技術領域

以下描述涉及電池控制。

背景技術：

當對包括在電池中的單元重復地執行充電和放電時，可在單元中產生化學差異或老化差異。由于化學差異或老化差異，可在單元中產生電壓偏差或容量偏差。因此，單元可能被過度充電或過度放電。作為結果，由于電池的劣化，電池的容量可能被降低，并且電池的壽命也可能被降低。

技術實現要素：

提供本發明內容以用簡化的形式介紹對在下面的具體實施方式中進一步描述的構思的選擇。本發明內容不是旨在確定所要求保護主題的關鍵特征或必要特征，也不是意圖被用作幫助確定所要求保護主題的范圍。

在一個總體的方面，一種電池控制設備包括：控制器，被配置為基于被設置為對應于多個電池中的包括在電池組中的第一電池的開關時間信息控制開關網絡，以控制轉換器與第一電池之間的連接，其中，基于第一電池的第一狀態差異信息與第二狀態差異信息之間的比值來設置開關時間信息，基于所述多個電池的多項第一狀態差異信息來計算第二狀態差異信息。

第一電池的第一狀態差異信息可包括第一電池的狀態信息與所述多個電池的平均狀態信息之間的差值。針對所述多個電池中的各個電池，所述多個電池的每項第一狀態差異信息可包括各個電池的狀態信息與所述電池的平均狀態信息之間的差值。

可基于所述比值和對應于電池組的時間間隔來設置開關時間信息。

控制器可被配置為控制轉換器在與開關時間信息對應的時間段期間輸出與基于所述比值定義的輸出值對應的物理量。

可基于所述比值和電池組的平均輸出物理量來定義所述輸出值。

控制器可包括：開關驅動器，被配置為將基于開關時間信息產生的開關信號傳送到開關網絡。

控制器可被配置為：基于被設置為對應于包括在電池組中的第二電池的第二開關時間信息，控制開關網絡以控制轉換器與第二電池之間的連接。開關網絡可被配置為在控制器的控制下選擇性地將第一電池和第二電池連接到轉換器。

第一電池和第二電池可被配置為不同時連接到轉換器。

控制器可被配置為控制轉換器以預設順序輸出與基于所述比值定義的輸出值對應的物理量和與基于第二比值定義的第二輸出值對應的物理量。第二比值可以是第二電池的第一狀態差異信息與第二狀態差異信息之間的比值。

在另一總體的方面，一種電池包包括：多個電池中的電池組；第一電池控制設備，被配置為確定包括在電池組中的第一電池的第一狀態差異信息與基于電池的多項第一狀態差異信息計算的第二狀態差異信息之間的比值，并基于所述比值設置第一電池的開關時間信息；第二電池控制設備，被配置為基于開關時間信息控制第一電池與轉換器之間的連接。

第一電池的第一狀態差異信息可包括第一電池的狀態信息與所述多個電池的平均狀態信息之間的差值。針對所述多個電池中的各個電池，所述多個電池的每項第一狀態差異信息可包括各個電池的狀態信息與所述多個電池的平均狀態信息之間的差值。

第一電池控制設備可被配置為基于所述比值和對應于電池組的時間間隔來設置開關時間信息。

第二電池控制設備可被配置為控制轉換器在與開關時間信息對應的時間段期間輸出與基于所述比值定義的輸出值對應的物理量。

可基于所述比值和電池組的平均輸出物理量來定義所述輸出值。

第二電池控制設備可包括：開關網絡，包括被配置為將第一電池連接到轉換器的開關；開關驅動器，被配置為將基于開關時間信息產生的開關信號傳送到開關網絡。

第二電池控制設備可被配置為：基于被設置為對應于包括在電池組中的第二電池的第二開關時間信息，控制開關網絡以控制轉換器與第二電池之間的連接。開關網絡可被配置為在第二電池控制設備的控制下選擇性地將第一電池和第二電池連接到轉換器。

第一電池和第二電池可被配置為不同時連接到轉換器。

第二電池控制設備可被配置為控制轉換器以預設順序輸出與基于所述比值定義的輸出值對應的物理量和與基于第二比值定義的第二輸出值對應的物理量。第二比值可以是第二電池的第一狀態差異信息與第二狀態差異信息之間的比值。

在另一總體的方面，一種電池控制方法包括：基于被設置為對應于多個電池中的包括在電池組中的第一電池的開關時間信息，控制轉換器與第一電池之間的連接，其中，基于第一電池的第一狀態差異信息與第二狀態差異信息之間的比值來設置開關時間信息，基于所述多個電池的多項第一狀態差異信息來計算第二狀態差異信息。

第一電池的第一狀態差異信息可包括第一電池的狀態信息與所述多個電池的平均狀態信息之間的差值。針對所述多個電池中的各個電池，所述多個電池的每項第一狀態差異信息可包括各個電池的狀態信息與所述多個電池的平均狀態信息之間的差值。

可基于所述比值和對應于電池組的時間間隔來設置開關時間信息。

所述電池控制方法還可包括：控制轉換器以使轉換器在與開關時間信息對應的時間段期間輸出與基于所述比值定義的輸出值對應的物理量。

所述電池控制方法還可包括：基于被設置為對應于包括在電池組中的第二電池的第二開關時間信息，控制轉換器與第二電池之間的連接，其中，第一電池和第二電池選擇性地連接到轉換器。

