CN104009512A - 电池模块系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池模块系统，其包括至少一个电芯和电池模块处理器。所述电池模块处理器可经配置接收与至少一个电芯关联的至少一个电芯信号，其中所述至少一个电芯信号包括温度信号、电压信号或电流信号中的至少一个。所述电池模块处理器也可经配置根据至少一个电芯信号确定至少一个电芯的状态。所述电池模块系统可经配置以可拆卸地连接到主系统/模块接口，并从至少一个电芯输送电力到主系统/模块接口。电池模块系统也可经配置从而将至少一个电芯的状态从电池模块处理器传输到主系统/模块接口。

Description

电池模块系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年2月25日提交的美国临时专利申请No.61/769173和2013年9月4日提交的美国专利申请No.14/018047的优先权。
技术领域
通常，本申请涉及使用电池模块系统提供电力，例如在运载工具中，如飞行器。
发明内容
根据一个实施例，一种电池模块系统可包括至少一个电芯和电池模块处理器。电池模块处理器可被配置为接收与至少一个电芯关联的至少一个电芯信号，其中至少一个电芯信号包括温度信号、电压信号或电流信号中的至少一个。电池模块处理器也可经配置以根据至少一个电芯信号确定至少一个电芯的状态（status）（例如，充电状况（state）、容量状况或健康状况）。电池模块系统可经配置以可拆卸地连接到主系统/模块接口、并从至少一个电芯传送电力到主系统/模块接口。电池模块系统也可经配置以从电池模块处理器传输至少一个电芯的状态到主系统/模块接口。
根据一个实施例，一种提供电力的系统包括主系统/模块接口和电池主系统。主系统/模块接口可经配置以可拆卸地连接到第一电池模块系统并从第一电池模块系统中的至少一个电芯接收电力。主系统/模块接口也可经配置以从第一电池模块系统中的电池模块处理器接收第一电池模块系统中的至少一个电芯的状态。电池主系统可连接到主系统/模块接口并可包括电池主处理器。电池主系统可经配置以从主系统/模块接口接收来自第一电池模块系统中的至少一个电芯的电力，并从主系统/模块接口输送第一电池模块系统中的至少一个电芯的状态到电池主处理器。
根据另一个实施例，主系统/模块接口还可经配置以可拆卸地连接到第二电池模块系统并从第二电池模块系统中的至少一个电芯接收电力。主系统/模块接口也可经配置以从第二电池模块系统中的电池模块处理器接收第二电池模块系统中的至少一个电芯的状态。电池主系统可经配置以从主系统/模块接口接收来自第二电池模块系统中的至少一个电芯的电力，并从主系统/模块接口输送第二电池模块系统中的至少一个电芯的状态到电池主处理器。
根据一个实施例，一种在飞行器中提供电力的方法可包括在电池模块中的电池模块处理器处接收与电池模块中的至少一个电芯关联的至少一个电芯信号。这样的电芯信号可包括温度信号、电压信号或电流信号。该方法也可包括由电池模块处理器根据至少一个电芯信号确定所述至少一个电芯的状态（例如，充电状况、容量状况或健康状况）。该方法也可包括从电池模块处理器传输至少一个电芯的状态到可拆卸地可连接的主系统/模块接口。该方法也可包括从至少一个电芯输送电力到主系统/模块接口。
根据一个实施例，一种用于在运载工具内进行电池验证的方法包括从第一电池模块接收状态信息、从第二电池模块接收状态信息、以及验证第一电池模块的状态信息和第二电池模块的状态信息从而符合运载工具的预定任务要求或兼容性要求中的至少一个。电池模块可具有不同电芯化学特性。如果该运载工具是飞行器，则电池模块可经验证以符合任务要求，如飞行类型、飞行持续时间或飞行过程中要使用的设备。
根据一个实施例，一种系统包括至少一个经配置以供电的电芯和电池模块处理器。电池模块处理器经配置以：接收与至少一个电芯关联的至少一个电芯信号，其中所述至少一个电芯信号包括温度信号、电压信号或电流信号中的至少一个，以及基于至少一个电芯信号确定所述至少一个电芯的状态（例如，所述至少一个电芯的充电状况、所述至少一个电芯的容量状况或所述至少一个电芯的健康状况）。该系统可经配置以可拆卸地连接到主系统/模块接口，从至少一个电芯输送电力到主系统/模块接口，并从电池模块处理器传输至少一个电芯的状态到主系统/模块接口。电池模块处理器也可传输安全信息或识别信息中的至少一个到主系统/模块接口。该系统也可执行系统测试，并传输测试结果到主系统/模块接口。
根据一个实施例，一种提供电力的系统包括主系统/模块接口，其可拆卸地连接到第一电池模块系统，从第一电池模块系统中的至少一个电芯接收电力，以及从第一电池模块系统中的电池模块处理器接收第一电池模块系统中的至少一个电芯的状态（例如，第一电池的至少一个电芯的充电状况、第一电池的至少一个电芯的容量状况或第一电池的至少一个电芯的健康状况中的至少一个）。该系统也包括连接到主系统/模块接口并包括电池主处理器的电池主系统。电池主系统经配置以从主系统/模块接口接收来自第一电池模块系统中的至少一个电芯的电力，并从主系统/模块接口输送第一电池模块系统中的至少一个电芯的状态到电池主处理器。
