TW202207583A - 操作電力系統的方法、電力系統以及電腦可執行代碼 - Google Patents

操作電力系統的方法、電力系統以及電腦可執行代碼 Download PDF

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鄭懿
張賀
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Abstract

一種操作電力系統的方法，該方法可以包括：確定第一電池單元的電荷狀態和第二電池單元的電荷狀態；確定該第一電池單元的電荷狀態與該第二電池單元的電荷狀態之間的差異；以及基於該第一電池單元的電荷狀態與該第二電池單元的電荷狀態之間的差異，判定是使該第一電池單元和該第二電池單元兩者同時放電、還是使該第一電池單元和該第二電池單元之一放電。該第一電池單元和該第二電池單元中的至少一個可以是可調換的電池單元。本披露進一步涉及一種電力系統以及一種包括用於操作電力系統的指令的電腦可執行代碼。

Description

操作電力系統的方法、電力系統以及電腦可執行代碼
發明領域
本披露的一個方面涉及一種操作電力系統的方法。本披露的另一個方面涉及一種電力系統。本披露的又另一個方面涉及一種電腦可執行代碼，所述電腦可執行代碼包括執行所述方法和/或用於操作所述電力系統的指令。
發明背景
比如電動滑板車等車輛具有需要充電的電池單元。一旦斷電，則需要停放車輛，並且需要相對較長的時間才能為電池單元進行再充電。其他車輛可能具有可調換的電池(例如兩個可調換的電池單元)，然而，沒有對可調換的電池單元的電荷狀態的單獨控制，這導致某些缺點。例如，在系統未斷電的情況下，僅調換一個電池，並且車輛上的這兩個電池單元之間的電壓差相對較大，於是電池單元可能會損壞並且可能會發生火災。因此，需要提供改進的方法和電力系統。
發明概要
本披露的一個方面涉及一種操作電力系統的方法。該方法可以包括確定第一電池單元的電荷狀態和第二電池單元的電荷狀態。該方法可以進一步包括確定該第一電池單元的電荷狀態與該第二電池單元的電荷狀態之間的差異。該方法可以進一步包括：基於該第一電池單元的電荷狀態與該第二電池單元的電荷狀態之間的差異，判定是使該第一電池單元和該第二電池單元兩者同時放電、還是使該第一電池單元和該第二電池單元之一放電。該第一電池單元和該第二電池單元中的至少一個(例如，該第一電池單元和該第二電池單元中的每一個)可以是可調換的電池單元。
本披露的另一個方面涉及一種電力系統。該電力系統可以包括用於與第一電池單元連接的第一電連接。該電力系統可以進一步包括用於與第二電池單元連接的第二電連接。該電力系統可以進一步包括包含微處理器的功率控制電路，當該第一電池單元和該第二電池單元被連接時該微處理器與這些電池單元通信。該處理器可以配置為確定該第一電池單元的電荷狀態和該第二電池單元的電荷狀態。該處理器可以進一步配置為確定該第一電池單元的電荷狀態與該第二電池單元的電荷狀態之間的差異。該處理器可以進一步配置為：基於該第一電池單元的電荷狀態與該第二電池單元的電荷狀態之間的差異，判定是使該第一電池單元和該第二電池單元兩者同時放電、還是使該第一電池單元和該第二電池單元之一放電。該第一電池單元和該第二電池單元中的至少一個(例如，該第一電池單元和該第二電池單元中的每一個)可以是可調換的電池單元。該電力系統可以包括該第一電池單元和該第二電池單元。
根據各實施例，本披露的另一個方面涉及一種包括電力系統的電動車輛。該電動車輛可以是電動滑板車。
本披露的另一個方面涉及一種電腦可執行代碼，該電腦可執行代碼包括用於根據與方法有關的各實施例來執行這些方法和/或用於根據與電力系統有關的各實施例來操作電力系統的指令。該電腦可執行代碼可以被包括在電腦程式產品(例如，包括記憶體)中。
具體實施方式
以下詳細描述參考了附圖，附圖通過圖示的方式示出了可以實踐本披露的具體細節和實施例。足夠詳細地描述了這些實施例，以使本領域技術人員能夠實踐本披露。可以利用其他實施例並且可以在不脫離本披露的範圍的情況下進行結構改變和邏輯改變。各實施例不一定是相互排斥的，因為一些實施例可以與一個或多個其他實施例組合以形成新的實施例。
在這些方法、系統或電腦程式(或電腦程式產品)之一的上下文中描述的實施例對於其他方法、系統或電腦程式(或電腦程式產品)是類似有效的。例如，在方法的上下文中描述的實施例對於系統是類似有效的，反之亦然。
即使未在這些其他實施例中明確描述，在實施例的上下文中描述的特徵也可以相應地適用於其他實施例。此外，如針對實施例的上下文中的特徵所描述的添加和/或組合和/或替代可以相應地適用於其他實施例中的相同或類似的特徵。
在各實施例的上下文中，針對特徵或元素所使用的冠詞“一(a)”、“一個(an)”和“該(the)”包括對一個或多個特徵或元素的引用。
如本文所使用的並且根據各實施例，術語“和/或(and/or)”包括一個或多個相關聯所列項中的任何和所有組合。
如本文所使用的並且根據各實施例，當在方法的上下文中使用時，術語“步驟(step)”可以意指可以包括一個或多個子步驟的子方法。