在另一總體的方面，一種電池控制方法包括：確定多個電池中的每個電池的第一狀態差異信息與基于所述多個電池的多項第一狀態差異信息計算的第二狀態差異信息之間的比值；基于所述比值，設置對應于每個電池的開關時間信息；基于開關時間信息，控制每個電池與對應于每個電池的轉換器之間的連接。

在另一個總體的方面，一種電池包包括：主控制器，被配置為確定多個電池中的包括在第一電池組中的第一電池的第一狀態差異信息與基于所述多個電池的多項第一狀態差異信息計算的第二狀態差異信息之間的第一比值，基于第一比值設置第一電池的開關時間信息，確定所述多個電池中的包括在第二電池組中的第二電池的第一狀態差異信息與第二狀態差異信息之間的比值，基于第二比值設置第二電池的開關時間信息；第一子控制器，被配置為基于第一電池的開關時間信息控制第一電池與第一轉換器之間的連接；第二子控制器，被配置為基于第二電池的開關時間信息控制第二電池與第二轉換器之間的連接。

第一電池的第一狀態差異信息可包括第一電池的荷電狀態(SOC)與所述多個電池的平均SOC之間的差值。第二電池的第一狀態差異信息可包括第二電池SOC與所述多個電池的平均SOC之間的差值。針對所述多個電池中的各個電池，所述多個電池的每個第一狀態差異信息項可包括各個電池的SOC與所述多個電池的平均SOC之間的差值。

主控制器可被配置為：基于第一比值和對應于第一電池組的時間間隔，設置第一電池的開關時間信息；基于第二比值和對應于第二電池組的時間間隔，設置第二電池的開關時間信息。

第一子控制器可被配置為控制第一轉換器在與第一電池的開關時間信息對應的時間段期間輸出與基于第一比值定義的功率對應的第一功率。第二子控制器可被配置為控制第二轉換器在與第二電池的開關時間信息對應的時間段期間輸出與基于第二比值定義的功率對應的第二功率。

通過下面的具體實施方式、附圖和權利要求，其他特征和方面將是清楚的。

附圖說明

圖1A至圖1C示出多個電池的不平衡的示例。

圖2示出電池包的示例。

圖3A至圖3C示出差分充電處理器(DCH)的示例。

圖4和圖5示出主控制器和DCH的操作的示例。

圖6示出電池包的另一示例。

圖7A和圖7B示出電池包的另一示例。

圖8示出由電池包供應的功率的示例。

圖9示出由電池控制設備執行的電池控制方法的示例。

圖10示出由電池控制設備執行的電池控制方法的另一示例。

圖11示出用于提供電池狀態信息的用戶接口的示例。

貫穿附圖和具體實施方式，除非被另外描述和提供，否則相同的附圖標記將被理解為表示相同的元件、特征和結構。附圖可能不是按比例的，并且為了清楚、示出和方便，可能夸大附圖中的元件的相對大小、比例和描述。

具體實施方式

提供下面具體的描述，以幫助讀者獲得對這里描述的方法、設備和/或系統的全面的理解。然而，這里描述的方法、設備和/或系統的各種變形、修改和等同對本領域普通技術人員來說將是顯而易見的。這里描述的操作順序僅僅是示例，并不限于這里闡述的操作順序，除了必須按照一定順序發生的操作之外，這里描述的操作順序可以如本領域普通技術人員清楚地那樣改變。此外，為了更加清楚和簡明起見，本領域普通技術人員公知的功能和結構的描述可被省略。

這里描述的特征可以以不同的形式體現，并不一定被解釋為局限于這里所描述的示例。相反，已經提供了在這里描述的示例，以使本公開將是徹底的和完整的，并且將把本公開的全部范圍傳達到本領域普通技術人員。

這里使用的術語僅出于描述特定示例的目的，并不限制示例。如這里所使用，除非上下文另有指示，否則單數形式意圖在于同樣包括復數形式。還將理解，當在本說明書中使用術語“包括/包含”和/或“具有”時，說明存在闡述的特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合，但不排除存在或添加一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。

圖1A至圖1C示出包括電池1至電池5的多個電池10的不平衡的示例。換言之，在圖1A至圖1C中，電池1至電池5的狀態信息是不平衡的或不均衡的。電池1至電池5均包括電池單元或電池模塊。狀態信息包括例如荷電狀態(SOC)、容量和健康狀態(SOH)中的至少一個。關于圖1A至圖1C的示例，示出的百分比在這里被描述為表示電池1至電池5各自的SOC。然而，在其他示例中，示出的百分比可表示其他狀態信息。

例如，電池1至電池5中的每個電池基于每個電池的位置具有不同的溫度。由于這個原因，所以多個電池10的狀態信息是不平衡的或不均衡的。在圖1A的示例中，電池1和電池2的SOC高于電池3、電池4和電池5的SOC。

當多個電池10在多個電池10的狀態信息是不平衡的狀態下放電時，多個電池10的部分(例如，電池1至電池5中的一個或多個電池)可能被過度充電。如在圖1B中所示，電池3和電池5放電。在這個示例中，電池3和電池5劣化。

當多個電池10在多個電池10的狀態信息是不平衡的狀態下充電時，多個電池10的部分可被完全充電，多個電池10的其他部分可被部分充電。如在圖1C中所示，電池2和電池5被完全充電，而電池1、電池3和電池4被部分充電。電池1、電池3和電池4被部分充電可能導致多個電池10的利用率降低。

