CN117561642A - 电池充电系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种电池组组件，包括电池组。该电池组包括壳体、电池管理系统(BMS)、多个端子、以及通信接口。所述壳体容纳多个可再充电电池单体。所述BMS与所述可再充电电池单体通信，并被配置为监测所述可再充电电池单体的一个或多个操作特性。所述多个端子在所述可再充电电池单体和与该多个端子连接的设备之间传输电力。所述通信接口与所述电池管理系统通信，并被配置为通过通信协议发送所述可再充电电池单体的操作特性，并通过通信协议从与所述多个端子连接的设备接收信息。

Description

电池充电系统和方法

相关申请交叉引用

本申请要求2021年5月14日提交的美国临时专利申请63/188,810的优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及用于室内和室外电力设备的电池领域，具体涉及用于室内和室外电力设备的电池的充电系统和方法。

发明内容

本公开的一个实施例涉及电池组组件。该电池组组件包括电池组。该电池组包括壳体、可再充电电池单体、电池管理系统(BMS)、多个端子、以及通信接口。所述壳体容纳多个可再充电电池单体。所述BMS与可再充电电池单体通信，并被配置为监测可再充电电池单体的一个或多个操作特性。所述多个端子与可再充电电池单体电连通，以在可再充电电池单体和与多个端子连接的设备之间传输电力。所述通信接口与电池管理系统通信，并被配置为通过通信协议发送可再充电电池单体的操作特性，并通过通信协议从与多个端子连接的设备接收信息。所述电池管理系统经配置以基于所述可再充电电池单体的最大单体电压来确定所述电池组的电流限制，并调整通过所述多个端子到所述可再充电电池单体的电力的输入电流，以朝向所述电流限制调整由所述电池组接收的电流。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，将更加全面地理解本公开，其中:

图1是根据示例性实施例的电池组件的透视图；

图2是根据示例性实施例的具有以并联配置连接在总线上的电池组的并联电池系统的示意图；

图3A至图3B是当电池组以如图2所示的并联配置连接到总线时用于操作该电池组的过程的流程图，所述电池组例如是图1的电池组件的电池组；

图4是可用于控制图2的并联电池系统的过程的流程图；

图5A是可以在图2的并联电池系统中使用的通信处理的流程图；以及

图5B是可由图2的并联电池系统内的每一个BMS执行的地址声明过程的流程图。

具体实施方式

在转向详细示出示例性实施例的附图之前，应当理解，本申请不限于在说明书中阐述或在附图中示出的细节或方法。还应当理解，术语仅用于描述的目的，而不应当被认为是限制性的。

总体上参考附图，本文所述的电池组组件和充电器被配置为彼此通信以提供优化和有效的充电。所述充电器提供控制接口，所述控制接口可在所述充电器上以并联配置连接的一个或一个以上电池组之间通信，以针对不同大小和/或电荷水平的电池完成有效且受控的充电过程。与电池组之一相关联的电池管理系统可以被配置作为主控制器，该主控制器为整个并联电池系统提供信息和控制，以便平衡与公共总线耦合的每一个电池的充电状态。每个BMS都能够充当主控制器或辅助(或从属)控制器。因此，如果与其余电池组相关的电池管理系统和/或当前被指定为主控制器的BMS之间失去通信，则另一个BMS可以被实时地重新配置为主控制器。在传统系统中，这种关于公共总线上的电池的充电状态的通信丢失可能导致电池组件的损坏或完全毁坏。本文公开的电池组和组件对于电池组件内的任何数量的电池组和充电器之间的多次连接和断开是鲁棒的，使得如果与主控制器的通信丢失，则新的电池管理系统可以被指定为主控制器，并且电池组件可以继续如预期的那样工作。

并联电池组配置通常用于各种类型的室内和室外电力设备的电池组件中，以及便携式作业现场设备和军用车辆应用中。室外电力设备包括割草机、骑乘拖拉机、扫雪机、高压清洗机、耕耘机、劈木机、零转弯半径割草机、手推割草机、骑乘割草机、站立式割草机、路面处理设备、叉车等工业车辆、多用途车辆、商用草坪设备如鼓风机、吸尘器、垃圾装载机、交播机、动力耙、曝气机、草皮切割机、割灌机、便携式发电机等。室内动力设备包括地板打磨机、地板缓冲器和抛光机、吸尘器等。便携式作业现场设备包括便携式灯塔、移动工业加热器和便携式灯架。军用车辆应用包括在全地形车辆(ATV)、多功能作业车辆(UTV)和轻型电动车辆(LEV)应用上安装电池系统。电池组的并联布置在电池组不具有预定或指定设备的情况下特别有用和常见。因为相同的电池组可用于为数个不同的电力设备供电，所以确定沿电池母线是否存在其他电压源的能力变得特别有用。

