TW202213896A - 大型電池管理系統 - Google Patents

Abstract

一種具有大型鋰離子電池的電池系統，藉由對分佈在複數電池組之間的電池單元進行放電來為附屬設備供電。以有效方式控制該電池單元的放電，同時保持該鋰離子電池單元的預期壽命。每個電池組在內部支援電池管理系統，並且可以具有相同的部件，從而支援容易擴展到更高功率/能量的體系結構。電池組可在不干涉使用者的情況下添加或移除，其中該電池組中的一個用作主電池組並且剩餘的電池組用作從電池組。當移除該主電池組時，該從電池組中的一個變成該主電池組。該主電池組與該從電池組藉由諸如控制器區域網路（CAN）匯流排的通訊通道來協調該電池單元的充電和放電。

Description

大型電池管理系統

電池系統包括複數電池組。每個電池組包括電池管理系統，其中一個電池組被靈活地配置為主（例如，初級）電池組，而其他電池組被配置為從（例如，次級）電池組。

本文描述的電池管理系統和方法可以在諸如越野多用途車輛、混合電動車輛、電池電動車輛、載貨汽車/牽引拖拉機、堆高機/托盤搬運車、草坪和花園/戶外動力設備、大型採礦設備、自動引導車輛、空中作業平臺的工業車輛應用和商業車輛應用以及其他這樣的應用中實施。另外，本文描述的系統和方法可以在其他應用中實施，包括但不限於無線電動工具（例如，鑽、鋸、磨床、釘子驅動器、焊接機等）、航空/國防應用、器具和其他這樣的應用。此外，本文描述的系統和方法可以在其他應用中實施，包括但不限於電網能量儲存、太陽能發電儲能系統、可持續發電儲能系統、智慧電網系統、電信和資料通訊備份系統、統一電源（UPS）系統、伺服器應用和其他這樣的應用。

例如，在一些工業車輛應用和商業車輛應用中，如本文揭露的電池管理系統可能期望輸出寬範圍的電流，例如，在初始開啟車輛的發動機時的電流較高，然而在車輛的正常運行期間的電流較小。在一些實施例中，電池管理系統和方法還可以包括如本文所揭露的跛行回家模式特徵，以容納例如在工業車輛應用或商業車輛應用中的大型電池組中的故障電池。包括各種電池組配置和一個或更多個匯流排（例如CAN匯流排）的電池管理系統可集成到工業車輛應用和商業車輛應用中。

在另一例子中，在一些電信和/或資料通訊備份系統和/或電腦伺服器應用中，例如本文中所揭露的電池管理系統可提供鉛酸電池安裝的替代方案，該鉛酸電池安裝由於其低成本、直接可縮放性、可存取的回收基礎設施和可存取的製造商而先前主導這些應用。在一些實施例中，本文所揭露的電池管理系統和方法提供高能量密度、高放電速率能力和低自放電特性，該高能量密度、高放電速率能力和低自放電特性使得合乎需要地集成到電信和/或資料通訊備份系統、統一電源（UPS）系統和/或電腦伺服器應用中。例如，上述應用期望更長的執行時間範圍，這藉由諸如本文揭露的電池管理系統而成為可能，其藉由實施用於充電、放電和平衡的智慧演算法——例如智慧轉換器平衡、開始直接平衡、開始交錯平衡等來延長電池組中電池的使用壽命。另外，在一些例子中，本文所揭露的電池管理系統和方法可與例如燃料電池、超級電容器、飛輪及其他用於電信/資料通訊備份應用中的電化學電池等技術配合使用。

在又一例子中，在一些電網能量儲存系統、太陽能發電儲能系統、可持續發電儲能系統、智慧電網系統和/或統一電源（UPS）系統中，諸如本文所揭露的電池管理系統可以優化電網並且使得諸如風和太陽能的可持續能源更加經濟。在一個例子中，系統可用於儲存從光伏面板接收的太陽能，並且在一些實施例中，可使用本文所揭露的電池管理系統來管理雙向三相逆變器系統。可再生能源儲存系統可以包括集成到機架安裝底盤和外殼中的電池組中的複數電池。太陽能集成器可以使用所揭露的具有大型電池化學物質的電池管理系統和方法來滿足日益增長的可再生能源儲存需求的需要。雖然鉛-酸、超級電容器、鈉硫、釩氧化還原、飛輪、壓縮空氣、燃料電池和泵壓水已經用於太陽能儲存應用中，根據所揭露的電池管理系統和方法，太陽能集成器可以方便地將鋰離子用於大型應用。另外，太陽能集成器可能期望用於電力市場的輔助服務，其使用能量的微脈動來維護電網上的電流的適當頻率，例如頻率調節，以及諸如微電網運行、需求回應、時移和電力調度的高級智慧電網功能性。與先前的電池技術相比，鋰的化學物質包括重量減輕、體積/足跡減少、更長的迴圈壽命、能夠使用更大百分比容量的鋰電池而不縮短額定迴圈壽命，更快的充電時間，以及在高放電速率下更低的有效容量損失。在一些例子中，逆變器和閘道互通性可以耦合到所揭露的電池管理系統以在智慧電網內管理、分配和儲存能量。在一些例子中，智慧電網系統可以容納在可擴展的移動運輸容器中。

除了電網能量儲存系統之外，本文所揭露的電池管理系統和方法可以與適合於消費者、娛樂、汽車、海上和/或工業應用的離網電力產品集成。在汽車領域，輔助動力單元（APU）可以用於運輸、建築和/或維護重要的基礎設施。電池APU為商用車輛提供堅固可靠的離網電源。其他離網電力應用包括海上電力、遠端位置電力、交通規則、安全監視和應急發電機。此外，電池APU可用於短距離和長距離卡車、建築設備、越野運輸（例如，伐木卡車）和公共汽車。例如，商用卡車可能依靠電池APU來實現過夜舒適（例如，空調/熱/附件）負載。對於若干離網應用，可靠性是主要關心的問題，因為故障和/或停機時間的成本非常高。

電池技術是從早期的自動化時代發展而來的，當時車輛電池通常是使用鉛酸技術的大型重型設備。電池技術已經發展為以更小的空間提供更多的電能。例如，鋰離子（Li-ion）電池正在迅速取代常規的鋅碳和鉛電池，因為它們比傳統電池更小且更輕，並且可以保持比又大又重的傳統電池長多達三倍的電荷。因此，鋰離子電池正在尋找用於對包括堆高機、小汽車、卡車等的工具、器具和車輛供電的應用。此外，電池技術並不停滯。例如，新型固態電池使用玻璃電解質和鋰或鈉金屬電極，提供的能量密度大約是鋰離子電池的三倍。然而，一般而言，如果電池的敏感化學物質被破壞，則新技術電池可能被損壞或劣化。例如，已知如果以不適當的方式過度充電或充電/過度充電/放電，則鋰離子電池會發生故障/劣化。

電池管理系統（BMS）有時包括在新技術電池（例如鎳金屬氫化物或鋰離子）中，以提供電池保護、提供改進的效率以及提供比先前電池技術更好的使用者體驗。有時可實施電池管理系統以促進一個或更多個目標。例如，BMS可用於保護由電池供電的應用的使用者。作為另一例子，BMS可用於保護電池組自身免受損壞和濫用，因為電池通常是昂貴的投資。此外，由於電池可能是昂貴的投資，因此BMS可用於電池系統的性能最大化。更進一步地，BMS可用於使組成性電池單元的壽命最大化。

電池系統可以包括複數電池組，這些電池組可具有相同或相似的電氣和電子部件和/或化學物質。每個電池組可以支援電池單元（通常是鋰離子）。在將電池組安裝在電池系統中之前，電池組不需要要求特定的配置。相反，在電池組被插入到系統中並且在沒有使用者干預的情況下開始通訊通道上的活動之後，電池組可以承擔主（例如，初級）電池組或從（例如，次級）電池組的角色。

在另一方面中，電池系統不需要利用外部電池管理系統。相反，每個電池組可以包括內部電池管理系統，該內部電池管理系統可管理電池組的電池單元且可經由通訊通道經由與電池系統中的其他電池組進行訊息傳送來協調。

在另一方面中，主電池組可以藉由通訊通道上的訊息傳送從一個或更多個從電池組收集電池狀態資訊。基於該狀態資訊，主電池組可以適當地啟動位於從電池組處的電池單元的充電或放電的賦能/禁用。

在另一方面中，配置清單可由主電池組藉由通訊通道（例如，諸如控制器區域網路（CAN）匯流排的串列通訊通道）發送到從電池組，其中配置清單可以包括主電池組和從電池組中的每一個的條目。頂部位置處的條目可用作主電池組，而其他電池組可用作從電池組。當添加或移除電池組時，可修訂配置清單以反映該改變。

在另一方面中，電池系統中的電池組可以被充電平衡，以減輕和/或防止在電池組之間存在充電狀態（SoC）的顯著變化時對於電池系統中的複數電池組中的一個或更多個可能發生的湧入電流。例如，當在電池系統中安裝新電池組時，例如當新電池組的SoC與電池系統中的現有電池組相比差異很大（例如，放電、完全充電）時，可能發生大的SoC變化。由於鋰離子電池的壽命可能顯著縮短，因此可能特別不希望有湧入電流。

在另一方面中，不同的電池組平衡技術在電池系統中受到支援。基於電池組的SoC特性，可以選擇多種平衡技術中的一種。平衡技術可以包括例如“智慧轉換器平衡”、“開始直接平衡”和/或“開始交錯平衡”。

在另一方面中，當電池系統中的電池組經歷災難性故障時，例如當其電池單元的特徵在於非常低的電壓輸出時，電池系統可以支援“跛行回家模式”。內部電池管理系統可以診斷故障，並且可以藉由在電池系統中配置未使用的電池組（如果可用）或者藉由啟動電池系統的部分關閉，使得設備能夠在至少部分電力下運行到“跛行回家”來減輕故障。

在另一方面中，電池系統支援“智慧放電”以便為設備（終端裝置）供電。具有變化的SoC的電池組可以連接到終端裝置以向該設備提供電力。然而，具有大的SoC變化的電池組不能立即連接在一起以向終端裝置供電，並且可能需要執行充電平衡。然後從電池系統中的複數電池組中選擇性地賦能電池組，使得電池組可以適當地放電。

在另一方面中，電池系統支援“智慧充電”以便恢復對其電池單元的充電。具有帶有變化的SoC的電池組的電池系統可連接到充電器，以便恢復每個電池組的SoC並減小電池組之間的SoC可變性。如果電池組具有大的SoC變化，則電池組不能同時立即連接到充電器。因此，藉由賦能基於動態SoC特性在適當的時間對所選擇的電池組進行充電來支援避免這種情況的措施。

根據實施例的一個方面，具有大型電池（例如，鋰離子電池）的電池系統藉由對分佈在複數電池組中的電池單元放電來為附屬設備（終端裝置）供電。以有效方式控制該電池單元的放電，同時保持該鋰離子電池單元的預期壽命。

根據實施例的另一方面，電池系統可以支援不同化學物質和/或結構的不同先進技術電池，包括但不限於鋰離子電池和固態電池。

每個電池組在內部支援電池管理系統（BMS），因此與傳統方法相比，無需外部電池管理。此外，電池組中的每一個可具有相同的電氣部件和電子部件，從而支援容易按終端裝置的需要縮放至更高功率/能量輸出的體系結構。電池組可單獨添加或移除，其中電池組中的一個用作主電池組且剩餘電池組用作從電池組。此外，電池組的配置可以在沒有使用者交互的情況下自動執行。當主電池組被移除時，從電池組中的一個被自動重新配置成為主電池組。主（例如，初級）電池組與從（例如，次級）電池組藉由諸如控制器區網域控制站（CAN）匯流排的通訊通道來協調電池單元的充電和放電。

另外，電池系統可被有效地充電，以便恢復對電池單元進行充電，同時保持電池單元的預期壽命。

具有電池管理系統的可充電的中型到大型電池組為小型可攜式設備提供電力，並且還擴展到更大的移動和固定用途。此外，對於可充電電池，可以考慮將諸如小型摩托車的較小用途擴展到諸如全尺寸汽車的較大用途的運輸應用。工業應用也在考慮之中，因為基於電池的設計正在取代商業和消費產品中的用於割草機和庭院設備的小型內燃機。實現電氣化具有若干優點，包括但不限於消除污染排放、降低雜訊和減少維護需要。此外，用於住宅和商業場所的獨立備用電力系統受益於基於電池的設計，其消除了與現場基於碳氫化合物的燃料儲存相關的問題。

圖1示出了根據實施例的終端裝置101，其由複數電池組100供電（電池系統）。每個電池組102、103和104分別包括其自己的內部電池管理系統（BMS）112、113和114。電池組102、103和104電連接到直流（DC）電源匯流排151（包括正連接和負連接），使得呈現給終端裝置101的電壓基本上與由每個電池組102、103和104提供的電壓相同，而提供給終端裝置101的電流是由每個電池組提供的各個電流的總和。電池組100可以容納在終端裝置101內，安裝到終端裝置101，或者相對於終端裝置101位於外部。

終端裝置101可以採用不同類型的設備，包括但不限於電動工具、割草機、園藝工具、器具和包括堆高機、小汽車、卡車等的車輛。

電池管理系統112、113和114與全部電池組以及終端裝置101和/或充電器1601藉由通訊通道152通訊（如圖16所示）。例如，通訊通道152可以包括串列通訊通道（例如，控制器區域網路（CAN）匯流排）或並行通訊匯流排。然而，實施例可以支援其他類型的通訊通道，例如乙太網路、工業乙太網路、I ²C、微線或藍牙低功耗（BLE）。在一些情況下，通訊通道可以支援同步通訊（例如，CAN）或非同步通訊（例如，RS-232、RS-422、RS-485等）。

CAN和乙太網路協定支援OSI模型的較低兩層，而BLE協定橫跨較低層以及包括應用層的較高層。因此，利用諸如CAN和乙太網路的協定的實施例必須藉由構建在兩個較低層之上的軟體應用來支援等效的較高層。

實施例可以支援不同的訊息傳送協定。例如，協定可以藉由支援源位址和目的地址來支持節點對節點的通訊。目的地址可以指定特定的節點位址，或者可以是全域位址，使得訊息可以被廣播到多於一個的節點。在一些情況下，協定（例如CAN協定、Modbus協定等）可以僅支援單個源位址（例如主位址），使得全部節點可以處理藉由通訊通道廣播的訊息。

電池組102、103和104可以各自以並聯方式連接到通訊通道152。然而，實施例可以支援不同的佈置，例如在單獨的匯流排上的組到組通訊或通過每個電池組的菊輪鍊連接。

電池組102、103和104可具有類似或相同的電氣部件和電子部件。在被插入電池系統之後，電池組102、103或104中的一個可以被配置為主電池組或從電池組。此外，如果電池組初始用作從電池組，則如果目前的主電池組被移除，則該從電池組隨後可以用作新的主電池組。

圖2A示出了根據實施例的具有內部電池管理系統（BMS）的電池組200。電池管理系統可以由處理器201（其可以包括一個或更多個微處理器、控制器、微控制器、計算裝置和/或類似物）實施，從而執行儲存在儲存裝置202處的電腦可執行指令。

如將要討論的，電池組200可以被配置為主電池組或從電池組，而不對電氣或電子部件進行任何改變。

如將要討論的，當電池組200在放電、充電和/或相對於其他電池組平衡時，電池組200的電源電路（包括電池單元203）通過電源匯流排介面電路206與電源匯流排151進行交互。

電池組200還經由通訊通道介面電路205與通訊通道152交互。例如，電池組200可以支援與其他配置的電池組、由電池組供電的終端裝置或者對電池單元203充電的充電器進行訊息傳送。在圖6A至圖6B、圖8、圖10、圖12、圖14、圖15、圖18A至圖18B、圖21和圖23A至圖23B中示出了示例性的訊息流，如將進一步詳細討論的。

電池組200經由核心電池功能電路204支援核心電池監控和/或管理功能。例如，核心電池功能可以包括電池單元狀態、電池單元平衡、短路保護、高溫截止、過電流截止和過充電保護。

參考圖2A，電池單元203可以包括複數串聯連接以獲取期望的電壓電位準的電池單元。例如，對於鋰離子技術，每個電池單元可以具有大約3.6伏的標稱電壓。在四個電池單元串聯連接的情況下，由電池組200提供的總標稱電壓大約為14.4伏。當電池單元203包括複數電池單元時，核心電池功能電路204可以在內部平衡不同電池單元之間的電荷。另外，電池組200可相對於電池系統中的其他電池組進行充電平衡。電池組通常以並聯方式配置，使得提供給終端裝置的合成電流是在單個電池組的近似電壓電位準下的電池組電流的總和。

狀態資訊可以包括電池單元和/或電池組的充電狀態（SoC）資訊、健康狀態（SoH）資訊、溫度資訊、充電時間資訊、放電時間資訊和/或容量資訊。

本領域技術人員將理解，SoC被理解為電池相對於其容量的充電水準。SoC的單位通常是百分點（0%=空；100%=全部）。

SoH通常不對應於特定的實體品質，因為在工業中通常沒有關於如何確定SoH的共識。然而，SoH指示內阻、電池儲存容量、電池輸出電壓、充電-放電迴圈的次數、先前使用期間電池單元的溫度、充電或放電的總能量和/或電池單元的壽命以匯出SoH的值。知道電池組200的電池單元的SoH和給定終端裝置（應用）的SoH臨界值可提供目前電池條件是否適合於應用的確定和關於該應用的電池組有用壽命的估計。

當執行與電池管理相關聯的過程時，電池組200可從其他電池組接收或向其他電池組發送至少SoC和/或SoH的值，如將進一步詳細論述的。

電源匯流排介面電路206可以包括開關電路，開關電路例如半導體陣列210（例如，MOSFET陣列或諸如絕緣柵雙極電晶體（IGBT）陣列、晶閘管陣列等的其他功率半導體開關裝置）和半導體陣列211，半導體陣列210在電池組200放電時允許電流從電池組200流出，半導體陣列211在電池組200充電時允許電流流向電池組200。因應於來自主電池組控制器的訊息傳送，陣列210、211由處理器201適當地賦能。（在電池組是主電池組的情況下，訊息傳送在電池組200的內部，而不是經由通訊通道152）功率MOSFET陣列（例如，N溝道MOSFET）可用作開關以控制進出電池單元的功率流。MOSFET陣列的柵極可以由微控制器和/或電池管理IC產生的信號控制。