主系统/模块接口可以可拆卸地连接到第二电池模块系统，从第二电池模块系统中的至少一个电芯接收电力，并从第二电池模块系统中的电池模块处理器接收第二电池模块系统中的至少一个电芯的状态。电池主系统可从主系统/模块接口接收来自第二电池模块系统中的至少一个电芯的电力，并从主系统/模块接口输送第二电池模块系统中的至少一个电芯的状态到电池主处理器。
第一电池模块系统中的至少一个电芯的化学特性可与第二电池模块系统中的至少一个电芯的化学特性不同。电池主系统可确定第一电池模块系统是否与第二电池模块系统兼容。电池主系统可使来自第一电池模块系统中的至少一个电芯的电力与主系统/模块接口断开，并使来自第二电池模块系统中的至少一个电芯的电力与主系统/模块接口断开。电池主系统可通过第一电池模块系统中的断开部件，使来自第一电池模块系统中的至少一个电芯的电力与主系统/模块接口断开，并通过第二电池模块系统中的断开部件，使来自第二电池模块系统中的至少一个电芯的电力与主系统/模块接口断开。电池主系统可针对第一电池模块的至少一个电芯和第二电池模块的至少一个电芯向主系统/模块接口提供再充电电力。
根据一个实施例，一种用于在飞行器中提供电力的方法包括在电池模块中的电池模块处理器处接收与电池模块中的至少一个电芯关联的至少一个电芯信号，其中的至少一个电芯信号包括温度信号、电压信号或电流信号中的至少一个。该方法还包括由电池模块处理器根据所述至少一个电芯信号确定所述至少一个电芯的状态。该方法也包括将至少一个电芯的状态从电池模块处理器传输到可拆卸地可连接的主系统/模块接口。该方法还包括从至少一个电芯输送电力到主系统/模块接口。当符合飞行器的预定任务要求、制度要求和兼容性要求时电力可被输送。
根据一个实施例，一种方法包括从至少一个模块接收状态信息，以及验证至少一个模块的状态信息满足运载工具的预定任务要求、制度要求或兼容性要求中的至少一个，其中至少一个模块经配置以在运载工具中提供电力。所述至少一个模块可包括多个电芯，并且兼容性要求可包括验证所述多个电芯彼此兼容。任务要求可包括在预定任务和期望使用的时间段期间需要电力的设备的列表。该方法可包括在满足预定任务要求、制度要求以及兼容性要求时，从至少一个模块输送电力到运载工具中的飞行器主机系统。
根据一个实施例，一种电池模块系统可包括至少一个电芯和电池模块处理器。电池模块处理器可经配置以接收与至少一个电芯关联的至少一个电芯信号，其中所述至少一个电芯信号包括温度信号、电压信号或电流信号中的至少一个。电池模块处理器也可经配置以基于至少一个电芯信号确定所述至少一个电芯的状态（例如，充电状况、容量状况或健康状况）。电池模块系统可经配置以可拆卸地连接到主系统/模块接口，并从至少一个电芯输送电力到主系统/模块接口。电池模块系统还可经配置以将至少一个电芯的状态从电池模块处理器传输到主系统/模块接口。
根据一个实施例，一种提供电力的系统包括主系统/模块接口和电池主系统。主系统/模块接口可经配置以可拆卸地连接到第一电池模块系统并从第一电池模块系统中的至少一个电芯接收电力。主系统/模块接口也可经配置以从第一电池模块系统中的电池模块处理器接收第一电池模块系统中的至少一个电芯的状态。电池主系统可连接到主系统/模块接口，并可包括电池主处理器。电池主系统可经配置以从主系统/模块接口接收来自第一电池模块系统中的至少一个电芯的电力，并将第一电池模块系统中的至少一个电芯的状态从主系统/模块接口输送到电池主处理器。
根据另一个实施例，主系统/模块接口也可经配置以可拆卸地连接到第二电池模块系统并从第二电池模块系统中的至少一个电芯接收电力。主系统/模块接口也可经配置以从第二电池模块系统中的电池模块处理器接收第二电池模块系统中的至少一个电芯的状态。电池主系统可经配置以从主系统/模块接口接收来自第二电池模块系统中的至少一个电芯的电力，并将第二电池模块系统中的至少一个电芯的状态从主系统/模块接口输送到电池主处理器。
根据一个实施例，一种用于在飞行器中提供电力的方法可包括在电池模块中的电池模块处理器处接收与电池模块中的至少一个电芯关联的至少一个电芯信号。这样的电芯信号可包括温度信号、电压信号或电流信号。该方法还可包括通过电池模块处理器根据至少一个电芯信号确定所述至少一个电芯的状态（例如，充电状况、容量状况或健康状况）。该方法还可包括将至少一个电芯的状态从电池模块处理器传输到可拆卸地可连接的主系统/模块接口。该方法还可包括从至少一个电芯输送电力到主系统/模块接口。
进一步地，本发明包括根据下列实施例的实施例：
实施例1.一种系统，其包括：
至少一个电芯，其经配置以供电；和
电池模块处理器，其经配置以：
接收与至少一个电芯关联的至少一个电芯信号，其中所述至少一个电芯信号包括温度信号、电压信号或电流信号中的至少一个，以及
基于至少一个电芯信号确定所述至少一个电芯的状态。
实施例2.根据实施例1所述的系统，其中所述系统经配置以：
可拆卸地连接到主系统/模块接口；
从所述至少一个电芯输送电力到所述主系统/模块接口；以及
