CN103329389B - 可充电电池***及可充电电池***操作方法 - Google Patents

可充电电池***及可充电电池***操作方法 Download PDF

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Abstract

描述了可充电电池***和可充电电池***操作方法。根据一个方案，可充电电池***包括：多个可充电电池模块，耦接在多个端子之间，其中所述可充电电池模块分别包括多个可充电电池单元；以及充电平衡电路，被配置为对于各个可充电电池模块实施针对各个所述可充电电池模块的可充电电池单元的第一充电平衡操作，并被配置为实施针对所述可充电电池模块的第二充电平衡操作。

Description

可充电电池***及可充电电池***操作方法
技术领域
本申请要求2011年1月20日提交的美国第13/010742号专利申请的优先权。
本公开涉及可充电电池***及可充电电池***操作方法。
背景技术
可充电电池被设计并使用于对电能有着不同需求的各种应用中。可充电电池***包括在充电操作期间接收电能以及在放电操作期间向负载供应电能的可充电电池单元。可充电电池单元可具有不同的化学成分，并且在一个示例中可包括锂电池单元。在不同的应用中使用的可充电电池单元数目视负载的需求而有所不同，且电池单元的数目在例如运输实施等一些实施方式中可以是很多个。
个体电池单元典型地具有操作电压，例如对于锂电池单元而言为3.2VDC。根据使用的应用不同，个体电池单元可串联耦接以便以适当的电压提供电能给负载。个体电池单元还可并联耦接以提供期望大小的充电容量。
由于个体电池单元的不同特性，因而电池单元的平衡可能会有问题。此外，如果电池单元的电压太高或太低其可能会被损坏，并且一旦损坏就无法充电。
本公开的至少一些方面指向可充电电池***及方法。
发明内容
鉴于上述原因，本发明的目的在于提供一种可充电电池***及可充电电池***操作方法。
根据本发明的第一方案，提供一种可充电电池***，包括：多个可充电电池模块，耦接在多个端子之间，其中所述可充电电池模块分别包括多个可充电电池单元；以及充电平衡电路，被配置为对于各个所述可充电电池模块实施针对各个所述可充电电池模块的可充电电池单元的第一充电平衡操作，并被配置为实施针对所述可充电电池模块的第二充电平衡操作，其中所述充电平衡电路被配置为在所述第一充电平衡操作期间，使第一可充电电池模块的其中一个可充电电池单元的充电状态比所述第一可充电电池模块的其他可充电电池单元更低，以及使第二可充电电池模块的其中一个可充电电池单元的充电状态比所述第二可充电电池模块的其他可充电电池单元更高。
根据本发明的第二方案，提供一种可充电电池***操作方法，包括：对分别包括多个可充电电池单元的多个可充电电池模块充电；针对各个所述可充电电池模块的可充电电池单元实施第一充电平衡操作；以及针对所述可充电电池模块实施第二充电平衡操作，其中实施所述第一充电平衡操作包括使第一可充电电池模块的其中一个可充电电池单元的充电状态比所述第一可充电电池模块的其他可充电电池单元更低；以及使第二可充电电池模块的其中一个可充电电池单元的充电状态比所述第二可充电电池模块的其他可充电电池单元更高。
附图说明
下面参照说明书附图描述本公开的示例性实施例。
图1为根据一个实施例的可充电电池***的功能框图。
图2为根据一个实施例的可充电电池***的功能框图。
图3为根据一个实施例的多个可充电电池模块的示意表示。
图4为根据一个实施例的可充电电池单元模块的示意表示。
图5为根据一个实施例的可充电电池单元的电压相对于充电的图解表示。
图6为根据一个实施例的不同可充电电池单元的电能的分流的图解表示。
图7为根据一个实施例的电容器模块的功能框图。
图8为根据一个实施例的多个可充电电池模块的多个电池单元(cell)的充电平衡的示意表示。
具体实施方式
关注以下共同转让的申请，其通过引用合并于此：
美国专利申请代理人案号VA24-001，名称为“Rechargeable BatterySystems And Rechargeable Battery System Operational Methods(可充电电池***及可充电电池***操作方法)”，发明人为Peter Nysen(皮特尼森)，且与本申请同日提交；美国专利申请代理人案号VA24-002，名称为“RechargeableBattery Systems And Rechargeable Battery System Operational Methods(可充电电池***及可充电电池***操作方法)”，发明人为Peter Nysen(皮特尼森)，且与本申请同日提交。
根据一个实施例，一种可充电电池***包括：多个可充电电池模块，耦接在多个端子之间，其中可充电电池模块分别包括多个可充电电池单元；以及充电平衡电路，被配置为对于各个可充电电池模块实施针对各个可充电电池模块的可充电电池单元的第一充电平衡操作，并被配置为实施针对多个可充电电池模块的第二充电平衡操作。
根据附加实施例，一种可充电电池***操作方法包括：对分别包括多个可充电电池单元的多个可充电电池模块充电，针对各个(individual ones)所述可充电电池模块的可充电电池单元实施第一充电平衡操作，以及针对多个可充电电池模块实施第二充电平衡操作。
根据另一附加实施例，一种可充电电池***包括：多个可充电电池单元，耦接在多个端子之间；以及充电器电路，被配置为提供充电电能给多个可充电电池单元以对多个可充电电池单元充电，并且其中充电器电路被配置为由于与其他可充电电池单元相比具有最高充电状态的至少其中一个可充电电池单元的充电状态超过阈值而减小被提供用于对所述其中一个可充电电池单元进行充电的充电电能的量。
根据再一个实施例，一种可充电电池***操作方法包括：提供充电电能给多个可充电电池单元以对多个可充电电池单元充电，以及根据与其他可充电电池单元相比具有最高充电状态的其中一个可充电电池单元的充电状态超过阈值的结果来减小被提供给所述其中一个可充电电池单元的充电电能的量。
参见图1，根据一个实施例显示可充电电池***10。在所示出的示例中，可充电电池***10包括多个可充电电池单元12、充电器电路16、充电平衡电路18以及控制电路20。其他实施例可能包括更多、更少和/或替换的组件。
可充电电池单元12被配置为存储可在电池***10的放电操作期间为负载14提供电力(power)的电能。在一个实施例中，可充电电池单元12包括锂电池。在用于为具有不同电力需求的不同负载14提供电力的不同配置时，多个可充电电池单元12可排布成包括不同串联和/或并联布置的组(pack)。在下述一些实施例中，可充电电池单元12可实施在多个模块内。
