CN106537638B - 用于集成电池管理系统和方法的电池结构 - Google Patents

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Abstract

一种电池组模块包括布置在所述电池组模块的壳体中的电池组管理系统。所述电池组管理系统被配置为监测所述电池组模块的运行参数。所述电池组管理系统电耦连到所述电池组模块的正极端子和负极端子。所述电池组模块还包括布置在所述壳体的外表面中的连接器。所述连接器包括多个电触点并且电耦连到所述电池组管理系统。

Description

用于集成电池管理系统和方法的电池结构
背景技术
本发明总体上涉及电池装置和系统，并且更具体地涉及交通工具电池管理系统。
由能够将化学能转换成更易于使用的电能形式的一个或多个电化学电池单元构成的电池广泛应用于许多工业和应用中。例如，许多这种电池是能够起动摩托车、汽车、卡车以及其他交通工具的内燃发动机的起动、照明和点火(SLI)电池。这种类型的电池通常可以在电池的寿命周期耗尽之前在多个周期中放电并且补充电荷。通常，当终端用户购买新电池时，例如，为了集成到交通工具诸如摩托车中，电池的电量水平是未知的。遗憾的是，在插入到用户的交通工具中时，如果电池的电量水平例如在购买之前电池在展示架上期间已经耗尽，则电池可能不起作用。另外，这种电池的充电通常需要将引线电缆连接到电池端子，这可能是麻烦且耗时的。因此，对克服传统系统的这些缺点的电池系统存在着需求。
发明内容
本公开涉及一种电池模块，所述电池模块包括壳体和布置在所述壳体中的多个电池电池单元。所述电池模块还包括布置在壳体中的电池管理系统。所述电池管理系统被配置为监测所述电池模块的一个或多个运行参数。所述电池管理系统电联接到所述电池模块的正极端子和负极端子。另外，所述电池模块包括布置在所述壳体的外表面中的连接器。所述连接器包括多个电触点。所述连接器电联接到所述电池管理系统。
本公开还涉及一种电池模块，所述电池模块包括壳体和布置在所述壳体中的多个电池电池单元。所述电池模块还包括布置在壳体中的电池管理系统。所述电池管理系统电联接到所述电池模块的正极端子和负极端子。所述电池管理系统包括热电偶，所述热电偶被配置为生成与所述电池模块的温度相关的信号。所述电池管理系统还包括电压表，所述电压表被配置为生成与所述电池模块的电压相关的信号。另外，所述电池管理系统包括处理器，所述处理器被配置为至少部分地基于来自所述热电偶的信号和来自所述电压表的信号来确定所述电池模块的一个或多个运行参数。所述电池管理系统还包括存储器，所述存储器被配置为存储运行参数历史信息、使用信息或其组合。另外，所述电池模块包括布置在所述壳体的外表面中的连接器。所述连接器电联接到所述电池管理系统。所述连接器被配置为用于电力输入、电力输出、数据输入和数据输出。
本公开另外涉及一种方法，所述方法包括通过多插脚连接器中的两个插脚接收充电电力。所述多插脚连接器布置在电池模块的壳体的外表面中。所述方法还包括将来自多插脚连接器的充电电力通过布置在所述壳体中的电池管理系统传输到所述电池模块的正极端子和负极端子。所述电池管理系统电联接到所述正极端子和负极端子。另外，所述方法包括经由提供给所述正极端子和负极端子的所述充电电力来对布置在所述壳体中的多个电池电池单元充电。
附图说明
图1是具有电池模块的交通工具的实施例的透视图，并且示出了将电池附接到与电池充电器或维护器联接的荷电状态指示器；
图2是具有联接到荷电状态指示器的电池模块的摩托车的实施例的透视图，该荷电状态指示器可以联接到电池充电器或维护器；
图3是荷电状态指示器和包括电池管理系统的电池的实施例的示意图；
图4是图3的包括电池管理系统的电池的实施例的框图；
图5是图3的包括电池管理系统的电池的实施例的局部分解视图；
图6是图3的荷电状态指示器的实施例的透视图；
图7是表示适配成将图3的电池转变到睡眠模式的睡眠模式体系(regime)的逻辑的流程图；并且
图8是表示适配成将图3的电池从睡眠模式转变到运行模式的唤醒体系的逻辑的流程图。
具体实施方式
将在下面描述一个或多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简明描述，在本说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。应认识到的是，在任何这样的实际实施方式的研发中，就如在任何的工程或设计项目中一样，必须作出许多实施方式特定的决定以实现研发者的特定目标(例如顺应系统相关和商业相关的约束)，其在不同实施方式之间可能有所变更。此外，应认识到的是，这样的开发工作可能是复杂的且耗时的，但对于享有本公开益处的那些普通技术人员来说，这不过是设计、制造及生产的例行任务。
当介绍本公开的多个不同实施例的元件时，冠词“一/一个(a/an)”、以及“所述”旨在意指存在一个或多个该元件。术语“包括(comprising)”、“包含(including)”以及“具有”旨在是包含性的并且意指除了列出的元件还可存在额外的元件。另外，应当理解，对本公开的“一个实施例”或“实施例”的引用不旨在被解释为排除也包括所阐述特征的其他实施例的存在。
如下面更详细描述的，本实施例涉及用于电池监测和管理的系统和方法。系统和方法可以包括包含一个或多个传感器和处理电路的电池管理系统。电池管理系统可以监测电池的多个参数，例如电压、温度、电流、以及荷电状态。另外，电池管理系统可以通过执行电池单元平衡来保护电池。此外，通过监测电池的多个运行参数并且响应于检测到的不希望的运行状况将电池置于睡眠模式，电池管理系统可以通过防止电池和/或电池的单独电池单元的过放电(例如，欠电压)、输入过电压、输入过电流和过热来保护电池。电池管理系统可以包括适配成将荷电状态指示器联接到电池管理系统的连接器，使得荷电状态指示器可以提供电池的荷电状态的指示。因此，荷电状态指示器可以经由连接器系到电池。荷电状态指示器还可以是电池管理系统和充电系统之间的接口。在一些实施例中，荷电状态指示器可以包括被适配成允许手动将电池置于睡眠模式并且手动重新激活电池(即，从睡眠模式“唤醒”)的复位按钮(例如，瞬时接触开关)。
考虑到前述内容，图1展示了包括布置在交通工具14中的电池12的电池系统10。电池12通常可以用于交通工具中，如图所示，所述交通工具可以是汽车、卡车、船、摩托车、休闲车、高尔夫球车、四轮车、越野车辆、电力运动车辆、电力水运工具或使用电池电力的其他交通工具。尽管电池12被示出为位于交通工具14的后备箱或后部中，但在其他实施例中，电池12的位置可以不同。例如，可以基于交通工具内的可用空间、所希望的交通工具的重量平衡、与电池系统10一起使用的其他部件(例如，冷却装置等)的位置、以及各种其他考虑因素来选择电池12的位置。在一些背景和实施例中，电池可能有些难以触及，而本公开的多个方面允许在电池仍是安装好的同时检查电池的荷电状态、对电池充电、控制电池的睡眠模式和其他操作等，从而在这种触及困难时大大地促进这些操作。
电池12可以是具有任何期望的设计、类型、电压和容量的起动、照明和点火(SLI)电池，或者电池12可以是深循环电池，这取决于交通工具的类型和应用。此外，电池可以根据任何当前已知或以后开发的技术来设计和构造，例如湿电池单元技术、玻璃纤维板(glassmat)技术、凝胶电池单元技术等。在一些实施例中，电池12可以是锂离子电池。进一步地，在一些实施例中，电池12可以是仅夏季使用的电池并且可能不适于在冬季期间使用。类似地，当交通工具仅偶尔使用或季节性使用时，所描述的技术允许管理电池充电和功能以适应这样选定的用途。
电池12包括正极端子和负极端子16，这些端子可以联接到线束或交通工具14内的利用电池12的电压输出的其他部件。电池12的本实施例还可以包括将多个外部电导体联接到电池12的内部部件的连接器18(例如，多导体连接器)，例如母插头。例如，如图所示，连接器18可以经由布置在连接器18中的荷电状态指示器20的引线22将荷电状态指示器20联接到电池12。如将在下面更详细描述的，荷电状态指示器20可以从电池12接收数据(例如电池12的电压)，并且可以提供电池12的荷电状态的指示。另外，荷电状态指示器20可以被适配成利用引线26联接到电池充电器/维护器24。