参照图1，其示出了根据示例性实施例的电池组件100。电池组件100被配置为与设备接口耦合(例如，可移除地安装在设备上)或插入(例如，落下、降低、放置)到与设备和/或充电站集成的接收器中，以供应或接收电力。电池组件100可以垂直、水平和以任何角度安装到设备中。电池组件100包括电池组105和可选的如下所述的一个或多个模块化部分。电池组105是支持一个或多个可再充电锂离子电池单体的锂离子电池。然而，也可以考虑其他类型的电池，例如镍镉(NiCd)、铅酸、镍金属氢化物(NiMH)、锂聚合物等。电池组件100的输出电压大约48伏(V)，容量为1400瓦时(Wh)。可以设想，也可以使用其他尺寸的电池组件。电池组件100能够进行约2,000次充电/放电循环，约5,000W的连续功率(每个电池单体13安培(A))、9,000W的峰值功率(每个电池单体25A)和14,000W瞬时功率(每电池单体40A)。电池组件100的总重量小于约25磅，便于携带、移除和更换。电池组件100还支持热插拔，这意味着可以在不完全关闭连接的设备的情况下，将耗尽电量的电池组件100更换为新的电池组件100。因此，消除了电池组件100更换之间的停机时间。

电池组件100可由操作者从设备上移除，而无需使用工具。如本文进一步描述的，电池组件100还可以使用充电站进行再充电。因此，操作者可以使用具有足够电荷的第二可再充电电池来为设备供电，同时允许第一电池再充电。此外，电池组件100可以用在各种类型的设备上，包括室内、室外和便携式作业现场设备。由于其在设备上的一致性，电池组件100也可以用作租赁系统的一部分，其中传统上出租设备的租赁公司也可以出租电池组件100以在这种设备上使用。操作者可以租用电池组件100以在操作者可以拥有和/或租用的各种类型的设备或车辆上使用，然后归还电池组件100以供其他操作者根据需要使用。此外，多个电池组件100可以彼此结合使用，以向可能需要多于单个电池组件的设备提供足够的电力。

电池组件100被配置为选择性地与设备和/或充电站电耦合。所述设备或充电站包括具有电端子的接收器，所述电端子在不使用工具的情况下选择性地与电池组件100电耦合。例如，操作者可以在不使用工具的情况下将电池组件100插入(并电耦合)设备和/或从设备(例如，从接收器的端子)移除(并电分离)。设备接口和/或接收器可以包括具有至少一个用于接收螺纹紧固件的孔的平面安装表面，并且设备接口和/或接收器可以通过一个或多个螺纹紧固件与设备接合。

仍然参照图1，电池组件100还包括与电池组105的上部连接的上部模块部分115，以及在左侧和右侧的每一侧连接到电池组105的下部的下部模块部分120、125。上部模块部分115和下部模块部分120、125使用紧固件180(例如螺栓、螺钉)与电池组105连接。下部模块部分120、125为电池组105提供保护，并用于吸收或限制电池组105因跌落等而承受的力的大小。上部模块部分115和下部模块部分120、125可互换并且可定制，使得操作者或原始设备制造商可以基于将与电池组件100一起使用的设备的类型或品牌和型号来选择不同的设计和/或颜色。包括手柄110的上部模块部分115和下部模块部分120、125可以从电池组105移除。因此，在一些实施例中，电池组件100可以不包括上部模块部分115和/或下部模块部分120、125，并且可以永久地安装到设备上。操作者可以抓住每一个电池组件100的手柄110，通过移动手柄110上的释放机构(例如，可移动构件135)将电池组件100从槽中解锁，并向上和向外拉直到从槽中完全移除，以移除电池组件100。手柄110包括外表面111和比外表面111更靠近电池组105的内表面113。内表面113包括释放机构或可移动构件135，该释放机构或可移动构件135被配置为可由操作者操作以将电池组件100从充电站和/或设备解锁并分离。当被压下时，可移动构件135朝向内表面113向内移动，并且将电池组件100解锁，使其脱离与充电站和/或设备上的相应特征的接合。以这种方式，当操作者抓住把手110时，操作者可以同时并用同一只手容易地压下可移动构件135，以使电池组件100从设备或充电站脱离。

电池组105还包括用户界面122，其被配置为显示电池组件100和/或相关设备的各种状态和故障指示。用户界面122使用发光二极管(LED)、液晶显示器等来显示各种颜色或其他指示。用户界面122可以提供电池充电状态，并且可以闪烁或闪动电池故障代码。此外，用户界面122可以提供关于电池组件100的信息，包括状态、工具特定数据、使用数据、故障、定制设置等。例如，电池指示可以包括但不限于充电状态、故障、电池健康、电池寿命、容量、租赁时间、电池模式、唯一电池标识符、链接系统等。用户界面122可以是为特定工具、用途或操作者定制的定制版用户界面。

