CN106711530B - 用于电池均衡的方法和设备及使用该方法和设备的电池组 - Google Patents

Abstract

提供一种用于电池均衡的方法和设备及使用该方法和设备的电池组。电池的电荷均衡的方法包括：确定多个电池的每个的第一状态差异信息与基于包括在第一状态差异信息中的多个项的值而计算的第二状态差异信息之间的比率，并基于该比率为与每个电池对应的每个转换器定义输出值。

Description

用于电池均衡的方法和设备及使用该方法和设备的电池组

本申请要求于2015年11月18日提交到韩国知识产权局的第10-2015-0161938号韩国专利申请的权益，本申请的全部公开出于所有目的通过引用全部包含于此。

技术领域

下面的描述涉及一种用于电池均衡的方法和设备以及减轻电池充电不平衡的电池组。

背景技术

当对包括在电池中的多个单体重复执行充电和放电操作时，多个单体之间的化学差异或寿命差异可能会发展。由于化学差异或寿命差异，包括在电池中的单体之间的电压差异或容量差异可能会发展。结果，一个或多个单体在充电和放电循环期间可能发生过度充电或过度放电。发生在单体之间的过度充电和过度放电引起电池退化以及随着时间的电池容量和电池寿命的减少。

发明内容

提供发明内容从而以简要的形式介绍构思的选择，其将在下面的具体实施方式中被进一步描述。本发明内容不意在确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不意在辅助确定所要求保护的主题的范围。

在一个总体方面，一种用于电池的电荷均衡的方法包括：确定多个电池的每个电池的第一状态差异信息与基于包括在第一状态差异信息中的多个项的值而计算的第二状态差异信息之间的比率；基于所述比率为与每个电池对应的每个转换器定义输出值。

所述方法的总体方面还可包括：基于通过第二状态差异信息所确定的不平衡程度确定增益。

确定增益的步骤可包括：验证包括第二状态差异信息的范围；并基于验证的范围确定所述增益。

定义输出值的步骤可包括：基于所述比率、所述增益和多个转换器的平均输出物理量，为每个转换器定义输出值。

所述方法的总体方面还可包括：向与每个电池对应的子控制器发送转换器的输出值。

所述方法的总体方面还可包括：响应于与输出值对应的电流或功率被供应给负载，更新所述多个电池的状态信息。

所述方法的总体方面还可包括：基于每个电池的物理量确定每个电池的状态信息，并基于状态信息计算平均状态信息；计算指示每个电池的状态信息与平均状态信息之间差异的第一状态差异信息；并通过获得第一状态差异信息的多个项的绝对值之和计算第二状态差异信息。

所述方法的总体方面还可包括：基于多个转换器的数量，验证所述多个转换器的可输出的物理量；并基于平均状态信息和验证的可输出物理量，设置多个转换器的输出物理量。

在另一总体方面，一种用于电池的电荷均衡的设备包括：接口，被配置为与多个电池通信；处理器，被配置为确定所述多个电池中的每个电池的第一状态差异信息与基于包括在第一状态差异信息中的多个项的值而计算的第二状态差异信息之间的比率，并基于所述比率为与每个电池对应的每个转换器定义输出值。

处理器可被配置为：基于第二状态差异信息，确定与通过所述多个电池状态信息所确定的不平衡程度对应的增益。

处理器可被配置为：验证包括第二状态差异信息的范围并基于验证的范围确定该增益。

处理器可被配置为：基于所述比率、所述增益和多个转换器的平均输出物理量，定义每个转换器的输出值。

接口可被配置为：向与每个电池对应的子控制器发送转换器的输出值。

处理器可被配置为：响应于与输出值对应的电流或功率被供应给负载，更新所述多个电池的状态信息。

处理器可被配置为：基于每个电池的物理量确定每个电池的状态信息，并基于状态信息计算平均状态信息，计算指示每个电池的状态信息与平均状态信息之间差异的第一状态差异信息，并通过获得第一状态差异信息的多个项的绝对值之和计算第二状态差异信息。

处理器可被配置为：基于多个转换器的数量，验证所述多个转换器的可输出的物理量，并基于平均状态信息和验证的可输出的物理量，设置所述多个转换器的输出物理量。

在另一总体方面，一种电池组包括：多个电池；多个转换器，每个转换器与所述多个电池中一个电池对应；主控制器，被配置为确定每个电池的第一状态差异信息与基于被包括在第一状态差异信息中的多个项的值而计算的第二状态差异信息之间的比率，并基于所述比率为与每个电池对应的每个转换器定义输出值。