充电器电路16被配置为在电池***10的充电操作期间向可充电电池单元12供应充电电能。在一些示例中，充电器电路16可从诸如交流电源(ACmains)、太阳、矿物燃料、水或风等任何适当的源提供充电电能。
充电平衡电路18被配置为实施操作以实现提高可充电电池单元12的充电状态的平衡。在下述一些示例实施例中，充电平衡电路18包括充电分流电路(charge shunting circuitry)，其被配置为对所选取的充电状态大于其他可充电电池单元12的可充电电池单元12的充电电能进行分流。在一些实施例中，充电平衡电路18可包括充电穿梭(shuttling)电路。充电平衡电路18的充电穿梭电路如下文所述被配置为使电能在所选取的数个可充电电池单元12之间穿梭。
控制电路20被配置为监视并控制电池***10的操作。例如，控制电路20可监视可充电电池单元12的充电状态，并根据监视的结果来控制充电器电路16和充电平衡电路18的操作。
在至少一个实施例中，控制电路20可包括被配置为实施由合适媒介提供的期望编制程序(programming)的电路。例如，控制电路20可被实施为一个或多个处理器、和/或被配置为执行可执行指令(例如包括软件和/或固件指令)的其他结构、和/或硬件电路。如下文根据一些示例实施例所述，控制电路20包括***控制器21和多个模块控制器120。控制电路20的示例性实施例包括单独的、或者与处理器组合的硬件逻辑、PGA、FPGA、ASIC、状态机(state machine)和/或其他结构。控制电路20的这些示例用于示意，并且其他配置也可行。
或者相反，控制电路20可包括访问存储电路(未显示)，其被配置为存储诸如可执行代码或指令(例如软件和/或固件)等编制程序、电子数据、数据库、充电状态信息、阈值或其他数字信息，并且控制电路20可包括处理器可用媒介。在示例性实施例中，处理器可用媒介可实施为任意一个(或多个)计算机程序产品或制品，其可包含、存储或维持供包括控制电路的指令执行***使用或与其相关的编制程序、数据和/或数字信息。例如，示例的处理器可用媒介可包括诸如电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体媒介等物理媒介的任意一种。处理器可用媒介的一些更具体的示例包括但不限于诸如软盘、压缩盘、硬盘驱动器、随机存取存储器、只读存储器、闪存、缓存等便携式计算机磁盘，和/或能够存储编制程序、数据或其他数字信息的其他配置。
此处描述的至少一些实施例或方案可使用存储于上述适当存储电路内并被配置为控制适当控制电路20的编制程序来实施。例如，编制程序可经由例如包括在以上讨论的媒介内实施的适当制品来提供。
参见图2，以附加的细节显示出可充电电池***10的一个实施例。在所描述的实施例中，可充电电池单元12被排布成合适的组以提供电能进而为负载14提供电力。
控制电路12包括***控制器21，其对电池***12提供***级的监视和控制。在一个实施例中，***控制器21可与多个可充电电池模块的多个模块控制器120(下文参考图7加以说明)进行通信。在所示实施例中，***控制器21被配置为经由电流传感器31监视从可充电电池单元12提供给负载14和/或从充电器电路16提供给电池单元12的电能的量。进一步，***控制器21控制下述多个开关24、26、28、30。
用户接口22被配置为与用户交互，包括传送数据给用户(例如显示用于供用户观察的数据，将数据可听见地传达给用户等)，以及从用户接收输入(例如触控输入、语音指令等等)。因此，在一个示例性实施例中，用户接口可包括被配置为示出可视信息的显示器(例如阴极射线管、LCD等等)以及音频***，还有键盘、鼠标和/或其他输入装置。还可利用与用户交互的其他任意适当设备。在一个实施例中，用户可经由用户接口22输入指令并监视电池***10的操作。
在一个实施例中，***控制器21被配置为控制可充电电池单元12的充电操作。***控制器21可控制开关(例如充电继电器)24在适当时刻选择性地将充电器电路16与可充电电池单元12的组的正极端子耦接，从而对可充电电池单元12充电。在示例实施例中，充电器电路16可被实施为能够加以电压或电流控制的可编程电源。
在所示实施例中，电池***10还包括开关(例如预充电继电器)26以及正和负开关(例如大功率继电器)28、30。首先，在负载14与可充电电池***10耦接期间通过开关26、28、30将负载14与可充电电池单元12的组隔离。在将负载14与可充电电池***10耦接之后，可由***控制器21初次闭合开关26、28以保护电池***10免受大电流尖峰。例如，开关26与适合的预充电负载32(例如适合的电阻负载)耦接，以避免过多电流涌入负载14。此后，可闭合开关30以将负载14与可充电电池单元12的组完全耦接。还可使用适合的熔断器34来保护可充电电池***10以避免负载14中的短路或其他故障。
参见图3，显示了一个实施例中电池***10的多个可充电电池模块40。
在所示实施例中，每个可充电电池模块40包括正极端子50和负极端子52，且可充电电池模块40串联耦接。下方模块40的正极端子50为可与负载14耦接的可充电电池单元12组的正极端子，而上方模块40的负极端子为可与负载14耦接的可充电电池单元12的组的负极端子。此外，在所示示例中，上方模块40的正极端子50和下方模块40的负极端子52彼此耦接以提供模块40的串联耦接。在电池***10的其他示例中，可充电电池组中可设置附加的可充电电池模块40。此外，在其他实施例中，可充电电池单元12可被实施为不带模块40的组。
单个的可充电电池模块40包括多个可充电电池单元模块41，其在下文图4的示例中以附加细节加以说明。每个可充电电池单元模块41可包括耦接在可充电电池单元模块41的多个端子中间的可充电电池单元12。此外，模块40的可充电电池单元模块41串联耦接在模块端子50、52中间。虽然在所示可充电电池模块40的示意示例中是四个可充电电池单元模块41串联耦接，但在其他实施例中，可充电电池模块40可包括更多或更少的电池单元模块41。
每个可充电电池单元模块41还包括在图3和图4中标记为“C”的电容器端子。可充电电池单元模块41的电容器端子可交替地与各可充电电池模块40的电容器总线42的正极电容器端子44和负极电容器端子46耦接。电容器总线42的正极电容器端子44和负极电容器端子46在各可充电电池模块40中与电容器模块48的各端子P1、N1耦接。在一个实施例中，电容器总线42和电容器模块48可为下文所述充电穿梭电路64的一部分。在一个实施例中，充电穿梭电路64被配置为将电能从多个可充电电池单元模块41其中之一穿梭至可充电电池单元模块41中的另一个，和/或在可充电电池模块40之间穿梭电能。在一个实施例中，可充电电池模块40的电容器模块48可经由各个端子P2、N2而彼此并联耦接。