電源匯流排介面電路206可被配置為防止電池組200基於電池單元203的狀態（例如，SoC、SoH和/或電壓）通過電源匯流排206充電或放電。通常，當電池組被插入電池系統時，陣列210和211被禁用，使得電池組直到由主電池組命令和/或控制才充電或放電。

電池組200經由電氣開關208（其可以包括一個或更多個半導體裝置）與電源匯流排151交互。如圖2所示，直接暴露於電源匯流排151繞過了轉換器207。然而，如果當電池單元具有小的SoC時對電池單元進行充電，則電池單元可能會引起電流湧入，這經常導致損壞或劣化。因此，當電池管理系統檢測到這種狀況時，電氣開關208可被配置成使得電池組200的充電被控制以經由轉換器207將來自電源匯流排151的湧入電流最小化。

轉換器207可以採用能夠控制電源匯流排與電池組的電池之間的功率傳輸的不同形式，例如藉由提供相對於輸入電壓逐步降低的輸出電壓（例如，降壓轉換器、uk轉換器、降壓升壓轉換器、單端初級電感轉換器（SEPIC）轉換器等）以保護電池單元203免受電流湧入並賦能電池單元203來緩慢充電（例如，對應於如圖9所示的轉換器平衡流程圖713）。然而，當轉換器207被旁路時，電池單元203可以以更快的速率充電（例如，對應於如圖11所示的直接平衡流程圖714）。

處理器201可以支援本文論述的電池管理過程（例如，分別如圖5、圖7A、圖9、圖11、圖13、圖17、圖20和圖22中所示的過程500、700、713、714、715、1700、2000和2200）。處理器201可以控制電池組200及其相關部件的整體運行。處理器201可以訪問和執行來自儲存裝置202的電腦可讀指令，該儲存裝置202可以採用各種電腦可讀取媒體。例如，電腦可讀取媒體可以是可由處理器201訪問的任何可用媒體，並且可以包括揮發性和非揮發性媒體以及可移和不可移媒體。作為例子而非限制，電腦可讀取媒體可以包括電腦儲存媒體和通訊媒體的組合。

電腦儲存媒體可以包括以用於儲存諸如電腦可讀指令、資料結構、程式模組或其他資料等資訊的任何方法或技術實施的揮發性和非揮發性媒體以及可移和不可移媒體。電腦儲存媒體包括但不限於隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM）、電可抹除可程式設計唯讀記憶體（EEPROM）、快閃記憶體或其他儲存技術、CD-ROM、數位通用光碟（DVD）或其他光碟儲存、磁帶盒、磁帶、磁片儲存或其他磁儲存裝置，或可用於儲存所需資訊並可由計算裝置訪問的任何其他媒體。

通訊媒體可以包括諸如載波或其他傳輸機制等已調製資料信號中的電腦可讀指令、資料結構、程式模組或其他資料，並包括任何資訊傳遞媒體。已調製資料信號可以是這樣一種信號，其一個或更多個特徵以在信號中編碼資訊的方式被設置或改變。作為例子而非限制，通訊媒體可以包括諸如有線網路或直接線連接的有線媒體以及諸如聲媒體、RF媒體、紅外媒體等的無線媒體。

雖然處理器201和通訊通道介面電路205可以由電池單元203供電，但實施例可具有用於處理器201和介面電路205的單獨電源。因此，電池組200可以繼續藉由通訊通道與其他電池組交互，而不管電池單元203的狀態如何。

圖2B示出了圖2A中所示的電池組200的變化。電池單元210通過電源匯流排連接器214、開關217、轉換器218和連接器219與電源匯流排交互。開關217可以包括兩組（陣列）半導體裝置（例如，MOSFET、絕緣柵雙極電晶體（IGBT）、晶閘管等），用於允許電流沿任一方向流動（流入電池組用於充電，流出電池組用於放電）。可以禁用兩個陣列以將電池組與電源匯流排隔離。通常，當電池組被插入電池系統時，兩個陣列都被禁用。另外，賦能的轉換器218可用於降低輸入電壓電位準以控制電池單元的充電，從而防止在將要討論的某些情況下可能發生的電流湧入。

控制器213執行電腦可執行指令以執行本文討論過程。例如，控制器213經由電池監視器211從電池單元210獲取狀態資訊（例如，SoC值），經由狀態顯示器215提供電池組狀態資訊，並且經由通訊匯流排介面216與通訊通道（例如，CAN匯流排）交互。

另外，加熱器控制電路212可用於確保電池單元210的溫度不會下降到最小值以下，使得電池單元210可按預期適當地運行。

圖3示出了根據實施例的藉由複數電池組（例如，電池組100）對終端裝置（例如，如圖1所示的終端裝置101）供電的整個過程的流程圖300。

在框301處，啟動終端裝置101。例如，使用者可以關閉終端裝置101的電池室，轉動鑰匙和/或撥動開關來產生聯鎖信號。

在框302處，當電池室具有多於兩個電池組時，主電池組的電池管理系統確定是否要平衡電池組。如果是，則在框303處，可藉由一個或更多個電池組放電以對一個或更多個其他電池組充電來減小電池組的電荷差異，如將進一步詳細討論的。

在平衡之後（如果需要），在框304處，藉由對一個或更多個電池組放電來對終端裝置供電。例如，基於終端裝置的功率要求和電池組的SoC值，主電池組的電池管理系統可以賦能適當的電池組。

如果在對終端裝置供電時，在框305處檢測到賦能的電池組中的一個發生了災難性故障，則可以在框306處啟動跛行回家模式運行，以便繼續對終端裝置供電，如將進一步詳細討論的。

當使用者在框307處完成使用終端裝置時，在框308處確定是否需要充電。如果是，可將充電器連接到電池系統以恢復電池單元，其中可在框309處啟動充電。

雖然未明確示出，但是當電池組的SoC值充分不同時，可以在框308處對電池組充電之前執行電池組的平衡。

對於這些實施例，全部的複數電池組可以具有相同的電氣部件和電子部件。當電池組安裝在電池系統中時，通常不需要對電池組進行配置。相反，在電池組被插入到系統中並且電池組開始在通訊通道上活動之後，電池組基於本文討論的過程承擔主電池組或從電池組的角色。如將進一步詳細討論的，可以藉由通訊通道傳送配置清單，其中該配置包括用於主電池組和從電池組中的每一個的條目。

本文討論的過程是從主電池組的角度示出的，並且通常由電池系統中的主電池組執行。電池系統中安裝的其他電池組用作從電池組。然而，從電池組藉由通訊通道與主電池組交互。例如，從電池組提供其電池單元狀態資訊並因應來自主電池組的訊息傳送而啟動/停用電源開關以與電源匯流排交互（例如，允許電流（電荷）流入或流出電池組）。因此，雖然未明確示出，但是存在由從電池組中的每一個執行的相應過程。

圖4示出了當將不同電池組插入電池系統和將其從電池系統移除時複數電池組的配置清單401a、401b、401c、401d的更新。根據標準化過程，例如SAE J1939位址聲明過程和/或類似過程，為每個電池組分配識別（ID）。例如，配置清單401a包含四個條目：電池組1（其被配置為主電池組）和三個從電池組（電池組2至4）。

如將更詳細討論的，主電池組收集關於其他電池組（從電池組）的狀態資訊，並因此命令從電池組以及其自身回應於運行狀況放電或充電。

在圖4所示的實施例中，配置清單401a、401b、401c、401d的第一（頂部）成員被配置為主電池組。當電池組被添加到電池系統時，在配置清單底部為該電池組創建條目。因此，配置清單401a、401b、401c、401d中最舊的成員被配置為主電池組。

選擇配置清單401c的最舊（頂部）成員可能對傳統方法有利。例如，關於基於ID值確定主電池組，可以減少主電池組的改變次數。利用後一種方法，將從配置清單401d發生第二改變，其中電池組5將變成主電池組。

在圖4所示的安裝場景中，電池組1（其用作主電池組）被移除，如配置清單401b所示。因此，電池組2（最舊的從電池組）變成新的主電池組，如配置清單401c所示。為了完成轉換，電池組2可以從其他電池組請求電池組資訊，以便能夠適當地命令其他電池組。

隨後，將電池組5插入到電池系統中，導致將新條目被添加到配置清單401d中，其中ID 243與先前移除的電池組1的ID相同。在圖4所示的實施例中，電池組5可以是重新插入的舊的主電池組或插入電池系統的新的電池組。

在一些實施例中，當電池組從電池系統移除時，電池組資訊可能會丟失。當重新插入電池組時，重新插入的電池組可從配置的電池組獲取電池資訊。然而，一些實施例可以支援記憶體持久性（例如，快閃記憶體），使得即使在移除並重新插入電池組時也將電池組資訊保留在電池組處。

圖5示出了根據實施例的用於配置複數電池組的流程圖500。在框501處，將電池組添加到電池系統。如果沒有其他電池組連接到通訊通道，如在框502處所確定的，則在配置清單的頂部添加條目，並且在框504處，電池組變為主電池組。否則，在框503處，添加的電池組被添加到配置清單的底部並變成從電池組。

在框504處，將電池組被從從電池系統移除。如果在框505處確定電池組是配置清單的第一成員，則在框506移除該條目，並且在框507處將對應於下一條目的電池組指定為主電池組。否則，在框508處刪除所移除的電池組的條目。

圖6A示出了用於根據圖5所示的流程圖配置複數電池組的通用訊息流場景。通用訊息表示由不同通訊通道支援的訊息，例如經由控制器區域網路（CAN）匯流排、乙太網路、工業乙太網路、MODBUS或藍牙低功耗（BLE）和/或類似物。

圖6A中的訊息流基於集中式方法，其中主電池組維護配置清單並藉由通訊通道將其重複地（例如，週期性地）發送到其他電池組。然而，實施例（例如，如圖6D所示）可以支持分散式方法，其中每個電池組本地維護其自己的配置清單並且在通訊通道上重複廣播它。因為電池組從其他電池組接收全部廣播，所以電池組能夠修改其自己的配置清單以與其他電池組廣播的配置清單一致。

當電池組601（電池組1）在事件631處變成主電池組時，電池組601將週期性更新訊息661a、661b、661c分別發送到電池組602、603和604。如果訊息協定支援由連接到通訊通道的全部電池組接收和處理的單個廣播訊息（例如，具有全域目的地址），則電池組601僅發送一條訊息。否則，電池組601向電池組602、603和604（它們被配置為從電池組）發送單獨的訊息。

在一些實施例中，訊息661a、661b、661c可以重複地但不是週期性地發送。

週期性更新訊息661a、661b、661c可以包含配置資訊（例如如圖4所示的配置清單401a、401b、401c、401d）。在一些實施例中，電池組601週期性地發送廣播訊息。然而，如果電池組601被移除（例如，對應於事件632），則更新訊息的週期性傳輸將被中斷。

當最舊的從電池組（電池組602）在事件633處檢測到中斷時，電池組602承擔主電池組的角色。因此，電池組602移除配置清單的頂部條目（對應於電池組601），並經由更新訊息662a、662b週期性地發送修訂的配置清單。

當電池組605（電池組5）在事件634處被添加時，電池組605根據SAE J1939位址聲明過程發送加入請求663。因此，電池組605由電池組602（目前是主電池組）在事件635處添加，並且電池組602週期性地發送更新訊息664a、664b、664c和更新訊息665a、665b、665c。

圖6B示出了根據實施例的用於配置複數電池組的CAN匯流排上的訊息流場景。

CAN通訊協議（ISO-11898：2003）描述了資訊是如何在網路上的設備之間傳遞的，並且符合按照層定義的開放系統互相連線（OSI）模型。由實體媒體連接的設備之間的實際通訊由模型的實體層定義。ISO 11898體系結構定義了七層OSI/ISO模型的最低兩層，稱為資料連結層和實體層。

CAN通訊協定支援標準版本（11位元識別字欄位）和擴展版本（29位元識別字欄位）。然而，實施例通常使用標準版本，因為所支援的識別字空間通常足夠大。

CAN匯流排通常稱為廣播類型的匯流排，其中每個訊息包含源位址（例如，設備ID）而不是目的地址。因此，全部電池組（對應於節點）可“聽到”所有傳輸。電池組可以選擇性地忽略訊息，或者可以藉由提供本地過濾來處理訊息，使得每個電池組可以對相關訊息做出回應。

實施例可以使用CAN協定中規定的 資料訊框訊息。該訊息類型攜帶0-8位元組的有淨負荷，其中資料欄位（通常由在電池組處執行的軟體應用）在較高協定層被解釋。例如，當從電池組將狀態資訊發送回主電池組時，資料欄位可以傳送SoC和/或SoH資訊。

為了將識別值（位址）分配給電池組、終端裝置或充電器，實施例可以工業標準，例如SAE J1939位址聲明過程。SAE J1939協定是建立在CAN資料連結和實體層之上的較高協定層。

參考圖6B，當電池組601（電池組1）在事件636處變成主電池組時，電池組601將週期性資料訊框訊息671分別發送到電池組602、603和604。（因為CAN協定僅支援源位址，所以全部電池組可接收並處理經由CAN匯流排發送的單個廣播訊息。）資料訊框訊息671對應於圖6A所示的週期性更新訊息661a、661b、661c。資料訊框訊息671至少包含淨負荷中的配置清單。

當電池組601被移除時（例如，對應於事件637），週期性資料訊框訊息的週期性傳輸被中斷。

當由最舊的從電池組（電池組602）在事件638處檢測到中斷時，電池組602承擔主電池組的角色。因此，電池組602移除配置清單的頂部條目（對應於電池組601），並經由資料訊框訊息672週期性地發送修訂的配置清單。

當電池組605（電池組5）在事件639處被添加時，電池組605啟動聲明其識別（ID）值的位址聲明過程673。當成功完成時，帶有電池組605的識別的條目由主電池組602在事件640處添加到配置清單的底部。

隨後，電池組602（現在是主電池組）週期性地發送廣播資料訊框訊息674。

圖6C示出了根據實施例的用於配置複數電池組的圖6B所示的訊息流場景的變化。與圖6B一樣，電池組601（在事件641處指定為主電池組）經由訊息681週期性地發送配置清單。然而，從電池組602、603和604返回確認訊息682a至682c以確認接收。

在事件642處，將電池組604從從電池系統移除。當電池組601週期性地發送訊息683時，僅返回訊息684a至684b。因此，在事件643處發生訊息超時，且主電池組601檢測到電池組604已被移除並從配置清單中移除電池組604的條目。修改的配置清單包括在下一個週期性廣播中。

圖6D示出了圖6B中所示的訊息流場景的變化，其中以分散式而不是集中式的方式維護配置清單。

電池組601在事件644處分佈為主電池組。活動電池組601至604中的每一個維護其自己的配置清單，並經由CAN匯流排經由訊息691a至691d將該配置清單廣播到他電池組，而不是主電池組維護和發送配置清單到其他電池組，其中列表_1、列表_2、列表_3和列表_4分別對應於在電池組601至604處維護的配置訊息。必要時，電池組601至604可修改其自己的配置清單以與其他電池組廣播的配置清單一致。例如，電池組可能最近被插入到電池系統中，並且可能需要修訂其配置清單以與目前配置一致。

當將電池組601移除時（例如，對應於事件645），來自電池組601的週期性資料訊框訊息的週期性傳輸終止。

當電池組602至604在事件646處檢測到終止時，電池組602承擔主電池組的角色。因此，電池組602至604移除在電池組602至604處本地維護的配置清單（對應於電池組601）的頂部條目，並且經由資料訊框訊息692a至692c週期性地發送修訂的配置清單。

當電池組605（電池組5）在事件647處被添加時，電池組605啟動聲明其識別（ID）值的位址聲明過程693。當成功完成時，電池組602至604將電池組5添加到配置清單的本機複本的底部。605在事件648處，且隨後修訂的配置清單經由資料訊框訊息694a至694d廣播。根據涉及平衡的實施例的一個方面，如將要討論的，在大型電池組系統中的複數鋰離子電池組之間電流的湧入是鋰離子電池單元出現的不期望的現象，因為大的湧入電流可能會降低鋰離子電池單元的壽命。這種現象可能由於電池系統中的電池組之間的SoC值的大的變化而發生。例如，當全新的鋰離子電池組被添加到電池組系統時，其在其新壽命開始時的容量（例如，能量水準）可能顯著不同於已經存在於電池組系統中的舊電池組的電池單元的容量。新電池組的電池與舊電池組的電池之間的這種能量水準差可能會損壞的電池組系統中的其他鋰離子電池單元。該方面涉及利用內部（非外部）電池管理系統和主從拓撲的平衡技術。

如先前所述，一些實施例基於電池組連接到通訊通道（例如，CAN匯流排）的時間來排序配置清單。利用這種方法，最舊的電池組被指定為主電池組。然而，其他實施例可以使用不同的方法。例如，配置清單的成員可以藉由減小電池組的開路電壓值來從上到下排序。當電池組的放電陣列被禁用時（換句話說，電池組沒有放電到電池系統的電源匯流排上），可以測量電池組的開路電壓。

每個電池組可以與連接到通訊通道的其他電池組共用其測量的開路電壓。基於所測量的開路電壓，對配置清單進行維護，其中每個電池組的條目按降冪列出。對應於頂部條目的電池組具有最大開路電壓並用作電池系統的主電池組。在示例性實施例中，電池系統包括分別具有開路電壓V _open1、V _open2和V _open3的第一電池組、第二電池組和第三電池組，其中V _open2＞V _open3＞V _open1。配置清單的頂部條目與第二電池組（主電池組）相關聯，隨後是第三電池組的條目、再隨後是第一電池組的條目與其相關聯。因此，如果第二電池失效，則第三電池組將承擔主電池組的角色。

在一些實施例中，為電池系統中的電池組分配ID，同時測量開路電壓並將其儲存在配置清單中。在兩個電池組的開路電壓相等的不頻繁的情況下，可以隨機選擇一個電池組或者可以藉由最高數位ID來選擇一個電池組。

