CN114175354A - 操作电力系统的方法、电力系统以及计算机可执行代码 - Google Patents

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郑懿
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Abstract

一种操作电力系统的方法，该方法可以包括：确定第一电池单元的电荷状态和第二电池单元的电荷状态；确定该第一电池单元的电荷状态与该第二电池单元的电荷状态之间的差异；以及基于该第一电池单元的电荷状态与该第二电池单元的电荷状态之间的差异，确定是使该第一电池单元和该第二电池单元两者同时放电、还是使该第一电池单元和该第二电池单元之一放电。该第一电池单元和该第二电池单元中的至少一个可以是可调换的电池单元。本披露进一步涉及一种电力系统以及一种包括用于操作电力系统的指令的计算机可执行代码。

Description

操作电力系统的方法、电力系统以及计算机可执行代码
技术领域
本披露的一个方面涉及一种操作电力系统的方法。本披露的另一个方面涉及一种电力系统。本披露的又一个方面涉及一种计算机可执行代码，所述计算机可执行代码包括执行所述方法和/或用于操作所述电力系统的指令。
背景技术
比如电动滑板车等车辆具有需要充电的电池单元。一旦断电，则需要停放车辆，并且需要相对较长的时间对电池单元进行再充电。其他车辆可能具有可调换的电池(例如两个可调换的电池单元)，然而，没有对可调换的电池单元的电荷状态的单独控制，这导致某些缺点。例如，在系统未断电的情况下，仅调换一个电池，并且车辆上的这两个电池单元之间的电压差相对较大，于是电池单元可能会损坏并且可能会发生火灾。因此，需要提供改进的方法和电力系统。
发明内容
本披露的一个方面涉及一种操作电力系统的方法。该方法可以包括确定第一电池单元的电荷状态和第二电池单元的电荷状态。该方法可以进一步包括确定该第一电池单元的电荷状态与该第二电池单元的电荷状态之间的差异。该方法可以进一步包括：基于该第一电池单元的电荷状态与该第二电池单元的电荷状态之间的差异，确定是使该第一电池单元和该第二电池单元两者同时放电、还是使该第一电池单元和该第二电池单元之一放电。该第一电池单元和该第二电池单元中的至少一个(例如，该第一电池单元和该第二电池单元中的每一个)可以是可调换的电池单元。
本披露的另一个方面涉及一种电力系统。该电力系统可以包括用于与第一电池单元连接的第一电连接。该电力系统可以进一步包括用于与第二电池单元连接的第二电连接。该电力系统可以进一步包括包含微处理器的功率控制电路，当该第一电池单元和该第二电池单元被连接时该微处理器与这些电池单元通信。该处理器可以配置为确定该第一电池单元的电荷状态和该第二电池单元的电荷状态。该处理器可以进一步配置为确定该第一电池单元的电荷状态与该第二电池单元的电荷状态之间的差异。该处理器可以进一步配置为：基于该第一电池单元的电荷状态与该第二电池单元的电荷状态之间的差异，确定是使该第一电池单元和该第二电池单元两者同时放电、还是使该第一电池单元和该第二电池单元之一放电。该第一电池单元和该第二电池单元中的至少一个(例如，该第一电池单元和该第二电池单元中的每一个)可以是可调换的电池单元。该电力系统可以包括该第一电池单元和该第二电池单元。
根据各实施例，本披露的另一个方面涉及一种包括电力系统的电动车辆。该电动车辆可以是电动滑板车。
本披露的另一个方面涉及一种计算机可执行代码，该计算机可执行代码包括用于根据与方法有关的各实施例来执行这些方法和/或用于根据与电力系统有关的各实施例来操作电力系统的指令。该计算机可执行代码可以被包括在计算机程序产品(例如，包括存储器)中。
附图说明
当结合非限制性示例和附图考虑时，参考具体实施方式将更好地理解本发明，在附图中：
-图1示出了根据各实施例的方法100的流程图；
-图2示出了根据各实施例的方法200的流程图；
-图3示出了根据各实施例的方法300的流程图；
-图4示出了根据各实施例的当检测到故障时的示例性方法步骤400的流程图；
-图5示出了根据各实施例的当检测到故障时的示例性方法步骤500的流程图；
-图6示出了根据各实施例的示例性电力系统600；以及
-图7示出了根据各实施例的针对方法的示例性状态切换框图。
具体实施方式
以下具体实施方式参考了附图，这些附图通过展示的方式示出了可以实践本披露内容的具体细节和实施例。足够详细地描述了这些实施例，以使本领域技术人员能够实践本披露内容。可以利用其他实施例并且可以在不脱离本披露内容的范围的情况下进行结构改变和逻辑改变。各实施例不一定是相互排斥的，因为一些实施例可以与一个或多个其他实施例组合以形成新的实施例。
在这些方法、系统或计算机程序(或计算机程序产品)之一的上下文中描述的实施例对于其他方法、系统或计算机程序(或计算机程序产品)是类似有效的。例如，在方法的上下文中描述的实施例对于系统是类似有效的，反之亦然。
在实施例的上下文中描述的特征即使未在其他实施例中明确地描述也可以相应地适用于这些其他实施例。此外，如针对实施例的上下文中的特征所描述的添加和/或组合和/或替代可以相应地适用于其他实施例中的相同或类似的特征。