参见图4，显示可充电电池单元模块41的一个实施例。图4所示的可充电电池单元模块41的示例实施例包括与电池单元模块41的正极和负极端子耦接的可充电电池单元12。所示的可充电电池单元模块41还包括温度传感器66，其可与下文所示的控制电路20的模块控制器(例如图7的模块控制器120)耦接。在所示实施例中，温度传感器66提供与可充电电池单元12的温度相关的信号。在一个实施例中，如果可充电电池单元12的温度到了期望操作范围以下或以上(此时电池单元12会受到损害)，则控制电路20可提供电池***10的***关闭。在可充电电池单元12包括锂的一个示例中，期望在充电期间将电池单元维持在0至45℃的温度范围，在放电期间维持在-10至50℃的温度范围，以及在存储期间维持在-40至50℃的温度范围。进一步，在一些电池单元配置中，控制电路20还可利用与电池单元12的温度有关的信息来确定电池单元12的充电状态，这是因为认知的(perceived)充电状态会随着电池单元12的温度而变化。
在所示实施例中，可充电电池单元模块41还包括充电平衡电路60，其包括分流电路62和充电穿梭电路64。充电平衡电路60试图在电池***12的操作期间使可充电电池模块40的可充电电池单元12的充电状态平衡(即，提供充电状态实质相同的电池单元12)。
如上文相对一些实施例所提及的，可充电电池单元12可实施为锂电池单元。相应地，在一些实施例中，期望避免一个或多个可充电电池单元12的电压高于或低于操作阈值电压(这会损坏电池单元12)。如下文进一步所描述的，期望提供在电池***10的充电和放电操作期间充电状态实质平衡(例如相同)的可充电电池单元12，这会使电池***10充电到全容量的速率提高，同时使放电操作期间从可充电电池单元12的组提取的能量最大化。
在一个实施例中，分流电路62和穿梭电路64可响应于控制电路20的各个模块控制器的控制而选择性地使能或禁用，以试图平衡可充电电池单元12的充电状态。在所示实施例中，分流电路62被配置为对可充电电池单元12的来自充电器电路16的充电电能进行分流。如下文进一步详细所述，充电穿梭电路64被配置为在充电穿梭操作期间提供电能给可充电电池单元12或从电池单元12中移除电能。
分流电路62的示例操作也在下文描述。如上所提及的，分流电路62被配置为选择性地分流可充电电池单元12的充电电能。在充电操作期间，例如由于因可充电电池单元12的制造而导致的不同的特性(如不同的内阻)，电池模块40中的可充电电池单元12可能会以不同速率充电。因此，一个或多个可充电电池单元12可能会比其他电池单元12充电更快。为了避免个别电池单元12的过充，分流电路62操作以对各可充电电池单元模块41的各可充电电池单元12的至少一些或全部充电电能进行分流。在一些实施例中，控制电路20的模块控制器监视各模块40的可充电电池单元41的电压，并控制分流电路62对充电状态高于模块40中另一个电池单元12的一个或多个可充电电池单元12的充电电能进行分流。
参见图5，针对典型的锂电池单元12显示出电压相对于充电的图表140。锂电池单元12具有对应于电池单元12的不同充电状态的多个不同的操作状态。在示出的图表140中，锂电池单元12具有实质放电状态142、中间状态144和实质充电状态146。中间状态144的电压曲线相对于电池单元12的相当大部分不同充电状态而言相对较平坦，而实质放电和充电状态142、146的斜率更陡峭。由于中间状态144内的图表140的相对较平坦属性，与实质充电和放电状态142、146相比，可能更加难以精确地确定电压对应于中间状态144的可充电电池单元12的充电状态。
分流充电电能的一些缺陷在于：可能会浪费一些能量，降低了充电操作的效率，过多的热，并且通过分流来实施平衡操作会相对缓慢。在一些布置中，为了努力提高使电池单元12平衡的速率，可在可充电电池单元12的所有操作状态142、144、146期间对充电状态最高的一个或多个可充电电池单元12的充电电能进行分流。
更具体而言，在一个实施例中，控制电路20在可充电电池单元12所有不同操作状态(包括实质放电状态142、中间状态144和实质充电状态146)中的充电期间监视各模块40中每个可充电电池单元12的充电状态，并在电池单元12的每个不同操作状态142、144、146中的充电期间控制对充电状态与各模块40中的其他电池单元12相比更高的个别可充电电池单元12的充电电能进行分流。
即使与其他平衡技术相比，使用分流电路62实施平衡可能会相对较慢，但在可充电电池模块40中可充电电池单元12的整个充电循环(从实质放电状态142到中间状态144和实质充电状态146)期间都实施分流操作改善了整体平衡操作的速度，这是因为，与仅在充电循环结尾实施分流操作以避免对充电状态更高的一个或多个可充电电池单元过充的布置相比，上述分流执行了更长的时间段。
在一个实施例中，与仅在电池单元处于实质充电状态中时才进行分流以避免一个或多个电池单元的过充的布置或者与根本不进行分流的布置相比，在可充电电池单元12的每个不同操作状态142、144、146期间通过分流电路62对充电电能进行分流操作使得进入实质充电状态146的可充电电池单元12的充电状态彼此更加接近(即，提高了平衡)。
与仅在电池单元被实质充电时才实施分流的布置相比，根据一个所述实施例在电池单元12的不同操作状态142、144、146期间实施分流操作允许使用降低的占空比(例如，0-50％范围内的占空比)进行分流。更具体而言，与仅在电池单元被实质充电时才实施分流的布置相比，在多个操作状态142、144、146期间进行分流使得分流操作发生更长的时间段上，并因此可降低电池单元12的平衡操作期间脉冲宽度调制信号的占空比，这有助于在分流电路62中提供降低的温度。
再参考图4，个体可充电电池模块41的分流电路62的示例实施例包括分流器件(例如开关)70、隔离电路72、负载74和温度传感器76。控制电路20的模块控制器可经由隔离电路72提供适当的控制信号，在示例实施例中，该隔离电路72可实施光学、变压器耦合或电流隔离。该控制信号选择性地使分流器件70能在至少一些充电电能穿过可充电电池单元12并经负载74(其在一个示例中可为限流电阻器)之处实施分流操作。在另一可能的实施例中，分流器件70可被实施为达林顿晶体管(Darlington transistor)且可省略负载74。
