CN109428133A - 电池组平衡系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种用于操作电池组平衡系统(30)的方法和设备，所述电池组平衡系统包括：一组供电单元，所述一组供电单元包括一组电池单元，所述一组供电单元具有选择性地与电路连接的相应一组端子(48)；一组传感器(46)，所述一组传感器适配成感测所述一组供电单元的所述相应端子(48)处的可用电力量；以及控制器模块(60)，所述控制器模块适配成从所述一组传感器(46)接收所述一组供电单元的所述相应端子(48)处的感测所得可用电力量，并且识别所述端子(48)处具有最大可用电力量的所述供电单元。

Description

电池组平衡系统

技术领域

本申请涉及电池系统。

背景技术

电池由多个单元组成，所述多个单元例如可以以串联方式连接以达到预期电池电压。一些电池或电池单元可以包括可再充电组合物，使得所述电池或电池单元可以重复放电和再充电。所述电池或电池单元可以进一步包括不同电气特性，包括但不限于自放电、容量、阻抗等。因此，在使用期间或者甚至不使用期间，电池或电池单元的个体充电状态(即，所储存的电力量)可能不相同。

发明内容

在一个方面中，本公开涉及一种电池组平衡系统，包括：一组电池单元，所述一组电池单元具有相应一组端子，所述相应一组端子选择性地与电力轨道(power rail)连接；一组电力转换器，所述一组电力转换器与所述电力轨道和所述一组端子连接；一组传感器，所述一组传感器适配成感测所述一组电池单元的所述相应端子处的可用电力量；以及控制器模块，所述控制器模块适配成从所述一组传感器接收所述一组电池单元的所述相应端子处的感测所得可用电力、识别相对于至少一个其它电池单元而言所述端子处具有较大可用电力量的电池单元、选择性地将所述端子处具有较大可用电力量的所述电池单元与所述电力轨道连接，并且以可控方式操作所述电力转换器的至少子集，以通过使所述端子处具有较大可用电力量的所述电池单元放电来对相对于具有较大电力量的电池单元而言具有较小电力量的所述电池单元的至少对应子集进行充电。

在另一方面中，本公开涉及一种用于平衡电池组的方法，所述方法包括：通过一组电力传感器感测一组供电单元的相应可用电力量；通过控制器模块比较所述一组供电单元的感测所得可用电力量；通过所述控制器模块基于所述比较来识别具有最大可用电力量的所述供电单元；以及通过所述控制器模块使具有最大可用电力量的所述供电单元能够为至少另一个子集的所述供电单元进行再充电。

在又一方面中，本公开涉及一种电池组平衡系统，包括：一组供电单元，所述一组供电单元包括一组电池单元和至少一个外部电源，所述一组供电单元具有相应一组端子，所述相应一组端子选择性地与电路连接；一组传感器，所述一组传感器适配成感测所述一组供电单元的所述相应端子处的可用电力量；以及控制器模块，所述控制器模块适配成从所述一组传感器接收所述一组供电单元的所述相应端子处的感测所得可用电力、识别所述端子处具有最大可用电力量的供电单元、选择性地从所述端子处具有最大可用电力量的所述供电单元向所述电路供应电力，并且以可控方式通过所述电路对所述电池单元的至少对应子集进行再充电。

本申请技术方案1涉及一种电池组平衡系统，包括：

一组电池单元，所述一组电池单元具有选择性地与电力轨道连接的相应组端子；

一组电力转换器，所述一组电力转换器与所述电力轨道和所述一组端子连接；

一组传感器，所述一组传感器适配成感测所述一组电池单元的所述相应端子处的可用电力量；以及

控制器模块，所述控制器模块适配成从所述一组传感器接收所述一组电池单元的所述相应端子处的感测所得可用电力、识别相对于至少一个其他电池单元而言所述端子处具有较大可用电力量的电池单元、选择性地将所述端子处具有较大可用电力量的所述电池单元与所述电力轨道连接，并且以可控方式操作所述电力转换器的至少子集，以通过使所述端子处具有较大可用电力量的所述电池单元放电来对相对于具有较大电力量的所述电池单元而言具有较小电力量的所述电池单元的至少对应子集进行再充电。

本申请技术方案2涉及根据技术方案1所述的电池组平衡系统，其中所述一组电力转换器适配成将由所述电力轨道接收的电力转换成电池单元标称电压(nominal batterycell voltage)的至少两倍。

本申请技术方案3涉及根据技术方案1或技术方案2所述的电池组平衡系统，其中所述控制器模块以可控制方式操作所述电力转换器的至少子集以对在所述端子处的可用电力量小于电力储存阈值的电池单元的所述子集进行再充电。