将所述至少一个电芯的状态从所述电池模块处理器传输到所述主系统/模块接口。
实施例3.根据实施例2所述的电池模块系统，其中所述电池模块处理器被进一步配置为中断对所述主系统/模块接口的电力输送。
实施例4.根据实施例1所述的系统，其中所述至少一个电芯的状态包括所述至少一个电芯的充电状况、所述至少一个电芯的容量状况、或所述至少一个电芯的健康状况。
实施例5.根据实施例1所述的系统，其中所述电池模块处理器被进一步配置为：
传输安全信息或识别信息中的至少一个到主系统/模块接口。
实施例6.根据实施例1所述的系统，其中所述电池模块处理器进一步配置为：
执行系统测试；以及
传输测试结果到主系统/模块接口。
实施例7.一种提供电力的系统，其中所述系统包括：
主系统/模块接口，其经配置以：
可拆卸地连接到第一电池模块系统；
从所述第一电池模块系统中的至少一个电芯接收电力；以及
从第一电池模块系统中的电池模块处理器接收所述第一电池模块系统中的至少一个电芯的状态；和
电池主系统，其连接到主系统/模块接口并包括电池主处理器，其中所述电池主系统经配置以：
从所述主系统/模块接口接收来自所述第一电池模块系统中的至少一个电芯的电力，以及
从所述主系统/模块接口输送所述第一电池模块系统中的至少一个电芯的状态到所述电池主处理器。
实施例8.根据实施例7所述的系统，其中：
所述主系统/模块接口进一步配置为：
可拆卸地连接到第二电池模块系统，
从所述第二电池模块系统中的至少一个电芯接收电力，以及
从所述第二电池模块系统中的电池模块处理器接收所述第二电池模块系统中的至少一个电芯的状态；并且
电池主系统进一步配置为：
从所述主系统/模块接口接收来自所述第二电池模块系统中的至少一个电芯的电力，以及
从所述主系统/模块接口输送所述第二电池模块系统中的至少一个电芯的状态到所述电池主处理器。
实施例9.根据实施例8所述的系统，其中所述第一电池模块系统中的至少一个电芯的化学特性与所述第二电池模块系统中的至少一个电芯的化学特性不同。
实施例10.根据实施例8所述的系统，其中所述电池主系统进一步配置为确定所述第一电池模块系统是否与所述第二电池模块系统兼容。
实施例11.根据实施例8所述的系统，其中所述电池主系统进一步配置为：
使来自所述第一电池模块系统中的至少一个电芯的电力与所述主系统/模块接口断开；以及
使来自所述第二电池模块系统中的至少一个电芯的电力与所述主系统/模块接口断开。
实施例12.根据实施例8所述的系统，其中所述电池主系统进一步配置为：
通过所述第一电池模块系统中的断开部件，使来自所述第一电池模块系统中的至少一个电芯的电力与所述主系统/模块接口断开；以及
通过所述第二电池模块系统中的断开部件，使来自所述第二电池模块系统中的至少一个电芯的电力与所述主系统/模块接口断开。
实施例13.根据实施例8所述的系统，其中所述电池主系统进一步配置为针对所述第一电池模块中的至少一个电芯和所述第二电池模块向至少一个电芯的主系统/模块接口提供再充电电力。
实施例14.根据实施例7所述的系统，其中第一电池的至少一个电芯的状态包括所述第一电池的至少一个电芯的充电状况、所述第一电池的至少一个电芯的容量状况、所述第一电池的至少一个电芯的健康状况中的至少一个。
实施例15.一种用于在飞行器中提供电力的方法，其中所述方法包括：
在电池模块中的电池模块处理器处接收与所述电池模块中的至少电芯关联的至少一个电芯信号，其中所述至少一个电芯信号包括温度信号、电压信号或电流信号中的至少一个；
通过所述电池模块处理器基于至少一个电芯信号确定所述至少一个电芯的状态；
将所述至少一个电芯的状态从所述电池模块处理器传输到可拆卸地可连接的主系统/模块接口；以及
从所述至少一个电芯输送电力到所述主系统/模块接口。
实施例16.根据实施例15所述的方法，其中所述电力在飞行器的预定任务要求、制度要求和兼容性要求得以满足时被输送。
实施例17.一种方法，其包括：
从至少一个模块接收状态信息，其中所述至少一个模块经配置以在运载工具中提供电力；以及
验证所述至少一个模块的状态信息满足所述运载工具的预定任务要求、制度要求或兼容性要求中的至少一个。
实施例18.根据实施例17所述的方法，其中所述至少一个模块包括多个电芯，并且兼容性要求包括所述多个电芯彼此兼容的验证。
实施例19.根据实施例17所述的方法，其中所述制度要求包括美国联邦航空管理局（FAA）提出的制度要求。
实施例20.根据实施例17所述的方法，其中所述预定任务要求包括在预定任务和期望使用时间段期间需要电力的设备的列表。
实施例21.根据实施例17所述的方法，其进一步包括：
当满足所述预定任务要求、制度要求以及兼容性要求时，输送来自至少一个模块的电力到运载工具中的飞行器主机系统。
附图说明
图1示出根据本申请技术的一种用于提供电池电力的系统。
图2示出根据本申请技术的一种用于提供电池电力的系统。
图3示出根据本申请技术的一种用于提供电池电力的系统。
图4A示出根据本申请技术的一种电池模块系统。
图4B示出根据本申请技术的一种电池主系统。
图5示出根据本申请技术的一种电池模块处理器和电池主处理器。