在一个实施例中，控制电路20的模块控制器可经由温度传感器76监视负载74(或者未显示的达林顿晶体管)的温度。在一个实施例中，如果负载74的温度超过阈值，则控制电路20可禁用各分流器件70的分流操作。在示例性实施例中，分流电路62的最大操作温度可对应于分流器件70的最大操作结点温度(junction temperature)和/或负载74的最大操作温度。这之后，分流器件70将维持禁用，直到分流器件70的温度降到不同的温度阈值(在一个示例中例如为比控制分流操作的禁用的阈值小五度)以下。一旦各分流器件70的温度降到这一更低的温度阈值以下，分流器件70就可重新开始分流操作。在一些实施中，分流电路62可包括散热器(未显示)以促进分流电路62的冷却。
在一个实施例中，用于控制分流的脉冲宽度调制信号的占空比还可根据各分流电路62的温度监视结果而变化。例如，如果其中一个分流电路62的温度正接近温度阈值，则可降低用于各分流电路62的脉冲宽度调制的占空比。占空比的降低会有助于减小分流电路62的温度。
进一步，模块控制器还可经由温度传感器66监视可充电电池单元12的温度以核实电池单元12的温度处于期望的阈值极限之内，从而避免如上所述对电池单元12的损害。在示例实施例中，模块控制器可针对温度超过阈值的电池单元12发起警告或者可能停止充电或放电操作。
如之前所提及的，在一种实施中，控制电路20的模块控制器可控制分流电路62的分流操作。更具体而言，根据一个实施例，控制电路20可控制不同可充电电池单元模块41的分流电路62以基于可充电电池单元12的充电状态来对各个电池单元12提供不同量的分流。例如，参见图6，曲线图150示出可充电电池模块40的充电循环期间模块40中在一个共同时刻具有不同充电状态的不同电池单元12。与模块40中充电状态较低的可充电电池单元相比，具有充电状态较高的可充电电池单元12的可充电电池单元模块41的分流电路62可被控制以实施增大的分流。
在一个实施例中，控制电路20的模块控制器被配置为提供脉冲宽度调制信号以控制个体可充电电池单元模块41的分流电路62。相比于个体可充电电池模块40的其他电池单元的充电状态，控制电路20可根据模块40的各可充电电池单元12的充电状态而使电池单元模块41的不同分流电路62的控制信号的占空比在0-100％(图6的示例中为0-50％)的范围变化。
增大施加至分流器件70的控制信号的占空比操作为增大各可充电电池单元12的充电电能的分流，并且与使用占空比较小的控制信号来分流的其他电池单元12的充电速率相比，减小了该电池单元12的充电速率。
在一个实施例中，对于给定可充电电池模块40，充电状态最高和最低的电池单元12可用来界定大体线性的斜率，并且可对充电状态最高的电池单元12进行最大(例如50％的占空比)的分流而对充电状态最低的电池单元12进行最小(例如0％的占空比)的分流。在一个示例中，用于控制其他电池单元12的分流的脉冲宽度调制信号可根据充电状态最小和最大的电池单元12之间的电池单元12的各充电状态来调整。
在一个实施例中，可根据电池单元12的不同充电状态而使用不同范围的占空比来实施分流。在又一个具体示例中，可对处于实质放电状态或中间状态的电池单元12实施0-50％占空比范围内的分流，而对处于实质充电状态的电池单元12实施0-100％占空比范围内的分流。
在一个实施例中，各可充电电池模块40的模块控制器可根据上文来确定用于控制各可充电电池单元模块41的分流电路62的适当脉冲宽度调制控制信号。
此外，在一个实施例中，可在电池单元12的充电期间由控制电路20来监视电池单元12相对于多个阈值的充电状态。在一个实施例中，所使用的多个阈值可对应于电池***10中所实施的电池单元12的类型。控制电路20可根据电池单元12的充电状态而有差别地控制电池单元12的充电。在一个实施例中，控制电路20可监视各个电池单元12相对于初始过电压阈值的充电状态。如果所有模块40的所有电池单元12都低于该初始过电压阈值，则控制电路20可控制充电器电路16以使用最大电流按最大充电速率来对模块40的电池单元12充电。
由于电池单元12中最高之一的充电状态超过初始过电压阈值，所以控制电路20可控制充电器电路16使得施加至模块40的电池单元12的充电电能的电流减小至小于最大充电电流的量。如果电池单元12其中之一超过比初始过电压阈值更高的另一个过电压阈值，则控制电路20可控制充电器电路16以进一步减小施加至模块40的电池单元12的充电电能的电流。如果电池单元12其中之一在这之后超过故障极限阈值(其表示比之前的阈值更高的充电状态)，则控制电路20可控制充电器电路16以停止对模块40的电池单元12提供充电电能。
在一个实施例中，控制电路20可控制模块41的各分流电路62以使(一个或多个)最高充电电池单元12的充电状态减小至各阈值以下。在一个实施例中，控制电路20可控制分流电路62以对超过故障极限阈值的一个(或多个)电池单元12提供最大分流。例如，在一个实施例中，可在没有调制的情况下对适当分流电路62的分流器件进行严格的分流，从而提供持续最大的分流。在示意性实施例中，当充电状态最高的电池单元12降低至充电状态最低的电池单元12以下或者当发生超时的时候，可重新开始充电。
因此，分流使电池模块40的不同可充电电池单元12以不同的速率充电，其中充电状态较小的电池单元12比充电状态较大的电池单元12充电更快。如以上所提及的，与在不同操作状态142、144、146期间未实施分流的布置相比，不同操作状态142、144、146期间个体可充电电池单元模块41的分流电路62的操作为可充电电池单元12在充电操作期间提供了增大的平衡。在一个实施例中，分流操作使得可充电电池模块40的每个可充电电池单元12的充电与在可充电电池单元12每个操作状态期间未实施分流操作的充电操作相比能够更快速地达到完全充满状态，这是由于随着电池单元12达到实质充电状态可充电电池单元12的充电彼此更为接近；并且在一个实施例中，通常不需要对显著失衡的电池单元12与其他实质充电的电池单元12进行明显分流(这会是一个相对较慢的过程)，正如这里所讨论的，其可能会发生于未在电池单元12所有操作状态142、144、146期间实施分流的布置中。
然而，在一些情况中，即使在电池单元12的每个操作状态142、144、146期间都存在分流时，也可能会有一个或多个可充电电池单元12与其他电池单元12显著失衡。例如，可能会从可充电电池模块40中移除包括有缺陷的可充电电池单元12的可充电电池单元模块41，并将相对于模块40的其他电池单元12而言显著失衡的替换模块41***。在一个实施例中，可将充电穿梭电路64用于在选取的数个可充电电池单元12之间转移电能，以便例如迅速地对失衡的电池单元12充电。在示例实施例中，充电穿梭电路64可单独使用(例如，如果省略或不使用充电分流电路62)，或者可以混合布置的方式与分流电路62结合使用，或者与其他充电平衡电路结合使用。