如本文所使用的並且根據各實施例，當出現在“預定電荷差異(pre-determined charge difference)”和“比較結果(comparison result)”之前時，術語“第一(first)”和“第二(second)”用於區分不同的元素，並且可能不具有其他功能，例如，在一些實施例中，可能存在“第二比較結果(second comparison result)”而沒有“第一比較結果(first comparison result)”。
如本文所使用的並且根據各實施例，如本文所使用的術語“放電(discharge)”可以意指例如以“放電模式(discharge mode)”供電、電池向負載(例如，電路和/或馬達)供電。放電模式在本文中也可以稱為供電模式。類似地，放電使能或禁止命令也可以分別稱為供電使能或禁止命令。
如本文所使用的並且根據各實施例，表述“電荷狀態”可以指電壓，例如電池的電壓可以指示電池的電荷狀態和/或與電池的電荷狀態成比例。也可以實施用於確定電荷狀態而不是測量電壓的其他方法。電荷狀態間的差異可以是絕對值。
如本文所使用的並且根據各實施例，第一電池和第二電池之一可以僅意指一個，例如，意指第一電池排除第二電池，或意指第二電池排除第一電池。
如本文所使用的並且根據各實施例，應當理解，功率控制電路與第一電池單元和第二電池單元中的至少一個(以及等效表述)之間的通信可以意指微處理器與第一電池單元和第二電池單元中的該至少一個之間的通信。與電池單元的通信可以意指在電池單元具有集成的電池管理系統(BMS)的情況下經由BMS、或與此電池單元的BMS的通信。根據各實施例，第一電池單元和第二電池單元中的每一個可以包括相應的BMS。
由於第一電池單元和第二電池單元中的每一個都可以是可調換的，並且在一些實施例中，第一電池單元和第二電池單元中的每一個都是可調換的，因此，如本文所使用的表述“第一電池單元和第二電池單元中的每一個(each of the first and second battery units)”可以意指目前為止出現的第一電池單元和第二電池單元中的每一個。
根據各實施例，第一電池單元和第二電池單元中的每一個可以配置為使得當電池單元連接到電力系統時，相應的小電流輸出被接通。第一電池單元和第二電池單元中的每一個可以包括例如作為BMS的一部分的硬體檢測電路。該硬體檢測電路可以配置為檢測是否建立了與功率控制電路的連接。當檢測到建立了與功率控制電路的連接時，相應的硬體檢測電路的電池單元接通小電流電路。可以例如經由電聯接來檢測連接。
根據各實施例，第一電池單元和第二電池單元中的每一個可以配置為檢測是否建立了與功率控制電路的連接。第一電池單元和第二電池單元中的每一個可以配置為在從檢測到相應的連接起已經經過了預定時間段並且尚未建立與功率控制電路的通信時切斷其小電流輸出。進一步地，還可以切斷相應的高電流輸出。
在一些實施例中，可以執行比較以確定哪個電池單元具有較高的電荷以及哪個電池單元具有較低的電荷狀態。在測得的電荷狀態完全相同的情況下，較高的電荷狀態可以歸屬於第一電池單元，而較低的電荷狀態可以歸屬於第二電池單元。
圖1示出了根據各實施例的操作電力系統的方法100的流程圖。該電力系統可以包括可以是可調換的第一電池單元，並且可以進一步包括可以是可調換的第二電池單元。優選地，第一電池單元和第二電池單元中的每一個是可調換的。
如本文所使用的並且根據各實施例，表述“電池單元(battery unit)”可以指並且也被稱為電池組。因此，第一電池單元也可以被稱為第一電池組，並且第二電池單元可以被稱為第二電池組。電池單元可以包括用於儲存電荷的蓄電池。電池單元可以包括連接，該連接例如包括用於供電的端子(例如小電流端子或高電流端子)，這些端子可以是相同的端子或分開的端子。電池單元還可以包括BMS。BMS可以配置為經由通信介面進行通信，例如以接收以下命令中的至少一個命令：使能放電、禁止放電、使能充電、禁止充電。充電使能和/或禁止也可以是自動的，其中，一旦在用於充電的相應電池端子處施加了足夠的功率(例如，具有足夠的電流容量的同時具有足夠的電壓)，電池就會充電。使能放電可以包括使能相應電池單元的高電流輸出。禁止放電可以包括禁止相應電池單元的高電流輸出，並且可以進一步包括禁止相應電池單元的小電流輸出。
方法100可以包括確定第一電池單元的電荷狀態和第二電池單元的電荷狀態(例如，第一電池單元的第一電荷狀態CB1 和第二電池單元的第二電荷狀態CB2 )的步驟110。例如，可以將每個電荷狀態確定為電壓。
方法100可以進一步包括確定第一電池單元的電荷狀態與第二電池單元的電荷狀態之間的差異的步驟120。例如，可以計算差異ΔC = |CB1 – CB2 |。在判定步驟130中，可以判定是進行到步驟140以使第一電池單元和第二電池單元兩者同時放電，還是進行到步驟150以使第一電池單元和第二電池單元之一放電。該判定基於第一電池單元的電荷狀態與第二電池單元的電荷狀態之間的差異。圖1的流程圖示出了本披露的一種可能的實施方式，然而，本領域技術人員將理解，其變型是可能的。例如，計算和比較可以與所示的方式不同地實施。方法步驟的順序由箭頭示出，用於說明一種可能的順序，然而，本披露不限於此，並且方法步驟也可以以與所示順序不同的順序執行。
如本文所使用的並且根據各實施例，表述“同時地(simultaneously)”可以指同時或在非常短的時間跨度(例如小於200毫秒、優選地小於80毫秒)內連續。如結合圖1所解釋的方法可以用於決定是例如從待機模式或另一合適的模式切換到雙電池供電模式還是切換到單電池供電模式，如將結合圖7更詳細地解釋的。