图6示出根据本申请技术的一种用于在飞行器中提供电力的方法的流程图。
当结合附图阅读时，上述概要以及下文本申请的某些技术的详细描述将得到更好的理解。为了说明性目的，某些技术在附图中示出。然而，应当理解，所要求保护的内容并不限于附图中所示的配置和手段。而且，附图中示出的外观是能够用于实现本系统所述功能的许多装饰性外观的其中之一。
具体实施方式
图1示出根据本申请技术的一种用于提供电池电力的系统10。系统10可包括一个或更多电池模块系统100、电池主系统200和飞行器主机系统300。每个电池模块系统100（为了简化，“电池模块系统”可称为“模块”或“模块系统”）都可拆卸地可连接（connectable）到主系统/模块接口400。这里为了简化描述，一个模块100的描述可应用于其他模块100。一个或更多模块100可串联或并联组合（或其某些组合），从而形成电池。模块100的数目和构型可根据所需的电压和电池容量确定。
电池主系统200（为了简化，“电池主系统”可称为“主”或“主系统”）可连接到主系统/模块接口400。主系统200可通过飞行器/主接口500与飞行器主机系统300接口。
如图2所示，电力、数据、信息或信号可通过主系统/模块接口400在模块100和主系统200之间（例如，往来）传输、输送或传递。数据线可与电力或信号线分开。这可以是有用的，例如，当有多个模块100或用于制度要求目的时。数据可通过光学的、数字电子线路、数据总线、模拟电子线路、无线等传输。
热量也可传输到（或经）主系统/模块接口400。例如，热量可从模块100传输到主系统/模块接口400，其中热量可通过，例如，水、对流的空气、传导体或热导管耗散。
如图3所示，电力、数据和信号可在主系统200与飞行器主机系统300之间经飞行器/主接口500传输、输送或传递。数据可通过光学的、数字电子线路、数据总线、模拟电子线路、无线等传输。热量也可传输到（或经）飞行器/主接口500。例如，热量可从主系统200传输到飞行器/主接口500，其中热量可通过，例如水、对流的空气、传导体或热导管耗散。
根据本发明技术，图4A和4B示出电池模块系统100和电池主系统200。模块100可包括一个或更多个电芯101。电芯101（为了清晰起见，其被表示为复数，但能够仅指代一个电芯）可包括一个或更多能量存储单元，其串联或并联连接从而形成具有足够能量和电力的能量存储单元，以执行模块100的预期功能。能量存储单元可以是，例如，电化学电池、电容器、超/超级电容器、锂离子电容器或其他能量存储器件。电化学电池可以是，例如，锂离子、镍镉、铅酸或其他可变化学物质。
电芯101也可被认为包括相关的电路，如热传感器、电气接口、电压传感器、平衡抽头（balancing tap）或电阻器。电芯101可包括冷却/加热热接口。电电力可经电源总线流入电芯101或流出电芯101。电芯101可输送电力到主系统/模块接口400并输送电力经过主系统/模块接口400到达电池主系统200。
模块100还可包括充电器102，其对电芯101执行再充电功能。充电器102可接收从飞行器主机系统500输送的电力（例如，非稳压电力）。充电器102可从主系统/模块接口400接收再充电电力，并可输送再充电电力到电芯101。充电器102可将接收到的再充电电力转换为如所用设备所确定的稳定受控的电源，从而安全或有效地对电芯101充电。
充电器102可包括充电算法或根据充电算法而受控。充电算法可以被实现为模拟充电器设置，或由存储在非易失性存储器设备中的数字设置实现。
模块100还可包括一个或更多电流传感器103。每个电芯101可有一个电流传感器103，或者电流传感器103可用于所有电芯101或部分电芯101。电流传感器103可产生相应于流过电源总线的电流的幅值的信号。
模块100还可包括断开部件104。断开部件104能够中断从模块100输送到主系统/模块接口400并到达主系统200的电力。断开部件104可接收一个或更多来自模块断开逻辑106的信号，模块断开逻辑将通知断开部件104是否中断来自模块100的电力流。断开部件104可包括继电器（例如，固态继电器）或其他开关型设备。
模块断开逻辑106可接收各种信号，如图4A和4B所示。根据这些信号的状况，模块断开逻辑106可输出信号到断开部件104，从而通知其中断从模块100流出的电力。断开部件104通常可电气断开从而允许模块100插入主系统200（经主系统/模块接口400）。断开部件400可由主断开逻辑106允许或控制而电气连接。断开部件104可响应某些条件，随后将模块100与主系统/模块接口400和主系统200电气断开。这样的条件可包括感测的过电流、电芯101或总模块电压太高或太低、电芯101或总模块太热或太冷，或其他故障条件。这些条件可由如电流传感器103、电芯101、电池模块处理器110、高电流指示器/警报器105和/或模块断开逻辑106测量和/或确定。作为另一个选择，模块断开逻辑106可从主系统200接收（经主系统/模块接口400）在主系统或飞行器系统500中存在短路事件的信号或数据。在这样的情形中，模块断开逻辑106可使断开部件104将模块100从主系统200和主系统/模块接口400电气断开，从而使主系统200有时间自己与模块100、飞行器系统500或连接到其中的接口电气断开。