本申请技术方案4涉及根据技术方案1或技术方案2中的一个技术方案所述的电池组平衡系统，其中所述一组端子选择性地通过相应一组电气开关与所述电力轨道连接。

本申请技术方案5涉及根据技术方案1或技术方案2中的一个技术方案所述的电池组平衡系统，其中所述一组传感器是与所述相应一组端子连接的电压传感器。

本申请技术方案6涉及根据技术方案1或技术方案2中的一个技术方案所述的电池组平衡系统，其中所述控制器模块适配成识别在所述端子处具有最大可用电力量的电池单元、选择性地将所述端子处具有最大可用电力量的所述电池单元与所述电力轨道连接，并且以可控方式操作所述电力转换器的至少子集，以通过使在所述端子处具有最大可用电力量的所述电池单元放电来对所述电池单元的至少对应子集进行再充电。

本申请技术方案7涉及根据技术方案1或技术方案2中的一个技术方案所述的电池组平衡系统，其进一步包括供电单元，所述供电单元具有选择地性与所述电力轨道连接的一组端子以及适配成感测所述供电单元端子处的可用电力量的传感器。

本申请技术方案8涉及根据技术方案7所述的电池组平衡系统，其中所述供电单元包括电源，所述电源适配成供应大于电力储存阈值的电力。

本申请技术方案9涉及根据技术方案1或技术方案2中的一个技术方案所述的电池组平衡系统，其中所述控制器模块进一步适配成响应于将所述子集电池单元的所述相应端子处的感测所得可用电力与电力储存阈值进行比较的结果为满足，停止对所述子集的电池单元进行再充电。

本申请技术方案10涉及一种用于平衡电池组的方法，包括：

通过一组电力传感器来感测来自一组供电单元的相应可用电力量；

通过控制器模块来将来自所述一组供电单元的感测所得可用电力量进行比较；

通过所述控制器模块基于所述比较来识别具有最大可用电力量的所述供电单元；以及

通过所述控制器模块启用具有最大可用电力量的所述供电单元以对至少另一子集的所述供电单元进行再充电。

本申请技术方案11涉及根据技术方案10所述的方法，其中所述子集的供电单元包括一组电池单元。

本申请技术方案12涉及根据技术方案10或技术方案11中的一个技术方案所述的方法，其中对所述供电单元的至少另一子集进行再充电包括使具有最大可用电力量的所述供电单元至少部分放电。

本申请技术方案13涉及根据技术方案10或技术方案11中的一个技术方案所述的方法，其中所述一组供电单元包括外部电源。

本申请技术方案14涉及根据技术方案13所述的方法，其中所述外部电源具有可用电力量阈值。

本申请技术方案15涉及根据技术方案13所述的方法，其中对所述供电单元的至少另一子集进行再充电包括将来自所述外部电源的电力供应到所述供电单元的所述至少另一子集。

本申请技术方案16涉及根据技术方案10所述的方法，其中所述启用包括选择性地将具有最大可用电力量的所述供电单元连接到与所述一组供电单元选择性连接的电力轨道。

本申请技术方案17涉及根据技术方案16所述的方法，进一步包括通过所述控制器模块操作分别与所述供电单元的所述子集相关联并且与所述电力轨道连接的一组电力转换器，以将所述电力轨道供应的电力转换成供应到所述供电单元的所述相应子集的再充电电力。

本申请技术方案18涉及一种电池组平衡系统，包括：

一组供电单元，所述一组供电单元包括一组电池单元和至少一个外部电源，所述一组供电单元具有择性地与电路连接的相应一组端子；

一组传感器，所述一组传感器适配成感测所述一组供电单元的所述相应端子处的可用电力量；以及

控制器模块，所述控制器模块适配成从所述一组传感器接收所述一组供电单元的所述相应端子处的感测所得可用电力，识别在所述端子处具有最大可用电力量的供电单元，选择性地从在所述端子处具有最大可用电力量的所述供电单元向所述电路供应电力，并且以可控方式通过所述电路对所述电池单元的至少对应子集进行再充电。

本申请技术方案19涉及根据技术方案18所述的电池组平衡系统，其中所述电路进一步包括与所述相应一组电池单元相关联的一组电力转换器，所述一组电力转换器适配成将从所述电路接收到的电力转换成供应到所述供电单元的所述子集的再充电电力。

本申请技术方案20涉及根据技术方案18所述的电池组平衡系统，其中所述控制器模块进一步适配成响应于将在电池单元的所述子集的所述相应端子处的感测所得可用电力与电力储存阈值进行比较的结果为满足，停止对所述电池单元的子集进行再充电。