圖2示出了根據各實施例的操作電力系統的方法200的流程圖。某些元素和方法步驟可能已經結合圖1進行了解釋，並且為了簡單起見，這裡可以省略對這些元素和方法步驟的解釋。
方法200可以包括確定第一電池單元的電荷狀態和第二電池單元的電荷狀態(例如，第一電池單元的第一電荷狀態CB1 和第二電池單元的第二電荷狀態CB2 )的步驟210。方法200可以進一步包括確定第一電池單元和第二電池單元中的較低電荷狀態和較高電荷狀態的步驟222。例如，步驟222和/或步驟224可以作為同一確定步驟的一部分來執行，例如在圖1的確定差異的步驟120中。在步驟222中，可以確定在第一電池單元B1和第二電池單元B2中哪個電池單元(BH)具有最高的電荷CBH 以及哪個電池單元(BL)具有最低的電荷CBL 。
方法200可以包括步驟224，其中，可以計算第一電池單元的電荷狀態與第二電池單元的電荷狀態之間的差異。例如，可以計算差異ΔCBH-BL = CBH – CBL ，還可以通過其他公式來計算此差異，例如|CB1 – CB2 |。在判定步驟230中，可以執行較高電荷狀態與較低電荷狀態之間的差異ΔCBH-BL 同第一預定電荷差異Δ1之間的比較以獲得第一比較結果。進一步地，可以基於該第一比較結果來判定是使第一電池單元和第二電池單元兩者同時放電、還是使第一電池單元和第二電池單元之一放電。例如，方法200可以包括(例如，作為步驟240)：當第一比較結果指示較高電荷狀態與較低電荷狀態之間的差異低於第一預定電荷差異時(例如，當滿足ΔCBH-BL ＜ Δ1時)，使第一電池單元和第二電池單元兩者同時放電(DEN→BH，DEN→BL)。
根據各實施例，第一預定電荷差異Δ1可以在從500 mV至1500 mV、例如從800 mV至1200 mV的伏特中選擇，例如，第一預定電荷差異Δ1可以為1000 mV。
方法200可以進一步包括(例如，作為步驟250)使第一電池單元和第二電池單元中具有較高電荷狀態CBH 的一個電池單元(BH)放電，並且可以可選地包括：當第一比較結果指示較高電荷狀態與較低電荷狀態之間的差異高於(或者高於或等於)第一預定電荷差異時(例如，當滿足ΔCBH BL ≥ Δ1時)，禁止第一電池單元和第二電池單元中具有較低電荷狀態CBL 的電池單元(BL)放電。
圖2的流程圖示出了本披露的一種可能的實施方式，然而，本領域技術人員將理解，其變型是可能的。例如，計算和比較可以與所示的方式不同地實施。在一個示例中，可以通過提供較高電荷狀態CBH 與較低電荷狀態同第一預定電荷差異之和CBL + Δ1的比較、或這些比較的其他等效形式(這是確定差異的另一種形式)，來將步驟224集成到步驟230中。方法步驟的順序由箭頭示出，用於說明一種可能的順序，然而，本披露不限於此，並且方法步驟也可以以與所示順序不同的順序執行。
如結合圖2所解釋的方法可以用於決定是例如從待機模式或另一合適的模式切換到雙電池供電模式還是切換到單電池供電模式，如將結合圖7更詳細地解釋的。
圖3示出了根據各實施例的操作電力系統的方法300的流程圖。方法300可以與圖2的方法200結合作為替代分支，其中，方法200用於放電而方法300用於充電。方法200和方法300可以共用共同的方法步驟，例如，可以通過同一功能來實施獲得電池單元的電荷狀態、提供比較和/或提供差異。因此，某些元素和方法步驟可能已經結合圖1和圖2進行了解釋，並且為了簡單起見，這裡可以省略對這些元素和方法步驟的解釋。
根據各實施例，方法300可以包括步驟310、322、324，這些步驟可以分別與結合圖2所解釋的步驟210、222、224完全相同。
方法300可以包括確定第一電池單元的電荷狀態和第二電池單元的電荷狀態(例如，第一電池單元的第一電荷狀態CB1 和第二電池單元的第二電荷狀態CB2 )的步驟310。方法300可以進一步包括確定第一電池單元和第二電池單元中的較低電荷狀態和較高電荷狀態的步驟322。例如，步驟322和/或步驟324可以作為確定步驟的一部分來執行，例如在圖1的確定差異的步驟120中。在步驟322中，可以確定在第一電池單元B1和第二電池單元B2中哪個電池單元(BH)具有最高的電荷CBH 以及哪個電池單元(BL)具有最低的電荷CBL 。
方法300可以進一步包括步驟324，其中，可以計算第一電池單元的電荷狀態與第二電池單元的電荷狀態之間的差異。例如，可以計算差異ΔCBH-BL = CBH – CBL ，還可以通過其他公式來計算此差異，例如|CB1 – CB2 |。在判定步驟330中，可以執行較高電荷狀態與較低電荷狀態之間的差異ΔCBH-BL 同第二預定電荷差異Δ2之間的比較以獲得第二比較結果。根據各實施例，方法300可以包括基於該第二比較結果來判定是使第一電池單元和第二電池單元兩者都充電、還是使第一電池單元和第二電池單元之一充電。例如，方法300可以包括(例如，作為步驟340)：當第一比較結果指示較高電荷狀態與較低電荷狀態之間的差異低於第二預定電荷差異時(例如，當滿足ΔCBH-BL ＜ Δ2時)，使第一電池單元和第二電池單元兩者同時充電(CEN→BH，CEN→BL)。