當電池組安裝到電池系統中時，配置清單可能會更新。例如，放電開始之後安裝的電池組初始將進入備用模式（其中放電陣列被禁用），使得電池組可以測量開路電壓。然後，新安裝的電池組可以經由通訊通道與其他電池組共用測量的開路電壓。在一些實施例中，然後可以基於測量的開路電壓用新安裝的電池組的條目更新配置清單。然而，在一些實施例中，目前配置清單可保持不變，直到正被放電的電池組從電池系統斷開為止。

在一些實施例中，配置清單可由主電池組集中維護。然而，在一些實施例中，電池系統中的每個電池組可以基於經由通訊通道共用的資訊來維護其自己的配置清單的副本。

根據涉及平衡的實施例的一個方面，如將要討論的，在大型電池組系統中的複數鋰離子電池組之間電流的湧入是鋰離子電池單元出現的不期望的現象，因為大的湧入電流可能會降低鋰離子電池單元的壽命。這種現象可能由於電池系統中的電池組之間的SoC值的大的變化而發生。例如，當全新的鋰離子電池組被添加到電池組系統時，其在其新壽命開始時的容量（例如，能量水準）可能顯著不同於已經存在於電池組系統中的舊電池組的電池單元的容量。新電池組的電池與舊電池組的電池之間的這種能量水準差可能會損壞的電池組系統中的其他鋰離子電池單元。該方面涉及利用內部（非外部）電池管理系統和主從拓撲的平衡技術。

根據實施例的一個方面，可以在大型電池組系統中支援用於鋰離子電池單元的不同平衡技術。例如，該方面包括三種平衡技術：“智慧轉換器平衡”、“開始直接平衡”和“開始交錯平衡”，它們可用於中大型電池組實施方案中以確保鋰離子電池單元的安全使用和壽命。該方面可以利用轉換器（具有電池預充電電路）來對每個電池組進行充電平衡，以防止和/或限制湧入電流、過電流故障和/或短路故障。

圖7A示出了根據實施例的用於確定複數電池組的平衡類型的流程圖700。

在框701處，主電池組從睡眠狀態轉換。例如，當未使用終端裝置時，主電池組可週期性地喚醒以確定運行狀態是否有變化。

在框702處，主電池組確定安裝在電池系統中的電池組的數量。例如，主電池組可以驗證確認清單上的全部電池組在通訊通道上是活動的。

在框704處，主電池組基於設備的功率要求（例如，經由通訊通道從終端裝置獲取）確定是否安裝了最小數量的電池組（包括自身）。

如果沒有最小數量的電池組可用於對終端裝置適當供電，則在框705處，藉由主電池組命令從電池組（以及其自身）打開相應的放電陣列來防止所配置的電池組放電。在框706處啟動故障指示器，該故障指示器指示沒有安裝足夠的電池組來對終端裝置供電。如果在框707處安裝了附加電池組，則在框708處清除故障指示器。如果在框709處終端裝置被啟動或以其他方式被賦能（例如，鍵處於“接通”位置），則過程700返回到框704。否則，過程700返回到框701。

返回到框704，當主電池組確定存在足夠數量的電池組時，在框710處，主電池組從從電池組中的每一個收集電池組資訊（例如，SoC、SoH和電壓資訊）以及收集其自身的電池組資訊。例如，如將進一步詳細討論的，主電池組可以向配置的從電池組中的每一個發送“請求電池組資訊”訊息，並且因應於所請求的資訊從每個從電池組接收“電池組資訊”訊息。

在框711，主電池組根據收集的SoC資料確定是否需要平衡。例如，一些電池組可能具有高SoC，而一些可能具有低SoC。藉由平衡電池組，足夠數量的電池組可用於適當地放電，以便對終端裝置供電。

如果不需要平衡，則在框717處，電池系統可以放電以向終端裝置供電。

如果需要平衡，則在框712處確定平衡的類型。如將更詳細討論的，實施例可以支援三種不同類型的平衡：轉換器平衡（框713）、直接平衡（框714）和交錯平衡（框715）。

表1和表2給出了根據實施例的平衡的例子。

表 1 ：平衡的例子
時間	電池組 1	電池組 2	電池組 3	電池組 4	類型
T0	100%	15%	15%	15%	轉換器
T1	85%	20%	20%	20%	轉換器
T2	65%	32%*	32%	32%	交錯
T3	60%	38%	33%*	33%	交錯
T4	54%	39%	39%	34%*	交錯
T5	49%	40%*	40%	40%	交錯
T6	45%	43%	41%*	41%	交錯
繼續交錯平衡直至完成 注意：“*”表示電池組由電池組1直接充電

表 2 ：平衡的例子
時間	電池組 1	電池組 2	類型
T0	100%	15%	轉換器
T1	85%	20%	轉換器
T2	65%	32%	直接
T3	60%	37%	直接
T4	55%	42%	直接
T5	48%	48%	（平衡完成）

上述例子示出了當電池組被平衡時平衡的類型可以改變。例如，根據表1，平衡類型從轉換器平衡變為交錯平衡，而根據表2，平衡類型從轉換器平衡變為直接平衡。

在平衡之後，如在框716處確定的，如果電池組的數量可用於放電，則可在框717處對終端裝置供電。否則，可基於從先前的平衡獲取的修訂的SoC值重新平衡電池組。

當重新平衡發生時，如在框716處所確定的，重新平衡可以利用與先前使用的不同類型的平衡。例如，可以首先應用轉換器平衡，而隨後的重新平衡可以利用交錯平衡。

圖7B擴展了圖7A所示的用於確定充電平衡的類型的框712。例如，一個實施例可以支持多種平衡類型，例如如先前所述的直接平衡、轉換器平衡和交錯平衡。

在框721處，如果電池組之間的SoC值的可變性足夠小，則在框722處，電池系統能夠對終端裝置供電。（例如，全部電池組對之間的SoC差值小於預定臨界值。）否則，過程712繼續平衡電池組。

在框723處識別具有最高SoC值的電池組，使得所識別的電池組可以放電，從而在平衡期間向其他電池組提供電荷。

在框724處，過程712確定是否不能應用直接平衡（例如，當最高SoC電池組與所識別的電池組之間的SoC差值高於預定SoC臨界值時）。如果是，則在框728處將轉換器平衡應用於所識別的電池組（其中最高SoC電池組放電到電源匯流排上並且所識別的電池組經由其轉換器通過電源匯流排充電）。當轉換器平衡完成時，過程712可返回到框721並確定平衡是否可應用於電池組的不同組合，其中平衡類型可以相同或不同（例如，直接平衡或交錯平衡）。

返回參考框724，如果可以應用直接平衡（例如，當最高SoC電池組與所識別的電池組之間的SoC差值低於預定SoC臨界值時），則過程712在框725處確定是否可以將轉換器平衡應用於一個或更多個其他電池組。如果是，則在框727處對最高SoC電池組、所識別的電池組以及一個或更多個其他包應用交錯平衡。否則，在框726處，在最高SoC電池組與所識別的電池組之間應用直接平衡。

圖7C示出了根據實施例的用於確定複數電池組的平衡類型的流程圖700。

表3示出了電池系統的運行模式與安全聯鎖引腳（指示器）和喚醒引腳（指示器）之間的關係。例如，當電池組被正確地插入到電池系統中時（如由通過電池組連接器的聯鎖連接感測到的），安全聯鎖引腳為“接通”，並且當使用者轉動鑰匙以啟動用電器具（終端裝置）時，喚醒引腳為“接通”。

表 3 ：運行模式
喚醒引腳	安全聯鎖引腳	模式
斷開	斷開	斷開（睡眠）
斷開	接通	平衡
接通	接通	充電/放電
接通	斷開	斷開（睡眠）

當處於斷開（睡眠）模式時，電池組的放電和充電陣列被禁用，並且電池組僅消耗足夠以使得當電池組檢測到適當的信號（例如，喚醒指示器）時電池組可以轉換到另一狀態（例如，平衡模式）的電力。

在一些實施例中，如表3所示，電池系統可以支援多種運行模式：斷開（睡眠）、平衡和充電/放電。雖然示出了用於充電/放電的單一模式，但是充電和放電是基於電池系統與其外部環境的交互的單獨運行。例如，當喚醒指示器和安全聯鎖指示器接通時，並且如果經由CAN匯流排感測到充電器（通常在電池系統外部），則電池系統進入充電狀態。然而，如果電池系統感測到終端裝置（例如，器具），則電池系統進入放電狀態。如將進一步詳細討論的，電池系統可以在處於充電模式時支援“智慧充電”且在處於放電模式時支援“智慧放電”。

圖7C類似於圖7A；然而，根據表3中所示的關係，過程730包括與睡眠、平衡和充電/放電模式的交互。在框731處，當沒有檢測到安全聯鎖指示器時，電池系統進入睡眠模式。否則，電池系統（通常由主電池組）收集配置資訊（例如，關於不同電池組的SoC資訊）。在框732處，電池系統確定是否檢測到喚醒指示器。如果沒有，則電池系統進入平衡模式。否則，電池系統進入充電/放電模式。

圖8示出了基於流程圖700並根據實施例的用於確定複數電池組的平衡類型的訊息流場景800。主電池組802基於目前確認列表的條目，確認電池組803和804在事件851處對應於訊息861a、861b、862和863的可用性。如先前所述，實施例可以支援不同的訊息傳送協定。例如，根據CAN協定，資料訊框訊息可以在資料欄位中包含指示確認請求或者確認回應的資料。如先前所述，資料的解釋根據在終端裝置801和電池組802至804處執行的應用軟體。

終端裝置801在訊息886中提供其功率要求，使得主電池組801可以在事件852處確定終端裝置801所需的電池組數量。

在事件853處，主電池組802經由訊息865至868收集關於其他電池組的SoC資料。（主電池組802可以使用電池組內的內部訊息傳送來獲取關於其自身的SoC。）例如，根據CAN協定，包含在請求電池組資訊訊息865中的資料可被解釋為來自目標電池組的請求，而包資訊訊息866中的資料可被解釋為來自目的電池組的請求的資料（例如，SoC資料）。

基於所收集的SoC資料，主電池組801確定所需平衡的類型（如果需要）並啟動適當的平衡過程（例如，圖9、圖11和圖13所示的過程）。

如先前所述，實施例可以支援不同類型的平衡，例如：轉換器平衡、直接平衡和交錯平衡。轉換器平衡通常比直接平衡需要更長的時間段。

雖然圖9、圖11和圖13所示的過程通常在主電池組處執行，但主電池在平衡期間不需要改變或放電。該確定基於電池單元203和210的SoC值（分別在圖2A和圖2B中示出），而不是基於電池組是主電池組還是從電池組。

圖9示出了根據實施例的用於對複數電池組進行轉換器平衡的流程圖713（參考圖7A）。在框901處開始轉換器平衡，其中電池組中的一個（主電池組或從主電池組中的一個）對其他電池組中的一個或更多個充電。

在轉換器平衡的情況下，單個電池組的電荷經由充電的電池組中的每一個上的轉換器轉移到一個或更多個電池組。因此，這種類型的平衡涉及兩個或更多個電池組。

雖然未明確示出，但是主電池組收集關於包括其自身在內的全部電池組的SoC資料。例如，主電池組可以經由CAN匯流排從其他電池組請求電池狀態資訊，並且在內部獲取其自己的SoC資料。

在框902處，主電池組藉由賦能放電陣列來賦能具有最高SoC的電池組用於放電。藉由賦能充電陣列和車載轉換器，主電池組還使具有最低SoC的電池組中的一個或更多個能夠接受來自放電電池組的電荷。

在框904處，主電池組從上述電池組獲取SoC值，並在框905處繼續平衡過程，直到在框905處獲取期望的電荷平衡。如果電荷平衡足夠，則電池組可用於對終端裝置供電。然而，隨後可以應用更快的平衡模式（例如，如將要討論的直接平衡）。

圖10示出了根據實施例的用於對複數電池組進行轉換器平衡的訊息流場景。電池組1002、1003和1004初始分別具有100%、65%和65%的SoC值。如先前所述，主電池組1002可藉由請求電池狀態資訊並經由CAN匯流排上的資料訊框訊息接收狀態資訊來獲取SoC值。

在事件1051處，主電池組1002確定電池組1003和1004將由其自身充電（電池組1002）。為此，主電池組賦能其自己的放電陣列，並經由訊息1061和1062賦能充電陣列和轉換器。在事件1052處繼續平衡直到獲取所需的平衡電荷（80%、75%和75%）。此時，平衡結束，使得主電池組禁用其充電陣列，並且經由訊息1063和1064禁用電池組1003和1004的充電陣列和轉換器。

圖11示出了根據實施例的用於對複數電池組進行直接平衡的流程圖714。如圖7A所示，當過程700確定應當執行直接平衡時，主電池組在框1101處啟動直接平衡。

在直接平衡的情況下，電池組中的一個通過低阻抗電氣通路對另一電池組充電。因此，僅兩個電池組涉及平衡類型。

雖然未明確示出，但是主電池組獲取電池系統中全部安裝的電池組的SoC值。為了這樣做，主電池組向從電池組發送狀態請求，並經由通訊通道上的訊息傳送從從電池組接收狀態資訊（例如，SoC值）。然而，因為主電池知道其自己的電池單元狀態，所以僅需要用於主電池的內部訊息傳送。

在框1102處，主電池組藉由賦能其放電陣列來命令具有較高SoC的電池組開始放電，並且在框1103處，主電池組藉由賦能其充電陣列來命令具有較低SoC的電池組中的一個開始充電。

在框1104處，主電池組從被充電平衡的電池組收集SoC資料。當在框1105處達到可接受的SoC時，在框1106處終止直接平衡。

圖12示出了根據實施例的用於對複數電池組進行直接平衡的訊息流場景。主電池組（電池組1201）分別收集電池組1201的初始SoC值80%、70%和90%，以及電池組1202和1203的初始SoC值。

因為電池組1202具有最低的SoC並且電池組1203具有最高的SoC，所以主電池組分別經由訊息1261和1262命令電池組1202賦能其充電陣列並且命令電池組1203賦能其放電陣列。

當電池組1202和1203的SoC值達到80%時，主電池組（電池組1202）確定在事件1251處完成直接平衡，且因此分別經由訊息1263和1264禁用充電陣列和放電陣列。

圖13示出了根據實施例的用於對複數電池組進行交錯平衡的流程圖714。如圖7A所示，當過程700確定應當執行交錯平衡時，主電池組在框1301處啟動交錯平衡。

交錯平衡利用演算法直接平衡。藉由交錯平衡，電池組中的一個（通常是最高SoC值）直接對具有較低SoC的另一電池組進行充電，同時通過轉換器平衡對一個或更多個其他較低SoC的電池組進行充電（其中賦能位於經充電的電池組上的轉換器）。為了將其他較低SoC的電池組保持在可接受的範圍內，直接平衡可以切換到不同的較低SoC的電池組，而先前的較低SoC的電池組現在是經過轉換器平衡的。

與如圖11所示的框1101和1102類似，在框1301和1302處，利用具有最高SOC的電池組和具有低SoC的群組中的另一電池組建立直接平衡。然而，在框1304處，利用低SoC群組中的電池組的一些或全部建立轉換器平衡。

在框1305處，主電池組收集參與電池組的更新的SoC值。當被直接充電的電池組達到確定的SoC臨界值時（例如，當低SoC群組中的一個電池組發生不平衡時），在框1307處建立與低SoC群組中的另一電池組的直接平衡。

當全部電池組在可接受的SoC範圍內時，如在框1308所確定的，在框1309處終止交錯平衡。

圖14和圖15示出了根據實施例的用於對複數電池組進行交錯平衡的訊息流場景。主電池組（電池組1401）分別收集電池組1401處的初始SoC值60%、60%和100%以及電池組1402和1403處的初始SoC值。

在事件1451處，主電池組1401在電池組1402（在低SoC群組中）與電池組1403（最高SoC）之間啟動直接平衡，並在電池組1403與其自身（也在低SoC組中）之間建立轉換器平衡。因此，主電池組1401藉由通訊通道分別發送對應於電池組1461和1462的訊息1461和1462，並根據需要產生任何內部訊息傳送，以賦能其充電陣列和轉換器。

作為平衡的結果，電池組1401、1402和1403的SoC值分別變為62%、70%和88%。由於電池組1401與電池組1402之間的充電不平衡，主電池組1401在電池組1403與其自身之間建立直接平衡，並為電池組1402建立轉換器平衡。因此，在事件1452處，主電池組1401命令電池組1402經由訊息1463賦能其轉換器（使得充電現在經由轉換器發生而非直接發生），且禁用其自己的轉換器，使得其電池單元直接暴露於充電。

參考圖15，作為平衡的結果，電池組1401、1402和1403的SoC值分別變為72%、72%和76%。在事件1453處，主電池組1401藉由將訊息1464和1465分別發送到電池組1403和1402來確定平衡已完成並終止交錯平衡，並且在內部禁用其充電陣列。

參考圖15，作為平衡的結果，電池組1401、1402和1403的SoC值分別變為72%、72%和76%。在事件1453處，主電池組1401藉由將訊息1464和1465分別發送到電池組1403和1402來確定平衡已完成並終止交錯平衡，並且在內部禁用其充電陣列。

智慧系統和演算法方法（例如，如圖17所示的過程1700）可以確保對應於複數電池組的SoC可以變得更加平衡，以例如確保複數電池組可以一起充電。在各種實施例中，電池組可以包括一個或更多個電池和/或可以包括一個或更多個電池的設備。電池組的一個或更多個電池可共用各種特徵（例如，充電狀態、健康狀態等）。此外，每個電池組例如在其對其他電池組或終端裝置充電或放電的能力方面能夠被賦能或禁用。

仍然參考圖16，具有大的SoC變化的電池組不能立即與充電器1601連接。例如，如圖16所示，每個具有比其他電池組更低的SoC（例如，分別為20%和20%）的電池組1602a和1603a可以更早地充電（例如，在其他電池組之前），直到可以達到設置的臨界值，在該臨界值處可以對具有更高SoC的電池組（例如，電池組1604b）充電。例如，在對具有較高SoC的電池組進行充電之前優先對具有較低SoC的電池組進行充電可能是必要的，因為如果沒有這樣做，首先對具有較高SoC的較高電池組進行充電可能會對較低SoC電池組造成快速湧入電流。在一些方面中，本文所提出的系統和設備可藉由賦能充電器與相應電池組之間的放電陣列的流動來致使對各種電池組充電。

