CN108352537B - 用于多种应用和电动车辆的便携式且模块化储能器 - Google Patents

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Abstract

一种可拆卸的模块化电池组可以包括具有至少0.125立方英尺的体积的第一壳体、以及提供至少1kW的电力的多个电池单元。所述模块化电池组还可以包括聚集来自所述多个电池单元的电力的处理系统、以及将所述模块化电池组的状态传送到第二壳体的第一接口。所述模块化电池组还可以包括将聚集的电力传输到所述第二壳体的第二接口、以及封装在所述第一壳体中的散热材料。所述散热材料可以在所述壳体中被布置成邻近所述多个电池单元以将热从所述多个电池单元传递出去且将所述热传递到所述第二壳体。

Description

用于多种应用和电动车辆的便携式且模块化储能器
相关申请的交叉引用
本申请要求在2015年7月31日递交的美国临时专利申请No.62/199,835的权益，该美国临时专利申请通过引用并入在本文中。本申请还要求在2016年7月29日递交的美国临时专利申请No.62/368,880的权益，该美国临时专利申请通过引用并入在本文中。
技术领域
本申请涉及用于多种应用和电动车辆的便携式且模块化储能器。
背景技术
过去二十年的技术革命已造成许多变化-从因特网和社交媒介到移动电话和平板电脑。经常被忽视的是该技术已实现的间接发展。小型高耗电设备促使研究新电池化学反应，诸如在2000年代的锂离子，以及现在的化学反应是新兴的，其提供10倍的性能。技术实现了通过物联网(Internet of Things，IoT)的绿色运动及其给予的传感器、监控和管理能力。技术还使汽车行业能够开发更干净、更快速、需要较少维护、且可能很快甚至不需要驾驶员的新型车载平台。最后，技术使能源和公用事业行业能够从化石燃料发电厂及其客户迁移到更高效且有效的传送和传输方法的效用。这些行业现在围绕单一概念汇聚：能量存储。
发明内容
在一些实施方式中，一种可拆卸的模块化电池组可以包括具有至少0.125立方英尺的体积的第一壳体、以及封装在所述第一壳体中的多个电池单元。所述多个电池单元可以提供至少1kW的电力。所述模块化电池组还可以包括封装在所述壳体中的处理系统，所述处理系统聚集来自所述多个电池单元的电力。所述模块化电池组可以附加地包括第一接口，所述第一接口将所述模块化电池组的状态传送到第二壳体。所述第二壳体可以配置成可拆卸地容纳多个模块化电池组。所述模块化电池组还可以包括将从所述多个电池单元聚集的电力从所述处理系统传输到所述第二壳体的第二接口、以及封装在所述第一壳体中的散热材料。所述散热材料可以在所述壳体中被布置成邻近所述多个电池单元以将热从所述多个电池单元传递出去且将所述热传递到所述第二壳体。
在一些实施方式中，从所述多个电池单元聚集的电力可以被传输到电动或混合动力车辆的发动机。所述散热材料可以包括导热流体。所述电池组可以包括：在所述第二壳体上与第一排出阀配合的第一进给阀，其中，所述导热流体从所述第二壳体被泵送进入所述第一进给阀；以及在所述第二壳体上与第二进给阀配合的第二排出阀，其中，所述导热流体通过所述第二排出阀而从所述模块化电池组被泵送到所述第二壳体。所述处理系统可以包括温度传感器；以及所述处理系统可以基于从所述温度传感器接收的温度读数控制所述导热流体流入所述第一壳体中。所述散热材料可以包括不导电的灭火剂。所述多个电池单元可以被分组在多个电池子模块中，所述多个电池子模块单独地被封装在所述第一壳体内。所述多个电池子模块中的每一者可以包括与所述模块化电池组的所述处理系统通信的处理器。所述模块化电池组可以包括5个至9个电池子模块，且所述多个电池子模块中的每一者可以包括10个至16个锂离子18650电池单元。所述模块化电池组还可以包括管状体，所述管状体的路线邻近所述多个电池子模块中的每一者，其中，所述散热材料流经所述管状体。
在一些实施方式中，一种通过模块化电池组提供电力的方法可以包括：将所述模块化电池组插入第二壳体中。所述模块化电池组可以包括具有至少0.125立方英尺的体积的第一壳体，且所述第二壳体可以配置成可拆卸地容纳多个模块化电池组。所述方法还可以包括：通过所述模块化电池组的第一接口将所述模块化电池组的状态传送到所述第二壳体。所述方法可以附加地包括：通过所述模块化电池组的处理系统聚集来自封装在所述第一壳体中的多个电池单元的电力。所述多个电池单元可以提供至少1kW的电力。所述方法还可以包括：通过所述模块化电池组的第二接口将从所述多个电池单体聚集的电力从所述处理系统提供给所述第二壳体。所述方法还可以包括：使用封装在所述第一壳体中的散热材料将热从所述多个电池单元传递出去。所述散热材料可以在所述壳体中被布置成邻近所述多个电池单元以将热从所述多个电池单元传递出去且将所述热传递到所述第二壳体。
在一些实施方式中，所述散热材料可以包括固体材料，且所述模块化电池组的所述第一壳体可以为气密的。所述多个电池单元可以包括多个超级电容器。所述第一接口可以包括与所述第二壳体无线通信的无线通信系统。所述第二接口可以包括发射器线圈，所述发射器线圈将从所述多个电池单元聚集的电力无线地传输到所述第二壳体。所述第二接口可以包括双极有线端口，所述双极有线端口与所述第二壳体的对应双极有线端口配合。所述第一壳体的体积可以为至少0.50立方英尺，具有大约6英寸×6英寸×12英寸的尺寸。所述方法还可以包括：通过所述模块化电池组的所述第一接口将所述模块化电池组的充电历史传送到所述第二壳体。提供给所述第二壳体的、从所述多个电池单元聚集的电力可以包括大约48VDC且45A的信号。所述方法还可以包括：通过所述模块化电池组的所述第二接口从所述第二壳体接收充电电力，以及使用来自所述第二壳体的所述充电电力为所述模块化电池组的所述多个电池单元充电。
在一些实施方式中，一种使用多个独立电池组产生限定的电力输出的电源系统可以包括多个模块化电池组。所述多个模块化电池组中的每一者可以包括：第一壳体；封装在所述第一壳体中的多个电池单元；第一接口，所述第一接口传送与所述模块化电池组相关联的信息；以及第二接口，所述第二接口传输来自所述多个电池单元的电力。所述电源系统还可以包括：第二壳体，所述第二壳体配置成可拆卸地容纳所述多个模块化电池组；以及波形生成电路。所述电源系统还可以包括处理系统，所述处理系统配置成：从所述多个模块化电池组中的每一者接收所述信息，所述信息指示用于从所述多个模块化电池组中的每一者接收的各自电力的电波形特性；引起所述波形生成电路根据各自的所述电波形特性聚集从所述多个模块化电池组中的每一者接收的所述电力；以及引起所述波形生成电路基于存储的参数生成输出电信号。
在一些实施方式中，由所述电源系统生成的所述输出电信号可以被传输到电动或混合动力车辆的发动机。所述电源系统还可以包括多抽头DC变压器。所述输出电信号可以包括由所述多抽头DC变压器或固态电源生成的DC波形，其中，所述DC波形的电压和电流可以基于所述存储的参数。所述电源系统还可以包括AC逆变器。所述输出电信号可以包括由所述AC逆变器生成的AC波形，其中，所述AC波形的电压、电流和频率可以基于所述存储参数。来自所述多个模块化电池组中的每一者的所述信息可以包括用于各自的所述模块化电池组的序列号。所述处理系统还可以配置成通过使用所述序列号在存储器中查找所述电波形特性来确定用于从所述多个模块化电池组中的每一者接收的所述各自电力的所述电波形特性。所述电源系统还可以包括散热材料，所述散热材料热联接到所述模块化电池组中的每一者各自的散热材料，以将热从所述模块化电池组中的每一者中的所述多个电池单元传递出去。所述散热材料可以包括不导电的灭火剂。