方法300可以進一步包括(例如，作為步驟350)使第一電池單元和第二電池單元中具有較高電荷狀態CBL 的一個電池單元(BL)充電，並且可以可選地包括：當第一比較結果指示較高電荷狀態與較低電荷狀態之間的差異高於(或者高於或等於)第二預定電荷差異時(例如，當滿足ΔCBH-BL ≥ Δ2時)，禁止第一電池單元和第二電池單元中具有較高電荷狀態CBH 的電池單元(BH)充電。
根據各實施例，第二預定電荷差異Δ2可以在從500 mV至1500 mV、例如從800 mV至1200 mV的伏特中選擇，例如1000 mV。
如結合圖3所解釋的方法可以用於充電模式，如將結合圖7更詳細地解釋的。
圖3的流程圖示出了本披露的一種可能的實施方式，然而，本領域技術人員將理解，其變型是可能的。例如，計算和比較可以與所示的方式不同地實施。方法步驟的順序通過箭頭示出，用於說明一種可能的順序，然而，本披露不限於此，並且方法步驟也可以以與所示順序不同的順序執行。
根據各實施例的方法可以進一步包括檢測故障並進入故障模式，針對此將結合圖4和圖5來解釋一種示例實施方式。故障檢測可以在操作電力系統的方法的各個步驟處實施和/或可以作為單獨的過程來實施，例如，當已經發生故障“故障(FAULT)”410時，看門狗(watch dog)電路可以觸發故障模式。在一些實施例中，當檢測到電力系統的故障時，該方法可以包括禁止對第一電池單元和第二電池單元兩者的充電(CDIS→B1，CDIS→B2)的步驟420。
在一些實施例中，故障檢測可以在該方法的任何階段實施，例如，故障檢測可以在通信功能(該通信功能每次被調用時可以檢查是否發生了通信錯誤)中實施，並且在每次未檢測到第一電池單元和第二電池單元兩者時(例如當第一電池單元和第二電池單元均發生通信錯誤時)都進入故障模式。例如，如果資料從功率控制電路被發送到第一電池單元和第二電池單元之一，並且在第一超時時段內未接收到確認，則可能會發生通信錯誤。
圖5示出了用於檢測故障的方法的示例(例如看門狗演算法)，其可以在軟體和/或硬體中實施用於檢測故障。在圖5的示例中，當檢測到故障時進入故障模式510，故障模式510可以與圖4的410相同。根據各實施例，該方法可以包括在發生以下情況時檢測電力系統的故障：電力系統的溫度高於預定溫度閾值；和/或無法檢測第一電池單元的電荷狀態和第二電池單元的電荷狀態兩者。在圖5的示例中，在第一步驟520中，將當前溫度與溫度閾值T1進行比較，並且如果當前溫度高於T1，則該方法進入故障模式510。如果當前溫度在可接受的範圍內(例如，低於或等於T1)，則該方法前進到步驟530，該步驟可以包括檢測第一電池單元和第二電池單元。當未檢測到第一電池單元和第二電池單元時，該方法進入故障模式510。否則，如果檢測到至少一個電池，則該方法前進到步驟520並重複。溫度可以是充電電路的溫度，例如可以在充電電路的功率電晶體處測量當前溫度。而且，可以從多於一個相應感測器測量多於一個溫度，並且如果這些感測器之一的至少一個溫度高於T1，則該方法進入故障模式510。圖4和圖5的流程圖示出了本披露的可能的實施方式，然而，本領域技術人員將理解，其變型是可能的。例如，代替看門狗演算法或除了看門狗演算法之外，步驟530可以在通信功能(該通信功能每次被調用時可以檢查是否發生了通信錯誤)中實施，並且在每次未檢測到電池時都進入故障模式。方法步驟的順序由箭頭示出，用於說明一種可能的順序，然而，本披露不限於此，並且方法步驟也可以以與所示順序不同的順序執行。
根據各實施例，溫度閾值可以從85℃至125℃中選擇，例如，其可以為90℃。
圖6示出了根據各實施例的示例性電力系統600。該電力系統可以配置為執行如結合各方法實施例所解釋的方法。根據各實施例，電力系統600可以包括用於與第一電池單元B1連接的第一電連接614(例如，第一連接器)。還可以包括佈線612。電力系統600可以包括用於與第二電池單元B2連接的第二電連接624(例如，第二連接器)。
電力系統600可以進一步包括包含微處理器MP1的功率控制電路630，該微處理器配置為當第一電池單元B1和第二電池單元B2連接到第一電連接或第二電連接之一時與相應的電池單元進行通信(即，發送和/或接收資料，比如命令)。微處理器MP1可以配置為確定第一電池單元的電荷狀態和第二電池單元的電荷狀態。根據各實施例，如前所述，可以通過測量電池單元的電壓來確定電荷狀態。
微處理器MP1可以進一步配置為確定第一電池單元的電荷狀態與第二電池單元的電荷狀態之間的差異。微處理器MP1可以進一步配置為：基於第一電池單元的電荷狀態與第二電池單元的電荷狀態之間的差異，判定是使第一電池單元和第二電池單元兩者同時放電、還是使第一電池單元和第二電池單元之一放電。確定(多個)電荷狀態以及判定是否使第一和/或第二電池單元放電的細節可以與先前針對與方法有關的各實施例所解釋的相同。而且，第一電池單元和第二電池單元中的至少一個可以是可調換的電池單元，例如，第一電池單元和第二電池單元中的每一個可以是可調換的電池單元。
根據各實施例，使能放電可以包括將來自電力系統的功率控制電路的放電使能命令發送至相應的電池單元。例如，使第一電池單元放電可以包括將來自電力系統的功率控制電路的放電使能命令發送至第一電池單元；並且使第二電池單元放電可以包括將來自電力系統的功率控制電路的放電使能命令發送至第二電池單元。
根據各實施例，禁止放電可以包括將來自功率控制電路的放電禁止命令發送至相應的電池單元。例如，禁止第一電池單元放電可以包括將來自電力系統的功率控制電路的放電禁止命令發送至第一電池單元；並且禁止第二電池單元放電可以包括將來自電力系統的功率控制電路的放電禁止命令發送至第二電池單元。