附图说明

图1示出根据本说明书所述各个方面的具有电池组平衡系统的飞行器电力系统的从上向下原理图。

图2是根据本说明书中所述各个方面的图1所示电池组平衡系统的原理图。

图3是示出根据本说明书所述各个方面的用于平衡电池组的方法的图解。

具体实施方式

本公开所描述的方面涉及与平衡一组电池、电池单元或电池组相关联的方法和系统。本公开的方面可以包括在可以使用或利用一组电池、电池单元或电池组的任何数量的环境中。此外，本公开的方面不限于所述一组电池、电池单元或电池组以有源方式为电气负载供给电能的环境。例如，本公开的方面可以用于处于储存状态而不通电或者以有源方式进行电力放电的一组电池中。可以使用所述方法和设备的一个示例性环境包括但不限于飞行器的配电系统。

尽管将描述“一组”各种元件，但是应理解，“一组”可以包括任何数量的相应元件，包括仅一个元件。同样如本说明书中所使用，尽管传感器可以描述成“感测”或“测量”相应值，但是感测或测量可以包括确定指示所述相关值或与所述相关值相关的值，而不是直接感测或测量所述值本身。感测所得值或测得的值可以进一步提供给其他部件。例如，所述值可以提供给控制器模块或处理器，并且所述控制器模块或处理器可以对所述值执行处理，以确定表示所述值的代表值或电气特性。

本说明书中所用的“电池”或“电池组”可以包括适配成对电力进行储存或放电的任意数量的储存部件。所述电池可以是锂离子组合物，并且任何数量的电池单元可以以串联方式连接以贡献整个电池或电池组工作电压。尽管典型电池经由在一组相应端子处储存或产生电力的化学反应来实现电力储存，但是可以包括具有非化学基电力储存电池的非限制性示例。此外，尽管本说明书中可以使用例如“电压”、“电流”和“电力”等术语，但是所属领域中的技术人员将显而易见地了解，这些术语在描述电路方面、电路操作、电力、电力储存等时可以是可互换的。

连接表述(例如，附接、联接、连接和接合)应从广义上解释，并且除非另作说明，否则可包括一组元件之间的中间构件以及这些元件之间的相对移动。因此，所述连接表述不一定推断出两个元件彼此直接连接并且相对于彼此成固定关系。在非限制性示例中，连接或断开可选择性地配置成对相应元件之间的电连接进行提供、启用、禁用等。非限制性示例配电总线的连接或断开可以通过开关、总线联络逻辑(bus tie logic)或者配置成启用或禁用连接器下游电气负载的通电或再充电的任何其他连接器来启用或操作。

本说明书中所用的“系统”或“控制器模块”可以包括至少一个处理器和存储器。所述存储器的非限制性示例可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存或一种或多种不同类型的便携式电子存储器，例如磁盘、DVD、CD-ROM等，或者这些类型存储器的任何适当组合。所述处理器可以配置成运行任何适当程序或可执行指令，所述程序或可执行指令设计成执行各种方法、功能、处理任务、计算等，以实现或完成本说明书中所述的技术操作或操作。该程序可以包括计算机程序产品，所述产品可以包括其上装载或存储有机器可执行指令或数据结构的机器可读介质。所述机器可读介质可以是可由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器访问的任何可用介质。通常，所述计算机程序可以包括具有执行特定任务或实现特定抽象数据类型的技术效果的例程、程序、对象、组件、数据结构、算法等。

本说明书中所用的可控开关元件或“开关”是能够控制以在第一操作模式和第二操作模式之间切换的电气装置，其中在所述第一操作模式下，所述开关“闭合”以将电流从开关输入端输送到开关输出端，而在所述第二操作模式下，所述开关“断开”以避免开关输入端与开关输出端之间发生电流输送。在非限制性示例中，连接或断开例如由可控开关元件启用或禁用的连接可以选择性地配置成对相应元件之间的电连接进行提供、启用、禁用等。

同样如本说明书中所使用，所述电力转换器是电气装置，所述电气装置能够启用或者以可控方式操作以将电力输入端接收的具有第一组电力特性(例如，第一电压或第一电流等)的电力转换成另一不同或者第二组电力特性(例如，第二电压或第二电流等)以供应到电力输出端。由所述电力转换器实现的电力转换的非限制性示例可以包括升压或降压电力转换、直流(DC)到交流(AC)电力转换、交流(AC)到直流(DC)电力转换、交流(AC)到交流(AC)电力转换、直流(DC)到直流(DC)电力转换等，或者它们的组合。

示例性附图仅用于说明，并且附图中所反映的尺寸、位置、顺序和相对尺寸可以更改。

如图1所示，飞行器10图示成具有至少一个燃气涡轮发动机，所述至少一个燃气涡轮发动机图示成左发动机系统12和右发动机系统14。或者，此动力系统可以具有更少或更多个发动机系统。左发动机系统12和右发动机系统14可以大体上相同，并且可以进一步包括至少一个电源例如电机或发电机18。所述飞行器10进一步图示成具有一组耗电部件或电气负载20，例如执行器负载、飞行临界负载和非飞行临界负载。电气负载20经由配电系统与至少一个发电机18电连接，所述配电系统包括例如输电线22或母排以及配电节点16。