如圖16所示，初始對電池組1602a和1603a充電使得它們的SoC從20%增加到40%（例如，如圖1602b和圖1603b所示）。可以繼續對電池組1602b至1604b充電，直到達到電池組1605b的SoC水準。此時，可賦能電池組1605b，使得可以繼續對電池組1602b至1605b充電。

圖17示出了根據實施例的用於對複數電池組充電的方法1700的示例性流程圖。方法1700可由具有一個或更多個處理器的計算裝置執行，該處理器可通訊地連結到複數電池組中的一個或更多個和/或連結到充電器。同樣或者可替換地，執行方法1700的計算裝置可以包括電池組（例如，“主電池組”或“主電池組”），其具有管理複數電池組中的其他電池組的一個或更多個功能的能力。在獲取電池系統中的電池組的SoC值之後，在框1701處，電池組的子集可被分組為較低SoC群組。例如，所獲取的SoC值（例如，SoC讀數）可以例如基於預定範圍被分類到各種水準。具有最低SoC值的那些電池組可被分組為最低水準。在特定水準內的電池組可具有在彼此的特定或預定範圍內的SoC值。具有第二最低SoC值（例如高於最低水準的SoC值但低於其餘電池組的SoC值）的那些電池組可被置於第二最低水準。如本文所使用，“較低SoC電池組”可以指包括以下項的列表的電池組：（1）具有最低水準的SoC值的電池組的群組和（2）具有第二最低水準的SoC值的電池組的群組。

在框1702處，可以確定SoC臨界值。SoC臨界值可以約等於一個或更多個電池組的群組的SoC值，該一個或更多個電池組具有剛好高於具有最低SoC值的電池組的群組的SoC值。例如，SoC臨界值可以基於第二最低水準的SoC值（例如，第二最低水準的電池組的SoC值的平均值）。

在框1703處，具有最低水準的SoC的群組的電池組能夠被賦能以進行充電，從而例如便於具有最低水準的SoC的電池組的充電。在一些方面中，如果安全聯鎖引腳或喚醒引腳中的一者或兩者被設置為“接通”，則可以賦能充電，如先前所述。

當充電的電池組的SoC值達到SoC臨界值時，如在框1704處所確定的，過程1700可以包括確定是否擴大該清單（例如，步驟1701的“較低SoC電池組”列表）以用於在框1705處的後續充電。確定是否擴大列表可以基於電池組的SoC是否存在顯著的可變性（例如，電池組的SoC可變性是否滿足SoC可變性臨界值），如將關於圖18C進一步描述的。如果要擴大該列表，則可以更新SoC臨界值（例如，基於確定更新的列表中的SoC的第二最低水準），可以賦能所選擇的電池組，並且可以在框1706和1707處繼續充電。

圖18A示出了對圖16所示例子的複數電池組充電的訊息流場景。在這種場景中，充電器1801a可以執行以下項的一次或多次反覆運算：從複數電池組（例如，電池組1802a至1805a）收集SoC資料（例如，接收SoC讀數），識別SoC水準以基於SoC水準形成列表，以及賦能經由通訊通道（例如，CAN匯流排）將選擇的電池組充電到SoC臨界值。例如，在事件1851a處，充電器1801a可以將初始SoC值20%、20%、40%和60%分別從電池組1802a、1803a、1804a和1805a收集。

在事件1851b處，充電器1801a可以確定具有最低水準的SoC值的電池組的群組包括電池組1802a和1803a，並且具有較高（例如，第二最低）水準的SoC值的電池組的群組包括電池組1804a。可以形成電池組列表，並且電池組列表可以包括處於最低水準的SoC的電池組和處於較高水準（例如，第二最低水準）的SoC的電池組。

在事件1851c處，充電器1801a可以經由訊息1861和1862賦能對具有最低水準的SoC值的電池組的群組（例如，電池組1802a和1803a）的充電。充電可以繼續直到這些電池組的SoC值滿足基於具有較高SoC值的一個或更多個電池組的群組（例如，具有第二最低水準的SoC值的電池組（例如，電池組1804a為40%））的SoC臨界值。

在事件1852a處，充電器1801a可以收集全部電池組的SoC值。如圖18A所示，作為前述在事件1851c處充電的結果，電池組1802a和1803a的SoC值將會增加到40%。在事件1852b，充電器1801a可確定擴展在事件1851a處確定的電池組列表。例如，可以為電池組1802a至1805a確定SoC可變性，並且可以基於顯著到足以滿足SoC可變性臨界值的SoC可變性來擴展列表。在圖18A所示的場景中，電池組1806a具有60%的SoC值，其不同於電池組1802a、1803a和1804a的更新的SoC值40%。因此，電池組1802a、1803a、1804a和1805a表現出SoC可變性，這可能使得充電器1801a擴大列表。擴大的列表可以包括更新的具有最低水準的SoC值的一個或更多個電池組的群組（例如，電池組1802a、1803a、18004a）和更新的具有較高水準的SoC值的一個或更多個電池組的群組（例如，電池組1805a）。前一群組（例如，具有最低水準的SoC值的電池組的群組）因此可以包括電池組1804a。在事件1852c處，充電器1852c因此可以經由訊息1863賦能對電池組1802a、1803a和1804a的充電。

圖18B示出了用於為圖16所示例子的複數電池組充電的示例性訊息流場景。然而，不是充電器1801b收集SoC資料並賦能電池組，而是主電池組1802b在經由連接指示器1871檢測到充電器1801b時這樣做。連接指示器1871可以藉由不同的方法獲取，包括藉由通訊通道、引腳等等進行訊息傳送。

圖18C示出了根據非限制性實施例的用於智慧地為複數電池組充電的方法1800C的示例性流程圖。方法1800C可以由具有一個或更多個處理器的計算裝置來執行。計算裝置可以是通訊地連結到電池組中的一個或更多個和/或充電器的獨立設備。同樣或者可替換地，計算裝置可以包括具有管理複數電池組中的其他電池組的一個或更多個功能的能力的電池組中的一個（例如，主電池組）。同樣或者可替換地，計算裝置可以包括充電器。

如先前所述，每個電池組可以具有指示例如相對於其容量的充電程度或水準的充電狀態（SoC）。在步驟1874處，計算裝置可以接收複數電池組中的每一個的SoC的讀數（例如，第一讀數）。可以經由每個電池組處的感測器或監視器獲取讀數。如先前所述，SoC可以在複數電池組之間變化或者可以保持相對恒定。可計算SoC可變性（例如，第一SoC可變性）以指示複數電池組的SoC的可變性程度（例如，如在步驟1875中）。

SoC可變性可以基於在步驟1874中獲取的相應電池組中的每一個的SoC。例如，SoC可變性可以基於以下項中的一個或更多個：方差、標準差、範圍（例如四分位差）、平均絕對差、中值絕對偏差、平均絕對偏差、距離標準差或基於複數電池組中的每一個的SoC值的類似度量。例如，在上面討論的包括複數電池組（例如，電池組1、電池組2、電池組3和電池組4）的表1中，在時間T0處的SoC可變性大於在時間T6處的SoC可變性。在一個方面，在基於計算的SoC值範圍確定SoC可變性的情況下，電池組在T0處的SoC可變性為85（即，100%至15%），而在T6處的SoC可變性僅為4（例如，45%至41%）。如果將“5”設置為SoC可變性臨界值，則可以說在T6處的SoC可變性已經如該滿足了（例如，下降到低於）該臨界值。

在一些方面中，在計算裝置可以接收SoC讀數之前，聯鎖安全引腳可能需要允許發生與電池組的交互。例如，計算裝置初始可確定聯鎖安全引腳允許從複數電池組接收SoC讀數。

計算裝置可以例如在儲存裝置202中儲存指示SoC的可變性臨界值的度量，以例如指示SoC的可變性是否無關緊要。例如，如果電池組（例如，第一電池組）的SoC顯著低於另一電池組（例如，第二電池組）的SoC，則SoC可變性很可能很大並且因此不滿足SoC可變性臨界值。在步驟1876處，計算裝置因此可以確定SoC可變性（例如，如在步驟1875中計算的）是否滿足SoC可變性臨界值。

如果SoC可變性不滿足SoC可變性臨界值（例如，複數電池組之間的SoC的變化是顯著的），則計算裝置可以建立SoC臨界值（例如，如在步驟1878中）。SoC臨界值可以基於具有最低SoC的電池組（例如，第一電池組）之後的具有下一較高SoC讀數的電池組（例如，第二電池組）的SoC讀數。因此，計算裝置可識別最低SoC讀數以便確定下一較高SoC讀數（例如，如在步驟1877中）。例如，如關於圖16所討論的，電池組1604a具有40%的SoC，其是在屬於電池組1602a和1603a的電池組的最低SoC為20%之後的下一較高SoC。因此，基於關於圖16所示的例子，可以將SoC臨界值設置為40%。

此外，在步驟1879處，計算裝置可以例如藉由賦能從充電器到電池組的電荷陣列來使得具有比建立的SoC臨界值低的SoC的電池組充電。充電可以使得電池組的SoC增加，以例如使得它接近、匹配和/或滿足SoC臨界值。

在一些方面中，在計算裝置可以使得對如先前所述的任何電池組充電之前，喚醒引腳可能需要允許充電發生。例如，在充電發生之前可能需要將喚醒引腳設置為“接通”。計算裝置可在使得電池組充電之前初始確定喚醒引腳被設置為“接通”。

這可以由計算裝置經由複數電池組中的每一個的SoC的附加讀數（例如，第二讀數）來檢測。此外，計算裝置可以基於附加讀數確定或計算複數電池組的第二SoC可變性。可以發現第二SoC可變性滿足SOC可變性臨界值。

如果未發現第二SoC可變性滿足SoC可變性臨界值，則可重複方法1800C的一個或更多個步驟，直到滿足SoC可變性臨界值為止。例如，可以基於最低SoC之後的下一較高SoC來設置新的SoC臨界值，並且使得對具有最低SoC的電池組進行充電。

因此，在複數電池組的更新的SOC可變性滿足SOC可變性臨界值之後，可以執行以下項的一次或多次反覆運算：計算裝置可以識別複數備用電池設備內的一個或更多個電池組的第N個群組，其中第N個群組可具有複數電池組的SOC的先前讀取的最低水準；計算裝置還可以識別複數電池備份設備的一個或更多個電池組的第（N+1）個群組，其中第（N+1）個群組可具有複數電池組的SoC的先前讀數的第二最低水準；以及計算裝置可以產生包括第n個群組和第N+1個群組的列表。在每次反覆運算中，計算裝置可以確定在目前反覆運算中列表的SOC可變性不滿足SOC可變性臨界值。如果SoC可變性確實滿足SoC臨界值，則計算裝置可以退出反覆運算迴圈。然而，假設在每次反覆運算的SoC可變性不滿足SoC變化臨界值，則計算裝置可以使用第N+1個群組的SOC的先前讀數的SoC臨界值。隨後，計算裝置可以經由電荷陣列使得電池組的第N個群組充電，從而使得第N個群組的SOC增加並滿足SOC臨界值。計算裝置可以接收複數電池組中的每一個的SOC的後續讀數。因此，可以基於複數電池組中的每一個的SoC的後續讀數來確定複數電池組的更新的SoC可變性。如所討論的，可以重複上述步驟，直到SoC可變性（在每次反覆運算更新）滿足SoC可變性臨界值（例如，電池組的SoC變化小於指定範圍）。

下面的圖19A和圖19B示出了基於終端裝置的功率要求對終端裝置供電的電池系統的兩個例子。在圖19A中，僅需要一個電池組對終端裝置1901a、1901b供電，而在圖19B中，需要多於一個電池組對終端裝置1911a、1911b供電。

圖19A示出了根據實施例的複數電池組放電以便對終端裝置供電的例子。電池組1902a至1905a的初始SoC值分別是40%、40%、40%和60%。如圖19A所示，單個電池組（例如，具有60%的SoC的電池組1905a）初始可用於給終端裝置1901a供電，直到單個電池組的SoC值達到40%（與其他電池組相同的SoC值）（例如，如電池組1905b中）。僅使用具有最高或較高SoC水準的一個或更多個電池組的群組（在此情況下為單個電池組1905a）來初始地對終端裝置供電，直到該群組的SoC值達到該群組的其餘部分的SoC值為止。這可能是利用電池組對終端裝置供電的更有效和/或安全的方法。如圖19A所示，在具有初始較高SoC值的單個電池組已經用於初始地對終端裝置供電，並且其SoC讀數達到其他電池組（例如，電池組1902b至1905b）的讀數之後，其他電池組可以加入對終端裝置1901b供電。

圖19B示出了根據實施例的複數電池組放電以便對終端裝置供電的另一例子。如圖19B所示，電池組1912a至1915a的初始SoC值分別是40%、40%、40%和60%。在一些方面中，可能需要多於一個電池組來對終端裝置1911a至1911b供電。在這些方面中，本文所呈現的各種系統和方法可用於在對終端裝置1911a至1911b供電之前平衡電池組。可以執行電池組1912a至1914a的平衡，例如，以防止來自電池組1915a的不期望的電流湧入的風險，該電流湧入可能在沒有平衡的情況下發生。當實現平衡時，電池組1912b至1915b則可以對終端裝置1911b供電。

當對終端裝置（例如，機器）供電時，連接具有變化的SoC的電池組可能是有問題的。因此，為了防止這種有問題的情況，可能需要一種過程（通常實施智慧方法）來確保連接所需數量的電池組用於系統放電並在適當時賦能該數量的電池組。

通常，當需要複數電池組來對終端裝置供電時，最好不要同時連接具有較大SoC變化的電池組。相反，初始可以執行電池組的平衡。

放電可以首先使用具有較高SoC值的一個或更多個電池組，直到超過用於較低SoC電池組的設定臨界值，在該設定臨界值處可以賦能較低SoC電池組。

基於上述準則，過程2000和過程2010分別在圖20A和圖20B中示出。

圖20A示出了用於對複數電池組進行放電以給終端裝置供電的過程2000。在框2001至2003處，收集電池組的初始SoC值，並且可以基於SoC變化和終端裝置的功率要求來執行平衡。如先前所述，圖19B是如框2001至2003所述的平衡電池組的過程的示例性圖示。然而，如將在框2004至2008中描述的，本發明的一些方面可涉及在其他電池組可以參與對終端裝置的供電之前，藉由單個或有限數量的具有較高SoC水準的電池組對終端裝置進行初始供電。如先前所述，圖19A是藉由初始有限數量的電池組對終端裝置供電並藉由擴展可以對終端裝置供電的備用電池列表的過程的示例性圖示。

現在參考框2001a，可以獲取終端裝置的功率要求，並且可以獲取複數電池組中的每一個的SoC的第一讀數。複數電池組可以包括具有變化的SoC值的各種電池組或電池組的群組。在框2001b處，可以計算SoC可變性以確定複數電池組之間的SoC值變化的程度。同樣或者可替換地，可以識別最高SoC水準，並且計算裝置可以確定不是全部的電池組都具有最高SoC水準的SoC值。

根據SoC可變性，如果複數電池組被用於同時對終端裝置供電，則複數電池組可能造成風險。如先前關於圖19A所述，如果複數電池組中的一個或更多個的群組具有顯著大於複數電池組中的其餘電池組的SoC的水準的SoC值，則可能建議僅使用具有顯著更大的SoC值的組（例如，在沒有由複數電池組中的其他電池組同時供電的情況下）來初始地對終端裝置供電。計算裝置可允許單個或有限數量的電池組的群組藉由僅賦能該群組的相應放電陣列來對終端裝置供電。在框2004至2008中示出了允許群組向終端裝置供電的路徑。

解決上述和類似風險的另一種方式可以是平衡電池組，從而降低複數電池組的SoC可變性，如先前關於圖19B所述。例如，電池組的一個群組（例如，第一群組）可具有比電池組的另一群組（例如，第二群組）低的SoC值。基於第一群組與第二群組之間的SoC的變化，可以計算複數設備的SoC可變性並且發現不滿足SoC可變性臨界值（例如，最高和最低SoC值之間的範圍太大）。計算裝置因此可以基於不滿足（例如，落入）SoC可變性臨界值的SoC可變性來確定需要平衡（例如，在框2002處）。因此，可根據圖19B所示的先前所述的方法來平衡電池組。

計算裝置可因此確定是否不需要平衡（例如，在框2002處的“否”）。該決定可以是由計算裝置的操作者向計算裝置提供（例如，配置為）的偏好。同樣或者可替換地，該決定可以基於兩個或複數SoC可變性臨界值。例如，如果複數電池組的SoC可變性高於較高的SoC可變性臨界值（例如，第一SoC可變性臨界值），則可以觸發平衡電池組的路徑。如果SoC可變性不高於第一SoC可變性臨界值但仍高於第二SoC可變性臨界值（其不與第一SoC可變性臨界值一樣高），則可觸發框2004至2008中所描繪的路徑（例如，使得具有較高SoC的一個或更多個電池組初始地對終端裝置供電）。

現在參考框2004至2005，可以識別並賦能一個或更多個電池組的群組（例如，藉由賦能相應的放電陣列）來對終端裝置供電。可以藉由識別SoC處於最高水準或至少處於比其他電池組更高的水準的電池組來識別該群組。因此計算裝置可以使得該群組對終端裝置供電，從而開始電池組的群組的放電（例如，如在框2005中）。放電的電池組的群組可以達到較低SoC水準。初始具有較高SoC水準的群組的所得較低SoC水準可導致複數電池組的較低SoC可變性。因此計算裝置可以在框2006處確定更新的SoC可變性。如果更新的SoC可變性不能滿足SoC可變性臨界值（例如，仍存在具有較高SoC水準的電池組），則在框2004至2005處，可類似地識別附加電池組並賦能附加電池組對終端裝置供電。在複數電池組的SoC可變性滿足SoC可變性臨界值（例如，在複數電池組的SoC水準上沒有太多變化）之後，計算裝置可以允許全部電池組對終端裝置供電。

同樣或者可替換地，可以將上述兩個路徑（例如分別是框2002至2003和框2004至2008）進行組合。例如，已經在框2003處執行平衡之後，可以獲取複數電池組中的每一個的SoC的第二讀數，並且可以計算第二SoC可變性。SoC可變性可以滿足SoC可變性臨界值，例如，複數電池組的SoC可以變化較小和/或具有減小的範圍。隨後，複數電池組可以同時對終端裝置供電。