主控制器可被配置为：基于第二状态差异信息，确定与电池的状态信息的不平衡程度对应的增益。

主控制器可被配置为：基于所述比率、所述增益和转换器的平均输出物理量，定义转换器的输出值。

主控制器可被配置为：向与每个电池对应的子控制器发送转换器的输出值；子控制器可被配置为：控制转换器，使得与输出值对应的电流或功率被供应给负载。

从下面的具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是清楚的。

附图说明

图1A至1C示出可在电池组的电池中观察到的充电不平衡的示例。

图2和3示出用于电池均衡的方法的示例。

图4示出用于电池均衡的设备的操作的示例。

图5示出供电的示例。

图6示出用于电池均衡的设备的示例。

图7示出电池组的示例。

图8示出用于提供电池状态信息的用户接口的示例。

贯穿附图和具体实施方式，除非另外描述或提供，相同的附图标记将被理解为表示相同的元件、特征和结构。为了清除、说明和便利，附图可不按比例，且元件的相对大小、比例和描绘可被夸大。

具体实施方式

提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在此描述的方法、设备和/或系统的各种变化、修改和等同物，对本领域的普通技术人员将是明显的。在此描述的操作的顺序仅是示例，且不限于在此阐述的那些操作的顺序，而是除了必需按特定顺序发生的操作之外可以被改变，这对本领域的普通技术人员将是明显的。此外，为了更加清楚和简洁，对本领域的普通技术人员所公知的功能和结构的描述可以被省略。

可以不同的形式实现在此描述的特征，并且不应被解释为限于在此描述的示例。相反，已提供在此描述的示例以使本公开将是彻底的和完整的，并将把公开的整个范围传递给本领域普通技术人员。

在下文中，现在将参照附图对示例进行详细的参考，其中，相同的标号始终表示相同的元件。

可对示例做出各种改变和修改。这里，示例不被解释为限于该公开，而应该被理解为包括在该公开的思想和技术范围之内的所有变化、等同物和替代物。

这里使用的术语仅出于描述特定示例的目的，并不是限于示例。如在此使用的，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地表明。还将理解，术语“包含/包括”和/或“具有”在本说明书中使用时，表示陈述的特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合的存在，但并不排除一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合的存在或添加。

除非另外定义，否则在此使用的包括技术和科学术语的所有术语具有与被示例所属的领域的普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。还将理解，术语(诸如，在常用字典中定义的术语)应被解释为具有与它们在相关领域的上下文中的含义一致的含义，将不被理想化或过于形式化地被理解，除非在此明确地定义。

当描述关于附图的示例时，相同的参考符号表示相同的组成元件，并且将省略与此有关的重复的描述。当确定与有关的已知功能或配置相关的详细描述会在描述示例时使得示例的目的不必要地模糊时，将在这里省略详细描述。

图1A至1C示出可在电池组的电池中观察到的充电不平衡的示例。

参照图1A，电池组的多个电池的充电状态是不平衡的或不均衡的。电池组可包括多个电池单体或电池模块。电池状态信息包括，例如，荷电状态(SOC)、容量和健康状态(SOH)中的至少一个。基于多个电池中的每个电池的位置，多个电池中的每个电池被暴露在不同的温度下。由于这个原因，每个电池的状态信息与其他电池的状态信息是不同的。因此，在多个电池之间，存在不平衡或者状态信息不相同。在图1A的示例中，电池1和电池2的SOC高于电池3、电池4和电池5的SOC。

当多个电池在多个电池的状态信息不均衡的状态下放电时，一部分电池可能过度放电。参照图1B，电池3和5比其他电池放电更多。在这个示例中，电池3和5可能由于过度放电而退化。

此外，当多个电池在多个电池的状态信息不平衡的状态下被充电时，一部分电池可能被充满电，然而其他电池可能仅被部分地充电。参照图1C，在电池组的充电状态下，电池2和5被充满电，然而电池1、3和4仅被部分地充电。因为一些电池仅被部分地充电，因此电池的整体利用率减小。

如果多个电池的充电和放电循环在多个电池的状态信息是不平衡的状态下重复，则寿命性能的退化可彻底地发生，且电池的能量利用率可减少。

图2和3示出了电池均衡的方法的示例。

所述电池均衡的方法由电池均衡设备执行。

参照图2，在操作210中，电池均衡设备验证多个差分电荷处理机(differentialcharge handler)(DCH)的可输出的物理量。例如，DCH包括直流(DC)至DC(DC/DC)转换器。电池均衡设备验证DCH的数量，并基于验证的DCH的数量，验证所述多个DCH的可输出的物理量。例如，电池均衡设备可验证出存在10个DCH，并可验证出所述10个DCH能够输出10瓦特(W)。例如，物理量包括功率和电流中的至少一个。