在示出的实施例中，数个个体可充电电池单元模块41包括前文所提及的介于模块41的负极端子和模块41的C端子之间的充电穿梭电路64。如下文所述，充电穿梭电路64由模块控制器选择性地使能，以在不同时刻选择性地将可充电电池单元12其中之一与电容器总线42耦接，从而在不同的数个可充电电池单元12之间穿梭电能。模块控制器可经由隔离电路82(例如光学、变压器耦合、或电隔离)发出控制信号以控制开关80的操作，从而选择性地将各个可充电电池单元12与电容器总线46耦接。开关80被布置为允许电流沿两个方向流经充电穿梭电路64，这是因为交替的(alternating)可充电电池单元12在由可充电电池单元模块41的C端子连接时相对于电容器总线42而言在方向上反转，并且在穿梭操作期间电能可能转移至或转移自各电池单元12。虽然在所示实施例中开关80被实施为FET，但在其他实施例中可使用诸如单继电器等替换的配置来实施开关80。在一个实施例中，开关80的控制信号可由控制电路20进行脉冲宽度调制以提供期望大小的电流。
在一个实施例中，在给定时刻仅有一个可充电电池单元12与电容器总线14耦接以避免电池单元12的短路。模块控制器被配置为监控各可充电电池模块40中可充电电池单元12的充电状态。在一个实施例中，模块控制器可控制数个适当的可充电电池单元模块41的穿梭电路64以将电荷从模块40中充电状态最高的一个可充电电池单元12转移到模块40中充电状态最低的一个可充电电池单元12，从而穿梭电能。在不同的实施例中，穿梭电路64可操作以在充电和/或放电期间穿梭电能。
更具体而言，在一个实施例中，模块控制器首先使用含有充电状态最高的电池单元12的可充电电池单元模块41的C端子和开关80以及与含有充电状态最高的电池单元12的模块41的正极端子耦接的相邻模块41的C端子和开关80将充电状态最高的可充电电池单元12与电容器总线42耦接。在所揭示的实施例中，最右侧的可充电电池单元模块41的正极端子可直接与电容器模块48耦接，而最右侧的模块41的负极端子可经由其对应的C端子和开关80与电容器总线42耦接，以使该最右侧的模块41能够相对于电容器模块48转移电能。
如下文所述在一个实施例中，来自最高电池单元12的电能被转移至并存储于电容器模块48中。之后，在电荷转移至电容器模块48后通过禁用C端子将可充电电池单元12与电容器总线42断耦接。
在最初的可充电电池单元12断耦接之后，使用含有充电状态最低的电池单元12的可充电电池单元模块41的C端子和开关80以及与含有充电状态最低的电池单元12的模块41的正极端子耦接的相邻模块41的C端子和开关80，将模块40中充电状态最低的可充电电池单元12与电容器总线42耦接以接收电容器模块48内存储的电能。电能从电容器模块48转移到电池单元12以增大电池单元12的充电状态。
充电穿梭操作的结果是增大充电状态最低的可充电电池单元12的充电状态，同时减小充电状态最高的可充电电池单元12的充电状态，由此提高两个电池单元12的充电状态的平衡。在操作的充电和放电模式期间，充电穿梭操作可在可充电电池单元12的不同操作状态142、144、146期间持续进行。充电穿梭操作例如以与使用分流电路62相比更快且更有效率的方式操作，以平衡与其他电池单元12显著失衡的一个或多个可充电电池单元12的充电状态。另外，如下文进一步所述在一些实施例中，电容器模块48还可相对于其他可充电电池模块40的其他电容器模块48来转移和/或接收电能。
在上文所讨论的一个实施例中，如果分流电路62的温度超过阈值，则会中止分流操作。然而，当相对于温度条件超出范围的一个或多个电池单元12禁用分流操作时，可相对于电池单元12继续实施充电穿梭操作(例如，在充电状态最高和最低的电池单元12之间穿梭充电)。在一个具体实施例中，可相对于已经禁用分流电路62的电池单元12实施穿梭。
因此，在一个实施例中，模块控制器可控制穿梭电路64在不同的时刻将数个适当的可充电电池单元12与电容器总线42耦接。在一个实施例中，耦接的可充电电池单元12要么将电能转移至电容器模块48，要么从电容器模块48接收电能。
参见图7，显示了一个可充电电池模块40的电容器模块48的示例实施例。其他实施例可能包括更多、更少和/或替换的组件。
在所描述的示例实施例中，电容器模块48包括作为控制电路20的一部分的模块控制器120。在一个实施例中，电容器模块48可被看作是与各可充电电池模块40的可充电电池单元模块41以及***控制器21相接口的电池中心(hub)。此外，电容器模块48还可为各模块40的可充电电池单元12提供电压监视，并控制各模块40的存储电路90的充电以实施下文所述的充电穿梭操作。在一个实施例中，电容器模块40还可用于提供开关和温度控制及数据信号(其控制各可充电电池模块40的开关并监视各模块40的温度，并用于与***控制器21通信)的并串转换(parallel to serial conversion)。在一个实施例中，可充电电池模块40的电容器模块48还可用于将多个可充电电池模块40耦接在一起，以例如实施大规模的平衡(见图8)。
因此，在一个实施例中，模块控制器120被配置为监视并控制可充电电池模块40的各种操作(包括监视和控制可充电电池模块40的可充电电池单元模块41和电容器模块48的操作)。例如，在所示实施例中，模块控制器120可被配置为控制驻留于电容器模块48中的穿梭电路64以及还控制个体可充电电池单元模块41的穿梭电路64(例如，控制开关80的操作以选择性地将适当的可充电电池单元12与电容器总线42耦接)。此外，模块控制器120可基于电池单元12的充电状态来控制分流电路62的操作(例如，控制开关70以选择性地对数个可充电电池单元12的充电电能进行分流)。
模块控制器120还被配置为经由各温度传感器66来监视可充电电池单元12的温度以及经由各温度传感器76来监视分流电路62的温度。如下文进一步所述，模块控制器120还被配置为监视可充电电池单元12的电压(以及充电状态)。
如上文所提及的，在一个实施例中，模块控制器120还被配置为与***控制器21通信。***控制器21可经由与模块控制器120的通信来监视各可充电电池模块40的可充电电池单元12的充电状态，并且在一个实施例中还发出控制信号以控制模块控制器120的操作(例如，大规模的平衡操作)。