在一些实施方式中，一种使用具有独立电池组的电源系统产生限定的电力输出的方法可以包括：将多个模块化电池组插入所述电源系统的第二壳体中，所述第二壳体配置成可拆卸地容纳所述多个模块化电池组。所述多个模块化电池组中的每一者可以包括：第一壳体；封装在所述第一壳体中的多个电池单元；第一接口，所述第一接口传送与所述模块化电池组相关联的信息；以及第二接口，所述第二接口传输来自所述多个电池单元的电力。所述方法还可以包括：在所述电源系统的处理系统处从所述多个模块化电池组中的每一者接收所述信息。所述信息可以指示用于从所述多个模块化电池组中的每一者接收的各自电力的电波形特性。所述方法可以附加地包括：在所述电源系统的处理系统处引起波形生成电路根据各自的所述电波形特性聚集从所述多个模块化电池组中的每一者接收的所述电力。所述方法还可以包括：在所述电源系统的处理系统处引起所述波形生成电路基于存储参数生成输出电信号。
在一些实施方式中，所述多个模块化电池组中的每一者的所述第一壳体可以为气密的。所述多个模块化电池组中的至少一者的所述多个电池单元可以包括多个超级电容器。所述多个模块化电池组中的至少一者的所述第一接口可以包括与所述电源系统无线通信的无线通信系统。所述多个模块化电池组中的至少一者的所述第二接口可以包括发射器线圈，所述发射器线圈将所述电力从各自的所述多个电池单元无线地传输到所述电源系统的所述波形生成电路。所述多个模块化电池组中的至少一者的所述第二接口可以包括双极有线端口，所述双极有线端口与所述电源系统的对应双极有线端口配合。所述多个模块化电池组中的每一者的所述第一壳体的体积可以为至少0.25立方英尺。所述方法还可以包括：通过所述多个模块化电池组中的至少一者的所述第一接口将各自的所述模块化电池组的充电历史传送到所述电源系统的所述处理系统。从所述多个电池单元提供给所述电源系统的所述电力可以包括大约48VDC且45A的信号。所述方法还可以包括：通过所述多个模块化电池组的所述第二接口提供充电电力，以及使用所述充电电力为所述多个模块化电池组中的每一者的各自的所述多个电池单元充电。
在一些实施方式中，一种认证多个电池组以允许在所述电池组与外部负载系统之间的电力传递的电源系统可以包括多个模块化电池组。所述多个模块化电池组中的每一者可以包括：第一壳体；封装在所述第一壳体中的多个电池单元；第一接口，所述第一接口用于认证通信；以及第二接口，所述第二接口传输来自所述多个电池单元的电力。所述电源系统还可以包括：第二壳体，所述第二壳体配置成可拆卸地容纳所述多个模块化电池组；以及处理系统，所述处理系统配置成通过各自的所述第一接口与所述多个模块化电池组交换认证信息，其中，仅当确认所述认证信息时，各自的所述第二接口能够传输电力。
在一些实施方式中，来自所述多个模块化电池组的所述电力可以被传输到电动或混合动力车辆的发动机。所述多个模块化电池组中的每一者还可以包括输出开关，所述输出开关阻止从所述第二接口传输电力。当电池组电压下降到低于阈值时，所述输出开关可以阻止从所述第二接口传输电力。当用于所述电池组的充电周期的数量超过阈值时，所述输出开关可以阻止从所述第二接口传输电力。当在所述电池组中检测到故障时，所述输出开关可以阻止从所述第二接口传输电力。所述认证信息可以包括一个或多个密钥。所述认证信息可以包括一个或多个加密签名。所述第二接口还可以传输用于各自的模块化电池组的配置信息。所述多个模块化电池组中的每一者还可以包括封装在所述第一壳体中的散热材料，所述散热材料将热量从所述多个电池单元传递出去。
在一些实施方式中，一种认证多个电池组以允许在所述电池组与外部负载系统之间的电力传递的方法可以包括：将一个或多个模块化电池组容纳在电源系统的第二壳体中。所述第二壳体可以配置成可拆卸地容纳所述多个模块化电池组。所述多个模块化电池组中的每一者可以包括：第一壳体；封装在所述第一壳体中的多个电池单元；第一接口，所述第一接口用于认证通信；以及第二接口，所述第二接口传输来自所述多个电池单元的电力。所述方法还可以包括：通过各自的所述第一接口与所述一个或多个模块化电池组交换认证信息。所述方法可以附加地包括：当确认所述认证信息时，使各自的所述第二接口能够传输电力。
在一些实施方式中，所述多个模块化电池组中的每一者的所述第一壳体可以为气密的。所述多个模块化电池组中的至少一者的所述多个电池单元可以包括多个超级电容器。所述多个模块化电池组中的至少一者的所述第一接口可以包括与所述电源系统无线通信的无线通信系统。所述多个模块化电池组中的至少一者的所述第二接口可以包括发射器线圈，所述发射器线圈将所述电力从各自的所述多个电池单元无线地传输到所述电源系统的所述波形生成电路。所述多个模块化电池组中的至少一者的所述第二接口可以包括双极有线端口，所述双极有线端口与所述电源系统的对应双极有线端口配合。所述多个模块化电池组中的每一者的所述第一壳体的体积可以为至少0.25立方英尺。所述方法还可以包括：通过所述多个模块化电池组中的至少一者的所述第一接口将各自的所述模块化电池组的充电历史传送到所述电源系统的所述处理系统。从所述多个电池单元提供给所述电源系统的所述电力可以包括大约48VDC且45A的信号。所述方法还可以包括：通过所述多个模块化电池组的所述第二接口提供充电电力，以及使用所述充电电力为所述多个模块化电池组中的每一者各自的所述多个电池单元充电。
附图说明
可以通过参看说明书的剩余部分和附图来实现对本发明的性质和优势的进一步理解，其中，贯穿多个图，类似的附图标记用于指代类似的部件。在一些实例中，副标号与附图标记相关联以表示多个类似部件之一。当参考附图标记而无对存在的副标号的说明时，该附图标记意图指代所有的这类多个类似部件。
图1示出根据一些实施方式的包括可拆卸的模块化电池组的电源系统。
图2示出根据一些实施方式的电池子系统的简化图。
图3示出根据一些实施方式的SEC的电源子系统。
图4示出根据一些实施方式的SEC。
图5示出根据一些实施方式的SEC的壳体。
图6示出根据一些实施方式的SEC的壳体的后视图。
图7示出根据一些实施方式的SEC的剖面图。
图8示出根据一些实施方式的智能电源系统的电源子系统。
图9示出根据一些实施方式的具有多个SEC和智能电源系统的智能外壳的物理布置。
图10示出根据一些实施方式的家庭充电和储能站。
图11示出根据一些实施方式的商业充电和储能站(Commercial Charging andStorage Station，CCSS)。
图12示出根据一些实施方式的用于CCSS的通信架构。
图13示出在集成式冷却系统内的与图2中所描述的电池子系统类似的电池子系统。
图14示出根据一些实施方式的包括集成式散热材料的SEC。
图15示出根据一些实施方式的用于通过模块化电池组提供电力的方法的流程图。
图16示出根据一些实施方式的用于使用具有独立电池组的电源系统产生定义的电力输出的方法的流程图。
具体实施方式
本文中所描述的是用于能量存储方案的实施方式，包括作为模块化能量平台的一部分的能量模块和生态系统，该生态系统允许演变的混合动力汽车和电动车辆(ElectricVehicle，EV)行业连同许多其它行业一起克服其当前的电池限制。具体地，不用等待EV再充电，用户可以在可能比装满平均油箱所花费的时间更短的时间内置换出能量元模块且回到道路上。能量模块实际上可以类似于可充电电池，但是可以使用模块化的可拆卸包、以允许高能量密度(例如，大约为1kWh以上/10lb电池以上)的独特方式来构造。该电源系统是独特的，原因是能量元模块可以被用在各种各样的行业和应用上。