在操作220中，电池均衡设备确定多个电池的状态信息。电池均衡设备从与多个电池中的每个电池对应的子控制器接收多个电池中的每个电池的物理量。例如，多个电池中的每个电池的物理量包括电压、电流、温度和阻抗中的至少一个。电池均衡设备基于多个电池中的每个电池的物理量，确定多个电池中的每个电池的状态信息。此外，电池均衡设备将通过针对多个电池中的每个电池将SOC乘以SOH而获得的值，确定为每个电池的状态信息。例如，电池均衡设备将第一电池的通过SOC乘以SOH而获得的值，确定为第一电池的状态信息。相似的，电池均衡设备将第二电池的通过SOC乘以SOH而获得的值，确定为第二电池的状态信息。

在下文中，将描述在其中的电池状态信息是SOC的示例。然而，根据当前的描述的电池状态信息不限于仅是SOC。因此，下面的描述也适用于电池信息对应于，例如，通过将SOC乘以SOH和容量而获得的值的示例。

在操作230中，电池均衡设备计算多个电池的平均状态信息。多个电池可属于电池组。电池均衡设备使用多个电池中的每个电池的SOC(SOC₁,SOC₂......,SOC_N)计算平均状态信息SOC_Average，如在等式1中所示。

[等式1]

SOC_Average＝(SOC₁+SOC₂+...+SOC_N)/N

在等式1中，N表示电池的数量。例如，N可对应于在电池组中的电池的总数量。

在操作240中，电池均衡设备设置多个DCH的可输出的物理量。所述设备设置的物理量可对应于DCH输出的物理量之和。通过在操作250中的处理，定义每个DCH输出的物理量。基于平均状态信息和多个DCH的可输出的物理量，电池均衡设备设置输出物理量，例如，P_DCH或者I_DCH。电池均衡设备基于平均状态信息，将在操作210中验证的可输出的物理量设置为输出物理量。例如，当可输出的物理量被验证为10W且平均状态信息超过或对应于预设参考时，P_DCH可设为10W。例如，预设参考可对应于多个电池的最大SOC的一半。此外，可输出的电流被设置为I_DCH。

在操作250中，电池均衡设备开始定义多个DCH中的每个DCH的输出值的处理。贯穿此处理，每个DCH输出的物理量被定义。在下文中，将参照图3描述定义多个DCH中的每个DCH的输出值的处理。

参照图3，在操作310中，电池均衡设备计算多个电池中的每个电池的第一状态差异信息。例如，第一状态差异信息指示多个电池中的每个电池的状态信息与平均状态信息之间的差异值。在这个示例中，多个电池中的每个电池的第一状态差异信息可被表示为如在等式2中所示。

[等式2]

ΔSOC_n＝SOC_n-SOC_Average

其中，ΔSOC_n指示第n电池的第一状态差异信息，SOC_n指示第n电池的SOC。

在操作320中，电池均衡设备基于多项第一状态差异信息，计算第二状态差异信息。例如，第二状态差异信息可对应于多项第一状态差异信息的绝对值之和。在这个示例中，第二状态差异信息可被表示为如在等式3中所示。

[等式3]

∑|ΔSOC_n|＝|ΔSOC₁|+|ΔSOC₂|+...+|ΔSOC_N|

多个电池的状态信息越不平衡，|ΔSOC_n|就越大。多个电池的状态信息越接近均衡状态，|ΔSOC_n|就越小。也就是说，第二状态差异信息指示电池之间的不平衡程度。因此，在一个示例中，第二状态差异信息用作用于确定多个电池的平衡状态的参考。

电池均衡设备确定多个DCH的平均输出物理量。例如，平均输出物理量指示由多个DCH提供给低电压负载的物理量的平均值。作为一个示例，电池均衡设备基于等式4确定平均输出物理量。

[等式4]

P_Average＝P_DCH/N或者I_Average＝I_DCH/N

P_Average＝P_LDC/N或者I_Average＝I_LDC/N

电池均衡设备将设置的输出物理量(例如，P_DCH或者I_DCH)的平均值确定为平均输出物理量。此外，电池均衡设备获取关于低电压负载的使用电流I_LDC或者使用功率P_LDC的信息，并将P_LDC或者I_LDC的平均值确定为平均输出物理量。

