[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN111409507A - 用于具有多个并联单元的可再充电的能量存储组件的平衡系统 - Google Patents

用于具有多个并联单元的可再充电的能量存储组件的平衡系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111409507A
CN111409507A CN202010018153.4A CN202010018153A CN111409507A CN 111409507 A CN111409507 A CN 111409507A CN 202010018153 A CN202010018153 A CN 202010018153A CN 111409507 A CN111409507 A CN 111409507A
Authority
CN
China
Prior art keywords
state
charge
cell
controller
cells
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010018153.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111409507B (zh
Inventor
王跃云
郝镭
S.戈帕拉克里什南
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN111409507A publication Critical patent/CN111409507A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111409507B publication Critical patent/CN111409507B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/22—Balancing the charge of battery modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/53—Batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/13—Maintaining the SoC within a determined range
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/14—Preventing excessive discharging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/15—Preventing overcharging
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with provisions for charging different types of batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0019—Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1423—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

用于具有多个并联单元的可再充电的能量存储组件的平衡系统。一种动态地平衡可再充电的能量存储组件的系统和方法，该可再充电的能量存储组件具有两个或更多个相应单元、用于所述相应单元中的每一者的相应开关以及至少一个传感器。系统包括被构造成控制相应开关的操作的控制器。相应开关被构造成当处于接通状态时启用至相应单元的相应电路连接并且当处于断开状态时禁用该相应电路连接。相应单元以部分地基于所述至少一个传感器获得的相应电荷状态为特征。控制器被构造成通过相应开关的操作来选择性地采用多种充电模式中的至少一种以对相应单元中的一者或多者进行充电。所述多种充电模式包括静止充电模式、快速初始充电模式和快速最终充电模式。

Description

用于具有多个并联单元的可再充电的能量存储组件的平衡 系统
技术领域
本公开涉及一种动态地平衡具有并联连接的至少两个单元的可再充电的能量存储组件的电荷状态的系统和方法。
背景技术
在过去的几年中，纯电动车辆和混合动力车辆的使用已大大增加，诸如电池电动车辆、车窗加长型电动车辆、混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆和燃料电池混合动力电动车辆。用于混合动力电动车辆、纯电动车辆和其他电动交通装置的推进源可以是具有多个单元的可再充电的能量存储单元。
发明内容
本文中公开了一种动态地平衡可再充电的能量存储组件的系统和方法，该可再充电的能量存储组件具有并联连接的至少两个相应单元、用于所述相应单元中的每一者的相应开关以及至少一个传感器。系统包括被构造成控制相应开关的操作的控制器。相应开关被构造成当处于接通状态时启用至相应单元的相应电路连接并且当处于断开状态时禁用该相应电路连接。相应单元以部分地基于传感器获得的相应电荷状态为特征。控制器具有处理器和其上记录有指令的有形的非暂时性存储器。
由处理器对指令的执行引起控制器采用多种充电模式中的至少一种通过相应开关的操作来对相应单元进行充电。所述多种充电模式包括静止充电模式、快速初始充电模式和快速最终充电模式。所述多种充电模式被构造成通过减小相应单元当中的电荷状态差异来减小内部功耗。静止充电模式被构造成选择性地采用第一恒定充电电流，并且快速初始充电模式被构造成选择性地采用第二恒定充电电流。第二恒定充电电流大于第一恒定充电电流。快速最终充电模式被构造成选择性地采用恒定电压。
相应单元包括第一单元和第二单元，其中控制器被构造成确定第一单元的第一电荷状态（SOC1）和第二单元的第二电荷状态（SOC2）。在静止充电模式下，控制器可被构造成：当第一电荷状态（SOC1）和第二电荷状态（SOC2）之间的差异的绝对值小于第一预限定常数（C1）时，将第一单元的相应开关和第二单元的相应开关转到接通状态并以第一恒定充电电流进行充电，直到第一单元和第二单元充满电为止。控制器可被构造成：当第一电荷状态（SOC1）和第二电荷状态（SOC2）之间的差异大于第一预限定常数（C1）时，将与相应电荷状态的较高值相关联的相应开关转到断开状态并选择性地对与相应电荷状态的较低值相关联的相应单元进行充电。
在快速初始充电模式下，在存在恰好两个相应单元的情况下，控制器可被构造成：当第一单元的第一电荷状态（SOC1）和第二单元的第二电荷状态（SOC2）两者都小于第一阈值（T1）时，将第一单元的相应开关和第二单元的相应开关转到接通状态并以第二恒定充电电流进行充电。控制器可被构造成：当第一电荷状态（SOC1）和第二电荷状态（SOC2）之间的差异的绝对值大于第二预限定常数（C2）时，设定目标电荷状态并选择性地对与电荷状态的较低值相关联的相应单元进行充电，直到被充电到该目标电荷状态为止。在一个示例中，第一阈值（T1）是50％。