根據各實施例，使能充電可以包括將來自電力系統的功率控制電路的充電使能命令發送至相應的電池單元。例如，使第一電池單元充電可以包括將來自電力系統的功率控制電路的充電使能命令發送至第一電池單元；並且使第二電池單元充電可以包括將來自電力系統的功率控制電路的充電使能命令發送至第二電池單元。
根據各實施例，禁止充電可以包括將來自功率控制電路的充電禁止命令發送至相應的電池單元。例如，禁止第一電池單元充電可以包括將來自電力系統的功率控制電路的充電禁止命令發送至第一電池單元；並且禁止第二電池單元充電可以包括將來自電力系統的功率控制電路的充電禁止命令發送至第二電池單元。
如本文所使用的並且根據各實施例，比如充電使能命令、充電禁止命令、放電使能命令、放電禁止命令等命令可以是由功率控制電路的微處理器發送至電池單元的命令。根據各實施例，通信可以經由通用非同步接收器-發射器(UART)、例如使用RS-232或RS-485標準進行，然而，本披露不限於此並且可以使用其他實體層和/或通信協定。可替代地，命令可以選自以下各項中的至少一項：脈衝、脈衝邊沿、脈衝斜度、信號電平。
與操作電力系統的方法有關的一些實施例可以排除閉合功率開關以使電池單元的蓄電池放電的方法，其中，功率開關在電池單元的外部(即，不是一體的)。與操作電力系統的方法有關的一些實施例可以排除閉合第一功率開關和第二功率開關中的相應功率開關以使第一蓄電池和第二蓄電池中具有較高電荷狀態的那個蓄電池放電的方法，該功率開關在電池單元的外部(即，不是一體的)。第一蓄電池屬於第一電池單元，並且第二蓄電池屬於第二電池單元。
與電力系統有關的一些實施例可以不具有用於切換放電電流路徑以使電池單元的蓄電池放電的功率開關，其中，功率開關在電池單元的外部(即，不是一體的)。與電力系統有關的一些實施例可以不具有在第一放電電流路徑與第三放電電流路徑之間的第一功率開關、以及在第二放電電流路徑與第三放電電流路徑之間的第二功率開關，該第一放電路徑和該第二放電路徑分別連接或可連接到第一蓄電池和第二蓄電池，該第三放電路徑連接或可連接到負載，其中，第一功率開關和第二功率開關中的每一個在電池單元的外部(即，不是一體的)。第一蓄電池屬於第一電池單元，並且第二蓄電池屬於第二電池單元。
圖7示出了根據各實施例的針對方法的示例性狀態切換框圖。可以相應地配置電力系統。框圖示出了通電模式710、待機模式720、雙電池電源模式730、單電池電源模式740、充電模式750和故障模式760。因此，根據各實施例的方法和/或電力系統可以配置為處於這些模式中的一種並且根據預定條件切換到這些模式中的另一種。例如，模式可以由微處理器MP1確定，例如，該微處理器可以提供模式之間的切換。
根據各實施例，可以通過插入電池單元、從而例如經由電池單元的小功率輸出進行供電來使電力系統進入通電模式710。可替代地，當電力系統連接到充電適配器時，可以通過重新設置和/或啟動電力系統來使電力系統進入通電模式。在通電模式710中，電力系統通電。
在一些實施例中，電力系統可以嘗試檢測第一電池單元和第二電池單元的存在。如果未檢測到電池單元，例如第一電池單元和第二電池單元均未檢測到，則該方法可以切換到故障模式760。如果檢測到至少一個電池單元，例如第一電池單元和第二電池單元中的至少一個，則該方法可以切換到待機模式720。
根據各實施例，在將可調換的電池單元連接到電力系統(例如，將第一電池單元或第二電池單元連接到電力系統)之後，內部電池管理系統就可以檢測該電池單元的電壓是否在標稱正常電壓範圍內。如果電壓在標稱正常電壓範圍內(例如，高於標稱值或在標稱值的10%之內)，則可以接通相應的小電流輸出，從而使電力系統通電。
根據各實施例，如果檢測到溫度超過預定溫度閾值，則該方法切換到故障模式760。根據各實施例，溫度閾值可以從85℃至125℃中選擇，例如，其可以為90℃。
根據各實施例，當處於通電模式時，如果檢測到電源適配器，則電力系統可以進入充電模式(圖7中未示出箭頭)。例如，該方法可以如結合圖3所解釋的那樣進行。
在待機模式720中，電力系統通過備用電源通電，該備用電源例如可以來自第一和/或第二電池單元的(多個)小電流輸出。如果在待機模式720下檢測到故障，則該方法可以切換到故障模式760。例如，該方法可以包括當滿足以下各項中的至少一項時檢測電力系統的故障：電力系統的溫度高於預定溫度閾值；無法檢測第一電池單元的電荷狀態和第二電池單元的電荷狀態兩者；功率控制電路與第一電池單元和第二電池單元兩者之間的通信失敗。如果未檢測到故障，則一旦請求高功率，該方法就可以根據電池單元的可用性和電荷狀態而切換到雙電池電源模式730或切換到單電池電源模式740，例如，如根據各實施例(例如，結合圖2)所解釋的。
在一些實施例中，使用者可以請求高功率，例如，使用者可以操作加速器、開關或按鈕。例如，在電力系統屬於或用於電動車輛(比如電動滑板車)的情況下，使用者可以發起駕駛命令。