参照图2，其示出了根据示例性实施例的具有以并联配置连接的电池组的并联电池系统200。如图2所示，电池系统200具有四个不同的电池组202、204、206、208，它们并联连接在一起，电池组202、204、206、208的每一个正极端子连接到正极端子总线222，而电池组202、204、206、208的每一个负极端子连接到负极端子总线224。也可以使用各种不同的电池组布置。例如，电池系统200可以仅具有单个电池组202(例如，电池组100)，或者可以具有以并联配置连接的电池组204、电池组206和电池组208的某种组合。在其他示例中，电池系统200具有多于四个并联连接的电池组，例如十六个或更多电池组。电池组202、204、206、208可以具有不同的输出额定值和容量，或者可以具有相似或相同的额定值和容量。负极端子总线224连接到公共接地，使得电池组202、电池组204、电池组206和电池组208全部一起接地。在一些实施例中，电池组202和系统200中的其他电池组是锂离子电池，如电池组105。在其他实施例中，电池组202和系统200中的其他电池组是不同的电池类型(例如，铅酸、锂聚合物、镍镉等)。

电池系统200中的每一个电池组202、204、206和208连接到29位控制器局域网络总线(CANBus)网络，用于发送和接收来自并联电池系统200中的其他电池组的通信。CANBus链路210、CANBus链路212和CANbus链路214是完整的，以允许电池系统200的电池组202、204、206和208之间的网络通信。作为替代，也可以使用其他数字通信协议而不是CANbus通信。例如，数字通信协议可以使用I2C、I2S、串行、SPI、以太网、单线(1-Wire)等中的一个或多个。在其他示例中，电池组202、204、206、208可以使用无线通信协议，包括Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、网状网络(mesh network)等。另外，电池系统200中的每一个电池组202、204、206、208可以连接到与每个其他电池组相同的充电使能信号和相同的放电使能信号。例如，放电使能信号216被连接到放电使能信号218和放电使能信号220。

在一些实施例中，电池组202、204、206和208中的每一个具有电池管理系统(BMS)232、234、236、238。该BMS有利于以并联配置连接的电池组中彼此之间的通信。在一些实施例中，电池管理系统232、234、236和238可以经由物理串行接口(例如，控制器局域网络(CAN)或RS-485)或无线(Over-The-Air，OTA)接口(例如，低功耗蓝牙(BLE)、近场通信(NFC)等)彼此通信以及与充电站(例如与充电站的控制器等)通信。电池组202，204、206、208被配置为使用上述通信协议中的一个或多个经由每一个BMS232、234、236、238向彼此传送各种不同的操作参数(充电状态、充电限制、当前电荷等)和/或命令。

并联电池系统200可以平衡充电状态，并确保每个电池组202、204、206、208在一定的电压和电流限制内工作，以确保电池系统的有效使用。为了帮助控制并联电池系统200的电压和电流限制，电池组202、204、206、208之一的BMS232、234、236、238可以被指定为“主控制器”。主控制器被配置为与设备(例如，充电器、包括设备接口的其他电力设备等)和每一个其他电池组202、204、206、208直接通信操作，以有效地控制与该设备耦合的其余电池组202、204、206、208中的每一个的操作。因此，主控制器被配置为与设备进行命令、操作参数和其他信息的通信，这可以实现对并联电池系统200的精确控制。在一些示例中，BMS232、234、236、238中的每一个可以被配置为作为主控制器以及次控制器或从属控制器来操作，使用特定的控制逻辑来确定BMS232、234、236、238中的哪一个将承担并联电池系统200内的主控制器的角色。有关确定电池优先级的方法将在下文结合图4进行更详细的解释。

在一些实施例中，电池组202、204、206、208中的每一个具有个体识别信息(例如，序列号、ECU特定信息、制造信息等)。个体识别信息可以存储在与电池组202、204、206、208相关联的BMS232、234、236、238内或以其他方式可由BMS232、234、236、238存取，并且由设备和/或主控制器使用以确定电池组202、204、206、208的某些特征，包括充电容量、电压限制等。电池组202、204、206、208的身份和特征可用于有效地操作并联电池系统200，如下文更详细的解释。识别信息还可以用于确定哪个电池组202、204、206、208应该支持被认为是主控制器的BMS的优先级。在一些示例中，并联电池系统200内的每一个电池组202、204、206、208被配置为存储与设备上存在的每一个电池相关的识别信息。当电池组(例如，202、204、206和208)希望连接到并联电池系统200的电池母线(例如，通过正极端子总线和负极端子总线)时，该识别信息被传送，以便每个电池组及其相应的BMS可以在连接到电池母线之前经历地址声明过程。地址声明过程有效地确定哪个BMS232、234、236、238应当作为系统中的主控制器，然后确定哪个BMS232、234、236、238将直接与充电器的控制器和/或支持电池组的其它电力设备进行通信。将参考图5B对地址声明过程进行更详细的描述。BMS 232、234、236、238中的每一个还具有通过地址声明过程计算的ID。在一些实施例中，如果两个电池组和它们各自的电池管理系统具有相同的识别信息，则会采取冲突解决措施。将参考图5B对冲突解决过程进行更详细的描述。

