CN106992561B - 对电池包进行充电的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种对电池包进行充电的设备和方法。一种电池包充电设备包括被分配到充电组的电池模块，所述电池包充电设备包括：充电因子设置器，被构造为基于电池信息设置电池包的充电组的充电因子；顺序充电器，被构造为基于设置的充电组的充电因子对电池包的充电组进行顺序充电；充电控制器，被构造为当充电组被顺序充电时基于单个组控制因子和包控制因子中的一个或者二者控制对充电组的充电。

Description

对电池包进行充电的设备和方法
本申请要求于2016年1月21日提交到韩国知识产权局的第10-2016-0007743号和2016年12月28日提交到韩国知识产权局的第10-2016-0180915号韩国专利申请的权益，所述韩国专利申请的全部公开出于所有目的通过引用包含于此。
技术领域
以下描述涉及一种对包括多个电池模块或电池单元的电池包进行充电的设备和方法。
背景技术
最近，在电动车辆和其他高性能应用中的电池的使用正在快速增长，电池的容量也在增长。随着电池的容量增长，对于为电池快速充电技术的需求正在逐渐增长。作为为电池快速充电的方法，各种方法正快速发展。虽然电池充电速度与电池寿命之间可能存在权衡关系，但是当仍然通过脉冲充电方法提高充电速度时，可改善并推迟这样的电池寿命的降低。在常规的脉冲充电方法中，在以高电流进行脉冲充电之后存在恒定持续时间的间歇期。这里，可使用各种方法来设计脉冲的大小、脉冲保持时间、波形、间歇期等。在常规的研究中，可使用电池单元或包的电压、温度和内部参数(过电压等)来推出充电算法。
发明内容
提供本发明内容以用简化的形式介绍对在下面的具体实施方式中进一步描述的构思的选择。本发明内容不是旨在确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不是意图被用作帮助确定所要求保护主题范围。
根据总体的方面，一种电池包充电设备包括被分配到充电组的电池模块，所述电池包充电设备包括：充电因子设置器，被构造为基于电池信息设置电池包的充电组的充电因子；顺序充电器，被构造为基于设置的充电组的充电因子对电池包的充电组进行顺序充电；充电控制器，被构造为当充电组被顺序充电时基于单个组控制因子和包控制因子中的一个或者二者控制对充电组的充电。
所述电池包充电设备还可包括：组设置器，被构造为基于电池单元或电池模块的性能以及电池包充电设备的最大允许峰值功率和健康状态(SOH)中的任何一个或者两个或更多个的任何组合，使用电池包的电池单元和电池模块中的一个或二者来设置充电组。
所述电池包充电设备还可包括：监视器，被构造为在充电组的充电期间监视充电状态，并使用电池单元、电池模块和充电组中的至少一个单元来收集电池信息，其中，组设置器还被构造为基于根据充电组的充电进度收集的电池信息调整充电组。
每个充电组的充电因子可包括充电组的脉冲电流的大小、脉冲电流维持持续时间和脉冲周期中的任何一个或者两个或更多个的任何组合。
顺序充电器还可被构造为：根据充电组的设置的充电因子将脉冲电流顺序地施加到充电组，并在前一充电组的间歇持续时间期间将脉冲电流施加到下一充电组。
充电控制器还可被构造为：确定在对充电组进行充电的期间充电组是否达到充电条件，并当充电组还未达到充电条件时，通过将单个组控制因子和包控制因子中的一个或者二者与预设的临界值进行比较来产生比较结果，以基于比较结果调整充电组的充电因子。
充电控制器还可被构造为：通过将调整的充电因子的脉冲维持持续时间与预设的最小维持持续时间进行比较来产生比较的结果；并基于比较的结果，将脉冲维持持续时间初始化为初始值。
充电控制器还可被构造为：当脉冲维持持续时间被初始化时，将充电组的脉冲电流大小调整为公共脉冲大小。
充电条件可包括充电组是否被完全充电以及当充电组未被完全充电时的充电量和充电持续时间中的一个或者二者。
单个组控制因子可包括电压、过电位、离子扩散分布和温度中的任何一个或者两个或更多个的任何组合，包控制因子包括温度偏差、SOC偏差和充电状态(SOH)偏差中的任何一个或者两个或更多个的任何组合。
充电控制器还可被构造为：基于充电组的根据SOC的最大电流，调整充电组的充电因子。
充电控制器还可被构造为：基于充电组的充电条件和电池信息确定是否执行组联络控制，并当确定联络控制充电组时根据充电组达到充电条件的比例通过组联络调整充电组的充电因子。
充电控制器还可被构造为：将充电组的脉冲维持持续时间被调整为小于最小维持持续时间的脉冲维持持续时间初始化为初始值，并根据每个充电组达到充电条件的比例来调整其他充电组的脉冲维持持续时间。
根据另一总体的方面，一种对电池包进行充电的方法包括被建立为充电组的电池模块，所述方法包括：基于电池信息设置电池包的充电组的充电因子；基于充电组的设置的充电因子对电池包的充电组顺序充电；当充电组被顺序充电时，基于单个组控制因子和包控制因子中的一个或者二者控制对充电组的充电。
所述电池包充电方法还可包括：基于电池单元或电池模块的性能以及电池包充电方法的最大允许峰值功率和SOH中的任何一个或者两个或更多个的任何组合，使用电池包的电池单元或电池模块中的一个或二者来设置充电组。
所述电池包充电方法还可包括：在对一个充电组的充电期间监视充电状态，并收集电池单元、电池模块和充电组中的至少一个单元的电池信息，其中，在设置充电组的步骤中，基于随着对充电组的充电被执行而收集的电池信息来调整充电组。
充电组的充电因子可包括每个充电组的脉冲电流的大小、脉冲电流维持持续时间和脉冲周期中的任何一个或者两个或更多个的任何组合。
在执行顺序充电的步骤中，可根据充电组的设置的充电因子将脉冲电流顺序地施加到充电组，并在被施加脉冲电流的前一充电组的间歇持续时间期间将脉冲电流施加到下一充电组。
在控制对充电组的充电的步骤中，可确定充电组在充电期间是否达到充电条件，并当充电组未达到充电条件时，可通过将单个组控制因子和包控制因子中的一个或者二者与预设的临界值进行比较来产生比较结果，并基于比较结果调整充电组的充电因子。
在控制对充电组的充电的步骤中，可通过将调整的充电因子的脉冲维持持续时间与预设的最小维持持续时间进行比较来产生比较的结果，并可基于比较的结果将脉冲维持持续时间初始化为初始值。
在控制对充电组的充电的步骤中，当脉冲维持持续时间被初始化时，可将充电组的脉冲电流大小调整为公共脉冲电流大小。
充电条件可包括充电组是否实现完全充电以及当未实现完全充电时的充电量和充电持续时间中的一个或者二者。
单个组控制因子可包括电压、过电位、离子扩散分布和温度中的任何一个或者任何两个或更多个，包控制因子包括温度偏差、SOC偏差和SOH偏差中的一个或者二者。
在控制对充电组的充电的步骤中，可基于充电组的根据SOC的最大电流，调整充电组的充电因子。
在控制对充电组的充电的步骤中，当可基于充电组的充电条件和电池信息确定是否实现组联络控制，并确定联络控制充电组时根据充电组达到充电条件的比例调整充电组的充电因子。
在控制对充电组的充电的步骤中，可将脉冲维持持续时间可被调整为小于最小维持持续时间的充电组的脉冲维持持续时间初始化为初始值，并可根据每个充电组达到充电条件的比例来调整其他充电组的脉冲维持持续时间。
根据另一总体的方面，一种包括被建立为充电组的电池模块的电池包充电设备，所述电池包充电设备包括处理器，其中，处理器被构造为：基于电池信息，设置电池包的充电组的充电因子；基于设置的充电组的充电因子，对电池包的充电组顺序充电；当充电组被顺序充电时，基于单个组控制因子和包控制因子中的一个或者二者，控制对充电组的充电。
根据另一总体的方面，一种电池管理系统包括：电池，包括电池模块；电池管理设备，被构造为对电池的充电组顺序充电，并当充电组被顺序充电时，基于单个组控制因子和包控制因子中的一个或者二者控制对充电组的充电。
通过下面的具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将会是清楚的。
附图说明
图1是示出根据实施例的电池包充电设备的框图。
图2是示出包括荷电状态(SOC)和健康状态(SOH)的各种电池状态的示例示图。
图3A至图3D是用于描述顺序电池充电的示例示图。
图4是示出根据SOC的实质上最大脉冲电流的曲线图。
图5是示出根据实施例的电池包充电设备的框图。
图6是示出根据实施例的电池包充电方法的流程图。