在一些实施方式中，家庭充电站可以使用标准家用插座来为多个能量模块充电，因为相比于直接为车辆充电的电力需求，可以显著扩展充电窗口。当从旅途返回时，用户可以将来自EV的消耗的能量模块与来自家庭充电站的新鲜能量模块交换，而非等待非可拆卸电池再充电。该同一构思可以被应用于商业站点、传统加油站、和其它可用站点。商业充电站可以存储电池且为电池充电，以及通过自助服务终端设置或传统服务员设置，用户可以将其消耗的能量模块与刚刚充电的单元交换。不像需要大型前院、存储槽、特殊许可和环境挑战的传统加油站那样，可调节尺寸以占地小于标准停车位的这些自助服务终端可以坐落在市区中，作为自助式燃料站。对于商业地产(Commercial Real Estate，CRE)位置，这些站还可以支持大厦的应急电源需求以及将服务提供给其承租人。
该分布式能量存储平台(其可以位于家庭、商业区、燃料站等)可以为公共设施的需求响应(Demand Response，DR)方案的集成部分。在峰值负荷或服务中断期间，存储在可拆卸的模块化电池组中的能量在需要时可以流回到电网中。这些站还可以支持各个站点的电力需求，从而弥补峰值负荷需求使用。
本文中所描述的实施方式在重量为400磅以下的一个包中提供与在EV中发现的能量存储容量相同的能量存储容量。这些实施方式的一个好处是将这些技术打包为智能能量单元(Smart Energy Cell，SEC)，这些SEC根据其应用而范围从5磅到40磅，其中，10磅模块为用于典型EV的一种模块尺寸。这提供普通人可举起以交换模块的可管理重量。由于这些SEC使车辆显著更轻，因此可以实现更高的英里/kW，允许更大距离、更小电池容量或二者。这对之前由于性能担忧而回避EV的人有吸引力。
在一个实施方式中，SEC将传送大约48V输出且在1kWh至20kWh容量之间，或者更多。48V输出对应于用于大多数通信基础设施和其它系统的操作电压，且因此将增加可兼容应用的数量。使用数倍的该电压，这些实施方式可以实现针对住宅应用和商业应用二者的标准化的120/240VAC、以及针对典型EV发动机的336VDC。然而，可以使用下文所描述的架构实现其它特定电压。
每个SEC可以通过使用包含制冷能力的常规底架物理封套、电子器件、电连接件、和/或其它部件来构造。电池子模块可以包含可根据演变的电池技术而改变的电池单元或超级电容器，包括锂离子-硫磺、碳纳米管、或可能甚至下一代燃料电池。
图1示出根据一些实施方式的包括可拆卸的模块化电池组的电源系统。该系统包括多个智能能量单元(SEC)106。贯穿本公开内容，SEC 106可以被称为“模块化电池组”、“可拆卸的模块化电池组”、和/或“能量模块”，以及这些术语可以互换使用。SEC 106表示电源系统的基础能量存储部件，与现有电池形成对比，例如，对于位置和布置固定且需要特殊操作来移动或更换的电动车辆，这些基础能量存储部件允许将能量存储从耗电的设备和系统去除和转移。
每个SEC可以包括一个或多个电池子系统102。贯穿本公开内容，电池子系统102也可以被称为“电池子模块(Battery SubModule，BSM)”，且这些术语可以互换使用。电池子系统提供用于支撑一个或多个能量存储设备(诸如电池单元或超级电容器)的标准化结构/框架。每个SEC还可以包括电源子系统104。该电源子系统104也可以被称为“通信子模块(Communication SubModule，CSM)”，且这些术语可以互换使用。该电源子系统104提供用于将所有的电连接件聚集在SEC中且提供标准化输出的标准化部件。该电源子系统104还管理每个电池子系统102与电源系统的其余部分之间的通信。
每个SEC还可以包括壳体(在本文中称为“第一壳体”)和/或手柄116。手柄116和壳体组合以使每个SEC成为很容易被用户从电源系统去除的可拆卸的模块化单元且用类似的SEC替换。在一些实施方式中，每个SEC上的手柄116可以用于携带该SEC，且通过在插入SEC时转动或按压手柄116将SEC锁定在电源系统内的适当位置上。
电源系统可以包括智能外壳(Smart Enclosure，SE)110，该SE 110在本文中也可以被称为“第二壳体”以将其与SEC的第一壳体区分。智能外壳110可以包括电源总线122，该电源总线将由各个SEC提供电力链接到智能电源系统108。智能外壳110还可以包括通信总线120，该通信总线120将各个SEC通信地联接到智能电源系统108。智能外壳110提供容纳单元和支撑大量SEC及其各自的电连接件的结构。智能外壳110提供物理和电气联接件，这些联接件将SEC保持在适当位置且将SEC连接到电源系统的其余部分。
电源系统还可以包括智能电源系统108，该智能电源系统108在本文中也可以被称为“智能电源模块(Smart Power Module，SPM)”和/或“电源模块(Power Module，PM)”。该智能电源系统108可以包括电源子系统118，该电源子系统118类似于SEC 106的电源子系统104。智能电源系统108的电源子系统118还可以包括壳体和手柄116，该壳体和手柄116类似于SEC 106的壳体和手柄。因此，智能电源系统108可以具有外形因素，该外形因素类似于或相同于SEC 106。智能电源系统108的电源子系统118可以与各个SEC 106通信以认证其身份且由此使SEC 106能够将电力传输到智能电源系统108。电源子系统118还可以与SEC 106的电源子系统104通信以识别各个SEC 106的电学特性。然后电源子系统118可以聚集由各个SEC提供的电力并生成对应于电源子系统118中的一组存储参数的波形(例如，VDC、VAC等)。可以借助穿过智能外壳110的电源输出端124将所生成的波形传输到负载系统114。负载系统114例如可以包括电动车辆、消耗器和/或住宅电气系统、电力网等。另外，电源子系统118可以包括通信输出端126，该通信输出端126提供去往/来自负载系统114的状态、诊断、历史和/或命令信息。
图1表示本文中所描述的电源系统的总体概观。本公开内容的其余部分将更详细地描述上文所描述的各个部件和子系统。
图2示出根据一些实施方式的电池子系统102的简化图。每个SEC可以包括用于存储且提供电力的多个电池单元。可以将所述多个电池单元划分为多个组，这些组可以被管理为群组。用电池子系统102表示这些组。在一些实施方式中，每个SEC可以包括7个电池子系统102、或在5个电池子系统102与9个电池子系统102之间。
电池子系统可以包括多个单独的电池单元214。在一些实施方式中，单独的电池单元可以使用锂离子18650电池单元来实现。在其它实施方式中，单独的电池单元还可以包括其它存储技术，诸如超级电容器。电池子系统102可以包括机械支承件，这些机械支承件通过摩擦配件或箝位机构固定电池。也可以使用弹簧或焊接连接件将电池单元214固定在电池子系统102内。在一个实施方式中，每个电池子系统102可以包括13个锂离子18650电池、或在10个锂离子电池与16个锂离子电池之间。
电池子系统102可以包括物理壳体212，该物理壳体机械地紧固到SEC的内部结构。该壳体可以保护电池单元214且将其保持固定就位。在一些实施方式中，电池子系统102的壳体可以为矩形立方体，从而可以将SEC中的各个电池子系统102相邻地插入SEC的矩形立方体壳体内。在一些实施方式中，电池子系统102可以包含用于防火的膨胀型材料或使用用于防火的膨胀型材料来构造。