根據各實施例，如果功率控制電路未檢測到關於第一電池單元和第二電池單元的任何通信錯誤，例如，如果成功建立了功率控制電路(例如，微處理器)與第一電池單元和第二電池單元中的每一個之間的通信，則該方法可以切換到雙電池電源模式730。如果功率控制電路(例如微處理器)與第一電池單元和第二電池單元之一之間的通信失敗，則電池單元的高電流輸出和/或小電流輸出將被切斷。例如，電池單元可以檢測到通信錯誤並切斷高電流輸出和/或小電流輸出。如果與另一電池單元的通信未失敗，則(例如，通過發送放電使能命令)使能此另一電池單元的高電流輸出，並且該方法可以切換到單電池電源模式740。在一些實施例中，例如當電池試圖與電力控制電路通信並且在預定的電池通信超時時段內未接收到確認時，可以經由電池通信超時功能來實施通信錯誤。如果與其中一個電池單元的通信異常，則功率控制電路無法通過該通信獲得電池電壓，並且因此無法確定與另一個電池單元是否存在巨大的電荷差異。如果一個電池單元繼續供電，則將存在風險，因為巨大的電荷差異將會損壞這兩個電池。因此，有利的是，通過電池通信超時功能來切斷第一和第二電池單元中的每一個的高電流輸出。
根據各實施例，如果未檢測到故障並且檢測到電源適配器，則該方法可以切換到充電模式750(圖7中未示出箭頭)。
根據各實施例，模式切換可以取決於鎖定狀態。鎖定狀態可能是：例如存儲在微處理器中的電子鎖定狀態；例如物理鎖定的車輛(例如，鎖定在車架上的滑板車)的機械鎖定狀態；或兩者的組合。鎖定狀態可以指示例如上鎖狀況或解鎖狀況。在一些實施例中，例如從待機模式730切換到雙電池電源模式730或切換到單電池電源模式740可能進一步要求鎖定狀態指示上鎖狀態。
在雙電池電源模式730(也稱為雙電池放電模式)中，兩個電池單元都供應高電流，例如以驅動負載(例如電動車輛的馬達)。如果在雙電池電源模式730下檢測到故障(例如，當所有電池單元都斷開時)，則該方法可以切換到故障模式760。例如，該方法可以包括當滿足以下各項中的至少一項時檢測故障：電力系統的溫度高於預定溫度閾值；無法檢測第一電池單元的電荷狀態和第二電池單元的電荷狀態兩者；功率控制電路與第一電池單元和第二電池單元兩者之間的通信失敗；電池的電壓相差2500毫伏以上，例如相差3000毫伏以上。如果未檢測到故障並且檢測到電源適配器，則該方法可以切換到充電模式750。如果第一電池單元的電荷狀態與第二電池單元的電荷狀態之間的差異太高、例如高於第一預定電荷差異Δ1(例如，如結合圖2所解釋的)，則該方法可以切換到單電池電源模式740。仍然在雙電池電源模式730下，在功率控制電路(例如，微處理器)與第一電池單元和第二電池單元之一之間的通信失敗的情況下，該方法可以切換到單電池電源模式740，進一步地，可以禁止有問題的電池單元(通信失敗)放電，例如，可以切斷有問題的電池單元的高電流輸出。根據各實施例，有問題的電池單元可以檢測到通信錯誤並切斷其高電流輸出，並且可以進一步切斷其小電流輸出。
根據各實施例，如果系統在處於雙電池電源模式730或單電池電源模式740時被鎖定，則該方法可以切換到待機模式720。該系統可以通過鎖定包括該系統的電動車輛(例如通過鎖定包括該系統的滑板車)來鎖定。該系統的鎖定可以指電動車輛的鎖定。
根據各實施例，如果例如在處於雙電池電源模式730、單電池電源模式740、或待機模式720之一時檢測到電源適配器，則該方法可以切換到充電模式750。
在單電池電源模式740(也稱為單電池放電模式)下，在第一電池單元和第二電池單元之一中使能放電，而在第一電池單元和第二電池單元中的另一個中禁止放電。可以例如通過接通相應的高電流輸出來使能放電。可以例如通過切斷相應的高電流輸出來禁止放電。另外，放電禁止還可以包括低電流輸出切斷。使能放電的電池單元也可以稱為動力電池單元，並且禁止放電的電池單元也可以稱為無動力電池單元。在單電池電源模式740下，在動力電池單元是第一電池單元和第二電池單元中的具有較高電荷狀態的電池單元、並且動力電池單元的電荷狀態與無動力電池單元的電荷狀態之間的差異低於預定電荷差異例如低於第一預定電荷差異Δ1(比如結合圖2解釋的)的情況下，則該方法可以切換到雙電池電源模式730。進一步地，在單電池電源模式740下，如果動力電池單元是第一電池單元和第二電池單元中的具有較低電荷狀態的電池單元，則電力系統可以繼續由動力電池單元供電並且不會切換到雙電池電源模式730，除非該方法以其他方式例如通過鎖定電力系統並從而返回待機模式來退出單電池電源模式740。如先前所解釋的，電池單元的電壓可以用於表示相應的電荷狀態。
根據各實施例，在單電池電源模式740下，如果功率控制電路(例如，微處理器)與無動力電池單元之間的通信失敗(並且與動力電池單元的通信保持)，則該方法保持處於單電池電源模式740。
根據各實施例，在單電池電源模式740下，如果功率控制電路(例如，微處理器)與動力電池單元之間的通信失敗，則相應的電池單元可以自動切斷高電流輸出和/或小電流輸出，從而使電力系統斷電。第一電池單元和第二電池單元中的每一個可以配置為在其故障時切斷自身，例如，當相應的電池單元檢測到故障時，該切斷可以指切斷高功率輸出和/或小電流輸出。在一些實施例中，這可以獨立於與無動力電池單元的通信。
根據各實施例，如果功率控制電路(例如，微處理器)與第一電池單元和第二電池單元兩者之間的通信失敗，則相應的電池單元可以自動切斷高電流輸出和/或小電流輸出，從而使電力系統斷電。第一電池單元和第二電池單元中的每一個可以配置為在發生通信錯誤時切斷自身，例如，當相應的電池單元檢測到通信錯誤時，該切斷可以指切斷高功率輸出和/或小電流輸出。