图7是示出根据实施例的电池包充电方法的流程图。
图8是示出根据实施例的电池管理系统的框图。
贯穿附图和具体实施方式，除非另外描述，否则相同的附图标记将被理解为表示相同的元件、特征和结构。为了清楚、示出和简明，可能夸大这些元件的相对大小和描叙。
具体实施方式
提供下面具体的描述，以帮助读者获得对这里描述的方法、设备和/或系统的全面的理解。然而，在理解本申请的公开之后，这里描述的方法、设备和/或系统的各种变形、修改和等同是显而易见的。例如，这里描述的操作顺序仅仅是示例，并不限于这里阐述的操作顺序，除了必须按照一定顺序发生的操作之外，这里描述的操作顺序可以如在理解本申请的公开之后清楚地那样改变。此外，为了更加清楚和简明起见，本领域公知的功能和结构的描述可被省略。
这里描述的特征可以以不同的形式体现，将不被解释为局限于这里所描述的示例。相反，已经提供了在这里描述的示例，以示出在理解本申请的公开之后将是清楚的实现这里描述的方法、设备和/或系统的很多种可能的方式中的一些。
以下，将参照附图具体描述对电池包进行充电的设备和方法的实施例。
图1是示出根据实施例的电池包充电设备的框图。图2是示出包括荷电状态(SOC)和健康状态(SOH)的各种电池状态的示例示图。此外，图3A至图3D是用于描述顺序电池充电的示例示图，图4是示出基于SOC的最大脉冲电流的曲线图。
根据实施例，电池包充电设备100被构造为支持电池的顺序脉冲充电，以在最小化电池(例如，大容量EV电池)中的峰值功率的同时保证脉冲充电。这里，电池包包括例如以串行和/或并行方式连接的多个电池模块。此外，每个电池模块可包括多个单独的电池单元。这里，电池模块或电池单元中的每一个可以是包括镍金属电池、锂电子电池、锂聚合物或其他合适的电池的蓄电池。此外，电池模块的容量可以彼此相同或彼此不同。根据一个或多个实施例，电池包/模块/单元之间的互联被重新构造为基于负载、持续时间、应用和其他相关操作参数允许选择的串行连接和并行连接。
参照图1，电池包充电设备100包括充电因子设置器110、顺序充电器120和充电控制器130。
充电因子设置器110基于电池信息设置电池包的充电因子。
例如，基于在电池的充电/放电处理中持续收集的电池信息(例如，包括时间、电压V、电流I和温度信息T的感测数据以及包括SOC、SOH、过电位、离子浓度分布和电池内部温度的预期数据)，充电因子设置器110为电池包的顺序充电设置充电因子。这样的感测数据和预期数据可指示其绝对水平、相对量或增量变化。例如，为对电池包进行充电而设置的充电因子包括脉冲电流、脉冲电流持续时间和脉冲周期的大小中的任何一个或者任何两个或更多个。此外，充电因子被分类为脉冲充电因子和顺序脉冲充电因子。
脉冲充电因子可意味着例如用于脉冲充电的脉冲电流的大小。例如，充电因子设置器110可根据图4中示出的SOC使用将被充电的电池包的SOC信息将脉冲电流的大小设置在不超出最大脉冲电流的范围内。此外，根据一个或多个实施例，顺序脉冲充电因子包括顺序脉冲充电的脉冲电流持续时间或者施加脉冲电流之后维持脉冲的间歇期的持续时间被设置为脉冲间歇期的脉冲的脉冲周期。根据实施例，充电因子设置器110可根据顺序充电的标准单元的数量来设置脉冲周期。
充电因子设置器110可根据设置用于顺序充电的电池包的充电组来设置充电因子。此外，充电因子设置器110根据充电组的数量来确定顺序脉冲充电因子。这里，充电组是顺序执行充电的标准单元，电池包的电池模块或电池单元被设置为单元。例如，每个电池模块被设置为一个充电组，或者两个或更多个电池模块被设置为一个充电组。此外，根据需要，两个或更多个电池单元可被设置为一个充电组。
例如，当电池包被设置为四个充电组时，充电因子设置器110可将施加持续时间t的脉冲电流并具有持续时间3t的间歇持续时间的持续时间4t确定为顺序脉冲充电因子，并使用每个充电组的SOC信息根据每个SOC将脉冲充电因子设置在不超过最大脉冲电流的范围内。根据一个或多个实施例，充电因子根据电池信息(诸如，每个充电组的SOC和/或SOH)而被设置为相同或不同。
例如，参照图1和图2，当电池包A的电池模块1、电池模块2、电池模块3和电池模块4具有相同的SOH时，电池模块1、电池模块2、电池模块3和电池模块4具有不同的SOC。当电池包的电池模块被设置为一个充电组时，充电因子设置器110例如通过考虑充电组的不同的SOC来根据充电组设置有差(discriminative)充电因子。
顺序充电器120基于充电因子设置器110所限定的充电因子对充电组进行顺序充电。
图3A是为了方便理解模块的顺序脉冲充电的示例示图。参照图1和图3A，顺序充电器120可根据用于对电池包进行顺序充电的设置的组的充电因子将脉冲电流顺序地施加到充电组。这里，当终止将脉冲电流施加到前一充电组而进入间歇持续时间时，顺序充电器120在前一充电组的间歇持续时间期间施加下一充电组的脉冲电流，以对充电组进行顺序充电。
例如，图3A举例说明电池包的电池模块被分别设置为充电组，电池模块1、电池模块2、电池模块3和电池模块4分别构成充电组1、充电组2、充电组3和充电组4。
顺序充电器120针对持续时间t施加充电因子设置器110所确定的脉冲电流，当具有脉冲周期4t(具有持续时间3t的间歇持续时间)的顺序脉冲充电因子被确定时，每个充电组针对持续时间t执行充电并针对持续时间3t包括用于离子扩散的间歇持续时间。例如，当脉冲电流被施加到充电组1(301a)以针对持续时间t执行充电时，顺序充电器120将脉冲电流施加到充电组2(302a)以针对持续时间2t执行充电，并将脉冲电流施加到充电组3(303a)以针对持续时间3t顺序执行到充电组4(304a)的脉冲充电。这里，顺序充电器120针对前一充电组的间歇持续时间执行下一充电组的充电，以在总的脉冲周期4t内对充电组1(301a)、充电组2(302a)、充电组3(303a)和充电组4(304a)进行顺序充电。
根据一个或多个实施例，基于充电组的顺序充电包括被配置为单独和选择地控制电池包的电池模块和/或电池单元的开关或旁路电路，但是顺序充电可不限于此，并可包括被配置为控制充电组的充电/放电的数字电路。
此外，虽然图3为了描述的方便而示出对并行连接的充电组进行顺序充电的方法，但是充电组不限于此，电池包的电池模块和电池单元可具有串行结构、并行结构、可重新配置的互联或者串行布置和并行布置的复杂组合结构。
同时，虽然图3A举例说明一个充电组被设置为一个电池模块单元，但是充电组不限于此，并且充电组可基于例如SOC的电池包信息而由多个电池单元和/或电池模块构成。例如，参照图2，当电池包A的电池模块1、电池模块2、电池模块3和电池模块4具有相同的SOH时，电池模块1、电池模块2、电池模块3和电池模块4具有不同的SOC。例如，由于模块2和模块3具有相同的SOC，模块2和模块3被建立为构成一个充电组。
这里，充电因子设置器110考虑充电组的不同的SOC而确定脉冲电流的大小和脉冲电流的维持持续时间。例如，充电因子设置器110将充电组1(模块1)确定为4A(安培)的脉冲电流，将组2(模块2和模块3)确定为3.5A的脉冲电流，将组4(模块4)确定为3A的脉冲电流，并将充电组1至充电组3的脉冲维持持续时间初始设置为一秒。这里，充电因子设置器110根据充电组的SOC将有差充电因子自适应地设置在不超过根据图4中示出的SOC的最大脉冲电流的范围内。
返回参照图1，充电控制器130确定当电池包的充电组被顺序充电时充电组是否达到充电条件。充电条件可以是电池包的完全充电、电池包的恒定持续时间充电、电池包的恒定容量充电等，但不限于此。
例如，电池包的完全充电条件意味着例如执行充电直到每个充电组的标准单元的SOC是100％为止，电池包的恒定持续时间充电意味着电池包连接到电池包充电设备以执行充电例如30分钟，电池包的恒定容量充电意味着从电池包充电设备供应的充电功率被限制为例如50kW。
作为另一示例，当充电条件是电池包的完全充电时，虽然充电控制器130确定连接的电池包的每个充电组是否达到充电条件以停止对完成充电的充电组进行充电或结束顺序充电器120的顺序充电，但是不限于此，而顺序充电器120可自适应和动态地调整充电组，使得充电组可通过组联络控制和协同基本达到相同的充电条件。