在快速最终充电模式下，控制器可被构造成：当相应单元中的至少一者的相应电荷状态小于第二阈值（T2）时，将相应单元中的每一者的相应开关转到接通状态并以恒定电压进行充电。控制器可被构造成：当相应单元中的至少一者的相应电荷状态大于最大能量值（Emax）时，将与相应单元中的至少一者相关联的相应开关转到断开状态并选择性地对相应单元中的剩余各者进行充电。第二阈值（T2）可在最大能量值（Emax）的量值的5％以内。
在快速初始充电模式下，在存在多于两个相应单元的情况下，控制器可被构造成：将目标电荷状态设定处于第三阈值（T3）、将相应单元中的每一者的相应开关转到接通状态并以第二恒定充电电流进行充电。控制器可被构造成：当相应单元中的特定者的相应电荷状态（SOCi）和第三阈值（T3）之间的差异的绝对值小于第三预限定常数（C3）时，将积分控制方案应用于相应单元中的该特定者并选择性地进行充电直到充满电为止。在一个示例中，第三阈值（T3）在50％和70％之间且包括端值，并且第三预限定常数（C3）在5％和7％之间且包括端值。
积分控制方案包括：将目标电荷状态选择作为相应单元的相应电荷状态的最大值；以及将视差因子限定为目标电荷状态和相应单元中的该特定者的相应电荷状态之间的差异。积分控制方案包括：当视差因子高于视差阈值时，将施加到相应单元中的该特定者的电压从负值转换为正值，该视差阈值小于零。
系统可包括放电模式，在该放电模式期间，控制器被构造成：当负载需求电流（Id）大于或等于第一单元的额定电流极限（IL1）时，将第一单元的相应开关和第二单元的相应开关保持处于接通状态并对第一单元和第二单元进行放电。在放电模式下，当负载需求电流（Id）小于第一单元的额定电流极限（IL1）并且第一单元相对于第二单元具有较高电荷状态时，控制器可被构造成：（1）将第一单元的相应开关转到接通状态、将第二单元的相应开关转到断开状态并对第一单元进行放电；（2）将目标电荷状态设定为第二单元的相应电荷状态并将积分控制方案应用于第一单元的相应开关；（3）当第一单元的相应电荷状态和第二单元的相应电荷状态之间的差异的绝对值小于第四预限定常数（C4）时，将第一单元的相应开关和第二单元的相应开关转到接通状态并对第一单元和第二单元进行放电。
当结合附图时，本公开的以上特征和优点以及其他特征和优点将从用于实施本公开的最佳模式的以下详细描述显而易见。
本发明还提供了如下的技术方案：
1. 一种动态地平衡可再充电的能量存储组件的系统，所述可再充电的能量存储组件具有并联连接的两个或更多个相应单元、用于所述相应单元中的每一者的相应开关以及至少一个传感器，所述系统包括：
控制器，其被构造成控制所述相应开关的操作，并且包括处理器和其上记录有指令的有形的非暂时性存储器；
其中，所述相应开关包括接通状态和断开状态，所述相应开关被构造成在所述接通状态下启用至所述相应单元中的一者的相应电路连接并且在所述断开状态下禁用所述相应电路连接；
其中，所述相应单元以部分地基于所述至少一个传感器获得的相应电荷状态为特征；
其中，所述处理器对所述指令的执行引起所述控制器采用多种充电模式中的至少一种通过所述相应开关的操作来对所述相应单元进行充电；并且
其中，所述多种充电模式包括静止充电模式、快速初始充电模式和快速最终充电模式。
2. 根据技术方案1所述的系统，其中：
所述静止充电模式被构造成选择性地采用第一恒定充电电流，并且所述快速初始充电模式被构造成选择性地采用第二恒定充电电流，所述第二恒定充电电流大于所述第一恒定充电电流；并且
所述快速最终充电模式被构造成选择性地采用恒定电压。
3. 根据技术方案1所述的系统，其中：
所述相应单元包括第一单元和第二单元，所述控制器被构造成确定所述第一单元的第一电荷状态（SOC1）和所述第二单元的第二电荷状态（SOC2）；
在所述静止充电模式下，所述控制器被构造成：当所述第一电荷状态（SOC1）和所述第二电荷状态（SOC2）之间的差异的绝对值小于第一预限定常数（C1）时，将所述第一单元的所述相应开关和所述第二单元的所述相应开关转到所述接通状态并以第一恒定充电电流进行充电，直到所述第一单元和所述第二单元充满电为止；并且
在所述静止充电模式下，所述控制器被构造成：当所述第一电荷状态（SOC1）和所述第二电荷状态（SOC2）之间的所述差异大于或等于所述第一预限定常数（C1）时，将与所述相应电荷状态的较高值相关联的所述相应开关转到所述断开状态并选择性地对与所述相应电荷状态的较低值相关联的所述相应单元进行充电。
4. 根据技术方案3所述的系统，其中，在所述快速初始充电模式下，在存在恰好两个所述相应单元的情况下，所述控制器被构造成：
当所述第一单元的所述第一电荷状态（SOC1）和所述第二单元的所述第二电荷状态（SOC2）两者都小于第一阈值（T1）时，将所述第一单元的所述相应开关和所述第二单元的所述相应开关转到所述接通状态并以第二恒定充电电流对两者都进行充电，所述第二恒定充电电流大于所述第一恒定充电电流；以及
当所述第一电荷状态（SOC1）和所述第二电荷状态（SOC2）之间的差异的绝对值大于第二预限定常数（C2）时，设定目标电荷状态并选择性地对与所述电荷状态的较低值相关联的所述相应单元进行充电，直到被充电到所述目标电荷状态为止。
5. 根据技术方案4所述的系统，其中，所述第一阈值（T1）是50％。
6. 根据技术方案1所述的系统，其中，在所述快速最终充电模式下，所述控制器被构造成：
当所述相应单元中的至少一者的所述相应电荷状态小于第二阈值（T2）时，将所述相应单元中的每一者的所述相应开关转到所述接通状态并以恒定电压进行充电；以及
当所述相应单元中的至少一者的所述相应电荷状态大于最大能量值（Emax）时，将与所述相应单元中的所述至少一者相关联的所述相应开关转到所述断开状态并选择性地对所述相应单元中的剩余各者进行充电。
7. 根据技术方案6所述的系统，其中，所述第二阈值（T2）在所述最大能量值（Emax）的量值的5％以内。
8. 根据技术方案3所述的系统，其中，在所述快速初始充电模式下，在存在多于两个所述相应单元的情况下，所述控制器被构造成：
将目标电荷状态设定处于第三阈值（T3）；
将所述相应单元中的每一者的所述相应开关转到所述接通状态并以第二恒定充电电流进行充电；以及
当所述相应单元中的特定者的所述相应电荷状态（SOCi）和所述第三阈值（T3）之间的差异的绝对值小于第三预限定常数（C3）时，将积分控制方案应用于所述相应单元中的特定者并选择性地进行充电直到充满电为止。
9. 根据技术方案8所述的系统，其中，所述积分控制方案包括：
将目标电荷状态选择作为所述相应单元的所述相应电荷状态的最大值；以及
将视差因子限定为目标电荷状态和所述相应单元中的所述特定者的所述相应电荷状态之间的差异；以及
当所述视差因子高于视差阈值时，将施加到所述相应单元中的所述特定者的电压从负值转换为正值，所述视差阈值小于零。