在各实施例的上下文中，针对特征或元素所使用的冠词“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”包括对一个或多个特征或元素的提及。
如本文所使用的并且根据各实施例，术语“和/或”包括一个或多个相关联所列项中的任何和所有组合。
如本文所使用的并且根据各实施例，当在方法的上下文中使用时，术语“步骤”可以意指可以包括一个或多个子步骤的子方法。
如本文所使用的并且根据各实施例，当出现在“预定电荷差异”和“比较结果”之前时，术语“第一”和“第二”用于区分不同的元素，并且可能不具有其他功能，例如，在一些实施例中，可能存在“第二比较结果”而没有“第一比较结果”。
如本文所使用的并且根据各实施例，如本文所使用的术语“放电”可以意指例如以“放电模式”供电、电池向负载(例如，电路和/或马达)供电。放电模式在本文中也可以称为供电模式。类似地，放电使能或禁止命令也可以分别称为供电使能或禁止命令。
如本文所使用的并且根据各实施例，表述“电荷状态”可以指电压，例如电池的电压可以指示电池的电荷状态和/或与电池的电荷状态成比例。也可以实施用于确定电荷状态而不是测量电压的其他方法。电荷状态间的差异可以是绝对值。
如本文所使用的并且根据各实施例，第一电池和第二电池之一可以仅意指一个，例如，意指第一电池排除第二电池，或意指第二电池排除第一电池。
如本文所使用的并且根据各实施例，应当理解，功率控制电路与第一电池单元和第二电池单元中的至少一个(以及等效表述)之间的通信可以意指微处理器与第一电池单元和第二电池单元中的该至少一个之间的通信。与电池单元的通信可以意指在电池单元具有集成的电池管理系统(BMS)的情况下经由BMS、或与此电池单元的BMS的通信。根据各实施例，第一电池单元和第二电池单元中的每一个可以包括相应的BMS。
由于第一电池单元和第二电池单元中的每一个都可以是可调换的，并且在一些实施例中，第一电池单元和第二电池单元中的每一个都是可调换的，因此，如本文所使用的表述“第一电池单元和第二电池单元中的每一个”可以意指目前为止出现的第一电池单元和第二电池单元中的每一个。
根据各实施例，第一电池单元和第二电池单元中的每一个可以配置为使得当电池单元连接到电力系统时，相应的小电流输出被接通。第一电池单元和第二电池单元中的每一个可以包括例如作为BMS的一部分的硬件检测电路。该硬件检测电路可以配置为检测是否建立了与功率控制电路的连接。当检测到建立了与功率控制电路的连接时，相应的硬件检测电路的电池单元接通小电流电路。可以例如经由电耦接来检测连接。
根据各实施例，第一电池单元和第二电池单元中的每一个可以配置为检测是否建立了与功率控制电路的连接。第一电池单元和第二电池单元中的每一个可以配置为在从检测到相应的连接起已经经过了预定时间段并且尚未建立与功率控制电路的通信时切断其小电流输出。进一步地，还可以切断相应的高电流输出。
在一些实施例中，可以执行比较以确定哪个电池单元具有较高的电荷以及哪个电池单元具有较低的电荷状态。在测得的电荷状态完全相同的情况下，较高的电荷状态可以归属于第一电池单元，而较低的电荷状态可以归属于第二电池单元。
图1示出了根据各实施例的操作电力系统的方法100的流程图。该电力系统可以包括可以是可调换的第一电池单元，并且可以进一步包括可以是可调换的第二电池单元。优选地，第一电池单元和第二电池单元中的每一个是可调换的。
如本文所使用的并且根据各实施例，表述“电池单元”可以指并且也被称为电池组。因此，第一电池单元也可以被称为第一电池组，并且第二电池单元可以被称为第二电池组。电池单元可以包括用于储存电荷的蓄电池。电池单元可以包括连接，该连接例如包括用于供电的端子(例如小电流端子或高电流端子)，这些端子可以是相同的端子或分开的端子。电池单元还可以包括BMS。BMS可以配置为经由通信接口进行通信，例如以接收以下命令中的至少一个命令：使能放电、禁止放电、使能充电、禁止充电。充电使能和/或禁止也可以是自动的，其中，一旦在用于充电的相应电池端子处施加了足够的功率(例如，具有足够的电流容量的同时具有足够的电压)，电池就会充电。使能放电可以包括使能相应电池单元的高电流输出。禁止放电可以包括禁止相应电池单元的高电流输出，并且可以进一步包括禁止相应电池单元的小电流输出。
方法100可以包括确定第一电池单元的电荷状态和第二电池单元的电荷状态(例如，第一电池单元的第一电荷状态CB1和第二电池单元的第二电荷状态CB2)的步骤110。例如，可以将每个电荷状态确定为电压。
方法100可以进一步包括确定第一电池单元的电荷状态与第二电池单元的电荷状态之间的差异的步骤120。例如，可以计算差异ΔC＝|CB1-CB2|。在判定步骤130中，可以确定是进行到步骤140以使第一电池单元和第二电池单元两者同时放电，还是进行到步骤150以使第一电池单元和第二电池单元之一放电。该确定基于第一电池单元的电荷状态与第二电池单元的电荷状态之间的差异。图1的流程图示出了本披露的一种可能的实施方式，然而，本领域技术人员将理解，其变型是可能的。例如，计算和比较可以与所示的方式不同地实施。方法步骤的顺序由箭头示出，用于说明一种可能的顺序，然而，本披露不限于此，并且方法步骤也可以以与所示顺序不同的顺序执行。