一旦荷电状态指示器20被电联接到充电器/维护器24，就可以按顺序通过引线26、荷电状态指示器20、引线22和连接器18施加充电电力，以在电池12中积累电荷。电池充电器/维护器24可以从电网28或向电池系统10提供AC电力的其他电源接收电力。应当指出的是，电池充电器/维护器24可以是被配置为与电池12一起使用的任何期望的电池充电器或电池维护器。电池充电器通常向电池12提供高充电电流，以便相对快速地(例如，一夜间)对电池12充电，而电池维护器通常向电池12提供充电电力的较低电流“涓流”。如本领域技术人员可以理解的，电池充电器/维护器24可以是便携式的，或者可以具有固定的位置。此外，充电器/维护器可以实现任何期望的充电体系，例如基于感测的电压、荷电阶段、电池电压和容量等的体系。
类似地，图2展示了具有附接到荷电状态指示器20的电池12的摩托车40。由于摩托车40(或某些其他交通工具14)中的电池12可能难以触及以便将设备直接连接到这些端子16，提供荷电状态指示器20可能是希望的。荷电状态指示器20可以经由引线22在内部联接到电池12的端子16和连接器18。因此，荷电状态指示器20允许用户读取电池12的荷电状态，并且对电池12进行充电或维护，而不需要任何拆卸来到达这些端子16。此外，电网28可以向电池系统10提供AC电力。这样的安排可以在需要时通过简单地将充电器/维护器24插入到荷电状态指示器20中来促进电池12到充电器/维护器24的连接。
应当指出的是，当在本公开中提到这些电池端子的连接时，在许多实施方式中，所述连接实际上将在电池内部进行。也就是说，可以进行这样的连接到连接器、导体、或在内部电池电路延伸到实际外部端子和从实际外部端子延伸的其他点。
图3示出了包括电池12的电池系统10的实施例，所述电池包括集成(例如，自备式)电池管理系统50。如图所示，电池12包括电联接到电池管理系统50的电池电池单元54的阵列52。在某些实施例中，电池电池单元54可以是锂离子电池单元、磷酸铁锂电池单元、锂聚合物电池单元、镍金属氢化物电池单元或任何其他合适类型的电化学电池单元。另外，电池电池单元54可以具有任何合适的物理配置，例如棱柱形、椭圆形、圆柱形、多边形等。
在所展示的实施例中，这些电池电池单元54经由母线55串联连接。也就是说，每个母线55联接在一个电池电池单元54的正极端子56和相邻的电池电池单元54的负极端子58之间。然而，应当理解的是，这些电池电池单元54可以采用替代的阵列配置，例如并联或者包括并联和串联配置的任何其他合适的安排。进一步地，虽然在阵列52内展示出了四个电池电池单元54，但可以使用任何合适数量的电池电池单元54。
在一些实施例中，多个电池电池单元54可以被分组成多个模块，多个模块形成阵列52。在这样的实施例中，第一母线可以被电联接到一个模块内的每个电池电池单元54的正极端子56，并且第二母线可以被电联接到所述模块内的每个电池电池单元54的负极端子58。这些母线进而可以被电联接到电池管理系统50并且被配置为将电力信号从电池电池单元54传输到电池管理系统50。多个模块可以串联和/或并联地连接以形成阵列52并且向交通工具14的起动、照明、点火部件、交通工具推进系统或一些其他负载提供所希望的电力输出。例如，在一个实施例中，电池系统10可以包括并联连接的两个模块，并且每个模块可以包括串联连接的四个电池电池单元54。除其他功能以外，电池管理系统可以在允许使负载平衡的点处连接到这些电池单元并且从这些电池单元或组中取电，如以下所讨论的。
如上所述，电池12还包括集成(例如，自备式)电池管理系统50。在某些实施例中，电池管理系统50可以包括一个或多个集成电路或印刷电路板，所述集成电路或印刷电路板包括安装并互连在印刷电路板上的离散部件，并且电池管理系统50可以使用从电池电池单元54的阵列52(例如，经由稳压电源)接收的电力来运行。另外，电池管理系统50可以被布置在电池12的壳体60内。在一些实施例中，电池管理系统50可以被布置在电池12的盖62下方。例如，电池管理系统50可以被安装到或永久地附连到盖62的内表面。在其他实施例中，电池管理系统50可以被布置在盖62和电池电池单元54的阵列52之间。例如，如下面将参照图5更详细地描述的，电池管理系统50可以被安装到或永久地附连到位于电池电池单元54的阵列52上方的支撑结构(例如，板支架)，使得电池监测系统50偏离盖62和阵列52。
如下面将更详细地描述的，电池管理系统50可以被适配成监测和提供与电池12的健康相关的反馈。例如，电池管理系统50可以被适配成监测电池12的一个或多个运行参数，例如电压、温度、或电流。此外，电池管理系统50可以提供与电池12的一个或多个运行参数相关的数据。例如，电池管理系统50可以经由连接器18向荷电状态指示器20提供数据(例如电池12的荷电状态)。另外，电池管理系统50可以记录事件(例如，运行参数超过阈值的事件)，并且可以将关于这些事件的数据提供给数据输入/输出工具。此外，电池管理系统50可以执行电池单元平衡，这可以提高电池12的性能和寿命。另外，响应于检测到不良事件，电池管理系统50可以通过将电池12转变到睡眠模式来保护电池电池单元54免受损坏。例如，如下面更详细描述的，当电池12的电压或电流下降到低于预定水平时，或者响应于从荷电状态指示器20接收到的睡眠信号，电池管理系统50可以迫使电池12进入睡眠模式。
为了能够监测电池12，电池管理系统50可以被适配成从监测阵列52的电池电池单元54的一个或多个参数的电池单元测量电子装置接收信号。例如，测量装置64可以与阵列52中的每个电池电池单元54或每组电池电池单元54相关联，并且可以被适配成向电池监测系统50输出信号。如图3所展示的，测量装置64可以被安装到每个电池电池单元54的外表面66。在某些实施例中，测量装置64可以是一个或多个传感器(例如，热电偶、电压表、电流表等)。在其他实施例中，测量装置64可以是包括一个或多个传感器(例如，热电偶、电压表、电流表等)的印刷电路板或集成电路。
尽管所展示的实施例包括安装到每个电池电池单元54的外表面66的测量装置64，但应当指出的是，在其他实施例中，这些测量装置64可以被永久地附连到对应的外表面66、安装到或以其他方式附连到每个电池电池单元54的内表面、或者以任何其他合适的安排来布置。如图所示，每个测量装置64包括联接到对应的电池电池单元54的正极端子56的第一引线68、以及联接到对应的电池电池单元54的负极端子58的第二引线70。因此，每个测量装置64可以通信地联接到电池监测系统50。此外，在其他实施例中，这些测量装置64可以是布置在电池管理系统上的传感器(例如，布置在电池管理系统50的印刷电路板上的传感器)，并且这些测量装置64可以包括将每个测量装置64联接到对应的电池电池单元54的端子56和58的引线。因此，测量装置64可以与对应的电池电池单元54相关联，但未被直接安装或附连到对应的电池电池单元54。在一些实施例中，电池系统10可以包括安装到多个电池电池单元54的测量装置64以及布置在电池管理系统50上并被适配成经由联接到对应的电池电池单元54的端子56和58的引线监测对应的电池电池单元54的运行参数的测量装置64的组合。