10. 根据技术方案8所述的系统，其中，所述第三阈值（T3）在50％和70％之间且包括端值，并且所述第三预限定常数（C3）在5％和7％之间且包括端值。
11. 根据技术方案1所述的系统，其中，所述相应单元包括第一单元和第二单元，所述系统还包括：
放电模式，在所述放电模式期间，所述控制器被构造成：当负载需求电流（Id）大于或等于由所述第一单元限定的额定电流极限（IL1）时，将所述第一单元的所述相应开关和所述第二单元的所述相应开关保持处于所述接通状态并对所述第一单元和所述第二单元进行放电；以及
在所述放电模式下，当所述负载需求电流（Id）小于所述第一单元的所述额定电流极限（IL1）、所述第一单元相对于所述第二单元具有较高电荷状态时，所述控制器被构造成：
将所述第一单元的所述相应开关转到所述接通状态、将所述第二单元的所述相应开关转到所述断开状态并对所述第一单元进行放电；
将目标电荷状态设定为所述第二单元的所述相应电荷状态并将积分控制方案应用于所述第一单元的所述相应开关；以及
当所述第一单元的所述相应电荷状态和所述第二单元的所述相应电荷状态之间的差异的绝对值小于第四预限定常数（C4）时，将所述第一单元的所述相应开关和所述第二单元的所述相应开关转到所述接通状态并对所述第一单元和所述第二单元进行放电。
12. 一种动态地平衡可再充电的能量存储组件的方法，所述可再充电的能量存储组件具有并联连接的两个或更多个相应单元、用于所述相应单元中的每一者的相应开关、至少一个传感器以及控制器，所述控制器具有处理器和有形的非暂时性存储器，所述方法包括：
经由所述控制器来控制所述相应开关的操作，包括在接通状态下启用至所述相应单元中的一者的相应电路连接并且在断开状态下禁用与所述相应开关的所述相应电路连接；
部分地基于所述至少一个传感器来获得所述相应单元的相应电荷状态；以及
经由所述相应开关和所述控制器来采用多种充电模式中的至少一种以对所述相应单元进行充电，所述多种充电模式包括静止充电模式、快速初始充电模式和快速最终充电模式。
13. 根据技术方案12所述的方法，其还包括：
将所述静止充电模式构造成选择性地采用第一恒定充电电流；
将所述快速初始充电模式构造成选择性地采用第二恒定充电电流，所述第二恒定充电电流大于所述第一恒定充电电流；以及
将所述快速最终充电模式构造成选择性地采用恒定电压。
14. 根据技术方案12所述的方法，其中，所述相应单元包括第一单元和第二单元，所述方法还包括：
确定所述第一单元的第一电荷状态（SOC1）和所述第二单元的第二电荷状态（SOC2）；
在所述静止充电模式下，当所述第一电荷状态（SOC1）和所述第二电荷状态（SOC2）之间的差异的绝对值小于第一预限定常数（C1）时，经由所述控制器，将所述第一单元的所述相应开关和所述第二单元的所述相应开关转到所述接通状态并以第一恒定充电电流进行充电，直到所述第一单元和所述第二单元充满电为止；并且
在所述静止充电模式下，当所述第一电荷状态（SOC1）和所述第二电荷状态（SOC2）之间的所述差异大于或等于所述第一预限定常数（C1）时，将与所述相应电荷状态的较高值相关联的所述相应开关转到所述断开状态并选择性地对与所述相应电荷状态的较低值相关联的所述相应单元进行充电。
15. 根据技术方案14所述的方法，在所述快速初始充电模式下，在存在恰好两个所述相应单元的情况下，所述方法还包括：
当所述第一单元的所述第一电荷状态（SOC1）和所述第二单元的所述第二电荷状态（SOC2）两者都小于第一阈值（T1）时，经由所述控制器，将所述第一单元的所述相应开关和所述第二单元的所述相应开关转到所述接通状态并以第二恒定充电电流对两者都进行充电，所述第二恒定充电电流大于所述第一恒定充电电流；以及
当所述第一电荷状态（SOC1）和所述第二电荷状态（SOC2）之间的差异的绝对值大于第二预限定常数（C2）时，设定目标电荷状态并选择性地对与所述电荷状态的较低值相关联的所述相应单元进行充电，直到被充电到所述目标电荷状态为止。
16. 根据技术方案12所述的方法，其还包括在所述快速最终充电模式下：
当所述相应单元中的至少一者的所述相应电荷状态小于第二阈值（T2）时，经由所述控制器，将所述相应单元中的每一者的所述相应开关转到所述接通状态并以恒定电压进行充电；以及
当所述相应单元中的至少一者的所述相应电荷状态大于最大能量值（Emax）时，经由所述控制器，将与所述相应单元中的所述至少一者相关联的所述相应开关转到所述断开状态并选择性地对所述相应单元中的剩余各者进行充电。
17. 根据技术方案14所述的方法，其还包括，在所述快速初始充电模式下，在存在多于两个所述相应单元的情况下：
将目标电荷状态设定处于第三阈值（T3）；
将所述相应单元中的每一者的所述相应开关转到所述接通状态并以第二恒定充电电流进行充电，所述第二恒定充电电流大于所述第一恒定充电电流；以及
当所述相应单元中的特定者的所述相应电荷状态（SOCi）和所述第三阈值（T3）之间的差异的绝对值小于第三预限定常数（C3）时，将积分控制方案应用于所述相应单元中的特定者并选择性地进行充电直到充满电为止。
18. 根据技术方案17所述的方法，其中，所述积分控制方案包括：
将目标电荷状态选择作为所述相应单元的所述相应电荷状态的最大值；以及
将视差因子限定为所述目标电荷状态和所述相应单元中的所述特定者的所述相应电荷状态之间的差异；以及
当所述视差因子高于视差阈值时，将施加到所述相应单元中的所述特定者的电压从负值转换为正值，所述视差阈值小于零。
19. 根据技术方案18所述的方法，其中，所述第三阈值（T3）在50％和70％之间且包括端值，并且所述第三预限定常数（C3）在5％和7％之间且包括端值。
20. 根据技术方案12所述的方法，其中，所述相应单元包括第一单元和第二单元，所述方法还包括：
在放电模式下，当负载需求电流（Id）大于或等于由所述第一单元限定的额定电流极限（IL1）时，将所述第一单元的所述相应开关和所述第二单元的所述相应开关转到所述接通状态并对所述第一单元和所述第二单元进行放电；
在所述放电模式下，当所述负载需求电流（Id）小于所述第一单元的所述额定电流极限（IL1）、所述第一单元相对于所述第二单元具有较高电荷状态时：
将所述第一单元的所述相应开关转到所述接通状态、将所述第二单元的所述相应开关转到所述断开状态并对所述第一单元进行放电；
将所述目标电荷状态设定为所述第二单元的所述相应电荷状态并将积分控制方案应用于所述第一单元的所述相应开关；以及
当所述第一单元的所述相应电荷状态和所述第二单元的所述相应电荷状态之间的差异的绝对值小于第四预限定常数（C4）时，将所述第一单元的所述相应开关和所述第二单元的所述相应开关转到所述接通状态并对所述第一单元和所述第二单元进行放电。
附图说明
图1是平衡包括至少两个相应单元的可再充电的能量存储组件的系统的示意图，该系统具有控制器；
图2是可由图1的控制器执行的静止充电模式的示意性流程图；
图3是可由图1的控制器执行的快速初始充电模式的示意性流程图；
图4是可由图1的控制器执行的替代性快速初始充电模式的示意性流程图；