當多個電池10的充電和放電循環在多個電池10的狀態信息是不平衡的狀態下進行重復時，壽命性能的徹底劣化可能會發生在多個電池10中，并且電池1至5的能量利用率可能降低。

圖2示出電池包200的示例。參照圖2，電池包200包括主控制器210、多個差分充電處理器(DCH)(例如，DCH 220、DCH 230和DCH 240)和電池組(例如，電池組250、電池組260和電池組270)。電池組250、電池組260和電池組270中的每個包括多個電池中的電池的組，所述多個電池包括包含在電池包20中的第一電池至第N電池。

多個電池彼此串聯。每個電池被配置為將存儲在每個電池中的電力供應到高電壓負載202。在沒有轉換的情況下，每個電池將存儲的電力供應到高電壓負載202。每個電池對存儲的電力執行例如降壓操作的轉換，并將與轉換的結果對應的電力供應到低電壓負載204和/或輔助電力存儲器206。

主控制器210包括主電池管理系統(BMS)211和SOC/SOH處理器212。SOC/SOH處理器212確定電池的狀態信息。主BMS 211執行除SOC/SOH處理器212的操作以外的主控制器210的操作。SOC/SOH處理器212的操作和主BMS 211的操作被描述為示例，并且SOC/SOH處理器212的操作和主BMS 211的操作不限于描述的示例。

例如，SOC/SOH處理器212和主BMS 211是彼此物理分離的裝置。可選擇地，基于實施方式，SOC/SOH處理器212和主BMS 211可在單個物理裝置中被邏輯分離。以下，將對主控制器210的示例操作進行描述。

主控制器210從各個DCH 220、DCH 230和DCH240的子控制器222、子控制器232和子控制器242接收每個電池的物理量。例如，物理量包括電壓、電流、溫度、阻抗或它們的組合。主控制器210基于多個電池中的每個電池的物理量確定每個電池的狀態信息。此外，主控制器210將通過將每個電池的SOC乘以SOH而獲得的值確定為多個電池中的每個電池的狀態信息。作為示例，主控制器210通過將第一電池SOC乘以第一電池的SOH而獲得的值確定為第一電池的狀態信息。類似地，主控制器210通過將第二電池SOC乘以第二電池的SOH而獲得的值確定為第二電池的狀態信息。

以下，將對電池狀態信息是SOC的示例進行描述。然而，在下面的描述中，電池狀態信息不限于SOC。因此，下面的描述也適用于電池狀態信息是例如通過將SOC乘以SOH和容量獲得的值的情況。

主控制器210計算電池的平均狀態信息。如等式1所示，主控制器210使用每個電池的SOC計算SOC_Average。

[等式1]

SOC_Average＝(SOC₁+SOC₂+…+SOC_N)/N

在等式1中，N表示多個電池中的電池的數量。

主控制器210計算每個電池的第一狀態差異信息。例如，第一狀態差異信息指示每個電池的狀態信息與平均狀態信息之間的差值。例如，每個電池的第一狀態差異信息如等式2所示來表示。

[等式2]

ΔSOC_n＝SOC_n-SOC_Average

在等式2中，n表示電池的標識編號(例如，與第一電池至第N電池中的一個電池對應的分配編號)。

主控制器210基于多項第一狀態差異信息計算第二狀態差異信息。例如，第二狀態差異信息指示多項第一狀態差異信息的絕對值的總和。例如，第二狀態差異信息如等式3所示來表示。

[等式3]

∑|ΔSOC_n|＝|ΔSOC₁|+|ΔSOC₂|+…+|ΔSOC_N|

多個電池的狀態信息越不平衡，∑|ΔSOC_n|就越大。多個電池的狀態信息越接近平衡狀態(例如，多個電池中的相等的狀態信息)，∑|ΔSOC_n|就越小。因此，第二狀態差異信息將用作用于確定多個電池的平衡狀態的參考。

主控制器210驗證第二狀態差異信息是否滿足預設參考。例如，當第二狀態差異信息是0和大體上等于0時，滿足預設參考。例如，當第二狀態差異信息大于0或大于大體上等于0的值時，未滿足預設參考。關于是否滿足預設參考的描述被提供為示例，因此，是否滿足預設參考的示例不限于該描述。以下，作為示例，將對響應于滿足預設參考的第二狀態差異信息而定義輸出值的操作進行描述。

當第二狀態差異信息滿足預設參考時，主控制器210將每個DCH的輸出值定義為平均輸出物理量。例如，P_{Target_n}＝P_Average或I_{Target_n}＝I_Average，其中P_{Target_n}和I_{Target_n}是DCH的輸出值，P表示功率，I表示電流。

例如，平均輸出物理量指示由每個DCH在Period_group期間供應到低電壓負載和/或輔助電力存儲器的物理量的平均值。稍后將提供有關Period_group的描述。作為示例，主控制器210基于等式4確定平均輸出物理量。

[等式4]

P_Average＝P_DCH/N或I_Average＝I_DCH/N

P_Average＝P_LDC/N或I_Average＝I_LDC/N

主控制器210將輸出物理量(例如，P_DCH或I_DCH)設置為將由多個DCH220、DCH 230和DCH 240共同輸出，并將設置的輸出物理量的平均值確定為平均輸出物理量。此外，主控制器210獲取低電壓負載的使用電流I_LDC或使用功率P_LDC，并將P_LDC或I_LDC的平均值確定為平均輸出物理量。