现在参照图3A和图3B，其示出了用于操作并联电池系统200的每一个单独BMS232、234、236、238的过程300。为了清楚起见，电池管理系统232、234、236、238在下文中通称为“BMS”，并且其中任何一个被指定为主控制器的BMS(可以是BMS232、234、236或238中的任何一个)在此后被称为“主控制器BMS”。

当电池组202、204、206、208试图连接电池总线时，过程300开始。例如，过程300可以在电池组202、204、206、208与设备(例如，充电器)物理连接时开始。在将电池组连接电池总线之前，在步骤302，系统内的设备和/或主控制器确定连接的电池组BMS是否声明了地址。如上所述，地址是唯一的识别码，其可以分配给电池组以在设备内操作。地址可以基于关于电池组的不同信息，包括制造商、日期、电池类型、电池容量、电池序列号等。如果BMS没有声明的地址，则在步骤306中执行地址声明过程，然后再继续进行过程300的其余部分。地址声明过程306有效地工作以向系统内的每一个电池组提供唯一的识别值，该唯一的识别值随后可进一步用于通信和控制过程。在一些示例中，具有最低地址值的BMS被分配用作主控制器BMS。

一旦BMS在步骤306声明了地址，BMS就继续确定它是否是主控制器。如上所述，并联电池系统200内的任何BMS都具有成为并联电池系统200的主控制器的能力。在一些实施例中，处于最低ID位置的BMS被指定成为主控制器BMS。在其他实施例中，处于最高ID位置的BMS成为主控制器BMS。例如，如果BMS232的ID为1，BMS234的ID为2，BMS236的ID为3，并且BMS238的ID为4，则BMS232将被分配主控制器BMS的角色，因为它具有最低的ID位置，即1。

在步骤310，BMS计算使用BMS的电池组的电流限制、功率限制和电压限制。在一些示例中，这些数量基于电池类型或尺寸，并存储在BMS中。在其他示例中，BMS主动监测电池内的可再充电电池单体以确定这些操作特性，或者使用测量值和存储值的组合。为了确保电池组的有效和高效运行，与电池组相关联的BMS可以被配置为设置与电池组相关联的参数的操作限制，例如电流限制、功率限制和电压限制。在一些实施例中，BMS可以使用比例、比例积分(PI)、比例微分(PD)、或比例积分微分(PID)控制回路来基于最大单体电压确定BMS的电流限制。然后，控制回路控制电流限制以达到并保持最大单体电压，直至达到最大单体电压限制。

在步骤312，BMS测量与其对应的电池组相关联的实时电流、功率和电压值。BMS可以通过直接监测电池组内的一个或多个可再充电电池单体来执行这些处理。在步骤314处，BMS随后确定在步骤312测量的测量值是否在步骤310确定或以其他方式识别的电池组的电流限制、功率限制和电压限制范围内。如果测量值不在上述限制范围内，则BMS等待预定时间(例如5秒、10秒、1分钟等)，然后在步骤310重新开始过程300。如果测量值在步骤310所确定的限制范围内，则BMS在步骤318确定所测量的电压是否小于预定值(例如与电池母线电压相关联的值)。如果测量值大于所述预定值，则BMS等待预定时间，然后在步骤310重新开始过程300。如果测量值小于所述预定值，则BMS继续执行在步骤320连接电池母线的操作，然后可以接收和/或传输电力。

现在参照图3B，一旦电池组已经连接电池母线，则过程300继续。在连接电池母线之后，BMS确定其是否为主控制器。BMS通过将其存储的地址与存在于电池母线上的其他地址进行比较来确定其是否是主控制器或者其是否应当为主控制器。如果基于BMS地址与电池母线上的其他地址的比较，BMS是主控制器或者被确定为主控制器，则BMS继续执行结合图4所描述的过程400。

如果BMS确定其不是主控制器，则BMS在步骤324计算差值(delta value)。差值被定义为在步骤312测量的电流与在步骤310计算的电流限制之间的差。然后，过程300进行到步骤326，其中BMS将在步骤324计算的差值和通过过程300收集的其他BMS充电数据发送到被认为是主控制器的BMS。所述其他充电数据可以包括但不限于，例如，与BMS相关联的电流限制、与BMS相关联的功率限制、与BMS相关联的电压限制、实时电流测量值、实时功率测量值、实时电压测量值、单体最小温度、单体最大温度、以及单体平均温度。