图5是可由图1的控制器执行的快速最终充电模式的示意性流程图；
图6是可由图1的控制器执行的放电模式的示意性流程图；
图7A是示出了在图1的可再充电的能量存储组件中的第一单元和第二单元的第一电荷状态（SOC1）和第二电荷状态（SOC2）随时间变化的示意性示例图；
图7B是示出了图7A的第一单元和第二单元的施加电压（V）随时间变化的示意性示例图，其具有放大的时间标度；以及
图7C是示出了针对可由图1的控制器执行的积分控制方案的施加电压（V）关于视差因子（D）的示意性示例图。
具体实施方式
参考附图，其中，相似的附图标记指代相似的部件，图1示意性地图示了用于动态地平衡可再充电的能量存储组件11的系统10，该可再充电的能量存储组件具有并联连接的两个或更多个相应单元U，诸如第一单元12和第二单元14。参考图1，可再充电的能量存储组件11可以是装置16的一部分。装置16可以是移动平台，诸如但不限于标准客车、运动型多用途车辆、轻型卡车、重型车辆、ATV、小型货车、公共车辆、过境车辆、自行车、机器人、农具、体育相关装备、船、飞机、火车或其他交通装置。装置16可采取许多不同的形式，并且包括多个和/或替代的部件和设施。
可再充电的能量存储组件11可包括具有不同化学性质的可再充电单元，包括但不限于锂离子、锂铁、镍金属氢化物和铅酸电池。参考图1，第一单元12和第二单元14可包括相应的多个电池22、24，所述电池还可包括一个或多个子电池。应理解，相应单元U、电池和子电池的数量可基于手边的应用而变化。
参考图1，控制器C与可再充电的能量存储组件11通信。控制器C包括至少一个处理器P和至少一个存储器M（或非暂时性有形计算机可读存储介质），所述存储器上记录有用于执行至少一种方法或模式的指令。存储器M可以存储控制器可执行指令集，并且处理器P可以执行存储在存储器M中的控制器可执行指令集。
控制器C被构造成采用多种充电模式中的至少一种来对相应单元U进行充电。所述多种充电模式包括下文分别参考图2、图3、图4和图5所描述的静止充电模式100、快速初始充电模式200、替代性快速初始充电模式300和快速最终充电模式400。控制器C可被构造成执行图6中所描述的放电模式500。参考图1，可再充电的能量存储组件11的第一端30和第二端32可分别连接到本领域技术人员可用的源或槽（未示出）以进行充电或放电。
相应单元U中的每一者与具有接通状态和断开状态的相应开关S操作地连接。相应开关S被构造成当处于接通状态时启用相应电路连接并且当处于断开状态时禁用相应电路连接。参考图1，第一开关S1经由相应电路连接18（以接通状态示出）与第一单元12通信。第二开关S2经由相应电路连接20（以断开状态示出）与第二单元14通信。
相应开关S的操作由控制器C控制。如下文所描述，相应开关S和控制逻辑用于基于相应单元U当中的电荷状态差异水平和充电/放电负载需求来选择性地切断相应单元U中的高能量各者或低能量各者以平衡组件11。相应开关S可由半导体组成。在一个示例中，相应开关S是硅MOSFET开关。可采用本领域技术人员可用的其他开关。
相应单元U以部分地基于至少一个传感器（诸如例如，图1中所示的第一传感器26和第二传感器28）获得的相应电荷状态为特征。电荷状态指代相对于在相应单元U已充满电之后的可用电荷的可用于工作的存储电荷。电荷状态可被看作是对相应单元U的势能的评估，其在最小值0％和最大值100％之间延伸。第一传感器26可被构造成将第一单元12的电压传达到控制器C。第二传感器28可被构造成为第二单元14提供电压。电荷状态及其派生因子影响装置16的效率和功率可用性，并且可被采用来达到调节装置16的操作的目的。
静止充电模式100、快速初始充电模式200、替代性快速初始充电模式300、快速最终充电模式400和放电模式500不需要以本文中所叙述的特定顺序应用，而是可动态地执行。此外，将理解，可消除一些步骤。如本文中所使用，术语“动态的”和“动态地”描述了实时执行并且以在例程的执行期间或在例程执行的迭代之间监测或以其他方式确定参数的状态和定期地或周期性地更新参数的状态为特征的步骤或程序。静止充电模式100、快速初始充电模式200、替代性快速初始充电模式300和快速最终充电模式400可由控制器C同时执行，或者可由可再充电的能量存储组件11的用户或操作者选择。
现在参考图2，示出了存储在图1的控制器C上并可由其执行的静止充电模式100的流程图。按照框102，控制器C被编程为开始对第一单元12、第二单元14进行充电并确定第一单元12的第一电荷状态（SOC1）和第二单元14的第二电荷状态（SOC2）。可基于来自至少第一传感器26、第二传感器28的数据以及本领域技术人员可用的各种数学模型来估计第一电荷状态SOC1和第二电荷状态SOC2。
按照图2的框104，控制器C被构造成确定第一单元12的第一电荷状态（SOC1）和第二单元14的第二电荷状态（SOC2）之间的差异的绝对值是否小于第一预限定常数（C1）。如果是这样，则静止充电模式100进行到框106，在框106中，控制器C被编程为将第一开关S1和第二开关S2两者都转到接通状态并以第一恒定充电电流对第一单元12和第二单元14进行充电，直到两者都充满电为止。
如果不是，则静止充电模式100从框104进行到框108，在框108中，控制器C被编程为将与相应电荷状态的较高值相关联的相应开关S转到断开状态并选择性地对与相应电荷状态的较低值相关联的相应单元U进行充电（按照框110）。因此，如果第一单元12具有相应电荷状态的较高值，则第一开关S1被转到断开状态，并且第二单元14被充电。静止充电模式100循环回到框104。
关于图7A和图7B来进一步图示静止充电模式100。参考图7A，示出了第一单元12的第一电荷状态（SOC1）和第二单元14的第二电荷状态（SOC2）的示意性示例。在该示例中，第一预限定常数（C1）为1％。参考图7A，在时间零，第一电荷状态（SOC1）和第二电荷状态（SOC2）之间的差异大于第一预限定常数（C1）。因此，控制器C（从图2的框104移动到框108）被编程为将第一开关S1转到断开状态（因为第一电荷状态（SOC1）更大）并选择性地对第二单元14进行充电（按照框110）。图7B示出了对应电压，其示出图7A的第一单元12和第二单元14的随时间变化的施加电压（V）。在时间t 0 之前的部分是单充电部分（V1 <V2），并且在时间t 0 之后的部分是并行充电部分（V1=V2）。注意，相对于图7A，在图7B中放大了时间标度。在时间t 0 ，第一电荷状态（SOC1）和第二电荷状态（SOC2）大约相等，或在1％（在该示例中为第一预限定常数（C1）的量值）以内。控制器C从图2的框110循环回到框104，且然后循环回到框106，从而将第一开关S1和第二开关S2两者都保持处于接通状态并对第一单元12和第二单元14进行充电，直到充满电为止。
