CN103972945A

CN103972945A - 智能电池管理系统及优化电池集到其最佳性能的方法

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Publication number: CN103972945A
Application number: CN201310171499.8A
Authority: CN
Inventors: 陈笛; 迈克·蒙·陈; 禄润泽·陆君·陈
Original assignee: DI LAUR CHEN; LAUR CHEN DI
Current assignee: DI LAUR CHEN; LAUR CHEN DI
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2014-08-06
Also published as: CN107994624A

Abstract

该发明有关于智能电池管理系统及优化电池集到其最佳性能的方法。电池管理系统是以前沿尖端新方法及其相应的组件为基础的，它能将电池集中的电池进行自动再组合，包括串联连接，并联连接，或混合连接。它使得电池集中的每一个别电池是可被操作的，这也就是说，每一个别电池是能监控的(即，其参数是可以测量的)，并是能独立放电(即加负载)或充电的。因此，此系统能使电池放电或充电达到最佳表现。

Description

智能电池管理系统及优化电池集到其最佳性能的方法

相关的美国专利

发明内容

智能电池管理系统及方法，从一崭新的角度切入，将可充电电池集优化到其最佳表现，它能克服目前所有电池管理系统及方法的缺点，在确保最佳表现的前提下，降低制造成本。该电池管理系统是以前沿尖端新方法及其相应的组件为基础的，它能将电池集进行自动再组合，包括串联连接，并联连接，或混合连接。它使得电池集中的每一个别电池是可操作的，这也就是说，每一个别电池是能监控的，并是能独立放电或充电的。因此，此系统能使滇池的并是能独立放电或充电达到最佳表现。除电池集外，此电池管理系统包含连接控制器(混合连接控制器，串联控制器和并联控制器)，微处理器/控制器，电池测量及监控仪表，充电器，电子或机械负载，及热管理器。

具体实施方式

<系统设置>

[段1]系统包含电池集100，连接控制器(即如图1(a)和2(a)所示的混合连接控制器200，并联控制器300和串联控制器400)，微处理器/控制器500，电池测量及监控仪表700，充电器800，电子或机械负载900，及热管理器600。在电池集100中，每一个大单元是单一电池，或是电池子集(即如图1(b)和2(b)100’和100”所示)，电池子集是由多节单一电池组成，如串联连接100’，或并联连接100”。

<任意控制电池连接的组件实施和方法>

[段2]电池连接控制器是能够任意控制电池连接的组件，连接控制器的两个例子如图1(b)和2(b)所示，在那里为了12节电池或12电池子集，有2x12条电源(动力)线(这里，12只是一个例子，电源线可以是2条，4条，6条，10条，100条...等高达一万条)。与负极相连的电源线用N1，N2，N3，...来标记，与负极相连的电源线用P1，P2，P3，....来标记。

I.混合连接控制器

[段3]连接控制器是本发明的主要元素之一，混合连接控制器和分离连接控制器(并联控制器和串联控制器)的一些细节如图3到图8所示。图中实线表示电源(动力)线[P1，P2，P3，...N1，N2，N3，...，PN，PP，C1，C2，C3，...]，图中虚线表示开关控制线[p1，p2，p3，...n1，n2，n3，....，pn，pp，c1，c2，c3，c4，...]，它们传导从微处理器/控制器500而来的开关信号，任何两条实线的相交并不意味着它们相连，除非相应相交的两条虚线[其放大图如图4所示]满足一定的条件[如图5所示]。在两实线相交处，总有两虚线相交和一个开关，开关的状态[打开或闭合]决定了两相交实线是否连通[不通或相通]，而两相交虚线的电压差决定了开关的状态。控制线[pp，pn]表示组装电源(动力)总输出控制线(最外层，并联)，控制线[p1，p2，p3，...]和[n1，n2，n3，...]是为内层串联连接控制之用，控制线[c1，c2，c3，...](与[n1，n2，n3，...]相结合)是为内层并联连接控制之用。电源动力线[P1，P2，P3，...]连接各电池或电池子集的正极，动力线[N1，N2，N3，...]连接各电池或电池子集的负极，动力线[PP，PN]分别表示组装电源(动力)总输出的正负极，动力线[C1，C2，C3，...](其控制线[c1，c2，c3，...]也如此)是为连接控制器内部并联搭接之用，如图3，5，6，8所示，它们可以与负极动力线[N1，N2，N3，...]相交(其控制线也相应地与控制线[n1，n2，n3，...]相交)，但如图所没示的还有另一情形，即，它们也可以与正极动力线[P1，P2，P3，...]相交(其控制线也相应地与控制线[p1，p2，p3，...]相交)。在每一实现和虚线的一个端点，有一个圆圈，代表插口槽中的插口，若要连接电池或电池子集的正负极，或要连接开关控制器，即微处理器，插入这些插口即可。

