述电池的充电方式，以使得所述不同的电池能够服从不同的充电方式。
44.一种动力系统，包括：
充电系统，其用于所述动力系统的可再充电多电池电源；
控制器布置，其实现在所述系统的可选的操作模式之间的选择；
其中所述充电系统被布置为根据所选择的操作模式以不同的方式操作。
45.一种动力系统，包括：
充电系统，其用于所述动力系统的可再充电多电池电源；
控制器布置，其能够提供关于所述多电池电源的充电水平的信息；
其中，在给电池组充电时，所述充电系统监测被传送到所述多电池电源的电荷量，且相应的被传送的电荷数据被引导到所述控制器，所提供的充电水平信息从在所传送的电荷和由所述控制器计算出的或/被传送到所述控制器的所使用的电荷数据之间计算的差导出。
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