如本文所使用的并且根据各实施例，表述“同时地”可以指同时或在非常短的时间跨度(例如小于200毫秒、优选地小于80毫秒)内连续。如结合图1所解释的方法可以用于决定是例如从待机模式或另一合适的模式切换到双电池供电模式还是切换到单电池供电模式，如将结合图7更详细地解释的。
图2示出了根据各实施例的操作电力系统的方法200的流程图。某些元素和方法步骤可能已经结合图1进行了解释，并且为了简单起见，这里可以省略对这些元素和方法步骤的解释。
方法200可以包括确定第一电池单元的电荷状态和第二电池单元的电荷状态(例如，第一电池单元的第一电荷状态CB1和第二电池单元的第二电荷状态CB2)的步骤210。方法200可以进一步包括确定第一电池单元和第二电池单元中的较低电荷状态和较高电荷状态的步骤222。例如，步骤222和/或步骤224可以作为同一确定步骤的一部分来执行，例如，在图1的确定差异的步骤120中。在步骤222中，可以确定在第一电池单元B1和第二电池单元B2中哪个电池单元(BH)具有最高电荷CBH，以及哪个电池单元(BL)具有最低电荷CBL。
方法200可以包括步骤224，其中，可以计算第一电池单元的电荷状态与第二电池单元的电荷状态之间的差异。例如，可以计算差异ΔCBH-BL＝CBH-CBL，还可以通过其他公式来计算此差异，例如|CB1-CB2|。在判定步骤230中，可以执行较高电荷状态与较低电荷状态之间的差异ΔCBH-BL同第一预定电荷差异Δ1之间的比较以获得第一比较结果。进一步地，可以基于该第一比较结果来确定是使第一电池单元和第二电池单元两者同时放电、还是使第一电池单元和第二电池单元之一放电。例如，方法200可以包括(例如，作为步骤240)：当第一比较结果指示较高电荷状态与较低电荷状态之间的差异低于第一预定电荷差异时(例如，当满足ΔCBH-BL<Δ1时)，使第一电池单元和第二电池单元两者同时放电(DEN→BH，DEN→BL)。
根据各实施例，第一预定电荷差异Δ1可以在从500mV至1500mV、例如从800mV至1200mV的伏特中选择，例如，第一预定电荷差异Δ1可以为1000mV。
方法200可以进一步包括(例如，作为步骤250)使第一电池单元和第二电池单元中具有较高电荷状态CBH的一个电池单元(BH)放电，并且可以可选地包括：当第一比较结果指示较高电荷状态与较低电荷状态之间的差异高于(或者高于或等于)第一预定电荷差异时(例如，当满足ΔCBH-BL≥Δ1时)，禁止第一电池单元和第二电池单元中具有较低电荷状态CBL的电池单元(BL)放电。
图2的流程图示出了本披露的一种可能的实施方式，然而，本领域技术人员将理解，其变型是可能的。例如，计算和比较可以与所示的方式不同地实施。在一个示例中，可以通过提供较高电荷状态CBH与较低电荷状态同第一预定电荷差异之和CBL+Δ1的比较、或这些比较的其他等效形式(这是确定差异的另一种形式)，来将步骤224集成到步骤230中。方法步骤的顺序由箭头示出，用于说明一种可能的顺序，然而，本披露不限于此，并且方法步骤也可以以与所示顺序不同的顺序执行。
如结合图2所解释的方法可以用于决定是例如从待机模式或另一合适的模式切换到双电池供电模式还是切换到单电池供电模式，如将结合图7更详细地解释的。
图3示出了根据各实施例的操作电力系统的方法300的流程图。方法300可以与图2的方法200结合作为替代分支，其中，方法200用于放电而方法300用于充电。方法200和方法300可以共享共同的方法步骤，例如，可以通过同一功能来实施获得电池单元的电荷状态、提供比较和/或提供差异。因此，某些元素和方法步骤可能已经结合图1和图2进行了解释，并且为了简单起见，这里可以省略对这些元素和方法步骤的解释。
根据各实施例，方法300可以包括步骤310、322、324，这些步骤可以分别与结合图2所解释的步骤210、222、224完全相同。
方法300可以包括确定第一电池单元的电荷状态和第二电池单元的电荷状态(例如，第一电池单元的第一电荷状态CB1和第二电池单元的第二电荷状态CB2)的步骤310。方法300可以进一步包括确定第一电池单元和第二电池单元中的较低电荷状态和较高电荷状态的步骤322。例如，步骤322和/或步骤324可以作为确定步骤的一部分来执行，例如，在图1的确定差异的步骤120中。在步骤322中，可以确定在第一电池单元B1和第二电池单元B2中哪个电池单元(BH)具有最高电荷CBH，以及哪个电池单元(BL)具有最低电荷CBL。
方法300可以进一步包括步骤324，其中，可以计算第一电池单元的电荷状态与第二电池单元的电荷状态之间的差异。例如，可以计算差异ΔCBH-BL＝CBH-CBL，还可以通过其他公式来计算此差异，例如|CB1-CB2|。在判定步骤330中，可以执行较高电荷状态与较低电荷状态之间的差异ΔCBH-BL同第二预定电荷差异Δ2之间的比较以获得第二比较结果。根据各实施例，方法300可以包括基于该第二比较结果来确定是使第一电池单元和第二电池单元两者都充电、还是使第一电池单元和第二电池单元之一充电。例如，方法300可以包括(例如，作为步骤340)：当第一比较结果指示较高电荷状态与较低电荷状态之间的差异低于第二预定电荷差异时(例如，当满足ΔCBH-BL<Δ2时)，使第一电池单元和第二电池单元两者同时充电(CEN→BH，CEN→BL)。