[段4]如果总共有Nb电池单元，分成Nset个电池子集，每个电池子集中有Nsb个电池单元，那么，Nset x Nsb＝Nb。如果进一步把Nset个电池子集分成相互串联的Ns个块，而每个块中有Np个电池子集并联，或把Nset个电池子集分成相互并联的Np个堆，而每个堆中有Ns个电池子集串联，那么，Ns x Np＝Nset和Nsb x Ns x Np＝Nb。每个电池单元或是单一电池，或是整个单一电池+平衡及补偿器件。例如，Tesla公司的RoadStar电动车有6831节电池，其中，69节电池并联形成一个电池块，9(3x3)个电池块串联形成一个电池板，在把11个电池板堆起来(串联)，这样就形成有6831节电池组成的电池堆，因此，Nb＝Nset＝6891，Nsb＝1，Np＝69，和Ns＝99(3x3x11)。

[段5]图3给出了一个用混合连接控制器来串联应用的作实例，这里，Nset＝12，即用12个单元(电池单元或电池子集)来说明。连接控制器把12个单元分成3个组，即[7 3 1 10]，[2 11 8 4]和[12 6 9 5]，每组中的4个单元串联，在把3个组并联。所有相关图中白色三角形表示开关关闭(不连通)，图中黑色三角形表示开关打开(连通)。

[段6]图6给出了一个用混合连接控制器来并联应用的作实例，这里仍是Nset＝12，即用12个单元(电池单元或电池子集)来说明。连接控制器把12个单元分成4个组，即[7 212]，[3 11 6]，[1 8 9]，和[10 4 5]，每组中的3个单元并联，在把4个组串联。

[段7]下面对图4及图5作更详细的说明，从而对开关控制怎样工作有更好的了解，并进一步了解图3和图6中的连接控制器是怎样工作的。对混合连接控制器而言，需要两种类型的开关，其开关工作电压分别是ΔV1和ΔV2(ΔV2＞＝ΔV1，包括情形ΔV2＝ΔV1)，为了正常工作，电压差值(ΔV2-ΔV1)相对ΔV1不应太大，比如在ΔV1之内，即(ΔV2-ΔV1)＜ΔV1。开关可以是机械的，也可以是电子的，但对外层连接，大功率开关是必须的。因此，需要4个开关控制电压V1，V2，V3和V4(如图5(a)所示)，或需要5个开关控制电压V0，V1，V2，V3and V4(如图5(b)所示)来实现开关控制。在这些图中，所有的p-线(即p1，p2，p3，...)用pL来表示，所有的c-线(即c1，c2，c3，...)用cL来表示，所有的n-线(即n1，n2，n3，...)用nL来表示，ppL表示pp-线，pnL表示pn-线。

[段8]对于4个开关控制电压(如图5(a)所示)，所有的nL有3级开关控制电压V1，V2和V3，所有的pL有3级开关控制电压V1，V2和V4，所有的cL有2级开关控制电压V1和V2，ppL总呆在控制电压V2上，pnL总呆在控制电压V1上，这里，V1＝-ΔV1/2，V2＝+ΔV1/2，V3＝V1-ΔV2，V4＝V2+ΔV2，下面是开关控制的逻辑表：

pL或cL＝V1并nL＝V2导通(dV＝+ΔV1)

pL或cL＝V1并nL＝V1不导通(dV＝0)

pL或cL＝V2并nL＝V2不导通(dV＝0)

pL或cL＝V2并nL＝V1不导通(dV＝-ΔV1)

pL或cL＝V4并nL＝V1不导通(dV＝-ΔV2-ΔV1)

pL或cL＝V2并nL＝V3不导通(dV-ΔV2-ΔV1)

ppL＝V2并pL＝V1不导通(dV＝-ΔV1)

ppL＝V2并pL＝V2不导通(dV＝0)

pnL＝V1并nL＝V1不导通(dV＝0)

pnL＝V1并nL＝V2不导通(dV＝+ΔV1＜+ΔV2)

ppL＝V2并pL＝V4导通(dV＝+ΔV2)

pnL＝V1并nL＝V3导通(dV＝+ΔV2)