圖20B示出了根據示例性實施例的用於對複數電池組進行放電的過程2010。過程2010類似於過程2000；然而，一些電池組可基於電池組的健康狀態（SoH）而被隔離。具有低SoH的電池組可以被隔離並且僅在需要時使用。

在框2011至2013處，可以收集電池組的SoC值和SoH值。具有不滿足預定SoH臨界值的SoH值的電池組可以被隔離，以便在使用非隔離電池組之後賦能。非隔離電池組（例如，具有滿足SoH臨界值的SoH水準的電池組）可用於基於終端裝置要求和電池組的SoC值初始地對終端裝置供電，如本文所解釋。

例如，在框2013處，具有滿足SoC臨界值的SoC值（例如，SoC值高於複數電池組中的下一最高SoC水準）的電池組可以被賦能來對終端裝置供電，從而在框2014處使這些電池組放電。如框2014至2016所示，賦能的電池組可以放電，直到達到較低SoC值（例如，SoC不能滿足SoC臨界值）。此時，可在框2017處賦能附加的非隔離電池組。然而，當沒有非隔離電池組可用時，可在框2018至2020考慮隔離電池組。

隔離低SoH電池組可能是有益的，因為可以減少較舊電池組的使用（通常與低SoH值相關聯），從而延長這些電池組的壽命。

圖21示出了圖19A所示例子的用於對複數電池組進行放電的訊息流場景。電池組2002至2005初始分別具有40%、40%、40%和60%的SoC值。終端裝置2101的功率要求可以經由通訊通道（例如CAN匯流排）上的訊息2161從主電池組2102獲取，其中僅需要一個電池組來對終端裝置2101供電。因此，根據過程2100，主電池組2102可以經由訊息2162賦能電池組2105進行放電。

當電池組2105達到其他電池組的SoC值時，主電池組2102經由訊息2163和2164賦能電池組2103和2104，並且可經由內部訊息傳送賦能其自身。

在一些方面中，過程（例如，如將要討論的過程2200）可以涉及大型電池組系統中鋰離子電池單元出現故障時的“跛行回家模式”運行。“跛行回家模式”運行可以安全地減輕系統中的災難性故障。例如，電池單元的電壓可能變得非常低（例如，低於預定的電壓臨界值），這指示電池單元出現故障。對於中大型電池組實施方案，內部電池管理系統可以預先診斷故障，並因此可以藉由啟動電池組的部分關閉來減輕故障，使得由電池系統供電的設備（終端裝置）不需要完全關閉並且仍然可以“跛行回家”。

圖22是根據實施例的用於跛行回家模式運行的流程圖。在框2201處，主電池組檢測對終端裝置供電的電池組中的一個電池組的電池單元中的一個或更多個電池單元的災難性故障。例如，電池組中的電池電壓可能會下降到可接受的最小臨界值以下；超過最大電流；和/或電池單元溫度高於允許範圍。

當主電池組檢測到災難性故障時，則在框2202處，主電池組確定是否需要額外電池組。例如，當終端裝置僅需要三個具有給定SoC水準的電池組時，電池系統可能已經啟動了四個電池組。如果是，則過程2200在框2203處禁用壞的電池組並繼續運行。

然而，如果需要額外電池組，則在框2204處，主電池組確定電池系統中未使用的電池組（其可以是主電池組本身）是否可用。如果是，則在框2205處，主電池組禁用壞的電池組（例如，禁用放電陣列）並賦能額外電池組（例如，賦能放電陣列）。如果多於一個的額外電池組可用，則主電池組可以選擇具有最大SoC值的額外電池組，以便在最大可能時間內繼續服務。然而，如在框2206處所確定的，當沒有額外電池組可用並且允許終端裝置的劣化運行時，在框2208處，主電池組禁用壞的電池組並且向終端裝置發送關於劣化運行的故障警報訊息。然而，如果劣化運行對於終端裝置是不可接受的，則在框2207處從終端裝置移除電力以關閉終端裝置。

當從電池組發生故障時，在各種故障模式下從電池組可能不向主電池組發送訊息。然而，主電池組可以確定不再有來自從電池組的通訊，並且調整到終端裝置的功率電位準（降低額定值）。

儘管壞的電池組可以是從電池組，但主電池組本身可以是壞的電池組。例如，當主電池組的處理能力不受損害時，其電池單元中的一個可能發生故障。如果是，主電池組可在內部禁用其自己的放電陣列，嘗試賦能備用電池組的放電陣列，並繼續作為主電池組運行。

在一些實施例中，當主電池組已經發生故障時，即使有故障的主電池組仍在運行，也可以分配新的主電池組。該方法確保有故障的主電池組不會損害其他電池組的整體處理的完整性。

在一些實施例中，當主電池組已經發生故障時，可以分配新的主電池組，以允許在失去與故障主電池的通訊時繼續降低性能。

圖23A示出了根據實施例的用於跛行回家模式運行的訊息流場景。在這種場景中，備用電池組（電池組2104a）在電池組2103a處檢測到災難性故障時可用。

在事件2151a處，因應於故障通知訊息2161，主電池組2102a檢測到電池組2103a的災難性故障。例如，電池組2103a可提供指示低電池單元電壓的電池狀態資訊。狀態資訊可以因應於來自主電池組2102a的查詢，或者可以在災難性事件發生時自動發送。因此，主電池組2102a分別經由訊息2163和2162賦能備用電池組2104a和禁用壞的電池組2103a。

圖23A示出了根據實施例的用於跛行回家模式運行的訊息流場景。在這種場景中，備用電池組不可用。

在事件2152處，類似於圖23A中的訊息場景，主電池組2102b在從2103b接收故障通知訊息2164時在電池組2103b處檢測到災難性故障。因為主電池組2102b確定沒有備用電池組可用，所以主電池組2102b經由訊息2165禁用電池組2103b並向終端裝置2101b發送劣化訊息2166，其中終端裝置2101b能夠在劣化模式下運行。

參考圖23A至圖23B，故障通知訊息2161和2163可以從導致災難性故障的電池組自動發送，或者可以因應於來自主電池組2102a、2102b的電池狀態資訊的請求而發送。當自主發送時，電池組可檢測電池參數（例如，SoH或電池電壓）何時下降到預定臨界值且接著將故障通知訊息發送到主電池組2102a、2102b。當因應於狀態請求發送時，主電池組2102a、2102b重複（例如，週期性地）該狀態請求。電池組接收狀態請求，並作為因應提供目前的電池狀態資訊。當返回的電池參數中的一個或更多個下降到預定臨界值以下時，主電池組2102a、2102b檢測到電池組處的災難性故障。

在一些實施例中，主電池組2102a、2102b可以從其他電池組接收週期性電池狀態資訊。當主電池組2102a、2102b檢測到電池參數中的一個（例如，電池電壓）的突然下降（例如，超過相對於先前值的預定差值）時，主電池組2102a、2102b可以確定相應電池組處的災難性故障被預測或即將發生，並採取先發制人動作和/或產生警告通知。

在一些實施例中，電池單元203和210（分別在圖2A和圖2B中示出）可具有電池結構（例如，並聯結構），使得電池組可以停用發生故障的電池單元，而其他電池單元保持賦能。在這種情況下，電池組可以在劣化模式下運行，並且向主電池組2102a、2102b報告電池組正在劣化模式下運行。

下面根據本文揭露的一個或更多個方面列出了許多說明性實施例。儘管下面列出的許多實施例被描述為依賴於其他實施例，但是該依賴性不限於此。例如，實施例5（下面）被明確地描述為結合實施例1（下面）的特徵，然而，本揭露不限於此。例如，實施例5可以取決於前述實施例（即，實施例1、實施例2、實施例3和/或實施例4）中的任何一個或更多個。此外，本揭露預期實施例2至12中的任何一個或更多個可以結合到實施例1中。同樣地，實施例1、14、17、22中的任何一個可以與實施例2至13、15至16、18至21和/或23至26中所述的特徵中的一個或更多個組合。進一步同樣地，實施例27、39、43中的任何一個可以與實施例28至38、40至42、44至46中所述的特徵中的一個或更多個組合。進一步同樣地，實施例47、59、64中的任何一個可以與實施例48至58、60至63、65至69中所述的特徵中的一個或更多個組合。進一步同樣地，實施例70、87、92中的任何一個可以與實施例71至86、88至91、93至94中所述的特徵中的一個或更多個組合。進一步同樣地，實施例95、105、109中的任何一個可以與實施例96至104、106至108、110至114中所述的特徵中的一個或更多個組合。另外，本揭露可以預期可以對實施例1、14、17、22、27、39、43、47、59、64、70、87、92，95、105和109中的特徵中任何一個或更多個進行組合。此外，本揭露預期可以對實施例1至114中的特徵中的任何一個或更多個進行組合。

實施例1 一種第一電池組，其被配置為安裝在電池系統中對終端裝置供電，其中安裝在該電池系統中的全部安裝的電池組具有基本相同的電氣部件和電子部件，該第一電池組包括： 通訊介面電路，其被配置為介面到通訊通道； 電源匯流排介面電路，其被配置為與電源匯流排介面並且向該終端裝置提供電力； 控制器，其包括至少一個處理器；以及 記憶體，其儲存控制器指令，該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，使得該控制器： 獲取該電池系統中安裝的電池組的配置清單，其中第一條目對應於該第一電池組； 當該配置清單的該第一條目在該配置清單中具有最高優先順序位置時，將該第一電池組配置為用作該電池系統的主電池組，其中該最高優先順序位置指示該第一電池組在該電池系統中的任何其他活動電池組之前被安裝； 當安裝第二電池組或將其從該電池系統移除時，修訂該配置清單；以及 經由該通訊介面電路藉由該通訊通道將該配置清單重複廣播到全部該安裝的電池組。

實施例2 根據實施例1所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 當第三電池組被添加到該電池系統時，檢測該第三電池組的插入；以及 在該配置清單中為該第三電池組創建第三條目，其中該第三條目在該配置清單的底部位置處。

實施例3 根據實施例2所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 當該第二電池組從該電池系統移除時，檢測該第二電池組的移除；以及 刪除該配置清單中該第二電池組的第二條目。

實施例4 根據實施例3所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 使該配置清單中該第三電池組的該第三條目的列表位置前進。

實施例5 根據實施例1所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 當該第一電池組的該第一條目不在該配置清單中的該最高優先順序位置時，將該第一電池組配置為用作第一從電池組。

實施例6 根據實施例5所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 當另一電池組從該電池系統移除並且該第一條目移動到該配置清單的該最高優先順序位置時，將該第一電池組配置為用作該主電池組。

實施例7 根據實施例1所述的第一電池組，其中該通訊通道包括控制器區域網路（CAN）匯流排，並且其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 利用SAE J1939位址聲明過程來獲取該第一電池組的識別（ID），其中該ID包括在該第一條目中。

實施例8 根據實施例5所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 當該第一電池組用作該第一從電池組時： 從該主電池組接收第一請求；以及 因應於接收該第一請求，從該主電池組對該第一請求作出回應。

實施例9 根據實施例1所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 當該第一電池組用作該主電池組時： 發送第二請求至第二從電池組；以及 因應於發送，從該第二從電池組接收回應訊息。

實施例10 根據實施例1所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 當該第一電池組從該電池系統移除並重新插入到該電池系統中時，藉由該通訊通道發送加入請求；以及 接收在該配置清單中的底部位置處具有第四條目的該配置清單，其中該第四條目與該第一電池組相關聯。

實施例11 根據實施例1所述的第一電池組，該第一電池組包括非揮發性記憶體，並且其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 在該非揮發性記憶體中儲存電池組資訊；以及 當該第一電池組從該電池系統移除並重新插入到該電池系統中時，保留該電池組資訊。

實施例12 根據實施例2所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 當該第一電池組用作該主電池組時： 經由該通訊介面電路藉由該通訊通道向全部該安裝的電池組發送重複的廣播訊息；以及 當沒有從該第三電池組接收重複的廣播訊息時，將該第三條目從該配置清單中移除。

實施例13 根據實施例12所述的第一電池組，其中週期性地發送該重複的廣播訊息，並且其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 當設置為預定時間的計時器到期而沒有接收該重複的廣播訊息時，將該第三條目從該配置清單中移除。

實施例14 一種電池系統，其被配置為對終端裝置供電並且包括複數電池組，該電池系統包括： 第一電池組，其包括： 第一通訊介面電路，其被配置為介面到控制器區域網路（CAN）匯流排； 第一控制器，其包括至少一個處理器；以及 第一記憶體，其儲存控制器指令，該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，使得該第一控制器： 獲取該電池系統中安裝的電池組的配置清單，其中第一條目對應於該第一電池組； 當該配置清單的該第一條目在該配置清單中具有最高優先順序位置時，將該第一電池組配置為用作該電池系統的主電池組，其中該最高優先順序位置指示該第一電池組在該電池系統中的任何其他活動電池組之前被安裝； 當該第一電池組用作該主電池組時，在安裝第三電池組或將其從該電池系統移除時，修訂該配置清單；以及 經由該第一通訊介面電路藉由該CAN匯流排向全部安裝的電池組重複廣播該配置清單；以及 第二電池組，其中該第二電池組具有與該第一電池組相同的電氣部件和電子部件。

實施例15 根據實施例14所述的電池系統，其中該第二電池組包括： 第二通訊介面電路，其被配置為介面到該控制器區域網路（CAN）匯流排； 第二控制器，其包括一個或更多個處理器；以及 第二記憶體，其儲存控制器指令，該控制器指令在由該一個或更多個處理器執行時，使得該第二控制器： 獲取該電池系統中該安裝的電池組的該配置清單，其中第二條目對應於該第二電池組； 當該配置清單的該第二條目在該配置清單中具有最高優先順序位置時，將該第二電池組配置為用作該電池系統的該主電池組，其中該最高優先順序位置指示該第二電池組在該電池系統中的該任何其他活動電池組之前被安裝； 當安裝該第三電池組或將其從該電池系統移除時，修訂該配置清單；以及 經由該第二通訊介面電路藉由該CAN匯流排將該配置清單重複廣播到全部該安裝的電池組。

實施例16 根據實施例15所述的電池系統，其中該第一控制器指令在由該一個或更多個處理器執行時，還使得該第一控制器： 當該第一條目處於該配置清單中的該最高優先順序位置的第二位置時，當該第二電池組先前用作了該主電池組時，將該第一電池組配置為用作該主電池組。

實施例17 一種由電池系統對終端裝置供電的方法，該方法包括： 獲取該電池系統中安裝的電池組的配置清單，其中第一條目對應於第一電池組； 當該配置清單的該第一條目在該配置清單中具有最高優先順序位置時，將該第一電池組配置為用作該電池系統的主電池組，其中該最高優先順序位置指示該第一電池組在該電池系統中的任何其他活動電池組之前被安裝； 當安裝第二電池組或將其從該電池系統移除時，修訂該配置清單；以及 經由通訊介面電路藉由通訊通道向全部安裝的電池組重複廣播該配置清單。

實施例18 根據實施例17所述的方法，其還包括： 當第三電池組被添加到該電池系統時，檢測該第三電池組的插入； 在該配置清單中為該第三電池組創建第三條目，其中該第三條目在該配置清單的底部位置處；以及 因應於創建，經由該通訊通道向在該電池系統中配置的該全部安裝的電池組廣播該配置清單。

實施例19 根據實施例18所述的方法，其還包括： 當該第二電池組從該電池系統移除時，檢測該第二電池組的移除；以及 刪除該配置清單中該第二電池組的第二條目。

實施例20 根據實施例17所述的方法，其還包括： 當該第一電池組的該第一條目不在該配置清單中的該最高優先順序位置時，將該第一電池組配置為用作從電池組。

實施例21 根據實施例20所述的方法，其還包括： 當另一電池組從該電池系統移除並且該第一條目移動到該配置清單的該最高優先順序位置時，將該第一電池組配置為用作該主電池組。

實施例22一種電池系統，其被配置為對終端裝置供電並且包括複數電池組，該電池系統包括： 電源匯流排，其被耦合到該終端裝置以向該終端裝置提供電力； 通訊通道，其被耦合到該複數電池組； 第一電池組，其包括： 第一通訊介面電路，其被配置為介面到該通訊通道； 第一放電陣列； 第一處理器；以及 第一記憶體，其儲存電腦可執行指令，該電腦可執行指令在由該第一處理器執行時，使得該第一電池組： 禁用該第一放電陣列以防止從該第一電池組放電到該電源匯流排上； 獲取該第一電池組的第一開路電壓測量值；以及 經由該通訊通道與該複數電池組共用該第一開路電壓測量值； 基於該第一開路電壓測量值和來自該複數電池組的共用開路電壓測量值來維護配置清單的第一副本；以及 賦能該第一放電陣列以允許放電到該電源匯流排上；以及 第二電池組，其包括： 第二通訊介面電路，其被配置為介面到該通訊通道； 第二放電陣列，其電連接到該電池系統的該電源匯流排； 第二處理器；以及 第二記憶體，其儲存電腦可執行指令，該電腦可執行指令在由該第二處理器執行時，使得該第二電池組： 禁用該第二放電陣列以防止從該第二電池組放電到該電源匯流排上； 獲取該第二電池組的第二開路電壓測量值；以及 經由該通訊通道與該複數電池組共用該第二開路電壓測量值； 基於該第二開路電壓測量值和來自該複數電池組的該共用開路電壓測量值來維護該配置清單的第二副本，其中該配置清單是基於減小的開路電壓測量值來排序的，並且其中該配置清單的頂部成員被指定為該電池系統的主電池組；以及 賦能該第二放電陣列以允許放電到該電源匯流排上。

實施例23 根據實施例22所述的電池系統，其包括： 第三電池組，其中當該第一電池組和該第二電池組放電到該電源匯流排上時，該第三電池組安裝在該電池系統中，該第三電池組包括： 第三通訊介面電路，其被配置為介面到該通訊通道； 第三放電陣列； 第三處理器；以及 第三記憶體，其儲存電腦可執行指令，該電腦可執行指令在由該第三處理器執行時，使得該第三電池組： 禁用該第三放電陣列以防止從該第三電池組放電到該電源匯流排上； 獲取該第三電池組的第三開路電壓測量值；以及 經由該通訊通道與該複數電池組共用該第三開路電壓測量值。