除了提供用于多个电池单元214的物理连接，电池子系统102还可以包括处理系统210，该处理系统210将电池子系统102电力地和/或通信地联接到SEC的电源子系统。电源总线206可以接收从电池单元214提供的电力，且处理系统210可以对接收的电力执行各种功能。在一些实施方式中，处理系统可以包括过流保护船，当对电池单元214充电和放电时，该过流保护船保护电池单元214和处理系统210的其余部分。处理系统210还可以包括微控制器，该微控制器通过电池子系统102的壳体中的通信总线202和通信接口218而与SEC的其余部分通信。微控制器可以控制电池子系统102关于充电和放电的状态。
处理系统210还可以包括在电池子系统102的壳体中的第二电源总线208和电源接口216。在一些实施方式中，电源总线208可以用在SEC与智能电源系统108之间的专用有线连接来替换。电源接口216可以根据处理系统210的状态而既从SEC接收电力又将电力提供给SEC。在充电状态期间，充电电路可以通过电源接口216接收电力并且对电池单元214充电。在放电状态期间，处理系统210可以从电池单元214接收电力且使用DC/DC调节器将清洁能源提供给电源接口216。电源接口216可以连接到SEC的内部电源轨道，这些内部电源轨道可以被组合以提供SEC的全部电力输出。来自每个电池子系统102的输出可以受SEC的电源子系统控制，该电源子系统支配SEC的状态、性能和功能。
在一些实施方式中，处理系统210还可以包括存储器，该存储器存储具体地用于电池单元214和/或用于电池子模块102的生命周期信息。该存储器可以存储电池单元214已经历的大量的充电/放电周期。该存储器也可以存储电池单元214和作为整体的电池子系统102的具体电压/电流能力。该存储器可以存储用于电池子系统102的序列号或其它标识号。微控制器可以通过通信接口218将序列号发送到SEC的电源子系统，然后该电源子系统可以使用该序列号确定电池单元214的电学特性。例如，锂离子电池可以具有比超级电容器更长的使用期，但是可以更缓慢地充电。当支配充电电路的操作时，微处理器可以考虑这些电学特性。在一些实施方式中，电池管理和监控能力可以用于自动检测电池单元的化学反应。在这些实施方式中，处理系统210可以预测电池单元214的剩余生命周期。
在一些实施方式中，处理系统210还可以包括健康传感器的状态，该健康传感器提供电池子系统102的实时状态。例如，一些实施方式可以包括监控电池单元214的温度的温度传感器。当使电池单元放电时，这些电池单元经常产生过多热量，该热量可以损坏电池单元214和/或处理系统210。如将在下文更详细所描述，电池子系统102可以包括集成式冷却系统，该冷却系统配置成从电池单元214提取热量且将该热量传送到电源系统的智能外壳(第二壳体)。处理系统210的温度传感器可以实时监控电池单元214的温度。然后微控制器可以与SEC的电源子系统通信以通过SEC和/或电池子系统102调节制冷剂的流量。例如，当温度根据温度传感器升高时，微控制器可以要求制冷剂以较高速率流经电池子系统102和/或SEC。相反地，当温度降低或低于最佳操作温度时，微控制器可以要求制冷剂以较低速率流经电池子系统102和/或SEC。一些实施方式还可以包括在电池子系统102中的电加热线圈，该电加热线圈可以用于在寒冷环境中加热电池单元214。
图3示出根据一些实施方式的SEC的电源子系统104。该电源子系统104提供标准化部件，该标准化部件用于聚集所有的电连接件且提供对来自SEC中的各个电池子系统的功率流的监控和控制。首先，电源子系统104可以包括DC组合器电路302，该DC组合器电路302电联接到SEC中的各个电池子系统的电源接口216。DC组合器电路可以使用二极管连接电路的梯状体将来自电池子系统的各个DC电压组合为DC信号328。
在一些实施方式中，DC/DC转换器322可以被编程为将不同等级的DC电压提供给电源系统的其余部分。在一些实施方式中，DC/DC转换器322可以将48V、45A信号提供给DC端口316。在这些实施方式中，每个电池子系统的本机输出也可以为48V。DC/DC转换器322可以被编程为在发生故障的情况下仅仅将原始电压从DC组合器电路302提供给DC端口316。
DC端口316还可以从电源系统接收AC或DC电压，该AC或DC电压可以用于对SEC中的电池子系统充电。开关318、开关320可以由微处理器310控制以将SEC的状态从放电模式改变为充电模式。充电电路338可以选择性地将充电电力单独地提供给各个电池子系统。例如，SEC中的特定电池子系统可以比其余的电池子系统更快速地被放电，以及充电电路338可以将通过DC端口316接收的电力导向到该特定电池子系统。在一些实施方式中，DC端口316可以包括可以与其它SEC串联/并联连接的有线双极输出连接(+/-)。
一些实施方式还可以包括用于将电力传输到电源系统的其余部分的无线电力接口。电源子系统104可以包括连接到无线电源电路336的一个或多个接收/发送线圈334。无线电源电路336可以在放电状态期间发送来自DC组合器电路302或DC/DC转换器322的电力。无线电源电路336还可以在充电状态期间接收传送到充电电路338的电力。
电源子系统还可以包括各种通信设备，这些通信设备用于与电池子系统和SEC外部的电源系统的其余部分通信。电池子系统通信总线332可以连接到有线通信芯片326且用于传送去往/来自各个单独的电池子系统的状况/状态信息。附加地或可替选地，电源子系统104可以包括无线通信芯片324，诸如蓝牙芯片、Wi-Fi芯片等。无线通信芯片324可以用于与单独的电池子系统通信。在一些实施方式中，可以提供有线通信芯片326和无线通信芯片324，一个芯片用作另一个芯片的备用系统。
无线通信芯片324还可以用于与电源系统的其余部分通信。例如，无线通信芯片324可以与图1的智能电源系统108的电源子系统118通信。附加地或可替选地，当与智能电源系统108通信时，有线通信芯片312可以借助与其它SEC共享的第二有线总线314进行通信。
处理器310可以通信地联接到存储器304，该存储器304存储用于SEC中的各个电池子系统的历史信息306和配置信息308。历史信息306可以包括在每个电池子系统的使用期内的大量的充电/放电周期、充电/放电时间、自最后一次充电以来的时间、放电/充电速率、制造日期、过期信息等。配置信息308可以包括序列号和标识号、电池/能量单元类型、电池/能量单元的数量、电压输出、最大电流、温度操作范围等。
在一些实施方式中，电源子系统104可以要求在通过DC端口316传输电力之前核实认证信息。开关318可以断开，直到适当的认证信息被确认。例如，可以在图1的电源子系统104与智能电源系统108之间交换密钥和/或签名。认证模块330可以执行本领域技术人员已知的算法来核实电源子系统104被批准通过DC端口316提供电力。在电源子系统104允许电力流经DC端口316之前，可以交换包括序列号标识和状况/状态信息的握手信息。可以使用该认证特征来防止偷窃且实施关于SEC的生命周期需求。由于SEC被设计为模块化的且可拆卸的，因此这些安全特征可以是有益的。在一些实施方式中，电源子系统104和各个电池子系统的诊断传感器350可以检测故障或在正常操作范围之外的电压/电流。在发生故障的情况下，处理器310可以使开关318、开关320断开以禁用SEC且防止SEC被使用。当用于SEC的充电周期的数量超过阈值时、当电池电压下降到阈值电压之下时、或当在SEC中检测到故障时，也可以使开关318、开关320闭合以防止电力从SEC流出。