[段9]对于5个开关控制电压(如图5(b)所示)，所有的nL有2级开关控制电压V0和V1，所有的pL和cL有2级开关控制电压V0和V2，ppL有2级开关控制电压V0和V4，pnL有2级开关控制电压V0和V3，所有控制线的缺损控制电压都为V0，电压V1和V2用于控制内层连接(串联和并联)，电压V3和V4(需与V1和V2配合)用于控制与组装电源(动力)总输出正负极的连接(最外层，并联)，这里，V1＝-ΔV1/2，V2＝+ΔV1/2，V3＝V0-ΔV2，V4＝V0+ΔV2，下面是开关控制的逻辑表：

pL或cL＝V2并nL＝V1导通(dV＝ΔV1)

pL或cL＝V2并nL＝V0不导通(dV＝ΔV1/2)

pL或cL＝V0并nL＝V1不导通(dV＝-ΔV1/2)

pL或cL＝V0并nL＝V0不导通(dV＝0)

pnL＝V3并nL＝V0导通(dV＝ΔV2)

pnL＝V3并nL＝V1导通(dV＝ΔV2-ΔV1/2)

pnL＝V0并nL＝V0导通(dV＝0)

pnL＝V0并nL＝V1导通(dV＝-ΔV1/2)

ppL＝V4并pL＝V0导通(dV＝ΔV2)

ppL＝V4并pL＝V2不导通(dV＝ΔV2-ΔV1/2)

ppL＝V0并pL＝V0不导通(dV＝0)

ppL＝V0并pL＝V2不导通(dV＝ΔV1/2)

II.分离连接控制器

[段10]不同于混合连接控制器200，并联连接控制器300和串联连接控制器400可以分开构造(如图2(a)所示)，因此称之为分离连接控制器，它们的具体布局分别由图8和图7所展现。这种情形下，它们每一个只需2级开关控制电压，图7所示的是一个与图3相同的例子，但不同的是用串联连接控制器(而不是图3的混合连接控制器)来实现串联连接的部分，而图8(a)和8(b)所示的是一个与图6相同的例子，但不同的是用并联连接控制器(而不是图6的混合连接控制器)来实现并联连接的部分。

[段11]图7所示的功能只是将3个组中美每1组内部进行串联连接，它并不能把3个组并联起来，而图8(a，b)中在开关控制线pp和pn上的开关可以实现这个并联连接，也就是，把电池单元7，2和12的正极与组装电源(动力)总输出的正极PP相连，把电池单元10，4和5的负极与组装电源(动力)总输出的负极PN相连。所有在nL(i.e.n1，n2，n3，...)和pL(i.e.p1，p2，p3，...)交叉处的开关并没有用上，因此，若只是为了图3的串联应用，这个电路是冗余的。

[段12]在图8中，我们可能注意到，为了图6的并联应用，需要把图8(a或b)中的设置和图7中的设置联合起来使用，如果把电池单元3，11和6的3个正极(或是电池单元7，2和12的3个负极)连起来，再把电池单元1，8和9的3个正极(或是电池单元3，11和6的3个负极)连起来，然后把电池单元10，4和5的3个正极(或是电池单元1，8和9的3个负极)连起来，那么，图7左上角的串联表就转换成图8(a)和8(b)左上角的并联表。让我们先考虑第1行(也就是电池单元7，2，和12)，它们已经通过串联连接的部分电路分别与电池单元3，11，和6相连了。因此，如图8(a)所示，只需把电池单元7的负极与电池单元11和6的正极相连就可实现第1行负极和第2行正极的并联，而无需其他7-3，2-3，2-11，2-6，12-3，12-11，和12-6这些连接。上述理由对于第2行和第3行也同样适用，并可以类推下去。我们注意到，这个电路仍是冗余的(有一些开关仍没有用上)，但如果按照如图8(b)所示来构造，冗余度可消除。