现在参考图3，示出了快速初始充电模式200的流程图，该快速初始充电模式适用于具有恰好两个相应单元U的系统10。按照框202，控制器C被编程为确定第一单元12的第一电荷状态（SOC1）和第二单元的第二电荷状态（SOC2）两者都是否小于第一阈值（T1）。如果是这样，则按照框204，控制器C被构造成将第一单元12的相应开关和第二单元14的相应开关转到接通状态并以第二恒定充电电流进行充电，该第二恒定充电电流高于第一恒定充电电流。如果不是，则退出快速初始充电模式200。第一恒定充电电流和第二恒定充电电流的量值可基于相应单元的尺寸和详情而变化。在一个示例中，第二恒定充电电流比第一充电电流大10％和40％之间。在另一个示例中，第二恒定充电电流比第一充电电流大了约30%。
从框204进行到框206，控制器C被构造成确定第一电荷状态（SOC1）和第二电荷状态（SOC2）之间的差异的绝对值是否大于第二预限定常数（C2）。当是这种情况时，按照框208，控制器C被构造成设定目标电荷状态并选择性地对与电荷状态的较低值相关联的相应单元U进行充电，直到被充电到该目标电荷状态为止。当不是这种情况时，快速初始充电模式200循环回（如由线207所指示）到框204。在一个示例中，将第一阈值（T1）选择为50％。
现在参考图4，示出了替代性快速初始充电模式300的流程图，该替代性快速初始充电模式适用于其中存在多于两个相应单元U的系统10。按照框302，控制器C被编程为将目标电荷状态设定处于第三阈值（T3）并将相应单元U中的每一者的相应开关转到接通状态。按照框304，控制器C被构造成以第二恒定充电电流对相应单元U进行充电，该第二恒定充电电流高于第一恒定充电电流。在图4的框306中，控制器C被构造成确定相应单元中的特定者的相应电荷状态（SOCi）与第三阈值（T3）之间的差异的绝对值是否小于第三预限定常数（C3）。当是这种情况时，替代性快速初始充电模式300进行到框308，在框308中，控制器C被构造成将积分控制方案应用于相应单元中的该特定者并选择性地进行充电直到充满电为止。如果不是，则替代性快速初始充电模式300循环回到框304，如由线307所指示。在一个示例中，第三阈值（T3）在50％和70％之间且包括端值，并且第三预限定常数（C3）在5％和7％之间且包括端值。
参考图7C，示出了施加电压（在+V和-V之间延伸）关于视差因子（在+D和-D之间延伸）的示意性示例图。视差因子D被限定为目标电荷状态和相应单元U中的特定者的相应电荷状态之间的差异。积分控制方案包括将目标电荷状态选择作为相应单元U的相应电荷状态的最大值。换句话说，该组相应单元U的电荷状态的最大值无论是什么，都将其选择作为目标电荷状态。积分控制方案包括：当视差因子（D）高于视差阈值（D0）时，将施加到该相应单元U的电压从负值转换为正值（见图7C），使得视差阈值（D0）小于零。
参考图5，示出了快速最终充电模式400的流程图。按照框402，控制器C被编程为确定相应单元U中的至少一者的相应电荷状态（SOCi）是否小于第二阈值（T2）。当是这种情况时，按照框404，控制器C被构造成将相应单元U中的每一者的相应开关转到接通状态并以恒定电压进行充电（见框406）。按照框408，控制器C被构造成确定相应单元U中的至少一者（例如，第i个单元）的相应电荷状态是否大于最大能量值（Emax）。如果不是，则快速最终充电模式400从框408循环回到框406，如由线409所指示。如果是这样，则按照框410，控制器C被构造成将与相应单元U中的所述至少一者（第i个单元）相关联的相应开关转到断开状态并按照框412来选择性地对相应单元U中的剩余各者进行充电。在一个示例中，第二阈值（T2）在最大能量值（Emax）的量值的5％以内。
现在参考图6，示出了放电模式500的流程图。按照框502，控制器C被构造成确定由组件11上的负载（未示出）（例如，通过在图1中的第一端30处进行连接）施加的负载需求电流（Id）是否小于具有较高SOC值的第一单元12的额定电流极限（IL1）。相应单元U中的每一者限定额定电流极限（ILi）或最大建议电流。如果是这样，则按照框504，控制器C被构造成将第一单元12的相应开关S1转到接通状态、将第二单元14的相应开关S2转到断开状态并对第一单元12进行放电。按照框506，控制器C被构造成将目标电荷状态设定为第二单元14的相应电荷状态并将积分控制方案（图6中的“IC”）应用于第一单元12的相应开关S1。如果不是，则按照框510，控制器C被构造成将第一单元12的相应开关S1和第二单元14的相应开关S2保持处于接通状态并对第一单元12和第二单元14进行放电。
按照框508，控制器C被构造成确定第一单元12的相应电荷状态（SOC1）和第二单元14的相应电荷状态（SOC2）之间的差异的绝对值是否小于第四预限定常数（C4）。如果是这样，则放电模式500进行到框510，从而将第一单元12的相应开关S1和第二单元14的相应开关S2转到接通状态并对第一单元12和第二单元14进行放电。如果不是，则放电模式500循环回到框502，如由线509所指示。
总之，系统10（经由执行模式100、200、300、400、500中的至少一者）稳健地产生在相应单元U当中的电荷状态的平衡。系统10提供了以下的技术优点：减少了可再充电的能量存储组件11中的内部功耗以及有效地控制了充电功率和放电功率。因此，系统10改善了可再充电的能量存储组件11的功能。阈值T1、T2、T3和预限定常数C1、C2、C3、C4可通过在实验室或测试电池中的校准而获得，并且可基于手边的应用加以选择。
图2至图6中的流程图图示了根据本公开的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方式的架构、功能性和操作。就这一点而言，流程图或框图中的每个框可代表代码的模块、段或部分，其包括用于实施指定的（一个或多个）逻辑功能的一个或多个可执行指令。还将注意，框图和/或流程图说明的每个框以及框图和/或流程图说明中的框的组合可由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统或者专用硬件与计算机指令的组合来实施。这些计算机程序指令还可被存储在计算机可读介质中，该计算机可读介质可以指导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式起作用，使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括实施流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的指令的制品。
图1的控制器C可以是装置16的整体部分，或者可以是可操作地连接到装置16的其他控制器的单独模块。控制器C包括计算机可读介质（也被称为处理器可读介质），包括参与提供可由计算机（例如，由计算机的处理器）读取的数据（例如，指令）的非暂时性（有形）介质。此类介质可采取许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可包括例如光盘或磁盘以及其他持久性存储器。易失性介质可包括例如动态随机存取存储器（DRAM），其可构成主存储器。此类指令可由一种或多种传输介质传输，所述传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，其包括包括联接到计算机的处理器的系统总线的电线。计算机可读介质的一些形式包括例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带、其他磁性介质、CD-ROM、DVD、其他光学介质、穿孔卡、纸带、具有孔图案的其他物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、其他存储器芯片或盒式磁带、或计算机可以自其进行读取的其他介质。