模块控制器120可具有适当的存储器122，其包含有由模块控制器120执行的编制程序、数据存储等等。在一个实施例中，存储器122包括因组件值误差而用于工厂校准电压监视的校准信息。
在所示实施例中，电容器模块48在一个示例中包括以具有多个存储器件92(例如，电容器)的存储电路90的形式存在的充电穿梭电路64的一部分。在一个实施例中，存储器件92被配置为存储经由电容器总线42从其中一个可充电电池单元模块41接收的电能并经由电容器总线42将电能提供给另一个可充电电池单元模块41，以实施充电穿梭操作。
在一个实施例中，模块控制器120与开关控制件100耦接以控制电容器模块48的各种操作。在一个实施例中，模块控制器120可控制开关94、99以将电容器模块48与可充电电池模块41的不同电容器总线42耦接。在一个实施例中，模块控制器120可基于可充电电池单元12与电容器总线42在一个实施例中经由个体可充电电池单元模块41的开关80和C端子的耦接极性，来控制开关95、98以控制可充电电池单元12与电容器总线42的耦接极性。如下文在一个实施例中所述，开关97可被控制以将存储电路90与模块40的电容器总线42断耦接，从而允许使用电压监视电路102来监视电池单元12的电压。
在一个实施例中，电容器模块48还与可充电电池模块40的正极端子耦接。在一个实施例中，模块控制器120可经由适当的隔离电路124(例如，光学、变压器耦合、或电隔离)选择性地控制开关110以经由连接器112选择性地将正极端子50与存储电路90耦接，从而例如在充电穿梭操作期间针对图3中最右侧的一个可充电电池单元41来接收或提供电能。
在一个实施例中，电容器模块48包括电压倍增电路，其被配置为从处于第一电压的一个电池单元12接收电能、增大该电能的电压、并将电压增大的电能转移至模块41的另一个电池单元12。
更具体而言，在一个实施例中，利用交叉开关96将存储器件92相对于电容器总线42彼此并联或串联耦接。在一个实施例中，并联或串联耦接的控制在充电穿梭操作期间选择性地提供电压倍增电路(例如倍压器)。例如，虽然两个可充电电池单元12可具有不同的充电状态，但它们可具有类似的电压(例如如果两个电池单元12都处于中间充电状态144)。充电穿梭电路64在所述实施例中被配置为实施倍压功能以控制电能从充电状态较高的可充电电池单元12流向充电状态较低的电池单元12。如下文进一步所讨论的，上述布置使得即使电池单元12具有类似的电压也能够在电池单元12之间实现相对较高的电流流动。
在一个实施例中，当从充电状态较高的可充电电池单元12其中之一接收电能时，模块控制器120控制交叉开关96将存储器件92彼此并联耦接。这之后，将存储器件92彼此串联耦接以增大所存储电能的电压，从而使得电能流向与电容器总线42耦接的其中一个充电状态较低的可充电电池单元12。在一个实施例中，存储电路90可与电阻负载91耦接以限制流入或流出存储电路90的电流。
与不使用电压倍增电路的布置相比，所描述的示例布置可在充电穿梭操作期间提供从充电状态较高的电池单元12到充电状态较低的电池单元12的增大电流。更具体而言，随着电池单元12之间的电压电势差降低，电池单元12之间的电流减小。然而，本公开的一个实施例的电压倍增电路提供了增大的电压电势差，这与不利用所述电压倍增的布置相比在电池单元12之间的充电穿梭操作期间提供了增大的电流(即使电池单元12具有实质相同的电压而没有倍增)。
在一个实施例中，电容器模块48还被配置为经由电压监视电路102来实施可充电电池单元12的电压监视操作。在一个实施例中，模块控制器120可使用可充电电池单元12的所确定的电压来确定充电状态信息。
在示例实施例中，模块控制器120可控制开关108以选择性地将电容器104与电容器总线42并联耦接，从而监视也与电容器总线42耦接的其中一个模块41的电池单元12的电压。在一个实施例中，模块控制器120可经由电容器104和接口电路106来监视在不同时刻与电容器总线42耦接的数个个体可充电电池单元12的电压，以确定电池单元12的充电状态。在一个实施例中，在进行电压监视操作时，存储电路90的开关以及开关97可被开路以使存储器件92与电容器总线42断耦接。在一个实施例中，电压监视电路102还可用于在电池单元12与电容器总线42断耦接的情况下监视存储器件92的电压。
可使用任何合适的方法来计算电池单元12的充电状态。在一个实施例中，可使用来自电流传感器31的信息以及可充电电池单元12的电压来确定可充电电池单元12的充电状态。在一个实施例中，***控制器21或模块控制器120可计算电池单元12的充电状态。在一个示例中，控制电路20可使用来自传感器31(图2)的电流信息而采用库伦计算法。进一步，在一个实施例中，可使用电池单元12的监视温度信息来抵消对电池***10的温度影响，以助于充电状态的确定。在其他实施例中，可使用诸如监视电池单元12的消耗功率等其他合适的方法来计算电池单元12的充电状态。
在一个实施例中，在电池单元12的电压监视期间，分流电路62的操作可被纳入考虑。例如，在一种实施中，仅一个未被分流的电池单元12可视作为充电最低的电池单元12，而其他任意电池单元可视作充电最高的电池单元12。
参见图8，显示了一种使用充电穿梭来平衡可充电电池单元12的方法。在图8的示例中，所示出的示例是针对可充电电池单元12的组的两个可充电电池模块40来进行的，并且每个模块40都包括四个可充电电池单元A1-A4和B1-B4。在一个实施例中，***控制器21被配置为使用来自可充电电池模块40的个体模块控制器120的信息来执行适当的编制程序，从而实施上述的平衡操作。在其他实施例中，其他方法也是可性的，并且可平衡额外的模块40。
在图8的示例中，平衡操作从上向下进行，并且上部图示描述了平衡操作起始时的电池单元充电状态。中间图示描述了第一平衡操作，进行该第一平衡操作以使给定模块40的可充电电池单元相对于彼此平衡。如下文所述，作为第一平衡操作的结果，剩下模块40的可充电电池单元其中之一与同一模块12的其他电池单元失衡。这之后，充电穿梭电路64可实施第二平衡操作以使多个模块40的充电状态相对于彼此平衡。
对于数个个别可充电电池模块40，与不存在第一充电平衡操作时各可充电电池模块40的可充电电池单元的充电状态相比，充电平衡电路64被配置为实施第一充电平衡操作以增大可充电电池模块40其中之一的可充电电池单元的充电状态的平衡。与不存在第二充电平衡操作时多个可充电电池模块40的充电状态相比，充电平衡电路64还被配置为实施第二充电平衡操作以增大多个可充电电池模块40相对于另一个可充电电池模块的充电状态的平衡。