III.监控与测量配件

[段13]利用本发明的组件，每一电池子集或每一单一电池单元(即，电池子集只含一个电池单元，也就是不用电池子集)二者均可被仪表直接测量和监控，只要微处理器/控制器选择了这个电池子集，它的参数是可以被测量的，因而是被监控的，这些参数包括：开路电压和负载电压，电流，各种电阻(放电，电解型和电子型的欧姆电阻，非欧姆型或非线性电阻，等)，阻抗，阻抗频谱，电容，放电容量，SOC[容量状态]，SOH[键康状态]，等。测量与监控可每天进行一次，甚至每时每刻都可进行，只要该电池子集闲着(即没加负载，或没有充电)，例如在十字路口等红灯时。测量与监控可以在不同的电池子集之间轮换，也可以延续对上一个电池子集的测量与监控，对每一电池子集的测量结果要及时储存和更新。

[段14]上面提到，每个电池子集或每个单一电池单元(也就是不用电池子集)二者均可被仪表直接测量和监控，但是，如果选择前者，即应用上述连接控制器来直接测量和监控每个单一电池单元而不电池子集，生产成本会很高，从而会降低竞争力(当然，如果成本不是问题，我们完全可以这样做)，而在另一方面，如果选择后者，即应用上述连接控制器来直接测量和监控每个电池子集，这时，如果没有特殊处理，在每个电池子集内部的各个单一电池单元就没法直接测量和监控，下面所述的“特殊处理”将解决这个问题。

[段15]图9及图10所述的“特殊处理”是直接测量和监控每个电池子集中每个单一电池单元的方法，也就是，还是用同一(即，无需额外的)混合连接控制器或分离连接控制器来完成测量，加负载(放电)或充电，但借助一个叫做选择锁定器(clicker)在“测量”和“应用”之间作切换选择，“应用”包括加负载(放电)和充电，选择锁定器可以是如图9及图10所述的可滑抽的条形，或是可转动的圆形(没有附图，但若将图9或图10所述的条形选择锁定器的首尾相连，便形成了圆形选择锁定器)。当切换到“测量”时，连接控制器的所有接线柱，即电源线[P1，P2，P3，...N1，N2，N3，...]先与各电池子集的总电极断开，再连接到被选电池子集内部每一个电池的电极，与此同时，如图9和10[从(b)到(a)]所示，被选电池子集内部的连接(并联或串联)也被解离。当切换到“应用”时，连接控制器的所有接线柱，即电源线[P1，P2，P3，...N1，N2，N3，...]，先与被选电池子集内部每一个电池的电极断开，再连接到各电池子集的总电极，与此同时，如图9和10[从(a)到(b)]所示，被选电池子集内部的连接(并联或串联)也被重组。

[段16]图9(a)及图9(b)所述的是选择锁定器的一个例子，即电池子集内部是串联的情况(但不限于此例)，图10(a)及图10(b)所述的是选择锁定器的另一个例子，即电池子集内部是并联的情况(但也不限于此例)，无论电池子集内部是串联还是并联，图9及图10中的(a)表示切换到“测量”，图9及图10中的(b)表示切换到“应用”。可以对电池子集进行随机挑选来“测量”，或可以按顺序挑选电池子集来″测量”。如果连接控制器电源(动力)线的总数比电池子集内的电池单元数大，对每个电池子集中电池的测量只需一个动作，否则，需多个动作，例如，如果连接控制器电源(动力)线的总数是12(如图3所示)，电池子集内的电池单元数使33(如图9和10所示)，那么，对每个电池子集中电池的测量只需3个动作，第一个动作是连接并测量电池子集中的第一1个到12个，第二个动作是连接并测量电池子集中的第一13个到26个，第三个动作是连接并测量电池子集中的第一27个到33个。

[段17]之前提到，对每个电池子集的测量与监控可每天进行一次，甚至每时每刻都可进行，只要该电池子集闲着(即没加负载，或没有充电)，与此不同的是，对电池子集的每个的电池单元的测量，监控，调整，及再搭配可每月，或每个周末进行一次。根据测量结果，电池子集的每个的电池单元可以作一个调整和再搭配，即，将一个电池单元与同一电池子集中的另一个电池单元作位置交换，或与另一电池子集中的一个电池单元作同电池子集中的一另一电池单元作交换交换，以求得最佳电池搭配构造。