作为另一示例，当充电条件是电池包的恒定持续时间充电时，在电池包的恒定持续时间充电完成之后，基于电池包充电设备100的充电容量和连接到电池包充电设备100的电池包的充电组的电池信息，电池控制单元130调整充电因子使得通过组联络控制将电池包的每个充电组的充电状态的偏差最小化。在图3D中示出根据实施例的根据充电持续时间的SOC的变化，其中，在充电持续时间内，执行顺序脉冲充电以在通过调整充电因子来达到充电条件时，根据电池包的充电组最小化充电状态的偏差。
当充电组未达到充电条件并且顺序充电继续时，充电控制器130比较单个组控制因子与预设的临界值，并基于比较的结果调整充电组的充电因子。这里，根据一个或多个实施例，单个组控制因子包括每个充电组中所包括的单个电池单元和/或模块的电压、过电位、离子扩散分布和温度中的至少一个，但不限于此。
例如，使用特定的充电组的监视结果，当充电组的电压超过预设的临界值时，充电控制器130根据预定义的参考来调整相应的充电组的充电因子。然而，充电控制器130不限于这样，当特定的充电组由多个电池单元和/或电池模块构成时，充电控制器130还在特定的充电组中的电池单元和/或电池模块之间的电压偏差超过预设的临界值时根据充电组中的电池单元和/或电池模块不同地施加脉冲电流。例如，充电控制器130在充电组的单个充电单元的电压超过4.2V时将相应的充电组的脉冲电流调整为降低0.5C(C-比例)，并在负极过电位达到0.01V时将相应的充电组的脉冲电流调整为降低0.3C(C-比例)。然而，充电控制器120不限于这样，可通过从相应的充电组的顺序充电处理排除相应的电池单元而暂时停止充电。
这里，虽然临界值可以是与单个电池单元的安全范围对应的电压、过电位和温度等，但是临界值不限于此并可根据当前脉冲电流的SOC、SOH和大小而变化，用户或操作者可考虑单个电池单元的充电容量或电池包充电设备的性能(例如，最大允许峰值功率等)来调整临界值。
此外，充电控制器130被构造为：当充电组未达到充电条件和充电继续时比较包控制因子与预设的临界值，并当包控制因子超过预设的临界值时根据预定的参考来调整充电组的示出相应的包控制因子的最大值或最小值的充电因子。这里，虽然包控制因子可包括包括在每个充电组中的单个电池单元和/或模块的温度偏差、SOC偏差和SOH偏差中的至少一个，但是包控制因子不限于此，并且单个组控制因子的偏差可用作包控制因子。
例如，充电控制器130在每个充电组的平均SOC是50％或更多以及充电组之间的SOC偏差大于10％时将具有最大SOC值的充电组的电流调整为降低0.3C(C-比例)，并在充电组之间的温度偏差是10度或更多时将比较目标中具有最大温度的充电组的脉冲电流调整为降低0.5C(C-比例)，以降低SOC和温度偏差。此外，充电控制器130不限于调整充电组的充电因子，并可暂时停止相应的充电组的充电。
这里，虽然当每个充电组的单个组控制因子未超过预设的临界值时，充电因子的通过包控制因子的调整可被执行，但是调整不限于此，并可由单个组控制因子来与充电因子并行执行。
当基于单个组控制因子和/或包控制因子调整充电因子时，充电控制器130通过使用预设的临界值调节充电因子来调节充电因子，使得每个充电组的充电因子被包括在安全范围内。
例如，充电控制器130比较调整的充电因子中的调整的脉冲维持持续时间与预设的最小维持持续时间，并基于比较的结果将脉冲维持持续时间初始化为初始值。例如，当一些充电组中的充电因子中的调整的脉冲维持持续时间(例如，0.1秒)被设置为小于预设的最小维持持续时间(例如，0.5秒)时，脉冲维持持续时间被初始化为充电因子设置器110所设置的初始值(例如，1秒)。如上所述，当充电组的充电因子从安全范围偏离时，充电控制器130通过将相应的充电因子初始化为预设的安全范围内的初始值来控制电池包充电设备100在安全范围内运行。
当充电因子中的至少一个被初始化时，充电控制电路130调整与初始化的因子有关的另一充电因子。例如，当脉冲维持持续时间被设置为小于预设的最小维持持续时间以及脉冲维持持续时间被初始化时，充电控制器130将每个充电组的脉冲电流大小调整为普通电流大小。这里，例如，普通电流大小意味着被通常和综合地施加到充电组的电流大小。此外，如上所述，基于每个充电组的达到充电条件的比例来调整普通电流大小。
此外，当充电因子被调整时，充电控制器130基于最大脉冲电流根据SOC调整充电因子。
参照图1和图4，随着电池的SOC增加，最大充电脉冲电流逐渐减小。这里，充电控制器130基于根据顺序充电器120的顺序充电而变化的电池的SOC值来调整充电组的脉冲电流的大小，并根据SOC基于最大脉冲电流调整充电组的脉冲电流的大小。例如，当在使用4C(C-比例)的脉冲电流的顺序充电的期间的充电组的SOC超过56％时，充电控制器130根据图4的SOC考虑最大脉冲电流的大小而将相应的充电组的脉冲电流的大小调整为3C(C-比例)。
此外，参照图4，具有3C(C-比例)的脉冲电流作为最大脉冲电流的SOC是大约74％，当相应的充电组的SOC在顺序充电期间达到74％时，充电控制器120根据SOC考虑最大脉冲电流而再次调整脉冲电流的大小。
同时，当基于单个组控制因子或包控制因子以及充电组的电池信息调整充电因子时，充电控制器130基于充电条件确定是否执行组联络控制。这里，在组联络控制中，当调整充电组的充电因子时，根据电池包的每个充电组所达到的充电条件的比例来一起联络控制不同充电组的充电因子。
例如，当调整的充电组的充电因子被设置为从安全范围偏离并且相应的充电因子被初始化时，充电控制器130根据充电组的达到充电因子的比例控制与另一充电组的充电因子有关的电池包充电设备100。
例如，参照图1和图3C，参考字符304c示出根据每个充电组的达到充电条件的比例将充电组1至充电组4的脉冲电流大小调整为公共脉冲电流以及调整脉冲维持持续时间的状态。当充电组中的充电因子中的调整的脉冲维持持续时间(例如，0.1秒)被设置为小于预设的最小维持持续时间(例如，0.5秒)时，充电控制器130可将脉冲维持持续时间初始化为充电因子设置器110所设置的初始值(例如，1秒)。这里，充电控制器130被构造为在初始化脉冲维持持续时间的同时将充电组的脉冲电流大小自适应调整为公共脉冲电流大小(例如，2.5A)。
同时，充电控制器130基于每个充电组的调整的公共脉冲电流大小和达到充电条件的比例来调整每个充电组的脉冲维持持续时间。
充电控制器130基于充电组的充电条件和电池信息执行充电组的组联络控制。
例如，当充电条件是完全充电时，充电控制器130可在不执行组联络控制的情况下，对除从顺序充电完全充电的充电组之外的电池包进行充电。然而，充电控制器130不限于这样，通过组联络控制的顺序充电可根据用户或操作者的意图而被执行。例如，充电控制器130可在电池包的平均充电率是50％或更多时利用对充电组的联络控制，并可根据将被充到每个充电组的容量或SOC的比例通过对充电因子的组联络控制来执行充电。
此外，当充电条件是恒定容量充电时，充电控制器130可用于联络控制充电组，并可在特定充电组的联络控制的时间根据充电组以充电量的比例执行充电因子的组联络控制。具体地，充电容量根据充电组的电池状态(例如，SOC和/或SOH)在对电池包的充电开始之前被分配到充电组，根据一个或多个实施例，充电因子参考分配的充电容量而被联络控制。
例如，当从电池包充电设备供应55kW以对由充电组A、充电组B、充电组C和充电组D构成的电池包进行充电时，电池包充电设备100根据初始充电组的状态将10kW、10kW、15kW和20kW的充电量自适应分配给充电组并对充电组进行充电。然后，在50％的充电容量被充电并且当充电组的分配的充电量是5kW、5kW、7.5kW和10kW时充电控制器130调整充电因子使得充电组A的脉冲电流的大小被调整为10A的情况下，充电控制器130调整根据不同的充电组的充电容量的比例调整充电组的脉冲电流的大小。换言之，由于充电组的充电量的比例是A:B:C:D＝5kW:5kW:7.5kW:10kW＝1:1:1.5:2，所以当充电组A的脉冲电流的大小被调整为10A时，充电控制器130通过组联络控制将充电组B、充电组C和充电组D的脉冲电流的大小控制为10A、15A和20A。
此外，当通过组联络控制来调整脉冲电流的大小时，充电控制器130考虑图4中示出的SOC的最大脉冲电流的大小而将具有大于根据充电组的SOC的最大脉冲电流的脉冲电流的大小的充电组调整为具有与相应的充电组的SOC对应的最大脉冲电流的值。