现在参照图4，其示出了根据示例性实施例的用于操作连接到电池母线的电池组的主控制器的过程。如上所述，并联电池管理系统200内的电池管理系统(例如，BMS232、BMS234、BMS236和BMS238)中的任何一个可以成为主控制器。主控制器被配置为与设备(例如，充电器)和耦合到电池总线的其他电池组进行通信，并作为它们之间的主通信网关。如果一BMS在过程300中的步骤322被指定为主控制器BMS，则该主控制器BMS通过从并联电池系统200内的其他电池管理系统接收充电数据来开始过程400。主控制器BMS可以查询未被指定为主控制器BMS的每个电池组上的BMS的操作和地址数据。如上所述，来自电池组的运行数据或充电数据可以包括但不限于电池组当前是否连接到电池母线、与每个相应的BMS相关联的电流限制、与每个相应的BMS相关联的功率限制、与每个相应的BMS相关联的电压限制、来自每个BMS的实时电流测量值、来自每个BMS的实时功率测量值、及来自每个BMS的实时电压测量值。主控制器BMS被配置为接收并在本地存储器内存储来自每个电池组的地址数据和充电数据。在一些示例中，主控制器BMS维护与并联电池系统200相关联的每个BMS的ID和地址表。来自与并联电池系统相关的每个BMS的任何充电数据都与每个BMS相应的地址和ID一起存储。

主控制器BMS然后在步骤404基于来自并联电池系统200内的其他BMS的差值计算输出到充电器的电流限制、功率限制和电压限制。使用该数据，并且在步骤406，主控制器BMS基于从并联电池系统200内的每个其他BMS接收的充电数据更新充电数据表。另外，主控制器BMS用其自身的充电数据更新充电数据表。如果从并联电池系统200内的BMS接收的充电数据与BMS的ID不匹配，则主控制器可通过地址声明过程发送地址以尝试解决识别问题。如果发现地址冲突，则将不使用来自冲突地址的充电数据，直到该地址被正确声明为止。在一些示例中，主BMS控制器随后将存储的充电数据表传送给系统内的每个其他BMS，以便存储和更新内部记录。

在步骤408，主控制器BMS根据充电数据表确定最小电流限制和最小电流限制差值。在一些实施例中，BMS可以使用比例、PI、PD或PID控制回路，以基于来自并联电池系统200内的其他电池管理系统的最小差值来确定输出到充电器的电流限制。控制回路试图将最小差值保持为尽可能接近0，以防止可能损坏电池组的过充电。在一些实施例中，来自主控制器BMS的控制回路缓慢地增加充电器的电流限制(例如，通过从主控制器BMS向充电器的控制器发出命令)，并且跟踪充电器输出电流是否相应地增加。如果达到充电器的电流限制，则保持该充电器的电流限制。主控制器根据来自充电器的通信或根据输出不增加来确定是否已达到电流限制。主控制器BMS还可以调整充电器的各种操作特征，包括改变操作模式。例如，主控制器BMS可以命令充电器在空闲状态(例如，无电流输入)、恒流状态和/或恒压状态之间进行调整。在其他示例中，主控制器BMS可以将用于充电器的软件更新传送到充电器的控制器。在一些实施例中，如果发现电流突然增加，则主控制器BMS可以立即将充电器的电流限制降低到0。例如，如果电池组在没有与电池总线预先通信的情况下连接电池母线，则主控制器BMS将把充电器的电流限制降低到0，并使用一个或多个不同的通信协议向系统内的一个或多个另外的BMS发出命令，以使电池单体与电池母线解耦，如上所述。在又一示例中，主控制器BMS将与充电器的控制器通信，以在检测到电池母线上的电流的突然变化时停止输出电流。

在步骤410，主控制器BMS通过计算充电器的电流限制和电压限制的控制器值来继续过程400。在一些实施例中，主控制器被配置为当任何BMS达到最大电压限制时，向充电器控制器发出命令以将充电器从恒流模式转换到恒压模式。如上所述，用于与并联电池系统200相关联的电池管理系统的每个控制回路通过控制电流限制来保持电压限制。尽管由主控制器BMS确定的充电器的电流限制输出独立于从并联电池系统200内的其他BMS中的每一个接收的电流限制，但是如果来自其他BMS中的任何一个的电流限制降至0，则充电器的电流限制也将降至0。这允许每个并联电池系统充电尽可能接近充电器的电流限制，而不超过充电器的电流限制。

现在参照图5A，示出了根据示例性实施例的确保与主控制器通信不丢失的过程500。过程500可由并联电池系统200内的每个BMS(例如，BMS232、BMS234、BMS236和BMS238)包括主控制器BMS执行，以确保充电数据的正确传输。在步骤502，主控制器BMS接收充电数据。如以上在过程400中所讨论的，充电数据由并联电池系统200内的电池母线上的每个其他电池组提供，并且包括与充电数据相关联的电池ID。在步骤504，主控制器BMS将接收到的充电数据表内的电池ID与先前由主控制器BMS接收(例如，在过程300期间)的数据的存储的地址声明索引进行比较。如果ID和地址声明索引不匹配，则主控制器通过地址声明过程发送不符合规定的地址，如图5B中更详细示出的。