在所描述的示例方法中，可基于两个可充电电池模块40中所有电池单元的充电状态来确定充电状态的全局平均(global average)130。此外，还显示了各个体模块40的电池单元的充电状态的局部平均132。左边的模块40的局部平均132小于全局平均130，而右边的模块40的局部平均132大于全局平均130。
参见图8的中间图示，示例的第一平衡操作平衡了个体可充电电池模块40中除一个电池单元之外的所有电池单元。如果模块40的局部平均132小于全局平均132，则该模块40能够从组的另一模块40接收电能，并且该方法留下一个电池单元(A1)与经过实质平衡的其他电池单元(A2-A4)相比充电不足。如果模块40的局部平均132大于全局平均132，则该模块40具有可转移至其他模块40的过多电能，并且该方法留下一个电池单元(B1)与经过实质平衡的其他电池单元(B2-B4)相比过充电。在一个实施例中，可在第二充电平衡操作之前同时进行针对两个模块40中平衡电池单元的第一充电平衡操作。
进一步参见图8的中间图示，电能从最初具有最高充电状态的电池单元A3穿梭至其他电池单元A1-A2和A4而将电池单元A2-A4设置于全局平均130，同时电能从电池单元B1和B4穿梭至电池单元B2和B3而将电池单元B2-B3设置于全局平均130。所述电能的穿梭使电池单元A1具有小于全局平均的充电状态，使电池单元B1具有大于全局平均的充电状态。
参见图8的最下部图示，在第二平衡操作期间电能从模块B1穿梭至模块A1，这降低了电池单元A1的充电状态并提高了模块B1的充电状态，并将两个模块40中的所有电池单元都设置得具有处于全局平均130的实质平衡充电状态。在一个实施例中，包含电池单元A1-A4和电池单元B1-B4的适当模块40的电容器模块48可将电能从B1电池单元转移至A1电池单元。
在一种实施中，***控制器21(图2)被配置为实施相对于图8所描述的示例方法。***控制器21可访问来自各模块控制器120的与多个模块40的电池单元12有关的充电状态信息，计算局部和全局充电状态信息，并且可向模块控制器120发出指令以例如基于模块40的电池单元12的充电状态(例如在一个实施例中使用局部和全局充电状态信息)来实施期望的平衡操作。进一步，***控制器21可相对于诸如负载14等外部***进行状态信息的通信。
如此处所述，期望避免对一些类型的可充电电池单元12过充电和/或避免完全放空电池单元12。例如，如果使用锂电池单元，则过充电或完全放空会损坏电池单元12。
在一个实施例中，充电器电路16(图1和图2)可利用能由控制电路20来控制的可编程电源。在一些实施例中，从充电器电路16施加至可充电电池单元12的充电电能的量可随着电池单元12的充电状态增大而减小。在一个实施例中，如上文所讨论的，控制电路20可相对于一个或多个阈值来监视可充电电池单元12的电压，并且随着电池单元12的电压超过表示电池单元12正在接近完全充电状态的阈值时可减小由充电器16提供的电流的量。在一个实施例中，电流可降至能够使用分流电路62安全进行分流的水平。包括电压或电流控制充电器的充电器电路16的不同配置也是可行的。
在一些实施例中，控制电路20还可监视充电器电路16。例如，控制电路20可监视充电操作期间的温度，并且可控制充电器电路16的操作以确保充电器电路16的操作适当。在一个示例中，如果温度升至初始阈值以上，则可控制风扇或冷却***以试图降低充电器电路16的温度。如果充电器电路16的温度达到更高的阈值，则控制电路20可实施不同的操作，如禁用充电功能直到操作温度回到正常操作水平为止。
在可充电电池单元12的组的放电操作期间也可使用充电穿梭电路64，以试图与未采用充电穿梭操作的布置相比能够从电池单元12提取更大量的电能。如上文所提及的，期望避免完全放空一些类型的可充电电池单元12(锂电池单元)。进一步，电池单元12的一些配置具有不同的充电容量，并且因此，在放电操作期间具有较低充电容量的电池单元12会在具有较高充电容量的电池单元12之前达到被设置用来避免损害电池单元12的充电状态最小阈值。在一个实施例中，充电穿梭电路64可被用于在电池单元12达到最小充电状态之前将电能从具有最高充电状态的其中一个可充电电池单元12穿梭至具有最低充电状态的电池单元12，并由此使得额外的电能能够从可充电电池单元12的组放出，且提高了电池单元12的组中电能消耗的效率。
对于电池单元12的一些配置(例如包括锂的电池单元)而言，一旦电池单元12处于放电状态142，则电池单元12的电压会迅速降低。将电能穿梭至具有最低充电状态的电池单元12允许电池***10将电池单元12保持在相对平缓的中间状态并允许使较高的总组电压维持更长的时间段。在一个实施例中，放电操作可持续直到充电穿梭无法将所有电池单元12维持在最小充电状态阈值以上为止(在此时可禁用放电操作以避免损坏一个或多个电池单元12)。
本公开的至少一些实施例与其他电池***布置相比提供了改善的实用性。例如，使用包括处于不同水平的控制电路的层级制度(例如根据一些实施例的***控制器和多个模块控制器)可通过例如使个体模块控制器120与多个可充电电池模块41相接口来提供改善的成本节约。在一些实施例中，单个可充电电池模块40内可包括相对较大数目的可充电电池模块41(例如16个或32个)，并且其可与单个模块控制器120通信。通过除以模块40中包括的可充电模块41的数目来确定可充电电池模块40的单位电池单元成本。
本公开的一些布置提供包括充电平衡电路和/或方法以增大多个可充电电池单元的充电状态的平衡。例如，如上文在一些实施例中所讨论的，电池***可使用分流和/或穿梭操作以试图在电池***的不同操作情况中增大可充电电池单元的充电状态的平衡。在一个示例中，与使用诸如分流等单个平衡处理的布置相比，针对一个与其他电池单元相比显著失衡的可充电电池单元进行电能的穿梭可减小平衡模块所需的时间。
如上文所讨论的，分流可被用于在充电操作期间试图在大多数电池单元之间提供相对较严格的平衡。本公开的一些实施例在可充电电池单元(例如锂电池单元)的多个操作状态期间提供分流平衡操作。例如，可在电池单元实质放电、处于中间充电状态、或者实质放电时实施分流。与仅在电池单元几乎完全充满电的电池单元的充电循环的结尾时实施分流的布置相比，该示例的平衡方法可提供在充电处理期间充电状态相互更为接近的电池单元。
所描述的一些实施例可实施成模块化的布置，这允许将设备和方法用于许多不同的应用中，从而为具有不同功率需求的不同类型负载提供操作能量。这些电池***可轻易地被规划(scale)至不同的应用。进一步，一个或多个模块控制器可监视和控制相对于多个各可充电电池单元的操作。在一些实施中，如此处所讨论的，更高水平的***可监视并控制数个个别模块控制器的操作。