同时，根据一个或多个实施例，充电控制器130通过指定充电持续时间来执行对电池包的充电。例如，充电控制器130在消耗50％的指定的充电持续时间之后通过组联络控制对充电组进行充电，此时，如果组联络控制是完全充电，则参考完全充电容量来计算每个充电组的剩余充电容量的比例，或基于指定的持续时间计算假想的可充电容量，并基于计算的结果执行组联络控制。当剩余充电容量的比例或假想的可充电容量被计算时，可与当上述充电条件是恒定容量充电时类似地通过组联络控制来执行顺序充电。
参照图1和图3D，在一个或多个实施例中，当在电池包连接到电池包充电设备100之后，立即确定每个充电组的组联络控制根据充电条件被执行时，电池包充电设备100根据充电组的SOC值确定初始充电因子以执行充电，然后在充电处理期间施加单个充电因子以对电池包顺序充电。接下来，当在执行充电时电池包的充电组的SOC达到特定水平时，充电控制器130联络调整(liaison-adjust)充电组的脉冲电流的大小，以确定是否执行联络控制，使得充电组同时达到充电条件。
当充电组的联络控制被确定时，充电控制器130在通过单个组控制因子或包控制因子调整特定组的充电因子时根据另一充电组的达到充电条件的比例(或将被充电的容量比例)联络调整充电组的充电因子。如上所述，电池包充电设备100被控制使得充电状态(例如，SOC比例等)的偏差通过组联络控制被逐渐减小，其中，在组联络控制中，在调整特定组的充电因子的同时调整另一充电组的充电因子。
参照图1和图4，当充电组被联络控制时，充电控制器130调整特定的充电组的脉冲电流，一经调整就根据每个充电组获得与其他充电组的SOC对应的最大脉冲电流，并当调整的脉冲电流的大小大于根据SOC的最大脉冲电流的大小时将调整的脉冲电流的大小设置为根据充电组的SOC的最大脉冲电流值。
然而，充电控制器130不限于这样，充电控制器130还可精确地控制充电组使得包括在充电组中的单个电池单元和/或模块之间的充电状态(例如，SOC比例等)的偏差被逐渐减小。
例如，当充电因子根据单个组控制因子被调整时，具体地，当包括在任何一个充电组中的单个充电单元的电压超过大约4.2V时，脉冲电流被调整为被降低为大约0.5C(C-比例)时，相应的单个电池单元的脉冲电流可被调整，相应的充电组的剩余的电池单元的脉冲电流被联络调整。也就是说，当特定充电组的单个电池单元的脉冲电流被调整时，可基于将参考当相应的单个电池单元的脉冲电流的大小用作参考时使用脉冲电流的大小作为电流限制的SOC值被充电的剩余的单个充电单元的ΔSOC比例来调整剩余单元的脉冲电流。
例如，参照图4，如果特定的充电组由电池单元A、电池单元B、电池单元C和电池单元D构成，当前它们的SOC是20％、26％、46％和56％，则当电池单元A的温度在将具有20％的SOC的单个电池单元A充电到4C(C-比例)期间超过预设的临界值使得脉冲电流的大小被调整为3.5C(C-比例)时，使用3.5C的调整的脉冲电流作为最大脉冲电流的SOC值对应于大约66％。这里，其他电池单元B、电池单元C和电池单元D的SOC值与相比于使用电池单元A的调整的脉冲电流作为最大脉冲电流的SOC的SOC值之间的差(-ΔSOC)分别是40％、20％和10％。
充电控制器130通过基于ΔSOC将单个电池单元B的脉冲电流设置为3.5C(C-比例)或类似水平，将单个电池单元C的脉冲电流设置为低于3.5C(C-比例)，将单个电池单元D的脉冲电流设置为根据SOC的最大脉冲电流范围内的最小脉冲电流或停止充电直到另一电池单元的SOC达到特定范围位置，来调整脉冲电流。电池包充电设备100被构造用于控制，使得经由通过组联络控制根据单个电池单元最小化SOC偏差来实现充电条件，其中，组联络控制基于参照单个电池单元的调整的电流将被充电的ΔSOC的比例。
参照图1和图3D，图3D的区间B举例说明当充电组被组联络控制时充电组随持续时间的SOC变化。充电控制器130在预定充电条件下经由通过对电池包的充电组的充电因子的组联络控制减小电池包的充电组或充电组的标准单元的SOC和/或SOH的偏差来提高电池包的寿命，即使当电池包由具有不同容量的电池构成时，电池也能统一达到充电条件。
图5是示出根据另一实施例的电池包充电设备的框图。
参照图5，电池包充电设备500包括充电因子设置器501、顺序充电器520、监控器530、充电控制器540和组设置器550。充电因子设置器510、顺序充电器520和充电控制器540具有与图1中示出的充电因子设置器110、顺序充电器120和充电控制器130相同或相似的配置，为了清楚和简明，以下将着重对设备的非重复的配置进行描述。
参照图5，监控器530被构造为在充电组的充电期间监视充电状态，并收集电池单元、电池模块和充电组中的至少一个单元的电池信息。这里，电池信息可以是包括电压V、电流I和温度信息T的感测数据以及包括电池内的SOC、SOH、过电位、离子浓度分布和温度的预期数据，但不限于此。
根据这个方面，当电池包连接到电池包充电设备500时，监控器530收集在充电前连接的电池包的电池信息，并将电池信息提供到充电因子设置器510。这里，充电因子设置器510基于在对连接的电池包进行充电之前收集的电池包的信息设置顺序脉冲充电因子和初始脉冲充电因子。此外，在即使当监控器530未提供初始电池包信息时连接的电池包的单个电池单元或电池模块具有相同的性能的前提下，充电因子设置器510可初始设置充电因子。
同时，组设置器550被构造为使用监控器530所收集的电池包信息设置充电组，其中，在充电组中，电池包的电池单元或电池模块中的至少一个被设置为标准单元。
例如，连接的电池包由多个电池模块构成，每个电池模块包括多个电池单元。组设置器550通过将包括多个电池单元的电池模块设置为一个组来设置电池模块的充电组。此外，组设置器550通过根据特定参考(例如，SOC值)基于具有相似SOC值的电池单元对一个电池模块中的多个电池单元进行分组来设置电池单元单位的充电组。然而，充电组不限于此，组设置器550可基于监控器530所收集的电池包的信息设置具有相似电池信息的单个电池单元和单个电池模块的单元-模块单位的充电组。
例如，如果电池包包括电池模块A和电池模块B，每个模块分别包括电池单元A1、电池单元A2、电池单元A3和电池单元A4以及电池单元B1、电池单元B2、电池单元B3和电池单元B4，电池单元A1、电池单元A2和电池单元A3的SOC分别是10％、20％和30％，电池单元A4和电池模块B的SOC是50％，组设置器550将单个电池单元A1、电池单元A2和电池单元A3分别设置为充电组1、充电组2和充电组3，并将电池单元A4和电池模块B设置为充电组4。
组设置器550基于电池单元和电池模块的性能以及电池包充电设备的最大允许峰值功率和SOH中的至少一个来设置充电组。
例如，当电池包连接到电池包充电设备500时，在电池包的单个电池模块或单个电池单元具有相同的性能的前提下，组设置器550可将连接的电池包设置为至少一个充电组。这里，组设置器550被构造为考虑顺序脉冲充电的脉冲-间歇持续时间而将电池包分类为例如四个或五个充电组。
此外，组设置器550使用从电池包充电设备获得的电池包充电设备的最大允许峰值功率将用于对电池包进行充电的最大脉冲功率除以电池包充电设备的最大允许峰值功率而得到的舍入值确定作为组的数量。
例如，当电池包充电设备的最大允许峰值功率是1VA时，用于对电池包进行充电的最大脉冲电流是5A，充电电压是1V，用于对电池包进行充电的最大脉冲功率是5VA。这里，将用于对电池包进行充电的最大脉冲功率除以电池包充电设备的最大允许峰值功率而获得的值5VA/1VA＝5，组设置器550可使用电池包的电池单元或电池模块中的至少一个作为标准单元来设置例如五个充电组。
通过上述组设置的电池顺序脉冲充电极大地降低电池包充电设备500的最大允许峰值功率，因此，电池包充电设备500的热量产生被降低。
例如，参照图3B，具有相同的内阻的四个电池模块连接到用于并行脉冲充电的电池包，当对电池包进行脉冲充电的脉冲电流和充电电压是20A和1V时，电池包充电设备所要求的峰值功率是20VA，这里，每个电池模块的充电功率是每个电池模块5VA。另一方面，当电池包的模块被设置为一个充电组，并且顺序充电根据充电组以与如上所述方式相同的方式被执行以将5VA的充电功率供应到每个电池模块时，充电组所要求的脉冲电流和电压分别是5A和1V。作为结果，电池包充电设备的最大允许峰值功率的要求的性能从20VA被降低到5VA，因此，使用具有相对较低容量的电池包充电设备500对具有EV等的大容量的电池包进行充电成为可能。