飞行器10可以进一步包括补充电源，所述补充电源示意性图示成与输电线22或母排连接的电池组24。电池组24的非限制性示例可以包括电力转换部件，所述电力转换部件适配成将储存在电池组24中或由电池组24供应的电力转换成适于配电所用输电线的电力。尽管示意性示出单个电池组24，但是可以包括本公开的非限制性方面，其中包括一组电池组24、一组电池、一组电池单元等。在本公开的又一个非限制性示例中，电池组24可以包括至少一个可再充电电池，即适配成在多个周期内至少部分放电和再充电的电池。

应理解，图1所示的本公开的方面仅为配电系统的一个非限制性示例，并且除了所示出的之外，本公开还预期存在许多其他可能的方面和配置。此外，图1所示各种部件的数量和布置也是与本公开相关联方面的非限制性示例。

在飞行器10中，运行的左发动机系统12和右发动机系统14提供机械能，所述机械能通常可以经由转轴(spool)提取，以为发电机18提供驱动力。发电机18又产生电力例如交流(AC)或直流电(DC)电力，并且将所产生的电力提供给输电线22，所述输电线将电力输送到遍布整个飞行器10各处的配电节点16。配电节点16经由输电线22接收交流电力或直流电力，并且可以根据需要提供开关、电力转换或配电管理功能，以便为电气负载20的负载操作提供所需电力。在本公开的进一步非限制性方面中，根据负载操作的要求或需要，可以经由储存在电池组24中的电力向输电线22供应额外电力、补充电力、冗余电力等。

无论电池组的操作环境如何，电池组24中的子集电池或电池单元可以具有不同或不相似电力特性，包括但不限于自放电、容量、阻抗等。因此，在使用期间或者甚至不使用期间，电池或电池单元的个体充电状态(即，所储存的电力量)可能不相同。在一些非限制性实例中，各个电池或电池单元中的不相似或不同充电状态会损害整个电池组24的充电状态。因此，在非限制性实例中，可能需要“平衡”电池、电池单元或各个电能储存单元，以使电池组24包括一组电池、电池单元或者各个电能储存单元，所述一组电池、电池单元或者各个电能储存单元具有相对于电池组24中的其他电池、电池单元或电能储存单元相同、大体上相等或者最小的电气特性。

本说明书中所用的“平衡”电池组24可以包括但不限于从一个或多个电池、电池单元或另一电源例如外部电源向至少一个其他电池或电池单元配电。平衡电池组24可以基于一组预期电气特性，包括但不限于获得具有相等或大体上相等电压、电流、储存电力、可用电力，满足其阈值，或其组合的一组电池或电池单元。本说明书中相对于阈值所用的术语“满足”意味着相应的值等于或大于阈值，或者在阈值范围内(例如在容差内)。应理解，所述确定可以易于改变以通过正/负比较或者真/假比较来满足。在本公开的一个非限制性方面中，满足上述电力特性的阈值可以包括落入阈值范围内，例如在3.9伏直流电(DC)和4.1伏直流电之间。可以包括额外的阈值和阈值范围。

图2示出了可用于图1所示飞行器10或者具有电池组24的另一个环境中的电池组平衡系统30或电路的原理电路图。如图所示，所述电池组平衡系统30可以包括电池组24，所述电池组包括一组电池32。所述一组电池32中的每个相应电池32可以包括至少一个电池单元。如图所示，所述一组电池32可以分别包括第一电池单元34、第二电池单元36、第三电池单元38和第四电池单元40。尽管为便于理解仅示出单个电池单元34、36、38、40，但是所述一组电池32或者电池单元34、36、38、40可以包括一组相应电池单元34、36、38、40，所述一组相应单元被布置、配置、适配、启用等，以提供任何预期电力输出、储存容量或者预期电力储存能力。所述一组电池32或电池单元34、36、38、40中的每一者图示成具有相应一组电池端子48以用于提供或接收电力。

所述一组电池32或电池单元34、36、38、40可经由相应一组可切换元件(switchable element)44选择性地与一组公共电力轨道(power rail)42连接。所述可切换元件44可以适配成响应于控制信号而选择性地连接或断开所述一组电池32或电池单元34、36、38、40。就这点而言，所述一组可切换元件44可以有效地、可操作地或可控地将相应端子48、电池单元34、36、38、40输出端等与所述一组电力轨道42隔离。可切换元件44的非限制性示例可以包括双极开关、固态开关等。电池组平衡系统30还可以包括与所述一组电池32或电池单元34、36、38、40相对应或相关联的一组电力转换器50。如图所示，所述一组电力转换器50中的每一者可以包括与所述公共电力轨道42连接的电力输入端52以及与各自所关联的电池单元34、36、38、40或电池端子48连接的电力输出端54。可以包括所述一组电力转换器50的非限制性方面，其中它们可操作地使得能够响应于控制信号执行电力转换操作。