<充电及加载的调配优化>

[段18]通过本发明的组件实施和方法，电池可以被任意连接和搭配，串联或并联或混合连接，电池子集的数目和每个电池子集中电池单元的数目都可以任意指定。至于怎样连接，也就是，电池子集中有多少电池单元，而且这些电池单元是串联或并联或混合连的，有多少电池子集在一支路中指定为串联，又有多少支路指定为并联，或有多少电池子集在一层中指定为并联，又有多少层指定为串联，...，等等，这完全取决于对充电及加载(包括平衡元件和马达/电动机的电感在内)的建模分析和优化，而这些也是以对电池单元的测量及监控数据为基础的。对充电及加载的建模分析和优化的算法因具体应用而异。优化是以阻抗和其它一些能描写电池性能的参数为基础的，也包括电动机的电感和平衡元件。在下面，给出一个简单而直观的例子以说明电池管理的基本思想和电池连接组合的优化是什么含意，但实际的算法要比下面描述的要复杂的多。

[段19]假定有8000节锂离子电池，其平均开路电压是3.2伏，它们的内阻有一个分布(从大，中到小)，如果设计电动机工作在320伏电压，那么我们需要一个电池连接阵列来实现这个目标，而且有很多方法来实现这个电池连接阵列，第一个方法(即先并联后串联)是将8000节电池分成100个组，每个组有80个电池单元并联，再将100个组串联；第二个方法(即先串联后并联)是将8000节电池分成80个组，每个组有100个电池单元串联，再将80个组并联；第三个方法是将8000节电池分成10(行)x10(列)的电池子集，每个电池子集又是由10(行)x8(列)个电池单元组成，因此，第三个方法实质上包含了4种方法，即下表所示，

对10x10电池子集电池子集的组合	对子集之内10x8个电池单元的组合
		先并联后串联	先并联后串联
先并联后串联	先串联后并联
		先串联后并联	先并联后串联
先串联后并联	先串联后并联

[段20]事实上，可以延伸上述第三个方法到更多的情况，即将8000节电池分n1(行)xm1(列)的电池子集，每个电池子集又是由n2(行)x m2(列)个电池单元组成，但受n1x n2＝100和m1x m2＝80之约束。方程n1x n2＝100的整数解有5个：1x100，2x50，4x25，5x20，10x10，方程m1x m2＝80的整数解也有5个：1x80，2x40，4x20，5x16，8x10，因此总共有5x5x4个方法从第三个方法延伸而出。不仅如此，第三个方法只包含一个级别的电池子集，实际上，它可以进一步延伸来包含多级电池子集，例如，组成电池子集的电池子集---不仿叫作电池孙集，组成电池孙集的电池子集---不仿叫作电池孙子集，等等如此，就会对这8000节电池产生数百种组合方法。

[段21]我们已经看到，从第三个方法，可以延伸数百种连接方法来组合这8000节电池，这里优化是指，在这数百种连接方法找出最佳的连接(即电路)，而且还要为这最佳的连接电路找出最佳电池组合布局(电池搭配)，因此，优化是需要借助编程或建模来来完成的，其复杂性难以用文字语言表达，但可以通过利用第一个方法和第二个方法的实例略知优化的思想之精髓。