图4是包括电池管理系统50和测量装置64的电池系统10的实施例的示意图。如图所示，测量装置64可以包括电联接到第一引线68和第二引线70的电压表90。因为第一引线68被电联接到正极端子56并且第二引线70被电联接到负极端子58，电压表90将测量电池电池单元54两端的电压。在所展示的实施例中，电压表90还被电联接到微处理器92。然而，应当指出的是，在本讨论中提到微处理器时，可以采用任何合适的处理电路。微处理器92可以接收来自电压表90的信号、基于接收到的信号计算电压、并且将计算出的电压传输到电池管理系统50。例如，在某些实施例中，电压表90可以输出与所测量的电压成比例的模拟信号。微处理器92可以将模拟信号转换为数字信号，并且可以基于所述数字信号确定电压。然而，应当指出的是，在一些实施例中，测量装置64可以不包括微处理器92或处理电路。在这样的实施例中，电压表90可以向电池管理系统50输出模拟信号，所述电池管理系统可以被适配成使用接收到的信号确定电压。特别地，电池管理系统50可以包括微处理器94或可被配置为接收来自电压表90的信号并且基于接收到的信号确定电压的其他合适的处理电路。
如图所示，测量装置64还可以包括热电偶96。热电偶96可以通信地联接到微处理器92(如果存在的话)和电池管理系统50的微处理器94。由于测量装置64可以与电池电池单元54的内表面或外表面直接接触，热电偶将输出指示电池电池单元温度的信号。因此，微处理器92和/或微处理器94可以基于所述信号确定电池单元温度。例如，在某些实施例中，热电偶96可以输出与所测量的温度成比例的模拟信号。在这样的实施例中，微处理器92和/或微处理器94可以被配置为将模拟信号转换成数字信号，并且基于所述数字信号确定温度。
另外，测量装置64可以包括电流表98。电流表98可以通信地联接到微处理器92(如果存在的话)和电池管理系统50的微处理器94。因此，微处理器92和/或微处理器94可以基于所述信号确定电池电池单元54的电流。例如，在某些实施例中，电流表98可以输出与所测量的电流成比例的模拟信号。在这样的实施例中，微处理器92和/或微处理器94可以被配置为将模拟信号转换成数字信号，并且基于所述数字信号确定电流。
虽然测量装置64的所展示的实施例包括电压表90、热电偶96、以及电流表98，但应当指出的是，替代实施例可以包括被配置为监测电池电池单元54的其他运行参数的附加传感器。例如，在某些实施例中，测量装置54可以包括被适配成测量电池电池单元54内的电解质的比重或pH水平的传感器，所述传感器可以用于确定电池12的荷电状态。在进一步的实施例中，测量装置64可以包括被配置为检测电池电池单元54内的压力的压力传感器、欧姆表或被配置为监测电池电池单元54的电学、物理或化学参数的任何其他合适的传感器。此外，在某些实施例中，测量装置64还可以包括通信地联接到微处理器90的存储器，所述存储器可以存储与电池电池单元54有关的信息和/或由微处理器90用来计算这些不同运行参数的算法。
此外，在某些实施例中，电池管理系统50可以包括被适配成测量电池电池单元54的阵列52的运行参数的一个或多个传感器。如图所示，电池管理系统50可以包括电压表100和电流表102，所述电压表和电流表被通信地联接到微处理器94并且被适配成分别测量阵列52的总电压和电流。另外，电池管理系统50可以包括通信地联接到微处理器94的热电偶104，所述热电偶被适配成测量阵列52的一个或多个电池电池单元54的温度。进一步地，应当指出的是，电池12可以包括被配置为监测电池12的电学、物理或化学参数的任何合适的传感器。例如，在一些实施例中，电池12可以包括被适配成分别测量从充电器/维护器24传输到电池12的输入电压和电流的附加的电压表和电流表。
虽然在此以“表(meter)”的形式提到某些传感器，但应当牢记的是，所使用的实际传感器可以包括或可以不包括某些类型的如同常规“表”一样的读出器。也就是说，“表”(传感器)可以完全位于电池和管理系统的内部。
微处理器94可以被配置为计算电池电池单元54和/或电池12的一个或多个运行参数。例如，如上所述，微处理器94可以接收来自电压表90、热电偶96、以及电流表98的信号，并且可以基于这些接收到的信号计算电池电池单元54的参数例如电压、温度和电流。另外，微处理器94可以基于来自电压表100、电流表102和热电偶104的信号分别计算电池12的电压、电流和温度。例如，微处理器94可以基于从布置在电池管理系统50上的一个或多个电压表100和电流表102接收到的信号来计算从电池电池单元54流向电池12的端子16的电力的电压和电流。在一些实施例中，电池管理系统50被配置为检测和计算每个单独的电池电池单元54两端的、以及电池电池单元54的整个阵列52两端的电压差。这可以使电池管理系统50能够根据需要执行电池单元平衡。
电池管理系统50可以包括存储器106，所述存储器可以存储用于计算电池电池单元54和电池12的运行参数的指令和/或算法。此外，在某些实施例中，存储器106可以存储这些运行参数的阈值，例如电池12的最大温度、电池电池单元54的最大温度、电池12的最小电压、电流和/或荷电状态，以及电池电池单元54的最小电压、电流和/或荷电状态。因此，微处理器94可以被配置为访问存储器106以读取存储器106中存储的数据。
进一步地，微处理器94可以被配置为计算电池12的荷电状态。微处理器94可以被配置为使用任何合适的信号(例如来自用于一个或多个电池电池单元54的电压表90、来自电池管理系统50的电压表100、来自用于一个或多个电池电池单元54的电流表98、和/或来自电池管理系统50的电流表102的信号)或信号的组合来计算电池12的荷电状态。在某些实施例中，微处理器94可以被配置为至少部分地基于电池12的电压、电池12的放电率(例如，放电曲线)、以及电池12的温度来计算电池12的荷电状态。应当指出的是，可以使用来自一个或多个电池电池单元54的电压表90的信号和/或来自电池管理系统50的一个或多个电压表100的信号来确定电池12的电压。类似地，可以使用来自一个或多个电池电池单元54的热电偶96的信号和/或来自电池管理系统50的热电偶104的信号来确定电池12的温度。此外，应当理解的是，存储器106可以存储可由微处理器94访问以便于计算荷电状态的信息，诸如一个或多个算法和电池12的放电率。
微处理器94可以与荷电状态指示器20通信以提供电池12的计算出的荷电状态的指示。如以上所指出的，将荷电状态指示器20提供为系留装置可能是所希望的，因为可以容易地评估荷电状态，而不需要拆卸交通工具以触及电池12。此外，在某些实施例中，在交通工具(例如，摩托车)中电池12可能难以触及或到达，并且系留荷电状态指示器20对于用户来说比电池12更容易触及。
在一些实施例中，荷电状态指示器20可以是视觉指示器，例如一个或多个发光二极管(LED)，所述视觉指示器以对应于电池12的荷电状态的颜色(例如，红色表示放完电状态，绿色表示充满电状态，黄色表示部分充电状态)照亮。例如，在某些实施例中，如果电池12的荷电状态高于第一阈值，则微处理器94可以向荷电状态指示器20发送致使荷电状态指示器20提供第一指示(例如，绿色LED)的信号。另外，如果电池12的荷电状态低于第二阈值，则微处理器94可以向荷电状态指示器20发送致使荷电状态指示器提供第二指示(例如，红色LED)的信号。进一步地，在某些实施例中，如果电池12的荷电状态处于第一和第二阈值之间，则微处理器94可以向荷电状态指示器20发送致使荷电状态指示器20提供第三指示(例如，黄色LED)的信号。
在另一实施例中，荷电状态指示器20可以是被配置为显示与当前电量水平与限定电池容量的总可能电量水平的比率相对应的百分比的视觉指示面板。尽管所展示的实施例涉及荷电状态指示器20，但应当指出的是，任何合适类型的输出设备(例如，音频和/或视频输出设备)可以用于向用户提供与电池12相关的反馈。此外，应当指出的是，由荷电状态指示器20或任何其他合适的输出装置提供的反馈不限于荷电状态。例如，在其他实施例中，输出装置可以提供与电池12的温度或一些其他期望的参数相关的反馈。