一旦處於充電模式750，該方法就可以繼續處於充電模式。在一些實施例中，第一電池單元和第二電池單元中的每一個都具有內部電荷調節器，如果電荷處於或高於標稱充滿電，則該內部電荷調節器停止內部充電。可替代地或另外地，功率控制電路本身可以控制第一電池單元和第二電池單元中的每一個的充電狀態。該方法可以保持處於充電模式，直到拔出電源適配器和/或重啟電力系統(例如，通過使用者命令(例如，使用者啟動了開關))，之後該方法返回到通電模式710。
根據各實施例，在故障模式760下，第一電池單元和第二電池單元中的每一個均被禁止放電，例如，第一電池單元和第二電池單元中的每一個的高電流輸出被切斷。當正在進入故障模式760時，例如處於在進入故障模式760之前的另一模式和/或處於在進入故障模式760之後的故障模式760，第一電池單元和第二電池單元中的每一個的高電流輸出可以被切斷。例如，如果電力系統是比如電動滑板車等車輛的電力系統，則在處於故障模式時，車輛被斷電，因此電池單元不允許為任何馬達供電。根據各實施例，在故障模式下，充電被禁止。根據一些實施例，在故障模式下，小電流輸出可以保持接通。
根據各實施例，電力系統可以配置為對電動車輛(例如包括電動馬達)供電。本披露的一個方面還涉及一種包括根據各實施例所描述的電力系統的電動車輛。根據各實施例，電動車輛可以包括但不限於電動滑板車、動力滑板車、電動踢腿滑板車或動力踢腿滑板車。根據各實施例，電動車輛可以被構造為要由使用者使用的車輛的形式，具有兩個或更多個輪子，被推進或者可以通過附接到車輛的電動馬達被選擇性地推進。根據各實施例，電動車輛可以被構造為用於將使用者從一個地點移動到另一個地點的個人交通運輸工具的形式。根據各實施例，電動車輛可以包括用於第一電池單元和第二電池單元的相應支撐件(例如插座)。
根據各實施例，電動車輛可以被構造為易於操作。根據各實施例，影響電池單元調換特徵成功的因素之一是操作團隊在現場調換電池單元需要多長時間。當前，可獲得具有可取出電池單元的車輛。然而，可調換電池單元與可取出電池單元之間存在巨大差異。可取出電池單元意味著可以通過一定的努力在特定條件下取出電池單元組。然而，可調換意味著操作工人可以進入現場並輕鬆地將電池單元從安全且鎖定的室中取出並換入另一個充好電的電池單元組，所有這些都在他們的卡車在路上等待的有限時間內完成。例如，電池單元調換時間可以在2-3分鐘之間。訓練有素的操作員可能會在20至30秒內完成對第一電池單元和第二電池單元兩者的調換。根據各實施例，可調換意味著“快速更換”或“快速替換”，無需電纜斷開，無需折疊/展開主體，無需取出螺釘或螺母，無需抬起或側傾滑板車車體，無需使用電力進行電動操作。根據各實施例，電動車輛可以被構造為快速且容易地現場調換電池單元/多個電池單元。
各實施例還涉及一種電腦可執行代碼或電腦程式產品，該電腦可執行代碼或電腦程式產品包括用於執行本文所描述的方法的指令。
各實施例還涉及一種電腦可執行代碼或電腦程式產品，該電腦可執行代碼或電腦程式產品包括用於根據本文所描述的方法來操作電力系統的指令。
該電腦程式產品可以包括以下各項中的一項或多項：微處理器、依電性記憶體、非依電性記憶體、通信介面、I/O引腳、模擬輸入引腳、模擬輸出引腳、其組合。
雖然已經參考特定實施例具體示出和描述了本披露，但是本領域技術人員應該理解，在不脫離如所附申請專利範圍所限定的本發明的精神和範圍的情況下，可以在其中進行形式和細節的各種變化。因此，本發明的範圍由所附權利要求指示，並且因此旨在涵蓋屬於申請專利範圍的等同物的含義和範圍內的所有改變。
100,200,300:方法 110,120,130,140,150,210,222,224,230,240,250,310,322,324,330,340,350,420,520,530:步驟 400,500:方法步驟 410:故障(FAULT) 510:故障模式 600:電力系統 612:佈線 614:第一電連接 624:第二電連接 630:功率控制電路 710:通電模式 720:待機模式 730:雙電池電源模式 740:單電池電源模式 750:充電模式 760:故障模式 B1:第一電池單元 B2:第二電池單元 BH,BL:電池單元 CB1 :第一電荷狀態 CB2 :第二電荷狀態 CBH ,CBL :電荷 MP1:微處理器
當結合非限制性示例和附圖考慮時，參考詳細描述將更好地理解本發明，在附圖中： - 圖1示出了根據各實施例的方法100的流程圖； - 圖2示出了根據各實施例的方法200的流程圖； - 圖3示出了根據各實施例的方法300的流程圖； - 圖4示出了根據各實施例的當檢測到故障時的示例性方法步驟400的流程圖； - 圖5示出了根據各實施例的用於檢測故障的示例性方法步驟500的流程圖； - 圖6示出了根據各實施例的示例性電力系統600；並且 - 圖7示出了根據各實施例的針對方法的示例性狀態切換框圖。
100:方法
110,120,130,140,150:步驟

Claims (23)

  1. 一種操作電力系統的方法，該方法包括： 確定第一電池單元的電荷狀態和第二電池單元的電荷狀態； 確定該第一電池單元的電荷狀態與該第二電池單元的電荷狀態之間的差異； 基於該第一電池單元的電荷狀態與該第二電池單元的電荷狀態之間的差異，判定是使該第一電池單元和該第二電池單元兩者同時放電、還是使該第一電池單元和該第二電池單元中之一者放電， 其中，該第一電池單元和該第二電池單元中的至少一者是可調換的電池單元。