在操作330中，电池均衡设备验证第二状态差异信息是否满足预设参考。电池均衡设备基于对第二状态差异信息满足预设参考的响应和对第二状态差异信息不满足预设参考的响应中的每个，定义多个DCH中的每个DCH的输出值。根据一个示例，当第二状态差异信息是0或者基本等于0时，电池均衡设备确定满足预设参考。当第二状态差异信息大于0时，电池均衡设备确定不满足预设参考。然而，这个确定是否满足预设参考的方法仅被提供作为一个示例；因此，确定是否满足预设参考的方法不限于这个示例。在下文中，将描述响应于第二状态差异信息满足预设的参考定义输出值的操作的示例。

在操作370中，响应于确定第二状态差异信息满足预设参考，电池均衡设备将多个DCH中的每个DCH的输出值定义为平均输出物理量。例如，P_{Target_n}＝P_Average或者I_{Target_n}＝I_Average，P_{Target_n}和I_{Target_n}是多个DCH中的每个DCH的输出值。

第二状态差异信息满足预设参考指示多个电池的状态信息是平衡的。因此，可不将多个DCH的输出值定义为彼此不同。在下文中，将作为示例描述响应于第二状态差异信息不满足预设的参考定义输出值的操作。

在操作340中，响应于确定第二状态差异信息不满足预设参考，电池均衡设备基于第二状态差异信息确定增益，例如，α。电池均衡设备验证包括第二状态差异信息的范围，并基于验证的范围确定增益。作为一个示例，电池均衡设备验证在等式5中所示的范围之中的包括第二状态差异信息的范围。

[等式5]

0＜∑|ΔSOC_n|≤1

1＜∑|ΔSOC_n|＜10

10≤∑|ΔSOC_n|

预先设置与每个范围对应的增益。在这个示例中，与第一范围对应的增益为0.5，与第二范围对应的增益是范围在1和5之间的期望的常数。另外，与第三范围对应的增益是范围在6和10之间的期望的常数。与第二范围对应的增益和与第三范围对应的增益是可被预先确定的值。如果第二状态差异信息包括在第一范围中，则电池均衡设备可确定增益为0.5。如果第二状态差异信息包括在第二范围中，则电池均衡设备可确定增益为，例如，3。如果第二状态差异信息包括在第三范围中，则电池均衡设备可确定增益为，例如，6。

当多个电池的状态信息不平衡时，增益被设置为相对大的值。当多个电池状态信息近似平衡时，增益被设置为相对小的值。因此，所述增益对应于指示多个电池中的各个电池的状态信息不平衡的程度的不平衡程度。

作为一个示例提供增益和范围的所述描述。因此，增益和范围不限于该示例。

电池均衡设备确定第二状态差异信息和多项第一状态差异信息之间的比率。在操作350中，电池均衡设备确定每项第一状态差异信息与第二状态差异信息之间的比率。在这个示例中电池均衡设备可基于等式6确定该比率。

[等式6]

ε_n＝ΔSOC_n/(∑|ΔSOC_n|)

在这个示例中，当SOC_n大于SOC_Average时，ΔSOC_n为正值且ε_n为正值。当SOC_n小于SOC_Average时，ΔSOC_n为负值且ε_n为负值。ε_n为正值或负值。ε_n为正值指示电池向负载供应相对大的量的功率或电流。ε_n为负值指示电池向负载供应相对小的量的功率或电流。

在操作360中，电池均衡设备基于所述比率定义多个DCH中的每个DCH的输出值。电池均衡设备基于所述增益、所述比率和多个DCH的平均输出物理量，定义多个DCH中的每个DCH的输出值。作为一个示例，电池均衡设备基于等式7定义多个DCH中的每个DCH的输出值。

[等式7]

P_{Target_n}＝P_Average+α×P_Average×ε_n或I_{Target_n}＝I_Average+α×I_Average×ε_n

电池均衡设备通过加上或减去与特定值对应的平均输出物理量，定义多个DCH中的每个DCH的输出值。在这个示例中，特定值是应用了所述比率和所述增益的值。在等式7中，α×P_Average×ε_n或者α×I_Average×ε_n是特定值。如上所述，作为一个示例提供关于与第二状态差异信息不满足预设参考值的情况对应的输出值定义方案的所述描述。

在操作380中，电池均衡设备将多个DCH中的每个DCH的输出值发送给与多个电池中的每个电池对应的子控制器。子控制器基于输出值控制多个DCH中的每个DCH。通过这样，将与输出值对应的功率或电流供应给低电压负载。

当多个电池的状态信息不平衡时，多个电池将具有不同值的电流或功率输出给低电压负载。例如，存储有大的量的功率的电池向低电压负载供应相对大的量的功率，存储有少的量的功率的电池向低电压负载供应相对小的量的功率。通过这样，多个电池的状态信息接近平衡状态或维持平衡。此外，尽管多个电池的充电和放电次数增加，但是在能量利用中的衰减率减小，且多个电池的退化率没有增加。