滿足預設參考的第二狀態差異信息指示多個電池的狀態信息是平衡的，因此，可不將DCH的單個輸出值定義為彼此不同。以下，作為示例，將對響應于不滿足預設參考的第二狀態信息而定義輸出值的操作進行描述。

當第二狀態差異信息不滿足預設參考時，主控制器210確定多項第一狀態差異信息與第二狀態差異信息之間的比值。例如，主控制器210確定每項第一狀態差異信息與第二狀態差異信息的比值。例如，主控制器210基于等式5確定比值。

[等式5]

ε_n＝ΔSOC_n/(∑|ΔSOC_n|)

當SOC_n大于SOC_Average時，ΔSOC_n是正值，ε_n是正值。當SOC_n小于SOC_Average時，ΔSOC_n是負值，ε_n是負值。ε_n是正值或負值。ε_n是正值指示電池將相對大的功率或電流供應到負載。ε_n是負值指示電池將相對小的功率或電流供應到負載。

主控制器210基于比值定義每個電池的輸出值。電池控制設備200基于比值和平均輸出物理量定義每個電池的輸出值。作為示例，主控制器210基于等式6定義每個電池的輸出值。

[等式6]

P_{Target_n}＝P_Average+P_Average×ε_n＝V_DCH x I_Average×(1+ε_n)或

I_{Target_n}＝I_Average+I_Average×ε_n

在等式6中，V_DCH表示DCH的兩端的電壓。

如在等式6中所示，主控制器210單獨地定義每個電池的輸出值。主控制器210針對每個電池定義不同的輸出值。此外，主控制器210通過將特定值與平均輸出物理量相加或從平均輸出物理量減去特定值來定義每個電池的輸出值。特定值是應用了第二狀態差異信息與多項第一狀態差異信息之間的比值的值。在等式6中，特定值指示P_Average×ε_n或I_Average×ε_n。

主控制器210基于比值設置與每個電池對應的開關時間信息。在圖2中，主控制器210基于與電池組250對應的時間間隔以及被確定為對應于第一電池的比值來設置第一電池的開關時間信息。類似地，主控制器210基于與電池組250對應的時間間隔以及被確定為對應于第二電池的比值來設置第二電池的開關時間信息。主控制器210可基于等式7設置與每個電池對應的開關時間信息。

[等式7]

T_n＝Period_group/m+ε_n×Period_group/m-(m-1)×T_dead

在等式7中，Period_group是與電池組對應的時間間隔。在示例中，與電池組250、電池組260和電池組270對應的時間間隔彼此相同。在等式7中，m表示連接到DCH 220、DCH 230和DCH 240中的每個DCH的電池的數量。例如，m表示包括在電池組中的電池的數量。在圖2的示例中，m＝2。在等式7中，T_dead表示包括在電池組中的電池同時不連接到轉換器的預定時間。T_dead是基于開關的開關特性的預設值。例如，T_dead大于0且小于或等于20毫秒(ms)。

如在等式7中所示，主控制器210單獨地設置與每個電池對應的開關時間信息。此外，主控制器210針對每個電池不同地設置開關時間信息。

開關時間信息指示每個電池連接到轉換器的時間。例如，開關時間信息指示轉換器和每個電池在Period_group內的連接時間。在圖2中，第一電池和相應轉換器的連接時間是T₁，第二電池和相應轉換器的連接時間是T₂。還將參照圖3A對開關時間信息以及電池和轉換器之間的基于開關時間信息的連接進行描述。

主控制器210將每個電池的開關時間信息和輸出值發送到與每個電池對應的DCH。例如，主控制器210將第一電池和第二電池的開關時間信息和輸出值發送到DCH 220，將第三電池和第四電池的開關時間信息和輸出值發送到DCH 230，并將第N-1電池和第N電池的開關時間信息和輸出值發送到DCH 240。

以下，將參照圖3A至圖3C對DCH的操作進行描述。

圖3A示出DCH 300的示例。參照圖3A，DCH 300包括子控制器310、開關網絡320和轉換器330。

DCH300從主控制器(例如，在圖2的實施例中的主控制器210)接收被設置為與包括在電池組340中的電池對應的開關時間信息以及被定義為與電池對應的輸出值。作為示例，DCH300從主控制器接收與第一電池對應的連接時間T₁和輸出值P_{Target_1}以及與第二電池對應的連接時間T₂和輸出值P_{Target_2}。這里，假設：第一電池的SOC大于SOC_average，第二電池的SOC小于SOC_average。在該示例中，T₁>T₂和P_{Target_1}>P_{Target_2}。將基于T₁>T₂和P_{Target_1}>P_{Target_2}的示例來提供下面的描述。

子控制器310基于開關時間信息來控制轉換器330與包括在電池組340中的電池之間的連接。子控制器310基于T₁產生控制信號(例如，開關信號)，并將控制信號發送到開關網絡320。通過產生控制信號，在T₁期間，開關321和開關323被接通，第一電池連接到轉換器330。在T₁期間，開關322和開關324被斷開，第二電池不與轉換器330連接。

子控制器310控制轉換器330使得在第一電池連接到轉換器330的同時與輸出值對應的物理量被輸出。作為示例，在T₁期間，第一電池將第一功率輸出到開關網絡320，使得第一功率通過開關網絡320被發送到轉換器330。轉換器330將第一功率轉換為對應于P_{Target_1}。在T₁期間，DCH 300將P_{Target_1}供應到低電壓負載和/或輔助電力存儲器。