  2. 如請求項1所述的方法，進一步包括： 確定該差異包括確定該第一電池單元和該第二電池單元中的較低電荷狀態和較高電荷狀態。
  3. 如請求項2所述的方法，進一步包括： 將該較高電荷狀態與該較低電荷狀態之間的差異同第一預定電荷差異進行比較以獲得第一比較結果；以及 基於該第一比較結果，判定是使該第一電池單元和該第二電池單元兩者同時放電、還是使該第一電池單元和該第二電池單元中之一者放電。
  4. 如請求項3所述的方法，進一步包括： 該第一比較結果指示該較高電荷狀態與該較低電荷狀態之間的差異低於該第一預定電荷差異；以及 使該第一電池單元和該第二電池單元兩者同時放電。
  5. 如請求項3所述的方法，進一步包括： 該第一比較結果指示該較高電荷狀態與該較低電荷狀態之間的差異高於或等於該第一預定電荷差異；以及 使該第一電池單元和該第二電池單元中具有該較高電荷狀態的一個電池單元放電，並且禁止該第一電池單元和該第二電池單元中具有該較低電荷狀態的電池單元放電。
  6. 如請求項2至5中任一項所述的方法，進一步包括： 將該較高電荷狀態與該較低電荷狀態之間的差異同第二預定電荷差異進行比較以獲得第二比較結果；以及 基於該第二比較結果，判定是使該第一電池單元和該第二電池單元兩者都充電、還是使該第一電池單元和該第二電池單元中之一者充電。
  7. 如請求項6所述的方法，進一步包括： 該第二比較結果指示該第一電池單元和該第二電池單元中的該較高電荷狀態與該較低電荷狀態之間的差異低於該第二預定電荷差異；以及 使該第一電池單元和該第二電池單元兩者充電。
  8. 如請求項6所述的方法，進一步包括： 該第二比較結果指示該第一電池單元和該第二電池單元中的該較高電荷狀態與該較低電荷狀態之間的差異高於或等於該第二預定電荷差異；以及 使該第一電池單元和該第二電池單元中具有該較低電荷狀態的電池單元充電，並且禁止該第一電池單元和該第二電池單元中具有該較高電荷狀態的電池單元充電。
  9. 如請求項1至8中任一項所述的方法，進一步包括： 檢測該電力系統的故障，以及 禁止該第一電池單元和該第二電池單元兩者充電。
  10. 如請求項9所述的方法，進一步包括： 在發生以下情況時檢測該電力系統的故障： 該電力系統的溫度高於預定溫度閾值；或者 無法檢測該第一電池單元的電荷狀態和該第二電池單元的電荷狀態兩者；或者 以上兩種情況都滿足。
  11. 如請求項1至10中任一項所述的方法，其中，通過測量電池單元的電壓來確定電荷狀態。
  12. 如請求項1至11中任一項所述的方法，其中，使能放電包括：將來自該電力系統的功率控制電路的放電使能命令發送至相應的電池單元；並且 其中，禁止放電包括：將來自該功率控制電路的放電禁止命令發送至相應的電池單元。
  13. 如請求項1至11中任一項所述的方法，其中，使能充電包括：將來自該電力系統的功率控制電路的充電使能命令發送至相應的電池單元；以及 其中，禁止充電包括：將來自該功率控制電路的充電禁止命令發送至相應的電池單元。
  14. 如請求項1至13中任一項所述的方法，其中，該第一電池單元和該第二電池單元中的每一者都是可調換的電池單元。
  15. 一種電力系統，包括： 第一電連接，其用於與第一電池單元連接； 第二電連接，其用於與第二電池單元連接； 功率控制電路，其包括微處理器，當該第一電池單元和該第二電池單元被連接時該微處理器與這些電池單元通信，該處理器配置為： 確定該第一電池單元的電荷狀態和該第二電池單元的電荷狀態； 確定該第一電池單元的電荷狀態與該第二電池單元的電荷狀態之間的差異； 基於該第一電池單元的電荷狀態與該第二電池單元的電荷狀態之間的差異，判定是使該第一電池單元和該第二電池單元兩者同時放電、還是使該第一電池單元和該第二電池單元中之一者放電； 其中，該第一電池單元和該第二電池單元中的至少一者是可調換的電池單元。
  16. 如請求項15所述的電力系統，其中，該第一電池單元和該第二電池單元中的每一者都是可調換的電池單元。
  17. 如請求項15或16所述的電力系統，其中，通過測量電池單元的電壓來確定電荷狀態。
  18. 如請求項15至17中任一項所述的電力系統，其中，使能放電包括：將來自該電力系統的功率控制電路的放電使能命令發送至該第一電池單元和該第二電池單元中之一者；並且 其中，禁止放電包括：將來自該功率控制電路的放電禁止命令發送至該第一電池單元和該第二電池單元中之一者。
  19. 如請求項15至17中任一項所述的電力系統，其中，使能充電包括：將來自該電力系統的功率控制電路的充電使能命令發送至該第一電池單元和該第二電池單元中之一者；並且 其中，禁止充電包括：將來自該功率控制電路的充電禁止命令發送至該第一電池單元和該第二電池單元中之一者。
  20. 如請求項15至19中任一項所述的電力系統，進一步包括該第一電池單元和該第二電池單元。
  21. 如請求項20所述的電力系統，其中，該第一電池單元和該第二電池單元中的每一者配置來檢測通信錯誤，並且在檢測到該通信錯誤時切斷相應的輸出。
  22. 一種電動車輛，包括如請求項15至21中任一項所述的電力系統。
  23. 一種電腦可執行代碼，包括用於依據請求項1至14中任一項所述的方法來操作電力系統的指令。
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