此外，根据一个或多个实施例，组设置器550基于电池的SOH根据具有电池的相似的SOH的单个电池单元或模块来设置组。例如，参照图2，虽然电池包B的电池模块1、电池模块2、电池模块3和电池模块4具有相同的SOC，但是电池模块1、电池模块2和电池模块3以及电池模块4可基于不同的SOH的比例被设置为不同的充电组。
组设置器550被构造为根据对组的顺序充电来设置参照SOC、SOH、电池内的温度和可充电容量中的至少一种电池信息所初始设置的充电组。
例如，参照图2，首先，连接到组设置器550的电池包A的模块具有相同的SOC。组设置器550基于SOH信息将电池模块设置为不同的充电组1至充电组4。然后，当充电组的SOH中的变化随着对充电组的顺序充电而发生时(例如，当充电组1至充电组4的SOH分别变化为95％、95％、100％和90％时)，组设置器550调整初始设置的充电组，使得充电组1和充电组2被设置为充电组1，充电组3被设置为充电组2，充电组4被设置为充电组3。然而，组设置器550不限于这个实施例，组设置器550考虑脉冲充电的最有效的脉冲-间歇持续时间而调整组。
当充电组被调整时，充电控制器540自适应调整与调整的组对应的充电因子。例如，参照图3C，当充电组的电池状态随着对充电组的顺序充电而变化时，调整的充电组被调整为具有不同的充电因子(例如，不同的电流大小、脉冲电流维持持续时间和脉冲周期)。
例如，当在单个电池单元或单个电池模块构成具有相同性能(301c)的前提下设置充电组1至充电组4时，充电组的SOH或SOC可随着顺序充电被执行而变化，充电控制器540基于监控器530的电池监视结果将充电因子自适应调整到被调整为具有相似的电池信息的单个电池单元或单个电池模块的组。例如，具有低SOC的充电组被调整为具有大的脉冲电流，或可被调整为具有比另一充电组更大的脉冲电流维持持续时间，具有比另一充电组更高的SOC的充电组可调整它的脉冲周期，使得当脉冲电流被施加到其他充电组两次(302c，303c)时只施加一个脉冲电流。
作为另一示例，当充电组的调整的充电因子被设置为偏离安全范围时，充电控制器540初始化相应的充电因子，并根据每个充电组达到充电条件的比例来控制另一充电组的充电因子。例如，当充电组中的充电因子中的调整的脉冲维持持续时间(例如，0.1秒)被设置为小于预设的最小维持持续时间(例如，0.5秒)时，充电控制器540可将脉冲维持持续时间初始化为充电控制器540所设置的初始值(例如，1秒)。这里，充电控制器540通过联络控制来控制充电组的脉冲电流大小以及脉冲维持持续时间的初始化。
例如，参照图5和图3C，充电控制器540可基于每个充电组的达到充电条件的比例将脉冲维持持续时间被初始化的充电组和其他充电组的脉冲电流大小调整为公共脉冲电流大小，并调整其他充电组(304c)的脉冲维持持续时间。如上所述，充电控制器540被构造为一经调整充电因子(诸如，一些充电组的脉冲维持持续时间的初始化)就联络控制充电组的脉冲电流大小和其他充电组的脉冲维持持续时间。
当充电组根据随着充电被执行而变化的电池信息被调整并且根据充电组和/或充电组的标准单元的充电因子被调整时，顺序充电器420根据调整的充电组和充电因子执行顺序充电。
图6是示出根据实施例的电池包充电方法的流程图。
图6是电池包充电设备100所执行的电池包充电方法的实施例。
参照图6，电池包充电设备100可根据充电组来设置包括脉冲电流的大小、脉冲电流维持持续时间和脉冲周期中的任何一个或两个或更多个的任何组合的充电因子，以执行顺序充电(610)。
例如，在电池包的全部的单个电池单元和单个电池模块具有相同的性能的前提下，电池包充电设备100考虑最有效的顺序脉冲充电的脉冲-间歇持续时间来确定脉冲周期。例如，在当对包括四个电池模块的电池包执行顺序充电时电池包的单个电池单元和单个电池模块具有相同的性能的前提下，电池模块被设置为一个充电组，顺序脉冲电流维持持续时间是t，间歇周期是3t，脉冲周期是4t，根据初始的充电组的充电因子可被设置为将相同大小的脉冲电流施加到充电组(610)。
这里，在电池包的单个电池单元和单个电池模块具有相同的性能的如上所述的前提下，虽然充电组的设置可考虑最有效的顺序脉冲充电的脉冲-间歇持续时间来确定脉冲周期，但是充电组的设置不限于这样，充电组可基于电池包充电设备的最大允许峰值功率和SOH中的至少一个而被设置(610)。
例如，参照图2，作为电池信息监控的结果，当连接到电池包充电设备100的电池包是电池包A时，电池包充电设备100执行根据电池模块的SOC将电池模块1设置为充电组1、将电池模块2和电池模块3设置为充电组2以及将电池模块4设置为充电组3的方法。
当充电因子被设置时，电池包充电设备100根据确定的充电因子执行顺序充电(620)。
参照图3A，电池包充电设备100通过根据设置的组的充电因子将脉冲电流顺序施加到充电组来对充电组进行顺序充电。
例如，在连接到电池包充电设备100的电池包包括四个单独的电池模块以及电池模块具有相同的功能的前提下，当通过电池模块被设置为一个充电组的方法来设置充电组时，电池模块1被分为充电组1(301a)，电池模块2被分为充电组2(302a)，设置的充电组被顺序充电，用于顺序充电的脉冲具有周期4t，脉冲电流在时间t被施加，间歇周期具有持续时间3t。示出的t、2t、3t和4t只指示相对的顺序，而不指示提供到每个充电组的持续时间。换言之，根据一个或多个实施例，考虑时间，t等于4t。然而，在其他实施例中，每个充电组的持续时间可基于诸如电池包中的单元或模块的数量的因子来确定。
这里，电池包充电设备100在时间t将脉冲电流施加到充电组1，在时间2t将脉冲电流施加到充电组2，并在时间3t将脉冲电流施加到充电组3，以对电池包的充电组进行顺序充电。这里，充电组2(302a)在电池包充电设备100的充电组1(301a)的间歇持续时间中的至少一部分间歇持续时间的期间被充电以在脉冲周期4t期间对充电组1(301a)、充电组2(302a)、充电组3(303a)和充电组4(304a)进行顺序充电(602)。此时，虽然图3A示出模块被设置为不同充电组的四个充电组被顺序充电，但是充电组的数量不限于此，充电组的数量和/或顺序脉冲电流的施加周期可基于电池信息被调整。
此外，当对电池包的顺序充电被执行并且充电组的充电条件变化时，电池包充电设备100通过确定电池包是否达到充电条件来对电池包进行充电。这里，充电条件可以是电池包的完全充电、电池包的恒定持续时间充电、电池包的恒定容量充电等，但不限于此。
例如，当充电条件是电池包的完全充电时，电池包充电设备100通过以下方式对电池包进行充电：执行顺序充电，直到充电组被完全充电为止，并从顺序充电排除首先被完全充电的充电组。此外，充电组可通过组联络控制在降低充电组的充电状态的偏差的同时被电池包充电设备100顺序充电。例如，当电池包的平均充电率是50％或更多时，充电组可被联络控制为根据将根据充电组被充电的容量或SOC的比例的充电因子的组联络控制被充电。
当电池包未达到充电条件和被持续充电时，电池包充电设备100基于单个组控制因子调整充电因子。这里，单个组控制因子包括包括在充电组中的单独的电池单元和/或模块的电压、过电位、离子扩散分布和温度中的任何一个或者两个或更多个的任何组合，但不限于此。
例如，电池包充电设备100基于单个组控制因子调整充电因子使得可在安全范围内对充电组进行充电，并调整电池组的充电组和包括在充电组中的单独的电池单元和/或模块的充电因子。例如，当相应的充电组的温度超过预设的临界值时，单个组控制因子可基于电池包的充电组的信息暂时停止相应的充电组，直到相应的充电组的脉冲电流的大小通过调节充电因子被大幅减小，或者相应的充电组的温度等于小于预设的临界值为止(630)。
此外，当电池包未达到充电条件并继续充电时，即使当电池包的全部的单个组控制因子等于或小于临界值时，电池包充电设备100也可基于包控制因子调整充电因子，使得电池包充电设备100降低充电状态的偏差(630)。这里，虽然包控制因子可包括电池包的充电因子的温度偏差、SOC偏差和SOH偏差中的任何一个或者两个或更多个的任何组合，但是包控制因子不限于此，并可包括充电组中所包括的单独的电池单元和/或单独的电池模块的温度、SOC和SOH之间的偏差。
例如，即使在充电组的温度不超过预设的临界值的情况下，当来自另一充电组的温度偏差是大约10或更多时，电池包充电设备100暂时停止(减少)对相应的充电组的充电，直到具有最大温度的充电组的脉冲电流的大小被降低或与相应的充电组不同的充电组的温度偏差等于或小于预设的临界值为止。