當T₁過去時，開關321和開關323被斷開，因此，第一電池不與轉換器330連接。當T₁過去時，T_dead開始。如上所述，在T_dead期間，包括在電池組340中的電池同時不連接到轉換器330。因此，第一電池和第二電池同時不連接到轉換器330。

當T_dead過去時，子控制器310基于T₂產生控制信號(例如，開關信號)，并將控制信號傳送到開關網絡320。通過這樣，在T₂期間，開關322和開關324被接通，第二電池連接到轉換器300。在T₂期間，開關321和開關323被斷開，因此，第一電池不與轉換器330連接。在T₁>T₂的假設下，第二電池連接到轉換器330的時間段短于第一電池連接到轉換器330的時間段。

子控制器310控制轉換器330使得在第二電池連接到轉換器330的同時與輸出值對應的物理量被輸出。例如，轉換器330將由第二電池輸出的第二功率轉換為對應于P_{Target_2}。在T₂期間，DCH 300將P_{Target_2}供應到低電壓負載和/或輔助電力存儲器。

在子控制器310的控制下，開關網絡320將第一電池和第二電池選擇性地連接到轉換器330。基于選擇性的連接，在T₁和T₂期間，DCH 300將P_G1(＝P_{Target_1}+P_{Target_2})供應到低電壓負載和/或輔助電力存儲器。T₁和T₂均設置在Period_group內，因此，在Period_group期間，DCH 300將P_G1供應到低電壓負載和/或輔助電力存儲器。

在比第二電池連接到轉換器330的時間段長的時間段期間，DCH 300將存儲相對大量電力的第一電池連接到轉換器330。此外，在第一電池連接到轉換器330的同時，DCH 300允許第一電池輸出相對大的物理量。在比第一電池連接到轉換器330的時間段短的時間段期間，DCH300將存儲相對少量電力的第二電池連接到轉換器330。此外，在第二電池連接到轉換器330的同時，DCH 300允許第二電池輸出相對小的物理量。通過這樣，第一電池的SOC和第二電池的SOC可隨時間而變得平衡或近似平衡。

圖3B示出子控制器310的示例。子控制器310包括微控制器單元(MCU)311和開關驅動器312。

MCU 311與主BMS 313進行通信。作為示例，MCU 311將電池物理量發送到主BMS 313。此外，MCU 311從主BMS 313接收開關時間信息和輸出值。

MCU 311產生控制信號來控制轉換器330。如在圖3B中所示，MCU 311產生用于轉換器330的使能信號，并將使能信號傳送到轉換器330。此外，MCU 311基于輸出值產生輸出命令，并將輸出命令傳送到轉換器330。

MCU 311將開關時間信息傳送到開關驅動器312。開關驅動器312基于開關時間信息產生開關信號，并將開關信號傳送到開關網絡320。通過產生開關信號，開關321至開關324中的每一個開關可被接通和/或斷開。

圖3C示出開關網絡320的示例。

開關網絡320包括由功率繼電器325至功率繼電器328組成的功率開關元件，然而，在圖3C中未示出晶體管。功率繼電器325至功率繼電器328包括各自的線圈Q_1-1至線圈Q_1-4。例如，晶體管是金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。上述的功率開關元件僅僅是示例，因此，開關網絡320可包括其他類型的功率開關元件。

開關網絡320的線圈Q_1-1至線圈Q_1-4中的每個線圈使用子控制器310接收開關信號。基于T₁產生的開關信號被傳送到線圈Q_1-1和線圈Q_1-3，功率繼電器325和功率繼電器327被上電。通過這樣的操作，第一電池連接到轉換器330。基于T₂產生的開關信號被傳送到線圈Q_1-2和線圈Q_1-4，功率繼電器326和功率繼電器328被上電。通過這樣的操作，第二電池連接到轉換器330。

圖4和圖5示出主控制器和DCH的操作的示例。

在圖4的上部中，多個電池410的狀態信息是不平衡的。在這個示例中，第一電池的SOC是7，第二電池的SOC是5，第三電池的SOC是5，第四電池的SOC是6。即，根據示例，第一電池至第四電池的SOC對應于各個電池的電荷百分比的十分之一。

主控制器計算SOC_Average。在圖4中，SOC_Average＝(7+5+5+6)/4＝5.75。

主控制器計算ΔSOC_n。在圖4中，ΔSOC₁＝1.25，ΔSOC₂＝-0.75，ΔSOC₃＝-0.75，ΔSOC₄＝0.25。主控制器計算∑|ΔSOC_n|。在圖4中，∑|ΔSOC_n|＝3.0。

主控制器確定ΔSOC_n與∑|ΔSOC_n|之間的比值。例如，在圖4中，主控制器確定ε₁＝1.25/3.0＝5/12，ε₂＝-0.75/3.0＝-0.25，ε₃＝-0.75/3.0＝-0.25，ε₄＝0.25/3.0＝1/12。

主控制器定義與每個電池對應的輸出值。在圖4中，當P_DCH被設置為8W時，主控制器將輸出值定義如下：

P_{Target_1}＝2+2×5/12＝17/6W；

P_{Target_2}＝2+2×(-0.25)＝1.5W；

P_{Target_3}＝2+2×(-0.25)＝1.5W；

P_{Target_4}＝2+2×1/12＝13/6W。

這里，P_{Target_1}和P_{Target_4}大于P_Average，P_{Target_2}和P_{Target_3}小于P_Average。主控制器調節P_Average，并定義與第一電池和第四電池中的每個電池對應的輸出值。在這個示例中，主控制器基于比值將第一電池和第四電池的輸出值定義為大于P_Average。此外，主控制器調節P_Average，并定義與第二電池和第三電池中的每個電池對應的DCH的輸出值。在這個示例中，主控制器基于比值將與第二電池和第三電池中的每個電池對應的DCH的輸出值定義為小于P_Average。