模块100还可包括高电流指示器或警报器105，其接收来自电流传感器103的信号，并确定电流是否超过给定阈值。高电流指示器或警报器105可与模块断开逻辑106通信从而提供关于是否应断开从模块100流入主系统200的电力的信息。
还参考图5，电池模块处理器110可包括一个或更多处理器（例如，CPU、DSP、微控制器、微处理器等等）以及相关的存储器（例如，闪存、EEPROM、RAM等等）。电池模块处理器110可执行存储在一个或更多个计算机可读介质如关联存储器上的软件指令。
电池模块处理器110可包括模数转换元件117和数据记录存储器元件118。模数转换元件117可接收电芯101所产生的或与电芯101关联的信号，如温度信号、电压信号或电流信号。模数转换元件117可将这些信号转换为数字数据，这些数字数据可由电池模块处理器110进一步处理。
数据记录存储器元件118可随时间存储数据，从而提供可用于进一步处理的数据历史。由模数转换元件117生成的至少一些数字数据可存储在数据记录存储器元件118中。
电池模块处理器110还可包括测试元件111。测试元件可运用模块100中的一个或更多元件，测试内部电源电压、测试电芯101的健康状态，以及启动时执行、连续或依需求执行其他功能性检测。这些测试的结果可传输到主系统200（经主系统/模块接口400），从而确定模块100的整体健康状况并根据此而标记保证修复/更换的模块100。可发送详细描述一个或更多元件故障的某些细节的故障代码。结果还可用于禁止模块100的功能。
电池模块处理器110还可包括容量状况（state）元件112、充电状况元件113以及健康状况元件114。这些元件的每一个都可计算电芯101的不同状态。
容量状况元件112可计算电芯101容量状况的状态（单独地或整体地）。容量状况是能够由电芯101在给定时间存储的能量的量，与实际存储的能量的量无关。电芯101的容量状况可通过使用温度历史数据和电芯101的年龄来计算。作为另一个选择，电芯101的容量状况可用过去的和当前的性能参数（如电芯101的放电速率、电芯101随时间变化的电压、响应负载变化的电芯101的电压、电芯101的阻抗变化、或检测电池容量损耗的其他技术）计算。
充电状况元件113可计算电芯101的充电状况的状态（单独地或整体地）。充电状况可表达为相比于给定时间上电芯容量状况，当前存储在电芯中的能量的百分比。电芯101的充电状况可通过如下方式计算：测量电芯101的电压、在时间上对电芯101的测量电流积分（例如，库伦计数）、使用基于预测模型的方法、和/或通过其他技术。
健康状况元件114可确定电芯101的健康状况的状态（单独地或整体地）。健康状态可以是数据参数或参数集合，其指示电芯101的整体健康，并可用于根据即将到来的故障或功能缺失而计划未来的更换。健康状况可通过评估下列中的一个或更多个而计算：响应于负载的电芯101的电压、电芯101的阻抗变化、模块100中电芯101之间的电压不平衡性、整个模块100的日历寿命、电芯101阻抗的变化速率、电芯101的容量状况的变化速率、检测到的电子故障，或其他这类技术计算。
如通过容量状况元件112、充电状况元件113或健康状况元件114计算的电芯101的状态可传输到主系统/模块接口400且通过主系统/模块接口400传输。电芯101的状态可传输到电池主处理器210。类似地，测试结果也可传输到主系统/模块接口400并通过主系统/模块接口400传输到电池主处理器210。
原始数据元件115可经配置以提供原始，而非处理过的数据。例如，原始数据元件115可经配置以输出存储在数据记录存储器元件118中或由模数转换元件产生的数据流。原始数据可被传输到主系统/模块接口400。
安全/识别元件116可存储关于模块100的识别的信息。例如，识别信息可识别模块100的不同方面，如模块制造商、化学类型、电芯数目、序列号、制造日期、质量、新的和老化的容量数据、最小和最大操作电压、最小和最大安全电压、最大电流需求、预期年寿命、校准参数、定义模块100与飞行器系统500兼容性的代码等等。识别信息可从电池模块处理器110传输到主系统/模块接口400并通过主系统/模块接口400传输到电池主处理器210。
安全/识别元件116也可存储安全信息，其能够用于实施安全程序或协议。数据可被加密或以其他方式保护以免修改，从而防止窜改、未授权修复、或防止伪模块被安装到应用程序中。安全信息可从电池模块处理器110传输到主系统/模块接口400并通过主系统/模块接口400传输到电池主处理器210。
电池主系统200可包括断开部件201、主断开逻辑202、电流传感器203、断开部件204、熔断器205、短路保护部件206、闪电保护部件207以及电池主处理器200。断开部件201可以类似于断开部件104的方式工作。基于主断开逻辑202的状态，从模块100接收并传输到且通过主系统/模块接口400的电力可中断而不流入主系统100。断开部件204可以是为制度要求和故障安全目的实施的冗余断开设备，并且是可选的。