接下来，电池包充电设备100考虑进行顺序充电而调整充电组。例如，首先，当在电池包的单独的电池单元和单独的电池模块具有相同的性能的前提下设置充电组时，电池的SOH或SOC之间的差可随着顺序充电被执行而产生，此时，电池包充电设备100在调整充电因子的同时使用具有相似的电池信息(例如，相似的SOC或SOH)的单独的电池单元或单独的电池模块来调整充电组。
例如，参照图2，电池包充电设备100基于电池包B的SOC和脉冲-间歇持续时间将电池模块设置为不同的充电组1至充电组4。当充电组1至充电组4在充电之前的SOH分别是100％、95％、95％和90％时，即使当具有相同大小的脉冲电流被施加到充电组以执行顺序充电时，充电组的SOC也可能不同。例如，当充电组1至充电组4的SOC随着充电被执行而分别变化为20％、25％、25％和35％时，电池包充电设备100调整初始设置的充电组，使得充电组2和充电组3被设置为充电组2，充电组4被设置为充电组3。
图7是示出根据另一实施例的电池包充电方法的流程图。
图7是电池包充电设备(诸如，电池包充电设备500)所执行的电池包充电方法的实施例。
电池包充电设备500在电池包连接到电池包充电设备500时设置充电因子(710)。充电因子可包括充电组的脉冲电流的大小、脉冲电流维持持续时间和脉冲周期中的至少一个。
接下来，当充电因子被设置时，电池包充电设备500执行对充电组的顺序充电(720)。虽然，在顺序充电中，脉冲电流根据设置的组中的组的充电因子被顺序施加到充电组，脉冲电流在被施加脉冲电流的前一充电组的间歇持续时间期间被施加到下一充电组，但是顺序充电不限于这样，并且可考虑顺序脉冲充电的最有效的脉冲-间歇持续时间来对充电组进行顺序充电(720)。
电池包充电设备500在执行顺序充电的同时持续监视和收集电池信息(730)。虽然电池信息可以是包括电压V、电流I和温度信息T的感测数据以及电池内的SOC、SOH、过电位、离子浓度分布和温度的预期数据，但没有限制。
同时，虽然图7示出电池信息在顺序充电期间被监视，但是电池信息不限于此，并可在连接电池包到电池包充电设备的同时被监视，此时，监视的结果可用于设置充电组的初始充电因子。
电池包充电设备500通过持续监视电池信息来确定电池包是否达到充电条件，以确定是否继续顺序充电。
例如，当连接的电池包的充电条件是完全充电时，电池包充电设备500基于电池信息的监视的结果停止对电池包的充电组的顺序充电。然而，电池包充电设备500不限于这样，当根据通过充电组的联络控制的充电组或SOC的比例的将被充电的容量包括在预定的完全充电范围内时，对相应的充电组的顺序充电可被停止。
例如，电池包充电设备500可被构造为当连接的电池包的充电组的平均SOC超过大约90％和充电组之间的SOC偏差小于大约5％时，电池包被完全充电，在这种情况下，对相应的充电组的充电可被停止。
此时，作为电池信息的监视的结果，当电池包未达到充电条件和顺序充电继续时，电池包充电设备500比较单个组控制因子与预设的临界值，并确定是否调整充电组的充电因子(750)。单个组控制因子可包括电池包的充电组的电压、过电位、离子扩散分布和温度中的任何一个或者两个或更多个的任何组合，但不限于此。
例如，当充电组的温度超过预设的临界值时，电池包充电设备500调整充电组的充电因子以将相应的充电组的脉冲电流减小为预定的脉冲电流值。然而，没有限制，并可根据用户或操作者表示的意图、电池包的性能和电池包充电设备的说明来不同地确定单个组控制因子。
例如，当充电组的SOC超过大约90％时，为了降低由于过度充电而造成的电池包的损坏和爆炸的危险，电池包充电设备500可调整相应的充电组的充电因子，以施加前一充电脉冲电流的1/5的脉冲电流来执行充电。
此外，当单个组控制因子未超过临界值时，电池包充电设备500通过比较包控制因子与预设的临界值来确定是否调节充电组的充电因子。这里，包控制因子包括充电组或包括在充电组中的单独的电池单元和/或电池模块之间的温度偏差、SOC偏差和SOH偏差中的任何一个或者两个或更多个的任何组合，但不限于此。
例如，当连接的电池包的充电组的平均SOC是50％或更多以及每个充电组的SOC偏差是10％或更多时，电池包充电设备500可将电池包的充电组中的具有最大SOC值的充电组的脉冲电流减小为0.3C(C-比例)。
为了描述的方便，虽然图7示出当单个组控制因子未超过预定的临界值时通过比较包控制因子与预设的临界值来调整充电组的充电因子(760)，但是没有限制，即使当单个组控制因子超过临界值以调整充电组的充电因子，电池包充电设备500也可用于比较包控制因子与预设的临界值以调整充电组的充电因子。
当单个组控制因子或包控制因子超过临界值而作为比较单个组控制因子和包控制因子与预设的临界值的结果时，电池包充电设备500调整相应的充电组的充电因子(770)。然而，没有限制，可通过从顺序充电排除具有大于预定临界值的单个组控制因子的相应的充电组的方法来执行顺序充电。
当充电组的充电因子被调整时，电池包充电设备500确定是否通过联络另一充电组来执行控制充电因子的组联络控制。
例如，当电池包充电设备500根据电池包的充电组达到充电条件的比例确定组联络控制时，在充电条件是电池包的恒定持续时间充电的前提下，电池包充电设备500通过参照完全充电容量计算每个充电组的剩余充电容量比例或者基于指定的持续时间计算假想的可充电容量来执行充电组的联络控制。
例如，当充电组的电压超过4.2V并且脉冲电流的大小调整为降低0.5C(C-比例)时，电池包充电设备500调整相应的充电组的电流和联络控制剩余充电组的脉冲电流(790)。
例如，当充电组的充电因子被调整时，电池包充电设备500基于将被充电的剩余充电组的ΔSOC比例来参考当相应的充电单元的脉冲电流的大小用作参考时使用脉冲电流的大小作为最大电流的SOC值来调整剩余充电组的脉冲电流。然而，没有限制，电池包充电设备500可被驱动为仅调整相应的充电组的充电因子，还可基于充电组的电池信息自主地控制剩余充电组的充电因子。此外，当调整的脉冲电流的大小超过根据SOC的最大脉冲电流的大小时，电池包充电设备500将脉冲电流的大小设置为根据充电组的SOC的最大电流值。
作为另一示例，当充电组的调整的充电因子被设置为偏离安全范围并且相应的充电因子被调整时，电池包充电设备500根据每个充电组达到充电条件的比例来联络控制其他充电组的充电因子。例如，当充电组的充电因子中的调整的脉冲维持持续时间(例如，0.1秒)被设置为小于预设的最小维持持续时间(例如，0.5秒)时，电池包充电设备500将脉冲维持持续时间初始化为初始设置的值(例如，1秒)。这里，电池包充电设备500通过联络控制来控制每个充电组的脉冲电流大小以及脉冲维持持续时间的初始化。例如，电池包充电设备500可基于每个充电组的达到充电条件的比例通过联络控制将脉冲维持持续时间被初始化的充电组和其他充电组的脉冲电流大小调整为公共脉冲电流大小，并调整其它充电组的脉冲维持持续时间。如上所述，电池包充电设备500一经调整充电因子(诸如，初始化一些充电组的脉冲维持持续时间)就联络控制充电组的脉冲电流大小和其他充电组的脉冲维持持续时间。
接下来，电池包充电设备500通过根据顺序充电的进度反映变化的电池信息来使用变化的充电因子继续执行对组的顺序充电(720)。
根据一个或多个实施例的电池包充电设备包括处理器。处理器基于接收的电池信息设置电池包的充电组的充电因子。充电组是进行顺序充电的基本单元，电池包的电池模块或电池单元可被设置为单元。例如，每个电池模块可被设置为充电组，两个或更多个电池模块可被设置为充电组。此外，两个或更多个电池单元可被设置为充电组。
当充电因子被设置时，处理器根据设置的充电因子对充电组进行顺序充电，并基于单个组控制因子和包控制因子中的一个或二者在顺序充电期间控制对充电组的充电。
这里，对电池包的顺序充电和对它的控制可由处理器根据图6和图7中示出的电池包充电方法来实施。
此外，电池包充电设备的处理器可根据执行的功能由单独的处理器独立构成。例如，虽然处理器可执行与电池包的充电有关的一系列处理的全部，但是被配置为监视电池状态的处理器和被配置为执行顺序充电的处理器可由单独的处理器构成。
图8是示出根据实施例的电池管理系统的框图。
参照图8，电池管理系统800包括电池管理设备810和电池820。
根据一个或多个实施例的电池管理设备810可被应用到图1和图5中示出的电池包充电设备100和电池包充电设备500。