在操作390中，如果与输出值对应的功率或电流被供应给低电压负载，则电池均衡设备更新多个电池的状态信息。子控制器将关于由多个DCH中的每个DCH输出的物理量的信息发送给电池均衡设备。电池均衡设备获得关于由多个DCH中的每个DCH输出的物理量的信息，并基于获取的信息更新多个电池的状态信息。

电池均衡设备可重复地执行操作310至390达预设时间段。在预设时间段之后，电池均衡设备从图2的操作210开始执行操作。

图4示出控制在电池组中的电池的电荷均衡的电池均衡设备的操作的示例。

在图4的上部，多个电池410的状态信息不平衡。在这个示例中，电池1的SOC是7，电池2的SOC是8，电池3的SOC是5，电池4的SOC是6，电池5的SOC是5。电池均衡设备为与多个电池中的每个电池对应的DCH定义不同的输出值。

电池均衡设备计算SOC_Average。在图4中，SOC_Average＝(7+8+5+6+5)/5＝6.2。此外，电池均衡设备设置多个电池的输出物理量。例如，如果输出物理量P_DCH是10W，则平均输出物理量P_Average＝2。

电池均衡设备计算ΔSOC_n。在图4中，ΔSOC₁＝0.8，ΔSOC₂＝1.8，ΔSOC₃＝-1.2，ΔSOC₄＝-0.2，ΔSOC₅＝-1.2。电池均衡设备计算Σ|ΔSOC_n|。在图4中，Σ|ΔSOC_n|＝5.2。

电池均衡设备基于Σ|ΔSOC_n|，确定增益。如等式5所示，Σ|ΔSOC_n|在计算后将大于1，电池均衡设备确定增益为3。

电池均衡设备确定ΔSOC_n与Σ|ΔSOC_n|之间的比率。在图4中，电池均衡设备确定，例如，ε₁＝0.8/5.2，ε₂＝1.8/5.2，ε₃＝-1.2/5.2，ε₄＝-0.2/5.2，ε₅＝-1.2/5.2。

电池均衡设备定义与多个电池中的每个电池对应的DCH的输出值。在图4中，电池均衡设备定义输出值如下：

P_{Target_1}＝2+3×2×0.8/5.2≒3W；

P_{Target_2}＝2+3×2×1.8/5.2≒4W；

P_{Target_3}＝2+3×2×(-1.2/5.2)≒0.6W；

P_{Target_4}＝2+3×2×(-0.2/5.2)≒1.8W；

P_{Target_5}＝2+3×2×(-1.2/5.2)≒0.6W。

这里，P_{Target_1}和P_{Target_2}大于P_Average，且P_{Target_3}、P_{Target_4}和P_{Target_5}小于P_Average。电池均衡设备调整P_Average，并定义与电池1和电池2中的每个对应的DCH的输出值。在这个示例中，电池均衡设备基于比率将输出值定义为大于P_Average。此外，电池均衡设备调整P_Average并定义与电池3、电池4和电池5中的每个对应的DCH的输出值。在这个示例中，电池均衡设备基于比率将输出值定义为小于P_Average。

作为一个示例，电池均衡设备基于如在表1中所示的信息定义P_{Target_1}至P_{Target_5}。

[表1]

P_{Target_1}至P_{Target_5}之和是10W，且P_DCH是10W。虽然P_{Target_1}至P_{Target_5}被定义为互不相同，但是P_{Target_1}至P_{Target_5}之和与P_DCH相同，例如，P_DCH＝∑P_{Target_n}。电池均衡设备定义多个DCH的输出值互不相同，同时保持输出值之和相同。通过这样，恒定的电流或恒定的功率从多个DCH供应给低电压负载。

电池均衡设备将P_{Target_1}至P_{Target_5}中的每个发送给与多个电池中的每个电池对应的子控制器。与P_{Target_1}至P_{Target_5}中的每个对应的功率被供应给低电压负载。电池1和电池2中的每个向低电压负载供应相对大的量的功率，并且电池3、电池4和电池5中的每个向低电压负载供应相对小的量的功率。通过这样，电池1至5的状态信息近于平衡。

在图4的下部，多个电池420的状态信息平衡。电池均衡设备进行操作以均衡多个电池420的电荷和/或状态信息。当多个电池420的电荷和/或状态信息由于外部或内部影响而不均衡时，电池均衡设备为每个DCH定义不同的输出值以均衡多个电池420的电荷和/或状态信息。通过这样，多个电池420的能量利用增加，且多个电池420被有效地使用。