本文中所描述的查找表、数据库、数据储存库或其他数据存储装置可包括用于存储、访问和检索各种种类的数据的各种机制，其包括分层数据库、文件系统中的一组文件、专有格式的应用数据库、关系数据库管理系统(RDBMS)等。每个此类数据存储装置可被包括在采用计算机操作系统（诸如，上文所提到的那些计算机操作系统中的一者）的计算装置内，并且可经由网络以多种方式中的一种或多种来访问。文件系统可从计算机操作系统访问，并且可包括以各种格式存储的文件。除了用于创建、存储、编辑和执行已存储的程序的语言（诸如，上文提到的PL/SQL语言)之外，RDBMS还可采用结构化查询语言（SQL）。
详细描述以及附图或图支持并描述本公开，但是本公开的范围仅由权利要求限定。虽然已详细地描述了用于实施本公开的一些最佳模式和其他实施例，但是存在用于实践所附权利要求书中限定的本公开的各种替代性设计和实施例。此外，附图中所示的实施例或本说明书中提到的各种实施例的特性不必理解为彼此独立的实施例。相反地，有可能的是，在实施例的示例中的一者中所描述的特性中的每一者可以与来自其他实施例的一个或多个其他期望的特性相结合，从而形成未经文字或通过参考附图所描述的其他实施例。因此，此类其他实施例落入所附权利要求范围的框架之内。

Claims (10)

1.一种动态地平衡可再充电的能量存储组件的系统，所述可再充电的能量存储组件具有并联连接的两个或更多个相应单元、用于所述相应单元中的每一者的相应开关以及至少一个传感器，所述系统包括：
控制器，其被构造成控制所述相应开关的操作，并且包括处理器和其上记录有指令的有形的非暂时性存储器；
其中，所述相应开关包括接通状态和断开状态，所述相应开关被构造成在所述接通状态下启用至所述相应单元中的一者的相应电路连接并且在所述断开状态下禁用所述相应电路连接；
其中，所述相应单元以部分地基于所述至少一个传感器获得的相应电荷状态为特征；
其中，所述处理器对所述指令的执行引起所述控制器采用多种充电模式中的至少一种通过所述相应开关的操作来对所述相应单元进行充电；并且
其中，所述多种充电模式包括静止充电模式、快速初始充电模式和快速最终充电模式。
2. 根据权利要求1所述的系统，其中：
所述静止充电模式被构造成选择性地采用第一恒定充电电流，并且所述快速初始充电模式被构造成选择性地采用第二恒定充电电流，所述第二恒定充电电流大于所述第一恒定充电电流；并且
所述快速最终充电模式被构造成选择性地采用恒定电压。
3.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述相应单元包括第一单元和第二单元，所述控制器被构造成确定所述第一单元的第一电荷状态（SOC1）和所述第二单元的第二电荷状态（SOC2）；
在所述静止充电模式下，所述控制器被构造成：当所述第一电荷状态（SOC1）和所述第二电荷状态（SOC2）之间的差异的绝对值小于第一预限定常数（C1）时，将所述第一单元的所述相应开关和所述第二单元的所述相应开关转到所述接通状态并以第一恒定充电电流进行充电，直到所述第一单元和所述第二单元充满电为止；并且
在所述静止充电模式下，所述控制器被构造成：当所述第一电荷状态（SOC1）和所述第二电荷状态（SOC2）之间的所述差异大于或等于所述第一预限定常数（C1）时，将与所述相应电荷状态的较高值相关联的所述相应开关转到所述断开状态并选择性地对与所述相应电荷状态的较低值相关联的所述相应单元进行充电。
4. 根据权利要求3所述的系统，其中，在所述快速初始充电模式下，在存在恰好两个所述相应单元的情况下，所述控制器被构造成：
当所述第一单元的所述第一电荷状态（SOC1）和所述第二单元的所述第二电荷状态（SOC2）两者都小于第一阈值（T1）时，将所述第一单元的所述相应开关和所述第二单元的所述相应开关转到所述接通状态并以第二恒定充电电流对两者都进行充电，所述第二恒定充电电流大于所述第一恒定充电电流；以及
当所述第一电荷状态（SOC1）和所述第二电荷状态（SOC2）之间的差异的绝对值大于第二预限定常数（C2）时，设定目标电荷状态并选择性地对与所述电荷状态的较低值相关联的所述相应单元进行充电，直到被充电到所述目标电荷状态为止。
5. 根据权利要求1所述的系统，其中，在所述快速最终充电模式下，所述控制器被构造成：
当所述相应单元中的至少一者的所述相应电荷状态小于第二阈值（T2）时，将所述相应单元中的每一者的所述相应开关转到所述接通状态并以恒定电压进行充电；以及
当所述相应单元中的至少一者的所述相应电荷状态大于最大能量值（Emax）时，将与所述相应单元中的所述至少一者相关联的所述相应开关转到所述断开状态并选择性地对所述相应单元中的剩余各者进行充电。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述第二阈值（T2）在所述最大能量值（Emax）的量值的5％以内。
7.根据权利要求3所述的系统，其中，在所述快速初始充电模式下，在存在多于两个所述相应单元的情况下，所述控制器被构造成：
将目标电荷状态设定处于第三阈值（T3）；
将所述相应单元中的每一者的所述相应开关转到所述接通状态并以第二恒定充电电流进行充电；以及
当所述相应单元中的特定者的所述相应电荷状态（SOCi）和所述第三阈值（T3）之间的差异的绝对值小于第三预限定常数（C3）时，将积分控制方案应用于所述相应单元中的特定者并选择性地进行充电直到充满电为止。
8. 根据权利要求7所述的系统，其中，所述积分控制方案包括：
将目标电荷状态选择作为所述相应单元的所述相应电荷状态的最大值；以及
将视差因子限定为目标电荷状态和所述相应单元中的所述特定者的所述相应电荷状态之间的差异；以及
当所述视差因子高于视差阈值时，将施加到所述相应单元中的所述特定者的电压从负值转换为正值，所述视差阈值小于零。
9. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述相应单元包括第一单元和第二单元，所述系统还包括：
放电模式，在所述放电模式期间，所述控制器被构造成：当负载需求电流（Id）大于或等于由所述第一单元限定的额定电流极限（IL1）时，将所述第一单元的所述相应开关和所述第二单元的所述相应开关保持处于所述接通状态并对所述第一单元和所述第二单元进行放电；以及
在所述放电模式下，当所述负载需求电流（Id）小于所述第一单元的所述额定电流极限（IL1）、所述第一单元相对于所述第二单元具有较高电荷状态时，所述控制器被构造成：