如果ID和地址声明索引匹配，则在步骤506将通信丢失计时器设置为零。随着通信丢失计时器的重置，主控制器随后在步骤508处理该ID的有效充电数据。通过在主控制器BMS可访问的本地或远程存储器中重写或以其他方式存储经验证的数据，可以有效地处理有效充电数据。然后，可以将经验证的数据传输到电池母线上的其他BMS。如果在步骤506通信丢失计时器未被设置为零(例如，由于地址或ID数据的差异)，则所述通信计时器将继续运行。通信丢失计时器的功能是确保系统内的每个BMS继续提供和接收当前数据，并运行预定的时间段。如果通信丢失计时器达到阈值(例如5秒、15秒、1分钟、5分钟等)，则主控制器BMS和/或系统内的其他BMS了解到一个或多个电池之间的通信中断已经发生，因为充电信息的ID问题仍然存在。

在步骤510，主控制器递增该ID的通信丢失计时器。例如，增量可以是固定间隔(例如10ms)。如上所述，计时器在接收到有效的充电数据时重置。然而，如果没有接收到有效的充电数据，则通信丢失计时器将在达到设定的阈值时间限制(例如，5秒)之后到期。对于不是主控制器BMS的其他BMS，如果通信丢失计时器到期，则存储在每个BMS内的数据将被视为无效和过期。对于主控制器BMS，如果通信丢失计时器到期，则首个到达该计时器期满的BMS将向并联电池系统200内的其他BMS发送标记失去主控制器BMS的即时消息。如果与主控制器BMS失去通信，则系统内的其他BMS继续确定一个仍与系统内的其他电池组通信的新主控制器BMS。然后，并联电池系统200内的所有BMS重置它们的ID、地址、充电信息缓冲器，然后进行如图5B所示的地址声明过程。

现在参照图5B，根据示例性实施例，示出了用于将地址和ID分配给并联电池系统200内的每一个BMS的地址声明过程550。过程550提供了当第二BMS以与已经连接到电池母线的另一BMS相同的识别信息连接到电池母线时的冲突解决方案。在步骤512，接收连接电池母线的新BMS的地址声明(address claim)。如前所述，地址声明可以基于各种特征，包括电池序列号和制造商以及其他特征。在步骤514，BMS确定是否存在地址匹配。如果地址匹配不存在，则BMS在步骤516用新的值更新其地址声明索引，然后在步骤522计算BMS的ID。如果地址匹配存在，则BMS在步骤518确定是否存在ID匹配。如果存在ID匹配，则在步骤522计算BMS的ID。如果不存在ID匹配，则BMS在步骤520执行仲裁，然后在步骤522计算BMS的ID。通过增加仲裁数据中的可校准参数来执行仲裁，解决冲突。在一些实施例中，可用于解决冲突的可校准参数可以由用户利用诊断校准工具手动设置，以预先确定多个BMS的地址声明顺序。在一些实施例中，并联电池系统200内的每个BMS重置其地址声明信息以防止重现错误或存储已经更新的地址。

本文所述的各种方法和系统可以允许各种类型的设备(例如，室外电力设备、室内电力设备、便携式作业现场设备、军用车辆应用等)中的电池系统以防止当电池组试图连接并联配置的系统时损坏各个电池组的方式利用并联电池组。本文所述的方法和系统还提供了一种具有鲁棒通信的并联电池系统，其在发生本公开提及的各种电池管理系统中的暂时或永久通信丢失的情况下，可以迅速调整。每个电池组和BMS可以被配置为使用物理串行接口或OTA接口将充电数据和其他信息传输到其他电池和/或充电站和设备，并且将提供具有允许轻松追踪充电信息的唯一标识的数据。系统内的每个BMS可以在与系统上的一个或多个电池组失去通信的情况下承担主控制器的角色，这可能发生在一个或多个电池突然从充电站移除而其他电池仍然连接在电池母线时。

虽然本说明书包含许多具体实施细节，但这些不应被解释为对所要求保护的范围的限制，而应被解释为对特定实施例特有的特征的描述。本说明书中在各单独实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单一实施例中组合实施。相反，在单一实施例的上下文中描述的各种特征也可以分别在多个实施例中实施或以任何合适的子组合来实施。此外，尽管特征可以在上面被描述为在某些组合中起作用，甚至最初被要求为这样，但是在某些情况下，可以从所述组合中剔除一个或多个特征，并且所要求的组合可以针对子组合或子组合的变型。