图5示出供电的示例。

图5示出随着时间的多个DCH中的每个DCH的输出值与低电压负载的用户功率510P_LDC之和520。P_LDC随时间变化，且输出值之和520保持相同。

低电压负载包括在低电压(例如，12伏特(V))下操作的系统，诸如，在电动的运动体中的姿势控制系统和温度控制系统。

多个DCH输出功率以满足P_LDC。例如，功率指示P_{Target_n}之和。当低电压负载的P_LDC超过所述和520时，辅助的功率存储器(例如，12V_DC辅助电池)以及多个DCH向低电压负载供电。当P_LDC小于所述和520时，保留的功率用于向辅助的功率存储器充电。

图6示出电池均衡设备600。

参照图6，电池均衡设备600包括接口610、处理器620和存储器630。接口610可包括接口电路。处理器620可在存储器630中取回以及存储值。

接口610与多个电池通信。接口610与对应于多个电池中的每个电池的子控制器通信。接口610基于，例如基于控制器局域网(CAN)的通信方法、基于单线的通信方法和基于双线的通信方法，与子控制器通信。作为一个示例提供上述的通信方法，因此，通信方法不限于此示例。

处理器620确定多个电池中的每个电池的第一状态差异信息与第二状态差异信息之间的比率。

处理器620基于比率确定与多个电池中的每个电池对应的转换器的输出值。例如，转换器对应于DCH。

与图1至图5有关的描述也适用于这里，因此，将省略图6的重复描述。

图7示出电池组的示例。

参照图7，电池组包括主控制器710和多个电池，例如，电池720、730和740。主控制器710对应于上面描述的电池均衡设备。

主控制器710包括主电池管理系统(BMS)711和SOC/SOH处理器712。SOC/SOH处理器712确定电池720、730和740的状态信息。主BMS711执行除了由SOC/SOH处理器712所执行的操作以外的电池均衡设备的操作。作为一个示例，主BMS711定义多个DCH(例如，DCH 721、731和741)的输出值，并向多个子控制器(例如，子控制器722、732和742)，发送定义的输出值。

在一个示例中，代替主BMS711，子控制器722、732和742中的每个确定比率并定义DCH721、731和741中的每个的输出值。在这个示例中，主BMS711确定增益并向子控制器722、732和742中的每个发送确定的增益。

参照在图7中示出的示例，SOC/SOH处理器712和主BMS711是物理上相互分离的装置。可选地，基于一个实施方式，SOC/SOH处理器712和主BMS711在单物理装置中逻辑上分离。

电池720、730和740中的每个包括子控制器和DCH。子控制器722、732和742分别控制电池720、730和740的电压、电流、温度和/或阻抗。

电池720、730和740串联连接。电池720、730和740通过OUT端子连接，并通过线路750向高电压负载供应存储在电池720、730和740中的每个中的功率。通过其将功率提供给高电压负载的线路750不同于用于向低电压负载和/或辅助的功率存储器供应功率的线路。电池720、730和740中的每个不对功率进行转换来向高电压负载供应功率。

DCH 721、731和741并联连接。通过这样，P_{Target_1}至P_{Target_n}之和被供应给低电压负载和/或辅助的功率存储器。

DCH 721、731和741中的每个将存储在包括在每个电池720、730和740中的在至少一个电池单体中的高电压功率转换或者降低为低电压功率，并将低电压功率供应给低电压负载和/或辅助的功率存储器。

图8示出可用于向用户提供电池状态信息的用户接口的示例。

参照图8，物理对象(例如，电动的运动体810)包括电池系统820。在这个示例中，电动的运动体810是车辆。提供电动的运动体810作为物理应用的示例；因此，物理应用的类型不限于此示例。电池系统适用于电动的运动体和使用电池的任何类型的物理应用。

电池系统820包括电池830和电池均衡设备840。在这个示例中，可通过如上描述的电池组实施电池系统820。

电池830包括一个或多个电池模块或电池单体。电池模块或电池单体可对应于如上描述的电池组的多个电池。

当具有性能退化(例如，多个电池单体之间的电压差异和/或容量差异)的电池组的充电/放电循环被重复时，过度充电和过度放电可发生在个别电池单体中。过度充电和过度放电可在多个电池单体中造成退化，因此减少电池单体的寿命。

电池均衡设备840基于包括例如多个电池单体的电压、电流和温度的信息，使得多个单体能够在最佳状态下操作。作为一个示例，电池均衡设备840使得多个电池单体在最佳温度操作，或者将多个电池单体的状态信息保持为对应于适当的水平。此外，电池均衡设备840为与多个电池单体中的每个电池单体对应的每个DCH定义不同的输出值，以便均衡多个电池单体的状态信息。