将所述第一单元的所述相应开关转到所述接通状态、将所述第二单元的所述相应开关转到所述断开状态并对所述第一单元进行放电；
将目标电荷状态设定为所述第二单元的所述相应电荷状态并将积分控制方案应用于所述第一单元的所述相应开关；以及
当所述第一单元的所述相应电荷状态和所述第二单元的所述相应电荷状态之间的差异的绝对值小于第四预限定常数（C4）时，将所述第一单元的所述相应开关和所述第二单元的所述相应开关转到所述接通状态并对所述第一单元和所述第二单元进行放电。
10.一种动态地平衡可再充电的能量存储组件的方法，所述可再充电的能量存储组件具有并联连接的两个或更多个相应单元、用于所述相应单元中的每一者的相应开关、至少一个传感器以及控制器，所述控制器具有处理器和有形的非暂时性存储器，所述方法包括：
经由所述控制器来控制所述相应开关的操作，包括在接通状态下启用至所述相应单元中的一者的相应电路连接并且在断开状态下禁用与所述相应开关的所述相应电路连接；
部分地基于所述至少一个传感器来获得所述相应单元的相应电荷状态；以及
经由所述相应开关和所述控制器来采用多种充电模式中的至少一种以对所述相应单元进行充电，所述多种充电模式包括静止充电模式、快速初始充电模式和快速最终充电模式。
CN202010018153.4A 2019-01-08 2020-01-08 用于具有多个并联单元的可再充电的能量存储组件的平衡系统 Active CN111409507B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/242,637 US11133680B2 (en) 2019-01-08 2019-01-08 Balancing system for rechargeable energy storage assembly with multiple parallel units
US16/242637 2019-01-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111409507A true CN111409507A (zh) 2020-07-14
CN111409507B CN111409507B (zh) 2023-08-04

Family

ID=71104454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010018153.4A Active CN111409507B (zh) 2019-01-08 2020-01-08 用于具有多个并联单元的可再充电的能量存储组件的平衡系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11133680B2 (zh)
CN (1) CN111409507B (zh)
DE (1) DE102019135197A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11722026B2 (en) 2019-04-23 2023-08-08 Dpm Technologies Inc. Fault tolerant rotating electric machine
US20210021134A1 (en) * 2019-07-18 2021-01-21 Save The Planet Co., Ltd. Storage system
US11670952B2 (en) * 2019-10-18 2023-06-06 Fca Us Llc Voltage estimation for automotive battery charging system control
US11777330B2 (en) * 2020-07-22 2023-10-03 Microsoft Technology Licensing, Llc Common charge controller for electronic devices with multiple batteries
US11897362B2 (en) * 2021-05-04 2024-02-13 Exro Technologies Inc. Systems and methods for individual control of a plurality of controllable units of battery cells
JP2024518405A (ja) 2021-05-13 2024-05-01 エクスロ テクノロジーズ インク． 多相電気機械のコイルを駆動する方法及び装置
WO2023279196A1 (en) 2021-07-08 2023-01-12 Exro Technologies Inc. Dynamically reconfigurable power converter utilizing windings of electrical machine
US12074466B2 (en) * 2023-01-06 2024-08-27 GM Global Technology Operations LLC Voltage control of multi-battery systems

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070188134A1 (en) * 2006-02-16 2007-08-16 Summit Microelectronics, Inc Switching battery charging systems and methods
CN102088118A (zh) * 2010-12-28 2011-06-08 深圳市航盛电子股份有限公司 一种电池管理系统、电动车及荷电状态的估算方法
CN102904311A (zh) * 2012-10-22 2013-01-30 国网电力科学研究院 电动汽车电池感知装置、电动汽车电池及充放电方法
CN103299473A (zh) * 2010-09-02 2013-09-11 普罗特拉公司 用于电池管理的系统和方法
US20140002003A1 (en) * 2012-06-29 2014-01-02 Samsung Sdi Co., Ltd. Energy storage device and method for decreasing rush current
CN104608649A (zh) * 2015-02-06 2015-05-13 山东大学 集成式电动汽车电能变换系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9099871B2 (en) * 2010-10-06 2015-08-04 Southwest Electronic Energy Corporation Module bypass switch for balancing battery pack system modules