应当理解，尽管在上面的描述中使用的诸如“期望的”或“合适的”等词语表明所描述的特征可能更为理想，但是它可能不是必需的，并且缺少这些特征的实施例有可能被认为在本发明的范围内，本发明的范围由所附权利要求限定。在阅读权利要求时，当使用诸如“一”、“一个”或“至少一个”的词语时，除非在权利要求中有相反的具体说明，否则并不打算将权利要求限制为仅一个项目。

应当注意，本公开的某些部分可以涉及诸如“第一”和“第二”之类的与侧和端等有关的术语，以便将一者与另一者或与其他进行识别或区分。这些术语并不旨在仅仅在时间上或根据顺序来关联实体(例如，第一侧和第二侧)，尽管在一些情况下，这些实体可以包括这样的关系。这些术语也不限制可以在系统或环境内操作的可能实体(例如，边或端)的数量。

本文使用的术语“耦合”和“连接”等，指的是将两个部件直接或间接地彼此连接。这种连接可以是固定的(例如，永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这种连接可以通过两个部件或两个部件及任何附加的中间部件彼此一体地形成为单个整体来实现，或者通过两个部件或两个元件及任何附加的中间部件彼此连接来实现。

如这里所使用的，术语“电路”可以包括被构造为执行本文所描述的功能的硬件。在一些实施例中，每个相应的“电路”可以包括用于配置硬件以执行本文描述的功能的机器可读介质。电路可以以一种或多种电路组件的形式体现，包括但不限于处理电路、网络接口、外围设备、输入设备、输出设备、传感器等。在一些实施例中，电路可以采用一种或多种模拟电路、电子电路(例如，集成电路(IC)、离散电路、系统芯片(SOC)电路等)、电信电路、混合电路和任何其他类型的“电路”。就此而言，“电路”可以包括用于实现或促进执行本文所述操作的任何类型的组件。例如，本文描述的电路可以包括一个或多个晶体管、逻辑门(例如NAND、AND、NOR、OR、XOR、NOT、XNOR等)、电阻器、多路复用器、寄存器、电容器、电感器、二极管、配线等)。

“电路”还可以包括与一个或多个存储器或存储设备通信耦合的一个或多个处理器。就此而言，一个或多个处理器可以执行存储在存储器中的指令，或者可以执行一个或多个处理器可访问的指令。在一些实施例中，一个或多个处理器可以以各种方式实现。一个或多个处理器可以足以执行至少本文所述的操作的方式来构造。在一些实施例中，一个或多个处理器可以由多个电路共享(例如，电路A和电路B可以包括或以其他方式共享相同的处理器，在一些示例实施例中，该处理器可以执行经由存储器的不同区域存储或以其他方式访问的指令)。可替换地或附加地，一个或多个处理器可以被构造为独立于一个或多个协处理器来执行或以其他方式执行某些操作。在其他示例实施例中，两个或更多处理器可以经由总线耦合以实现独立的、并行的、流水线的或多线程的指令执行。每个处理器可以被实现为一个或多个通用处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、或被构造为执行由存储器提供的指令的其他合适的电子数据处理组件。一个或多个处理器可以采用单核处理器、多核处理器(例如，双核处理器、三核处理器、四核处理器等)、微处理器等。在一些实施例中，一个或多个处理器可以在装置外部，例如，一个或多个处理器可以是远程处理器(例如，基于云的处理器)。可替换地或附加地，一个或多个处理器可以是在装置内部和/或本地的。就此而言，给定的电路或其组件可以本地布置(例如，作为本地服务器、本地计算系统等的一部分)或远程布置(例如，作为诸如基于云的服务器之类的远程服务器的一部分)。因此，本文描述的“电路”可以包括分布在一个或多个位置上的组件。

Claims (20)

1.一种电池组组件，包括:

电池组，该电池组包括：

壳体，其容纳多个可再充电电池单体；

电池管理系统(BMS)，其与所述可再充电电池单体通信并且被配置为监测所述可再充电电池单体的一个或多个操作特性；

多个端子，其从所述壳体向外延伸并且与所述可再充电电池单体电连通，以在所述可再充电电池单体和与所述多个端子连接的设备之间传输电力；

通信接口，其与BMS通信，并被配置为通过通信协议传输所述可再充电电池单体的所述操作特性，以及通过所述通信协议从与所述多个端子连接的所述设备接收信息；以及

其中，所述BMS被配置为基于所述可再充电电池单体的最大单体电压来确定所述电池组的电流限制，并调整通过所述多个端子到所述可再充电电池单体的电力的输入电流，以将由所述电池组接收的电流向所述电流限制调整。

2.根据权利要求1所述的电池组组件，其中所述BMS被配置为使用比例、比例积分、比例微分以及比例积分微分控制回路中的至少一种，以基于所述可再充电电池单体的最大单体电压来确定所述电池组的电流限制，并通过所述通信接口传输命令以基于所确定的所述电池组的电流限制来调节通过所述多个端子的电力的输入电流请求。