主断开逻辑202可与每个模块100通信。当给定模块的断开部件104电连接时，如果检测到故障在电池系统外部，主断开逻辑202可防止模块100在短路事件中打开断开部件104。当给定模块的断开部件104电断开时，如果存在一些故障，例如，如果模块100的构型不正确，模块100的序列号或模块100的兼容性代码指示不兼容，或者模块100指示故障或超出范围值，则主断开逻辑202可阻止断开部件104电连接（或使断开部件104变为电断开）。在具有多个模块100的系统中，如果给定模块100的电压或充电状况与其他模块100不兼容，则主断开逻辑202可阻止断开部件104电连接（或使断开部件104变为电断开）。在这类情形中，电芯101可被再充电，从而在允许给定模块的断开部件104变为电连接之前，使电芯101的电压在公差范围内。这可防止相对大的电流流入或流出给定模块100到达其他模块100。
短路保护元件206可通过与电流传感器203接口以测量电池输出电流。短路保护部件206还可与断开部件201（未示出）和电流传感器103（未示出）连接。短路保护部件206可包含确定过流（短路）事件的位置和根据故障位置和幅值确定打开哪个断开部件的逻辑。
闪电保护部件207可包括闪电保护元件，其可以是有源或无源设备，包括跨接吸收器、火花隙、二极管、齐纳二极管、或其他适于吸收或控制注入的闪电电流的装置，其中该闪电电流源自雷击。
电池主处理器210可提供信号输入到主断开逻辑202。处理器210还可传输数据到飞行器/主接口500且通过飞行器/主接口500，并传输到飞行器主机系统300。
电池主处理器210还可从主系统/模块接口400接收数据，该数据是由电池主系统200输送的。数据可从电池模块处理器110提供或传输。如果系统10中存在一个以上的模块100，则电池主处理器210可接收由多个电池模块处理器110提供的数据。电池主处理器210可聚集来自多个电池模块处理器110的数据中提供的信息。例如，电池主处理器210可聚集充电状况信息和容量状况信息。电池主处理器210还可聚集健康状况信息。这类聚集可确定整个电池系统的整体电容、充电状况、健康状况。这类信息可被传输到飞行器/主接口500且通过飞行器/主接口500传输到飞行器主机系统300。
电池主处理器210还可比较模块100的不同性能度量，并将其与所要求的电池性能比较。如果模块100不能提供足够的性能水平，则电池主处理器210可将故障信息传输到飞行器主机系统300或采取其他动作，如使主系统200与模块100或与飞行器主机系统300断开。
电池主处理器210还可确定一个或更多模块100是否彼此兼容。例如，如果不同模块100具有不同的化学类型，则可以确定这些不同的模块是否兼容，这是可能的。
图6示出根据本申请的技术在飞行器中提供电力的方法的流程图600。流程图600的步骤可以不同的顺序执行，或全部或部分地并行执行。流程图600的一些步骤可省略。流程图600所示的方法可由如类似于系统10的系统实施。
在步骤610，可接收与至少一个电芯关联的至少一个电芯信号。例如，这个信号可由电池模块处理器110接收。这类信号可以反映由至少一个电芯提供的温度、电压、或电流。在步骤620，所述至少一个电芯的状态可基于所述至少一个信号确定。例如，这类状态可由电池模块处理器110确定。这类状态可包括，例如，所述至少一个电芯的充电状况、容量状况、或健康状况。
在步骤630，所述状态可以被传输到可拆卸地可连接的主系统/模块接口，如接口400。该状态可由电池模块处理器110传输。在步骤640，电力可从至少一个电芯输送到主系统/模块接口。在步骤650，输送到至少一个电芯的电力可被中断，例如由中断部件104中断。
该方法还可包括额外的步骤，如存储安全信息或识别信息，例如，在电池模块处理器110上。安全或识别信息可被传输，例如，通过电池模块处理器110传输到可拆卸地可连接的主系统/模块接口400。
电池主处理器210还可被重新编程，例如由飞行器主机系统300重新编程，从而适应模块100特征的变化。
通过实施本文各种实施例所述的模块100、主系统200和主系统/模块接口400，将更容易通过从主系统/模块接口400断开模块100并加入具有不同特征的新的模块而对电池系统进行改变。电池模块处理器110可通过确定状态，如电芯101的充电状况、容量状况和健康状况来促进该过程。
通过在模块100中而非主系统200中确定这种状态，系统10可更适于再配置模块100或适应具有不同特征的模块100，如不同化学特性。例如，飞行器部件的认证和注册批准会要求相对广泛的测试。将所要求的模块100的变化范围分离为自含式单元可使得仅要求对模块100自身执行这些认证和资格测试。一旦模块100被测试，并符合标准接口和最低要求，电池主系统200可以不要求大量的额外修改，因此避免对再认证的需求。这在测试和测试物品成本方面可具有相当大的成本和计划益处，并允许单个的认证程序，从而允许模块100用于单个飞行器平台内或跨多个平台的多种实例中，实现在多个受益产品之间的规模经济和分摊测试成本。