图4示出根据一些实施方式的SEC。SEC包括多个电池子系统102(102a、102b、102c等)，每个电池子系统102包括上文关于图2所描述的多个单独的电池单元和一处理系统。SEC还可以包括关于图3所描述的电源子系统104。电源总线408可以将各个电池子系统102与电源子系统104电联接。注意，在一实施方式中，电源总线408可以具有在每个电池子系统与电源子系统104上的单独DC端口之间的专用连接。另外，通信总线406可以将各个电池子系统102通信地联接到电源子系统104。
SEC还可以包括壳体410，该壳体410封装电池子系统102和电源子系统104。在一些实施方式中，SEC的壳体410可以是气密的，从而对内部SEC系统的接近仅可通过壳体中的接口进行。第一接口402可以提供用于去往/来自SEC的状态和/或命令信息的通信。第二接口404可以将DC电压从SEC提供给智能电源系统108。
图5示出根据一些实施方式的SEC的壳体500。尽管SEC壳体的外形和体积可以采用任何形状或尺寸，但是一些实施方式可以大约为0.25立方英尺。这些实施方式可以为大约6英寸×6英寸×12英寸。其它实施方式可以为大约0.125立方英尺。这些实施方式可以为大约3英寸×6英寸×12英寸。SEC可以以类似乐高积木的方式堆叠在彼此的顶部之上，从而多个SEC可以以模块化方式连接在一起且被去除/插入电源系统的其余部分中。SEC的壳体可以包括机械上且结构上坚硬且导热的材料，诸如铝。内在地，SEC可以包括底架，所有的子系统(即，电池子系统和电源子系统)可以在两侧机械地紧固到该底架。该底架可以被穿孔以允许散热材料的循环且允许有线连接。在一些实施方式中，壳体可以在可能需要热传递的顶部/底部上、沿着嵌入在铝板之间的侧面使用成型材料。
手柄504可以用于将SEC插入电源系统的智能外壳中/从电源系统的智能外壳去除。另外，手柄504还可以被用作确保与将SEC和智能外壳连接的接口的物理接触的锁定机构。通过将SEC锁定就位，这可以保证接口之间的强制接合且与热传递机构和电接线端接触。锁定机构可以包括螺钉，该螺钉穿过SEC的中心以将SEC固定到密闭单元。可替选地，SEC可以使用锁梢，这些锁梢在手柄504旋转时从SEC的侧面延伸。该手柄可以为弹簧加压的，从而手柄在转动时解开锁定机构。在另一实施方式中，当将SEC插入智能外壳中时，可以通过在SEC之上封闭盖子、覆盖物或其它部件来固定SEC。该锁定过程可以接合主电气开关，不允许电力流动，除非适当参与，或充当关于所有控制、监控和微处理器活动的主复位。
在一些实施方式中，SEC的壳体可以包括显示器502。显示器502可以使用LED/LCD有源/无源显示器来实现。显示器502可以用于将SEC的健康信息的状况或状态传达给用户。可替选地或附加地，可以通过NFC或其它无线协议将健康信息的状况或状态传输到用户的智能手机或类似设备。在一些实施方式中，可以将健康信息的状况或状态传输到电动车辆的应用程序、门户网站或电控制单元。
在一些实施方式中，SEC可以包括作为其框架的一部分的导电体，该框架也可以用作将其它SEC单元连接在一起的部件。可以将一对导轨508用于电力输送，一条导轨是暴露的(通常为负端)且另一条导轨是隐蔽的。当将SEC插入智能外壳中/从智能外壳去除时，导轨508也可以辅助对齐和稳定性。
为了允许随着电池技术和化学反应进展的简易维修、替换、回收和升级电池子系统，SEC的壳体可以包括可接近的覆盖物506。覆盖物506可以由在SEC的外置结构上的一个或多个工件形成且利用紧固件(诸如螺钉)保持就位。覆盖物506还可以充当SEC与智能外壳之间的散热器。在SEC不气密的实施方式中，覆盖物506可以被开孔以允许气流。
在一些实施方式中，SEC可以为气密的或至少不漏水的。如下所述，当检测到危险状况(诸如过热)时，SEC的壳体可以充满不导电且导热的、和/或防火的流体或材料，该流体或材料可以吸收热量且防止任何火灾隐患。在一些实施方式中，SEC可以连续不断地充满这些类型的材料。
图6示出根据一些实施方式的SEC的壳体的后视图。该壳体可以包括嵌入到壳体中以防止短路的一个或多个电力端口602、604。电力端口602、电力端口604也偏离壳体的中心以确保在插入智能外壳中时校正准线和极性。可替选地，来自图5的导轨508还可以用于电力输送，如上所述。
壳体还可以包括通信端口606，该通信端口允许SEC与智能外壳的智能电源系统之间的通信。使用液体冷却系统的一些实施方式(未示出)还可以包括嵌入到壳体中的阀门，这些阀门可以通过智能外壳中的相应端口接收冷却液。
图6的示例使用有线通信和电力端口。然而，如上所述，其它实施方式可以使用无线通信设备(例如，蓝牙、Wi-Fi、NFC等)在SEC与智能外壳的智能电源模块之间进行通信。另外，其它实施方式可以在SEC与智能外壳的智能电源系统之间使用无线电力输送。因此，图6的有线通信和电力端口不意图进行限制。
图7示出根据一些实施方式的SEC的剖面图。如所示，电池子系统106可以被封装在各自的壳体中且与SEC的壳体对齐和/或安装在SEC的壳体内。随着电池存储化学反应演变，该模块化允许电池子系统根据对于每个应用的价格/性能标准获得储存容量或减小重量。在图7中的电池子系统106包括15个单独的电池单元。如上所述，电池子系统106可以根据应用而包括不同数量的电池单元。
图8示出根据一些实施方式的智能电源系统108的电源子系统118。电源子系统118可以类似于SEC的电源子系统104。电源子系统118可以包括DC接收器电路802，该DC接收器电路802聚集从各个SEC接收的DC电压信号。多抽头变压器820可以从SEC接收各个DC信号且基于存储参数生成最终DC输出826。DC接收器电路802可以每SEC接收一个输入连接，该输入连接可以借助用于布线的电气总线连接器或莫仕型连接器来进行。
电源子系统118可以包括存储可配置参数的存储器，从而电源子系统118可以被编程为提供不同波形。这些参数可以形成能源概况的一部分，该能源概况可被认证、实时更新、且被存储。除了DC端口826，电源子系统118还可以包括电联接到AC逆变器818的AC端口824。处理器810可以检索存储的参数且确定应当由电源子系统118生成什么类型的AC信号。例如，处理器810可以访问确定AC输出的电压/电流和频率的存储参数。负载设备(诸如电动车辆的电气系统)可以传送电源系统的输出的所需电学特性。当电源子系统118与负载系统通信时，根据负载系统的需求，该电源子系统118可以动态地被编程有合适的参数。例如，DC输出可以被配置为在12VDC与48VDC之间、在110VAC与336VAC之间、以及在一些实施方式中高达320A。在一些实施方式中，DC端口826和AC端口824可以被组合为与智能外壳的同一物理连接，从而可以将同一个双端口接口用于两种输出类型。
如同SEC的电源子系统，电源子系统118可以包括通信地联接到各个SEC的通信总线804、有线通信芯片812、和/或无线通信芯片814。认证模块808可以联接到处理器810(或可以为处理器810的集成部分)且可以用于认证与各种SEC的通信，使得这些SEC能够将电力提供给电源子系统118。有线通信芯片816和通信总线822可以用于与负载设备(诸如电动车辆的电气系统)通信以接收配置参数。