电池组平衡系统30可以进一步包括一组传感器46，所述一组传感器布置成或者适配成感测或测量所述一组电池32或电池单元34、36、38、40的电力特性。例如，如图所示，所述一组传感器46可以包括电压传感器，所述电压传感器适配成感测或测量相应一组电池32或电池单元34、36、38、40的电压。尽管示出一组电压传感器，但是所述一组传感器可以配置、适配等，以感测或测量与相应电池32或电池单元34、36、38、40中的可用电力量，或者来自所述相应电池32或电池单元34、36、38、40的可用电力量相关的值或特性。所述一组传感器46可以适配或者配置成将与相应电池32或电池单元34、36、38、40中的可用电力量，或者来自所述相应电池32或电池单元34、36、38、40的可用电力量相关的感测所得或者测得的值或特性提供给另一个部件。

电池组平衡系统30还可以包括控制器模块60，所述控制器模块具有处理器62和存储器64。如图所示，所述控制器模块60可以针对与相应电池32或电池单元34、36、38、40中的可用电力量，或者来自所述相应电池32或电池单元34、36、38、40的可用电力量相关的感测所得或测得的值或特性，与所述一组传感器46连接并且接收一组输入端70。所述控制器模块60也可以通过第一组控制信号输出端66与所述一组电力转换器50连接。所述第一组控制信号输出端66可以可操作地提供控制信号以启用或禁用一组或者子集的电力转换器50的电力转换功能。所述控制器模块60也图示成在第二组控制信号输出端68处与相应组的可切换元件44连接。所述第二组控制信号输出端68可以可操作地提供控制信号以将相应电池32或电池单元34、36、38、40与公共电力轨道42连接或断开。

电池组平衡系统30可以进一步包括视情况而定的外部电源80，所述外部电源具有相应一组端子48，并且具有一组可切换元件44，所述一组可切换元件适配成响应于控制信号而选择性地将外部电源80与公共电力轨道42连接或断开。如本说明书中所述，外部电源80中或者来自所述外部电源的可用电力量可以进一步采用传感器46感测或测量。可以包括电池组平衡系统30的非限制性示例，其中与外部电源80相关联的传感器46以及所述一组可切换元件44可以分别通过输入端70和第二控制信号输出端68与控制器模块60连接。本说明书中所用的所述一组电池32、所述一组电池单元34、36、38、40以及外部电源80(视情况而定存在的情况下)可以统称为一组“供电单元”。相对于电池组24，外部电源80的非限制性示例可以包括几乎无限的电力。例如，外部电源80可以包括墙装插座电源、发电机、辅助供电单元等。本说明书中所使用的“几乎无限”是指有足够的电力供应以便能够对电池组24进行再充电，而不考虑熄灭、排空或以其他方式耗尽外部电源80。

在电池组平衡系统30的操作期间，所述一组传感器46可以感测或测量电池32或电池单元34、36、38、40中的每一者中储存或可用的电力量的相应指标，例如电压值。如图2中所示，第一电池单元34图示成具有3.95伏的示例性电压值，第二电池单元36图示成具有4.1伏的示例性电压值，第三电池单元38图示成具有3.99伏的示例性电压值，并且第四电池单元40图示成具有4.05伏的示例性电压值。感测所得值或测得的值可以提供给控制器模块60的所述一组输入端70。

控制器模块60或处理器62可以可操作地将所述一组感测所得值或测得的值彼此进行比较，以识别具有最大可用电力量的至少一个电池32或电池单元34、36、38、40。在电池32或电池单元34、36、38、40大体上相似(例如相同组成、相同储存容量等)的一个非限制性示例中，最大可用电力量(例如，或者更高量)可以通过最高感测或测量电压来识别，其中在图示示例中，此电压为第二电池单元36。控制器模块60或处理器62然后可以可操作地对具有最大可用电力量的电池32或电池单元34、36、38、40(例如此示例中的第二电池单元36)进行启用、允许、提供等，以供应所储存电力中的至少一部分以对至少子集的其他电池32或电池单元34、36、38、40进行再充电。在电池32或电池单元34、36、38、40大体上相似(例如，相同组成、相同储存容量等)的另一个非限制性示例中，控制器模块60或处理器62可以通过感测测量电压来识别相对于所储存电力量或可用电力量较小的至少另一个电池32或电池单元34、36、38、40而言具有较大可用电力量(例如，但不一定是最大可用电力量)的电池32或电池单元34、36、38、40。控制器模块60或处理器62然后可以可操作地对具有较大可用电力量的电池32或电池单元34、36、38、40进行启用、允许、提供等，以供应所储存电力中的至少一部分以对所储存电力量或可用电力量较小的至少子集的其他电池32或电池单元34、36、38、40进行再充电。例如，第三电池单元48可以识别为相对于第一电池单元34(3.95V)具有较大可用电力量(3.99V)，并且因此可以受控制以对第一电池单元34进行再充电。