方法300可以进一步包括(例如，作为步骤350)使第一电池单元和第二电池单元中具有较高电荷状态CBL的一个电池单元(BL)放电，并且可以可选地包括：当第一比较结果指示较高电荷状态与较低电荷状态之间的差异高于(或者高于或等于)第二预定电荷差异时(例如，当满足ΔCBH-BL≥Δ2时)，禁止第一电池单元和第二电池单元中具有较高电荷状态CBH的电池单元(BH)放电。
根据各实施例，第二预定电荷差异Δ2可以在从500mV至1500mV、例如从800mV至1200mV的伏特中选择，例如1000mV。
如结合图3所解释的方法可以用于充电模式，如将结合图7更详细地解释的。
图3的流程图示出了本披露的一种可能的实施方式，然而，本领域技术人员将理解，其变型是可能的。例如，计算和比较可以与所示的方式不同地实施。方法步骤的顺序通过箭头示出，用于说明一种可能的顺序，然而，本披露不限于此，并且方法步骤也可以以与所示顺序不同的顺序执行。
根据各实施例的方法可以进一步包括检测故障并进入故障模式，针对此将结合图4和图5来解释一种示例实施方式。故障检测可以在操作电力系统的方法的各个步骤处实施和/或可以作为单独的过程来实施，例如，当已经发生故障‘故障(FAULT)’410时，看门狗电路可以触发故障模式。在一些实施例中，当检测到电力系统的故障时，该方法可以包括禁止对第一电池单元和第二电池单元两者的充电(CDIS→B1，CDIS→B2)的步骤420。
在一些实施例中，故障检测可以在该方法的任何阶段实施，例如，故障检测可以在通信功能(该通信功能每次被调用时可以检查是否发生了通信错误)中实施，并且在每次未检测到第一电池单元和第二电池单元两者时(例如当第一电池单元和第二电池单元均发生通信错误时)都进入故障模式。例如，如果数据从功率控制电路被发送到第一电池单元和第二电池单元之一，并且在第一超时时段内未接收到确认，则可能会发生通信错误。
图5示出了用于检测故障的方法的示例(例如看门狗算法)，其可以在软件和/或硬件中实施用于检测故障。在图5的示例中，当检测到故障时进入故障模式510，故障模式510可以与图4的410相同。根据各实施例，该方法可以包括在发生以下情况时检测该电力系统的故障：电力系统的温度高于预定温度阈值；和/或无法检测第一电池单元的电荷状态和第二电池单元的电荷状态两者。在图5的示例中，在第一步骤520中，将当前温度与温度阈值T1进行比较，并且如果当前温度高于T1，则该方法进入故障模式510。如果当前温度在可接受的范围内(例如，低于或等于T1)，则该方法前进到步骤530，该步骤可以包括检测第一电池单元和第二电池单元。当未检测到第一电池单元和第二电池单元时，该方法进入故障模式510。否则，如果检测到至少一个电池，则该方法前进到步骤520并重复。温度可以是充电电路的温度，例如可以在充电电路的功率晶体管处测量当前温度。而且，可以从多于一个相应传感器测量多于一个温度，并且如果这些传感器之一的至少一个温度高于T1，则该方法进入故障模式510。图4和图5的流程图示出了本披露的可能的实施方式，然而，本领域技术人员将理解，其变型是可能的。例如，代替看门狗算法或除了看门狗算法之外，步骤530可以在通信功能(该通信功能每次被调用时可以检查是否发生了通信错误)中实施，并且在每次未检测到电池时都进入故障模式。方法步骤的顺序由箭头示出，用于说明一种可能的顺序，然而，本披露不限于此，并且方法步骤也可以以与所示顺序不同的顺序执行。
根据各实施例，温度阈值可以从85℃至125℃中选择，例如，其可以为90℃。
图6示出了根据各实施例的示例性电力系统600。该电力系统可以配置为执行如结合各方法实施例所解释的方法。根据各实施例，电力系统600可以包括用于与第一电池单元B1连接的第一电连接614(例如，第一连接器)。还可以包括布线612。电力系统600可以包括用于与第二电池单元B2连接的第二电连接624(例如，第二连接器)。
电力系统600可以进一步包括包含微处理器MP1的功率控制电路630，该微处理器配置为当第一电池单元B1和第二电池单元B2连接到第一电连接或第二电连接之一时与相应的电池单元进行通信(即，发送和/或接收数据，比如命令)。微处理器MP1可以配置为确定第一电池单元的电荷状态和第二电池单元的电荷状态。根据各实施例，如前所述，可以通过测量电池单元的电压来确定电荷状态。
微处理器MP1可以进一步配置为确定第一电池单元的电荷状态与第二电池单元的电荷状态之间的差异。微处理器MP1可以进一步配置为：基于第一电池单元的电荷状态与第二电池单元的电荷状态之间的差异，确定是使第一电池单元和第二电池单元两者同时放电、还是使第一电池单元和第二电池单元之一放电。确定(多个)电荷状态以及确定是否使第一和/或第二电池单元放电的细节可以与先前针对与方法有关的各实施例所解释的相同。而且，第一电池单元和第二电池单元中的至少一个可以是可调换的电池单元，例如，第一电池单元和第二电池单元中的每一个可以是可调换的电池单元。
根据各实施例，使能放电可以包括将来自电力系统的功率控制电路的放电使能命令发送至相应的电池单元。例如，使第一电池单元放电可以包括将来自电力系统的功率控制电路的放电使能命令发送至第一电池单元；并且使第二电池单元放电可以包括将来自电力系统的功率控制电路的放电使能命令发送至第二电池单元。