WO2014133009A1 (ja) * 2013-02-27 2014-09-04 日本電気株式会社 蓄電池、蓄電池の制御方法、制御装置及び制御方法
DE102015010531A1 (de) * 2015-08-16 2017-02-16 IdeTec GmbH Elektrischer Energiespeicher und darin verwendetes Batterieverwaltungssystem
US10620679B2 (en) * 2017-09-01 2020-04-14 Dell Products L.P. Prioritizing supplying electrical power by a power storage adapter to connected devices
KR102361334B1 (ko) * 2018-05-09 2022-02-09 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 제어 장치 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070188134A1 (en) * 2006-02-16 2007-08-16 Summit Microelectronics, Inc Switching battery charging systems and methods
CN103299473A (zh) * 2010-09-02 2013-09-11 普罗特拉公司 用于电池管理的系统和方法
CN102088118A (zh) * 2010-12-28 2011-06-08 深圳市航盛电子股份有限公司 一种电池管理系统、电动车及荷电状态的估算方法
US20140002003A1 (en) * 2012-06-29 2014-01-02 Samsung Sdi Co., Ltd. Energy storage device and method for decreasing rush current
CN102904311A (zh) * 2012-10-22 2013-01-30 国网电力科学研究院 电动汽车电池感知装置、电动汽车电池及充放电方法
CN104608649A (zh) * 2015-02-06 2015-05-13 山东大学 集成式电动汽车电能变换系统

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019135197A1 (de) 2020-07-09
US11133680B2 (en) 2021-09-28
US20200220364A1 (en) 2020-07-09
CN111409507B (zh) 2023-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111409507A (zh) 用于具有多个并联单元的可再充电的能量存储组件的平衡系统
Diao et al. Active battery cell equalization based on residual available energy maximization
CN106899055B (zh) 电池控制方法和设备以及电池包
US9475398B2 (en) Optimization-based predictive method for battery charging
US10059217B2 (en) System and method for controlling battery switching serial/parallel connection of battery modules due to accelerator operation
KR102000237B1 (ko) 전기 시스템 및 전기 시스템을 작동시키기 위한 방법
US9463710B2 (en) System and method of balancing battery cell
US11814030B2 (en) Electrified vehicle control using battery state of charge and power capability strategy
CN109874360A (zh) 能够进行高速单体平衡和节能的充电控制装置及其方法
CN110290972B (zh) 估计电池单体的充电状态的方法
US11117485B2 (en) Method for charging an energy storage element of a vehicle using a modular charging apparatus with high overall efficiency
AU2020281159A1 (en) Battery management systems and methods
CN110650863A (zh) 用于平衡电池组的方法和装置
CN108001246B (zh) 一种电动汽车直流充电系统及其充电控制方法
CN109747420A (zh) 车辆用电源系统
KR20180063571A (ko) 전기차량의 보조배터리 충전 제어장치 및 그 방법
US10065509B2 (en) Circuit for controlling low power DC-DC converter of hybrid vehicle and method for controlling low power DC-DC converter
Liu-Henke et al. Holistic development of a full-active electric vehicle by means of a model-based systems engineering
JP7215657B2 (ja) 並列マルチパックシステムの出力制御装置及び方法
US20160046196A1 (en) Apparatus and method for preventing overshoot at the beginning of slow charging
CN110505974B (zh) 机动车辆中的牵引电池组的电池电流极限和车载网络电流极限的确定方法
US20230176137A1 (en) Method and system for determining a remaining useful lifetime of a battery
CN112046334A (zh) 控制具有多个不同容量的可再充电电池组的装置
JP6801583B2 (ja) 電動車両
CN112810555B (zh) 用于车辆的智能能量管理系统及相应方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant