CN116529978A - 大型电池管理系统 - Google Patents

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Abstract

一种具有大型锂离子电池的电池系统，通过对分布在多个电池组之间的电池单元进行放电来为附属设备供电。以有效方式控制所述电池单元的放电，同时保持所述锂离子电池单元的预期寿命。每个电池组在内部支持电池管理系统，并且可以具有相同的部件，从而支持容易扩展到更高功率/能量的体系结构。电池组可在不干涉用户的情况下添加或移除，其中所述电池组中的一个用作主电池组并且剩余的电池组用作从电池组。当移除所述主电池组时，所述从电池组中的一个变成所述主电池组。所述主电池组与所述从电池组通过诸如控制器局域网(CAN)总线的通信信道来协调所述电池单元的充电和放电。

Description

大型电池管理系统
技术领域
电池系统包括多个电池组。每个电池组包括电池管理系统，其中一个电池组被灵活地配置为主(例如，初级)电池组，而其他电池组被配置为从(例如，次级)电池组。
本文描述的电池管理系统和方法可以在诸如越野多用途车辆、混合电动车辆、电池电动车辆、载货汽车/牵引拖拉机、叉车/托盘搬运车、草坪和花园/户外动力设备、大型采矿设备、自动引导车辆、空中作业平台的工业车辆应用和商业车辆应用以及其他这样的应用中实施。另外，本文描述的系统和方法可以在其他应用中实施，包括但不限于无线电动工具(例如，钻、锯、磨床、钉子驱动器、焊接机等)、航空/国防应用、器具和其他这样的应用。此外，本文描述的系统和方法可以在其他应用中实施，包括但不限于电网能量存储、太阳能发电储能系统、可持续发电储能系统、智能电网系统、电信和数据通信备份系统、统一电源(UPS)系统、服务器应用和其他这样的应用。
例如，在一些工业车辆应用和商业车辆应用中，如本文公开的电池管理系统可能期望输出宽范围的电流，例如，在初始开启车辆的发动机时的电流较高，然而在车辆的正常运行期间的电流较小。在一些实施例中，电池管理系统和方法还可以包括如本文所公开的跛行回家模式特征，以容纳例如在工业车辆应用或商业车辆应用中的大型电池组中的故障电池。包括各种电池组配置和一个或多个总线(例如CAN总线)的电池管理系统可集成到工业车辆应用和商业车辆应用中。
在另一例子中，在一些电信和/或数据通信备份系统和/或计算机服务器应用中，例如本文中所公开的电池管理系统可提供铅酸电池安装的替代方案，所述铅酸电池安装由于其低成本、直接可缩放性、可存取的回收基础设施和可存取的制造商而先前主导这些应用。在一些实施例中，本文所公开的电池管理系统和方法提供高能量密度、高放电速率能力和低自放电特性，所述高能量密度、高放电速率能力和低自放电特性使得合乎需要地集成到电信和/或数据通信备份系统、统一电源(UPS)系统和/或计算机服务器应用中。例如，上述应用期望更长的运行时间范围，这通过诸如本文公开的电池管理系统而成为可能，其通过实施用于充电、放电和平衡的智能算法——例如智能转换器平衡、开始直接平衡、开始交错平衡等来延长电池组中电池的使用寿命。另外，在一些例子中，本文所公开的电池管理系统和方法可与例如燃料电池、超级电容器、飞轮及其他用于电信/数据通信备份应用中的电化学电池等技术配合使用。
在又一例子中，在一些电网能量存储系统、太阳能发电储能系统、可持续发电储能系统、智能电网系统和/或统一电源(UPS)系统中，诸如本文所公开的电池管理系统可以优化电网并且使得诸如风和太阳能的可持续能源更加经济。在一个例子中，系统可用于存储从光伏面板接收的太阳能，并且在一些实施例中，可使用本文所公开的电池管理系统来管理双向三相逆变器系统。可再生能源存储系统可以包括集成到机架安装底盘和外壳中的电池组中的多个电池。太阳能集成器可以使用所公开的具有大型电池化学物质的电池管理系统和方法来满足日益增长的可再生能源存储需求的需要。虽然铅-酸、超级电容器、钠硫、钒氧化还原、飞轮、压缩空气、燃料电池和泵压水已经用于太阳能存储应用中，根据所公开的电池管理系统和方法，太阳能集成器可以方便地将锂离子用于大型应用。另外，太阳能集成器可能期望用于电力市场的辅助服务，其使用能量的微脉冲来维护电网上的电流的适当频率，例如频率调节，以及诸如微电网运行、需求响应、时移和电力调度的高级智能电网功能性。与先前的电池技术相比，锂的化学物质包括重量减轻、体积/足迹减少、更长的循环寿命、能够使用更大百分比容量的锂电池而不缩短额定循环寿命，更快的充电时间，以及在高放电速率下更低的有效容量损失。在一些例子中，逆变器和网关互操作性可以耦合到所公开的电池管理系统以在智能电网内管理、分配和存储能量。在一些例子中，智能电网系统可以容纳在可扩展的移动运输容器中。
除了电网能量存储系统之外，本文所公开的电池管理系统和方法可以与适合于消费者、娱乐、汽车、海上和/或工业应用的离网电力产品集成。在汽车领域，辅助动力单元(APU)可以用于运输、建筑和/或维护重要的基础设施。电池APU为商用车辆提供坚固可靠的离网电源。其他离网电力应用包括海上电力、远程位置电力、交通规则、安全监视和应急发电机。此外，电池APU可用于短距离和长距离卡车、建筑设备、越野运输(例如，伐木卡车)和公共汽车。例如，商用卡车可能依靠电池APU来实现过夜舒适(例如，空调/热/附件)负载。对于若干离网应用，可靠性是主要关心的问题，因为故障和/或停机时间的成本非常高。
背景技术
电池技术是从早期的自动化时代发展而来的，当时车辆电池通常是使用铅酸技术的大型重型设备。电池技术已经发展为以更小的空间提供更多的电能。例如，锂离子(Li-ion)电池正在迅速取代常规的锌碳和铅电池，因为它们比传统电池更小且更轻，并且可以保持比又大又重的传统电池长多达三倍的电荷。因此，锂离子电池正在寻找用于对包括叉车、小汽车、卡车等的工具、器具和车辆供电的应用。此外，电池技术并不停滞。例如，新型固态电池使用玻璃电解质和锂或钠金属电极，提供的能量密度大约是锂离子电池的三倍。然而，一般而言，如果电池的敏感化学物质被破坏，则新技术电池可能被损坏或劣化。例如，已知如果以不适当的方式过度充电或充电/过度充电/放电，则锂离子电池会发生故障/劣化。
电池管理系统(BMS)有时包括在新技术电池(例如镍金属氢化物或锂离子)中，以提供电池保护、提供改进的效率以及提供比先前电池技术更好的用户体验。有时可实施电池管理系统以促进一个或多个目标。例如，BMS可用于保护由电池供电的应用的用户。作为另一例子，BMS可用于保护电池组自身免受损坏和滥用，因为电池通常是昂贵的投资。此外，由于电池可能是昂贵的投资，因此BMS可用于电池系统的性能最大化。更进一步地，BMS可用于使组成性电池单元的寿命最大化。
发明内容
电池系统可以包括多个电池组，这些电池组可具有相同或相似的电气和电子部件和/或化学物质。每个电池组可以支持电池单元(通常是锂离子)。在将电池组安装在电池系统中之前，电池组不需要要求特定的配置。相反，在电池组被插入到系统中并且在没有用户干预的情况下开始通信信道上的活动之后，电池组可以承担主(例如，初级)电池组或从(例如，次级)电池组的角色。
在另一方面中，电池系统不需要利用外部电池管理系统。相反，每个电池组可以包括内部电池管理系统，该内部电池管理系统可管理电池组的电池单元且可经由通信信道经由与电池系统中的其他电池组进行消息传送来协调。
在另一方面中，主电池组可以通过通信信道上的消息传送从一个或多个从电池组收集电池状态信息。基于该状态信息，主电池组可以适当地启动位于从电池组处的电池单元的充电或放电的启用/禁用。
在另一方面中，配置列表可由主电池组通过通信信道(例如，诸如控制器局域网(CAN)总线的串行通信信道)发送到从电池组，其中配置列表可以包括主电池组和从电池组中的每一个的条目。顶部位置处的条目可用作主电池组，而其他电池组可用作从电池组。当添加或移除电池组时，可修订配置列表以反映所述改变。
在另一方面中，电池系统中的电池组可以被充电平衡，以减轻和/或防止在电池组之间存在充电状态(SoC)的显著变化时对于电池系统中的多个电池组中的一个或多个可能发生的涌入电流。例如，当在电池系统中安装新电池组时，例如当新电池组的SoC与电池系统中的现有电池组相比差异很大(例如，放电、完全充电)时，可能发生大的SoC变化。由于锂离子电池的寿命可能显著缩短，因此可能特别不希望有涌入电流。
在另一方面中，不同的电池组平衡技术在电池系统中受到支持。基于电池组的SoC特性，可以选择多种平衡技术中的一种。平衡技术可以包括例如“智能转换器平衡”、“开始直接平衡”和/或“开始交错平衡”。
在另一方面中，当电池系统中的电池组经历灾难性故障时，例如当其电池单元的特征在于非常低的电压输出时，电池系统可以支持“跛行回家模式”。内部电池管理系统可以诊断故障，并且可以通过在电池系统中配置未使用的电池组(如果可用)或者通过启动电池系统的部分关闭，使得设备能够在至少部分电力下运行到“跛行回家”来减轻故障。
在另一方面中，电池系统支持“智能放电”以便为设备(终端设备)供电。具有变化的SoC的电池组可以连接到终端设备以向该设备提供电力。然而，具有大的SoC变化的电池组不能立即连接在一起以向终端设备供电，并且可能需要执行充电平衡。然后从电池系统中的多个电池组中选择性地启用电池组，使得电池组可以适当地放电。
在另一方面中，电池系统支持“智能充电”以便恢复对其电池单元的充电。具有带有变化的SoC的电池组的电池系统可连接到充电器，以便恢复每个电池组的SoC并减小电池组之间的SoC可变性。如果电池组具有大的SoC变化，则电池组不能同时立即连接到充电器。因此，通过启用基于动态SoC特性在适当的时间对所选择的电池组进行充电来支持避免这种情况的措施。
附图说明
当结合附图阅读时，可以更好地理解前述发明内容以及以下对示例性实施例的详细描述，附图是作为例子而非作为对所要求保护的发明的限制而包括的。
图1示出了根据实施例的由多个电池组供电的终端设备。
图2A示出了根据实施例的具有内部电池管理系统(BMS)的电池组。
图2B示出了根据实施例的具有内部电池管理系统(BMS)的电池组。
图3示出了根据实施例的通过多个电池组对终端设备供电的整个过程的流程图。
图4示出了根据实施例的多个电池组的配置列表的更新。
图5示出了根据实施例的用于配置多个电池组的流程图。
图6A示出了根据实施例的用于配置多个电池组的通用消息流场景。
图6B示出了根据实施例的用于配置多个电池组的控制器局域网(CAN)总线上的消息流场景。
图6C示出了根据实施例的用于配置多个电池组的控制器局域网(CAN)总线上的另一消息流场景。
图6D示出了根据实施例的用于配置多个电池组的控制器局域网(CAN)总线上的另一消息流场景。
图7A示出了根据实施例的用于确定多个电池组的平衡类型的流程图。
图7B示出了根据实施例的用于为多个电池组选择三种平衡类型之一的流程图。
图7C示出了根据实施例的用于确定多个电池组的平衡类型的流程图。
图8示出了根据实施例的用于确定多个电池组的平衡类型的消息流场景。
图9示出了根据实施例的用于对多个电池组进行转换器平衡的流程图。
图10示出了根据实施例的用于对多个电池组进行转换器平衡的消息流场景。
图11示出了根据实施例的用于对多个电池组进行直接平衡的流程图。
图12示出了根据实施例的用于对多个电池组进行直接平衡的消息流场景。
图13示出了根据实施例的用于对多个电池组进行交错平衡的流程图。
图14和图15示出了根据实施例的用于对多个电池组进行交错平衡的消息流场景。
图16示出了根据实施例的对多个电池组充电的例子。
图17示出了根据实施例的用于对多个电池组充电的流程图。
图18A示出了根据实施例的用于对多个电池组充电的消息流场景。
图18B示出了根据实施例的用于对多个电池组充电的消息流场景。
图18C示出了根据实施例的用于智能地对多个电池组充电的方法的流程图。
图19A示出了根据实施例的多个电池组放电以便对终端设备供电的例子。
图19B示出了根据实施例的多个电池组放电以便对终端设备供电的例子。
图20A示出了根据实施例的用于对多个电池组进行放电的流程图。
图20B示出了根据实施例的用于对多个电池组进行放电的流程图。
图21示出了根据实施例的用于对多个电池组进行放电的消息流场景。
图22是根据实施例的用于跛行回家模式运行的流程图。
图23A示出了根据实施例的用于跛行回家模式运行的消息流场景。
图23B示出了根据实施例的用于跛行回家模式运行的消息流场景。
具体实施方式
根据实施例的一个方面，具有大型电池(例如，锂离子电池)的电池系统通过对分布在多个电池组中的电池单元放电来为附属设备(终端设备)供电。以有效方式控制所述电池单元的放电，同时保持所述锂离子电池单元的预期寿命。
根据实施例的另一方面，电池系统可以支持不同化学物质和/或结构的不同先进技术电池，包括但不限于锂离子电池和固态电池。
每个电池组在内部支持电池管理系统(BMS)，因此与传统方法相比，无需外部电池管理。此外，电池组中的每一个可具有相同的电气部件和电子部件，从而支持容易按终端设备的需要缩放至更高功率/能量输出的体系结构。电池组可单独添加或移除，其中电池组中的一个用作主电池组且剩余电池组用作从电池组。此外，电池组的配置可以在没有用户交互的情况下自动执行。当主电池组被移除时，从电池组中的一个被自动重新配置成为主电池组。主(例如，初级)电池组与从(例如，次级)电池组通过诸如控制器区域控制器(CAN)总线的通信信道来协调电池单元的充电和放电。
另外，电池系统可被有效地充电，以便恢复对电池单元进行充电，同时保持电池单元的预期寿命。
具有电池管理系统的可充电的中型到大型电池组为小型便携式设备提供电力，并且还扩展到更大的移动和固定用途。此外，对于可充电电池，可以考虑将诸如小型摩托车的较小用途扩展到诸如全尺寸汽车的较大用途的运输应用。工业应用也在考虑之中，因为基于电池的设计正在取代商业和消费产品中的用于割草机和庭院设备的小型内燃机。实现电气化具有若干优点，包括但不限于消除污染排放、降低噪声和减少维护需要。此外，用于住宅和商业场所的独立备用电力系统受益于基于电池的设计，其消除了与现场基于碳氢化合物的燃料存储相关的问题。
图1示出了根据实施例的终端设备101，其由多个电池组100供电(电池系统)。每个电池组102、103和104分别包括其自己的内部电池管理系统(BMS)112、113和114。电池组102、103和104电连接到直流(DC)电源总线151(包括正连接和负连接)，使得呈现给终端设备101的电压基本上与由每个电池组102、103和104提供的电压相同，而提供给终端设备101的电流是由每个电池组提供的各个电流的总和。电池组100可以容纳在终端设备101内，安装到终端设备101，或者相对于终端设备101位于外部。
终端设备101可以采用不同类型的设备，包括但不限于电动工具、割草机、园艺工具、器具和包括叉车、小汽车、卡车等的车辆。
电池管理系统112、113和114与全部电池组以及终端设备101和/或充电器1601通过通信信道152通信(如图16所示)。例如，通信信道152可以包括串行通信信道(例如，控制器局域网络(CAN)总线)或并行通信总线。然而，实施例可以支持其他类型的通信信道，例如以太网、工业以太网、I2C、微线或蓝牙低功耗(BLE)。在一些情况下，通信信道可以支持同步通信(例如，CAN)或异步通信(例如，RS-232、RS-422、RS-485等)。
CAN和以太网协议支持OSI模型的较低两层，而BLE协议横跨较低层以及包括应用层的较高层。因此，利用诸如CAN和以太网的协议的实施例必须通过构建在两个较低层之上的软件应用来支持等效的较高层。
实施例可以支持不同的消息传送协议。例如，协议可以通过支持源地址和目的地址来支持节点对节点的通信。目的地址可以指定特定的节点地址，或者可以是全局地址，使得消息可以被广播到多于一个的节点。在一些情况下，协议(例如CAN协议、Modbus协议等)可以仅支持单个源地址(例如主地址)，使得全部节点可以处理通过通信信道广播的消息。
电池组102、103和104可以各自以并联方式连接到通信信道152。然而，实施例可以支持不同的布置，例如在单独的总线上的组到组通信或通过每个电池组的菊花链连接。
电池组102、103和104可具有类似或相同的电气部件和电子部件。在被插入电池系统之后，电池组102、103或104中的一个可以被配置为主电池组或从电池组。此外，如果电池组初始用作从电池组，则如果当前的主电池组被移除，则该从电池组随后可以用作新的主电池组。
图2A示出了根据实施例的具有内部电池管理系统(BMS)的电池组200。电池管理系统可以由处理器201(其可以包括一个或多个微处理器、控制器、微控制器、计算设备和/或类似物)实施，从而执行存储在存储设备202处的计算机可执行指令。
如将要讨论的，电池组200可以被配置为主电池组或从电池组，而不对电气或电子部件进行任何改变。
如将要讨论的，当电池组200在放电、充电和/或相对于其他电池组平衡时，电池组200的电源电路(包括电池单元203)通过电源总线接口电路206与电源总线151进行交互。
电池组200还经由通信信道接口电路205与通信信道152交互。例如，电池组200可以支持与其他配置的电池组、由电池组供电的终端设备或者对电池单元203充电的充电器进行消息传送。在图6A至图6B、图8、图10、图12、图14、图15、图18A至图18B、图21和图23A至图23B中示出了示例性的消息流，如将进一步详细讨论的。
电池组200经由核心电池功能电路204支持核心电池监控和/或管理功能。例如，核心电池功能可以包括电池单元状态、电池单元平衡、短路保护、高温截止、过电流截止和过充电保护。
参考图2A，电池单元203可以包括多个串联连接以获取期望的电压电平的电池单元。例如，对于锂离子技术，每个电池单元可以具有大约3.6伏的标称电压。在四个电池单元串联连接的情况下，由电池组200提供的总标称电压大约为14.4伏。当电池单元203包括多个电池单元时，核心电池功能电路204可以在内部平衡不同电池单元之间的电荷。另外，电池组200可相对于电池系统中的其他电池组进行充电平衡。电池组通常以并联方式配置，使得提供给终端设备的合成电流是在单个电池组的近似电压电平下的电池组电流的总和。
状态信息可以包括电池单元和/或电池组的充电状态(SoC)信息、健康状态(SoH)信息、温度信息、充电时间信息、放电时间信息和/或容量信息。
本领域技术人员将理解，SoC被理解为电池相对于其容量的充电水平。SoC的单位通常是百分点(0％＝空；100％＝全部)。
SoH通常不对应于特定的物理质量，因为在工业中通常没有关于如何确定SoH的共识。然而，SoH指示内阻、电池存储容量、电池输出电压、充电-放电循环的次数、先前使用期间电池单元的温度、充电或放电的总能量和/或电池单元的寿命以导出SoH的值。知道电池组200的电池单元的SoH和给定终端设备(应用)的SoH阈值可提供当前电池条件是否适合于应用的确定和关于该应用的电池组有用寿命的估计。
当执行与电池管理相关联的过程时，电池组200可从其他电池组接收或向其他电池组发送至少SoC和/或SoH的值，如将进一步详细论述的。
电源总线接口电路206可以包括开关电路，开关电路例如半导体阵列210(例如，MOSFET阵列或诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)阵列、晶闸管阵列等的其他功率半导体开关器件)和半导体阵列211，半导体阵列210在电池组200放电时允许电流从电池组200流出，半导体阵列211在电池组200充电时允许电流流向电池组200。响应于来自主电池组控制器的消息传送，阵列210、211由处理器201适当地启用。(在电池组是主电池组的情况下，消息传送在电池组200的内部，而不是经由通信信道152)功率MOSFET阵列(例如，N沟道MOSFET)可用作开关以控制进出电池单元的功率流。MOSFET阵列的栅极可以由微控制器和/或电池管理IC生成的信号控制。
电源总线接口电路206可被配置为防止电池组200基于电池单元203的状态(例如，SoC、SoH和/或电压)通过电源总线206充电或放电。通常，当电池组被插入电池系统时，阵列210和211被禁用，使得电池组直到由主电池组命令和/或控制才充电或放电。
电池组200经由电气开关208(其可以包括一个或多个半导体器件)与电源总线151交互。如图2所示，直接暴露于电源总线151绕过了转换器207。然而，如果当电池单元具有小的SoC时对电池单元进行充电，则电池单元可能会引起电流涌入，这经常导致损坏或劣化。因此，当电池管理系统检测到这种状况时，电气开关208可被配置成使得电池组200的充电被控制以经由转换器207将来自电源总线151的涌入电流最小化。
转换器207可以采用能够控制电源总线与电池组的电池之间的功率传输的不同形式，例如通过提供相对于输入电压逐步降低的输出电压(例如，降压转换器、uk转换器、降压升压转换器、单端初级电感转换器(SEPIC)转换器等)以保护电池单元203免受电流涌入并启用电池单元203来缓慢充电(例如，对应于如图9所示的转换器平衡流程图713)。然而，当转换器207被旁路时，电池单元203可以以更快的速率充电(例如，对应于如图11所示的直接平衡流程图714)。
处理器201可以支持本文论述的电池管理过程(例如，分别如图5、图7A、图9、图11、图13、图17、图20和图22中所示的过程500、700、713、714、715、1700、2000和2200)。处理器201可以控制电池组200及其相关部件的整体运行。处理器201可以访问和执行来自存储设备202的计算机可读指令，所述存储设备202可以采用各种计算机可读介质。例如，计算机可读介质可以是可由处理器201访问的任何可用介质，并且可以包括易失性和非易失性介质以及可移动和不可移动介质。作为例子而非限制，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质的组合。
计算机存储介质可以包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实施的易失性和非易失性介质以及可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存或其他存储技术、CD-ROM、数字通用光盘(DVD)或其他光盘存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备，或可用于存储所需信息并可由计算设备访问的任何其他介质。
通信介质可以包括诸如载波或其他传输机制等已调制数据信号中的计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据，并包括任何信息传递介质。已调制数据信号可以是这样一种信号，其一个或多个特征以在信号中编码信息的方式被设置或改变。作为例子而非限制，通信介质可以包括诸如有线网络或直接线连接的有线介质以及诸如声介质、RF介质、红外介质等的无线介质。
虽然处理器201和通信信道接口电路205可以由电池单元203供电，但实施例可具有用于处理器201和接口电路205的单独电源。因此，电池组200可以继续通过通信信道与其他电池组交互，而不管电池单元203的状态如何。
图2B示出了图2A中所示的电池组200的变化。电池单元210通过电源总线连接器214、开关217、转换器218和连接器219与电源总线交互。开关217可以包括两组(阵列)半导体器件(例如，MOSFET、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、晶闸管等)，用于允许电流沿任一方向流动(流入电池组用于充电，流出电池组用于放电)。可以禁用两个阵列以将电池组与电源总线隔离。通常，当电池组被插入电池系统时，两个阵列都被禁用。另外，启用的转换器218可用于降低输入电压电平以控制电池单元的充电，从而防止在将要讨论的某些情况下可能发生的电流涌入。
控制器213执行计算机可执行指令以执行本文讨论过程。例如，控制器213经由电池监视器211从电池单元210获取状态信息(例如，SoC值)，经由状态显示器215提供电池组状态信息，并且经由通信总线接口216与通信信道(例如，CAN总线)交互。
另外，加热器控制电路212可用于确保电池单元210的温度不会下降到最小值以下，使得电池单元210可按预期适当地运行。
图3示出了根据实施例的通过多个电池组(例如，电池组100)对终端设备(例如，如图1所示的终端设备101)供电的整个过程的流程图300。
在框301处，激活终端设备101。例如，用户可以关闭终端设备101的电池室，转动钥匙和/或拨动开关来生成联锁信号。
在框302处，当电池室具有多于两个电池组时，主电池组的电池管理系统确定是否要平衡电池组。如果是，则在框303处，可通过一个或多个电池组放电以对一个或多个其他电池组充电来减小电池组的电荷差异，如将进一步详细讨论的。
在平衡之后(如果需要)，在框304处，通过对一个或多个电池组放电来对终端设备供电。例如，基于终端设备的功率要求和电池组的SoC值，主电池组的电池管理系统可以启用适当的电池组。
如果在对终端设备供电时，在框305处检测到启用的电池组中的一个发生了灾难性故障，则可以在框306处启动跛行回家模式运行，以便继续对终端设备供电，如将进一步详细讨论的。
当用户在框307处完成使用终端设备时，在框308处确定是否需要充电。如果是，可将充电器连接到电池系统以恢复电池单元，其中可在框309处启动充电。
虽然未明确示出，但是当电池组的SoC值充分不同时，可以在框308处对电池组充电之前执行电池组的平衡。
对于这些实施例，全部的多个电池组可以具有相同的电气部件和电子部件。当电池组安装在电池系统中时，通常不需要对电池组进行配置。相反，在电池组被插入到系统中并且电池组开始在通信信道上活动之后，电池组基于本文讨论的过程承担主电池组或从电池组的角色。如将进一步详细讨论的，可以通过通信信道传送配置列表，其中该配置包括用于主电池组和从电池组中的每一个的条目。
本文讨论的过程是从主电池组的角度示出的，并且通常由电池系统中的主电池组执行。电池系统中安装的其他电池组用作从电池组。然而，从电池组通过通信信道与主电池组交互。例如，从电池组提供其电池单元状态信息并响应来自主电池组的消息传送而激活/停用电源开关以与电源总线交互(例如，允许电流(电荷)流入或流出电池组)。因此，虽然未明确示出，但是存在由从电池组中的每一个执行的相应过程。
图4示出了当将不同电池组插入电池系统和将其从电池系统移除时多个电池组的配置列表401a、401b、401c、401d的更新。根据标准化过程，例如SAE J1939地址声明过程和/或类似过程，为每个电池组分配标识(ID)。例如，配置列表401a包含四个条目：电池组1(其被配置为主电池组)和三个从电池组(电池组2至4)。
如将更详细讨论的，主电池组收集关于其他电池组(从电池组)的状态信息，并因此命令从电池组以及其自身响应于运行状况放电或充电。
在图4所示的实施例中，配置列表401a、401b、401c、401d的第一(顶部)成员被配置为主电池组。当电池组被添加到电池系统时，在配置列表底部为该电池组创建条目。因此，配置列表401a、401b、401c、401d中最旧的成员被配置为主电池组。
选择配置列表401c的最旧(顶部)成员可能对传统方法有利。例如，关于基于ID值确定主电池组，可以减少主电池组的改变次数。利用后一种方法，将从配置列表401d发生第二改变，其中电池组5将变成主电池组。
在图4所示的安装场景中，电池组1(其用作主电池组)被移除，如配置列表401b所示。因此，电池组2(最旧的从电池组)变成新的主电池组，如配置列表401c所示。为了完成转换，电池组2可以从其他电池组请求电池组信息，以便能够适当地命令其他电池组。
随后，将电池组5插入到电池系统中，导致将新条目被添加到配置列表401d中，其中ID 243与先前移除的电池组1的ID相同。在图4所示的实施例中，电池组5可以是重新插入的旧的主电池组或插入电池系统的新的电池组。
在一些实施例中，当电池组从电池系统移除时，电池组信息可能会丢失。当重新插入电池组时，重新插入的电池组可从配置的电池组获取电池信息。然而，一些实施例可以支持存储器持久性(例如，闪存)，使得即使在移除并重新插入电池组时也将电池组信息保留在电池组处。
图5示出了根据实施例的用于配置多个电池组的流程图500。在框501处，将电池组添加到电池系统。如果没有其他电池组连接到通信信道，如在框502处所确定的，则在配置列表的顶部添加条目，并且在框504处，电池组变为主电池组。否则，在框503处，添加的电池组被添加到配置列表的底部并变成从电池组。
在框504处，将电池组被从从电池系统移除。如果在框505处确定电池组是配置列表的第一成员，则在框506移除该条目，并且在框507处将对应于下一条目的电池组指定为主电池组。否则，在框508处删除所移除的电池组的条目。
图6A示出了用于根据图5所示的流程图配置多个电池组的通用消息流场景。通用消息表示由不同通信信道支持的消息，例如经由控制器局域网(CAN)总线、以太网、工业以太网、MODBUS或蓝牙低功耗(BLE)和/或类似物。
图6A中的消息流基于集中式方法，其中主电池组维护配置列表并通过通信信道将其重复地(例如，周期性地)发送到其他电池组。然而，实施例(例如，如图6D所示)可以支持分布式方法，其中每个电池组本地维护其自己的配置列表并且在通信信道上重复广播它。因为电池组从其他电池组接收全部广播，所以电池组能够修改其自己的配置列表以与其他电池组广播的配置列表一致。
当电池组601(电池组1)在事件631处变成主电池组时，电池组601将周期性更新消息661a、661b、661c分别发送到电池组602、603和604。如果消息协议支持由连接到通信信道的全部电池组接收和处理的单个广播消息(例如，具有全局目的地址)，则电池组601仅发送一条消息。否则，电池组601向电池组602、603和604(它们被配置为从电池组)发送单独的消息。
在一些实施例中，消息661a、661b、661c可以重复地但不是周期性地发送。
周期性更新消息661a、661b、661c可以包含配置信息(例如如图4所示的配置列表401a、401b、401c、401d)。在一些实施例中，电池组601周期性地发送广播消息。然而，如果电池组601被移除(例如，对应于事件632)，则更新消息的周期性传输将被中断。
当最旧的从电池组(电池组602)在事件633处检测到中断时，电池组602承担主电池组的角色。因此，电池组602移除配置列表的顶部条目(对应于电池组601)，并经由更新消息662a、662b周期性地发送修订的配置列表。
当电池组605(电池组5)在事件634处被添加时，电池组605根据SAE J1939地址声明过程发送加入请求663。因此，电池组605由电池组602(当前是主电池组)在事件635处添加，并且电池组602周期性地发送更新消息664a、664b、664c和更新消息665a、665b、665c。
图6B示出了根据实施例的用于配置多个电池组的CAN总线上的消息流场景。
CAN通信协议(ISO-11898：2003)描述了信息是如何在网络上的设备之间传递的，并且符合按照层定义的开放系统互连(OSI)模型。由物理介质连接的设备之间的实际通信由模型的物理层定义。ISO 11898体系结构定义了七层OSI/ISO模型的最低两层，称为数据链路层和物理层。
CAN通信协议支持标准版本(11位标识符字段)和扩展版本(29位标识符字段)。然而，实施例通常使用标准版本，因为所支持的标识符空间通常足够大。
CAN总线通常称为广播类型的总线，其中每个消息包含源地址(例如，设备ID)而不是目的地址。因此，全部电池组(对应于节点)可“听到”所有传输。电池组可以选择性地忽略消息，或者可以通过提供本地过滤来处理消息，使得每个电池组可以对相关消息做出响应。
实施例可以使用CAN协议中规定的数据帧消息。该消息类型携带0-8字节的有净负荷，其中数据字段(通常由在电池组处执行的软件应用)在较高协议层被解释。例如，当从电池组将状态信息发送回主电池组时，数据字段可以传送SoC和/或SoH信息。
为了将标识值(地址)分配给电池组、终端设备或充电器，实施例可以工业标准，例如SAE J1939地址声明过程。SAE J1939协议是建立在CAN数据链路和物理层之上的较高协议层。
参考图6B，当电池组601(电池组1)在事件636处变成主电池组时，电池组601将周期性数据帧消息671分别发送到电池组602、603和604。(因为CAN协议仅支持源地址，所以全部电池组可接收并处理经由CAN总线发送的单个广播消息。)数据帧消息671对应于图6A所示的周期性更新消息661a、661b、661c。数据帧消息671至少包含净负荷中的配置列表。
当电池组601被移除时(例如，对应于事件637)，周期性数据帧消息的周期性传输被中断。
当由最旧的从电池组(电池组602)在事件638处检测到中断时，电池组602承担主电池组的角色。因此，电池组602移除配置列表的顶部条目(对应于电池组601)，并经由数据帧消息672周期性地发送修订的配置列表。
当电池组605(电池组5)在事件639处被添加时，电池组605启动声明其标识(ID)值的地址声明过程673。当成功完成时，带有电池组605的标识的条目由主电池组602在事件640处添加到配置列表的底部。
随后，电池组602(现在是主电池组)周期性地发送广播数据帧消息674。
图6C示出了根据实施例的用于配置多个电池组的图6B所示的消息流场景的变化。与图6B一样，电池组601(在事件641处指定为主电池组)经由消息681周期性地发送配置列表。然而，从电池组602、603和604返回确认消息682a至682c以确认接收。
在事件642处，将电池组604从从电池系统移除。当电池组601周期性地发送消息683时，仅返回消息684a至684b。因此，在事件643处发生消息超时，且主电池组601检测到电池组604已被移除并从配置列表中移除电池组604的条目。修改的配置列表包括在下一个周期性广播中。
图6D示出了图6B中所示的消息流场景的变化，其中以分布式而不是集中式的方式维护配置列表。
电池组601在事件644处分布为主电池组。活动电池组601至604中的每一个维护其自己的配置列表，并经由CAN总线经由消息691a至691d将该配置列表广播到他电池组，而不是主电池组维护和发送配置列表到其他电池组，其中列表_1、列表_2、列表_3和列表_4分别对应于在电池组601至604处维护的配置消息。必要时，电池组601至604可修改其自己的配置列表以与其他电池组广播的配置列表一致。例如，电池组可能最近被插入到电池系统中，并且可能需要修订其配置列表以与当前配置一致。
当将电池组601移除时(例如，对应于事件645)，来自电池组601的周期性数据帧消息的周期性传输终止。
当电池组602至604在事件646处检测到终止时，电池组602承担主电池组的角色。因此，电池组602至604移除在电池组602至604处本地维护的配置列表(对应于电池组601)的顶部条目，并且经由数据帧消息692a至692c周期性地发送修订的配置列表。
当电池组605(电池组5)在事件647处被添加时，电池组605启动声明其标识(ID)值的地址声明过程693。当成功完成时，电池组602至604将电池组5添加到配置列表的本地副本的底部。605在事件648处，且随后修订的配置列表经由数据帧消息694a至694d广播。根据涉及平衡的实施例的一个方面，如将要讨论的，在大型电池组系统中的多个锂离子电池组之间电流的涌入是锂离子电池单元出现的不期望的现象，因为大的涌入电流可能会降低锂离子电池单元的寿命。这种现象可能由于电池系统中的电池组之间的SoC值的大的变化而发生。例如，当全新的锂离子电池组被添加到电池组系统时，其在其新寿命开始时的容量(例如，能量水平)可能显著不同于已经存在于电池组系统中的旧电池组的电池单元的容量。新电池组的电池与旧电池组的电池之间的这种能量水平差可能会损坏的电池组系统中的其他锂离子电池单元。该方面涉及利用内部(非外部)电池管理系统和主从拓扑的平衡技术。
如先前所述，一些实施例基于电池组连接到通信信道(例如，CAN总线)的时间来排序配置列表。利用这种方法，最旧的电池组被指定为主电池组。然而，其他实施例可以使用不同的方法。例如，配置列表的成员可以通过减小电池组的开路电压值来从上到下排序。当电池组的放电阵列被禁用时(换句话说，电池组没有放电到电池系统的电源总线上)，可以测量电池组的开路电压。
每个电池组可以与连接到通信信道的其他电池组共享其测量的开路电压。基于所测量的开路电压，对配置列表进行维护，其中每个电池组的条目按降序列出。对应于顶部条目的电池组具有最大开路电压并用作电池系统的主电池组。在示例性实施例中，电池系统包括分别具有开路电压Vopen1、Vopen2和Vopen3的第一电池组、第二电池组和第三电池组，其中Vopen2>Vopen3>Vopen1。配置列表的顶部条目与第二电池组(主电池组)相关联，随后是第三电池组的条目、再随后是第一电池组的条目与其相关联。因此，如果第二电池失效，则第三电池组将承担主电池组的角色。
在一些实施例中，为电池系统中的电池组分配ID，同时测量开路电压并将其存储在配置列表中。在两个电池组的开路电压相等的不频繁的情况下，可以随机选择一个电池组或者可以通过最高数字ID来选择一个电池组。
当电池组安装到电池系统中时，配置列表可能会更新。例如，放电开始之后安装的电池组初始将进入备用模式(其中放电阵列被禁用)，使得电池组可以测量开路电压。然后，新安装的电池组可以经由通信信道与其他电池组共享测量的开路电压。在一些实施例中，然后可以基于测量的开路电压用新安装的电池组的条目更新配置列表。然而，在一些实施例中，当前配置列表可保持不变，直到正被放电的电池组从电池系统断开为止。
在一些实施例中，配置列表可由主电池组集中维护。然而，在一些实施例中，电池系统中的每个电池组可以基于经由通信信道共享的信息来维护其自己的配置列表的副本。
根据涉及平衡的实施例的一个方面，如将要讨论的，在大型电池组系统中的多个锂离子电池组之间电流的涌入是锂离子电池单元出现的不期望的现象，因为大的涌入电流可能会降低锂离子电池单元的寿命。这种现象可能由于电池系统中的电池组之间的SoC值的大的变化而发生。例如，当全新的锂离子电池组被添加到电池组系统时，其在其新寿命开始时的容量(例如，能量水平)可能显著不同于已经存在于电池组系统中的旧电池组的电池单元的容量。新电池组的电池与旧电池组的电池之间的这种能量水平差可能会损坏的电池组系统中的其他锂离子电池单元。该方面涉及利用内部(非外部)电池管理系统和主从拓扑的平衡技术。
根据实施例的一个方面，可以在大型电池组系统中支持用于锂离子电池单元的不同平衡技术。例如，该方面包括三种平衡技术：“智能转换器平衡”、“开始直接平衡”和“开始交错平衡”，它们可用于中大型电池组实施方案中以确保锂离子电池单元的安全使用和寿命。该方面可以利用转换器(具有电池预充电电路)来对每个电池组进行充电平衡，以防止和/或限制涌入电流、过电流故障和/或短路故障。
图7A示出了根据实施例的用于确定多个电池组的平衡类型的流程图700。
在框701处，主电池组从睡眠状态转换。例如，当未使用终端设备时，主电池组可周期性地唤醒以确定运行状态是否有变化。
在框702处，主电池组确定安装在电池系统中的电池组的数量。例如，主电池组可以验证确认列表上的全部电池组在通信信道上是活动的。
在框704处，主电池组基于设备的功率要求(例如，经由通信信道从终端设备获取)确定是否安装了最小数量的电池组(包括自身)。
如果没有最小数量的电池组可用于对终端设备适当供电，则在框705处，通过主电池组命令从电池组(以及其自身)打开相应的放电阵列来防止所配置的电池组放电。在框706处激活故障指示器，该故障指示器指示没有安装足够的电池组来对终端设备供电。如果在框707处安装了附加电池组，则在框708处清除故障指示器。如果在框709处终端设备被激活或以其他方式被启用(例如，键处于“接通”位置)，则过程700返回到框704。否则，过程700返回到框701。
返回到框704，当主电池组确定存在足够数量的电池组时，在框710处，主电池组从从电池组中的每一个收集电池组信息(例如，SoC、SoH和电压信息)以及收集其自身的电池组信息。例如，如将进一步详细讨论的，主电池组可以向配置的从电池组中的每一个发送“请求电池组信息”消息，并且响应于所请求的信息从每个从电池组接收“电池组信息”消息。
在框711，主电池组根据收集的SoC数据确定是否需要平衡。例如，一些电池组可能具有高SoC，而一些可能具有低SoC。通过平衡电池组，足够数量的电池组可用于适当地放电，以便对终端设备供电。
如果不需要平衡，则在框717处，电池系统可以放电以向终端设备供电。
如果需要平衡，则在框712处确定平衡的类型。如将更详细讨论的，实施例可以支持三种不同类型的平衡：转换器平衡(框713)、直接平衡(框714)和交错平衡(框715)。
表1和表2给出了根据实施例的平衡的例子。
上述例子示出了当电池组被平衡时平衡的类型可以改变。例如，根据表1，平衡类型从转换器平衡变为交错平衡，而根据表2，平衡类型从转换器平衡变为直接平衡。
在平衡之后，如在框716处确定的，如果电池组的数量可用于放电，则可在框717处对终端设备供电。否则，可基于从先前的平衡获取的修订的SoC值重新平衡电池组。
当重新平衡发生时，如在框716处所确定的，重新平衡可以利用与先前使用的不同类型的平衡。例如，可以首先应用转换器平衡，而随后的重新平衡可以利用交错平衡。
图7B扩展了图7A所示的用于确定充电平衡的类型的框712。例如，一个实施例可以支持多种平衡类型，例如如先前所述的直接平衡、转换器平衡和交错平衡。
在框721处，如果电池组之间的SoC值的可变性足够小，则在框722处，电池系统能够对终端设备供电。(例如，全部电池组对之间的SoC差值小于预定阈值。)否则，过程712继续平衡电池组。
在框723处标识具有最高SoC值的电池组，使得所标识的电池组可以放电，从而在平衡期间向其他电池组提供电荷。
在框724处，过程712确定是否不能应用直接平衡(例如，当最高SoC电池组与所标识的电池组之间的SoC差值高于预定SoC阈值时)。如果是，则在框728处将转换器平衡应用于所标识的电池组(其中最高SoC电池组放电到电源总线上并且所标识的电池组经由其转换器通过电源总线充电)。当转换器平衡完成时，过程712可返回到框721并确定平衡是否可应用于电池组的不同组合，其中平衡类型可以相同或不同(例如，直接平衡或交错平衡)。
返回参考框724，如果可以应用直接平衡(例如，当最高SoC电池组与所标识的电池组之间的SoC差值低于预定SoC阈值时)，则过程712在框725处确定是否可以将转换器平衡应用于一个或多个其他电池组。如果是，则在框727处对最高SoC电池组、所标识的电池组以及一个或多个其他包应用交错平衡。否则，在框726处，在最高SoC电池组与所标识的电池组之间应用直接平衡。
图7C示出了根据实施例的用于确定多个电池组的平衡类型的流程图700。
表3示出了电池系统的运行模式与安全联锁引脚(指示器)和唤醒引脚(指示器)之间的关系。例如，当电池组被正确地插入到电池系统中时(如由通过电池组连接器的联锁连接感测到的)，安全联锁引脚为“接通”，并且当用户转动钥匙以激活用电器具(终端设备)时，唤醒引脚为“接通”。
当处于断开(睡眠)模式时，电池组的放电和充电阵列被禁用，并且电池组仅消耗足够以使得当电池组检测到适当的信号(例如，唤醒指示器)时电池组可以转换到另一状态(例如，平衡模式)的电力。
在一些实施例中，如表3所示，电池系统可以支持多种运行模式：断开(睡眠)、平衡和充电/放电。虽然示出了用于充电/放电的单一模式，但是充电和放电是基于电池系统与其外部环境的交互的单独运行。例如，当唤醒指示器和安全联锁指示器接通时，并且如果经由CAN总线感测到充电器(通常在电池系统外部)，则电池系统进入充电状态。然而，如果电池系统感测到终端设备(例如，器具)，则电池系统进入放电状态。如将进一步详细讨论的，电池系统可以在处于充电模式时支持“智能充电”且在处于放电模式时支持“智能放电”。
图7C类似于7A；然而，根据表3中所示的关系，过程730包括与睡眠、平衡和充电/放电模式的交互。在框731处，当没有检测到安全联锁指示器时，电池系统进入睡眠模式。否则，电池系统(通常由主电池组)收集配置信息(例如，关于不同电池组的SoC信息)。在框732处，电池系统确定是否检测到唤醒指示器。如果没有，则电池系统进入平衡模式。否则，电池系统进入充电/放电模式。
图8示出了基于流程图700并根据实施例的用于确定多个电池组的平衡类型的消息流场景800。主电池组802基于当前确认列表的条目，确认电池组803和804在事件851处对应于消息861a、861b、862和863的可用性。如先前所述，实施例可以支持不同的消息传送协议。例如，根据CAN协议，数据帧消息可以在数据字段中包含指示确认请求或者确认响应的数据。如先前所述，数据的解释根据在终端设备801和电池组802至804处执行的应用软件。
终端设备801在消息886中提供其功率要求，使得主电池组801可以在事件852处确定终端设备801所需的电池组数量。
在事件853处，主电池组802经由消息865至868收集关于其他电池组的SoC数据。(主电池组802可以使用电池组内的内部消息传送来获取关于其自身的SoC。)例如，根据CAN协议，包含在请求电池组信息消息865中的数据可被解释为来自目标电池组的请求，而包信息消息866中的数据可被解释为来自目的电池组的请求的数据(例如，SoC数据)。
基于所收集的SoC数据，主电池组801确定所需平衡的类型(如果需要)并启动适当的平衡过程(例如，图9、图11和图13所示的过程)。
如先前所述，实施例可以支持不同类型的平衡，例如：转换器平衡、直接平衡和交错平衡。转换器平衡通常比直接平衡需要更长的时间段。
虽然图9、图11和图13所示的过程通常在主电池组处执行，但主电池在平衡期间不需要改变或放电。该确定基于电池单元203和210的SoC值(分别在图2A和图2B中示出)，而不是基于电池组是主电池组还是从电池组。
图9示出了根据实施例的用于对多个电池组进行转换器平衡的流程图713(参考图7A)。在框901处开始转换器平衡，其中电池组中的一个(主电池组或从主电池组中的一个)对其他电池组中的一个或多个充电。
在转换器平衡的情况下，单个电池组的电荷经由充电的电池组中的每一个上的转换器转移到一个或多个电池组。因此，这种类型的平衡涉及两个或多个电池组。
虽然未明确示出，但是主电池组收集关于包括其自身在内的全部电池组的SoC数据。例如，主电池组可以经由CAN总线从其他电池组请求电池状态信息，并且在内部获取其自己的SoC数据。
在框902处，主电池组通过启用放电阵列来启用具有最高SoC的电池组用于放电。通过启用充电阵列和车载转换器，主电池组还使具有最低SoC的电池组中的一个或多个能够接受来自放电电池组的电荷。
在框904处，主电池组从上述电池组获取SoC值，并在框905处继续平衡过程，直到在框905处获取期望的电荷平衡。如果电荷平衡足够，则电池组可用于对终端设备供电。然而，随后可以应用更快的平衡模式(例如，如将要讨论的直接平衡)。
图10示出了根据实施例的用于对多个电池组进行转换器平衡的消息流场景。电池组1002、1003和1004初始分别具有100％、65％和65％的SoC值。如先前所述，主电池组1002可通过请求电池状态信息并经由CAN总线上的数据帧消息接收状态信息来获取SoC值。
在事件1051处，主电池组1002确定电池组1003和1004将由其自身充电(电池组1002)。为此，主电池组启用其自己的放电阵列，并经由消息1061和1062启用充电阵列和转换器。在事件1052处继续平衡直到获取所需的平衡电荷(80％、75％和75％)。此时，平衡结束，使得主电池组禁用其充电阵列，并且经由消息1063和1064禁用电池组1003和1004的充电阵列和转换器。
图11示出了根据实施例的用于对多个电池组进行直接平衡的流程图714。如图7A所示，当过程700确定应当执行直接平衡时，主电池组在框1101处启动直接平衡。
在直接平衡的情况下，电池组中的一个通过低阻抗电气通路对另一电池组充电。因此，仅两个电池组涉及平衡类型。
虽然未明确示出，但是主电池组获取电池系统中全部安装的电池组的SoC值。为了这样做，主电池组向从电池组发送状态请求，并经由通信信道上的消息传送从从电池组接收状态信息(例如，SoC值)。然而，因为主电池知道其自己的电池单元状态，所以仅需要用于主电池的内部消息传送。
在框1102处，主电池组通过启用其放电阵列来命令具有较高SoC的电池组开始放电，并且在框1103处，主电池组通过启用其充电阵列来命令具有较低SoC的电池组中的一个开始充电。
在框1104处，主电池组从被充电平衡的电池组收集SoC数据。当在框1105处达到可接受的SoC时，在框1106处终止直接平衡。
图12示出了根据实施例的用于对多个电池组进行直接平衡的消息流场景。主电池组(电池组1201)分别收集电池组1201的初始SoC值80％、70％和90％，以及电池组1202和1203的初始SoC值。
因为电池组1202具有最低的SoC并且电池组1203具有最高的SoC，所以主电池组分别经由消息1261和1262命令电池组1202启用其充电阵列并且命令电池组1203启用其放电阵列。
当电池组1202和1203的SoC值达到80％时，主电池组(电池组1202)确定在事件1251处完成直接平衡，且因此分别经由消息1263和1264禁用充电阵列和放电阵列。
图13示出了根据实施例的用于对多个电池组进行交错平衡的流程图714。如图7A所示，当过程700确定应当执行交错平衡时，主电池组在框1301处启动交错平衡。
交错平衡利用算法直接平衡。通过交错平衡，电池组中的一个(通常是最高SoC值)直接对具有较低SoC的另一电池组进行充电，同时通过转换器平衡对一个或多个其他较低SoC的电池组进行充电(其中启用位于经充电的电池组上的转换器)。为了将其他较低SoC的电池组保持在可接受的范围内，直接平衡可以切换到不同的较低SoC的电池组，而先前的较低SoC的电池组现在是经过转换器平衡的。
与如图11所示的框1101和1102类似，在框1301和1302处，利用具有最高SOC的电池组和具有低SoC的群组中的另一电池组建立直接平衡。然而，在框1304处，利用低SoC群组中的电池组的一些或全部建立转换器平衡。
在框1305处，主电池组收集参与电池组的更新的SoC值。当被直接充电的电池组达到确定的SoC阈值时(例如，当低SoC群组中的一个电池组发生不平衡时)，在框1307处建立与低SoC群组中的另一电池组的直接平衡。
当全部电池组在可接受的SoC范围内时，如在框1308所确定的，在框1309处终止交错平衡。
图14和图15示出了根据实施例的用于对多个电池组进行交错平衡的消息流场景。主电池组(电池组1401)分别收集电池组1401处的初始SoC值60％、60％和100％以及电池组1402和1403处的初始SoC值。
在事件1451处，主电池组1401在电池组1402(在低SoC群组中)与电池组1403(最高SoC)之间启动直接平衡，并在电池组1403与其自身(也在低SoC组中)之间建立转换器平衡。因此，主电池组1401通过通信信道分别发送对应于电池组1461和1462的消息1461和1462，并根据需要生成任何内部消息传送，以启用其充电阵列和转换器。
作为平衡的结果，电池组1401、1402和1403的SoC值分别变为62％、70％和88％。由于电池组1401与电池组1402之间的充电不平衡，主电池组1401在电池组1403与其自身之间建立直接平衡，并为电池组1402建立转换器平衡。因此，在事件1452处，主电池组1401命令电池组1402经由消息1463启用其转换器(使得充电现在经由转换器发生而非直接发生)，且禁用其自己的转换器，使得其电池单元直接暴露于充电。
参考图15，作为平衡的结果，电池组1401、1402和1403的SoC值分别变为72％、72％和76％。在事件1453处，主电池组1401通过将消息1464和1465分别发送到电池组1403和1402来确定平衡已完成并终止交错平衡，并且在内部禁用其充电阵列。
参考图15，作为平衡的结果，电池组1401、1402和1403的SoC值分别变为72％、72％和76％。在事件1453处，主电池组1401通过将消息1464和1465分别发送到电池组1403和1402来确定平衡已完成并终止交错平衡，并且在内部禁用其充电阵列。
智能系统和算法方法(例如，如图17所示的过程1700)可以确保对应于多个电池组的SoC可以变得更加平衡，以例如确保多个电池组可以一起充电。在各种实施例中，电池组可以包括一个或多个电池和/或可以包括可以包括一个或多个电池的设备。电池组的一个或多个电池可共享各种特征(例如，充电状态、健康状态等)。此外，每个电池组例如在其对其他电池组或终端设备充电或放电的能力方面能够被启用或禁用。
仍然参考图16，具有大的SoC变化的电池组不能立即与充电器1601连接。例如，如图16所示，每个具有比其他电池组更低的SoC(例如，分别为20％和20％)的电池组1602a和1603a可以更早地充电(例如，在其他电池组之前)，直到可以达到设置的阈值，在该阈值处可以对具有更高SoC的电池组(例如，电池组1604b)充电。例如，在对具有较高SoC的电池组进行充电之前优先对具有较低SoC的电池组进行充电可能是必要的，因为如果没有这样做，首先对具有较高SoC的较高电池组进行充电可能会对较低SoC电池组造成快速涌入电流。在一些方面中，本文所提出的系统和设备可通过启用充电器与相应电池组之间的放电阵列的流动来致使对各种电池组充电。
如图16所示，初始对电池组1602a和1603a充电使得它们的SoC从20％增加到40％(例如，如图1602b和图1603b所示)。可以继续对电池组1602b至1604b充电，直到达到电池组1605b的SoC水平。此时，可启用电池组1605b，使得可以继续对电池组1602b至1605b充电。
图17示出了根据实施例的用于对多个电池组充电的方法1700的示例性流程图。方法1700可由具有一个或多个处理器的计算设备执行，所述处理器可通信地链接到多个电池组中的一个或多个和/或链接到充电器。同样或者可替换地，执行方法1700的计算设备可以包括电池组(例如，“主电池组”或“主电池组”)，其具有管理多个电池组中的其他电池组的一个或多个功能的能力。在获取电池系统中的电池组的SoC值之后，在框1701处，电池组的子集可被分组为较低SoC群组。例如，所获取的SoC值(例如，SoC读数)可以例如基于预定范围被分类到各种水平。具有最低SoC值的那些电池组可被分组为最低水平。在特定水平内的电池组可具有在彼此的特定或预定范围内的SoC值。具有第二最低SoC值(例如高于最低水平的SoC值但低于其余电池组的SoC值)的那些电池组可被置于第二最低水平。如本文所使用，“较低SoC电池组”可以指包括以下项的列表的电池组：(1)具有最低水平的SoC值的电池组的群组和(2)具有第二最低水平的SoC值的电池组的群组。
在框1702处，可以确定SoC阈值。SoC阈值可以约等于一个或多个电池组的群组的SoC值，所述一个或多个电池组具有刚好高于具有最低SoC值的电池组的群组的SoC值。例如，SoC阈值可以基于第二最低水平的SoC值(例如，第二最低水平的电池组的SoC值的平均值)。
在框1703处，具有最低水平的SoC的群组的电池组能够被启用以进行充电，从而例如便于具有最低水平的SoC的电池组的充电。在一些方面中，如果安全联锁引脚或唤醒引脚中的一者或两者被设置为“接通”，则可以启用充电，如先前所述。
当充电的电池组的SoC值达到SoC阈值时，如在框1704处所确定的，过程1700可以包括确定是否扩大该列表(例如，步骤1701的“较低SoC电池组”列表)以用于在框1705处的后续充电。确定是否扩大列表可以基于电池组的SoC是否存在显著的可变性(例如，电池组的SoC可变性是否满足SoC可变性阈值)，如将关于图18C进一步描述的。如果要扩大该列表，则可以更新SoC阈值(例如，基于确定更新的列表中的SoC的第二最低水平)，可以启用所选择的电池组，并且可以在框1706和1707处继续充电。
图18A示出了对图16所示例子的多个电池组充电的消息流场景。在这种场景中，充电器1801a可以执行以下项的一次或多次迭代：从多个电池组(例如，电池组1802a至1805a)收集SoC数据(例如，接收SoC读数)，标识SoC水平以基于SoC水平形成列表，以及启用经由通信信道(例如，CAN总线)将选择的电池组充电到SoC阈值。例如，在事件1851a处，充电器1801a可以将初始SoC值20％、20％、40％和60％分别从电池组1802a、1803a、1804a和1805a收集。
在事件1851b处，充电器1801a可以确定具有最低水平的SoC值的电池组的群组包括电池组1802a和1803a，并且具有较高(例如，第二最低)水平的SoC值的电池组的群组包括电池组1804a。可以形成电池组列表，并且电池组列表可以包括处于最低水平的SoC的电池组和处于较高水平(例如，第二最低水平)的SoC的电池组。
在事件1851c处，充电器1801a可以经由消息1861和1862启用对具有最低水平的SoC值的电池组的群组(例如，电池组1802a和1803a)的充电。充电可以继续直到这些电池组的SoC值满足基于具有较高SoC值的一个或多个电池组的群组(例如，具有第二最低水平的SoC值的电池组(例如，电池组1804a为40％))的SoC阈值。
在事件1852a处，充电器1801a可以收集全部电池组的SoC值。如图18A所示，作为前述在事件1851c处充电的结果，电池组1802a和1803a的SoC值将会增加到40％。在事件1852b，充电器1801a可确定扩展在事件1851a处确定的电池组列表。例如，可以为电池组1802a至1805a确定SoC可变性，并且可以基于显著到足以满足SoC可变性阈值的SoC可变性来扩展列表。在图18A所示的场景中，电池组1806a具有60％的SoC值，其不同于电池组1802a、1803a和1804a的更新的SoC值40％。因此，电池组1802a、1803a、1804a和1805a表现出SoC可变性，这可能使得充电器1801a扩大列表。扩大的列表可以包括更新的具有最低水平的SoC值的一个或多个电池组的群组(例如，电池组1802a、1803a、18004a)和更新的具有较高水平的SoC值的一个或多个电池组的群组(例如，电池组1805a)。前一群组(例如，具有最低水平的SoC值的电池组的群组)因此可以包括电池组1804a。在事件1852c处，充电器1852c因此可以经由消息1863启用对电池组1802a、1803a和1804a的充电。
图18B示出了用于为图16所示例子的多个电池组充电的示例性消息流场景。然而，不是充电器1801b收集SoC数据并启用电池组，而是主电池组1802b在经由连接指示器1871检测到充电器1801b时这样做。连接指示器1871可以通过不同的方法获取，包括通过通信信道、引脚等等进行消息传送。
图18C示出了根据非限制性实施例的用于智能地为多个电池组充电的方法1800C的示例性流程图。方法1800C可以由具有一个或多个处理器的计算设备来执行。计算设备可以是通信地链接到电池组中的一个或多个和/或充电器的独立设备。同样或者可替换地，计算设备可以包括具有管理多个电池组中的其他电池组的一个或多个功能的能力的电池组中的一个(例如，主电池组)。同样或者可替换地，计算设备可以包括充电器。
如先前所述，每个电池组可以具有指示例如相对于其容量的充电程度或水平的充电状态(SoC)。在步骤1874处，计算设备可以接收多个电池组中的每一个的SoC的读数(例如，第一读数)。可以经由每个电池组处的传感器或监视器获取读数。如先前所述，SoC可以在多个电池组之间变化或者可以保持相对恒定。可计算SoC可变性(例如，第一SoC可变性)以指示多个电池组的SoC的可变性程度(例如，如在步骤1875中)。
SoC可变性可以基于在步骤1874中获取的相应电池组中的每一个的SoC。例如，SoC可变性可以基于以下项中的一个或多个：方差、标准偏差、范围(例如四分位差)、平均绝对差、中值绝对偏差、平均绝对偏差、距离标准偏差或基于多个电池组中的每一个的SoC值的类似度量。例如，在上面讨论的包括多个电池组(例如，电池组1、电池组2、电池组3和电池组4)的表1中，在时间T0处的SoC可变性大于在时间T6处的SoC可变性。在一个方面，在基于计算的SoC值范围确定SoC可变性的情况下，电池组在T0处的SoC可变性为85(即，100％至15％)，而在T6处的SoC可变性仅为4(例如，45％至41％)。如果将“5”设置为SoC可变性阈值，则可以说在T6处的SoC可变性已经如所述满足了(例如，下降到低于)该阈值。
在一些方面中，在计算设备可以接收SoC读数之前，联锁安全引脚可能需要允许发生与电池组的交互。例如，计算设备初始可确定联锁安全引脚允许从多个电池组接收SoC读数。
计算设备可以例如在存储设备202中存储指示SoC的可变性阈值的度量，以例如指示SoC的可变性是否无关紧要。例如，如果电池组(例如，第一电池组)的SoC显著低于另一电池组(例如，第二电池组)的SoC，则SoC可变性很可能很大并且因此不满足SoC可变性阈值。在步骤1876处，计算设备因此可以确定SoC可变性(例如，如在步骤1875中计算的)是否满足SoC可变性阈值。
如果SoC可变性不满足SoC可变性阈值(例如，多个电池组之间的SoC的变化是显著的)，则计算设备可以建立SoC阈值(例如，如在步骤1878中)。SoC阈值可以基于具有最低SoC的电池组(例如，第一电池组)之后的具有下一较高SoC读数的电池组(例如，第二电池组)的SoC读数。因此，计算设备可标识最低SoC读数以便确定下一较高SoC读数(例如，如在步骤1877中)。例如，如关于图16所讨论的，电池组1604a具有40％的SoC，其是在属于电池组1602a和1603a的电池组的最低SoC为20％之后的下一较高SoC。因此，基于关于图16所示的例子，可以将SoC阈值设置为40％。
此外，在步骤1879处，计算设备可以例如通过启用从充电器到电池组的电荷阵列来使得具有比建立的SoC阈值低的SoC的电池组充电。充电可以使得电池组的SoC增加，以例如使得它接近、匹配和/或满足SoC阈值。
在一些方面中，在计算设备可以使得对如先前所述的任何电池组充电之前，唤醒引脚可能需要允许充电发生。例如，在充电发生之前可能需要将唤醒引脚设置为“接通”。计算设备可在使得电池组充电之前初始确定唤醒引脚被设置为“接通”。
这可以由计算设备经由多个电池组中的每一个的SoC的附加读数(例如，第二读数)来检测。此外，计算设备可以基于附加读数确定或计算多个电池组的第二SoC可变性。可以发现第二SoC可变性满足SOC可变性阈值。
如果未发现第二SoC可变性满足SoC可变性阈值，则可重复方法1800C的一个或多个步骤，直到满足SoC可变性阈值为止。例如，可以基于最低SoC之后的下一较高SoC来设置新的SoC阈值，并且使得对具有最低SoC的电池组进行充电。
因此，在多个电池组的更新的SOC可变性满足SOC可变性阈值之后，可以执行以下项的一次或多次迭代：计算设备可以标识多个备用电池设备内的一个或多个电池组的第N个群组，其中第N个群组可具有多个电池组的SOC的先前读取的最低水平；计算设备还可以标识多个电池备份设备的一个或多个电池组的第(N+1)个群组，其中第(N+1)个群组可具有多个电池组的SoC的先前读数的第二最低水平；以及计算设备可以生成包括第n个群组和第N+1个群组的列表。在每次迭代中，计算设备可以确定在当前迭代中列表的SOC可变性不满足SOC可变性阈值。如果SoC可变性确实满足SoC阈值，则计算设备可以退出迭代循环。然而，假设在每次迭代的SoC可变性不满足SoC变化阈值，则计算设备可以使用第N+1个群组的SOC的先前读数的SoC阈值。随后，计算设备可以经由电荷阵列使得电池组的第N个群组充电，从而使得第N个群组的SOC增加并满足SOC阈值。计算设备可以接收多个电池组中的每一个的SOC的后续读数。因此，可以基于多个电池组中的每一个的SoC的后续读数来确定多个电池组的更新的SoC可变性。如所讨论的，可以重复上述步骤，直到SoC可变性(在每次迭代更新)满足SoC可变性阈值(例如，电池组的SoC变化小于指定范围)。
下面的图19A和图19B示出了基于终端设备的功率要求对终端设备供电的电池系统的两个例子。在图19A中，仅需要一个电池组对终端设备1901a、1901b供电，而在图19B中，需要多于一个电池组对终端设备1911a、1911b供电。
图19A示出了根据实施例的多个电池组放电以便对终端设备供电的例子。电池组1902a至1905a的初始SoC值分别是40％、40％、40％和60％。如图19A所示，单个电池组(例如，具有60％的SoC的电池组1905a)初始可用于给终端设备1901a供电，直到单个电池组的SoC值达到40％(与其他电池组相同的SoC值)(例如，如电池组1905b中)。仅使用具有最高或较高SoC水平的一个或多个电池组的群组(在此情况下为单个电池组1905a)来初始地对终端设备供电，直到所述群组的SoC值达到所述群组的其余部分的SoC值为止。这可能是利用电池组对终端设备供电的更有效和/或安全的方法。如图19A所示，在具有初始较高SoC值的单个电池组已经用于初始地对终端设备供电，并且其SoC读数达到其他电池组(例如，电池组1902b至1905b)的读数之后，其他电池组可以加入对终端设备1901b供电。
图19B示出了根据实施例的多个电池组放电以便对终端设备供电的另一例子。如图19B所示，电池组1912a至1915a的初始SoC值分别是40％、40％、40％和60％。在一些方面中，可能需要多于一个电池组来对终端设备1911a至1911b供电。在这些方面中，本文所呈现的各种系统和方法可用于在对终端设备1911a至1911b供电之前平衡电池组。可以执行电池组1912a至1914a的平衡，例如，以防止来自电池组1915a的不期望的电流涌入的风险，该电流涌入可能在没有平衡的情况下发生。当实现平衡时，电池组1912b至1915b则可以对终端设备1911b供电。
当对终端设备(例如，机器)供电时，连接具有变化的SoC的电池组可能是有问题的。因此，为了防止这种有问题的情况，可能需要一种过程(通常实施智能方法)来确保连接所需数量的电池组用于系统放电并在适当时启用所述数量的电池组。
通常，当需要多个电池组来对终端设备供电时，最好不要同时连接具有较大SoC变化的电池组。相反，初始可以执行电池组的平衡。
放电可以首先使用具有较高SoC值的一个或多个电池组，直到超过用于较低SoC电池组的设定阈值，在该设定阈值处可以启用较低SoC电池组。
基于上述准则，过程2000和过程2010分别在图20A和图20B中示出。
图20A示出了用于对多个电池组进行放电以给终端设备供电的过程2000。在框2001至2003处，收集电池组的初始SoC值，并且可以基于SoC变化和终端设备的功率要求来执行平衡。如先前所述，图19B是如框2001至2003所述的平衡电池组的过程的示例性图示。然而，如将在框2004至2008中描述的，本发明的一些方面可涉及在其他电池组可以参与对终端设备的供电之前，通过单个或有限数量的具有较高SoC水平的电池组对终端设备进行初始供电。如先前所述，图19A是通过初始有限数量的电池组对终端设备供电并通过扩展可以对终端设备供电的备用电池列表的过程的示例性图示。
现在参考框2001a，可以获取终端设备的功率要求，并且可以获取多个电池组中的每一个的SoC的第一读数。多个电池组可以包括具有变化的SoC值的各种电池组或电池组的群组。在框2001b处，可以计算SoC可变性以确定多个电池组之间的SoC值变化的程度。同样或者可替换地，可以标识最高SoC水平，并且计算设备可以确定不是全部的电池组都具有最高SoC水平的SoC值。
根据SoC可变性，如果多个电池组被用于同时对终端设备供电，则多个电池组可能造成风险。如先前关于图19A所述，如果多个电池组中的一个或多个的群组具有显著大于多个电池组中的其余电池组的SoC的水平的SoC值，则可能建议仅使用具有显著更大的SoC值的组(例如，在没有由多个电池组中的其他电池组同时供电的情况下)来初始地对终端设备供电。计算设备可允许单个或有限数量的电池组的群组通过仅启用所述群组的相应放电阵列来对终端设备供电。在框2004至2008中示出了允许群组向终端设备供电的路径。
解决上述和类似风险的另一种方式可以是平衡电池组，从而降低多个电池组的SoC可变性，如先前关于图19B所述。例如，电池组的一个群组(例如，第一群组)可具有比电池组的另一群组(例如，第二群组)低的SoC值。基于第一群组与第二群组之间的SoC的变化，可以计算多个设备的SoC可变性并且发现不满足SoC可变性阈值(例如，最高和最低SoC值之间的范围太大)。计算设备因此可以基于不满足(例如，落入)SoC可变性阈值的SoC可变性来确定需要平衡(例如，在框2002处)。因此，可根据图19B所示的先前所述的方法来平衡电池组。
计算设备可因此确定是否不需要平衡(例如，在框2002处的“否”)。该决定可以是由计算设备的操作者向计算设备提供(例如，配置为)的偏好。同样或者可替换地，该决定可以基于两个或多个SoC可变性阈值。例如，如果多个电池组的SoC可变性高于较高的SoC可变性阈值(例如，第一SoC可变性阈值)，则可以触发平衡电池组的路径。如果SoC可变性不高于第一SoC可变性阈值但仍高于第二SoC可变性阈值(其不与第一SoC可变性阈值一样高)，则可触发框2004至2008中所描绘的路径(例如，使得具有较高SoC的一个或多个电池组初始地对终端设备供电)。
现在参考框2004至2005，可以标识并启用一个或多个电池组的群组(例如，通过启用相应的放电阵列)来对终端设备供电。可以通过标识SoC处于最高水平或至少处于比其他电池组更高的水平的电池组来标识该群组。因此计算设备可以使得该群组对终端设备供电，从而开始电池组的群组的放电(例如，如在框2005中)。放电的电池组的群组可以达到较低SoC水平。初始具有较高SoC水平的群组的所得较低SoC水平可导致多个电池组的较低SoC可变性。因此计算设备可以在框2006处确定更新的SoC可变性。如果更新的SoC可变性不能满足SoC可变性阈值(例如，仍存在具有较高SoC水平的电池组)，则在框2004至2005处，可类似地标识附加电池组并启用附加电池组对终端设备供电。在多个电池组的SoC可变性满足SoC可变性阈值(例如，在多个电池组的SoC水平上没有太多变化)之后，计算设备可以允许全部电池组对终端设备供电。
同样或者可替换地，可以将上述两个路径(例如分别是框2002至2003和框2004至2008)进行组合。例如，已经在框2003处执行平衡之后，可以获取多个电池组中的每一个的SoC的第二读数，并且可以计算第二SoC可变性。SoC可变性可以满足SoC可变性阈值，例如，多个电池组的SoC可以变化较小和/或具有减小的范围。随后，多个电池组可以同时对终端设备供电。
图20B示出了根据示例性实施例的用于对多个电池组进行放电的过程2010。过程2010类似于过程2000；然而，一些电池组可基于电池组的健康状态(SoH)而被隔离。具有低SoH的电池组可以被隔离并且仅在需要时使用。
在框2011至2013处，可以收集电池组的SoC值和SoH值。具有不满足预定SoH阈值的SoH值的电池组可以被隔离，以便在使用非隔离电池组之后启用。非隔离电池组(例如，具有满足SoH阈值的SoH水平的电池组)可用于基于终端设备要求和电池组的SoC值初始地对终端设备供电，如本文所解释。
例如，在框2013处，具有满足SoC阈值的SoC值(例如，SoC值高于多个电池组中的下一最高SoC水平)的电池组可以被启用来对终端设备供电，从而在框2014处使这些电池组放电。如框2014至2016所示，启用的电池组可以放电，直到达到较低SoC值(例如，SoC不能满足SoC阈值)。此时，可在框2017处启用附加的非隔离电池组。然而，当没有非隔离电池组可用时，可在框2018至2020考虑隔离电池组。
隔离低SoH电池组可能是有益的，因为可以减少较旧电池组的使用(通常与低SoH值相关联)，从而延长这些电池组的寿命。
图21示出了图19A所示例子的用于对多个电池组进行放电的消息流场景。电池组2002至2005初始分别具有40％、40％、40％和60％的SoC值。终端设备2101的功率要求可以经由通信信道(例如CAN总线)上的消息2161从主电池组2102获取，其中仅需要一个电池组来对终端设备2101供电。因此，根据过程2100，主电池组2102可以经由消息2162启用电池组2105进行放电。
当电池组2105达到其他电池组的SoC值时，主电池组2102经由消息2163和2164启用电池组2103和2104，并且可经由内部消息传送启用其自身。
在一些方面中，过程(例如，如将要讨论的过程2200)可以涉及大型电池组系统中锂离子电池单元出现故障时的“跛行回家模式”运行。“跛行回家模式”运行可以安全地减轻系统中的灾难性故障。例如，电池单元的电压可能变得非常低(例如，低于预定的电压阈值)，这指示电池单元出现故障。对于中大型电池组实施方案，内部电池管理系统可以预先诊断故障，并因此可以通过启动电池组的部分关闭来减轻故障，使得由电池系统供电的设备(终端设备)不需要完全关闭并且仍然可以“跛行回家”。
图22是根据实施例的用于跛行回家模式运行的流程图。在框2201处，主电池组检测对终端设备供电的电池组中的一个电池组的电池单元中的一个或多个电池单元的灾难性故障。例如，电池组中的电池电压可能会下降到可接受的最小阈值以下；超过最大电流；和/或电池单元温度高于允许范围。
当主电池组检测到灾难性故障时，则在框2202处，主电池组确定是否需要额外电池组。例如，当终端设备仅需要三个具有给定SoC水平的电池组时，电池系统可能已经激活了四个电池组。如果是，则过程2200在框2203处禁用坏的电池组并继续运行。
然而，如果需要额外电池组，则在框2204处，主电池组确定电池系统中未使用的电池组(其可以是主电池组本身)是否可用。如果是，则在框2205处，主电池组禁用坏的电池组(例如，禁用放电阵列)并启用额外电池组(例如，启用放电阵列)。如果多于一个的额外电池组可用，则主电池组可以选择具有最大SoC值的额外电池组，以便在最大可能时间内继续服务。然而，如在框2206处所确定的，当没有额外电池组可用并且允许终端设备的劣化运行时，在框2208处，主电池组禁用坏的电池组并且向终端设备发送关于劣化运行的故障警报消息。然而，如果劣化运行对于终端设备是不可接受的，则在框2207处从终端设备移除电力以关闭终端设备。
当从电池组发生故障时，在各种故障模式下从电池组可能不向主电池组发送消息。然而，主电池组可以确定不再有来自从电池组的通信，并且调整到终端设备的功率电平(降低额定值)。
尽管坏的电池组可以是从电池组，但主电池组本身可以是坏的电池组。例如，当主电池组的处理能力不受损害时，其电池单元中的一个可能发生故障。如果是，主电池组可在内部禁用其自己的放电阵列，尝试启用备用电池组的放电阵列，并继续作为主电池组运行。
在一些实施例中，当主电池组已经发生故障时，即使有故障的主电池组仍在运行，也可以分配新的主电池组。该方法确保有故障的主电池组不会损害其他电池组的整体处理的完整性。
在一些实施例中，当主电池组已经发生故障时，可以分配新的主电池组，以允许在失去与故障主电池的通信时继续降低性能。
图23A示出了根据实施例的用于跛行回家模式运行的消息流场景。在这种场景中，备用电池组(电池组2104a)在电池组2103a处检测到灾难性故障时可用。
在事件2151a处，响应于故障通知消息2161，主电池组2102a检测到电池组2103a的灾难性故障。例如，电池组2103a可提供指示低电池单元电压的电池状态信息。状态信息可以响应于来自主电池组2102a的查询，或者可以在灾难性事件发生时自动发送。因此，主电池组2102a分别经由消息2163和2162启用备用电池组2104a和禁用坏的电池组2103a。
图23A示出了根据实施例的用于跛行回家模式运行的消息流场景。在这种场景中，备用电池组不可用。
在事件2152处，类似于图23A中的消息场景，主电池组2102b在从2103b接收故障通知消息2164时在电池组2103b处检测到灾难性故障。因为主电池组2102b确定没有备用电池组可用，所以主电池组2102b经由消息2165禁用电池组2103b并向终端设备2101b发送劣化消息2166，其中终端设备2101b能够在劣化模式下运行。
参考图23A至图23B，故障通知消息2161和2163可以从导致灾难性故障的电池组自动发送，或者可以响应于来自主电池组2102a、2102b的电池状态信息的请求而发送。当自主发送时，电池组可检测电池参数(例如，SoH或电池电压)何时下降到预定阈值且接着将故障通知消息发送到主电池组2102a、2102b。当响应于状态请求发送时，主电池组2102a、2102b重复(例如，周期性地)该状态请求。电池组接收状态请求，并作为响应提供当前的电池状态信息。当返回的电池参数中的一个或多个下降到预定阈值以下时，主电池组2102a、2102b检测到电池组处的灾难性故障。
在一些实施例中，主电池组2102a、2102b可以从其他电池组接收周期性电池状态信息。当主电池组2102a、2102b检测到电池参数中的一个(例如，电池电压)的突然下降(例如，超过相对于先前值的预定差值)时，主电池组2102a、2102b可以确定相应电池组处的灾难性故障被预测或即将发生，并采取先发制人动作和/或生成警告通知。
在一些实施例中，电池单元203和210(分别在图2A和图2B中示出)可具有电池结构(例如，并联结构)，使得电池组可以停用发生故障的电池单元，而其他电池单元保持启用。在这种情况下，电池组可以在劣化模式下运行，并且向主电池组2102a、2102b报告电池组正在劣化模式下运行。
下面根据本文公开的一个或多个方面列出了许多说明性实施例。尽管下面列出的许多实施例被描述为依赖于其他实施例，但是所述依赖性不限于此。例如，实施例5(下面)被明确地描述为结合实施例1(下面)的特征，然而，本公开不限于此。例如，实施例5可以取决于前述实施例(即，实施例1、实施例2、实施例3和/或实施例4)中的任何一个或多个。此外，本公开预期实施例2至12中的任何一个或多个可以结合到实施例1中。同样地，实施例1、14、17、22中的任何一个可以与实施例2至13、15至16、18至21和/或23至26中所述的特征中的一个或多个组合。进一步同样地，实施例27、39、43中的任何一个可以与实施例28至38、40至42、44至46中所述的特征中的一个或多个组合。进一步同样地，实施例47、59、64中的任何一个可以与实施例48至58、60至63、65至69中所述的特征中的一个或多个组合。进一步同样地，实施例70、87、92中的任何一个可以与实施例71至86、88至91、93至94中所述的特征中的一个或多个组合。进一步同样地，实施例95、105、109中的任何一个可以与实施例96至104、106至108、110至114中所述的特征中的一个或多个组合。另外，本公开可以预期可以对实施例1、14、17、22、27、39、43、47、59、64、70、87、92，95、105和109中的特征中任何一个或多个进行组合。此外，本公开预期可以对实施例1至114中的特征中的任何一个或多个进行组合。
实施例1一种第一电池组，其被配置为安装在电池系统中对终端设备供电，其中安装在所述电池系统中的全部安装的电池组具有基本相同的电气部件和电子部件，所述第一电池组包括：
通信接口电路，其被配置为接口到通信信道；
电源总线接口电路，其被配置为与电源总线接口并且向所述终端设备提供电力；
控制器，其包括至少一个处理器；以及
存储器，其存储控制器指令，所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述控制器：
获取所述电池系统中安装的电池组的配置列表，其中第一条目对应于所述第一电池组；
当所述配置列表的所述第一条目在所述配置列表中具有最高优先级位置时，将所述第一电池组配置为用作所述电池系统的主电池组，其中所述最高优先级位置指示所述第一电池组在所述电池系统中的任何其他活动电池组之前被安装；
当安装第二电池组或将其从所述电池系统移除时，修订所述配置列表；以及
经由所述通信接口电路通过所述通信信道将所述配置列表重复广播到全部所述安装的电池组。
实施例2根据实施例1所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
当第三电池组被添加到所述电池系统时，检测所述第三电池组的插入；以及
在所述配置列表中为所述第三电池组创建第三条目，其中所述第三条目在所述配置列表的底部位置处。
实施例3根据实施例2所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
当所述第二电池组从所述电池系统移除时，检测所述第二电池组的移除；以及
删除所述配置列表中所述第二电池组的第二条目。
实施例4根据实施例3所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
使所述配置列表中所述第三电池组的所述第三条目的列表位置前进。
实施例5根据实施例1所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
当所述第一电池组的所述第一条目不在所述配置列表中的所述最高优先级位置时，将所述第一电池组配置为用作第一从电池组。
实施例6根据实施例5所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
当另一电池组从所述电池系统移除并且所述第一条目移动到所述配置列表的所述最高优先级位置时，将所述第一电池组配置为用作所述主电池组。
实施例7根据实施例1所述的第一电池组，其中所述通信信道包括控制器局域网(CAN)总线，并且其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
利用SAE J1939地址声明过程来获取所述第一电池组的标识(ID)，其中所述ID包括在所述第一条目中。
实施例8根据实施例5所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
当所述第一电池组用作所述第一从电池组时：
从所述主电池组接收第一请求；以及
响应于接收所述第一请求，从所述主电池组对所述第一请求作出响应。
实施例9根据实施例1所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
当所述第一电池组用作所述主电池组时：
发送第二请求至第二从电池组；以及
响应于发送，从所述第二从电池组接收响应消息。
实施例10根据实施例1所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
当所述第一电池组从所述电池系统移除并重新插入到所述电池系统中时，通过所述通信信道发送加入请求；以及
接收在所述配置列表中的底部位置处具有第四条目的所述配置列表，其中所述第四条目与所述第一电池组相关联。
实施例11根据实施例1所述的第一电池组，所述第一电池组包括非易失性存储器，并且其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
在所述非易失性存储器中存储电池组信息；以及
当所述第一电池组从所述电池系统移除并重新插入到所述电池系统中时，保留所述电池组信息。
实施例12根据实施例2所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
当所述第一电池组用作所述主电池组时：
经由所述通信接口电路通过所述通信信道向全部所述安装的电池组发送重复的广播消息；以及
当没有从所述第三电池组接收重复的广播消息时，将所述第三条目从所述配置列表中移除。
实施例13根据实施例12所述的第一电池组，其中周期性地发送所述重复的广播消息，并且其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
当设置为预定时间的定时器到期而没有接收所述重复的广播消息时，将所述第三条目从所述配置列表中移除。
实施例14一种电池系统，其被配置为对终端设备供电并且包括多个电池组，所述电池系统包括：
第一电池组，其包括：
第一通信接口电路，其被配置为接口到控制器局域网(CAN)总线；
第一控制器，其包括至少一个处理器；以及
第一存储器，其存储控制器指令，所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述第一控制器：
获取所述电池系统中安装的电池组的配置列表，其中第一条目对应于所述第一电池组；
当所述配置列表的所述第一条目在所述配置列表中具有最高优先级位置时，将所述第一电池组配置为用作所述电池系统的主电池组，其中所述最高优先级位置指示所述第一电池组在所述电池系统中的任何其他活动电池组之前被安装；
当所述第一电池组用作所述主电池组时，在安装第三电池组或将其从所述电池系统移除时，修订所述配置列表；以及
经由所述第一通信接口电路通过所述CAN总线向全部安装的电池组重复广播所述配置列表；以及
第二电池组，其中所述第二电池组具有与所述第一电池组相同的电气部件和电子部件。
实施例15根据实施例14所述的电池系统，其中所述第二电池组包括：
第二通信接口电路，其被配置为接口到所述控制器局域网(CAN)总线；
第二控制器，其包括一个或多个处理器；以及
第二存储器，其存储控制器指令，所述控制器指令在由所述一个或多个处理器执行时，使得所述第二控制器：
获取所述电池系统中所述安装的电池组的所述配置列表，其中第二条目对应于所述第二电池组；
当所述配置列表的所述第二条目在所述配置列表中具有最高优先级位置时，将所述第二电池组配置为用作所述电池系统的所述主电池组，其中所述最高优先级位置指示所述第二电池组在所述电池系统中的所述任何其他活动电池组之前被安装；
当安装所述第三电池组或将其从所述电池系统移除时，修订所述配置列表；以及
经由所述第二通信接口电路通过所述CAN总线将所述配置列表重复广播到全部所述安装的电池组。
实施例16根据实施例15所述的电池系统，其中所述第一控制器指令在由所述一个或多个处理器执行时，还使得所述第一控制器：
当所述第一条目处于所述配置列表中的所述最高优先级位置的第二位置时，当所述第二电池组先前用作了所述主电池组时，将所述第一电池组配置为用作所述主电池组。
实施例17一种由电池系统对终端设备供电的方法，所述方法包括：
获取所述电池系统中安装的电池组的配置列表，其中第一条目对应于第一电池组；
当所述配置列表的所述第一条目在所述配置列表中具有最高优先级位置时，将所述第一电池组配置为用作所述电池系统的主电池组，其中所述最高优先级位置指示所述第一电池组在所述电池系统中的任何其他活动电池组之前被安装；
当安装第二电池组或将其从所述电池系统移除时，修订所述配置列表；以及
经由通信接口电路通过通信信道向全部安装的电池组重复广播所述配置列表。
实施例18根据实施例17所述的方法，其还包括：
当第三电池组被添加到所述电池系统时，检测所述第三电池组的插入；
在所述配置列表中为所述第三电池组创建第三条目，其中所述第三条目在所述配置列表的底部位置处；以及
响应于创建，经由所述通信信道向在所述电池系统中配置的所述全部安装的电池组广播所述配置列表。
实施例19根据实施例18所述的方法，其还包括：
当所述第二电池组从所述电池系统移除时，检测所述第二电池组的移除；以及
删除所述配置列表中所述第二电池组的第二条目。
实施例20根据实施例17所述的方法，其还包括：
当所述第一电池组的所述第一条目不在所述配置列表中的所述最高优先级位置时，将所述第一电池组配置为用作从电池组。
实施例21根据实施例20所述的方法，其还包括：
当另一电池组从所述电池系统移除并且所述第一条目移动到所述配置列表的所述最高优先级位置时，将所述第一电池组配置为用作所述主电池组。
实施例22一种电池系统，其被配置为对终端设备供电并且包括多个电池组，所述电池系统包括：
电源总线，其被耦合到所述终端设备以向所述终端设备提供电力；
通信信道，其被耦合到所述多个电池组；
第一电池组，其包括：
第一通信接口电路，其被配置为接口到所述通信信道；
第一放电阵列；
第一处理器；以及
第一存储器，其存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由所述第一处理器执行时，使得所述第一电池组：
禁用所述第一放电阵列以防止从所述第一电池组放电到所述电源总线上；
获取所述第一电池组的第一开路电压测量值；以及
经由所述通信信道与所述多个电池组共享所述第一开路电压测量值；
基于所述第一开路电压测量值和来自所述多个电池组的共享开路电压测量值来维护配置列表的第一副本；以及
启用所述第一放电阵列以允许放电到所述电源总线上；以及
第二电池组，其包括：
第二通信接口电路，其被配置为接口到所述通信信道；
第二放电阵列，其电连接到所述电池系统的所述电源总线；
第二处理器；以及
第二存储器，其存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由所述第二处理器执行时，使得所述第二电池组：
禁用所述第二放电阵列以防止从所述第二电池组放电到所述电源总线上；
获取所述第二电池组的第二开路电压测量值；以及
经由所述通信信道与所述多个电池组共享所述第二开路电压测量值；
基于所述第二开路电压测量值和来自所述多个电池组的所述共享开路电压测量值来维护所述配置列表的第二副本，其中所述配置列表是基于减小的开路电压测量值来排序的，并且其中所述配置列表的顶部成员被指定为所述电池系统的主电池组；以及
启用所述第二放电阵列以允许放电到所述电源总线上。
实施例23根据实施例22所述的电池系统，其包括：
第三电池组，其中当所述第一电池组和所述第二电池组放电到所述电源总线上时，所述第三电池组安装在所述电池系统中，所述第三电池组包括：
第三通信接口电路，其被配置为接口到所述通信信道；
第三放电阵列；
第三处理器；以及
第三存储器，其存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由所述第三处理器执行时，使得所述第三电池组：
禁用所述第三放电阵列以防止从所述第三电池组放电到所述电源总线上；
获取所述第三电池组的第三开路电压测量值；以及
经由所述通信信道与所述多个电池组共享所述第三开路电压测量值。
实施例24根据实施例23所述的电池系统，其中所述第三存储器存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由所述第三处理器执行时，使得所述第三电池组：
基于来所述第三开路电压测量值和自所述多个电池组的所述共享开路电压测量值来更新所述配置列表的第三副本。
实施例25根据实施例24所述的电池系统，其中所述更新发生在所述第一电池组和所述第二电池组从所述电池系统断开之后。
实施例26根据实施例24所述的电池系统，其中所述更新发生在所述第一电池组和所述第二电池组放电到所述电源总线上时。
实施例27一种由电池系统对终端设备供电的方法，所述电池系统包括多个先前安装的电池组，其中所述多个先前安装的电池组包括主电池组，所述方法包括：
将附加电池组插入到所述电池系统中，建立到电源总线的第一连接和到通信总线的第二连接；
通过所述附加电池组与所述主电池组进行交互；以及
响应于交互，防止从所述附加电池组到所述多个先前安装的电池组中的一个的涌入电流。
实施例28根据实施例27所述的方法，其中所述防止包括：
由所述附加电池组经由所述通信总线从所述主电池组接收第一禁用消息，其中所述第一禁用消息命令所述附加电池组通过所述电源总线禁用充电和放电。
实施例29根据实施例27所述的方法，其还包括：
响应于插入，由所述附加电池组经由所述通信总线提供插入指示，其中所述插入指示包括所述附加电池组的标识(ID)。
实施例30根据实施例29所述的方法，其还包括：
响应于提供，接收配置消息，其中所述配置消息包括指示电池系统配置的配置列表，其中所述配置列表中用于所述附加电池组的条目位于所述配置列表的底部位置处，并且其中所述附加电池组用作所述电池系统中的从电池组。
实施例31根据实施例30所述的方法，其还包括：
由所述附加电池组获取关于位于所述附加电池组处的电池单元的第一电池状态信息，其中所述第一电池状态信息包括所述电池单元的第一充电状态(SoC)值；
由所述附加电池组通过所述通信总线从所述主电池组接收针对所述第一电池状态信息的第一状态请求；以及
响应于接收所述第一状态请求，通过所述通信总线将所述第一SoC值发送到所述主电池组。
实施例32根据实施例31所述的方法，其还包括：
从所述附加电池组接收所述第一SoC值；
基于所述第一SoC值由所述主电池组确定是否启动包括所述附加电池组的充电平衡；以及
响应于确定，由所述主电池组向所述附加电池组发送启用消息，以将所述附加电池组与所述电源总线进行配置。
实施例33根据实施例32所述的方法，其还包括：
由所述附加电池组经由所述通信总线从所述主电池组接收所述启用消息；以及
根据所述启用消息将所述附加电池组配置为与所述电源总线进行交互。
实施例34根据实施例32所述的方法，其中所述确定是否启动充电平衡包括：
当所述第一SoC值相对于所述多个先前安装的电池组为高SoC值时，由所述主电池组发送所述启用消息，所述启用消息命令所述附加电池组启用所述电池单元到所述电源总线上的放电；以及
当所述第一SoC值相对于所述多个先前安装的电池组为低SoC值时，由所述主电池组发送所述启用消息，所述启用消息命令所述附加电池组启用从所述电源总线对所述电池单元的充电。
实施例35根据实施例34所述的方法，其中所述确定是否启动充电平衡还包括：
当所述第一SoC值等于所述低SoC值并且所述高SoC值与所述低SoC值之间的差值大于预定量时，发送所述启用消息，所述启用消息命令所述附加电池组通过位于所述附加电池组处的转换器启用从所述电源总线对所述电池单元的所述充电。
实施例36根据实施例34所述的方法，其还包括：
在由所述附加电池组从所述主电池组接收所述启用消息之后，获取所述电池单元的第二SoC值；
由所述附加电池组通过所述通信总线从所述主电池组接收针对第二电池状态信息的第二状态请求；以及
响应于接收所述第二状态请求，通过所述通信总线将所述第二SoC值发送到所述主电池组。
实施例37根据实施例36所述的方法，其还包括：
从所述附加电池组接收所述第二SoC值；
当所述第一SoC值等于所述高SoC值并且所述第二SoC值低于第一阈值时，由所述主电池组发送第二禁用消息，所述第二禁用消息命令所述附加电池组终止所述电池单元到所述电源总线上的放电；以及
当所述第一SoC值等于所述低SoC值并且所述第二SoC值大于第二阈值时，由所述主电池组发送所述第二禁用消息，所述第二禁用消息命令所述附加电池组终止从所述电源总线对所述电池单元的充电。
实施例38根据实施例27所述的方法，其中所述通信总线包括控制器局域网(CAN)总线。
实施例39一种第一电池组，其被配置为安装在电池系统中以对终端设备供电，其中安装在所述电池系统中的全部安装的电池组具有相同的电气部件和电子部件，所述第一电池组包括：
通信接口电路，其被配置为接口到通信信道；
电源总线接口电路，其被配置为与电源总线接口并且向所述终端设备提供电力；
控制器，其包括至少一个处理器；以及
存储器，其存储控制器指令，所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述控制器：
当所述第一电池组被插入到所述电池系统中时，经由所述通信信道生成插入指示，其中所述插入指示包括所述第一电池组的标识(ID)。
响应于生成所述插入指示，经由所述通信接口电路通过所述通信信道从所述电池系统的主电池组接收禁用消息；以及
响应于接收所述禁用消息，禁用通过所述电源总线的充电和放电。
实施例40根据实施例39所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
响应于生成所述插入指示，接收配置消息，其中所述配置消息包括指示电池系统配置的配置列表，其中所述配置列表中用于所述第一电池组的条目位于所述配置列表的底部位置处，并且其中所述第一电池组用作所述电池系统中的从电池组。
实施例41根据实施例40所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
获取关于位于所述第一电池组处的电池单元的电池状态信息，其中所述电池状态信息包括所述电池单元的充电状态(SoC)值；
通过所述通信信道从所述主电池组接收针对所述电池状态信息的状态请求；以及
响应于接收所述状态请求，通过所述通信信道将所述SoC值发送到所述主电池组。
实施例42根据实施例41所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
响应于发送所述SoC值，经由所述通信信道从所述主电池组接收启用消息；以及
根据所述启用消息将所述电源总线接口电路配置为与所述电源总线进行交互。
实施例43一种电池系统，其被配置为对终端设备供电并且包括多个电池组，所述电池系统包括：
第一电池组，其包括：
电源总线接口电路，其被配置为与电源总线接口并且向所述终端设备提供电力；
第一通信接口电路，其被配置为接口到控制器局域网(CAN)总线；
第一控制器，其包括至少一个处理器；以及
第一存储器，其存储控制器指令，所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述第一控制器：
当所述第一电池组被插入到所述电池系统中时，经由所述CAN总线提供插入指示，其中所述插入指示包括所述第一电池组的标识(ID)；
响应于提供，经由所述第一通信接口电路通过所述CAN总线从所述电池系统的主电池组接收第一禁用消息；以及
响应于接收，禁用通过所述电源总线的充电和放电；以及
第二电池组，其用作所述电池系统的所述主电池组。
实施例44根据实施例43所述的电池系统，其中第一存储器存储控制器指令，所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述第一控制器：
获取关于位于所述第一电池组处的电池单元的电池状态信息，其中所述电池状态信息包括所述电池单元的充电状态(SoC)值；
通过所述CAN总线从所述主电池组接收针对所述电池状态信息的状态请求；以及
响应于接收所述状态请求，通过所述CAN总线将所述SoC值发送到所述主电池组。
实施例45根据实施例44所述的电池系统，其中所述第二电池组包括：
第二通信接口电路，其被配置为接口到所述CAN总线；
第二控制器，其包括一个或多个处理器；以及
第二存储器，其存储控制器指令，所述控制器指令在由所述一个或多个处理器执行时，使得所述第二控制器：
从所述第一电池组接收所述SoC值；
基于所述SoC值，由所述主电池组确定是否启动包括所述第一电池组的充电平衡；以及
响应于确定是否启动充电平衡，由所述主电池向所述第一电池组发送启用消息，以将所述第一电池组与所述电源总线进行配置。
实施例46根据实施例45所述的电池系统，其中所述第二存储器存储控制器指令，所述控制器指令在由所述一个或多个处理器执行时，还使得所述第二控制器：
当所述SoC值相对于多个先前安装的电池组为高SoC值时，由所述主电池组发送所述启用消息，所述启用消息命令所述第一电池组启用所述电池单元到所述电源总线上的放电；以及
当所述SoC值相对于所述多个先前安装的电池组为低SoC值时，由所述主电池组发送所述启用消息，所述启用消息命令所述第一电池组启用从所述电源总线对所述电池单元的充电。
实施例47一种第一电池组，其被配置为安装在电池系统中以对终端设备供电，其中安装在所述电池系统中的全部安装的电池组具有相同的电气部件和电子部件，所述第一电池组包括：
一个或多个电池单元；
通信接口电路，其被配置为接口到通信信道；
电源总线接口电路，其被配置为与电源总线接口并且向所述终端设备提供电力；
控制器，其包括至少一个处理器；以及
存储器，其存储控制器指令，所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述控制器：
确定所述第一电池组为所述电池系统的主电池组；
当所述第一电池组经由所述通信接口电路通过所述通信信道从第二电池组接收第一故障通知消息时并且当需要额外电池组时，确定第一备用电池组是否可用，其中所述第一故障通知消息指示所述第二电池组处的第一灾难性故障；
当所述第一备用电池组为唯一备用电池组时并且当需要所述额外电池组时，通过所述通信信道向所述第一备用电池组发送第一启用消息，其中所述第一启用消息命令所述第一备用电池组放电到所述电源总线上；以及
当所述第一电池组从所述第二电池组接收所述第一故障通知消息时，通过所述通信信道向所述第二电池组发送第一禁用消息，其中所述第一禁用消息命令所述第二电池组终止放电到所述电源总线上。
实施例48根据实施例47所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
当所述第一电池组是所述电池系统的所述主电池组时：
当没有备用电池组可用时，向所述终端设备发送劣化警报消息。
实施例49根据实施例48所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
当所述第一电池组是所述电池系统的所述主电池组时：
当劣化运行不能被所述终端设备接受时，启动所述电池系统的关闭。
实施例50根据实施例49所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
当所述第一电池组是所述电池系统的所述主电池组时：
命令所述电池系统的全部电池组放电到所述电源总线上。
实施例51根据实施例47所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
当所述第一电池组是所述电池系统的所述主电池组时：
当多个备用电池组可用时，从多个备用电池组中选择最高SoC备用电池组，其中所述最高SoC备用电池组的特征在于全部所述多个备用电池组的所述最高充电状态(SoC)值；以及
向所述最高SoC备用电池组发送第二启用消息，其中所述第二启用消息命令所述最高SoC备用电池组放电到所述电源总线上。
实施例52根据实施例47所述的第一电池组，其中所述通信信道包括控制器局域网(CAN)总线。
实施例53根据实施例47所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
当所述第一电池组是所述电池系统的所述主电池组时：
监控所述一个或多个电池单元；
基于监控，确定是否已发生第二灾难性故障；
当已发生所述第二灾难性故障时，确定所述第一备用电池组是否可用；
当所述第一电池组可用时，向所述第一备用电池组发送所述第一启用消息，其中所述第一启用消息命令所述第一备用电池组放电到所述电源总线上；以及
禁用自身，以免放电到所述电源总线上。
实施例54根据实施例47所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
当所述第一电池组所述电池系统的从电池组时：
监控所述一个或多个电池单元；
基于监控，确定是否已发生第三灾难性故障；以及
当已发生所述第三灾难性故障时，向所述电池系统的所述主电池组发送第二故障通知消息。
实施例55根据实施例54所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
响应于发送，从所述主电池组接收第二禁用消息；以及
响应于接收，终止放电到所述电源总线上。
实施例56根据实施例47所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
当所述第一电池组检测到内部灾难性故障时，内部地终止放电到所述电源总线上；
当至少一个备用电池组可用时，启用所述至少一个备用电池组中的一个；
当没有备用电池组可用时，向所述终端设备发送劣化警报消息；以及
继续作为所述电池系统的所述主电池组运行。
实施例57根据实施例47所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
当所述第一电池组检测到内部灾难性故障时，内部地终止放电到所述电源总线上；以及
将所述从电池组中的一个重新分配为新的主电池组。
实施例58根据实施例47所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
当所述第一电池组未能通过所述通信信道从所述第二电池组接收任何消息时，尝试禁用所述第二电池组，以免放电到所述电源总线上；以及
调整到所述终端设备的所述电源总线的功率电平。
实施例59一种由电池系统对终端设备供电的方法，所述方法包括：
当主电池组通过通信信道从从电池组接收故障通知消息时并且当需要额外电池组时，确定第一备用电池组是否可用，其中所述故障通知消息指示所述从电池组处的灾难性故障；
当所述第一备用电池组为唯一备用电池组时并且当需要所述额外电池组时，由所述主电池组向所述第一备用电池组发送启用消息，其中所述启用消息命令所述第一备用电池组放电到电源总线上；以及
当所述主电池组从所述从电池组接收所述故障通知消息时，由所述主电池组向所述从电池组发送禁用消息，其中所述禁用消息命令所述从电池组终止放电到所述电源总线上。
实施例60根据实施例59所述的方法，其包括：
当劣化运行不能被所述终端设备接受时，启动所述电池系统的关闭。
实施例61根据实施例59所述的方法，其包括：
当多个备用电池组可用时，从所述多个备用电池组中选择最高SoC备用电池组，其中所述最高SoC备用电池组的特征在于全部所述多个备用电池组的最高充电状态(SoC)值；以及
向所述最高SoC备用电池组发送所述启用消息，其中所述启用消息命令所述最高SoC备用电池组放电到所述电源总线上。
实施例62根据实施例59所述的方法，其包括：
由所述从电池组监控一个或多个电池单元；
基于监控，确定是否已发生所述灾难性故障；以及
当已发生所述灾难性故障时，向所述电池系统的所述主电池组发送所述故障通知消息。
实施例63根据实施例62所述的方法，其包括：
响应于发送，由所述从电池组从所述主电池组接收所述禁用消息；以及
响应于接收所述禁用消息，终止放电到所述电源总线上。
实施例64一种电池系统，其被配置为对终端设备供电并且包括多个电池组，所述电池系统包括：
从电池组；以及
主电池组，其包括：
第一通信接口电路，其被配置为接口到控制器局域网(CAN)总线；
第一控制器，其包括至少一个处理器；以及
第一存储器，其存储控制器指令，所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述第一控制器：
当所述主电池组经由所述第一通信接口电路通过所述CAN总线从所述从电池组接收故障通知消息时并且当需要额外电池组时，确定第一备用电池组是否可用，其中所述故障通知消息指示所述从电池组处的灾难性故障；
当所述第一备用电池组为唯一备用电池组时并且当需要所述额外电池组时，向所述第一备用电池组发送启用消息，其中所述启用消息命令所述第一备用电池组放电到电源总线上；以及
当所述主电池组从所述从电池组接收所述故障通知消息时，向所述从电池组发送禁用消息，其中所述禁用消息命令所述从电池组终止放电到所述电源总线上。
实施例65根据实施例64所述的电池系统，其中第一存储器存储控制器指令，所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述第一控制器：
当劣化运行不能被所述终端设备接受时，启动所述电池系统的关闭。
实施例66根据实施例65所述的电池系统，其中第一存储器存储控制器指令，所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述第一控制器：
命令所述电池系统的全部电池组放电到所述电源总线上。
实施例67根据实施例64所述的电池系统，其中第一存储器存储控制器指令，所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述第一控制器：
当多个备用电池组可用时，从所述多个备用电池组中选择最高SoC备用电池组，其中所述最高SoC备用电池组的特征在于全部所述多个备用电池组的最高充电状态(SoC)值；以及
向所述最高SoC备用电池组发送所述启用消息，其中所述启用消息命令所述最高SoC备用电池组放电到所述电源总线上。
实施例68根据实施例64所述的电池系统，其中所述从电池组包括：
第二通信接口电路，其被配置为接口到控制器局域网(CAN)总线；
第二控制器，其包括一个或多个处理器；
一个或多个电池单元；以及
第二存储器，其存储控制器指令，所述控制器指令在由所述一个或多个处理器执行时，使得所述第一控制器：
监控所述一个或多个电池单元；
基于监控，确定是否已发生所述灾难性故障；以及
当已发生所述灾难性故障时，向所述电池系统的所述主电池组发送所述故障通知消息。
实施例69根据实施例68所述的电池系统，其中所述第二存储器存储控制器指令，所述控制器指令在由所述一个或多个处理器执行时，使得所述第二控制器：
响应于发送所述故障通知消息，从所述主电池组接收所述禁用消息；以及
响应于接收所述禁用消息，终止放电到所述电源总线上。
实施例70一种由电池系统对终端设备供电的方法，所述电池系统包括多个电池组，所述方法包括：
由所述电池系统的主电池组从所述多个电池组收集电池状态信息，其中所述多个电池组包括所述主电池组和全部从电池组，并且其中所述电池状态信息包括充电状态(SoC)数据；
基于所述电池状态信息，由所述主电池组确定所述多个电池组的第一子集是否需要充电平衡；
由所述主电池组从适合于所述多个电池组的所述第一子集的多种平衡类型中选择第一平衡类型；以及
由所述主电池组经由电源总线应用选择的第一平衡类型，直到为所述多个电池组的所述第一子集获取期望的SoC值。
实施例71根据实施例70所述的方法，其中所述多种平衡类型包括转换器平衡技术、直接平衡技术和交错平衡技术。
实施例72根据实施例71所述的方法，其包括：
由所述主电池组从收集的电池状态信息中标识具有高SoC值的第一电池组；以及
由所述主电池组将所述高SoC值与全部剩余的电池组的SoC值进行比较。
实施例73根据实施例72所述的方法，其包括：
响应于比较，当所述第一电池组与第二电池组之间的第一SoC差值大于第一预定量时，由所述主电池组针对所述第一电池组和所述第二电池组启动所述转换器平衡技术。
实施例74根据实施例73所述的方法，其包括：
由所述主电池组通过通信信道向所述第一电池组发送第一启用消息，其中所述第一启用消息命令所述第一电池组通过所述电源总线放电；以及
由所述主电池组通过所述通信信道向所述第二电池组发送第二启用消息，其中所述第二启用消息命令所述第二电池组启用其转换器并从所述电源总线充电。
实施例75根据实施例73所述的方法，其包括：
响应于比较，当所述第一电池组与第三电池组之间的第二SoC差值大于第一预定量时，由所述主电池组针对所述第一电池组、所述第二电池组和所述第三电池组启动所述转换器平衡技术。
实施例76根据实施例75所述的方法，其中所述第一电池组、所述第二电池组和所述第三电池组中的一个用作所述电池系统的所述主电池组。
实施例77根据实施例72所述的方法，其包括：
响应于比较，当所述第一电池组与第四电池组之间的第三SoC差值小于第二预定量时，由所述主电池组针对所述第一电池组和所述第四电池组启动所述直接平衡技术。
实施例78根据实施例77所述的方法，其包括：
由所述主电池组通过通信信道向所述第一电池组发送第三启用消息，其中所述第三启用消息命令所述第一电池组通过所述电源总线放电；以及
由所述主电池组通过所述通信信道向所述第四电池组发送第四启用消息，其中所述第四启用消息命令所述第四电池组从所述电源总线充电。
实施例79根据实施例77所述的方法，其中所述第一电池组和所述第四电池组中的一个用作所述主电池组。
实施例80根据实施例72所述的方法，其包括：
响应于比较，当所述第一电池组与第五电池组之间的第四SoC差值小于第三预定量，所述第一电池组与第六电池组之间的第五SoC差值大于第四预定量，并且所述第一电池组与第七电池组之间的第六SoC差值大于所述第四预定量时，对所述第一电池组、所述第五电池组和所述第六电池组启动所述交错平衡技术。
实施例81根据实施例80所述的方法，其包括：
由所述主电池组通过通信信道向所述第一电池组发送第五启用消息，其中所述第五启用消息命令所述第一电池组通过所述电源总线放电；
由所述主电池组通过所述通信信道向所述第五电池组发送第六启用消息，其中所述第六启用消息命令所述第五电池组从所述电源总线充电，其中所述直接平衡技术应用于所述第一电池组和所述第五电池组；以及
由所述主电池组通过所述通信信道向所述第六电池组发送第七启用消息，其中所述第七启用消息命令所述第六电池组启用其转换器并从所述电源总线充电，其中所述转换器平衡技术应用于所述第一电池组和所述第六电池组。
实施例82根据实施例81所述的方法，其包括：
获取所述第五电池组和所述第六电池组的当前SoC值；以及
响应于获取，当所述第五电池组的第一当前SoC值与所述第六电池组的第二电流SoC值之间的第八差值大于第五预定值时，将所述直接平衡技术从所述第一电池组和所述第六电池组切换到所述第一电池组和所述第七电池组。
实施例83根据实施例82所述的方法，其包括：
由所述主电池组通过所述通信信道向所述第五电池组发送第八启用消息，其中所述第八启用消息命令所述第五电池组启用其转换器并从所述电源总线充电，其中所述转换器平衡技术应用于所述第一电池组和所述第五电池组；以及
由所述主电池组通过所述通信信道向所述第六电池组发送第九启用消息，其中所述第九启用消息命令所述第六电池组禁用其转换器并从所述电源总线充电，其中所述直接平衡技术应用于所述第一电池组和所述第六电池组。
实施例84根据实施例75所述的方法，其中所述第一电池组、所述第五电池组和所述第六电池组中的一个用作所述电池系统的所述主电池组。
实施例85根据实施例70所述的方法，其还包括：
由所述主电池组从所述多个电池组获取当前SoC值；
基于所述当前SoC值，由所述主电池组确定所述多个电池组的第二子集是否需要充电平衡；
由所述主电池组从适合于所述多个电池组的所述第二子集的所述多种平衡类型中选择第二平衡类型，其中所述第一平衡类型和所述第二平衡类型不同；以及
由所述主电池组为所述多个电池组的所述第二子集应用选择的第二平衡类型。
实施例86根据实施例70所述的方法，其中所述应用包括：
获取安全联锁指示器和唤醒指示器；以及
仅当所述安全联锁指示器指示接通并且所述唤醒指示器指示断开时，才启用所述应用。
实施例87一种第一电池组，其被配置为安装在电池系统中以对终端设备供电，其中安装在所述电池系统中的全部安装的电池组具有相同的电气部件和电子部件，所述第一电池组包括：
通信接口电路，其被配置为接口到通信信道；
电源总线接口电路，其被配置为与电源总线接口并且向所述终端设备提供电力；
控制器，其包括至少一个处理器；以及
存储器，其存储控制器指令，所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述控制器：
当所述第一电池组用作所述电池系统的主电池组时：
从多个电池组收集电池状态信息，其中所述多个电池组包括所述主电池组和全部从电池组，并且其中所述电池状态信息包括充电状态(SoC)数据；
基于所述电池状态信息，确定所述多个电池组的第一子集是否需要充电平衡；
从适合于所述多个电池组的所述第一子集的多个平衡类型中选择第一平衡类型；以及
应用选择的第一平衡类型，直到获取所述多个电池组的所述第一子集的期望SoC值。
实施例88根据实施例87所述的第一电池组，其中所述存储器存储控制器指令，所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述控制器：
从收集的电池状态信息中标识具有高SoC值的第一电池组；以及
将所述高SoC值与全部剩余的电池组的SoC值进行比较。
实施例89根据实施例88所述的第一电池组，其中所述存储器存储控制器指令，所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述控制器：
响应于比较，当所述第一电池组与第二电池组之间的第一SoC差值大于第一预定量时，由所述主电池组针对所述第一电池组和所述第二电池组启动转换器平衡技术。
实施例90根据实施例88所述的第一电池组，其中所述存储器存储控制器指令，所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述控制器：
响应于比较，当所述第一电池组与第四电池组之间的第三SoC差值小于第二预定量时，由所述主电池组针对所述第一电池组和所述第四电池组启动直接平衡技术。
实施例91根据实施例88所述的第一电池组，其中所述存储器存储控制器指令，所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述控制器：
响应于比较，当所述第一电池组与第五电池组之间的第四SoC差值小于第三预定量，所述第一电池组与第六电池组之间的第五SoC差值大于第四预定量，并且所述第一电池组与第七电池组之间的第六SoC差值大于所述第四预定量时，对所述第一电池组、所述第五电池组和所述第六电池组启动交错平衡技术。
实施例92一种电池系统，其被配置为对终端设备供电并且包括多个电池组，所述电池系统包括：
多个从电池组；以及
主电池组，其包括：
第一通信接口电路，其被配置为接口到控制器局域网(CAN)总线；
控制器，其包括至少一个处理器；以及
存储器，其存储控制器指令，所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述控制器：
从所述电池系统的全部电池组收集电池状态信息，其中所述全部电池组包括所述主电池组和所述多个从电池组，并且其中所述电池状态信息包括充电状态(SoC)数据；
基于所述电池状态信息，确定所述全部电池组的第一子集是否需要充电平衡；
从适合于所述全部电池组的所述第一子集的多个平衡类型中选择第一平衡类型；以及
应用选择的第一平衡类型，直到获取所述全部电池组的所述第一子集的期望SoC值。
实施例93根据实施例92所述的电池系统，其中所述存储器存储控制器指令，所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述控制器：
从收集的电池状态信息中标识具有高SoC值的第一电池组，其中所述多个；以及
将所述高SoC值与全部剩余的电池组的SoC值进行比较。
实施例94根据实施例93所述的电池系统，其中所述存储器存储控制器指令，所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述控制器：
响应于比较：
当所述第一电池组与第二电池组之间的第一SoC差值大于第一预定量时，针对所述第一电池组和所述第二电池组启动转换器平衡技术；
当所述第一电池组与所述第二电池组之间的所述第一SoC差值小于第二预定量时，针对所述第一电池组和所述第二电池组启动直接平衡技术；以及
当所述第一电池组与所述第二电池组之间的第一SoC差值小于所述第二预定量，所述第一电池组与所述第三电池组之间的第二SoC差值大于所述第一预定量，并且所述第一电池组与所述第四电池组之间的第三SoC差值大于所述第一预定量时，对所述第一电池组、所述第二电池组、所述第三电池组和所述第四电池组启动交错平衡技术。
实施例95一种方法，其包括：
由具有一个或多个处理器的计算设备接收多个电池组中的每一个的充电状态(SOC)的第一读数，其中所述多个电池组至少包括一个或多个电池组的第一群组和一个或多个电池组的第二群组；
基于接收的所述多个电池组中的每一个的所述SOC的第一读数，并且基于对SOC的第一读数的最低水平和SOC的第一读数的第二最低水平的标识，由所述计算设备标识：
所述第一群组为具有所述SOC的所述第一读数的所述最低水平，以及
所述第二群组为具有所述SOC的所述第一读数的所述第二最低水平；
由所述计算设备并且基于所述最低水平和所述第二最低水平的所述标识来生成包括所述第一群组和所述第二群组的第一列表；
由所述计算设备基于所述第一群组的所述SOC的所述第一读数并且基于所述第二群组的所述SOC的所述第一读数来确定所述第一列表的第一SOC可变性；
由所述计算设备并且基于所述第一SOC可变性来确定所述第一SOC可变性不满足SOC可变性阈值；
由所述计算设备使用所述第二群组的所述SOC的所述第一读数来建立第一SOC阈值；
由所述计算设备并且经由电荷阵列使得所述第一群组的充电使得所述第一群组的所述SOC增加；
由所述计算设备接收所述多个电池组中的每一个的所述SOC的第二读数；
由所述计算设备并且基于所述第一群组的所述SOC的第二读数来确定所述第一群组的所述SOC的所述第二读数满足所述第一SOC阈值。
实施例96根据实施例95所述的方法，其还包括：
由所述计算设备并且基于接收的所述多个电池组中的每一个的所述SOC的第二读数来确定所述第一列表的更新的第一SOC可变性；
由所述计算设备确定更新的第一SOC可变性满足所述SOC可变性阈值。
实施例97根据实施例95所述的方法，其中接收所述多个电池组中的每一个的所述SOC的所述第一读数还包括：
由所述计算设备将主电池组标识为所述多个电池组中的一个；以及
由所述计算设备并且从所述主电池组接收所述多个电池组中的每一个的所述SOC的所述第一读数。
实施例98根据实施例95所述的方法，其中所述使得所述充电还包括经由转换器启用从充电器到一个或多个电池组的所述第一群组的所述一个或多个电池组的放电阵列。
实施例99根据实施例95所述的方法，其中所述多个电池组还包括至少一个或多个电池组的第三群组，并且其中所述方法还包括：
基于接收的所述多个电池组中的每一个的所述SOC的第二读数，并且基于对SOC的第二读数的最低水平和SOC的第二读数的第二最低水平的标识，由所述计算设备标识：
所述第一群组和所述第二群组为具有所述SOC的所述第二读数的所述最低水平，以及
所述第三群组为具有所述SOC的所述第二读数的所述第二最低水平；
由所述计算设备并且基于所述SOC的所述第二读数的所述最低水平和所述SOC的所述第二读数的所述第二最低水平来生成包括所述第一群组、所述第二群组和所述第三群组的第二列表；
由所述计算设备基于所述第一群组的所述SOC的所述第二读数、基于所述第二群组的所述SOC的所述第二读数并且基于所述第三群组的所述SOC的所述第二读数来确定所述第二列表的第二SOC可变性。
实施例100根据实施例99所述的方法，其中生成所述第二列表包括扩展所述第一列表以包括电池组，所述电池组具有用于所述SOC的所述第二读数的所述第二最低水平。
实施例101根据实施例99所述的方法，其还包括：
由所述计算设备确定所述第二SOC可变性不满足所述SOC可变性阈值；
由所述计算设备基于所述第三群组的所述SOC的第二读数来建立第二SOC阈值；
由所述计算设备并且经由电荷阵列使得：
所述第一群组的所述充电使得所述第一群组的所述SOC增加，并且
所述第二群组的所述充电使得所述第二群组的所述SOC增加；
由所述计算设备接收所述多个电池组中的每一个的所述SOC的第三读数；
由所述计算设备确定所述第一群组的所述SOC的第三读数和所述第二群组的所述SOC的第三读数各自满足所述第二SOC阈值。
实施例102根据实施例101所述的方法，其还包括：
执行以下的一次或多次迭代直到所述多个电池组的确定的更新的SOC可变性满足所述SOC可变性阈值：
由所述计算设备标识，
所述多个备用电池设备的一个或多个电池组的第N个群组，其中所述第n个群组具有所述多个电池组的所述SOC的先前读数的最低水平，以及
所述多个备用电池设备的一个或多个电池组的第(N+1)个群组，其中所述第(N+1)个群组具有所述多个电池组的所述SOC的所述先前读数的所述第二最低水平，以及
由所述计算设备生成包括所述第n个群组和所述第N+1个群组的列表；
由所述计算设备确定所述列表的SOC可变性不满足所述SOC可变性阈值；
由所述计算设备使用所述N+1个群组的所述SOC的所述先前读数来建立SOC阈值；
由所述计算设备并且经由电荷阵列使得使所述n个群组的充电使得所述n个群组的所述SOC增加并且满足所述SOC阈值；
由所述计算设备接收所述多个电池组中的每一个的SOC的后续读数；以及
由所述计算设备并且基于所述多个电池组中的每一个的所述SOC的所述后续读数来确定所述多个电池组的所述更新的SOC可变性。
实施例103根据实施例95所述的方法，其还包括：
在接收所述多个电池组中的每一个的所述SOC的所述第一读数之前，确定与所述多个电池组相关联的联锁安全引脚被设置为接通，其中所述联锁安全引脚允许接收所述多个电池组中的每一个的所述SOC的所述第一读数发生。
实施例104根据实施例95所述的方法，其还包括：
在所述使得所述充电之前，确定与所述多个电池组相关联的唤醒引脚被设置为接通，其中所述唤醒引脚允许所述充电发生。
实施例105一种方法，其包括：
由具有一个或多个处理器并且以通信方式链接到终端设备的计算设备接收所述终端设备的功率要求；
由所述计算设备接收多个电池组中的每一个的充电状态(SOC)的第一读数，
其中所述多个电池组至少包括一个或多个电池组的第一群组和一个或多个电池组的第二群组，并且
其中所述第二群组的SOC的第一读数大于所述第一群组的SOC的第一读数；
由所述计算设备并且基于接收的所述多个电池组中的每一个的所述SOC的第一读数来确定所述多个电池组的第一SOC可变性；
由所述计算设备并且基于不满足SOC可变性阈值的所述第一SOC可变性，确定启用所述第二群组在不通过所述多个电池组中的其他电池组同时对所述终端设备供电的情况下初始地对所述终端设备供电；以及
由所述计算设备并且经由电荷阵列使得所述第二群组对所述终端设备供电到第一功率电平，其中所述对所述终端设备供电使得所述第二群组的所述SOC减小。
实施例106根据实施例105所述的方法，其还包括：
由所述计算设备接收所述多个电池组中的每一个的SOC的第二读数；以及
由所述计算设备并且基于接收的所述多个电池组中的每一个的所述SOC的第二读数来确定所述多个电池组的第二SOC可变性；
由所述计算设备确定所述第二SOC可变性满足所述SOC可变性阈值；以及
由所述计算设备并且经由一个或多个电荷阵列使得所述第一群组和所述第二群组对所述终端设备供电到第二功率电平，其中所述对所述终端设备供电使得所述第一群组的所述SOC的所述第二读数和所述第二群组的所述SOC的所述第二读数减小。
实施例107根据实施例105所述的方法，其还包括：
由所述计算设备接收所述多个电池组中的每一个的所述SOC的第二读数，
其中所述多个电池组还包括一个或多个电池组的第三群组，
其中所述第二群组的所述SOC的所述第二读数和所述第三群组的所述SOC的所述第二读数在彼此的预定读数内，并且
其中所述第二群组的所述SOC的所述第二读数和所述第三群组的所述SOC的所述第二读数各自大于所述第一群组的所述SOC的所述第二读数，
由所述计算设备并且基于接收的所述多个电池组中的每一个的所述SOC的第一读数来确定所述多个电池组的第一SOC可变性；
由所述计算设备确定所述第二SOC可变性不满足所述SOC可变性阈值；以及
由所述计算设备并且经由一个或多个电荷阵列使得所述第二群组和所述第三群组同时对所述终端设备供电到第二功率电平，其中所述对所述终端设备供电使得所述第二群组的所述SOC和所述第三群组的所述SOC减小。
实施例108根据实施例105所述的方法，其中接收所述多个电池组中的每一个的所述SOC的所述第一读数还包括：
由所述计算设备将主电池组标识为所述多个电池组中的一个；以及
由所述计算设备并且从所述主电池组接收所述多个电池组中的每一个的所述SOC的所述第一读数。
实施例109一种方法，其包括：
由具有一个或多个处理器并且以通信方式链接到终端设备的计算设备接收所述终端设备的功率要求；
由所述计算设备接收多个电池组中的每一个的充电状态(SOC)的第一读数，
其中所述多个电池组至少包括一个或多个电池组的第一群组和一个或多个电池组的第二群组，
其中所述第二群组的SOC的第一读数大于所述第一群组的SOC的第一读数，以及
由所述计算设备并且基于接收的所述多个电池组中的每一个的所述SOC的第一读数来确定所述多个电池组的第一SOC可变性；
由所述计算设备确定所述第一SOC可变性不满足SOC可变性阈值；以及
由所述计算设备并且经由一个或多个电荷阵列使得所述第二群组对所述第一群组充电，其中所述对所述第一群组充电减小所述第二群组的所述SOC并且增加所述第一群组的所述SOC。
实施例110根据实施例109所述的方法，其还包括：
由所述计算设备接收所述多个电池组中的每一个的所述SOC的第二读数；
由所述计算设备并且基于接收的所述多个电池组中的每一个的所述SOC的第二读数来确定所述多个电池组的第二SOC可变性；以及
由所述计算设备确定所述第二SOC可变性满足所述SOC可变性阈值。实施例111根据实施例110所述的方法，其还包括：
由所述计算设备并且经由一个或多个电荷阵列使得所述多个电池组对所述终端设备供电，其中所述供电使得所述多个电池组的所述SOC减小。
实施例112根据实施例109所述的方法，其还包括：
由所述计算设备接收所述多个电池组中的每一个的健康状态(SOH)的第一读数，其中所述多个电池组还包括一个或多个电池组的第三群组；
由所述计算设备确定所述第三群组的所述SOH的所述第一读数不满足SOH阈值；以及
由所述计算设备隔离所述第三群组，以免对所述终端设备供电，直到除了所述第三群组的所述一个或多个电池组之外的所述多个电池组中的每一个的SOC的后续读数不满足SOC阈值。
实施例113根据实施例109所述的方法，其中接收所述多个电池组中的每一个的所述SOC的所述第一读数还包括：
由所述计算设备将主电池组标识为所述多个电池组中的一个；以及
由所述计算设备并且从所述主电池组接收所述多个电池组中的每一个的所述SOC的所述第一读数。
实施例114根据实施例109所述的方法，其中所述经由转换器平衡、直接连接平衡或交错平衡中的一种或多种使得所述第二群组对所述第一电池组充电。
在一些实施例中，术语“大型”包括中型电池实施例和用例。例如，中等规模和大规模应用通过本文的大量描述来实现。
尽管本文描述的许多系统和方法涉及锂离子电池存储化学物质，但是本公开不限于此。在许多情况下，本领域的普通技术人员将理解，用于可充电电池的其他主要化学物质在基本上不脱离解决方案的精神的情况下可以适当地用锂离子(Li离子)、镍镉(Ni-Cd)、镍金属氢化物(Ni-MH)、铅酸和其他化学物质来替代。在一些实施例中，本文所公开的电池管理系统可以包括在这些技术电池中，以提供电池保护、提供改进的效率以及提供比先前电池技术更好的用户体验。锂钴阴极的变体，例如镍钴铝(NCA)和镍锰钴(NMC)，在电动车辆和其他应用中可能是理想的。如果合适，可以使用其他新的阴极化学物质，例如锂锰尖晶石(LMO)和磷酸铁锂(LFP)。此外，大型电池组提供较低的系统集成成本，这尤其是因为其能够减少电池互连的数量，从而进一步改进电池组的可靠性并提供了更高的价值主张。
本领域的技术人员可以理解，可以利用具有包含用于控制计算机系统的指令的相关计算机可读介质的计算机系统来实现本文公开的示例性实施例。计算机系统可以包括至少一个计算机，例如微处理器、数字信号处理器和相关的外围电子电路。

Claims (15)

1.一种电池系统，其被配置为对终端设备供电并且包括多个电池组，所述电池系统包括：
第一电池组，其包括：
第一通信接口电路，其被配置为接口到控制器局域网(CAN)总线；
第一控制器，其包括至少一个处理器；以及
第一存储器，其存储控制器指令，所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述第一控制器：
获取所述电池系统中安装的电池组的配置列表，其中第一条目对应于所述第一电池组；
当所述配置列表的所述第一条目在所述配置列表中具有最高优先级位置时，将所述第一电池组配置为用作所述电池系统的主电池组，其中所述最高优先级位置指示所述第一电池组在所述电池系统中的任何其他活动电池组之前被安装；
当所述第一电池组用作所述主电池组时，在安装第三电池组或将其从所述电池系统移除时，修订所述配置列表；以及
经由所述第一通信接口电路通过所述CAN总线向全部安装的电池组重复广播所述配置列表；以及
第二电池组，其中所述第二电池组具有与所述第一电池组相同的电气部件和电子部件。
2.根据权利要求1所述的电池系统，其中所述第二电池组包括：
第二通信接口电路，其被配置为接口到所述控制器局域网(CAN)总线；
第二控制器，其包括一个或多个处理器；以及
第二存储器，其存储控制器指令，所述控制器指令在由所述一个或多个处理器执行时，使得所述第二控制器：
获取所述电池系统中所述安装的电池组的所述配置列表，其中第二条目对应于所述第二电池组；
当所述配置列表的所述第二条目在所述配置列表中具有最高优先级位置时，将所述第二电池组配置为用作所述电池系统的所述主电池组，其中所述最高优先级位置指示所述第二电池组在所述电池系统中的所述任何其他活动电池组之前被安装；
当安装所述第三电池组或将其从所述电池系统移除时，修订所述配置列表；以及
经由所述第二通信接口电路通过所述CAN总线向全部所述安装的电池组重复广播所述配置列表。
3.一种电池系统，其被配置为对终端设备供电并且包括多个电池组，所述电池系统包括：
电源总线，其被耦合到所述终端设备以向所述终端设备提供电力；
通信信道，其被耦合到所述多个电池组；
第一电池组，其包括：
第一通信接口电路，其被配置为接口到所述通信信道；
第一放电阵列；
第一处理器；以及
第一存储器，其存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由所述第一处理器执行时，使得所述第一电池组：
禁用所述第一放电阵列以防止从所述第一电池组放电到所述电源总线上；
获取所述第一电池组的第一开路电压测量值；以及
经由所述通信信道与所述多个电池组共享所述第一开路电压测量值；
基于所述第一开路电压测量值和来自所述多个电池组的共享开路电压测量值来维护配置列表的第一副本；以及
启用所述第一放电阵列以允许放电到所述电源总线上；以及
第二电池组，其包括：
第二通信接口电路，其被配置为接口到所述通信信道；
第二放电阵列，其电连接到所述电池系统的所述电源总线；
第二处理器；以及
第二存储器，其存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由所述第二处理器执行时，使得所述第二电池组：
禁用所述第二放电阵列以防止从所述第二电池组放电到所述电源总线上；
获取所述第二电池组的第二开路电压测量值；以及
经由所述通信信道与所述多个电池组共享所述第二开路电压测量值；
基于所述第二开路电压测量值和来自所述多个电池组的所述共享开路电压测量值来维护所述配置列表的第二副本，其中所述配置列表是基于减小的开路电压测量值来排序的，并且其中所述配置列表的顶部成员被指定为所述电池系统的主电池组；以及
启用所述第二放电阵列以允许放电到所述电源总线上。
4.一种第一电池组，其被配置为安装在电池系统中以对终端设备供电，其中安装在所述电池系统中的全部安装的电池组具有相同的电气部件和电子部件，所述第一电池组包括：
通信接口电路，其被配置为接口到通信信道；
电源总线接口电路，其被配置为与电源总线接口并且向所述终端设备提供电力；
控制器，其包括至少一个处理器；以及
存储器，其存储控制器指令，所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述控制器：
当所述第一电池组被插入到所述电池系统中时，经由所述通信信道生成插入指示，其中所述插入指示包括所述第一电池组的标识(ID)。
响应于生成所述插入指示，经由所述通信接口电路通过所述通信信道从所述电池系统的主电池组接收禁用消息；以及
响应于接收所述禁用消息，禁用通过所述电源总线的充电和放电。
5.根据权利要求4所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
响应于生成所述插入指示，接收配置消息，其中所述配置消息包括指示电池系统配置的配置列表，其中所述配置列表中用于所述第一电池组的条目位于所述配置列表的底部位置处，并且其中所述第一电池组用作所述电池系统中的从电池组。
6.根据权利要求5所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
获取关于位于所述第一电池组处的电池单元的电池状态信息，其中所述电池状态信息包括所述电池单元的充电状态(SoC)值；
通过所述通信信道从所述主电池组接收针对所述电池状态信息的状态请求；以及
响应于接收所述状态请求，通过所述通信信道将所述SoC值发送到所述主电池组。
7.一种第一电池组，其被配置为安装在电池系统中以对终端设备供电，其中安装在所述电池系统中的全部安装的电池组具有相同的电气部件和电子部件，所述第一电池组包括：
一个或多个电池单元；
通信接口电路，其被配置为接口到通信信道；
电源总线接口电路，其被配置为与电源总线接口并且向所述终端设备提供电力；
控制器，其包括至少一个处理器；以及
存储器，其存储控制器指令，所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述控制器：
确定所述第一电池组为所述电池系统的主电池组；
当所述第一电池组经由所述通信接口电路通过所述通信信道从第二电池组接收第一故障通知消息时并且当需要额外电池组时，确定第一备用电池组是否可用，其中所述第一故障通知消息指示所述第二电池组处的第一灾难性故障；
当所述第一备用电池组为唯一备用电池组时并且当需要所述额外电池组时，通过所述通信信道向所述第一备用电池组发送第一启用消息，其中所述第一启用消息命令所述第一备用电池组放电到所述电源总线上；以及
当所述第一电池组从所述第二电池组接收所述第一故障通知消息时，通过所述通信信道向所述第二电池组发送第一禁用消息，其中所述第一禁用消息命令所述第二电池组终止放电到所述电源总线上。
8.根据权利要求7所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
当所述第一电池组是所述电池系统的所述主电池组时：
当没有备用电池组可用时，向所述终端设备发送劣化警报消息。
9.根据权利要求8所述的第一电池组，其中所述控制器指令在由所述至少一个处理器执行时，还使得所述控制器：
当所述第一电池组是所述电池系统的所述主电池组时：
当劣化运行不能被所述终端设备接受时，启动所述电池系统的关闭。
10.一种由电池系统对终端设备供电的方法，所述电池系统包括多个电池组，所述方法包括：
由所述电池系统的主电池组从所述多个电池组收集电池状态信息，其中所述多个电池组包括所述主电池组和全部从电池组，并且其中所述电池状态信息包括充电状态(SoC)数据；
由所述主电池组并基于所述电池状态信息确定所述多个电池组的第一子集是否需要充电平衡；
由所述主电池组从适合于所述多个电池组的所述第一子集的多种平衡类型中选择第一平衡类型；以及
由所述主电池组经由电源总线应用选择的第一平衡类型，直到为所述多个电池组的所述第一子集获取期望的SoC值。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述多种平衡类型包括转换器平衡技术、直接平衡技术和交错平衡技术。
12.根据权利要求11所述的方法，其包括：
由所述主电池组从收集的电池状态信息中标识具有高SoC值的第一电池组；以及
由所述主电池组将所述高SoC值与全部剩余的电池组的SoC值进行比较。
13.一种方法，其包括：
由具有一个或多个处理器的计算设备接收多个电池组中的每一个的充电状态(SOC)的第一读数，其中所述多个电池组至少包括一个或多个电池组的第一群组和一个或多个电池组的第二群组；
基于接收的所述多个电池组中的每一个的所述SOC的第一读数，并且基于对SOC的第一读数的最低水平和SOC的第一读数的第二最低水平的标识，由所述计算设备标识：
所述第一群组为具有所述SOC的所述第一读数的所述最低水平，以及
所述第二群组为具有所述SOC的所述第一读数的所述第二最低水平；
由所述计算设备并且基于所述最低水平和所述第二最低水平的所述标识来生成包括所述第一群组和所述第二群组的第一列表；
由所述计算设备基于所述第一群组的所述SOC的所述第一读数并且基于所述第二群组的所述SOC的所述第一读数来确定所述第一列表的第一SOC可变性；
由所述计算设备并且基于所述第一SOC可变性来确定所述第一SOC可变性不满足SOC可变性阈值；
由所述计算设备使用所述第二群组的所述SOC的所述第一读数来建立第一SOC阈值；
由所述计算设备并且经由电荷阵列使得所述第一群组的充电使得所述第一群组的所述SOC增加；
由所述计算设备接收所述多个电池组中的每一个的所述SOC的第二读数；
由所述计算设备并且基于所述第一群组的所述SOC的第二读数来确定所述第一群组的所述SOC的所述第二读数满足所述第一SOC阈值。
14.根据权利要求13所述的方法，其还包括：
由所述计算设备并且基于接收的所述多个电池组中的每一个的所述SOC的第二读数来确定所述第一列表的更新的第一SOC可变性；
由所述计算设备确定所述更新的第一SOC可变性满足所述SOC可变性阈值。
15.根据权利要求13所述的方法，其中接收所述多个电池组中的每一个的所述SOC的所述第一读数还包括：
由所述计算设备将主电池组标识为所述多个电池组中的一个；以及
由所述计算设备并且从所述主电池组接收所述多个电池组中的每一个的所述SOC的所述第一读数。
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