根据各实施例，禁止放电可以包括将来自功率控制电路的放电禁止命令发送至相应的电池单元。例如，禁止第一电池单元放电可以包括将来自电力系统的功率控制电路的放电禁止命令发送至第一电池单元；并且禁止第二电池单元放电可以包括将来自电力系统的功率控制电路的放电禁止命令发送至第二电池单元。
根据各实施例，使能充电可以包括将来自电力系统的功率控制电路的充电使能命令发送至相应的电池单元。例如，使第一电池单元充电可以包括将来自电力系统的功率控制电路的充电使能命令发送至第一电池单元；并且使第二电池单元充电可以包括将来自电力系统的功率控制电路的充电使能命令发送至第二电池单元。
根据各实施例，禁止充电可以包括将来自功率控制电路的充电禁止命令发送至相应的电池单元。例如，禁止第一电池单元充电可以包括将来自电力系统的功率控制电路的充电禁止命令发送至第一电池单元；并且禁止第二电池单元充电可以包括将来自电力系统的功率控制电路的充电禁止命令发送至第二电池单元。
如本文所使用的并且根据各实施例，比如充电使能命令、充电禁止命令、放电使能命令、放电禁止命令等命令可以是由功率控制电路的微处理器发送至电池单元的命令。根据各实施例，通信可以经由通用异步接收器-发射器(UART)、例如使用RS-232或RS-485标准进行，然而，本披露不限于此并且可以使用其他物理层和/或通信协议。可替代地，命令可以选自以下各项中的至少一项：脉冲、脉冲边沿、脉冲斜度、信号电平。
与操作电力系统的方法有关的一些实施例可以排除闭合功率开关以使电池单元的蓄电池放电的方法，其中，功率开关在电池单元的外部(即，不是一体的)。与操作电力系统的方法有关的一些实施例可以排除闭合第一功率开关和第二功率开关中的对应功率开关以使第一蓄电池和第二蓄电池中具有较高电荷状态的那个蓄电池放电的方法，该功率开关在电池单元的外部(即，不是一体的)。第一蓄电池属于第一电池单元，并且第二蓄电池属于第二电池单元。
与电力系统有关的一些实施例可以不具有用于切换放电电流路径以使电池单元的蓄电池放电的功率开关，其中，功率开关在电池单元的外部(即，不是一体的)。与电力系统有关的一些实施例可以不具有在第一放电电流路径与第三放电电流路径之间的第一功率开关、以及在第二放电电流路径与第三放电电流路径之间的第二功率开关，该第一放电路径和该第二放电路径分别连接或可连接到第一蓄电池和第二蓄电池，该第三放电路径连接或可连接到负载，其中，第一功率开关和第二功率开关中的每一个在电池单元的外部(即，不是一体的)。第一蓄电池属于第一电池单元，并且第二蓄电池属于第二电池单元。
图7示出了根据各实施例的针对方法的示例性状态切换框图。可以相应地配置电力系统。框图示出了通电模式710、待机模式720、双电池电源模式730、单电池电源模式740、充电模式750和故障模式760。因此，根据各实施例的方法和/或电力系统可以配置为处于这些模式中的一种并且根据预定条件切换到这些模式中的另一种。例如，模式可以由微处理器MP1确定，例如，该微处理器可以提供模式之间的切换。
根据各实施例，可以通过插入电池单元、从而例如经由电池单元的小功率输出进行供电来使电力系统进入通电模式710。可替代地，当电力系统连接到充电适配器时，可以通过重新设置和/或启动电力系统来使电力系统进入通电模式。在通电模式710中，电力系统通电。
在一些实施例中，电力系统可以尝试检测第一电池单元和第二电池单元的存在。如果未检测到电池单元，例如第一电池单元和第二电池单元均未检测到，则该方法可以切换到故障模式760。如果检测到至少一个电池单元，例如第一电池单元和第二电池单元中的至少一个，则该方法可以切换到待机模式720。
根据各实施例，在将可调换的电池单元连接到电力系统(例如，将第一电池单元或第二电池单元连接到电力系统)之后，内部电池管理系统就可以检测该电池单元的电压是否在标称正常电压范围内。如果电压在标称正常电压范围内(例如，高于标称值或在标称值的10％之内)，则可以接通相应的小电流输出，从而使电力系统通电。
根据各实施例，如果检测到温度超过预定温度阈值，则该方法切换到故障模式760。根据各实施例，温度阈值可以从85℃至125℃中选择，例如，其可以为90℃。
根据各实施例，当处于通电模式时，如果检测到电源适配器，则电力系统可以进入充电模式(图7中未示出箭头)。例如，该方法可以如结合图3所解释的那样进行。
在待机模式720中，电力系统通过备用电源通电，该备用电源例如可以来自第一和/或第二电池单元的(多个)小电流输出。如果在待机模式720下检测到故障，则该方法可以切换到故障模式760。例如，该方法可以包括当满足以下各项中的至少一项时检测电力系统的故障：该电力系统的温度高于预定温度阈值；无法检测该第一电池单元的电荷状态和该第二电池单元的电荷状态两者；功率控制电路与第一电池单元和第二电池单元两者之间的通信失败。如果未检测到故障，则一旦请求高功率，该方法就可以根据电池单元的可用性和电荷状态而切换到双电池电源模式730或切换到单电池电源模式740，例如，如根据各实施例(例如，结合图2)所解释的。