實施例24 根據實施例23所述的電池系統，其中該第三記憶體儲存電腦可執行指令，該電腦可執行指令在由該第三處理器執行時，使得該第三電池組： 基於來該第三開路電壓測量值和自該複數電池組的該共用開路電壓測量值來更新該配置清單的第三副本。

實施例25 根據實施例24所述的電池系統，其中該更新發生在該第一電池組和該第二電池組從該電池系統斷開之後。

實施例26 根據實施例24所述的電池系統，其中該更新發生在該第一電池組和該第二電池組放電到該電源匯流排上時。

實施例27 一種由電池系統對終端裝置供電的方法，該電池系統包括複數先前安裝的電池組，其中該複數先前安裝的電池組包括主電池組，該方法包括： 將附加電池組插入到該電池系統中，建立到電源匯流排的第一連接和到通訊匯流排的第二連接； 藉由該附加電池組與該主電池組進行交互；以及 因應於交互，防止從該附加電池組到該複數先前安裝的電池組中的一個的湧入電流。

實施例28 根據實施例27所述的方法，其中該防止包括： 由該附加電池組經由該通訊匯流排從該主電池組接收第一禁用訊息，其中該第一禁用訊息命令該附加電池組通過該電源匯流排禁用充電和放電。

實施例29 根據實施例27所述的方法，其還包括： 因應於插入，由該附加電池組經由該通訊匯流排提供插入指示，其中該插入指示包括該附加電池組的識別（ID）。

實施例30 根據實施例29所述的方法，其還包括： 回應於提供，接收配置訊息，其中該配置訊息包括指示電池系統組態的配置清單，其中該配置清單中用於該附加電池組的條目位於該配置清單的底部位置處，並且其中該附加電池組用作該電池系統中的從電池組。

實施例31 根據實施例30所述的方法，其還包括： 由該附加電池組獲取關於位於該附加電池組處的電池單元的第一電池狀態資訊，其中該第一電池狀態資訊包括該電池單元的第一充電狀態（SoC）值； 由該附加電池組藉由該通訊匯流排從該主電池組接收針對該第一電池狀態資訊的第一狀態請求；以及 回應於接收該第一狀態請求，藉由該通訊匯流排將該第一SoC值發送到該主電池組。

實施例32 根據實施例31所述的方法，其還包括： 從該附加電池組接收該第一SoC值； 基於該第一SoC值由該主電池組確定是否啟動包括該附加電池組的充電平衡；以及 因應於確定，由該主電池組向該附加電池組發送賦能訊息，以將該附加電池組與該電源匯流排進行配置。

實施例33 根據實施例32所述的方法，其還包括： 由該附加電池組經由該通訊匯流排從該主電池組接收該賦能訊息；以及 根據該賦能訊息將該附加電池組配置為與該電源匯流排進行交互。

實施例34 根據實施例32所述的方法，其中該確定是否啟動充電平衡包括： 當該第一SoC值相對於該複數先前安裝的電池組為高SoC值時，由該主電池組發送該賦能訊息，該賦能訊息命令該附加電池組賦能該電池單元到該電源匯流排上的放電；以及 當該第一SoC值相對於該複數先前安裝的電池組為低SoC值時，由該主電池組發送該賦能訊息，該賦能訊息命令該附加電池組賦能從該電源匯流排對該電池單元的充電。

實施例35 根據實施例34所述的方法，其中該確定是否啟動充電平衡還包括： 當該第一SoC值等於該低SoC值並且該高SoC值與該低SoC值之間的差值大於預定量時，發送該賦能訊息，該賦能訊息命令該附加電池組通過位於該附加電池組處的轉換器賦能從該電源匯流排對該電池單元的該充電。

實施例36 根據實施例34所述的方法，其還包括： 在由該附加電池組從該主電池組接收該賦能訊息之後，獲取該電池單元的第二SoC值； 由該附加電池組藉由該通訊匯流排從該主電池組接收針對第二電池狀態資訊的第二狀態請求；以及 因應於接收該第二狀態請求，經由該通訊匯流排將該第二SoC值發送到該主電池組。

實施例37 根據實施例36所述的方法，其還包括： 從該附加電池組接收該第二SoC值； 當該第一SoC值等於該高SoC值並且該第二SoC值低於第一臨界值時，由該主電池組發送第二禁用訊息，該第二禁用訊息命令該附加電池組終止該電池單元到該電源匯流排上的放電；以及 當該第一SoC值等於該低SoC值並且該第二SoC值大於第二臨界值時，由該主電池組發送該第二禁用訊息，該第二禁用訊息命令該附加電池組終止從該電源匯流排對該電池單元的充電。

實施例38 根據實施例27所述的方法，其中該通訊匯流排包括控制器區域網路（CAN）匯流排。

實施例39一種第一電池組，其被配置為安裝在電池系統中以對終端裝置供電，其中安裝在該電池系統中的全部安裝的電池組具有相同的電氣部件和電子部件，該第一電池組包括： 通訊介面電路，其被配置為介面到通訊通道； 電源匯流排介面電路，其被配置為與電源匯流排介面並且向該終端裝置提供電力； 控制器，其包括至少一個處理器；以及 記憶體，其儲存控制器指令，該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，使得該控制器： 當該第一電池組被插入到該電池系統中時，經由該通訊通道產生插入指示，其中該插入指示包括該第一電池組的識別（ID）。

因應於產生該插入指示，經由該通訊介面電路藉由該通訊通道從該電池系統的主電池組接收禁用訊息；以及 因應於接收該禁用訊息，禁用通過該電源匯流排的充電和放電。

實施例40 根據實施例39所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 因應於產生該插入指示，接收配置訊息，其中該配置訊息包括指示電池系統組態的配置清單，其中該配置清單中用於該第一電池組的條目位於該配置清單的底部位置處，並且其中該第一電池組用作該電池系統中的從電池組。

實施例41 根據實施例40所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 獲取關於位於該第一電池組處的電池單元的電池狀態資訊，其中該電池狀態資訊包括該電池單元的充電狀態（SoC）值； 經由該通訊通道從該主電池組接收針對該電池狀態資訊的狀態請求；以及 因應於接收該狀態請求，經由該通訊通道將該SoC值發送到該主電池組。

實施例42 根據實施例41所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 因應於發送該SoC值，經由該通訊通道從該主電池組接收賦能訊息；以及 根據該賦能訊息將該電源匯流排介面電路配置為與該電源匯流排進行交互。

實施例43一種電池系統，其被配置為對終端裝置供電並且包括複數電池組，該電池系統包括： 第一電池組，其包括： 電源匯流排介面電路，其被配置為與電源匯流排介面並且向該終端裝置提供電力； 第一通訊介面電路，其被配置為介面到控制器區域網路（CAN）匯流排； 第一控制器，其包括至少一個處理器；以及 第一記憶體，其儲存控制器指令，該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，使得該第一控制器： 當該第一電池組被插入到該電池系統中時，經由該CAN匯流排提供插入指示，其中該插入指示包括該第一電池組的識別（ID）； 因應於提供，經由該第一通訊介面電路藉由該CAN匯流排從該電池系統的主電池組接收第一禁用訊息；以及 因應於接收，禁用通過該電源匯流排的充電和放電；以及 第二電池組，其用作該電池系統的該主電池組。

實施例44 根據實施例43所述的電池系統，其中第一記憶體儲存控制器指令，該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，使得該第一控制器： 獲取關於位於該第一電池組處的電池單元的電池狀態資訊，其中該電池狀態資訊包括該電池單元的充電狀態（SoC）值； 經由該CAN匯流排從該主電池組接收針對該電池狀態資訊的狀態請求；以及 因應於接收該狀態請求，經由該CAN匯流排將該SoC值發送到該主電池組。

實施例45 根據實施例44所述的電池系統，其中該第二電池組包括： 第二通訊介面電路，其被配置為介面到該CAN匯流排； 第二控制器，其包括一個或更多個處理器；以及 第二記憶體，其儲存控制器指令，該控制器指令在由該一個或更多個處理器執行時，使得該第二控制器： 從該第一電池組接收該SoC值； 基於該SoC值，由該主電池組確定是否啟動包括該第一電池組的充電平衡；以及 因應於確定是否啟動充電平衡，由該主電池向該第一電池組發送賦能訊息，以將該第一電池組與該電源匯流排進行配置。

實施例46 根據實施例45所述的電池系統，其中該第二記憶體儲存控制器指令，該控制器指令在由該一個或更多個處理器執行時，還使得該第二控制器： 當該SoC值相對於複數先前安裝的電池組為高SoC值時，由該主電池組發送該賦能訊息，該賦能訊息命令該第一電池組賦能該電池單元到該電源匯流排上的放電；以及 當該SoC值相對於該複數先前安裝的電池組為低SoC值時，由該主電池組發送該賦能訊息，該賦能訊息命令該第一電池組賦能從該電源匯流排對該電池單元的充電。

實施例47 一種第一電池組，其被配置為安裝在電池系統中以對終端裝置供電，其中安裝在該電池系統中的全部安裝的電池組具有相同的電氣部件和電子部件，該第一電池組包括： 一個或更多個電池單元； 通訊介面電路，其被配置為介面到通訊通道； 電源匯流排介面電路，其被配置為與電源匯流排介面並且向該終端裝置提供電力； 控制器，其包括至少一個處理器；以及 記憶體，其儲存控制器指令，該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，使得該控制器： 確定該第一電池組為該電池系統的主電池組； 當該第一電池組經由該通訊介面電路經由該通訊通道從第二電池組接收第一故障通知訊息時並且當需要額外電池組時，確定第一備用電池組是否可用，其中該第一故障通知訊息指示該第二電池組處的第一災難性故障； 當該第一備用電池組為唯一備用電池組時並且當需要該額外電池組時，經由該通訊通道向該第一備用電池組發送第一賦能訊息，其中該第一賦能訊息命令該第一備用電池組放電到該電源匯流排上；以及 當該第一電池組從該第二電池組接收該第一故障通知訊息時，經由該通訊通道向該第二電池組發送第一禁用訊息，其中該第一禁用訊息命令該第二電池組終止放電到該電源匯流排上。

實施例48 根據實施例47所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 當該第一電池組是該電池系統的該主電池組時： 當沒有備用電池組可用時，向該終端裝置發送劣化警報訊息。

實施例49 根據實施例48所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 當該第一電池組是該電池系統的該主電池組時： 當劣化運行不能被該終端裝置接受時，啟動該電池系統的關閉。

實施例50 根據實施例49所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 當該第一電池組是該電池系統的該主電池組時： 命令該電池系統的全部電池組放電到該電源匯流排上。

實施例51 根據實施例47所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 當該第一電池組是該電池系統的該主電池組時： 當複數備用電池組可用時，從複數備用電池組中選擇最高SoC備用電池組，其中該最高SoC備用電池組的特徵在於全部該複數備用電池組的該最高充電狀態（SoC）值；以及 向該最高SoC備用電池組發送第二賦能訊息，其中該第二賦能訊息命令該最高SoC備用電池組放電到該電源匯流排上。

實施例52 根據實施例47所述的第一電池組，其中該通訊通道包括控制器區域網路（CAN）匯流排。

實施例53 根據實施例47所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 當該第一電池組是該電池系統的該主電池組時： 監控該一個或更多個電池單元； 基於監控，確定是否已發生第二災難性故障； 當已發生該第二災難性故障時，確定該第一備用電池組是否可用； 當該第一電池組可用時，向該第一備用電池組發送該第一賦能訊息，其中該第一賦能訊息命令該第一備用電池組放電到該電源匯流排上；以及 禁用自身，以免放電到該電源匯流排上。

實施例54 根據實施例47所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 當該第一電池組該電池系統的從電池組時： 監控該一個或更多個電池單元； 基於監控，確定是否已發生第三災難性故障；以及 當已發生該第三災難性故障時，向該電池系統的該主電池組發送第二故障通知訊息。

實施例55 根據實施例54所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 因應於發送，從該主電池組接收第二禁用訊息；以及 因應於接收，終止放電到該電源匯流排上。

實施例56 根據實施例47所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 當該第一電池組檢測到內部災難性故障時，內部地終止放電到該電源匯流排上； 當至少一個備用電池組可用時，賦能該至少一個備用電池組中的一個； 當沒有備用電池組可用時，向該終端裝置發送劣化警報訊息；以及 繼續作為該電池系統的該主電池組運行。

實施例57 根據實施例47所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 當該第一電池組檢測到內部災難性故障時，內部地終止放電到該電源匯流排上；以及 將該從電池組中的一個重新分配為新的主電池組。

實施例58 根據實施例47所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 當該第一電池組未能經由該通訊通道從該第二電池組接收任何訊息時，嘗試禁用該第二電池組，以免放電到該電源匯流排上；以及 調整到該終端裝置的該電源匯流排的功率電位準。

實施例59 一種由電池系統對終端裝置供電的方法，該方法包括： 當主電池組藉由通訊通道從從電池組接收故障通知訊息時並且當需要額外電池組時，確定第一備用電池組是否可用，其中該故障通知訊息指示該從電池組處的災難性故障； 當該第一備用電池組為唯一備用電池組時並且當需要該額外電池組時，由該主電池組向該第一備用電池組發送賦能訊息，其中該賦能訊息命令該第一備用電池組放電到電源匯流排上；以及 當該主電池組從該從電池組接收該故障通知訊息時，由該主電池組向該從電池組發送禁用訊息，其中該禁用訊息命令該從電池組終止放電到該電源匯流排上。

實施例60 根據實施例59所述的方法，其包括： 當劣化運行不能被該終端裝置接受時，啟動該電池系統的關閉。

實施例61 根據實施例59所述的方法，其包括： 當複數備用電池組可用時，從該複數備用電池組中選擇最高SoC備用電池組，其中該最高SoC備用電池組的特徵在於全部該複數備用電池組的最高充電狀態（SoC）值；以及 向該最高SoC備用電池組發送該賦能訊息，其中該賦能訊息命令該最高SoC備用電池組放電到該電源匯流排上。

實施例62 根據實施例59所述的方法，其包括： 由該從電池組監控一個或更多個電池單元； 基於監控，確定是否已發生該災難性故障；以及 當已發生該災難性故障時，向該電池系統的該主電池組發送該故障通知訊息。

實施例63 根據實施例62所述的方法，其包括： 因應於發送，由該從電池組從該主電池組接收該禁用訊息；以及 因應於接收該禁用訊息，終止放電到該電源匯流排上。

實施例64 一種電池系統，其被配置為對終端裝置供電並且包括複數電池組，該電池系統包括： 從電池組；以及 主電池組，其包括： 第一通訊介面電路，其被配置為介面到控制器區域網路（CAN）匯流排； 第一控制器，其包括至少一個處理器；以及 第一記憶體，其儲存控制器指令，該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，使得該第一控制器： 當該主電池組經由該第一通訊介面電路藉由該CAN匯流排從該從電池組接收故障通知訊息時並且當需要額外電池組時，確定第一備用電池組是否可用，其中該故障通知訊息指示該從電池組處的災難性故障； 當該第一備用電池組為唯一備用電池組時並且當需要該額外電池組時，向該第一備用電池組發送賦能訊息，其中該賦能訊息命令該第一備用電池組放電到電源匯流排上；以及 當該主電池組從該從電池組接收該故障通知訊息時，向該從電池組發送禁用訊息，其中該禁用訊息命令該從電池組終止放電到該電源匯流排上。

實施例65 根據實施例64所述的電池系統，其中第一記憶體儲存控制器指令，該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，使得該第一控制器： 當劣化運行不能被該終端裝置接受時，啟動該電池系統的關閉。

實施例66 根據實施例65所述的電池系統，其中第一記憶體儲存控制器指令，該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，使得該第一控制器： 命令該電池系統的全部電池組放電到該電源匯流排上。

實施例67 根據實施例64所述的電池系統，其中第一記憶體儲存控制器指令，該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，使得該第一控制器： 當複數備用電池組可用時，從該複數備用電池組中選擇最高SoC備用電池組，其中該最高SoC備用電池組的特徵在於全部該複數備用電池組的最高充電狀態（SoC）值；以及 向該最高SoC備用電池組發送該賦能訊息，其中該賦能訊息命令該最高SoC備用電池組放電到該電源匯流排上。

實施例68 根據實施例64所述的電池系統，其中該從電池組包括： 第二通訊介面電路，其被配置為介面到控制器區域網路（CAN）匯流排； 第二控制器，其包括一個或更多個處理器； 一個或更多個電池單元；以及 第二記憶體，其儲存控制器指令，該控制器指令在由該一個或更多個處理器執行時，使得該第一控制器： 監控該一個或更多個電池單元； 基於監控，確定是否已發生該災難性故障；以及 當已發生該災難性故障時，向該電池系統的該主電池組發送該故障通知訊息。

實施例69 根據實施例68所述的電池系統，其中該第二記憶體儲存控制器指令，該控制器指令在由該一個或更多個處理器執行時，使得該第二控制器： 因應於發送該故障通知訊息，從該主電池組接收該禁用訊息；以及 因應於接收該禁用訊息，終止放電到該電源匯流排上。

實施例70 一種由電池系統對終端裝置供電的方法，該電池系統包括複數電池組，該方法包括： 由該電池系統的主電池組從該複數電池組收集電池狀態資訊，其中該複數電池組包括該主電池組和全部從電池組，並且其中該電池狀態資訊包括充電狀態（SoC）資料； 基於該電池狀態資訊，由該主電池組確定該複數電池組的第一子集是否需要充電平衡； 由該主電池組從適合於該複數電池組的該第一子集的多種平衡類型中選擇第一平衡類型；以及 由該主電池組經由電源匯流排應用選擇的第一平衡類型，直到為該複數電池組的該第一子集獲取期望的SoC值。

實施例71 根據實施例70所述的方法，其中該多種平衡類型包括轉換器平衡技術、直接平衡技術和交錯平衡技術。

實施例72 根據實施例71所述的方法，其包括： 由該主電池組從收集的電池狀態資訊中識別具有高SoC值的第一電池組；以及 由該主電池組將該高SoC值與全部剩餘的電池組的SoC值進行比較。

實施例73 根據實施例72所述的方法，其包括： 因應於比較，當該第一電池組與第二電池組之間的第一SoC差值大於第一預定量時，由該主電池組針對該第一電池組和該第二電池組啟動該轉換器平衡技術。