当电池820连接到电池管理设备810时，电池管理设备810监视用于设置充电因子的电池信息。当电池信息被收集时，电池管理设备810基于电池信息设置用于顺序充电而连接的电池820的充电组。这里，电池820是包括串行和/或并行连接的多个电池模块的电池包。此外，包括在电池包中的每个电池模块包括多个单独的电池单元，电池模块或电池单元中的每一个是包括镍金属电池和锂电子电池等的蓄电池。
例如，参照图2，作为电池信息的监控的结果，当电池管理系统800的电池820是电池包A时，电池管理设备810基于电池模块的SOC将电池模块1设置为充电组1、将电池模块2和电池模块3设置为充电组2以及将电池模块4设置为充电组3。
电池管理设备810为对设置的充电组的顺序充电设置充电组的充电因子，基于设置的充电因子执行对电池820的充电组的顺序充电，并基于单个组控制因子和包控制因子中的一个或二者在执行充电的同时控制对充电组的充电。
通过被配置为执行本申请中描述的由硬件组件执行的操作的硬件组件来实现图1和图5中的执行本申请中描述的操作的充电因子设置器110/510、顺序充电器120/520、充电控制器130/540、监视器530和组设置器550。可用于执行本申请中描述的操作的硬件组件的示例在适当情况下包括包括控制器、传感器、生成器、驱动器、存储器、比较器、算术逻辑单元、加法器、减法器、乘法器、除法器、集成器和被配置为执行本申请中描述的操作的任何其他电子组件。在其他示例中，通过计算硬件(例如，通过一个或多个处理器或计算机)来实现执行本申请中描述的操作的硬件组件。通过一个或多个处理元件(诸如，逻辑门的阵列、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、现场可编程门阵列、可编程逻辑阵列、微处理器或被配置为以限定的方式响应并执行指令以获得期望结果的任意其他装置或装置的组合)来实现处理器或计算机。在一个示例中，处理器或计算机包括，或连接到存储由处理器或计算机执行的指令或软件的一个或多个存储器。通过处理器或计算机实现的硬件组件可执行指令或软件(诸如，操作系统(OS))和在OS上运行的一个或多个软件应用，以执行本申请中描述的操作。硬件组件也响应于指令或软件的执行而访问、操控、处理、创建和存储数据。为了简单，单数术语“处理器”或“计算机”可用于本申请中描述的示例的描述，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可包括多个处理元件或多种类型的处理元件或二者。例如，可通过单个处理器或者两个或更多个处理器或者处理器和控制器来实现单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件。可通过一个或多个处理器或者处理器和控制器来实现一个或多个硬件组件，可通过一个或多个其它处理器或者另一处理器和另一控制器来实现一个或多个其它硬件组件。一个或多个处理器或者处理器和控制器可实现单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件。硬件组件可具有任意一个或多个不同的处理配置，其示例包括单个处理器、独立处理器、并行处理器、单指令单数据(SISD)多处理、单指令多数据(SIMD)多处理、多指令单数据(MISD)多处理和多指令多数据(MIMD)多处理。
通过计算硬件(例如，通过一个或多个处理器或计算机)来执行在图3A至图3D、图6和图7中示出的执行本申请中描述的操作的方法，一个或多个处理器或计算机被实现为如上面描述地执行指令或软件以执行本申请中描述的由方法执行的操作。例如，可通过单个处理器或者两个或更多个处理器或者处理器和控制器来执行单个操作或者两个或更多个操作。可通过一个或多个处理器或者处理器和控制器来执行一个或多个操作，可通过一个或多个其它处理器或者另一处理器和另一控制器来执行一个或多个其它操作。一个或多个处理器或者处理器和控制器可执行单个操作或者两个或更多个操作。
用于控制计算硬件(例如，一个或多个处理器或计算机)实现硬件组件并且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、指令或其任何组合，以单独地或共同地指示或配置一个或多个处理器或计算机如机器或专用计算机那样操作，以执行由硬件组件执行的操作和如上面描述的方法。在一个示例中，指令或软件包括直接由一个或多个处理器或计算机执行的机器代码(诸如，由编译器产生的机器代码)。在另一示例中，指令或软件包括由一个或多个处理器或计算机使用解释器执行的更高级代码。可基于附图中示出的框图和流程图以及说明书中的相应描述，使用任意的编程语言编写指令或软件，所述说明书公开了用于执行由硬件组件执行的操作和如上所述的方法的算法。
用于控制计算硬件(例如，一个或多个处理器或计算机)实现硬件组件并且执行如上所述的方法的指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件以及数据结构可被记录、存储或固定在一个或多个非暂时性计算机可读存储介质中，或被记录、存储或固定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)、随机存取存储器(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、固态盘和本领域普通技术人员已知的任意装置，所述任意装置能够以非暂时性的方式存储指令或软件和任何相关联的数据、数据文件以及数据结构，并将指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件以及数据结构提供给处理器或计算机，以便处理器或计算机能执行指令。在一个示例中，指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件以及数据结构被分布在联网的计算机系统上，使得指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件以及数据结构通过处理器或计算机以分布式的方式存储、访问和执行。
虽然本说明包括特定示例，但是在理解本申请的公开之后将清楚的是：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，可在这些示例中进行形式上和细节上的各种改变。在此描述的示例应仅在描述意义上考虑，而非为了限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被视为可被应用于在其它示例中的相似特征或方面。如果按照不同顺序执行描述的技术，和/或如果按照不同方式组合在描述的系统、架构、装置或电路中的组件和/或由其它组件或其等同物来替代或补充在描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可实现适当的结果。因此，本公开的范围并非由具体实施方式限定而是由权利要求和它们的等同物所限定，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包括在本公开中。

Claims (26)

1.一种包括被分配到充电组的电池模块的电池包充电设备，所述电池包充电设备包括：
充电因子设置器，被构造为基于电池信息设置电池包的充电组的充电因子；
顺序充电器，被构造为基于充电组的设置的充电因子对电池包的充电组顺序充电；
充电控制器，被构造为：当充电组被顺序充电时，基于单个组控制因子和包控制因子中的一个或者二者，控制对充电组的充电，
其中，控制对充电组的充电的步骤包括：当充电组还未达到充电条件时，将单个组控制因子与预设的第一临界值进行比较，当单个组控制因子超过第一临界值时，调整充电组的充电因子；当单个组控制因子未超过第一临界值时，将包控制因子与预设的第二临界值进行比较；当包控制因子超过第二临界值时，调整充电组的充电因子；或者，
控制对充电组的充电的步骤包括：将单个组控制因子与预设的第一临界值进行比较，并且将包控制因子与预设的第二临界值进行比较；当单个组控制因子超过第一临界值或包控制因子超过第二临界值时，调整充电组的充电因子，
其中，单个组控制因子用于调整充电因子，使得在安全范围内对充电组进行充电，
其中，包控制因子用于调整充电因子，使得降低充电状态的偏差。