在一些实施例中，使用者可以请求高功率，例如，使用者可以操作加速器、开关或按钮。例如，在电力系统属于或用于电动车辆(比如电动滑板车)的情况下，使用者可以发起驾驶命令。
根据各实施例，如果功率控制电路未检测到关于第一电池单元和第二电池单元的任何通信错误，例如，如果成功建立了功率控制电路(例如，微处理器)与第一电池单元和第二电池单元中的每一个之间的通信，则该方法可以切换到双电池电源模式730。如果功率控制电路(例如微处理器)与第一电池单元和第二电池单元之一之间的通信失败，则电池单元的高电流输出和/或小电流输出将被切断。例如，电池单元可以检测到通信错误并切断高电流输出和/或小电流输出。如果与另一电池单元的通信未失败，则(例如，通过发送放电使能命令)使能此另一电池单元的高电流输出，并且该方法可以切换到单电池电源模式740。在一些实施例中，例如当电池试图与电力控制电路通信并且在预定的电池通信超时时段内未接收到确认时，可以经由电池通信超时功能来实施通信错误。如果与其中一个电池单元的通信异常，则功率控制电路无法通过该通信获得电池电压，并且因此无法确定与另一个电池单元是否存在巨大的电荷差异。如果一个电池单元继续供电，则将存在风险，因为巨大的电荷差异将会损坏这两个电池。因此，有利的是，通过电池通信超时功能来切断第一和第二电池单元中的每一个的高电流输出。
根据各实施例，如果未检测到故障并且检测到电源适配器，则该方法可以切换到充电模式750(图7中未示出箭头)。
根据各实施例，模式切换可以取决于锁定状态。锁定状态可能是：例如存储在微处理器中的电子锁定状态；例如物理锁定的车辆(例如，锁定在车架上的滑板车)的机械锁定状态；或两者的组合。锁定状态可以指示例如上锁状况或解锁状况。在一些实施例中，例如从待机模式730切换到双电池电源模式730或切换到单电池电源模式740可能进一步要求锁定状态指示上锁状态。
在双电池电源模式730(也称为双电池放电模式)中，两个电池单元都供应高电流，例如以驱动负载(例如电动车辆的马达)。如果在双电池电源模式730下检测到故障(例如，当所有电池单元都断开时)，则该方法可以切换到故障模式760。例如，该方法可以包括当满足以下各项中的至少一项时检测故障：该电力系统的温度高于预定温度阈值；无法检测该第一电池单元的电荷状态和该第二电池单元的电荷状态两者；功率控制电路与第一电池单元和第二电池单元两者之间的通信失败；电池的电压相差2500毫伏以上，例如相差3000毫伏以上。如果未检测到故障并且检测到电源适配器，则该方法可以切换到充电模式750。如果第一电池单元的电荷状态与第二电池单元的电荷状态之间的差异太高、例如高于第一预定电荷差异Δ1(例如，如结合图2所解释的)，则该方法可以切换到单电池电源模式740。仍然在双电池电源模式730下，在功率控制电路(例如，微处理器)与第一电池单元和第二电池单元之一之间的通信失败的情况下，该方法可以切换到单电池电源模式740，进一步地，可以禁止有问题的电池单元(通信失败)放电，例如，可以切断有问题的电池单元的高电流输出。根据各实施例，有问题的电池单元可以检测到通信错误并切断其高电流输出，并且可以进一步切断其小电流输出。
根据各实施例，如果系统在处于双电池电源模式730或单电池电源模式740时被锁定，则该方法可以切换到待机模式720。该系统可以通过锁定包括该系统的电动车辆(例如通过锁定包括该系统的滑板车)来锁定。该系统的锁定可以指电动车辆的锁定。
根据各实施例，如果例如在处于双电池电源模式730、单电池电源模式740、或待机模式720之一时检测到电源适配器，则该方法可以切换到充电模式750。
在单电池电源模式740(也称为单电池放电模式)下，在第一电池单元和第二电池单元之一中使能放电，而在第一电池单元和第二电池单元中的另一个中禁止放电。可以例如通过接通相应的高电流输出来使能放电。可以例如通过切断相应的高电流输出来禁止放电。另外，放电禁止还可以包括低电流输出切断。使能放电的电池单元也可以称为动力电池单元，并且禁止放电的电池单元也可以称为无动力电池单元。在单电池电源模式740下，在动力电池单元是第一电池单元和第二电池单元中的具有较高电荷状态的电池单元、并且动力电池单元的电荷状态与无动力电池单元的电荷状态之间的差异低于预定电荷差异例如低于第一预定电荷差异Δ1(比如结合图2解释的)的情况下，则该方法可以切换到双电池电源模式730。进一步地，在单电池电源模式740下，如果动力电池单元是第一电池单元和第二电池单元中的具有较低电荷状态的电池单元，则电力系统可以继续由动力电池单元供电并且不会切换到双电池电源模式730，除非该方法以其他方式例如通过锁定电力系统并从而返回待机模式来退出单电池电源模式740。如先前所解释的，电池单元的电压可以用于表示相应的电荷状态。
根据各实施例，在单电池电源模式740下，如果功率控制电路(例如，微处理器)与无动力电池单元之间的通信失败(并且与动力电池单元的通信保持)，则该方法保持处于单电池电源模式740。
根据各实施例，在单电池电源模式740下，如果功率控制电路(例如，微处理器)与动力电池单元之间的通信失败，则相应的电池单元可以自动切断高电流输出和/或小电流输出，从而使电力系统断电。第一电池单元和第二电池单元中的每一个可以配置为在其故障时切断自身，例如，当相应的电池单元检测到故障时，该切断可以指切断高功率输出和/或小电流输出。在一些实施例中，这可以独立于与无动力电池单元的通信。