作為示例，如表1中所示的信息，電池控制設備定義P_{Target_1}至P_{Target_4}。

表1

主控制器設置與每個電池對應的開關時間信息。在圖4中，主控制器將T₁至T₄分別設置為對應于第一電池至第四電池。在圖4中，電池組411和電池組412均包括兩個電池，因此，m＝2。在圖4中，當與電池組411和電池組412中的每個電池組對應的時間間隔是100ms時，并且當T_dead＝10ms時，主控制器將T₁至T₄設置如下：

T₁＝100/2+5/12×100/2–10＝365/6ms；

T₂＝100/2-0.25×100/2–10＝27.5ms；

T₃＝100/2-0.25×100/2–10＝27.5ms；

T₄＝100/2+1/12×100/2–10＝265/6ms。

在圖4中，ε₁大于ε₂，因此，在Period_group1 511中，T₁被設置為長于T₂。此外，ε₄大于ε₃，因此，在Period_group2 521中，T₄被設置為長于T₃。

主控制器將P_{Target_1}至P_{Target_4}和T₁至T₄發送到與電池組411和電池組412對應的各個DCH。與電池組411對應的第一DCH基于P_{Target_1}和P_{Target_2}以及T₁和T₂控制電池組411。與電池組412對應的第二DCH基于P_{Target_3}和P_{Target_4}以及T₃和T₄控制電池組412。以下，將參照圖5對每個DCH的操作進行描述。

圖5示出與電池組411對應的多項開關時間信息510以及與電池組412對應的多項開關時間信息520。參考圖5，第一DCH在T₁期間通過將功率轉換為P_{Target_1}來輸出由第一電池輸出的功率，并在T₂期間通過將功率轉換為P_{Target_2}來輸出由第二電池輸出的功率。類似地，第二DCH通過將功率轉換為P_{Target_3}來輸出由第三電池輸出的功率，并通過將功率轉換為P_{Target_4}來輸出由第四電池輸出的功率。

T_dead是T₁和T₂之間的時間。此外，T_dead是T₃和T₄之間的時間。上述關于T_dead的描述也適用于這里，對T_dead的重復描述將被省略。

T₁至T₄在Period_group之內，因此，由第一DCH在Period_group期間輸出的P_G1和由第二DCH在Period_group期間輸出的P_G2的總量是8瓦特(W)。由于P_DCH被設置為8W，所以由第一DCH和第二DCH共同輸出的功率的總量與P_DCH相同。主控制器在與每項開關時間信息對應的時間段期間不同地定義由每個DCH輸出的輸出值，并保持全部DCH的輸出值的總和。例如，主控制器單獨地定義由第一DCH在T₁期間輸出的P_{Target_1}、由第一DCH在T₂期間輸出的P_{Target_2}、由第二DCH在T₃期間輸出的P_{Target_3}和由第二DCH在T₄期間輸出的P_{Target_4}，并將P_{Target_1}至P_{Target_4}的總和保持為相同。通過這樣的操作，將恒定的總功率或電流共同地從DCH供應到低電壓負載和/或輔助電力存儲器。

T₁和T₂還被設置在Period_group1 512內，Period_group1 512是Period_group1 511的隨后的時間間隔。針對每個電池設置開關時間信息。當T₁和T₂被再次設置時，如在圖5中所示，Period_group1 512以轉換器連接到第二電池的狀態開始。與Period_group1 511相比，在Period_group1 512內，T₂先于T₁開始。當第一電池在Period_group1 512的開始時被設置為先于第二電池被連接時，與第二電池對應的開關需要被斷開，與第一電池對應的開關需要被接通。在這個示例中，延遲可能由于開關而發生。為了防止延遲的發生并獲得電力供應的連續性，第二電池和轉換器被維持在彼此連接。與電池組411對應的第一DCH在Period_group1 511中優先輸出P_{Target_1}，并在Period_group1 512中優先輸出P_{Target_1}。第一DCH以預設順序輸出P_{Target_1}和P_{Target_2}。類似地，與電池組412對應的第二DCH以預設順序輸出P_{Target_3}和P_{Target_4}。

T₁至T₄間的差異隨時間減小。差異的減小指示多個電池的狀態信息正在接近平衡狀態。

返回參照圖4，在過去一段時間后，與多個電池410的先前狀態信息相比，多個電池410的狀態信息更接近平衡。相應地，多個電池的能量利用率可增加，并且多個電池的效率也可增加。

在示例中，代替主控制器，包括在DCH中的子控制器定義與包括在相應的電池組中的電池對應的輸出值，并設置與電池對應的開關時間信息。例如，包括在第一DCH中的子控制器從主控制器接收表1中的至少一項信息，基于接收的信息項定義與第一電池對應的輸出值，并設置與第一電池對應的開關時間信息。