如以上所指出的，荷电状态指示器20还是电池12和电池充电器/维护器24之间的接口。使用荷电状态指示器20作为用于联接到充电器/维护器24的接口可能是所希望的，因为与电池12的端子16相比用户可以更容易地触及荷电状态指示器20。通常，电池充电器可以一夜对电池12充电，而电池维护器可以在更长的时间段内对电池充电、和/或简单地维持所需的荷电状态。例如，电池维护器可以用于维持电力运动交通工具的电池的电量水平，所述电力运动交通工具可能在不活动期间放电。充电器/维护器24可以包括电力转换电路，该电力转换电路以所需的任何方式转换或调节来自电网26的输入电力以产生适用于对电池12充电的输出。另外，在某些实施例中，充电器/维护器24可以包括充电控制电路，以监测和控制到电池12的电荷输送。在一些实施例中，充电器/维护器24可以经由荷电状态指示器20接收来自电池管理系统50的数据，例如电池12的荷电状态，并且充电器/维护器24的充电控制电路可以使用接收到的数据来控制对电池12的电荷输送。在其他实施例中，电池管理系统50可以监测电池12的荷电状态并且经由发送到充电器/维护器24的起动或停止信号来控制所述电荷输送。例如，微处理器94可以被配置为经由荷电状态指示器20向充电器/维护器24发送信号，以至少部分地基于电池12的荷电状态、一个或多个电池电池单元54的荷电状态、电池12的电压、一个或多个电池电池单元54的电压、和/或任何其他合适的运行参数来启动或停止电荷流动。在一个实施例中，电池管理系统50可以被配置成响应于确定电池12的荷电状态已经达到最大荷电状态阈值或电池12的电压已经达到最大电压阈值而停止向电池12的电荷流动。因此，电池管理系统50可以保护电池电池单元54免于过充电。
电池管理系统50还可以通过监测电池12的运行参数并且控制对电池12的电荷输送来保护电池电池单元54免受损坏。例如，电池管理系统50可以监测电池12的每个电池电池单元54的荷电状态和/或电压，并且控制对电池12的电荷输送以促进电池单元平衡。这些电池电池单元54可以以不同的速率放电，这可以由较高的电池电池单元温度来强化。其结果是，这些电池电池单元54可能处于不同的荷电水平(例如，在放电或不活动时期之后)。虽然并联的电池电池单元54可以自平衡到最低电压，但是串联的电池电池单元54可以保持在不同的电压。因此，在充电过程中，一个或多个电池电池单元54可能比阵列52中的其他电池电池单元54更早达到满荷电状态。对充满电的电池电池单元54进行过充电可能损坏电池电池单元54。因此，可取的是在恢复充电之前停止充电并使这些电池电池单元54平衡。
因此，电池管理系统50可以被配置为控制被适配成使电池电池单元54平衡的电池单元平衡系统。电池单元平衡系统可以在电池管理系统50外部或内部。在某些实施例中，电池管理系统50可以对电池电池单元54应用平衡算法，所述平衡算法可以选定具有最高荷电水平的电池电池单元(例如，具有与电池电池单元的最低荷电状态或电压相比更大的荷电状态或电压的任何电池电池单元)。所选定的电池电池单元可以通过多个并联电阻放电，直到达到充电最低的电池电池单元的荷电状态。一旦电池电池单元54平衡，电池管理系统50可以向充电器/维护器24发送信号以恢复充电。应当指出的是，在某些实施例中，电池管理系统50可以被配置为在整个充电过程中以任何合适的次数使这些电池电池单元54平衡。此外，电池管理系统50(和电池12的其他部件)可以适配成实施无源和/或有源电池单元平衡技术。例如，在无源平衡过程中，来自一个或多个充电最多的电池电池单元的放电能量可以作为热量耗散。相比之下，在有源平衡过程中，能量可以从所述一个或多个充电最多的电池电池单元汲取并且转移到一个或多个充电最少的电池电池单元。例如，电池管理系统50可以包括被适配成将能量从充电最多的电池电池单元转移到充电最少的电池电池单元的DC-DC转换器。此外，电池管理系统50可以被适配成实施连续电池单元平衡。也就是说，电池管理系统50可以在充电过程期间和在使用期间放电时使这些电池电池单元54平衡。
另外，电池管理系统50可以被配置为将电池12置于睡眠模式以保护电池电池单元54免受损坏。例如，电池管理系统50可以电子地控制内部开关诸如固态开关(例如，场效应晶体管(FET)或金属氧化物半导体场效应晶体管(MQSFET))的的断开和闭合，所述内部开关可以被放置成与这些端子16成一直线。断开所述固态开关将阻止电流从电池12流出，这将使电池12与交通工具14断开连接并将电池12置于睡眠模式。特别地，电池管理系统50可以被配置为监测电池12和/或电池电池单元54的一个或多个运行参数，并且可以将电池12置于睡眠模式，以避免过度放电(例如，欠电压)、过电压(例如，在充电过程中)、过热或任何其他不希望的电池状况。例如，如下面参照图7更详细地描述的，微处理器94可以被配置为将由每个电池电池单元54的电压表90测量的电压和/或由电压表100测量的电压与最小电压阈值进行比较，并且电池管理系统50可以响应于确定电池12的电压低于最小电压阈值将电池12置于睡眠模式，以避免电池12的过度放电。在某些实施例中，最小电压阈值可以高于用于起动交通工具14的最小电压。另外，微处理器94可以被配置为由每个电池电池单元54的热电偶96测量的温度和/或由热电偶104测量的温度与最大温度阈值进行比较，并且电池管理系统50可以响应于确定电池12的温度大于最大温度阈值而迫使电池12进入睡眠模式。此外，电池管理系统50可以被配置为响应于从荷电状态指示器20接收到的信号将电池12置于睡眠模式。例如，荷电状态指示器20可以接收用户输入(例如，用户可以按下荷电状态指示器20的按钮)以选择性地迫使电池12进入睡眠模式。如果电池12将在一段时间内不使用，则可取的是可以使用户能够容易地将电池12置于睡眠模式，以阻止电池12的放电或使放电最小化。在睡眠模式下，可以改变电池的运行、充电、放电和/或监测。例如，可以通过使电池的输入导体和输出导体电解耦来避免进一步的放电。类似地，某些监测功能可以停止或置于较不频繁的更新基础之上以节省能量。然而，在睡眠模式中，可以维持对荷电状态指示器(外部的或安装在电池上)的某些连接，以允许手动重新启动(“唤醒”)电池和/或管理系统，例如通过压下瞬时接触开关，如以下将讨论的。
除了监测和提供与这些运行参数相关的反馈之外，电池管理系统50还可以被配置为存储指示这些运行参数的历史数据。在某些实施例中，电池管理系统50可以在存储器106中存储关于例外的历史(例如，记录)。例如，存储器106可以存储与当电池12(或一个或多个电池电池单元54)的电压、电流和/或温度超过最大预定阈值时的事件相关的信息。在一些实施例中，存储器106还可以存储与当电池12(或一个或多个电池电池单元54)的电压、电流和/或温度低于最小预定阈值时的事件相关的信息。存储器106可以存储运行参数(例如，电压、电流和/或温度)超出预定阈值的次数的计数。在某些实施例中，存储器106还可以存储与每个事件相关联的时间戳和/或持续时间。此外，存储器106可以被配置为存储使用信息，例如平均负载、电池12上的最大负载、持续运行时间或可用于监测电池12的运行状态的其他参数。
例外记录可以是可取的，以分析电池12的性能。例如，所述历史数据可以用于事后分析、制造数据、销售数据、工程设计目的或用于保修使用，例如确定应发出更换电池还是退款。为了访问存储器106中存储的历史数据，数据输入/输出工具112可以被联接到连接器18并且可以从存储器106下载数据。然后，数据输入/输出工具112可以分析所下载的数据或者可以将数据传输到处理装置(例如计算机)以用于分析。另外，数据输入/输出工具112可以被配置为将数据传输到电池管理系统50以便存储在存储器106中。例如，数据输入/输出工具112可以传输数据，例如这些运行参数的预定阈值、用于计算这些运行参数的算法、用于电池12的识别数据或任何其他合适的信息。