[段22]先让我们谈一谈第二个方法，它是最直观的，如我们所知，电池的开路电压是SOC的非线性但单一函数，因此，开路电压一旦匹配，电池或电池子集的SOC就几乎相同，在加载的情况下，电极电压与开路电压很不相同，是由于电池或电池子集的内阻抗不同，而内阻抗又是SOC的非线性函数，如果一列中所有电池管理得适当，即通过利用本发明的连接控制器进行再组合，它们的内阻抗应该很接近。我们可以把电池以内阻抗进行分组，以至于，每个列中的所有电池具有相近的内阻抗，但不同列有不同的总内阻抗，这样，在加上充电电压时，在一列中，分配到每个电池的分电压几乎相近，但不同的列根据不同的总内阻抗被赋予了不同的电流---内阻抗小的列(对应于高SOC)通过大一些电流，因而，即使在没有平衡元件或电路(balance elements or circuits)和均衡化(equalization)的帮助，能获得多一些充电能量，从而，所有的列能在几乎相同的时间内达到它们的最大充电。如果没有这个步骤，一旦电池矩阵中的一个坏的电池先达到它的最大充电，对所有的充电过程必须停止，虽然大部分电池的充电远未完成，这种情况下，平衡元件和均衡化是必须的，但成本很高。在加载放电时，电池需要重新组合与搭配，以至于，在每列中，所有电池具有相近的SOC(由于电池的内在复杂性，不必要完全与内阻抗相一致)，但不同的列有不同的总SOC，有一些列的SOC可能大一些，有一些列的SOC可能小一些。考虑到，电池总喜欢工作在小电流状态(寿命长一些)，本发明的管理系统，将这样设置，即，当车辆加速或爬坡时(需更多马力)，使用所有的电池或所有的列，因此每节电池都工作在最小电流状态，但当车辆行驶在平路或低速状态，管理系统不会用掉所有的列来加载，再次考虑到电池总喜欢工作在小电流状态，管理系统只会将SOC最低的1列，或2列或几列(只排出1列可能是最佳选择)从加载中排出，也就是，管理系统总是把SOC最低的1列挑选出来，并在低耗能状态下，从加载中排出。过5分钟后，这一列或许不再是SOC最低的1列，管理系统将挑选出新的SOC最低的一列取而代之。就这样，在下次充电之前，储存在所有电池中的能量可以接近用尽。再以上述8000个电池为例，那里有100行和80列，在排除SOC最低的1列之后，还剩79列用于加载，因此我们可以用第一个方法(先并联后串联)或第二个方法(先串联后并联)来构造这100行x79列的电池阵列。

[段23]第一个方法在功能上与第二个方法几乎相同，但除它能局域自补偿之外，即在一行内，通过各内层的并联连接，它能进行自补偿。然而，第二个方法却没有此功能，因为其并联连接只发生在最外层的两极(无内层并联连接)。如前所述，电池可以按相近阻抗或SOC分成组形成各个列，在这个配置基础上，把每一行上的电池作这样的配搭，以至于每各行的总阻抗1/[1/Zk1+1/Zk2+1/Zk3+...+1/Zk79]几乎相同(这里仍用得到上述8000节电池的例子，其中k＝1，2，3，...，100)。无论是充电还是放电，在一行之内，阻抗小的单元(SOC大)通过的电流多，而阻抗大的单元(SOC小)通过的电流少，这等价于一个在平均电流附近的局域电流环，它从大SOC的单元到小SOC的单元，使得后者的电流被抵消(充电)，而前者的电流被加强，这就是所谓的局域自补偿。

<热系统及其管理>

[段24]”网孔保温床”(Hole-net thermal bed)是热管理系统的首选组件实施，电池集中的每个电池都是不相同的，是因制造中的差异，温度梯度，和老化(也和温度有关)，因此，电池或电池子集需要安装在保温床上，它是由良导热材料做成，如铜，铝等，在电池的保温床壁上有网孔(即网状的孔，即许多空气通道)，它被连到热控制系统，几乎具有相同温度的空气被通到所有电池的保温床，因而各电池液也就相同温度，这将降低温度梯度(电池到电池，和各电池内部)到最佳程度。在寒冷气候开始用电池时，加热系统把所有电池加温到正确的温度，直到电池集因自身有电流通过而自热到这一温度为止，如果电池集因炎热气候或因过载过热时，冷却系统开始工作，带冷空气进入网孔里，使电池凉下来。

Claims

(重要声明：对于熟悉这个领域人来说，试图对本发明中的构造，结构，实体，装置，操作步骤，算法，和数据处理方法，作各种不同的变化，修正，更改，装饰和扩展，是非常简单而明了的，但仍然属本发明的精髓和范畴。虽然在描述本发明的过程中，用到了特定首选的构造，结构，实体和装置，但是应该了解，就像已宣称的，本发明不应只限于此特类定的构造，结构，组合/配置，组件实施/实体和装置)。

1.电池管理系统及其组件实施和方法，含有电池集，连接控制器，开关控制器，电池监测仪表，充电器，和负荷，也含有作为选项的热控制系统，其目的是优化电池集到最佳表现，它使得，任何单一电池单元，或电池子集中每个单一电池单元，或每个电池子集，都是可被操作和连接的，以满足测量，监控，补偿与平衡，充电，加载及热控制的需要。
2.一种组件实施叫做连接控制器，与其相应的连接控制方法相结合，可以实现对电池或电池子集的任意连接，包括并联连接，串联连接，和各种混合连接，它含有