圖6示出電池包600的另一示例。參照圖6，電池包600包括電池組610，電池組610包括連接到DCH 620的四個電池(第一電池至第四電池)。當電池包包括N個電池，并且四個電池被分組成一個電池組時，N個電池被分組成N/4個電池組。在這個示例中，N/4個DCH被包括在電池包中。包括在電池包中的DCH的數量與電池組的數量相同。

子控制器622基于開關信號控制DCH 620的轉換器630與包括在電池組610中的每個電池之間的連接。包括在電池組610中的每個電池以預設時間順序連接到轉換器630。例如，以時間連續的順序從第一電池開始建立與轉換器630的連接。

開關網絡640選擇性地連接包括在電池組610中的電池與轉換器630。關于圖1至圖5的描述也適用于圖6，因此，將省略關于圖6的重復描述。

圖7A和圖7B示出電池包700的另一示例。參照圖7A，包括在電池包700中的全部電池連接到一個DCH 710。

參照圖7B，在T₁期間，第一電池連接到DCH 710的轉換器730。在T₁期間，其他電池(第二電池至第N電池)不與轉換器730連接。在T₁和T_dead之后，在T₂期間，第二電池連接到轉換器730。類似地，在T₂期間，其他電池不與轉換器730連接。在T₂和T_dead之后，在T₃期間，第三電池連接到轉換器730。在圖7A的示例中，電池以時間順序連接到轉換器730。

有關圖1至圖5的描述也適用于圖7A和圖7B，因此，將省略關于圖7A和圖7B的重復描述。

圖8示出由電池包供應的功率的示例。更具體地說，圖8示出低電壓負載隨時間所需的功率P_LDC 810和DCH的輸出值的總和820。P_LDC 810隨時間變化，輸出值的總和820被維持為相同。

低電壓負載包括以低電壓(例如，12伏特(V))運行的系統(諸如，電動移動體中的姿態控制系統或溫度控制系統)。

DCH輸出功率以滿足P_LDC 810。例如，輸出功率表示每個DCH在Period_group期間輸出的功率的總量。

當低電壓負載的P_LDC 810超過輸出值的總和820時，輔助電力存儲器(例如，12V_DC輔助電池)和DCH可將功率供應到低電壓負載。當P_LDC 810小于輸出值的總和820時，備用電力可用于對輔助電力存儲器充電。

圖9是示出由電池控制設備執行的電池控制方法的示例的流程圖。電池控制設備可對應于在上述示例中描述的主控制器。

在操作910中，電池控制設備確定多個電池中的每個電池的第一狀態差異信息與基于多項第一狀態差異信息計算的第二狀態差異信息之間的比值。

在操作920中，電池控制設備基于所示比值設置與每個電池對應的開關時間信息。

關于圖1至圖8的描述也適用于這個示例，因此，將省略關于圖9的重復描述。

圖10是示出由電池控制設備執行的電池控制方法的另一示例的流程圖。電池控制設備可對應于在上述示例中描述的DCH。

在操作1010中，電池控制設備基于對應于包括在電池組中的第一電池設置的第一開關時間信息來控制轉換器與第一電池之間的連接。

在操作1020中，電池控制設備在與第一開關時間信息對應的時間段期間將第一電池連接到轉換器。

在操作1030中，電池控制設備基于對應于包括在電池組中的第二電池設置的第二開關時間信息來控制轉換器與第二電池之間的連接。

在操作1040中，電池控制設備在與第二開關時間信息對應的時間段期間將第二電池連接到轉換器。

關于圖1至圖9的描述也適用于這個示例，因此，將省略關于圖10的重復描述。

圖11示出用于提供電池狀態信息的用戶接口的示例。參照圖11，例如，電動移動體1100(例如，汽車或其他車輛)的物理應用包括電池系統1120。上述物理應用僅僅是示例，因此，其他類型的物理應用是可行的。電池系統可應用于使用電池的任何類型的物理應用和電動移動體。

電池系統1120包括電池，電池包括電池1130和電池控制系統1140。電池控制系統1140包括在上述示例中描述的主控制器和至少一個DCH。電池1130包括電池模塊或電池單元。

當電池中具有性能偏差(例如，電壓差異和/或容量差異)的電池包的充電和放電循環進行重復時，過度充電和過度放電可能發生。過度充電和過度放電可引起電池的劣化，因而降低多個電池的壽命。

電池控制系統1140基于包括例如電池的電壓、電流和溫度的信息使多個電池能夠在最佳狀態下運行。作為示例，電池控制系統1140使電池能夠在最佳溫度運行，或者將電池的狀態信息維持為對應于合適的水平。此外，電池控制系統1140針對每個電池定義不同的開關時間信息和不同的輸出值以使電池的狀態信息均衡。

電池控制系統1140產生用于電池系統1120的安全操作的信息，并將信息發送到終端。例如，電池控制系統1140將電池的壽命信息、性能信息和/或更換時間發送到終端1150(諸如，移動電話、平板電腦、PC或其他裝置)。

在示例中，電池控制系統1140通過無線接口從終端1150接收觸發信號，并基于觸發信號確定電池1130的狀態信息(例如，壽命信息)。電池控制系統1140通過無線接口將狀態信息發送到終端1150。終端1150使用用戶接口1160顯示電池的狀態信息。

以例如芯片的形式來實現電池控制設備。另外，電池控制設備可包括在高容量電池管理系統(諸如，儲能系統(ESS))、電動車輛或混合動力車輛中。此外，電池控制系統可包括在包括可再充電電池的電池管理系統或電子裝置中。