图5是电池12的局部分解视图，其中盖62从电池12的壳体60移除以展示电池管理系统50和连接器18的实施例。如图所示，连接器18可以是母插脚连接器。然而，应当指出的是，在其他实施例中，连接器18可以是公连接器和/或可以是不同类型的连接器。连接器18包括被适配成电联接到互补连接器(公插脚连接器)的一个或多个电触点，以在连接器接口上传输信号和/或电力。特别地，连接器18可以被适配成物理地和电气地联接到荷电状态指示器20的连接器。进一步地，连接器18可以被适配成物理地和电气地联接到数据输入/输出工具112的连接器。为了实现对荷电状态指示器20和数据输入/输出工具112的物理和电气联接，连接器18可以包括与荷电状态指示器20的连接器和数据输入/输出工具112的连接器的形状(例如，尺寸和几何形状)和插脚配置互补的形状和插脚配置。
在某些实施例中，连接器18可以包括专有形状和插脚配置。例如，连接器18可以是键控的。在一个实施例中，可以选定所述专有形状和插脚配置，使得连接器18不联接到除荷电状态指示器20和数据输入/输出工具112之外的任何连接器。
此外，连接器18可以包括任何合适数量的插脚(例如，如果连接器18是公连接器)或插座触点(例如，如果连接器18是母连接器)。在某些实施例中，连接器18可以包括六个或七个插座触点130。例如，连接器18可以包括用于数据输入的第一插座触点130和用于数据输出的第二插座触点130，这些插座触点可以被适配成联接到数据输入/输出工具112的电触点或荷电状态指示器20的电触点。例如，第一插座触点130可以用于将数据从数据输入/输出工具112下载到电池管理系统50的存储器106。另外，第二插座触点130可以用于将与例外相关的历史数据从存储器106传输到数据输入/输出工具112。连接器18还可以包括用于电力输入的第三插座触点130和用于电力输出的第四插座触点130，这些插座触点可以被适配成联接到荷电状态指示器20的电触点。
此外，连接器18可以包括第五插座触点130和第六插座触点130，以激活荷电状态指示器20的一个或多个指示灯(例如，LED)。例如，荷电状态指示器20可以包括两个指示灯，例如红色指示灯和绿色指示灯。如果电池管理系统50确定电池12的荷电状态高于一个预定阈值，则电池管理系统50可以使用第五插座触点130发送信号以激活绿色指示灯。类似地，如果电池管理系统50确定电池12的荷电状态低于一个预定阈值，则电池管理系统50可以使用第六插座触点130发送信号以激活红色指示灯。这些信号缺失可以使对应的指示灯停用。另外，在某些实施例中，荷电状态指示器可以包括第三指示灯(例如，黄色LED)，并且如果电池管理系统50确定电池的荷电状态处于预定的阈值范围内，电池管理系统50可以通过附加插座触点发送信号以激活黄色指示灯。在其他实施例中，电池管理系统50可以使用第五插座触点160(或任何其他合适的插座触点)发送二进制信号(例如，二位或三位二进制信号)以选择性地激活荷电状态指示器20的指示灯(例如，红色、绿色和/或黄色指示灯)。例如，电池管理系统50可以发送用于选择性地激活荷电状态指示器20的绿色指示器的第一二进制信号(例如，001)、用于选择性地激活荷电状态指示器20的黄色指示器的第二二进制信号(例如010)、以及用于选择性地激活荷电状态指示器20的红色指示器的第三二进制信号(例如，100)。在这样的实施例中，电池管理系统50可以经由第六插座触点130(或任何其他合适的插座触点)发送电力信号以对荷电状态指示器20的经选择性激活的指示灯供电。
另外，连接器18可以包括被适配成接收来自荷电状态指示器20的睡眠模式信号的第七插座触点130。然而，应当理解的是，连接器18可以包括用于数据输入、数据输出、指示灯控制或任何其他信号的附加插座触点130。例如，在其他实施例中，附加插座触点可以用于将使用数据从存储器106传输到数据输入/输出工具112。
另外，连接器18可以符合提供高防入侵保护等级的连接标准。特别地，连接器18的形状和连接器18的位置可以保护这些插座触点免受潮湿、污垢和碎屑。例如，连接器18可以凹进在电池12的盖62中，使得盖62延伸经过连接器18，并使连接器18的暴露最小化。进一步地，如图所示，连接器18可以围绕盖62的侧壁132进行布置。虽然连接器18可以被布置在盖62的其他位置，但可以有利地将连接器18定位在盖62的侧部上，以进一步使连接器18最小地暴露于可能接触电池盖62的顶部的水分、污垢以及碎屑。
连接器18经由一个或多个引线134电联接到电池管理系统50。如图所示，电池管理系统50可以被布置在电池12的电池单元54和盖62之间。电池管理系统50可以被布置在支撑件136上，所述支撑件可以被联接到壳体60和/或盖62。因此，支撑件136可以包括多个附接特征件138(例如，螺钉)以将支撑件136联接到壳体60和/或盖62。例如，支撑件136可以联接到壳体60的侧壁140。在一个实施例中，支撑件136可以联接到这些侧壁140的顶部142。应当指出的是，在其中支撑件136联接到壳体60的一些实施例中，电池管理系统50被定位在离电池电池单元54一定距离处，使得电池管理系统50不接触电池电池单元54。将电池管理系统50布置在离电池电池单元54一定距离处可以有利于保护电池管理系统50免受可能的电解质泄漏、过热或压力。另外，在一些实施例中，支撑件136和电池管理系统50可以被布置在由盖62的顶壁140和侧壁132形成的在盖62正下方的内部腔室中。在这样的实施例中，支撑件136可以被紧固到盖62或紧固到壳体60，并且被适配成延伸穿过壳体60的侧壁140。在其他实施例中，支撑件136可以与壳体60或盖62成一体。然而，电池管理系统50可以从电池12移除。
图6是示例性荷电状态指示器20的实施例的透视图，所述荷电状态指示器包括被适配成联接到电池12的连接器18的连接器160(例如，多导体连接器)。连接器160可以被可拆卸地联接(例如，无需工具地可拆卸地联接)到电池12的连接器18。如图所示，荷电状态指示器20可以经由引线22联接到连接器160。引线22可以增加荷电状态指示器20的可及性。引线22可以是任何合适的长度。例如，引线22的长度可以在约一英尺和五英尺之间或在约两英尺和四英尺之间。在一个实施例中，引线22的长度可以是约三英尺。
如图所示，连接器160可以是公插脚连接器。然而，应当指出的是，在其他实施例中，连接器160可以是母连接器和/或可以是不同类型的连接器。连接器160可以包括被适配成电联接到连接器18的一个或多个电触点，以在连接器接口上传输信号和/或电力。因此，连接器160可以包括与电池12的连接器18的形状(例如，尺寸和几何形状)和插脚配置互补的形状和插脚配置。在一些实施例中，连接器160可以包括专有形状和插脚配置，例如具有高入侵保护等级的专有形状和插脚配置。
另外，连接器160可以包括任何合适数量的插脚(例如，如果连接器160是公连接器)或插座触点(例如，如果连接器160是母连接器)。在某些实施例中，连接器160可以包括六个、七个或八个插脚。例如，连接器160可以包括用于电力输入、电力输出、数据输入、数据输出、指示灯的控制以及电池12中睡眠模式开关的控制的插脚。此外，应当指出的是，在一些实施例中，电池12的连接器18可以包括比连接器160更多的电触点。例如，连接器18可以包括被适配成联接到数据输入/输出工具112并且被适配成不联接到连接器160的电触点。然而，连接器160仍然可以完全装配在电池12的连接器18上。
如图所示，连接器160可以包括用于电力输入的第一插脚164，所述第一插脚可以被适配成将电力从电池12传输到荷电状态指示器20。在一些实施例中，荷电状态指示器20可以被适配成使用来自电池12的电力来运行。例如，荷电状态指示器20可以包括可使用来自电池12的电力的一个或多个指示灯。如图所示，荷电状态指示器20包括第一指示灯166、第二指示灯168、以及第三指示灯170。这些指示灯可以是LED、LCD、有机LED等。在一些实施例中，第一指示灯166可以是提供电池12的荷电状态低(例如，小于10％满电)的指示的红色LED。荷电状态指示器20可以包括靠近第一指示灯166的图形(例如字母“E”)，以提供第一指示灯166表示低荷电状态的进一步指示。第二指示灯可以是提供电池的荷电状态删除(例如，在10％和50％满电之间)的指示的黄色或橙色LED。另外，第三指示灯170可以是提供电池几乎满电(例如，至少50％充电)的指示的绿色LED。荷电状态指示器20还可以包括靠近第三指示灯170的图形(例如字母“F”)，以提供第三指示灯表示满荷电状态的进一步指示。应当注意的是，与这些指示灯相关联的荷电状态百分比仅仅作为示例提供，并且在其他实施例中可以变化。进一步地，在一些实施例中，荷电状态指示器20可以具有两个指示灯而不是三个。