實施例74 根據實施例73所述的方法，其包括： 由該主電池組藉由通訊通道向該第一電池組發送第一賦能訊息，其中該第一賦能訊息命令該第一電池組藉由該電源匯流排放電；以及 由該主電池組藉由該通訊通道向該第二電池組發送第二賦能訊息，其中該第二賦能訊息命令該第二電池組賦能其轉換器並從該電源匯流排充電。

實施例75 根據實施例73所述的方法，其包括： 因應於比較，當該第一電池組與第三電池組之間的第二SoC差值大於第一預定量時，由該主電池組針對該第一電池組、該第二電池組和該第三電池組啟動該轉換器平衡技術。

實施例76 根據實施例75所述的方法，其中該第一電池組、該第二電池組和該第三電池組中的一個用作該電池系統的該主電池組。

實施例77 根據實施例72所述的方法，其包括： 因應於比較，當該第一電池組與第四電池組之間的第三SoC差值小於第二預定量時，由該主電池組針對該第一電池組和該第四電池組啟動該直接平衡技術。

實施例78 根據實施例77所述的方法，其包括： 由該主電池組藉由通訊通道向該第一電池組發送第三賦能訊息，其中該第三賦能訊息命令該第一電池組藉由該電源匯流排放電；以及 由該主電池組藉由該通訊通道向該第四電池組發送第四賦能訊息，其中該第四賦能訊息命令該第四電池組從該電源匯流排充電。

實施例79 根據實施例77所述的方法，其中該第一電池組和該第四電池組中的一個用作該主電池組。

實施例80 根據實施例72所述的方法，其包括： 因應於比較，當該第一電池組與第五電池組之間的第四SoC差值小於第三預定量，該第一電池組與第六電池組之間的第五SoC差值大於第四預定量，並且該第一電池組與第七電池組之間的第六SoC差值大於該第四預定量時，對該第一電池組、該第五電池組和該第六電池組啟動該交錯平衡技術。

實施例81 根據實施例80所述的方法，其包括： 由該主電池組藉由通訊通道向該第一電池組發送第五賦能訊息，其中該第五賦能訊息命令該第一電池組藉由該電源匯流排放電； 由該主電池組藉由該通訊通道向該第五電池組發送第六賦能訊息，其中該第六賦能訊息命令該第五電池組從該電源匯流排充電，其中該直接平衡技術應用於該第一電池組和該第五電池組；以及 由該主電池組藉由該通訊通道向該第六電池組發送第七賦能訊息，其中該第七賦能訊息命令該第六電池組賦能其轉換器並從該電源匯流排充電，其中該轉換器平衡技術應用於該第一電池組和該第六電池組。

實施例82 根據實施例81所述的方法，其包括： 獲取該第五電池組和該第六電池組的目前SoC值；以及 因應於獲取，當該第五電池組的第一目前SoC值與該第六電池組的第二電流SoC值之間的第八差值大於第五預定值時，將該直接平衡技術從該第一電池組和該第六電池組切換到該第一電池組和該第七電池組。

實施例83 根據實施例82所述的方法，其包括： 由該主電池組藉由該通訊通道向該第五電池組發送第八賦能訊息，其中該第八賦能訊息命令該第五電池組賦能其轉換器並從該電源匯流排充電，其中該轉換器平衡技術應用於該第一電池組和該第五電池組；以及 由該主電池組藉由該通訊通道向該第六電池組發送第九賦能訊息，其中該第九賦能訊息命令該第六電池組禁用其轉換器並從該電源匯流排充電，其中該直接平衡技術應用於該第一電池組和該第六電池組。

實施例84 根據實施例75所述的方法，其中該第一電池組、該第五電池組和該第六電池組中的一個用作該電池系統的該主電池組。

實施例85 根據實施例70所述的方法，其還包括： 由該主電池組從該複數電池組獲取目前SoC值； 基於該目前SoC值，由該主電池組確定該複數電池組的第二子集是否需要充電平衡； 由該主電池組從適合於該複數電池組的該第二子集的該多種平衡類型中選擇第二平衡類型，其中該第一平衡類型和該第二平衡類型不同；以及 由該主電池組為該複數電池組的該第二子集應用選擇的第二平衡類型。

實施例86 根據實施例70所述的方法，其中該應用包括： 獲取安全聯鎖指示器和喚醒指示器；以及 僅當該安全聯鎖指示器指示接通並且該喚醒指示器指示斷開時，才賦能該應用。

實施例87 一種第一電池組，其被配置為安裝在電池系統中以對終端裝置供電，其中安裝在該電池系統中的全部安裝的電池組具有相同的電氣部件和電子部件，該第一電池組包括： 通訊介面電路，其被配置為介面到通訊通道； 電源匯流排介面電路，其被配置為與電源匯流排介面並且向該終端裝置提供電力； 控制器，其包括至少一個處理器；以及 記憶體，其儲存控制器指令，該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，使得該控制器： 當該第一電池組用作該電池系統的主電池組時： 從複數電池組收集電池狀態資訊，其中該複數電池組包括該主電池組和全部從電池組，並且其中該電池狀態資訊包括充電狀態（SoC）資料； 基於該電池狀態資訊，確定該複數電池組的第一子集是否需要充電平衡； 從適合於該複數電池組的該第一子集的複數平衡類型中選擇第一平衡類型；以及 應用選擇的第一平衡類型，直到獲取該複數電池組的該第一子集的期望SoC值。

實施例88 根據實施例87所述的第一電池組，其中該記憶體儲存控制器指令，該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，使得該控制器： 從收集的電池狀態資訊中識別具有高SoC值的第一電池組；以及 將該高SoC值與全部剩餘的電池組的SoC值進行比較。

實施例89 根據實施例88所述的第一電池組，其中該記憶體儲存控制器指令，該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，使得該控制器： 因應於比較，當該第一電池組與第二電池組之間的第一SoC差值大於第一預定量時，由該主電池組針對該第一電池組和該第二電池組啟動轉換器平衡技術。

實施例90 根據實施例88所述的第一電池組，其中該記憶體儲存控制器指令，該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，使得該控制器： 因應於比較，當該第一電池組與第四電池組之間的第三SoC差值小於第二預定量時，由該主電池組針對該第一電池組和該第四電池組啟動直接平衡技術。

實施例91 根據實施例88所述的第一電池組，其中該記憶體儲存控制器指令，該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，使得該控制器： 因應於比較，當該第一電池組與第五電池組之間的第四SoC差值小於第三預定量，該第一電池組與第六電池組之間的第五SoC差值大於第四預定量，並且該第一電池組與第七電池組之間的第六SoC差值大於該第四預定量時，對該第一電池組、該第五電池組和該第六電池組啟動交錯平衡技術。

實施例92 一種電池系統，其被配置為對終端裝置供電並且包括複數電池組，該電池系統包括： 複數從電池組；以及 主電池組，其包括： 第一通訊介面電路，其被配置為介面到控制器區域網路（CAN）匯流排； 控制器，其包括至少一個處理器；以及 記憶體，其儲存控制器指令，該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，使得該控制器： 從該電池系統的全部電池組收集電池狀態資訊，其中該全部電池組包括該主電池組和該複數從電池組，並且其中該電池狀態資訊包括充電狀態（SoC）資料； 基於該電池狀態資訊，確定該全部電池組的第一子集是否需要充電平衡； 從適合於該全部電池組的該第一子集的複數平衡類型中選擇第一平衡類型；以及 應用選擇的第一平衡類型，直到獲取該全部電池組的該第一子集的期望SoC值。

實施例93 根據實施例92所述的電池系統，其中該記憶體儲存控制器指令，該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，使得該控制器： 從收集的電池狀態資訊中識別具有高SoC值的第一電池組，其中該複數；以及 將該高SoC值與全部剩餘的電池組的SoC值進行比較。

實施例94 根據實施例93所述的電池系統，其中該記憶體儲存控制器指令，該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，使得該控制器： 因應於比較： 當該第一電池組與第二電池組之間的第一SoC差值大於第一預定量時，針對該第一電池組和該第二電池組啟動轉換器平衡技術； 當該第一電池組與該第二電池組之間的該第一SoC差值小於第二預定量時，針對該第一電池組和該第二電池組啟動直接平衡技術；以及 當該第一電池組與該第二電池組之間的第一SoC差值小於該第二預定量，該第一電池組與該第三電池組之間的第二SoC差值大於該第一預定量，並且該第一電池組與該第四電池組之間的第三SoC差值大於該第一預定量時，對該第一電池組、該第二電池組、該第三電池組和該第四電池組啟動交錯平衡技術。

實施例95 一種方法，其包括： 由具有一個或更多個處理器的計算裝置接收複數電池組中的每一個的充電狀態（SOC）的第一讀數，其中該複數電池組至少包括一個或更多個電池組的第一群組和一個或更多個電池組的第二群組； 基於接收的該複數電池組中的每一個的該SOC的第一讀數，並且基於對SOC的第一讀數的最低水準和SOC的第一讀數的第二最低水準的識別，由該計算裝置識別： 該第一群組為具有該SOC的該第一讀數的該最低水準，以及 該第二群組為具有該SOC的該第一讀數的該第二最低水準； 由該計算裝置並且基於該最低水準和該第二最低水準的該識別來產生包括該第一群組和該第二群組的第一列表； 由該計算裝置基於該第一群組的該SOC的該第一讀數並且基於該第二群組的該SOC的該第一讀數來確定該第一列表的第一SOC可變性； 由該計算裝置並且基於該第一SOC可變性來確定該第一SOC可變性不滿足SOC可變性臨界值； 由該計算裝置使用該第二群組的該SOC的該第一讀數來建立第一SOC臨界值； 由該計算裝置並且經由電荷陣列使得該第一群組的充電使得該第一群組的該SOC增加； 由該計算裝置接收該複數電池組中的每一個的該SOC的第二讀數； 由該計算裝置並且基於該第一群組的該SOC的第二讀數來確定該第一群組的該SOC的該第二讀數滿足該第一SOC臨界值。

實施例96 根據實施例95所述的方法，其還包括： 由該計算裝置並且基於接收的該複數電池組中的每一個的該SOC的第二讀數來確定該第一列表的更新的第一SOC可變性； 由該計算裝置確定更新的第一SOC可變性滿足該SOC可變性臨界值。

實施例97 根據實施例95所述的方法，其中接收該複數電池組中的每一個的該SOC的該第一讀數還包括： 由該計算裝置將主電池組識別為該複數電池組中的一個；以及 由該計算裝置並且從該主電池組接收該複數電池組中的每一個的該SOC的該第一讀數。

實施例98 根據實施例95所述的方法，其中該使得該充電還包括經由轉換器賦能從充電器到一個或更多個電池組的該第一群組的該一個或更多個電池組的放電陣列。

實施例99 根據實施例95所述的方法，其中該複數電池組還包括至少一個或更多個電池組的第三群組，並且其中該方法還包括： 基於接收的該複數電池組中的每一個的該SOC的第二讀數，並且基於對SOC的第二讀數的最低水準和SOC的第二讀數的第二最低水準的識別，由該計算裝置識別： 該第一群組和該第二群組為具有該SOC的該第二讀數的該最低水準，以及 該第三群組為具有該SOC的該第二讀數的該第二最低水準； 由該計算裝置並且基於該SOC的該第二讀數的該最低水準和該SOC的該第二讀數的該第二最低水準來產生包括該第一群組、該第二群組和該第三群組的第二列表； 由該計算裝置基於該第一群組的該SOC的該第二讀數、基於該第二群組的該SOC的該第二讀數並且基於該第三群組的該SOC的該第二讀數來確定該第二列表的第二SOC可變性。

實施例100 根據實施例99所述的方法，其中產生該第二列表包括擴展該第一列表以包括電池組，該電池組具有用於該SOC的該第二讀數的該第二最低水準。

實施例101 根據實施例99所述的方法，其還包括： 由該計算裝置確定該第二SOC可變性不滿足該SOC可變性臨界值； 由該計算裝置基於該第三群組的該SOC的第二讀數來建立第二SOC臨界值； 由該計算裝置並且經由電荷陣列使得： 該第一群組的該充電使得該第一群組的該SOC增加，並且 該第二群組的該充電使得該第二群組的該SOC增加； 由該計算裝置接收該複數電池組中的每一個的該SOC的第三讀數； 由該計算裝置確定該第一群組的該SOC的第三讀數和該第二群組的該SOC的第三讀數各自滿足該第二SOC臨界值。

實施例102 根據實施例101所述的方法，其還包括： 執行以下的一次或多次反覆運算直到該複數電池組的確定的更新的SOC可變性滿足該SOC可變性臨界值： 由該計算裝置識別， 該複數備用電池設備的一個或更多個電池組的第N個群組，其中該第n個群組具有該複數電池組的該SOC的先前讀數的最低水準，以及 該複數備用電池設備的一個或更多個電池組的第（N+1）個群組，其中該第（N+1）個群組具有該複數電池組的該SOC的該先前讀數的該第二最低水準，以及 由該計算裝置產生包括該第n個群組和該第N+1個群組的列表； 由該計算裝置確定該清單的SOC可變性不滿足該SOC可變性臨界值； 由該計算裝置使用該N+1個群組的該SOC的該先前讀數來建立SOC臨界值； 由該計算裝置並且經由電荷陣列使得使該n個群組的充電使得該n個群組的該SOC增加並且滿足該SOC臨界值； 由該計算裝置接收該複數電池組中的每一個的SOC的後續讀數；以及 由該計算裝置並且基於該複數電池組中的每一個的該SOC的該後續讀數來確定該複數電池組的該更新的SOC可變性。

實施例103 根據實施例95所述的方法，其還包括： 在接收該複數電池組中的每一個的該SOC的該第一讀數之前，確定與該複數電池組相關聯的聯鎖安全引腳被設置為接通，其中該聯鎖安全引腳允許接收該複數電池組中的每一個的該SOC的該第一讀數發生。

實施例104 根據實施例95所述的方法，其還包括： 在該使得該充電之前，確定與該複數電池組相關聯的喚醒引腳被設置為接通，其中該喚醒引腳允許該充電發生。

實施例105 一種方法，其包括： 由具有一個或更多個處理器並且以通訊方式連結到終端裝置的計算裝置接收該終端裝置的功率要求； 由該計算裝置接收複數電池組中的每一個的充電狀態（SOC）的第一讀數， 其中該複數電池組至少包括一個或更多個電池組的第一群組和一個或更多個電池組的第二群組，並且 其中該第二群組的SOC的第一讀數大於該第一群組的SOC的第一讀數； 由該計算裝置並且基於接收的該複數電池組中的每一個的該SOC的第一讀數來確定該複數電池組的第一SOC可變性； 由該計算裝置並且基於不滿足SOC可變性臨界值的該第一SOC可變性，確定賦能該第二群組在不藉由該複數電池組中的其他電池組同時對該終端裝置供電的情況下初始地對該終端裝置供電；以及 由該計算裝置並且經由電荷陣列使得該第二群組對該終端裝置供電到第一功率電位準，其中該對該終端裝置供電使得該第二群組的該SOC減小。

實施例106 根據實施例105所述的方法，其還包括： 由該計算裝置接收該複數電池組中的每一個的SOC的第二讀數；以及 由該計算裝置並且基於接收的該複數電池組中的每一個的該SOC的第二讀數來確定該複數電池組的第二SOC可變性； 由該計算裝置確定該第二SOC可變性滿足該SOC可變性臨界值；以及 由該計算裝置並且經由一個或更多個電荷陣列使得該第一群組和該第二群組對該終端裝置供電到第二功率電位準，其中該對該終端裝置供電使得該第一群組的該SOC的該第二讀數和該第二群組的該SOC的該第二讀數減小。

實施例107 根據實施例105所述的方法，其還包括： 由該計算裝置接收該複數電池組中的每一個的該SOC的第二讀數， 其中該複數電池組還包括一個或更多個電池組的第三群組， 其中該第二群組的該SOC的該第二讀數和該第三群組的該SOC的該第二讀數在彼此的預定讀數內，並且 其中該第二群組的該SOC的該第二讀數和該第三群組的該SOC的該第二讀數各自大於該第一群組的該SOC的該第二讀數， 由該計算裝置並且基於接收的該複數電池組中的每一個的該SOC的第一讀數來確定該複數電池組的第一SOC可變性； 由該計算裝置確定該第二SOC可變性不滿足該SOC可變性臨界值；以及 由該計算裝置並且經由一個或更多個電荷陣列使得該第二群組和該第三群組同時對該終端裝置供電到第二功率電位準，其中該對該終端裝置供電使得該第二群組的該SOC和該第三群組的該SOC減小。

實施例108 根據實施例105所述的方法，其中接收該複數電池組中的每一個的該SOC的該第一讀數還包括： 由該計算裝置將主電池組識別為該複數電池組中的一個；以及 由該計算裝置並且從該主電池組接收該複數電池組中的每一個的該SOC的該第一讀數。

實施例109 一種方法，其包括： 由具有一個或更多個處理器並且以通訊方式連結到終端裝置的計算裝置接收該終端裝置的功率要求； 由該計算裝置接收複數電池組中的每一個的充電狀態（SOC）的第一讀數， 其中該複數電池組至少包括一個或更多個電池組的第一群組和一個或更多個電池組的第二群組， 其中該第二群組的SOC的第一讀數大於該第一群組的SOC的第一讀數，以及 由該計算裝置並且基於接收的該複數電池組中的每一個的該SOC的第一讀數來確定該複數電池組的第一SOC可變性； 由該計算裝置確定該第一SOC可變性不滿足SOC可變性臨界值；以及 由該計算裝置並且經由一個或更多個電荷陣列使得該第二群組對該第一群組充電，其中該對該第一群組充電減小該第二群組的該SOC並且增加該第一群組的該SOC。

實施例110 根據實施例109所述的方法，其還包括： 由該計算裝置接收該複數電池組中的每一個的該SOC的第二讀數； 由該計算裝置並且基於接收的該複數電池組中的每一個的該SOC的第二讀數來確定該複數電池組的第二SOC可變性；以及 由該計算裝置確定該第二SOC可變性滿足該SOC可變性臨界值。

實施例111 根據實施例110所述的方法，其還包括： 由該計算裝置並且經由一個或更多個電荷陣列使得該複數電池組對該終端裝置供電，其中該供電使得該複數電池組的該SOC減小。