图9示出根据一些实施方式的具有多个SEC 106和智能电源系统108的智能外壳110的物理布置。如所示，智能电源系统108可以构造成具有与各个SEC相同的形状因子。具体地，智能电源系统108可以由机械上坚硬且导热的材料(诸如铝)构造且具有内部底架，部件可以在两侧机械地紧固到该内部底架。智能电源系统108的壳体可以包含将智能电源系统108固定到智能外壳110的旋转锁定手柄。智能电源系统108的壳体还可以为不漏水的以允许该单元充满不导电且导热的流体，该流体将吸收热量且充当防火剂。与上文所描述的SEC一样，智能外壳110的主体可以被用作一个或多个电流携带导体以减少所需的选举连接器的数量。例如，智能外壳110的主体可以被用作负(-)极。
当将SEC 106和智能电源系统108插入智能外壳110中时，智能电源系统108可以处理与其连接的各个SEC的状态以监控充电量、温度、电压、电流等。在一些实施方式中，智能电源系统108可以调节去往/来自各个SEC 106的电力流。例如，如果一个SEC 106a经历电压骤降，则智能电源系统108可以使该SEC 106a离线且使用其它SEC(106b、106c、106d)进行补偿。另外，智能电源系统108可以基于温度读数和/或从各个SEC 106接收的请求调节去往各个SEC 106的冷却液的流量。
智能外壳110提供密闭单元，该密闭单元具有支撑各个SEC 106和智能电源系统108的结构。智能外壳110还提供如图1所示的电连接和制冷连接。通常，智能外壳110可以支撑3-5个SEC 106和至少一个智能电源系统108以支配通过该系统的电力流。在一些实施方式中，智能外壳110可以具有符合标准的19英寸IT搁物架的整体形状因子。在一些实施方式中，SEC可以位于轨道与IT外壳的外皮之间、或位于电动车辆的门或其它主体板内。智能外壳110的内部背板包括如上所述的电连接和/或通信总线连接，这些连接允许在插入不同模块时的推拉连接。当在智能外壳110内外交换模块时，这还可以实现即插即用操作。
在一些实施方式中，智能外壳110可以包括制冷剂流动系统，该制冷剂流动系统泵送液态制冷剂通过各个SEC 106和/或智能电源系统108。在一些实施方式中，智能外壳110的结构为中空的以允许制冷剂贯穿智能外壳110流动和循环，以从模块去除热量。例如，代替泵送制冷剂通过智能外壳110中的各个模块，智能外壳可以泵送制冷剂通过智能外壳的结构以从模块自身去除热量。尽管未示出，但是智能外壳110的结构可以在该单元的相对两端包括两个端口，这两个端口允许与用于流量控制的螺线管进行冷却连接。这些冷却连接可以联接到电动车辆的冷却系统。
在一些实施方式中，智能外壳110可以包括机电致动器，该机电致动器允许智能外壳110在应用环境中上升和下降。例如，智能外壳110可以被嵌入电动车辆的底板或后备箱中。当更换智能外壳110中的任何模块时，可以使智能外壳110上升或下降，从而可以从智能外壳110取出模块。在更换之后，为了方便起见，可以将智能外壳110下降到电动车辆的底板/后备箱中。
图10示出根据一些实施方式的家庭充电和储能站(Home Charging and StorageStation，HCSS)1000。该HCSS包括存储SEC且提供充电、净计量和其它管理能力的系统。实际上，在将单独的SEC从电动车辆去除之后，该HCSS可以用于存储这些SEC且为这些SEC充电。例如，当驾驶返回家中时，用户可以将SEC从电动车辆的智能外壳中去除并将这些SEC放在HCSS中进行再充电。同时，用户可以将充好电的SEC从HCSS去除，然后可以立即将这些SEC插入电动车辆的智能外壳中。
HCSS的尺寸可以改变，但是通常将支持至少6个SEC和一个智能电源系统。HCSS的内表面可以反映SEC轮廓且具有与上述智能外壳相同的热传递系统。HCSS还可以包括准线和锁梢，该准线和锁梢可以与由智能外壳使用的准线和锁梢镜像对称。简而言之，将SEC插入HCSS中对于用户来说可以为与将SEC插入电动车辆内的智能外壳中非常类似的经历。HCSS可以支持附加的冷却系统。例如，HCSS可以包括借助风扇的空气冷却系统和附加的散热器，这些散热器对于智能外壳来说太过笨重。
HCSS可以连接到家里的电源系统。在家庭的能源使用率低的时段内，HCSS可以为其中存储的SEC充电。在家庭的能源使用率高的时段内，HCSS可以从充好电的SEC抽取电力以向家庭提供额外电力。另外，在本地电力网上的需求响应(DR)事件期间，HCSS中的SEC可以将额外电力供给到电力网，以利用由当地公用事业供应方所提供的DR程序。因此，HCSS可以包含电气开关设备以在电力故障的情况下防止电网的反向馈电，而且还可以在现场发电(风力、太阳能等)可用的情况下支持净计量。从实用角度看，HCSS可以包含仪表插座和用于智能电表和其它效用聚焦特征的智力。例如，HCSS可以包括电表槽以及接受另一服务分布供给的管线的规定。HCSS可以如同基础电源那样起作用以将清洁能源提供给消耗器且允许服务/效用供给在停电或断电的情况下被断开和/或补偿。HCSS网关充当系统的通信、监控和控制中心，该系统可以被部署为实体机或虚拟机。除了本地通信和监控以外，该系统还可以支持安全反向通道通信以形成加密的网状网络，从而允许系统和从属的授权用户在多个节点之间传送状态和通用数据。这可以借助有线或无线技术、使用公共设施或其它通信网络聚集数据且提供ISP接入点而得以支持。具有必需的数字证书和账户状态的授权用户、设备或系统可以获得对网络的普遍访问权。
图11示出根据一些实施方式的商业充电和储能站(CCSS)。如同上文所描述的HCSS，CCSS包括存储SEC(且因此能量)并提供充电、净计量和其它管理能力的系统。这可以在功能上类似于HCSS，但是CCSS可以在更大规模和容量下操作。例如，CCSS通常可以具有足以支持高达500个SEC的尺寸且可以具有20英尺的船运集装箱的尺寸。在CCSS的内部，SEC可以安装在落地式19英寸搁物架上，该搁物架可以为多达大约7英尺高。每个搁物架可以包括智能电源系统，该智能电源系统支持且管理该搁物架中的所有SEC。在每个搁物架的顶部，可以提供一个或多个冷却歧管(例如，一个用于供给、一个用于返回)以连接到SEC上的各个冷却液端口。热交换器可以冷却循环的冷却液。
在一个商业实施方式中，CCSS可以支持高达1MWh的容量、3相电力、和具有48V DC馈电的480V AC输入/输出。与HCSS一样，CCSS可以如同基础电源那样起作用以将清洁能源提供给消耗器且允许服务/效用供给在停电或断电的情况下被断开和/或补偿。由于其大容量，CCSS可以为公用事业公司的DR措施中有价值的资源。由于典型的CCSS将在几百kWh的容量级别上且高度分布，因此它们避免了主要效用升级和重新设计。
在一些实施方式中，CCSS可以是全自动的，比如用于传统车辆的加油站或服务站。CCSS可以包括自动的自助界面1100，其类似于银行的ATM或气泵的信用卡支付系统。界面1100允许用户通过引导的自动过程将放电的SEC与新充电的SEC交换。可以将放电的SEC放入狭槽/斜槽中，且可以将新充电的SEC返回到其位置。在CCSS内，机械臂可以拾取放电的SEC并将其放在打开的狭槽中，允许该SEC再充电。然后机械臂可以将新充电的SEC放回在用户槽中。可替选地，CCSS可以放弃使用机器人且允许服务员手动处理交易。