如上所述，这些指示灯可以由电池管理系统50使用二进制控制来激活。在某些实施例中，电池管理系统50可以通过连接器160的第二插脚172将信号传输到荷电状态指示器，以选择性地激活第一指示灯166、第二指示灯168、或第三指示灯170。通过举例的方式，电池管理系统50可以传输用于选择性地激活第一指示灯166的第一信号(例如，001)、用于选择性地激活第二指示灯168的第二二进制信号(例如，010)、以及用于选择性地激活第三指示灯170的第三二进制信号(例如，100)。在其他实施例中，电池管理系统50可以通过三个插脚传输电力信号，以激活与对应的插脚相关联的指示灯。例如，如上所述，电池管理系统50可以通过第一插脚传输电力信号以激活第一指示灯166、通过第二插脚传输电力信号以激活第二指示灯168、以及通过第三插脚传输电力信号以激活第三指示灯170。如上所述，这些电力信号缺失可以使对应的指示灯停用。
虽然所展示的实施例涉及用于提供荷电状态的指示的指示灯，但应当指出的是，在其他实施例中，荷电状态指示器20可以被适配成提供荷电状态的数字指示、分段显示(其中每段表示荷电状态的百分比)、用于提供低荷电状态的指示的单一指示器(例如，LED或图形)、或任何其他合适的荷电状态指示。此外，应当指出的是，在其他实施例中，荷电状态指示器20还可以被适配成提供与电池的其他运行参数(例如温度、电压和/或电流)相关的信息、与电池的健康相关的信息、和/或电池12是否正在接收电荷的指示。
如以上所指出的，荷电状态指示器20是电池管理系统50和充电器/维护器24之间的接口。因此，荷电状态指示器20用作充电系统的入口点。如图所示，荷电状态指示器20包括用于联接到充电器/维护器24的第二连接器174(例如，多导体连接器)。第二连接器174可以直接联接到荷电状态指示器20的本体(如图所示)，或者可以经由引线联接到荷电状态指示器20。连接器174可以是任何合适的连接器，例如公插脚连接器、母插脚连接器等。连接器174可以包括被适配成接收来自充电器/维护器24的电力的第一插脚176和第二插脚178。另外，为了将电力传输到电池管理系统50，连接器160可以包括用于对电池12充电的第三插脚180和第四插脚182。如以上所指出的，电池管理系统50可以被适配成经由荷电状态指示器20将数据(例如，荷电状态数据)传输到充电器/维护器24，充电器/维护器24可以使用所述数据控制对电池12的电荷输送。因此，连接器160可包括适于数据输入以接收来自电池管理系统50的数据的第五插脚184，并且连接器178可以包括适于数据输出以将所接收的数据传输到充电器/维护器24的附加插脚。然而，应当指出的是，在一些实施例中，荷电状态指示器可以被配置为不将数据从电池管理系统50传输到充电器/维护器24，并且因此可以不包括用于促进数据传输到充电器/维护器24的第五插脚184和附加插脚。
另外，连接器160可以包括第七插脚186，所述第七插脚被配置为向电池管理系统50传输信号以控制开关(例如，固态开关)以便将电池12从交通工具解除连接并且迫使电池12进入睡眠模式。具体地，响应于手动按下荷电状态指示器20的复位按钮190，可以将信号从荷电状态指示器20传输到电池管理系统50。在不使用期间，例如在冬季存放的夏季电力运动交通工具，使用复位按钮190迫使电池12进入睡眠模式可以有利于使电池12的放电最小化。另外，复位按钮190可以通过将电池12从交通工具14解除连接而用作防盗装置。在某些实施例中，在复位按钮190已经按下了预定时间量之后，可以将信号从荷电状态指示器20传输到电池管理系统50。例如，荷电状态指示器20可以被适配成在复位按钮190已经被按下2秒、3秒、4秒、5秒或任何其他合适的时间量之后发送信号。
复位按钮190还可以用于重新激活电池12。例如，当电池处于睡眠模式时，按下复位按钮190可以致使荷电状态指示器20向电池管理系统50传输信号以控制开关将电池12重新连接到交通工具14。在某些实施例中，在复位按钮190已经按下了预定时间量之后，可以将重新激活信号从荷电状态指示器20传输到电池管理系统50。所述预定时间量可以与用于将电池12从交通工具解除连接的预定时间量相同或不同。例如，荷电状态指示器20可以被适配成在复位按钮190已经被按下2秒、3秒、4秒、5秒或任何其他合适的时间量之后发送重新激活信号。
虽然所展示的实施例涉及可以被按下的复位按钮，但在其他实施例中，复位按钮190可以是被适配成在接通状态和断开状态之间移动的滑动开关或接通/断开控制杆。在这样的实施例中，荷电状态指示器20可以被适配成在所述开关或控制杆从接通状态转化到断开状态(或反之亦然)之后立即向电池管理系统50传输信号，或者可以被适配成在预定时间量之后传输信号。进一步地，应当指出的是，复位按钮190可以被布置在荷电状态指示器20周围的任何合适的位置。
图7是描绘由电池管理系统50执行的用于电池12的睡眠模式控制的示例性逻辑200的流程图。如以上所指出的，电池管理系统50可以被配置为监控电池12以确定电池12是否应当被置于睡眠模式以保护电池12。例如，电池管理系统50可以被适配成分析电池12的一个或多个运行参数，以防止过放电(例如，欠电压)、过电压(例如，在充电期过程中)、过电流(例如，在充电过程中)、超温、或任何其他不希望的电池状况。进一步地，电池管理系统50可以被配置为响应于用户输入将电池12置于睡眠模式。
如图所示，电池管理系统50可以监测一个或多个接收到的信号(框202)。所述一个或多个接收到的信号可以是来自布置在电池12中的一个或多个传感器的信号。例如，这些接收到的信号可以由每个电池电池单元54的电压表90、每个电池电池单元54的热电偶96、每个电池电池单元54的电流表98、电池管理系统50的电压表100、电池管理系统50的电流表102、电池管理系统50的热电偶104、被适配成测量来自充电器/维护器24的输入电压的电压表、被适配成测量来自充电器/维护器24的输入电流的电流表等生成。如上面详细描述的，微处理器94可以被配置为基于这些信号计算电池12的多个运行参数(例如，电压、电流、温度等)。另外，电池管理系统50可以接收来自每个电池电池单元54的测量装置64的微处理器92的一个或多个信号，并且所述信号可以包括针对对应的电池电池单元54计算出的运行参数。进一步地，电池管理系统50可以响应于按下复位按钮190而接收来自荷电状态指示器20的信号。
如框204所示，电池管理系统50可以被配置为确定是否已经接收到将电池12置于睡眠模式的用户输入。例如，如果电池12是活动的并连接到交通工具14，并且电池管理系统50接收来自荷电状态连接器20的(例如，通过第七插脚186传输的)信号，则电池管理系统50可以确定已经接收到将电池12置于睡眠模式的用户输入。因此，响应于所述用户输入，电池管理系统50可以迫使电池12进入睡眠模式(框206)。在某些实施例中，电池管理系统50可以电子地控制诸如固态开关(例如，场效应晶体管(FET)或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))的内部开关的断开和闭合，以将电池12置于睡眠模式。在这样的实施例中，断开所述开关将防止电流从电池12流出，从而将电池12从交通工具14解除连接并将电池12置于睡眠模式。