电池均衡设备840生成用于电池系统820的安全操作的信息，并将信息发送到终端。例如，电池均衡设备840向终端850发送多个电池单体的寿命信息、性能信息和/或更换时间。

在一个示例中，电池均衡设备840通过无线接口从终端850接收触发信号，并基于触发信号确定状态信息，例如，电池830的寿命信息。电池均衡设备840通过无线接口向终端850发送状态信息。终端850使用用户接口860显示多个电池单体的状态信息。在这个示例中，终端850是移动终端(诸如，智能手机)，且电池状态信息被显示在智能手机的显示屏上。

根据一个示例，例如，电池均衡设备以芯片的形式实施。此外，电池均衡设备包括在例如，高容量电池管理系统(诸如，能量存储系统(ESS)、电动车辆和混合车辆)中。此外，电池均衡设备包括在装置管理系统或包括可充电电池的电子装置中。

硬件组件的示例包括：控制器、传感器、生成器、驱动器和任何其他被本领域普通技术人员已知的电子组件。在一个示例中，硬件组件通过一个或多个处理器或计算机被实施。处理器或计算机通过一个或多个处理元件(诸如，逻辑门阵列、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微型计算机、可编程逻辑控制器、现场可编辑门阵列、可编辑逻辑阵列、微型处理器或任何其他被本领域普通技术人员已知的能够以定义的方式响应并执行指令来实现期望的结果的装置或装置的组合)被实施。在一个示例中，处理器或计算机包括或被连接到，一个或多个存储有被处理器或计算机执行的指令或软件的存储器。通过处理器或计算机实施的硬件组件执行指令或软件(诸如操作系统(OS)和运行在OS上的一个或多个软件应用)来执行在此描述的操作。响应于指令或软件的执行，硬件组件还访问、操纵、处理、生成和存储数据。为了简明，单数术语“处理器”或“计算机”可用于在此描述的示例的描述中，但在其他示例中，多个处理器或计算机被使用，或者处理器或计算机包括多处理器元件或多种类型的处理元件或两者。在一个示例中，硬件组件包括多个处理器，而在另一示例中，硬件组件包括一个处理器和一个控制器。硬件组件具有任何一个或多个不同的处理配置，其示例包括：单处理器、独立的处理器、并行处理器、单指令单数据(SISD)多重处理、单指令多数据(SIMD)多重处理、多指令单数据(MISD)多重处理以及多指令多数据(MIMD)多重处理。

为了单独地或共同地指示或配置处理器或计算机来作为用于执行被如上面所描述的硬件组件和方法所执行的操作机器或专用计算机进行操作，用于控制处理器或计算机以实施硬件组件并执行如上面描述的方法的指令或软件被写为计算机程序、代码段、指令或它们的任意组合。在一个示例中，指令或软件包括直接被处理器或计算机执行的机器代码(诸如，由编译器生成的机器代码)。在另一示例中，指令或软件包括被处理器或计算机使用解释器执行的更高级代码。本领域的普通技术的程序员可基于公开了用于执行在被如上所述的硬件组件和方法所执行的操作的算法的在附图中示出的框图和流程图和说明书的相应描述而方便地编写。

用于控制处理器或计算机以实施硬件组件并执行上面描述的方法的指令或软件、以及任何相关的数据、数据文件和数据结构被记录、存储或安装在一个或多个非暂时性计算机可读存储介质中或上。非暂时性计算机可读存储介质的示例包括：只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、闪存、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-Re、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态硬盘以及任何被本领域普通技术人员已知的能够以非暂时性方式存储指令或软件、以及任何相关的数据、数据文件以及数据结构并向处理器或计算机提供指令或软件、以及任何相关的数据、数据文件和数据结构以便处理器或计算机可执行指令的装置。在一个示例中，指令或软件、以及任何相关的数据、数据文件和数据结构分布在联网的计算机系统上，以便指令和软件、以及任何相关的数据、数据文件和数据结构被处理器或计算机以分布式方式存储、访问和执行。

尽管本公开包括特定的示例，但是对本领域的普通技术人员将是明显的是，在不脱离权利要求和它们的等同物的精神和范围的情况下可在这些示例中做出形式和细节上的各种改变。在此描述的示例被认为仅是描述性的，而非为了限制的目的。在每一示例中的特征或方面的描述将被认为适用于其他示例中的相似特征或方面。如果描述的技术以不同的顺序被执行，和/或如果在描述的系统、架构、装置、或电路中的组件以不同的方式组合，和/或被其他组件或者它们的等同物代替或增补，则可实现合适的结果。因此，公开的范围不是通过具体实施方式所限定，而是由权利要求和它们的等同物限定，并且在权利要求和它们的等同物的范围内的所有变化将被解释为被包括在该公开之内。