可以实施主系统200从而协调如果以及如何将一个或更多个模块100加入到电源总线中，这也是可能的。主系统200可具有兼容性要求列表。当模块100连接到接口400时，模块100的构型可与主处理器210的兼容性要求进行比较。如果模块100与兼容性要求不相称，则主系统200可阻止模块100连接到电源总线，例如，通过断开模块100和断开部件201。如果模块100不兼容，则主处理器210可生成合适的错误消息，以便与飞行器主机系统300通信。主处理器210还可以产生可见的错误指示，其可以辅助技师确定哪个模块100不兼容。
一旦确定模块100与主系统200兼容，主系统200可确定模块100是否与已经连接到电源总线的其他模块兼容。如果模块100与其他模块不兼容，则主系统200可阻止模块100连接到电源总线，例如，通过断开模块100和断开部件201。如果模块100与其他模块不兼容，则主处理器210可生成合适的错误消息，以便与飞行器主机系统300通信。主处理器210也可产生可见的错误指示，其可辅助技师确定哪个模块100不与其他模块兼容。
如果模块100与主系统200兼容和/或与其他模块兼容，来自模块100的状态信息（例如，电芯化学特性、充电状况、容量状况、或健康状况）可由主系统200接收和评估。主系统200可检查模块100的最低要求。例如，主系统200可查看电池年龄是否可接受。在一些实例中，硬性到期日可被编程到模块100中。类似地，可评估模块100的剩余寿命量。作为另一个例子，维护间隔可被编程到飞行器主机系统300中。主系统200可指示模块不可以再继续使用直到下一次计划的维修检查。这可以允许调度，但要求计划未来的维修任务。作为另一个例子，可对模块100执行内置测试或内部电路检查。可评估其他的电池参数从而确定它们是否与可通过飞行器主机系统300确定的最低要求兼容。这类最低要求可随飞行器的变化而改变。如果不满足最低要求，则主系统200可阻止模块100连接到电源总线。主处理器210还可以产生可见的错误指示，其可辅助技师确定哪个模块100不满足最低要求。
如果模块100符合最低要求，则模块100的充电状况可由主系统200评估。如果模块100的充电状况与整个电池系统兼容，则可要求模块100（或其他模块）在被允许连接到电源总线之前充电或放电。这样的测试可应用于并联和串联连接的模块，因为充电状况的平衡在这两种配置中都重要。一旦模块100的充电状况在给定容差内与剩余的电池系统匹配，则模块100可连接到电源总线。
通过评估一个或更多模块100的状态信息，可以验证模块100满足运载工具如飞行器的预定任务要求、制度要求、或兼容性要求，这是可能的。例如，这类验证可发生在具有不同电芯化学特性的模块100的情况下，从而检查这些化学特性的兼容性。可基于信息状态验证模块100是否满足运载工具的任务要求，这是可能的。
任务要求可包括电力要求。对于飞行器，任务要求可包括飞行类型、飞行持续时间、或在飞行过程中要使用的设备。从电池的角度看，飞行器任务可以是总计达到最大可能的所要求的放电情形（scenario）的一系列连续的放电要求或不同放电要求的组合。根据某些已知技术，这已经被求和到所需要的单个电池能量/容量值，其会影响定制开发的电池的寿命结束的标准。期望更先进的负载管理技术，可用的电池能量可以是飞行器的最低要求的任务计算时考虑的因素，而且其使得不能执行所有飞行器任务的电池辅助执行所需的任务，因此有效地使得每个模块100的电池寿命比硬性寿命终结容量要求允许的寿命长。
制度要求可包括各种可具有不同制度要求水平的应用和安装位置。对于电源可用性，不同模块100可满足不同水平的制度标准，这是可能的。此外，模块100可被限定到故障的不同制度要求水平，且根据安装和飞行器平台要求这些都是可变的，或根据可以或不可以内置到主系统200而非模块100中的系统而不同。制度要求检查可确保所安装的模块100满足合适的有效性水平和各种水平。制度要求可从FAA强制性要求衍生或与其相关。
兼容性要求可包括具有不同电压放电曲线的各种电池技术。一些电池类型能够并联使用，而其他类型则不能，这是由于不同的放电曲线形状。同样的情形对电池的串联使用也成立，但在该情形中，模块100提供与其他模块相同的电流而无损耗的能力比具体的电压放电曲线更关键。最后，对于具体化的负载，电池电压放电曲线可影响工作，而且仅是某些模块100类型可允许用于这些应用中。兼容性检查将确保模块100放电特征与终端使用负载要求兼容，且与安装在多模配置中的其他模块100兼容。
如这里所用的，短语“…中的至少一个”，当与项目列表一起使用时，意味着可使用所列项目中的一个或更多个的不同组合，但可以仅需要项目列表中的一个项目。该项目可以是具体对象、事物、或类别。换句话说，“…中的至少一个”意味着可使用列表中的项目的组合和任意数量的项目，而不是列表中所有的项目都需要。