3.根据权利要求1所述的电池组组件，其中所述可再充电电池单体的所述操作特性包括以下至少之一：可再充电电池单体温度、可再充电电池单体电压、可再充电电池单体电压限制、以及单体电流限制查找表。

4.根据权利要求1所述的电池组组件，其中，所述设备是电池充电器，并且其中，所述BMS被配置为通过所述通信协议将所述电池组的所述电流限制传输到所述电池充电器，以调整所述电池充电器的输出参数，其中所述输出参数被配置为将由所述电池组接收的电流向所述电流限制调整。

5.根据权利要求1所述的电池组组件，其中，所述BMS被配置为使用所述输入电流和所述输入电流限制来计算所述电池组的差值，并通过所述通信协议将所述电池组的所述差值传送给所述设备，其中，所述差值被配置为将由所述电池组接收的电流向所述电流限制调整以减小所述差值。

6.根据权利要求1所述的电池组组件，其中所述BMS是第一BMS，并且其中所述电池组组件还包括具有第二BMS的第二电池组，其中所述第一BMS被配置为通过所述通信协议将来自所述第二电池的操作特性传输到所述设备。

7.根据权利要求6所述的电池组组件，其中，所述第二BMS被配置为通过所述通信协议将来自第一电池的操作特性传输到所述设备。

8.根据权利要求1所述的电池组组件，其中，所述BMS被配置为通过所述通信协议输出所述电池组的识别号。

9.根据权利要求1所述的电池组组件，其中所述通信协议是控制器局域网总线(CAN总线)。

10.根据权利要求1所述的电池组组件，其中所述通信协议是无线协议。

11.一种电池组组件，包括:

电池充电器，其具有控制器，该控制器被配置为调节所述电池充电器的输出；

电池组，该电池组包括:

多个可再充电电池单体；

BMS，其与所述多个可再充电电池单体通信并且被配置为监测所述多个可再充电电池单体的一个或多个操作特性；

多个端子，其与所述多个可再充电电池单体电连通，并且被配置为与所述电池充电器耦合以从所述充电器接收电力并将所述电力提供给所述多个可再充电电池单体；以及

通信接口，其与所述BMS通信并且被配置为通过通信协议与所述控制器通信；

其中，所述控制器被配置为在通过所述通信协议从所述BMS接收到表示所述电池充电器的输入电流小于所述电池组的输入电流限制的指示时，调整所述电池充电器的输出。

12.根据权利要求11所述的电池组组件，其中，所述电池充电器包括电池总线，所述电池总线被配置为以并联配置与所述电池组和另一电池组电耦合。

13.根据权利要求12所述的电池组组件，其中，所述控制器被配置为响应于从所述电池组接收到所述电池组的输入电流限制等于零的信号来调整所述电池充电器的操作模式。

14.根据权利要求11所述的电池组组件，其中所述电池组被配置为使用所述通信协议传输与所述电池充电器耦合的第二电池组的操作特性，其中所述控制器被配置为在从第一电池组接收到所述第二电池组的操作特性的指示时调整所述电池充电器的输出。

15.根据权利要求11所述的电池组，其中所述BMS被配置为使用所述可再充电电池单体的最大单体电压来确定所述电池组的所述输入电流限制。

16.根据权利要求11所述的电池组，其中，所述通信协议是无线协议。

17.根据权利要求11所述的电池组，其中，所述BMS被配置为监测所述可再充电电池单体的温度，其中，所述控制器被配置为在通过所述通信协议从所述BMS接收到表示所述可再充电电池单体的温度超过阈值温度的指示时，调整所述电池充电器的输出。

18.一种操作电池充电器上的电池组件的方法，包括:

从与耦合到所述电池充电器的第一电池组相关联的第一电池管理系统接收关于耦合到所述电池充电器的第一电池组的操作信息，其中所述操作信息至少包括第一电流限制和第一电流；

从与耦合到所述电池充电器的第二电池组相关联的第二电池管理系统接收关于耦合到所述电池充电器的第二电池组的操作信息，其中所述操作信息至少包括第二电流限制和第二电流；

使用所述第一电池组上的通信接口传输关于所述第一电池组的操作信息和关于所述第二电池组的操作信息；以及

利用所述电池充电器的控制器，基于计算出的(i)所述第一电流限制和所述第一电流之间的差或(ii)所述第二电流限制和所述第二电流之间的差中的至少一个来调整所述电池充电器的输出电流。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括以下步骤:

利用所述第一电池管理系统和所述第二电池管理系统，基于分配给所述第一电池组的第一地址和分配给所述第二电池组的第二地址的比较，确定主控制器；和

使用所述通信接口将关于所述第一电池组和所述第二电池组的操作信息从所述主控制器传输到所述电池充电器。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一电池管理系统和所述第二电池管理系统中的每一个被配置为作为所述主控制器运行。