實施例112 根據實施例109所述的方法，其還包括： 由該計算裝置接收該複數電池組中的每一個的健康狀態（SOH）的第一讀數，其中該複數電池組還包括一個或更多個電池組的第三群組； 由該計算裝置確定該第三群組的該SOH的該第一讀數不滿足SOH臨界值；以及 由該計算裝置隔離該第三群組，以免對該終端裝置供電，直到除了該第三群組的該一個或更多個電池組之外的該複數電池組中的每一個的SOC的後續讀數不滿足SOC臨界值。

實施例113 根據實施例109所述的方法，其中接收該複數電池組中的每一個的該SOC的該第一讀數還包括： 由該計算裝置將主電池組識別為該複數電池組中的一個；以及 由該計算裝置並且從該主電池組接收該複數電池組中的每一個的該SOC的該第一讀數。

實施例114 根據實施例109所述的方法，其中該經由轉換器平衡、直接連接平衡或交錯平衡中的一種或多種使得該第二群組對該第一電池組充電。

在一些實施例中，術語“大型”包括中型電池實施例和用例。例如，中等規模和大規模應用藉由本文的大量描述來實現。

儘管本文描述的許多系統和方法涉及鋰離子電池儲存化學物質，但是本揭露不限於此。在許多情況下，本領域的普通技術人員將理解，用於可充電電池的其他主要化學物質在基本上不脫離解決方案的精神的情況下可以適當地用鋰離子（Li離子）、鎳鎘（Ni-Cd）、鎳金屬氫化物（Ni-MH）、鉛酸和其他化學物質來替代。在一些實施例中，本文所揭露的電池管理系統可以包括在這些技術電池中，以提供電池保護、提供改進的效率以及提供比先前電池技術更好的使用者體驗。鋰鈷陰極的變體，例如鎳鈷鋁（NCA）和鎳錳鈷（NMC），在電動車輛和其他應用中可能是理想的。如果合適，可以使用其他新的陰極化學物質，例如鋰錳尖晶石（LMO）和磷酸鐵鋰（LFP）。此外，大型電池組提供較低的系統集成成本，這尤其是因為其能夠減少電池互連的數量，從而進一步改進電池組的可靠性並提供了更高的價值主張。

本領域的技術人員可以理解，可以利用具有包含用於控制電腦系統的指令的相關電腦可讀取媒體的電腦系統來實現本文揭露的示例性實施例。電腦系統可以包括至少一個電腦，例如微處理器、數位訊號處理器和相關的週邊電子電路。

BMS、112、113、114:電池管理系統 CAN:控制器區域網路 SoC:充電狀態 SoH:健康狀態 ID:識別 100、102、103、104、200、601、602、603、604、605、802、803、804、1002、1003、1004、1201、1202、1203、1401、1402、1403、1602a、1602b、1603a、1603b、1604a、1604b、1605a、1605b、1802a、1802b、1803a、1804a、1805a、1902a、1902b、1903a、1903b、1904a、1904b、1905a、1905b、1912a、1912b、1913a、1913b、1914a、1914b、1915a、1915b、2103、2104、2105、2103a、2104a、2103b:電池組 101、801、1901a、1901b、1911a、1911b、2101、2101b:終端裝置 151:電源匯流排 152:通訊通道 201:處理器 202:儲存裝置 203、210:電池單元 204:核心電池功能電路 205:通訊通道介面電路 206:電源匯流排介面電路 207、218:轉換器 208:電氣開關 211:電池監視器 212:加熱器控制電路 213:控制器 214:電源匯流排連接器 215:狀態顯示器 216:通訊匯流排介面 217:開關 219:連接器 300:流程圖 500、700、713、714、715、1700、2000、2010、2200:過程 301、302、303、304、305、306、307、308、309、501、502、503、504、505、506、507、508、701、702、703、704、705、706、707、708、709、710、711、712、713、714、715、716、721、722、723、724、725、726、727、728、730、731、732、901、902、904、905、906、1101、1102、1103、1104、1105、1106、1301、1302、1304、1305、1307、1308、1309、1701、1702、1703、1704、1705、1706、1707、2001a、2001b、2002、2003、2004、2005、2006、2007、2008、2011、2012、2013、2014、2015、2016、2017、2018、2019、2020、2201、2202、2203、2204、2205、2206、2207、2208:框 401a、401b、401c、401d:配置清單 631、632、633、634、635、636、637、638、639、640、642、643、644、645、646、647、648、851、852、853、1051、1052、1251、1453、1851a、1851b、1851c、1852a、1852b、1852c、2151、2152:事件 661a、661b、661c:週期性更新訊息 662a、662b、664a、664b、664c、665a、665b、665c:更新訊息 663:加入請求 671、672、692a、692b、692c、694a、694b、694c、694d:資料訊框訊息 673、693:位址聲明過程 674:廣播資料訊框訊息 681、691a、691b、691c、861a、861b、862、863、865、866、867、868、1061、1062、1063、1064、1261、1262、1263、1264、1464、1465、1861、1862、1863、2161、2162、2163、2164、2161、2162、2163、2164、2165、2166:訊息 682a、682b、682c:確認訊息 683:發送訊息 684a、684b:返回訊息 800:訊息流場景 1601、1801a 、1801b:充電器 1700、1800C:方法 1854、1871:連接指示器 1874、1875、1876、1877、1878、1879:步驟 2102、2102a、2102b:主電池組

當結合附圖閱讀時，可以更好地理解前述發明內容以及以下對示例性實施例的詳細描述，附圖是作為例子而非作為對所要求保護的發明的限制而包括的。 圖1示出了根據實施例的由複數電池組供電的終端裝置。 圖2A示出了根據實施例的具有內部電池管理系統（BMS）的電池組。 圖2B示出了根據實施例的具有內部電池管理系統（BMS）的電池組。 圖3示出了根據實施例的藉由複數電池組對終端裝置供電的整個過程的流程圖。 圖4示出了根據實施例的複數電池組的配置清單的更新。 圖5示出了根據實施例的用於配置複數電池組的流程圖。 圖6A示出了根據實施例的用於配置複數電池組的通用訊息流場景。 圖6B示出了根據實施例的用於配置複數電池組的控制器區域網路（CAN）匯流排上的訊息流場景。 圖6C示出了根據實施例的用於配置複數電池組的控制器區域網路（CAN）匯流排上的另一訊息流場景。 圖6D示出了根據實施例的用於配置複數電池組的控制器區域網路（CAN）匯流排上的另一訊息流場景。 圖7A示出了根據實施例的用於確定複數電池組的平衡類型的流程圖。 圖7B示出了根據實施例的用於為複數電池組選擇三種平衡類型之一的流程圖。 圖7C示出了根據實施例的用於確定複數電池組的平衡類型的流程圖。 圖8示出了根據實施例的用於確定複數電池組的平衡類型的訊息流場景。 圖9示出了根據實施例的用於對複數電池組進行轉換器平衡的流程圖。 圖10示出了根據實施例的用於對複數電池組進行轉換器平衡的訊息流場景。 圖11示出了根據實施例的用於對複數電池組進行直接平衡的流程圖。 圖12示出了根據實施例的用於對複數電池組進行直接平衡的訊息流場景。 圖13示出了根據實施例的用於對複數電池組進行交錯平衡的流程圖。 圖14和圖15示出了根據實施例的用於對複數電池組進行交錯平衡的訊息流場景。 圖16示出了根據實施例的對複數電池組充電的例子。 圖17示出了根據實施例的用於對複數電池組充電的流程圖。 圖18A示出了根據實施例的用於對複數電池組充電的訊息流場景。 圖18B示出了根據實施例的用於對複數電池組充電的訊息流場景。 圖18C示出了根據實施例的用於智慧地對複數電池組充電的方法的流程圖。 圖19A示出了根據實施例的複數電池組放電以便對終端裝置供電的例子。 圖19B示出了根據實施例的複數電池組放電以便對終端裝置供電的例子。 圖20A示出了根據實施例的用於對複數電池組進行放電的流程圖。 圖20B示出了根據實施例的用於對複數電池組進行放電的流程圖。 圖21示出了根據實施例的用於對複數電池組進行放電的訊息流場景。 圖22是根據實施例的用於跛行回家模式運行的流程圖。 圖23A示出了根據實施例的用於跛行回家模式運行的訊息流場景。 圖23B示出了根據實施例的用於跛行回家模式運行的訊息流場景。

BMS、112、113、114:電池管理系統

100、102、103、104:電池組

101:終端裝置

151:電源匯流排

152:通訊通道

Claims (15)

1. 一種電池系統，其被配置為對終端裝置供電並且包括複數電池組，該電池系統包括： 一第一電池組，其包括： 一第一通訊介面電路，其被配置為介面到一控制器區域網路（CAN）匯流排； 一第一控制器，其包括至少一個處理器；以及 一第一記憶體，其儲存一控制器指令，該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，使得該第一控制器： 獲取該電池系統中安裝的電池組的一配置清單，其中一第一條目對應於該第一電池組； 當該配置清單的該第一條目在該配置清單中具有一最高優先順序位置時，將該第一電池組配置為用作該電池系統的一主電池組，其中該最高優先順序位置指示該第一電池組在該電池系統中的任何其他活動電池組之前被安裝； 當該第一電池組用作該主電池組時，在安裝一第三電池組或將其從該電池系統移除時，修訂該配置清單；以及 經由該第一通訊介面電路藉由該CAN匯流排向全部安裝的電池組重複廣播該配置清單；以及 一第二電池組，其中該第二電池組具有與該第一電池組相同的電氣部件和電子部件。
2. 如請求項1所述的電池系統，其中該第二電池組包括： 一第二通訊介面電路，其被配置為介面到該控制器區域網路（CAN）匯流排； 一第二控制器，其包括一個或更多個處理器；以及 一第二記憶體，其儲存一控制器指令，該控制器指令在由該一個或更多個處理器執行時，使得該第二控制器： 獲取該電池系統中該安裝的電池組的該配置清單，其中第二條目對應於該第二電池組； 當該配置清單的該第二條目在該配置清單中具有最高優先順序位置時，將該第二電池組配置為用作該電池系統的該主電池組，其中該最高優先順序位置指示該第二電池組在該電池系統中的該任何其他活動電池組之前被安裝； 當安裝該第三電池組或將其從該電池系統移除時，修訂該配置清單；以及 經由該第二通訊介面電路藉由該CAN匯流排向全部該安裝的電池組重複廣播該配置清單。
3. 一種電池系統，其被配置為對終端裝置供電並且包括複數電池組，該電池系統包括： 一電源匯流排，其被耦合到該終端裝置以向該終端裝置提供電力； 一通訊通道，其被耦合到該複數電池組； 一第一電池組，其包括： 一第一通訊介面電路，其被配置為介面到該通訊通道； 一第一放電陣列； 一第一處理器；以及 一第一記憶體，其儲存一電腦可執行指令，該電腦可執行指令在由該第一處理器執行時，使得該第一電池組： 禁用該第一放電陣列以防止從該第一電池組放電到該電源匯流排上； 獲取該第一電池組的一第一開路電壓測量值；以及 經由該通訊通道與該複數電池組共用該第一開路電壓測量值； 基於該第一開路電壓測量值和來自該複數電池組的共用開路電壓測量值來維護配置清單的第一副本；以及 賦能該第一放電陣列以允許放電到該電源匯流排上；以及 一第二電池組，其包括： 一第二通訊介面電路，其被配置為介面到該通訊通道； 一第二放電陣列，其電連接到該電池系統的該電源匯流排； 一第二處理器；以及 一第二記憶體，其儲存一電腦可執行指令，該電腦可執行指令在由該第二處理器執行時，使得該第二電池組： 禁用該第二放電陣列以防止從該第二電池組放電到該電源匯流排上； 獲取該第二電池組的一第二開路電壓測量值；以及 經由該通訊通道與該複數電池組共用該第二開路電壓測量值； 基於該第二開路電壓測量值和來自該複數電池組的該共用開路電壓測量值來維護該配置清單的第二副本，其中該配置清單是基於減小的開路電壓測量值來排序的，並且其中該配置清單的頂部成員被指定為該電池系統的主電池組；以及 賦能該第二放電陣列以允許放電到該電源匯流排上。
4. 一種第一電池組，其被配置為安裝在電池系統中以對終端裝置供電，其中安裝在該電池系統中的全部安裝的電池組具有相同的電氣部件和電子部件，該第一電池組包括： 一通訊介面電路，其被配置為介面到通訊通道； 一電源匯流排介面電路，其被配置為與電源匯流排介面並且向該終端裝置提供電力； 一控制器，其包括至少一個處理器；以及 一記憶體，其儲存一控制器指令，該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，使得該控制器： 當該第一電池組被插入到該電池系統中時，經由該通訊通道產生一插入指示，其中該插入指示包括該第一電池組的一識別（ID）。 因應於產生該插入指示，經由該通訊介面電路藉由該通訊通道從該電池系統的主電池組接收一禁用訊息；以及 因應於接收該禁用訊息，禁用通過該電源匯流排的充電和放電。
5. 如請求項4所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 因應於產生該插入指示，接收一配置訊息，其中該配置訊息包括指示電池系統組態的一配置清單，其中該配置清單中用於該第一電池組的條目位於該配置清單的底部位置處，並且其中該第一電池組用作該電池系統中的從電池組。
6. 如請求項5所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 獲取關於位於該第一電池組處的電池單元的一電池狀態資訊，其中該電池狀態資訊包括該電池單元的充電狀態（SoC）值； 藉由該通訊通道從該主電池組接收針對該電池狀態資訊的狀態請求；以及 因應於接收該狀態請求，藉由該通訊通道將該SoC值發送到該主電池組。
7. 一種第一電池組，其被配置為安裝在電池系統中以對終端裝置供電，其中安裝在該電池系統中的全部安裝的電池組具有相同的電氣部件和電子部件，該第一電池組包括： 一個或更多個電池單元； 一通訊介面電路，其被配置為介面到通訊通道； 一電源匯流排介面電路，其被配置為與電源匯流排介面並且向該終端裝置提供電力； 一控制器，其包括至少一個處理器；以及 一記憶體，其儲存一控制器指令，該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，使得該控制器： 確定該第一電池組為該電池系統的主電池組； 當該第一電池組經由該通訊介面電路藉由該通訊通道從第二電池組接收一第一故障通知訊息時並且當需要額外電池組時，確定第一備用電池組是否可用，其中該第一故障通知訊息指示該第二電池組處的一第一災難性故障； 當該第一備用電池組為唯一備用電池組時並且當需要該額外電池組時，藉由該通訊通道向該第一備用電池組發送一第一賦能訊息，其中該第一賦能訊息命令該第一備用電池組放電到該電源匯流排上；以及 當該第一電池組從該第二電池組接收該第一故障通知訊息時，藉由該通訊通道向該第二電池組發送一第一禁用訊息，其中該第一禁用訊息命令該第二電池組終止放電到該電源匯流排上。
8. 如請求項7所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 當該第一電池組是該電池系統的該主電池組時： 當沒有備用電池組可用時，向該終端裝置發送一劣化警報訊息。
9. 如請求項8所述的第一電池組，其中該控制器指令在由該至少一個處理器執行時，還使得該控制器： 當該第一電池組是該電池系統的該主電池組時： 當劣化運行不能被該終端裝置接受時，啟動該電池系統的關閉。
10. 一種由一電池系統對一終端裝置供電的方法，該電池系統包括複數電池組，該方法包括： 由該電池系統的主電池組從該複數電池組收集電池狀態資訊，其中該複數電池組包括該主電池組和全部從電池組，並且其中該電池狀態資訊包括一充電狀態（SoC）資料； 由該主電池組並基於該電池狀態資訊確定該複數電池組的一第一子集是否需要充電平衡； 由該主電池組從適合於該複數電池組的該第一子集的多種平衡類型中選擇第一平衡類型；以及 由該主電池組經由電源匯流排應用選擇的第一平衡類型，直到為該複數電池組的該第一子集獲取期望的SoC值。
11. 如請求項10所述的方法，其中該多種平衡類型包括一轉換器平衡技術、一直接平衡技術和一交錯平衡技術。
12. 如請求項11所述的方法，其包括： 由該主電池組從收集的電池狀態資訊中識別具有高SoC值的第一電池組；以及 由該主電池組將該高SoC值與全部剩餘的電池組的SoC值進行比較。
13. 一種方法，其包括： 由具有一個或更多個處理器的計算裝置接收複數電池組中的每一個的充電狀態（SOC）的一第一讀數，其中該複數電池組至少包括一個或更多個電池組的一第一群組和一個或更多個電池組的一第二群組； 基於接收的該複數電池組中的每一個的該SOC的第一讀數，並且基於對SOC的一第一讀數的最低水準和SOC的一第一讀數的一第二最低水準的識別，由該計算裝置識別： 該第一群組為具有該SOC的該第一讀數的該最低水準，以及 該第二群組為具有該SOC的該第一讀數的該第二最低水準； 由該計算裝置並且基於該最低水準和該第二最低水準的該識別來產生包括該第一群組和該第二群組的一第一列表； 由該計算裝置基於該第一群組的該SOC的該第一讀數並且基於該第二群組的該SOC的該第一讀數來確定該第一列表的一第一SOC可變性； 由該計算裝置並且基於該第一SOC可變性來確定該第一SOC可變性不滿足SOC可變性臨界值； 由該計算裝置使用該第二群組的該SOC的該第一讀數來建立一第一SOC臨界值； 由該計算裝置並且經由電荷陣列使得該第一群組的充電使得該第一群組的該SOC增加； 由該計算裝置接收該複數電池組中的每一個的該SOC的第二讀數； 由該計算裝置並且基於該第一群組的該SOC的第二讀數來確定該第一群組的該SOC的該第二讀數滿足該第一SOC臨界值。
14. 如請求項13所述的方法，其還包括： 由該計算裝置並且基於接收的該複數電池組中的每一個的該SOC的第二讀數來確定該第一列表的更新的第一SOC可變性； 由該計算裝置確定該更新的第一SOC可變性滿足該SOC可變性臨界值。
15. 如請求項13所述的方法，其中接收該複數電池組中的每一個的該SOC的該第一讀數還包括： 由該計算裝置將主電池組識別為該複數電池組中的一個；以及 由該計算裝置並且從該主電池組接收該複數電池組中的每一個的該SOC的該第一讀數。

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