如果电池管理系统50没有接收到将电池置于睡眠模式的用户输入，则电池管理系统50可以继续监测和分析这些接收到的信号，以确定是否应当将电池12置于睡眠模式。例如，电池管理系统50可以确定电池12的荷电状态是否小于预定阈值(框208)。如上所述，可以基于电池12的电压、电流、和/或温度来确定电池12的荷电状态。另外或可替代地，电池管理系统50可以确定电池的放电深度是否大于预定放电深度阈值。此外，在某些实施例中，电池的电压可以用作电池的荷电状态的近似值。在某些实施例中，所述预定阈值可以至少部分地基于电池12的这些参数和用于起动交通工具14的最小荷电。例如，如果交通工具14需要至少11伏来起动，则所述预定阈值可以是至少11伏。在一些实施例中，所述预定阈值可以是约11.3伏。因此，电池12可以具有足以起动交通工具14并对交通工具14供电一段时间直到电池12从充电器/维护器24接收到电荷的荷电量。如果电池管理系统50确定电池12的荷电状态小于所述预定阈值，则电池管理系统50可以迫使电池12进入睡眠模式(框206)以防止过度放电(例如，欠电压)。
另外，电池管理系统50可以被适配成在充电过程中保护电池12。例如，电池管理系统50可以确定从充电器/维护器到电池12的输入电压是否大于预定阈值(框210)。如果电池管理系统50确定对电池12的输入电压大于所述预定阈值，电池管理系统50可以迫使电池12进入睡眠模式(框206)以防止输入过电压。类似地，电池管理系统50可以确定从充电器/维护器到电池12的输入电流是否大于预定阈值(框212)。如果电池管理系统50确定对电池12的输入电流大于所述预定阈值，电池管理系统50可以迫使电池12进入睡眠模式(框206)以防止输入过电流。应当指出的是，可以基于电池12的这些参数来选定输入电压和输入电流的预定阈值。
此外，电池管理系统50可以被配置为监测电池12的温度以防止过热。例如，电池管理系统50可以确定电池12的温度是否大于预定阈值(框214)。如以上所指出的，可以使用热电偶104和/或一个或多个电池电池单元54的热电偶96来确定电池12的温度。如果电池管理系统50确定电池12的温度大于所述预定阈值，电池管理系统50可以迫使电池12进入睡眠模式(框206)以防止过热。另外，电池管理系统50可以确定电池12的温度和/或电池12的一个或多个电池电池单元54的温度是否小于预定阈值(框216)。在某些实施例中，可取的是电池管理系统50可以在充电过程中监测电池12的温度和/或一个或多个电池电池单元54的温度，因为当温度低于预定温度时对电池12充电可能损坏电池电池单元54。例如，当电池的温度低于零华氏度时对某些锂电池充电可能损坏电池电池单元。因此，如果电池管理系统50确定温度低于预定阈值，则电池管理系统50可以迫使电池进入睡眠模式(框206)以防止对电池电池单元的损坏(例如，在充电过程中)。
此外，应当指出的是，在某些实施例中，电池管理系统50可以被配置为考虑运行参数的组合以确定是否将电池12转变到睡眠模式(框206)。在某些实施例中，如果两个或更多个运行参数(例如，温度、荷电状态、放电深度、输入电压、输入电流等)违反对应的预定阈值，则电池管理系统50可以将电池12转变到睡眠模式。通过举例的方式，如果电池温度为110华氏度，并且所有其他运行参数不违反对应的预定阈值，则电池管理系统50可以不将电池12转变到睡眠模式。另外，如果电压为14.8伏，并且所有其他运行参数不违反对应的预定阈值，则电池管理系统50可以不将电池12转变到睡眠模式。然而，如果电池温度为110华氏度并且电压为14.8伏，则电池管理系统50可以将电池转变到睡眠模式。
如以上所指出的，荷电状态指示器20的复位按钮190还可以用于重新激活电池12。图8是描绘由电池管理系统50执行的用于电池12的重新激活的示例性逻辑230的流程图。如图所示，电池管理系统50可以接收来自荷电状态指示器20的信号以重新激活电池12(框232)。如以上所指出的，按下荷电状态指示器20的复位按钮190可以生成致使电池管理系统50改变内部开关的状态(例如，从断开到闭合或反之)的信号。因此，如果电池12处于睡眠模式，则接收到的信号可以致使电池管理系统50闭合开关并且重新激活电池12(框234)。
在一些实施例中，可以检测到致使电池管理系统50将电池12置于睡眠模式的状况，例如欠电压、输入过电压、输入过电流、或过热。当电池12被重新激活时，这种状况可能仍然存在。因此，电池管理系统50可以实施睡眠模式控制逻辑200，以在电池12重新激活之后继续监测电池12的运行参数并且保护电池12免于不可取的运行状况。因此，如果在电池12被置于睡眠模式并且然后重新激活之后，所述状况(例如，欠电压、输入过电压、输入过电流或超温)仍然存在，则电池管理系统50可以使电池12回到睡眠模式以避免损坏电池12。
虽然已经展示和描述了本公开的仅仅某些特征和实施例，但本领域技术人员可以想到许多修改和变化(例如，不同元件的大小、尺寸、结构、形状和比例，参数(例如，温度、压力等)值，安装布置，材料使用，颜色，取向等方面的变化)，而在实质上不偏离权利要求中所述的主题的新颖教导和优点。根据替代实施例，任何过程或方法步骤的顺序或序列可以改变或重新排序。因此，应当理解的是，所附权利要求旨在涵盖落入所公开实施例的真实精神范围内的所有这样的变型和变化。此外，为了提供对实施例的简明描述，可能尚未描述实际实施方式的所有特征(即，与目前构想到的执行所公开实施例的最佳方式无关的那些特征，或者与实现所主张的公开实施例无关的那些特征)。应当理解的是，在任何这样的实际实施方式的开发过程中，如同在任何工程或设计项目中，可以作出大量的实施特定的决策。这样的开发工作可能是复杂的且耗时的，但对于享有本公开益处的那些普通技术人员来说，这不过是设计、制造及生产的例行任务而无需过多实验。

Claims (31)

1.一种电池模块，包括：
壳体；
多个电池单元，所述多个电池单元布置在所述壳体中；
电池管理系统，所述电池管理系统布置在所述壳体中并且被配置为监测所述电池模块的一个或多个运行参数，其中，所述电池管理系统电联接到所述电池模块的正极端子和负极端子；以及
连接器，所述连接器布置在所述壳体的外表面中并且电联接到所述电池管理系统，其中，所述连接器包括多个电触点，其中，所述多个电触点能够给所述电池管理系统提供电力，能够从所述电池管理系统接收电力，并且能够从所述电池管理系统接收数据，
其中，所述连接器被配置为可移除地联接到荷电状态指示器，所述荷电状态指示器被配置为提供所述电池模块的荷电状态指示，并且
其中，所述多个电触点包括第一电触点，所述第一电触点被配置为将电力传输给所述荷电状态指示器从而激活所述荷电状态指示器的指示灯。
2.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述多个电池单元包括锂离子电池单元。
3.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述电池管理系统包括热电偶，并且其中，所述电池模块的所述一个或多个运行参数包括电池温度。
4.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述电池管理系统包括存储器，所述存储器被配置为存储运行参数历史信息、使用信息或其组合。
5.如权利要求4所述的电池模块，其中，所述电池管理系统包括集成电路，所述集成电路具有处理器、热电偶和所述存储器。
6.如权利要求4所述的电池模块，其中，所述存储器被配置为存储所述电池模块的所述一个或多个运行参数的一个或多个相应的阈值。
7.如权利要求6所述的电池模块，其中，所述电池管理系统包括处理器，所述处理器被配置为：
将所述一个或多个运行参数与所述相应的一个或多个阈值进行比较；并且
使得所述存储器存储与所述一个或多个运行参数超过所述相应的一个或多个阈值的事件相关的信息。
8.如权利要求7所述的电池模块，其中，所述信息包括所述一个或多个运行参数中的一个运行参数超过所述一个或多个阈值中的其相应的阈值的次数。
9.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述电池管理系统包括电压表，并且其中，所述电池模块的所述一个或多个运行参数包括电池电压。