2.根据权利要求1所述的电池包充电设备，还包括：
组设置器，被构造为基于电池单元或电池模块的性能以及所述电池包充电设备的最大允许峰值功率和健康状态(SOH)中的任何一个或者两个或更多个的任何组合，使用电池包的电池单元和电池模块中的一个或二者作为标准单元来设置充电组。
3.根据权利要求2所述的电池包充电设备，还包括：
监视器，被构造为在充电组的充电期间监视充电状态，并使用电池单元、电池模块和充电组中的至少一个单元来收集电池信息，
其中，组设置器还被构造为基于根据充电组的充电进度收集的电池信息调整充电组。
4.根据权利要求1所述的电池包充电设备，其中，每个充电组的充电因子包括充电组的脉冲电流的大小、脉冲电流维持持续时间和脉冲周期中的任何一个或者两个或更多个的任何组合。
5.根据权利要求4所述的电池包充电设备，其中，顺序充电器还被构造为：根据充电组的设置的充电因子将脉冲电流顺序地施加到充电组，并在前一充电组的间歇持续时间期间将脉冲电流施加到下一充电组。
6.根据权利要求1所述的电池包充电设备，其中，充电控制器还被构造为：通过将调整的充电因子的脉冲维持持续时间与预设的最小维持持续时间进行比较来产生比较的结果，并基于比较的结果，将脉冲维持持续时间初始化为初始值。
7.根据权利要求6所述的电池包充电设备，其中，充电控制器还被构造为：当脉冲维持持续时间被初始化时，将充电组的脉冲电流大小调整为公共脉冲大小。
8.根据权利要求1所述的电池包充电设备，其中，充电条件包括充电组是否被完全充电以及当充电组未被完全充电时的充电量和充电持续时间中的一个或者二者。
9.根据权利要求1所述的电池包充电设备，其中，单个组控制因子包括电压、过电位、离子扩散分布和温度中的任何一个或者两个或更多个的任何组合，
包控制因子包括温度偏差、荷电状态(SOC)偏差和健康状态(SOH)偏差中的任何一个或者两个或更多个的任何组合。
10.根据权利要求9所述的电池包充电设备，其中，充电控制器还被构造为：基于充电组的根据SOC的最大电流，调整充电组的充电因子。
11.根据权利要求1所述的电池包充电设备，其中，充电控制器还被构造为：基于充电组的充电条件和电池信息确定是否执行组联络控制，并当确定联络控制充电组时，根据充电组达到充电条件的比例通过组联络控制调整充电组的充电因子。
12.根据权利要求11所述的电池包充电设备，其中，充电控制器还被构造为：将脉冲维持持续时间被调整为小于最小维持持续时间的充电组的脉冲维持持续时间初始化为初始值，并根据每个充电组达到充电条件的比例来调整其他充电组的脉冲维持持续时间。
13.一种对包括被建立为充电组的电池模块的电池包进行充电的方法，所述方法包括：
基于电池信息设置电池包的充电组的充电因子；
基于充电组的设置的充电因子对电池包的充电组顺序充电；
当充电组被顺序充电时，基于单个组控制因子和包控制因子中的一个或者二者控制对充电组的充电，
其中，控制对充电组的充电的步骤包括：当充电组还未达到充电条件时，将单个组控制因子与预设的第一临界值进行比较，当单个组控制因子超过第一临界值时，调整充电组的充电因子；当单个组控制因子未超过第一临界值时，将包控制因子与预设的第二临界值进行比较；当包控制因子超过第二临界值时，调整充电组的充电因子；或者，
控制对充电组的充电的步骤包括：将单个组控制因子与预设的第一临界值进行比较，并且将包控制因子与预设的第二临界值进行比较；当单个组控制因子超过第一临界值或包控制因子超过第二临界值时，调整充电组的充电因子，
其中，单个组控制因子用于调整充电因子，使得在安全范围内对充电组进行充电，
其中，包控制因子用于调整充电因子，使得降低充电状态的偏差。
14.根据权利要求13所述的电池包充电方法，还包括：基于电池单元或电池模块的性能以及电池包充电设备的最大允许峰值功率和SOH中的任何一个或者两个或更多个的任何组合，使用电池包的电池单元或电池模块中的一个或二者作为标准单元来设置充电组。
15.根据权利要求14所述的电池包充电方法，还包括：在对充电组的充电期间监视充电状态，并收集电池单元、电池模块和充电组中的至少一个单元的电池信息，
其中，在设置充电组的步骤中，基于随着对充电组的充电被执行而收集的电池信息来调整充电组。
16.根据权利要求13所述的电池包充电方法，其中，充电组的充电因子包括每个充电组的脉冲电流的大小、脉冲电流维持持续时间和脉冲周期中的任何一个或者两个或更多个的任何组合。
17.根据权利要求16所述的电池包充电方法，其中，在执行顺序充电的步骤中，根据充电组的设置的充电因子将脉冲电流顺序地施加到充电组，并在被施加脉冲电流的前一充电组的间歇持续时间期间将脉冲电流施加到下一充电组。
18.根据权利要求13所述的电池包充电方法，其中，在控制对充电组的充电的步骤中，通过将调整的充电因子的脉冲维持持续时间与预设的最小维持持续时间进行比较来产生比较的结果，并基于比较的结果将脉冲维持持续时间初始化为初始值。
19.根据权利要求18所述的电池包充电方法，其中，在控制对充电组的充电的步骤中，当脉冲维持持续时间被初始化时，将充电组的脉冲电流大小调整为公共脉冲电流大小。
20.根据权利要求13所述的电池包充电方法，其中，充电条件包括充电组是否实现完全充电以及当未实现完全充电时的充电量和充电持续时间中的一个或者二者。
21.根据权利要求13所述的电池包充电方法，其中，单个组控制因子包括电压、过电位、离子扩散分布和温度中的任何一个或者任何两个或更多个，
包控制因子包括温度偏差、SOC偏差和SOH偏差中的一个或者二者。
22.根据权利要求21所述的电池包充电方法，其中，在控制对充电组的充电的步骤中，基于充电组的根据SOC的最大电流，调整充电组的充电因子。
23.根据权利要求13所述的电池包充电方法，其中，在控制对充电组的充电的步骤中，基于充电组的充电条件和电池信息确定是否实现组联络控制，并当确定联络控制充电组时根据充电组达到充电条件的比例调整充电组的充电因子。
24.根据权利要求23所述的电池包充电方法，其中，在控制对充电组的充电的步骤中，将脉冲维持持续时间被调整为小于最小维持持续时间的充电组的脉冲维持持续时间初始化为初始值，并根据每个充电组达到充电条件的比例来调整其他充电组的脉冲维持持续时间。
25.一种包括被建立为充电组的电池模块的电池包充电设备，所述电池包充电设备包括：
处理器，
其中，处理器被构造为：基于电池信息，设置电池包的充电组的充电因子；基于设置的充电组的充电因子，对电池包的充电组顺序充电；当充电组被顺序充电时，基于单个组控制因子和包控制因子中的一个或者二者，控制对充电组的充电，
其中，控制对充电组的充电的步骤包括：当充电组还未达到充电条件时，将单个组控制因子与预设的第一临界值进行比较，当单个组控制因子超过第一临界值时，调整充电组的充电因子；当单个组控制因子未超过第一临界值时，将包控制因子与预设的第二临界值进行比较；当包控制因子超过第二临界值时，调整充电组的充电因子；或者，
控制对充电组的充电的步骤包括：将单个组控制因子与预设的第一临界值进行比较，并且将包控制因子与预设的第二临界值进行比较；当单个组控制因子超过第一临界值或包控制因子超过第二临界值时，调整充电组的充电因子，
其中，单个组控制因子用于调整充电因子，使得在安全范围内对充电组进行充电，
其中，包控制因子用于调整充电因子，使得降低充电状态的偏差。
26.一种电池管理系统，包括：
电池，包括电池模块；
电池管理设备，被构造为对电池的充电组顺序充电，并当充电组被顺序充电时，基于单个组控制因子和包控制因子中的一个或者二者控制对充电组的充电，
其中，控制对充电组的充电的步骤包括：当充电组还未达到充电条件时，将单个组控制因子与预设的第一临界值进行比较，当单个组控制因子超过第一临界值时，调整充电组的充电因子；当单个组控制因子未超过第一临界值时，将包控制因子与预设的第二临界值进行比较；当包控制因子超过第二临界值时，调整充电组的充电因子；或者，
控制对充电组的充电的步骤包括：将单个组控制因子与预设的第一临界值进行比较，并且将包控制因子与预设的第二临界值进行比较；当单个组控制因子超过第一临界值或包控制因子超过第二临界值时，调整充电组的充电因子，
其中，单个组控制因子用于调整充电因子，使得在安全范围内对充电组进行充电，
其中，包控制因子用于调整充电因子，使得降低充电状态的偏差。
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