在一个非限制性示例中，控制器模块60或处理器62可以在第二组输出端68处生成控制信号，以启用与第二电池单元36或第二电池单元端子48相关联的开关元件44，以通过来自来自第二电池单元36的能量来断开或接通电力轨道。就这点而言，电力轨道42对所述一组电力转换器50的所述一组电力输入端42进行通电。所述一组电力转换器50可以是不可操作的，或者可以选择性地操作，使得它们若无启用电力转换功能的控制信号就不提供任何电力转换功能，如上所述。以循序方式或者在上述开关元件44控制的同时，控制器模块60或处理器62可以在第一组输出端66处生成控制信号，以启用所述电力转换功能以操作一个子集的所述电力转换器50。所述子集的所述电力转换器50可以包括任意数量的电力转换器50，但是与具有最大可用电力量的电池32或电池单元34、36、38、40相关联的电力转换器50除外。

控制器模块60对所述子集的电力转换器50的操作可以使所述子集的电力转换器50将在相应电力输入端52处接收到的电力转换成由电力输出端54提供或供应的不同电力。提供或供应到电力输出端54的电力然后可以提供给所述子集的电池32或所述子集的电池单元34、36、38、40，但具有最大可用电力量的电池32或电池单元34、36、38、40(例如，当前示例中的第二电池单元36)除外。在一个非限制性示例中，所述一组电力转换器50可以选择、配置成或可操作地将在相应电力输入端52处接收的电力转换成供应到电力输出端54的不同电力，其中所述不同电力适配成对所述子集的电池32或所述子集的电池单元34、36、38、40进行再充电。例如，如果所述一组电池32或所述一组电池单元34、36、38、40的预期工作电压是4伏特，则可以包括本公开的非限制性方面，其中所述一组电力转换器50在相应电力输出端52处供应或提供4伏。在本公开的另一个非限制性方面中，所述一组电力转换器50可以供应或提供更高电压值，例如所述一组电池32或一组电池单元34、36、38、40的预期工作电压的大致两倍(例如8伏或更高)。所述一组电力转换器50可以进一步配置、选择等以提供足够的充电电流来对所述一组电池32或一组电池单元34、36、38、40进行再充电。在一个非限制性示例中，由所述一组电力转换器50供应的充电电流可以是200毫安。

可以进一步包括本公开的非限制性示例，其中可以进一步选择要再充电的所述子集的电池32或电池单元34、36、38、40。例如，可以包括本公开的方面，其中仅具有满足或低于预定电力阈值的感测所得或测得可用电力量的子集电池32或子集电池单元34、36、38、40可以再充电。例如，在图示的示例中，如果利用4伏特的电力阈值，则只能通过电池组平衡系统30同时对第一电池单元34和第三电池单元38进行再充电。

在另一个非限制性示例中，所述电力阈值可以包括电力阈值范围。在此示例中，可以包括非限制性方面，其中例如只有满足或低于预定值(例如4伏特)并且容差为百分之五的感测所得或测得可用电力量的子集电池32或子集电池单元34、36、38、40将再充电。在另一个非限制性示例中，可以参照具有最大可用电力量的电池32或电池单元34、36、38、40来相对地确定预定电力阈值或电力阈值范围(例如，对感测所得或测得电力量比最大可用电力量小百分之五以下的任何电池32或电池单元34、36、38、40进行再充电)。在另一个非限制性示例中，预定电力阈值或电力阈值范围可以基于电池32的电气特性等(例如考虑滞后等)。在电池组平衡系统30的又一个非限制性示例中，控制器模块60可以确定无法实现平衡，除非至少一个电池32或至少一个电池单元34、36、38、40满足最小可用电力量。本公开中可以包括任何数量的置换。

可以包括电池组平衡系统30的非限制性方面，其中例如从具有最大可用电力量的电池32或电池单元34、36、38、40放电的电力的至少一部分使电池32或电池单元34、36、38、40相对于所述一组电池32或电池单元34、36、38、40降低可用电力，直到不再具有最大电力量。在这种情况下，可以发生新的比较以识别具有当时当前最大可用电力量的新电池32或电池单元34、36、38、40以对电池组24进行再充电或使其平衡。在触发事件(例如，供电电池32或电池单元34、36、38、40的充分放电)之后或在预定时间段之后，比较等可以重复发生。

可以包括本公开的非限制性方面，其中电池组平衡系统30操作，直到整个电池组24、一组电池32或一组电池单元34、36、38、40已经充分平衡。在此示例中，充分平衡可以包括相应一组电池32或电池单元34、36、38、40中所储存电力量相似或者大体上相似(例如在百分之五的容差内)，或者其中相应一组电池32或电池单元34、36、38、40各自满足最小储存电力量(例如，满足最小电力储存阈值)。电池组平衡系统30可以根据需要连续、偶发、重复、按照时控时间表等操作。一旦电池组平衡系统30使所述一组电池32或电池单元34、36、38、40充分平衡，可以停止再充电操作，例如通过第一组输出端66来禁用所述一组电力转换器50、通过第二组输出端68来断开所有开关元件44，或者采用类似方式。

可以包括本公开的进一步非限制性方面，其中外部电源80可以提供再充电能量的至少一部分。就这点而言，电池组平衡系统30可以可操作地将外部电源80“视作”另一个供电单元，与电池组24、所述一组电池32或一组电池单元34、36、38、40类似。有效地，外部电源80将具有由相应传感器46感测或测量的可用电力，并且可以选择性地通过所述一组开关元件44与电力轨道42连接。但是外部电源80不需要再充电，并且因此不包括相应关联的电力转换器50。外部电源80的方面可以配置、选择等，以使端子48处始终具有预定可用电力量，例如，图示的4.09伏特。因此，可以包括本公开的非限制性示例，其中外部电源80可以由控制器模块(例如，响应于感测和比较)选择为具有最大可用电力量的“电池或电池单元”(即，可用供电单元)，并且对电池组平衡系统30中储存的电力进行再充电或平衡。在此示例中，外部电源80可以是辅助或备用电源，以确保电池组24、一组电池32或一组电池单元34、36、38、40相对于外部电源80维持最小充电量。上述示例的一种所述应用可以包括在处于较长期储存期间或者不使用期间，维持电池组24的充分或适当电池充电。在一个非限制性示例中，以作为电池组平衡系统30的一部分的形式使用或包括外部非耗尽性低压电源(例如，外部电源80)可以始终维持对电池组24、一组电池32或一组电池单元34、36、38、40的稳定充电。

图3示出流程图，所述流程图中示出用于平衡电池组24的方法100。方法100首先在110中，通过一组电力转换器46感测来自一组供电单元(例如电池32、电池单元34、36、38、40，视情况而定的外部电源80，或其组合)的相应可用电力量。接下来，方法100在120中通过控制器模块60比较来自所述一组供电单元32、34、36、38、40、80的感测所得可用电力量。方法100随后可以包括在130中，通过控制器模块60基于所述比较来识别具有最大可用电力量的供电单元32、34、36、38、40、80。方法100随后在140中并且如本说明书中所述，通过控制器模块60启用具有最大可用电力量的供电单元32、34、36、38、40、80以对供电单元32、34、36、38、40、80的至少另一子集进行再充电。

图示的序列仅用于说明，并不意图以任何方式限制方法300。应了解，所述方法的各个部分可以以不同的逻辑顺序执行，可以添加或者插入其他部分，或者可以将方法的描述部分拆分成多个部分，或者可以在不损害所述方法的情况下忽略所述方法的描述部分。例如，可以包括方法100的非限制性方面，其中对供电单元32、34、36、38、40、80的至少另一子集进行再充电包括使具有最大电力量的供电单元32、34、36、38、40、80至少部分放电。在另一个非限制性示例中，对所述供电单元32、34、36、38、40、80的所述至少另一子集进行再充电可以包括将来自外部电源80的电力供应到所述供电单元32、34、36、38、40的所述至少另一子集。在又一个非限制性示例中，所述启用可以包括选择性地将具有最大可用电力量的供电单元32、34、36、38、40、80连接到与所述一组供电单元32、34、36、38、40、80选择性连接的电力轨道42。在又一个非限制性示例中，方法100可以进一步包括通过控制器模块60操作分别与所述供电单元32、34、36、38、40、80的子集相关联并且与所述电力轨道42连接的所述一组电力转换器50，从而将电力轨道42供应的电力转换成供应到供电单元32、34、36、38、40、80的相应子集的再充电电力。本公开中预期还包括除了上述附图中所示之外的许多其他可能的方面和配置。

本说明书中所公开的方面提供用于电池组的电池平衡系统。技术效果在于，上述方面能够平衡一组电池或电池单元之间的能量储存。以上方面中可以实现的一个优点在于，上述方面具有一次性平衡多个电池充电的优异平衡能力。在典型电池平衡中，电力经由电阻从较高充电量的电池放电或者缓慢输送到较低充电量的电池。经由电阻输电会损耗一部分能量作为热供应。在其他典型示例中，电荷在循序过程中循序地从电池到电池输送。本公开允许或提供单次平衡活动中的多电池充电能力。

上述方面的另一个优点可以包括：电力转换器可以作为直流到直流电力转换器操作，所述直流到直流电力转换器可以以大于85％的效率操作，从而减少没有用于对其他电池或电池单元充电的能量浪费。减少能量浪费可提高电池组平衡系统的整体效率。上述方面的又一个优点在于可以包括控制器模块，以用于提供数字或逻辑裁定(arbitration)或者控制要进行再充电或放电的单元，从而提供可供实施的任何数量的控制方案(controlscheme)。