根据各实施例，如果功率控制电路(例如，微处理器)与第一电池单元和第二电池单元两者之间的通信失败，则相应的电池单元可以自动切断高电流输出和/或小电流输出，从而使电力系统断电。第一电池单元和第二电池单元中的每一个可以配置为在发生通信错误时切断自身，例如，当相应的电池单元检测到通信错误时，该切断可以指切断高功率输出和/或小电流输出。
一旦处于充电模式750，该方法就可以在充电模式下继续。在一些实施例中，第一电池单元和第二电池单元中的每一个都具有内部电荷调节器，如果电荷处于或高于标称充满电，则该内部电荷调节器停止内部充电。可替代地或另外地，功率控制电路本身可以控制第一电池单元和第二电池单元中的每一个的充电状态。该方法可以保持处于充电模式，直到拔出电源适配器和/或重新启动电力系统(例如，通过使用者命令(例如，使用者激活了开关))，之后该方法返回到通电模式710。
根据各实施例，在故障模式760下，第一电池单元和第二电池单元中的每一个均被禁止放电，例如，第一电池单元和第二电池单元中的每一个的高电流输出被切断。当正在进入故障模式760时，例如处于在进入故障模式760之前的另一模式和/或处于在进入故障模式760之后的故障模式760，第一电池单元和第二电池单元中的每一个的高电流输出可以被切断。例如，如果电力系统是比如电动滑板车等车辆的电力系统，则在处于故障模式时，车辆被断电，因此电池单元不允许为任何马达供电。根据各实施例，在故障模式下，充电被禁止。根据一些实施例，在故障模式下，小电流输出可以保持接通。
根据各实施例，电力系统可以配置为对电动车辆(例如包括电动马达)供电。本披露的一个方面还涉及一种包括根据各实施例所描述的电力系统的电动车辆。根据各实施例，电动车辆可以包括但不限于电动滑板车、动力滑板车、电动踢腿滑板车或动力踢腿滑板车。根据各实施例，电动车辆可以被构造为要由使用者使用的车辆的形式，具有两个或更多个轮子，被推进或者可以通过附接到车辆的电动马达被选择性地推进。根据各实施例，电动车辆可以被构造为用于将使用者从一个地点移动到另一个地点的个人交通运输工具的形式。根据各实施例，电动车辆可以包括用于第一电池单元和第二电池单元的相应支撑件(例如插座)。
根据各实施例，电动车辆可以被构造为易于操作。根据各实施例，影响电池单元调换特征成功的因素之一是操作团队在现场调换电池单元需要多长时间。当前，可获得具有可取出电池单元的车辆。然而，可调换电池单元与可取出电池单元之间存在巨大差异。可取出电池单元意味着可以通过一定的努力在特定条件下取出电池单元组。然而，可调换意味着操作工人可以进入现场并轻松地将电池单元从安全且锁定的室中取出并换入另一个充好电的电池单元组，所有这些都在他们的卡车在路上等待的有限时间内完成。例如，电池单元调换时间可以在2-3分钟之间。训练有素的操作员可能会在20至30秒内完成对第一电池单元和第二电池单元两者的调换。根据各实施例，可调换意味着“快速更换”或“快速替换”，无需电缆断开，无需折叠/展开主体，无需取出螺钉或螺母，无需抬起或侧倾滑板车车体，无需使用电力进行电动操作。根据各实施例，电动车辆可以被构造为快速且容易地现场调换电池单元/多个电池单元。
各实施例还涉及一种计算机可执行代码或计算机程序产品，该计算机可执行代码或计算机程序产品包括用于执行本文所描述的方法的指令。
各实施例还涉及一种计算机可执行代码或计算机程序产品，该计算机可执行代码或计算机程序产品包括用于根据本文所描述的方法来操作电力系统的指令。
该计算机程序产品可以包括以下各项中的一项或多项：微处理器、易失性存储器、非易失性存储器、通信接口、I/O引脚、模拟输入引脚、模拟输出引脚、其组合。
虽然已经参考特定实施例具体示出和描述了本披露内容，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节的各种变化。因此，本发明的范围由所附权利要求指示，并且因此旨在涵盖属于权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变。

Claims (23)

1.一种操作电力系统的方法，该方法包括：
确定第一电池单元的电荷状态和第二电池单元的电荷状态；
确定该第一电池单元的电荷状态与该第二电池单元的电荷状态之间的差异；
基于该第一电池单元的电荷状态与该第二电池单元的电荷状态之间的差异，确定是使该第一电池单元和该第二电池单元两者同时放电、还是使该第一电池单元和该第二电池单元之一放电，
其中，该第一电池单元和该第二电池单元中的至少一个是可调换的电池单元。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
确定该差异包括确定该第一电池单元和该第二电池单元中的较低电荷状态和较高电荷状态。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括：
将该较高电荷状态与该较低电荷状态之间的差异同第一预定电荷差异进行比较以获得第一比较结果；以及