图12示出根据一些实施方式的用于CCSS 1200的通信架构。如上所述，多个SEC106可以被存储在CCSS 1200中且由至少一个智能电源系统108支配。智能电池网关1206可以充当用于CCSS的现场基础设施的网络接口和数据管理中心。该网关可以从SEC 106、智能电源系统108和/或CCSS 1200内的各种传感器接收输入。网关1206还可以在网络故障的情况下提供本地控制、连续性和/或自主权。网关1206还可以安装在CCSS 1200的外壳内的标准19英寸搁物架中。
智能电源系统108管理如何向/从各个连接的SEC 106传送能量。智能电源系统108还可以从各个SEC 106检索状态和/或配置信息。然后网关1206可以将状态/配置信息发送到本地客户数据库1208。网关1206还可以通过因特网1202将该信息传递到智能单元数据中心1204。数据中心1204通常可以存储用于向智能单元系统注册的各个SEC的信息。这还可以允许其它供应商登录进入数据中心1204以定位不同的SEC且监控其性能。
如上文所简略描述，SEC、电池子系统和智能电源系统中的每一者可以包括从电池单元去除热的集成式冷却系统。图13示出具有集成式冷却系统的与图2中所描述的电池子系统类似的电池子系统。在本实施方式中，电池子系统可以包括散热材料1310，该散热材料1310放置成邻近电池单元214，从而可以将热从电池单元214传递到电池子系统的外部。在一些实施方式中，散热材料可以包括固体材料，该固体材料是导热的且被注入电池子系统中以基本上填满在电池单元214与电池子系统的壳体之间的间隙和空间。然后该散热材料可以通过电池子系统的导热壳体传递来自电池单元214的热。该散热材料还可以包括可填满电池子系统内的空白空间的胶体或热油脂。该散热材料还可以包括使液体蒸发的蒸汽压缩，然后该液体远离电池单元而凝结。
该散热材料还可以包括管状体1304，该管状体1304允许液体制冷剂流经电池子系统。在一些实施方式中，可以使管状体1304环绕单独的电池单元214或多组电池单元214以吸收最大量的热。管状体1304可以联接到一对连接器1306、1308，这对连接器1306、1308可以附接到外部制冷剂流动系统。
图14示出根据一些实施方式的包括集成式散热材料的SEC 106。如同上文所描述的电池子系统，SEC 106也可以包括散热材料1410，该散热材料1410被注入SEC的壳体中以基本上填满在电池子系统102、电源子系统104与SEC的壳体之间的任何间隙。该散热材料可以包括固体导热材料。该散热材料还可以包括将SEC 106的内部部件与SEC的壳体联接的胶体或热油脂。
类似于电池子系统，SEC 106的散热材料1410还可以包括管状体1406和/或循环贯穿SEC 106的冷却液。一对连接器1404、1402可以连接到管状体1406且配置成接收由智能外壳泵送且提供的冷却液。例如，连接器1402可以包括输入端口，且连接器1404可以包括输出端口。在一些实施方式中，可以使管状体1406环绕各个单独的电池子系统106以从这些电池子系统106提取热量。在一些实施方式中，管状体可以连接到各个电池子系统上的连接器，诸如图13中的连接器1306、连接器1308。因此，制冷剂可以从智能外壳流向SEC的管状体1406，然后进入各个电池子系统的管状体1304。连接器1402和连接器1404可以包括推拉连接器，当将SEC 106插入智能外壳中时，该推拉连接器可以自动联接。
图15示出根据一些实施方式的用于通过模块化电池组提供电力的方法的流程图(1500)。该方法可以包括：将模块化电池组插入第二壳体中(1502)。该模块化电池组可以为上述SEC之一，且第二壳体可以包括上述智能外壳。该模块化电池组可以包括第一壳体，诸如上述SEC的壳体，且可以具有至少0.125立方英尺或0.25立方英尺的体积。智能外壳的第二壳体可以配置成可拆卸地接收SEC形式的多个模块化电池组。
该方法还可以包括：通过模块化电池组的第一接口将模块化电池组的状态传送到第二壳体(1504)。该方法还可以包括：通过模块化电池组的处理系统聚集来自封装在第一壳体中的多个电池单元的电力(1506)。多个电池单元可以提供至少1kW。此外，模块化电池组的处理系统可以包括上述SEC的电源子系统。聚集的电力可以表示从SEC传输到上述智能外壳的智能电源系统的DC信号。
该方法还可以包括：通过模块化电池组的第二接口将从多个电池单元聚集的电力从处理系统提供给第二壳体(1508)。模块化电池组的第一接口可以包括SEC的通信端口，该通信端口连接到智能外壳。模块化电池组的第二接口可以包括SEC的电源端口，该电源端口连接到智能外壳。
该方法还可以包括：使用封装在第一壳体中的散热材料将热量从多个电池单元传递出去(1510)。该散热材料可以包括导热的固体、胶体和/或油脂。该散热材料还可以包括管状体和/或冷却液。该散热材料可以循环贯穿模块化电池组。另外，该散热材料可以使热量离开电池组且通过模块化电池组的第一壳体将热量排出到智能外壳中。
应当理解，在图15中所示的具体步骤提供根据本发明的各个实施方式的通过模块化电池组提供电力的特定方法。根据替选实施方式，也可以执行其它顺序的步骤。例如，本发明的替选实施方式可以按不同次序执行上文概述的步骤。此外，在图15中所示的各个步骤可以包括多个子步骤，这些子步骤可以以适合于单独步骤的各种顺序来执行。此外，可以根据特定应用添加或去除附加步骤。本领域的普通技术人员将认识到许多变型、修改和替选。
图16示出根据一些实施方式的用于使用具有独立电池组的电源系统产生限定的电力输出的方法的流程图(1600)。该方法可以包括：将多个模块化电池组插入电源系统的第二壳体中(1602)。电源系统的第二壳体可以包括上述智能外壳，以及多个模块化电池组可以包括上述多个SEC。每个模块化电池组可以包括第一壳体、多个电池单元、第一接口和第二接口，该第一接口传送与该模块化电池组相关联的信息，该第二接口传输来自该模块化电池组中的多个电池单元的电力。
该方法还可以包括：在电源系统的处理系统处从多个模块化电池组中的每一者接收信息(1604)。电源系统的处理系统可以包括在图1中所描述的且贯穿本公开内容别处的智能电源系统108。该信息可以指示从各个模块化电池组接收的电力的电波形特性。例如，该信息可以包括可用于针对各个SEC查找电压/电流特性和/或电池类型的序列号。
该方法可以附加地包括：在电源系统的处理系统处引起波形生成电路根据各自的电波形特性聚集从多个模块化电池组中的每一者接收的电力(1606)。该方法还可以包括：在电源系统的处理系统处引起波形生成电路基于存储的参数生成输出电信号(1608)。
应当理解，在图16中所示的具体步骤提供根据本发明的各个实施方式的使用具有独立电池组的电源系统的特定方法。根据替选实施方式，也可以执行其它顺序的步骤。例如，本发明的替选实施方式可以按不同次序执行上文概述的步骤。此外，在图16中所示的各个步骤可以包括多个子步骤，这些子步骤可以以适合于单独步骤的各种顺序来执行。此外，可以根据特定应用添加或去除附加步骤。本领域的普通技术人员将认识到许多变型、修改和替选。
在以上描述中，出于说明目的，提出多种具体细节，以便提供对本发明的各个实施方式的全面理解。然而，本领域技术人员将清楚，在不具有这些具体细节中的一些细节的情况下，可以实践本发明的实施方式。在其它情况下，以框图形式示出了公知的结构和设备。
以上描述仅提供示例性实施方式且不意图限制本发明的范围、适应性或配置。而是，示例性实施方式的如上描述将向本领域技术人员提供用于实现示例性实施方式的实现描述。应当理解，可以在元件的功能和布置上进行各种改变，而不脱离如在所附权利要求中提出的本发明的精神和范围。