(1)一组负电源动力线和与之相应的并能与所有电池或电池子集之负极相连的插口槽，

(2)一组正电源动力线和与之相应的并能与所有电池或电池子集之正极相连的插口槽，

(3)一条负电源动力线和与之相应的并与电池集之总输出负极相连的插口，

(4)一条正电源动力线和与之相应的并与电池集之总输出正极相连的插口，

(5)一组搭桥电源动力线，无与之相应的插口，用来实现连接控制器内部的并联搭接，它们要么与负电源动力线有交叉，要么与正电源动力线有交叉，有交叉是指，通过开关控制可作连通或不连通的选择，

(6)在负电源动力线和正电源动力线交叉处的开关阵列，

(7)两种(负的和正的)开关控制线，它们中的每一条都与上述(1)到(5)所述每一条电源动力线一一对应，它们负正成对地与开关阵列中的每一开关相连，而且开关控制线与开关控制器相连；

在此，开关的状态[打开或闭合]决定了两相交的电源动力线是否连通[不通或相通]，而两相交的开关控制线的电压差决定了开关的状态；

此外，两相交的开关控制线的电压差由开关控制器决定；

还有，对串联控制器，搭桥电源动力线不是必需的。
3.用于操作及连接每个电池子集、和操作及连接每个电池子集中每个单一电池单元的组件实施和方法，包含选择锁定器，它与同一(即，无需额外的)连接控制器联合使用，来完成测量，加负载(放电)或充电，在此，选择锁定器可以是用滑抽操作的条形，或是用转动操作的短圆柱形或圆形，它可实现在“测量”和“应用”之间作切换选择，

(1)当切换到“测量”时，连接控制器的所有接线柱(即正负电源动力线)先与各电池子集的总电极断开，再连接到被选电池子集内部每一个电池的电极，与此同时，被选电池子集内部的连接(并联或串联)也被解离；

(2)当切换到“应用”时，连接控制器的所有接线柱先与被选电池子集内部每一个电池的电极断开，再连接到各电池子集的总电极，与此同时，被选电池子集内部的连接(并联或串联)也被重组。
4.根据权利要求1所述的管理系统和方法，电池连接和组合选配的管理优化，使得充电和加载都达到最佳化，包含

(1)用本发明的连接控制器和(作为选项)选择锁定器，测量电池的电参数和电化参数，

(2)优化连接，即通过建模分析，根据测量结果，并计及电池平衡元件(若有或需要的话)和热条件，从所有可能的连接和电池组合中，找出对充电或加载最有利的电池连接和组合选配，

(3)用本发明的连接控制器实现上述最佳电池连接。
5.根据权利要求4所述的优化方法，最佳加载方法包含

(1)当车辆加速或爬坡时(需更多马力)，使用所有的电池或所有的列，因此每节电池都工作在最小电流状态，

(2)但当车辆行驶在平路或低速状态，管理系统只从加载中排除最弱的一支路或几支路。
6.根据权利要求1所述的管理系统，其中的连接控制器是单一的混合连接控制器，或是两分离连接控制器的组合，即串联控制器和并联控制器的组合。
7.根据权利要求2所述的连接控制器，其中的开关可以是机械类的，如金属线，或继电器，但并不限于此；或是电子类的，如半导体芯片，或集成电路块，但也不限于这些。
8.根据权利要求2所述的连接控制器，其中的电源动力线和控制线可以是电气类的，如金属线，或电路板上的导线或印刷线，但并不限于这些；或是电子类的，如集成电路块中的微形电路导线，但也不限于这些。
9.根据权利要求2所述的连接控制器，其中的开关控制器是任何智慧集成块，如微处理器，微控制器，CPU，等，但不限于这些。
10.根据权利要求1所述的管理系统，其中的热管理系统的首选组件实施是电池保温床，包含由良导热材料制成的保温床和保温床壁中的网孔(即许多流动空气通道)，在此，网孔被连到热控制系统，几乎具有相同温度的空气被通到所有电池的保温床，因而各电池液也就相同温度，这将降低温度梯度(从电池到电池，和各电池内部)到最佳程度。