通過硬件組件來實現執行這里針對圖1至圖11描述的操作的在圖1A至圖4、圖6、圖7A和圖11中示出的設備、單元、模塊、裝置和其他組件(例如，電池包200、電池包600和電池包700，高電壓負載202，低電壓負載204，輔助電力存儲器206，主控制器210，DCH 220、DCH 230、DCH 240、DCH 620和DCH 710，主BMS 211和主BMS 313，SOC/SOH處理器212，子控制器222、子控制器232、子控制器242、子控制器310、子控制器622和子控制器722，電池包250、電池包260、電池包270和電池包610，MCU 311，開關驅動器312、開關網絡320和開關網絡640，開關321至開關328、轉換器330、轉換器630和轉換器730，電池系統1120，電池控制系統1140以及終端1150)。硬件組件的示例包括控制器、傳感器、生成器、驅動器、存儲器、比較器、算術邏輯單元、加法器、減法器、乘法器、除法器、積分器以及本領域普通技術人員所知的任意其它電子組件。在一個示例中，通過計算硬件(例如，通過一個或多個處理器或計算機)來實現硬件組件。通過一個或多個處理元件(諸如，邏輯門陣列、控制器和算術邏輯單元、數字信號處理器、微型計算機、可編程邏輯控制器、現場可編程門陣列、可編程邏輯陣列、微處理器或本領域普通技術人員所知的能夠以限定的方式響應并執行指令以獲得期望結果的任意其他裝置或裝置的組合)來實現處理器或計算機。在一個示例中，處理器或計算機包括存儲由處理器或計算機執行的指令或軟件的一個或多個存儲器，或連接到存儲由處理器或計算機執行的指令或軟件的一個或多個存儲器。通過處理器或計算機實現的硬件組件執行指令或軟件(諸如，操作系統(OS))和在OS上運行的一個或多個軟件應用，以執行這里針對圖1至圖11描述的操作。硬件組件還響應于指令或軟件的執行而訪問、操控、處理、創建和存儲數據。為了簡單，單數術語“處理器”或“計算機”可用于這里描述的示例的描述，但在其他示例中，多個處理器或計算機被使用，或者一個處理器或計算機包括多個處理元件或多種類型的處理元件或二者。在一個示例中，硬件組件包括多個處理器，在另一示例中，硬件組件包括一個處理器和一個控制器。硬件組件具有任意一個或多個不同的處理配置，其示例包括單個處理器、獨立處理器、并行處理器、單指令單數據(SISD)多處理、單指令多數據(SIMD)多處理、多指令單數據(MISD)多處理和多指令多數據(MIMD)多處理。

通過計算硬件(例如，通過一個或多個處理器或計算機)來執行在圖5和圖7B至圖10中示出的執行這里針對圖1至圖11描述的操作的方法，一個或多個處理器或計算機如上所述執行指令或軟件以執行這里描述的操作。

用于控制處理器或計算機實現硬件組件并且執行如上面描述的方法的指令或軟件被寫為計算機程序、代碼段、指令或它們的任意組合，以單獨地或共同地指示或配置處理器或計算機如機器或專用計算機那樣操作，以執行如上所述的由硬件組件執行的操作和方法。在一個示例中，指令或軟件包括直接由處理器或計算機執行的機器代碼(諸如，由編譯器產生的機器代碼)。在另一示例中，指令或軟件包括由處理器或計算機使用解釋器執行的更高級代碼。本領域普通技術編程人員可基于附圖中示出的框圖和流程圖以及說明書中的相應描述，容易地編寫指令或軟件，說明書公開了用于執行如上所述的由硬件組件執行的操作和方法的算法。

用于控制處理器或計算機實現硬件組件并且執行如上所述的方法的指令或軟件以及任何相關聯的數據、數據文件以及數據結構被記錄、存儲或固定在一個或多個非暫時性計算機可讀存儲介質中，或被記錄、存儲或固定在一個或多個非暫時性計算機可讀存儲介質上。非暫時性計算機可讀存儲介質的示例包括：只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、閃存、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、磁帶、軟盤、磁光數據存儲裝置、光學數據存儲裝置、硬盤、固態盤和本領域普通技術人員已知的任意裝置，所述任意裝置能夠以非暫時性的方式存儲指令或軟件和任何相關聯的數據、數據文件以及數據結構，并將指令或軟件以及任何相關聯的數據、數據文件以及數據結構提供給處理器或計算機，以便處理器或計算機能執行指令。在一個示例中，指令或軟件以及任何相關聯的數據、數據文件以及數據結構被分布在聯網的計算機系統上，使得指令或軟件以及任何相關聯的數據、數據文件以及數據結構通過處理器或計算機以分布式的方式被存儲、訪問和執行。

雖然本公開包括特定示例，但是本領域普通技術人員將清楚的是：在不脫離權利要求和它們的等同物的精神和范圍的情況下，可對這些示例進行形式和細節上的各種改變。在此描述的示例應僅在描述意義上考慮，而非為了限制的目的。在每個示例中的特征或方面的描述將被視為可被應用于其它示例中的相似特征或方面。如果以不同的順序執行描述的技術，和/或如果描述的系統、架構、裝置或電路中的組件以不同方式被組合和/或被其它組件或其等同物替代或補充，則可實現合適的結果。因此，本公開的范圍并非由具體實施方式限定，而是由權利要求和它們的等同物所限定，并且在權利要求和它們的等同物的范圍內的所有變化將被解釋為被包括在本公開中。