上述方面的又一个优点是上述电池组平衡系统可以包括外部电源，从而向电池单元提供再充电电力，而不需要改变电池组的整体操作。就这点而言，电池组平衡系统将外部电源“视作”另一个电池，此电池始终不需要充电，但是可以根据需要为其他电池或电池单元提供几乎无限电力。在此示例中，所述电池组平衡系统可以在长时间内或者电池组不使用期间例如长期储存期间可靠地确保电池充电、平衡等，而不会由于自放电而损耗或损害电池组可靠性。

在尚未描述的范围内，可以根据需要将各个方面的不同特征和结构进行组合。无法说明一个特征的所有方面并不旨在解释成无法做此说明，而是出于简要说明的目的。因此，不同方面的各种特征可以根据需要混合和匹配以形成新的方面，无论所述新方面是否被明确描述。本说明书中所述特征的结合或排列在本公开的范围内。

本说明书使用示例来公开本公开的方面，包括最佳模式，同时也让所属领域的任何技术人员能够实践本公开的方面，包括制造并使用任何装置或系统以及实施所涵盖的任何方法。本发明的保护范围由权利要求书限定，并可包括所属领域的技术人员得出的其他示例。如果其他示例的结构构件与权利要求书的字面意义相同，或如果所述示例包括的等效结构构件与权利要求书的字面意义无实质差别，则所述示例也应在权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种电池组平衡系统，包括：

一组电池单元，所述一组电池单元具有选择性地与电力轨道连接的相应组端子；

一组电力转换器，所述一组电力转换器与所述电力轨道和所述一组端子连接；

一组传感器，所述一组传感器适配成感测所述一组电池单元的所述相应端子处的可用电力量；以及

控制器模块，所述控制器模块适配成从所述一组传感器接收所述一组电池单元的所述相应端子处的感测所得可用电力、识别相对于至少一个其它电池单元而言所述端子处具有较大可用电力量的电池单元、选择性地将所述端子处具有较大可用电力量的所述电池单元与所述电力轨道连接，并且以可控方式操作所述电力转换器的至少子集，以通过使所述端子处具有较大可用电力量的所述电池单元放电来对相对于具有较大电力量的所述电池单元而言具有较小电力量的所述电池单元的至少对应子集进行再充电。

2.根据权利要求1所述的电池组平衡系统，其中所述一组电力转换器适配成将由所述电力轨道接收的电力转换成电池单元标称电压的至少两倍。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的电池组平衡系统，其中所述控制器模块以可控制方式操作所述电力转换器的至少子集以对在所述端子处的可用电力量小于电力储存阈值的电池单元的所述子集进行再充电。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的电池组平衡系统，其中所述一组端子选择性地通过相应一组电气开关与所述电力轨道连接。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的电池组平衡系统，其中所述一组传感器是与所述相应一组端子连接的电压传感器。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的电池组平衡系统，其中所述控制器模块适配成识别在所述端子处具有最大可用电力量的电池单元、选择性地将所述端子处具有最大可用电力量的所述电池单元与所述电力轨道连接，并且以可控方式操作所述电力转换器的至少子集，以通过使在所述端子处具有最大可用电力量的所述电池单元放电来对所述电池单元的至少对应子集进行再充电。

7.根据权利要求1或权利要求2所述的电池组平衡系统，其进一步包括供电单元，所述供电单元具有选择地性与所述电力轨道连接的一组端子以及适配成感测所述供电单元端子处的可用电力量的传感器。

8.根据权利要求7所述的电池组平衡系统，其中所述供电单元包括电源，所述电源适配成供应大于电力储存阈值的电力。

9.一种用于平衡电池组的方法，包括：

通过一组电力传感器来感测来自一组供电单元的相应可用电力量；

通过控制器模块来将来自所述一组供电单元的感测所得可用电力量进行比较；

通过所述控制器模块基于所述比较来识别具有最大可用电力量的所述供电单元；以及

通过所述控制器模块启用具有最大可用电力量的所述供电单元以对至少另一子集的所述供电单元进行再充电。

10.一种电池组平衡系统，包括：

一组供电单元，所述一组供电单元包括一组电池单元和至少一个外部电源，所述一组供电单元具有择性地与电路连接的相应一组端子；

一组传感器，所述一组传感器适配成感测所述一组供电单元的所述相应端子处的可用电力量；以及

控制器模块，所述控制器模块适配成从所述一组传感器接收所述一组供电单元的所述相应端子处的感测所得可用电力，识别在所述端子处具有最大可用电力量的供电单元，选择性地从在所述端子处具有最大可用电力量的所述供电单元向所述电路供应电力，并且以可控方式通过所述电路对所述电池单元的至少对应子集进行再充电。