基于该第一比较结果，确定是使该第一电池单元和该第二电池单元两者同时放电、还是使该第一电池单元和该第二电池单元之一放电。
4.如权利要求3所述的方法，进一步包括：
该第一比较结果指示该较高电荷状态与该较低电荷状态之间的差异低于该第一预定电荷差异；以及
使该第一电池单元和该第二电池单元两者同时放电。
5.如权利要求3所述的方法，进一步包括：
该第一比较结果指示该较高电荷状态与该较低电荷状态之间的差异高于或等于该第一预定电荷差异；以及
使该第一电池单元和该第二电池单元中具有该较高电荷状态的一个电池单元放电，并且禁止该第一电池单元和该第二电池单元中具有该较低电荷状态的电池单元放电。
6.如权利要求2至5中任一项所述的方法，进一步包括：
将该较高电荷状态与该较低电荷状态之间的差异同第二预定电荷差异进行比较以获得第二比较结果；以及
基于该第二比较结果，确定是使该第一电池单元和该第二电池单元两者都充电、还是使该第一电池单元和该第二电池单元之一充电。
7.如权利要求6所述的方法，进一步包括：
该第二比较结果指示该第一电池单元和该第二电池单元中的该较高电荷状态与该较低电荷状态之间的差异低于该第二预定电荷差异；以及
使该第一电池单元和该第二电池单元两者充电。
8.如权利要求6所述的方法，进一步包括：
该第二比较结果指示该第一电池单元和该第二电池单元中的该较高电荷状态与该较低电荷状态之间的差异高于或等于该第二预定电荷差异；以及
使该第一电池单元和该第二电池单元中具有该较低电荷状态的电池单元充电，并且禁止该第一电池单元和该第二电池单元中具有该较高电荷状态的电池单元充电。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，进一步包括：
检测该电力系统的故障，以及
禁止该第一电池单元和该第二电池单元两者充电。
10.如权利要求9所述的方法，进一步包括：
在发生以下情况时检测该电力系统的故障：
该电力系统的温度高于预定温度阈值；或者
无法检测该第一电池单元的电荷状态和该第二电池单元的电荷状态两者；或者
以上两种情况都满足。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，通过测量电池单元的电压来确定电荷状态。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，使能放电包括：将来自该电力系统的功率控制电路的放电使能命令发送至相应的电池单元；并且
其中，禁止放电包括：将来自该功率控制电路的放电禁止命令发送至相应的电池单元。
13.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，使能充电包括：将来自该电力系统的功率控制电路的充电使能命令发送至相应的电池单元；并且
其中，禁止充电包括：将来自该功率控制电路的充电禁止命令发送至相应的电池单元。
14.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，该第一电池单元和该第二电池单元中的每一个都是可调换的电池单元。
15.一种电力系统，包括：
第一电连接，用于与第一电池单元连接；
第二电连接，用于与第二电池单元连接；
功率控制电路，包括微处理器，当该第一电池单元和该第二电池单元被连接时该微处理器与这些电池单元通信，该处理器配置为：
确定该第一电池单元的电荷状态和该第二电池单元的电荷状态；
确定该第一电池单元的电荷状态与该第二电池单元的电荷状态之间的差异；
基于该第一电池单元的电荷状态与该第二电池单元的电荷状态之间的差异，确定是使该第一电池单元和该第二电池单元两者同时放电、还是使该第一电池单元和该第二电池单元之一放电；
其中，该第一电池单元和该第二电池单元中的至少一个是可调换的电池单元。
16.如权利要求15所述的电力系统，其中，该第一电池单元和该第二电池单元中的每一个都是可调换的电池单元。
17.如权利要求15或权利要求16所述的电力系统，其中，通过测量电池单元的电压来确定电荷状态。
18.如权利要求15至17中任一项所述的电力系统，其中，使能放电包括：将来自该电力系统的功率控制电路的放电使能命令发送至该第一电池单元和该第二电池单元之一；并且
其中，禁止放电包括：将来自该功率控制电路的放电禁止命令发送至该第一电池单元和该第二电池单元之一。
19.如权利要求15至17中任一项所述的电力系统，其中，使能充电包括：将来自该电力系统的功率控制电路的充电使能命令发送至该第一电池单元和该第二电池单元之一；并且
其中，禁止充电包括：将来自该功率控制电路的充电禁止命令发送至该第一电池单元和该第二电池单元之一。
20.如权利要求15至19中任一项所述的电力系统，进一步包括该第一电池单元和该第二电池单元。
21.如权利要求20所述的电力系统，其中，该第一电池单元和该第二电池单元中的每一个配置为检测通信错误，并且在检测到通信错误时切断相应的输出。
22.一种电动车辆，包括根据权利要求15至21中任一项所述的电力系统。
23.一种计算机可执行代码，包括用于根据如权利要求1至14中任一项所述的方法来操作电力系统的指令。
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