根据规定，已经就结构和方法特征而言以更具体或更不具体的语言描述了本发明。然而，应当理解，本发明并不限于所示和所述的具体特征，因为这里所讨论的方式包括了实行本发明的优选形式。因此，本发明请求保护在根据等同原则适当解释的所附权利要求的合适范围内的任意形式或变型。
进一步，此处的方案已经被提出以用于在本公开示意性实施例的构造和/或操作上的引导。申请人(一个或多个)认为所描述的这些示意性实施例还包括、公开并描述了在那些明确公开的方案之外的其他发明方案。例如，与示意性实施例中描述的那些特征相比，额外的发明方案可包括更少、更多和/或替换的特征。在更具体的示例中，申请人认为本公开包括、公开并描述了与明确公开的那些方法相比包括了更少、更多和/或替换步骤的发明方案，以及与明确公开的结构相比包括了更少、更多和/或替换结构的设备。

Claims (18)

1.一种可充电电池***，包括：
多个可充电电池模块，耦接在多个端子之间，其中所述可充电电池模块分别包括多个可充电电池单元；以及
充电平衡电路，被配置为对于各个所述可充电电池模块实施针对各个所述可充电电池模块的可充电电池单元的第一充电平衡操作，并被配置为实施针对所述可充电电池模块的第二充电平衡操作，
其中所述充电平衡电路被配置为在所述第一充电平衡操作期间，使第一可充电电池模块的其中一个可充电电池单元的充电状态比所述第一可充电电池模块的其他可充电电池单元更低，以及使第二可充电电池模块的其中一个可充电电池单元的充电状态比所述第二可充电电池模块的其他可充电电池单元更高。
2.如权利要求1所述的***，其中所述充电平衡电路被配置为对于各个所述可充电电池模块实施所述第一充电平衡操作，从而与不存在所述第一充电平衡操作时各个所述可充电电池模块的可充电电池单元的充电状态相比而言增大各个所述可充电电池模块的可充电电池单元的充电状态的平衡；并被配置为实施所述第二充电平衡操作，从而与不存在所述第二充电平衡操作时所述可充电电池模块的充电状态相比而言增大所述可充电电池模块相对于彼此的充电状态的平衡。
3.如权利要求1所述的***，其中所述充电平衡电路被配置为在所述第一充电平衡操作之后实施所述第二充电平衡操作。
4.如权利要求1所述的***，其中所述充电平衡电路被配置为针对各个所述可充电电池模块同时实施所述第一充电平衡操作。
5.如权利要求1所述的***，其中所述充电平衡电路被配置为在所述第二充电平衡操作期间，将电能从所述第二可充电电池模块的所述其中一个可充电电池单元转移至所述第一可充电电池模块的所述其中一个可充电电池单元。
6.如权利要求1所述的***，其中所述充电平衡电路被配置为由于所述第一可充电电池模块的平均充电状态小于所述多个可充电电池模块的平均充电状态而使所述第一可充电电池模块中的所述其中一个可充电电池单元的充电状态更低，并由于所述第二可充电电池模块的平均充电状态大于所述多个可充电电池模块的平均充电状态而使所述第二可充电电池模块中的所述其中一个可充电电池单元的充电状态更高。
7.如权利要求1所述的***，还包括充电穿梭电路，被配置为于所述第一充电平衡操作期间在所述多个可充电电池模块其中之一的所述多个可充电电池单元中的不同可充电电池单元中间转移电能，以及于所述第二充电平衡操作期间在所述多个可充电电池模块中的不同可充电电池模块中间转移电能。
8.如权利要求7所述的***，其中所述充电穿梭电路包括被配置为接收处于第一电压的电能的电压倍增电路，以增大所述电能的电压，并输出电压经过增大的所述电能。
9.如权利要求7所述的***，其中所述充电穿梭电路包括被配置为存储电能的多个存储器件，且其中所述存储器件并联耦接以接收所述电能，并且串联耦接以输出所述电能。
10.一种可充电电池***操作方法，包括：
对分别包括多个可充电电池单元的多个可充电电池模块充电；
针对各个所述可充电电池模块的可充电电池单元实施第一充电平衡操作；以及
针对所述可充电电池模块实施第二充电平衡操作，
其中实施所述第一充电平衡操作包括使第一可充电电池模块的其中一个可充电电池单元的充电状态比所述第一可充电电池模块的其他可充电电池单元更低；以及使第二可充电电池模块的其中一个可充电电池单元的充电状态比所述第二可充电电池模块的其他可充电电池单元更高。
11.如权利要求10所述的方法，其中实施所述第一充电平衡操作包括：进行实施从而与不存在所述第一充电平衡操作时各个所述可充电电池模块的可充电电池单元的充电状态相比而言增大各个所述可充电电池模块的可充电电池单元的充电状态的平衡，并且实施所述第二充电平衡操作从而与不存在所述第二充电平衡操作时所述可充电电池模块的充电状态相比而言增大所述可充电电池模块相对于彼此的充电状态的平衡。
12.如权利要求10所述的方法，其中实施所述第二充电平衡操作包括在实施所述第一充电平衡操作之后实施所述第二充电平衡操作。
13.如权利要求10所述的方法，其中实施所述第一充电平衡操作包括针对各个所述可充电电池模块同时并行实施所述第一充电平衡操作。
14.如权利要求10所述的方法，其中所述第二充电平衡操作包括将电能从所述第二可充电电池模块的所述其中一个可充电电池单元转移至所述第一可充电电池模块的所述其中一个可充电电池单元。
15.如权利要求10所述的方法，其中使所述第一可充电电池模块中的所述其中一个可充电电池单元的充电状态更低包括由于所述第一可充电电池模块的平均充电状态小于所述多个可充电电池模块的平均充电状态而提供，并且其中使所述第二可充电电池模块中的所述其中一个可充电电池单元充电状态更高包括由于所述第二可充电电池模块的平均充电状态大于所述多个可充电电池模块的平均充电状态而提供。
16.如权利要求10所述的方法，其中所述实施第一充电平衡操作包括在所述多个可充电电池模块其中之一的所述多个可充电电池单元中的不同可充电电池单元中间转移电能，以及所述实施第二充电平衡操作包括在所述多个可充电电池模块中的不同可充电电池模块中间转移电能。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述实施第一充电平衡操作和所述实施第二充电平衡操作各自包括接收处于第一电压的电能，增大所述电能的电压，以及输出电压经过增大的所述电能。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述实施第一充电平衡操作和所述实施第二充电平衡操作各自包括实施使用包括多个存储器件的充电穿梭电路，所述存储器件被配置为存储电能，以及其中所述存储器件在所述接收期间互相并联耦接，并且在所述输出期间互相串联耦接。
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