Claims (18)

1.一种用于电池的电荷均衡的方法，所述方法包括：

基于多个电池的每个电池的物理量确定每个电池的状态信息，并基于状态信息计算平均状态信息；

计算指示每个电池的状态信息与平均状态信息之间差异的第一状态差异信息；

通过获得所述多个电池的第一状态差异信息的绝对值之和，计算第二状态差异信息；

确定所述多个电池的每个电池的第一状态差异信息与基于所述多个电池的第一状态差异信息的值而计算的第二状态差异信息之间的比率；

基于所述比率为与每个电池对应的每个转换器定义输出值；

基于所述每个转换器的输出值控制所述每个转换器，使得所述每个转换器控制所述每个电池。

2.如权利要求1所述方法，还包括：

基于通过第二状态差异信息所确定的不平衡程度确定增益。

3.如权利要求2所述方法，其中，确定增益的步骤包括：

验证包括第二状态差异信息的范围；

基于验证的范围确定所述增益。

4.如权利要求2所述方法，其中，定义输出值的步骤包括：基于所述比率、所述增益和多个转换器的平均输出物理量，为每个转换器定义输出值。

5.如权利要求1所述方法，还包括：

向与每个电池对应的子控制器发送转换器的输出值。

6.如权利要求1所述方法，还包括：

响应于与输出值对应的电流或功率被供应给负载，更新所述多个电池的状态信息。

7.如权利要求1所述方法，还包括：

基于多个转换器的数量，验证所述多个转换器的可输出的物理量；

基于平均状态信息和验证的可输出的物理量，设置所述多个转换器的输出物理量。

8.一种用于电池的电荷均衡的设备，所述设备包括：

接口，被配置为与多个电池通信；

处理器，被配置为：基于每个电池的物理量确定每个电池的状态信息，基于状态信息计算平均状态信息，计算指示每个电池的状态信息与平均状态信息之间差异的第一状态差异信息，通过获得所述多个电池的第一状态差异信息的绝对值之和来计算第二状态差异信息，确定所述多个电池中的每个电池的第一状态差异信息与第二状态差异信息之间的比率，基于所述比率为与每个电池对应的每个转换器定义输出值，并基于所述每个转换器的输出值控制所述每个转换器，使得所述每个转换器控制所述每个电池。

9.如权利要求8所述设备，其中，处理器被配置为：基于第二状态差异信息，确定与通过所述多个电池的状态信息所确定的不平衡程度对应的增益。

10.如权利要求9所述设备，其中，处理器被配置为：验证包括第二状态差异信息的范围并基于验证的范围确定所述增益。

11.如权利要求9所述设备，其中，处理器被配置为：基于所述比率、所述增益和多个转换器的平均输出物理量，定义每个转换器的输出值。

12.如权利要求8所述设备，其中，接口被配置为：向与每个电池对应的子控制器发送转换器的输出值。

13.如权利要求8所述设备，其中，处理器被配置为：响应于与输出值对应的电流或功率被供应给负载，更新所述多个电池的状态信息。

14.如权利要求8所述设备，其中，处理器被配置为：基于多个转换器的数量，验证所述多个转换器的可输出的物理量，并基于平均状态信息和验证的可输出的物理量，设置所述多个转换器的输出物理量。

15.一种电池组，包括：

多个电池；

多个转换器，每个转换器与所述多个电池中一个电池对应；

主控制器，被配置为：基于每个电池的物理量确定每个电池的状态信息，基于状态信息计算平均状态信息，计算指示每个电池的状态信息与平均状态信息之间差异的第一状态差异信息，通过获得所述多个电池的第一状态差异信息的绝对值之和来计算第二状态差异信息，确定每个电池的第一状态差异信息与第二状态差异信息之间的比率，基于所述比率为与每个电池对应的每个转换器定义输出值，并基于所述每个转换器的输出值控制所述每个转换器，使得所述每个转换器控制所述每个电池。

16.如权利要求15所述的电池组，其中，主控制器被配置为：基于第二状态差异信息，确定与所述多个电池的状态信息的不平衡程度对应的增益。

17.如权利要求16所述的电池组，其中，主控制器被配置为：基于所述比率、所述增益和转换器的平均输出物理量，定义转换器的输出值。

18.如权利要求15所述的电池组，其中，主控制器被配置为：向与每个电池对应的子控制器发送转换器的输出值，

子控制器被配置为：控制转换器，使得与输出值对应的电流或功率被供应给负载。

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