例如，“项目A、项目B、或项目C中的至少一个”可包括，但不限于，项目A、项目A和项目C，或仅是项目B。例如，“项目A、项目B、或项目C中的至少一个”可包括，但不限于，项目A；项目A和项目B；项目A、项目B、和项目C；或项目B和项目C。在其他例子中，“…中的至少一个”可以是，例如，但不限于，两个项目A、一个项目B、和十个项目C；四个项目B和七个目项C；或一些其他组合类型。
本领域技术人员将理解，在不偏离本申请中公开的新颖技术的范围内，可做出不同变化并可以，且可用等同体替换。此外，可做出许多修改以使特定情形或材料适应本申请新颖技术的教导，而不偏离本发明的范围。因此，本发明的新颖技术并不意图限制于本文公开的特定技术，而是包括所有落入所要求保护的范围内的技术。

Claims (12)

1.一种系统（10），其包括：
至少一个电芯（101），其被配置为供电；以及
电池模块处理器（110），其被配置为：
接收与所述至少一个电芯（101）关联的至少一个电芯（101）信号，其中所述至少一个电芯（101）信号包括温度信号、电压信号或电流信号中的至少一个，以及
基于所述至少一个电芯信号确定所述至少一个电芯（101）的状态。
2.根据权利要求1所述的系统（10），其中所述系统（10）被配置为：
可拆卸地连接到主系统/模块接口（400）；
从所述至少一个电芯（101）输送电力到所述主系统/模块接口（400）；以及
将所述至少一个电芯（101）的状态从所述电池模块处理器（110）传输到所述主系统/模块接口（400）。
3.根据权利要求1或2所述的电池模块系统（10），其中所述电池模块处理器（110）被进一步配置为中断到所述主系统/模块接口（400）的电力输送。
4.根据权利要求1、2或3所述的系统（10），其中所述电池模块处理器（110）被进一步配置为：
传输安全信息或识别信息中的至少一个到主系统/模块接口（400）。
5.根据权利要求1到4所述的系统（10），其中所述电池模块处理器（110）被进一步配置为：
执行所述系统（10）的测试；以及
传输所述测试的结果到主系统/模块接口（400）。
6.根据权利要求2到5所述的系统（10），其中所述主系统/模块接口（400）被配置为：
可拆卸地连接到第一电池模块系统（100）；
从所述第一电池模块系统（100）中的至少一个电芯（101）接收电力；以及
从所述第一电池模块系统（100）中的电池模块处理器（110）接收所述第一电池模块系统（100）中的所述至少一个电芯（101）的状态；并且
所述主系统/模块接口（400）连接到包括电池主处理器（210）的电池主系统（200），其中所述电池主系统（200）被配置为：
从所述主系统/模块接口（400）接收来自所述第一电池模块系统（100）中的所述至少一个电芯（101）的电力，以及
从所述主系统/模块接口（400）输送所述第一电池模块系统（100）中的所述至少一个电芯（101）的所述状态到所述电池主处理器（210）。
7.根据权利要求6所述的系统（10），其中所述主系统/模块接口（400）被进一步配置为：
可拆卸地连接到第二电池模块系统；
从所述第二电池模块系统中的至少一个电芯（101）接收电力；以及
从所述第二电池模块系统中的电池模块处理器（110）接收所述第二电池模块系统中的所述至少一个电芯（101）的状态；并且
所述电池主系统（200）进一步配置为：
从所述主系统/模块接口（400）接收来自所述第二电池模块系统中的所述至少一个电芯（101）的电力，以及
从所述主系统/模块接口（400）输送所述第二电池模块系统中的所述至少一个电芯（101）的所述状态到所述电池主处理器（210）。
8.根据权利要求7所述的系统（10），其中所述第一电池模块系统（100）中的所述至少一个电芯（101）的化学特性与所述第二电池模块系统中的所述至少一个电芯（101）的化学特性不同。
9.根据权利要求7所述的系统（10），其中所述电池主系统（200）进一步配置为确定所述第一电池模块系统（100）是否与所述第二电池模块系统兼容。
10.根据权利要求7所述的系统（10），其中所述电池主系统（200）进一步配置为：
使来自所述第一电池模块系统（100）中的所述至少一个电芯（101）的所述电力与所述主系统/模块接口（400）断开；以及
使来自所述第二电池模块系统中的所述至少一个电芯（101）的所述电力与所述主系统/模块接口（400）断开。
11.根据权利要求7所述的系统（10），其中所述电池主系统（200）进一步配置为：
通过所述第一电池模块系统（100）中的断开部件，使来自所述第一电池模块系统（100）中的所述至少一个电芯（101）的所述电力与所述主系统/模块接口（400）断开；以及
通过所述第二电池模块系统中的断开部件，使来自所述第二电池模块系统中的所述至少一个电芯（101）的电力与所述主系统/模块接口（400）断开。
12.根据权利要求7所述的系统（10），其中所述电池主系统（200）进一步配置为从所述第一电池模块（100）的所述至少一个电芯（101）和所述第二电池模块的所述至少一个电芯（101）向所述主系统/模块接口（400）提供再充电电力。
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