在以上描述中给出具体细节，以提供对实施方式的全面理解。然而，本领域的普通技术人员将理解，可以在不具有这些具体细节的情况下实践这些实施方式。例如，电路、系统、网络、过程和其它部件可以被示出为框图形式的部件，从而不将实施方式掩盖在非必要细节中。在其它实例中，可以示出熟知的电路、过程、算法、结构和技术，而无非必要细节，从而避免掩盖实施方式。
而且要注意，各个实施方式可以被描述为过程，该过程被示出为流程图、作业图、数据流程图、结构图、或框图。尽管流程图可以将操作描述为顺序过程，但是许多操作可以并行或同时执行。此外，可以重排操作的次序。过程可以在其操作完成时终结，但是可以具有未包括在图中的附加步骤。过程可以对应于方法、功能、进程、子例程、子程序等。当过程对应于功能时，其终结可以对应于该功能返回到调用函数或主函数。
术语“计算机可读介质”包括但不限于便携式或固定式存储设备、光学存储设备、无线信道、和能够存储、包含或携带指令和/或数据的各种其它介质。代码段或机器可执行指令可以表示进程、功能、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类、或指令、数据结构或程序语句的任何组合。代码段可以通过传递和/或接收信息、数据、论据、参数或存储内容而联接到另一代码段或硬件电路。信息、论据、参数、数据等可以借助任何合适手段来传递、转发或发送，该任何合适手段包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传输等。
此外，实施方式可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言、或其任何组合来实现。当以软件、固件、中间件、或微代码实现时，执行必要任务的程序代码或代码段可以被存储在机器可读介质中。一个或多个处理器可以执行必要任务。
在以上说明书中，参照本发明的具体实施方式描述本发明的多个方面，但是本领域技术人员将认识到本发明不限于此。可以单独地或联合地使用上述发明的各个特征和方面。另外，可以在超出本文描述的任何数量的环境和应用中利用实施方式，而不脱离说明书的更广泛的精神和范围。说明书和附图因此将被视为说明性的而非限制性的。
另外，出于说明目的，以特定次序描述方法。应当理解，在替选实施方式中，上述方法可以以与所描述的顺序不同的顺序执行。也应当理解，上述方法可以由硬件部件执行或可以被体现在机器可执行指令的序列中，这些机器可执行指令可以用于引起编程有这些指令的机器(诸如通用或专用处理器或逻辑电路)执行这些方法。这些机器可执行指令可以被存储在一个或多个机器可读介质上，诸如CD-ROM或其它类型的光盘、软盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、闪存、或适合于存储电子指令的其它类型的机器可读介质。可替选地，这些方法可以由硬件和软件的组合来执行。

Claims (17)

1.一种可拆卸的模块化电池组，包括：
第一壳体；
封装在所述第一壳体中的多个电池单元，其中，所述多个电池单元提供至少1kW的电力；
封装在所述第一壳体中的处理系统，所述处理系统聚集来自所述多个电池单元的电力；
第一接口，所述第一接口将所述模块化电池组的状态传送到第二壳体，其中，所述第二壳体配置成可拆卸地容纳多个模块化电池组；
第二接口，所述第二接口将从所述多个电池单元聚集的所述电力从所述处理系统传输到所述第二壳体,其中，从所述多个电池单元聚集的所述电力从所述第二壳体传输，以对电动车辆或混合动力车辆的发动机供电；以及
封装在所述第一壳体中的第一导热液体，其中，所述第一导热液体在所述第一壳体中被布置成邻近所述多个电池单元以将热从所述多个电池单元传递出去且将所述热传递到所述第二壳体,其中，所述第二壳体包括第二导热液体，所述第二导热液体围绕着所述可拆卸的模块化电池组循环以吸收从所述可拆卸的模块化电池组传递的热并且将所述热从所述可拆卸的模块化电池组传递出去。
2.如权利要求1所述的模块化电池组，其中：
所述处理系统包括温度传感器；以及
所述处理系统基于从所述温度传感器接收的温度读数，控制所述第一导热液体流入所述第一壳体中。
3.如权利要求1所述的模块化电池组，其中，所述第一导热液体还包括不导电的灭火剂。
4.如权利要求1所述的模块化电池组，其中，所述多个电池单元被分组在多个电池子模块中，所述多个电池子模块单独地被封装在所述第一壳体内。
5.如权利要求4所述的模块化电池组，其中，所述多个电池子模块中的每一者包括与所述模块化电池组的所述处理系统通信的处理器。
6.如权利要求4所述的模块化电池组，其中，所述模块化电池组包括5个至9个电池子模块，并且所述多个电池子模块中的每一者包括10个至16个锂离子18650电池单元。
7.如权利要求4所述的模块化电池组，还包括管状体，所述管状体的路线邻近所述多个电池子模块中的每一者，其中，所述第一导热液体流经所述管状体。
8.一种通过模块化电池组提供电力的方法，所述方法包括：
将所述模块化电池组插入第二壳体中，其中，所述模块化电池组包括第一壳体，并且所述第二壳体配置成可拆卸地容纳多个模块化电池组；
通过所述模块化电池组的第一接口将所述模块化电池组的状态传送到所述第二壳体；
通过所述模块化电池组的处理系统聚集来自封装在所述第一壳体中的多个电池单元的电力，其中，所述多个电池单元提供至少1kW的电力；
通过所述模块化电池组的第二接口将从所述多个电池单元聚集的所述电力从所述处理系统提供给所述第二壳体，其中，从所述多个电池单元聚集的所述电力从所述第二壳体传输，以对电动车辆或混合动力车辆的发动机供电；以及
使用封装在所述第一壳体中的第一导热液体将热从所述多个电池单元传递出去，其中，所述第一导热液体在所述第一壳体中被布置成邻近所述多个电池单元以将热从所述多个电池单元传递出去且将所述热传递到所述第二壳体，其中，所述第二壳体包括第二导热液体，所述第二导热液体围绕着所述可拆卸的模块化电池组循环以吸收从所述可拆卸的模块化电池组传递的热并且将所述热从所述可拆卸的模块化电池组传递出去。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述模块化电池组还包括固体散热材料，并且所述模块化电池组的所述第一壳体为气密的。
10.如权利要求8所述的方法，其中，所述多个电池单元包括多个超级电容器。
11.如权利要求8所述的方法，其中，所述第一接口包括与所述第二壳体无线通信的无线通信系统。
12.如权利要求8所述的方法，其中，所述第二接口包括发射器线圈，所述发射器线圈将从所述多个电池单元聚集的所述电力无线地传输到所述第二壳体。
13.如权利要求8所述的方法，其中，所述第二接口包括双极有线端口，所述双极有线端口与所述第二壳体的对应双极有线端口配合。
14.如权利要求8所述的方法，其中，所述第一壳体的体积为至少0.50立方英尺，具有6英寸×6英寸×12英寸的尺寸。
15.如权利要求8所述的方法，还包括通过所述模块化电池组的所述第一接口将所述模块化电池组的充电历史传送到所述第二壳体。
16.如权利要求8所述的方法，其中，提供给所述第二壳体的、从所述多个电池单元聚集的所述电力包括48VDC、45A的信号。
17.如权利要求8所述的方法，还包括：
通过所述模块化电池组的所述第二接口从所述第二壳体接收充电电力，以及
使用来自所述第二壳体的所述充电电力为所述模块化电池组的所述多个电池单元充电。
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