10.如权利要求1所述的电池模块，包括与所述多个电池单元中的每个电池单元相关联并且电联接到所述电池管理系统的传感器，其中，每个传感器被配置为生成与相应的电池单元的运行参数有关的信号。
11.如权利要求10所述的电池模块，其中，所述电池管理系统包括被配置为至少部分基于每个传感器生成的所述信号来确定所述电池模块的所述运行参数之一的处理器。
12.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述壳体包括被配置为将所述壳体密封的盖，并且其中，所述盖包括所述连接器。
13.如权利要求1所述的电池模块，包括被配置为将所述壳体密封的盖和被配置为支撑所述电池管理系统的板支架，其中，所述板支架布置在所述多个电池单元与所述盖之间。
14.如权利要求4所述的电池模块，其中，所述连接器被配置为可移除地联接到数据输入/输出工具，所述数据输入/输出工具被配置为将数据下载到所述电池管理系统的所述存储器、读取所述存储器中存储的信息、或既下载又读取。
15.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述连接器被配置为用于电力输入、电力输出、数据输入和数据输出。
16.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述连接器包括母插脚连接器。
17.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述连接器具有符合提供高入侵保护等级的连接标准的专属几何结构。
18.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述连接器被配置为从可移除地联接到所述连接器的电池充电器接收充电电压，并且其中，所述连接器被配置为将所述充电电压通过所述电池管理系统提供给所述正极端子和负极端子。
19.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述多个电触点包括第二电触点，所述第二电触点被配置为将电力传输给所述荷电状态指示器，当所述荷电状态指示器联接到所述连接器时，激活所述荷电状态指示器的第二指示灯。
20.如权利要求19所述的电池模块，其中，所述电池模块的所述一个或多个运行参数包括所述电池模块的荷电状态，并且其中，所述电池管理系统被配置为基于所述电池模块的荷电状态来确定是否经由所述第一电触点或所述第二电触点将电力发送给所述荷电状态指示器。
21.如权利要求19所述的电池模块，其中，所述连接器被配置为可移除地联接到数据输入/输出工具，并且其中，所述多个电触点包括被配置为将数据传输至所述数据输入/输出工具的第三电触点和被配置为从所述输入/输出工具接收数据的第四电触点。
22.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述多个电触点包括一对电触点，所述一对电触点被配置为将来自联接到所述荷电状态指示器的充电装置的电荷传输给所述电池管理系统。
23.一种电池模块，包括：
壳体；
多个电池单元，所述多个电池单元被布置在所述壳体中；
电池管理系统，所述电池管理系统布置在所述壳体中并且电联接到所述电池模块的正极端子和负极端子，其中，所述电池管理系统包括：
热电偶，所述热电偶被配置为生成与所述电池模块的温度相关的信号；
电压表，所述电压表被配置为生成与所述电池模块的电压相关的信号；
处理器，所述处理器被配置为至少部分地基于来自所述热电偶的信号和来自所述电压表的信号来确定所述电池模块的一个或多个运行参数；以及
存储器，所述存储器被配置为存储运行参数历史信息、使用信息或其组合；以及
连接器，所述连接器布置在所述壳体的外表面中，其中，所述连接器电联接到所述电池管理系统，并且其中，所述连接器被配置为用于电力输入、电力输出、数据输入和数据输出。
24.根据权利要求23所述的电池模块，其中，所述连接器被配置为可移除地联接到荷电状态指示器和数据输入/输出工具，所述数据输入/输出工具被配置为将信息下载到所述存储器或读取所述存储器中存储的信息。
25.根据权利要求23所述的电池模块，其中，所述电池模块被配置为经由所述连接器从充电系统接收电荷。
26.如权利要求23所述的电池模块，其中，所述连接器包括母插脚连接器。
27.一种电池模块，包括：
壳体；
多个电池单元，所述多个电池单元布置在所述壳体中；
电池管理系统，所述电池管理系统布置在所述壳体中并且被配置为监测所述电池模块的一个或多个运行参数，其中，所述电池管理系统电联接到所述电池模块的正极端子和负极端子；以及
连接器，所述连接器布置在所述壳体的外表面中，其中，所述连接器包括多个电触点，并且其中，所述连接器电联接到所述电池管理系统；
其中，所述电池管理系统包括存储器，所述存储器被配置为存储运行参数历史信息、使用信息或其组合，并且其中，所述存储器被配置为存储所述电池模块的所述一个或多个运行参数的一个或多个相应的阈值，其中，所述电池管理系统包括处理器，所述处理器被配置为：
将所述一个或多个运行参数与所述相应的一个或多个阈值进行比较；并且
使得所述存储器存储与所述一个或多个运行参数超过所述相应的一个或多个阈值的事件相关的信息。
28.如权利要求27所述的电池模块，其中，所述信息包括所述一个或多个运行参数中的一个运行参数超过所述一个或多个阈值中的其相应的阈值的次数。
29.一种电池模块，包括：
壳体；
多个电池单元，所述多个电池单元布置在所述壳体中；
电池管理系统，所述电池管理系统布置在所述壳体中并且被配置为监测所述电池模块的一个或多个运行参数，其中，所述电池管理系统电联接到所述电池模块的正极端子和负极端子；和
连接器，所述连接器布置在所述壳体的外表面中并且电联接到所述电池管理系统，其中，所述连接器包括多个电触点，其中，所述多个电触点的第一多个电触点被配置为能够给所述电池管理系统提供电力，所述多个电触点的第二多个电触点被配置为能够从所述电池管理系统接收电力，所述多个电触点的第三多个电触点被配置为能够从所述电池管理系统接收数据，以及所述多个电触点的第四多个电触点被配置为向荷电状态指示器传输电力，
其中，所述连接器被配置为可移除地联接到所述荷电状态指示器，所述荷电状态指示器被配置为提供所述电池模块的荷电状态指示。
30.一种电池模块，包括：
壳体；
多个电池单元，所述多个电池单元布置在所述壳体中；
电池管理系统，所述电池管理系统布置在所述壳体中并且被配置为监测所述电池模块的一个或多个运行参数，其中，所述电池管理系统电联接到所述电池模块的正极端子和负极端子；以及
连接器，所述连接器布置在所述壳体的外表面中，其中，所述连接器包括多个电触点，并且其中，所述连接器电联接到所述电池管理系统；
其中，所述连接器被配置为可移除地联接到荷电状态指示器，所述荷电状态指示器被配置为提供所述电池模块的荷电状态指示；
其中，所述多个电触点包括第一电触点，所述第一电触点被配置为将电力传输给所述荷电状态指示器从而激活所述荷电状态指示器的指示灯；
其中，所述多个电触点包括第二电触点，所述第二电触点被配置为将电力传输给所述荷电状态指示器，当所述荷电状态指示器联接到所述连接器时，激活所述荷电状态指示器的第二指示灯；并且
其中，所述电池模块的所述一个或多个运行参数包括所述电池模块的荷电状态，并且其中，所述电池管理系统被配置为基于所述电池模块的荷电状态来确定是否经由所述第一电触点或所述第二电触点将电力发送给所述荷电状态指示器。
31.如权利要求30所述的电池模块，其中，所述连接器被配置为可移除地联接到数据输入/输出工具，并且其中，所述多个电触点包括被配置为将数据传输至所述数据输入/输出工具的第三电触点和被配置为从所述输入/输出工具接收数据的第四电触点。
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