CN113517750A - 多模块便携式发电站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多模块便携式发电站。一种操作便携式发电站的方法，该便携式发电站包括多个蓄电池模块和可操作地连接到所述多个蓄电池模块的蓄电池管理***，所述方法包括：使用所述蓄电池管理***向所述多个蓄电池模块中的至少一个第一蓄电池模块供应由被可操作地连接到所述便携式发电站的AC输入连接部的干线电力产生的充电电流；以及使用所述蓄电池管理***将所述多个蓄电池模块中的至少一个第二蓄电池模块电连接到负载以便向所述负载供应操作电流。方法进一步包括使用所述蓄电池管理***将所述多个蓄电池模块中的至少一个第三蓄电池模块从所述充电电流和所述负载电断开以便热管理所述至少一个第三蓄电池模块。

Description

多模块便携式发电站

技术领域

本公开涉及电功率供应领域，并且具体地涉及从电化学电池供应电能的便携式发电站。

背景技术

便携式发电站供应能量到电气装置，诸如电动工具、计算机装置和任何其它电气装置。便携式发电站包括存储电能的可再充电电化学电池（即蓄电池）。根据发电站的容量，电能以任何期望格式（format）被提供，诸如低压DC、高压DC和线电压AC（即120 V或者240V）。

通常，当无法连接到公用事业提供的电功率源时，例如在建筑物或房屋的初始建造阶段期间，或在连接到公用事业提供的电能昂贵或不方便的偏远地区中，使用便携式发电站。而且，便携式发电站也用在由于噪音和污染限制而禁止操作由便携式内燃发动机供电的发电机的地区。蓄电池供电的发电站基本无声地操作并且不会排放有害的排气产物。

已知的便携式发电站包括蓄电池单元和对应的充电装置。充电装置在充电期间限制发电站的操作，并且通常不考虑用户对给发电站快速充电以满足紧急电力需求的期望。因此，期望便携式发电站的进一步发展。

发明内容

根据本公开的示例性实施例，一种操作便携式发电站的方法，该便携式发电站包括多个蓄电池模块和可操作地连接到所述多个蓄电池模块的电池管理***，所述方法包括：使用所述电池管理***向所述多个蓄电池模块中的至少一个第一蓄电池模块供应由被可操作地连接到所述便携式发电站的AC输入连接部的干线电力（main electricity）产生的充电电流；以及使用所述电池管理***将所述多个蓄电池模块中的至少一个第二蓄电池模块电连接到负载以便向所述负载供应操作电流。方法进一步包括使用所述电池管理***将所述多个蓄电池模块中的至少一个第三蓄电池模块从所述充电电流和所述负载断开以便热管理所述至少一个第三蓄电池模块。所述至少一个第一蓄电池模块、所述至少一个第二蓄电池模块和所述至少一个第三蓄电池模块位于所述便携式发电站的外壳中。

根据本公开的另一示例性实施例，用于将电能供应到负载的便携式发电站包括外壳、多个蓄电池模块和蓄电池管理***。外壳包括AC输入连接部。所述多个蓄电池模块位于外壳内。蓄电池管理***被可操作地连接到所述多个蓄电池模块。所述蓄电池管理***被配置成（i）将所述多个蓄电池模块中的至少一个第一蓄电池模块电连接到由所述蓄电池管理***从联接到所述AC输入连接部的干线电力产生的充电电流，（ii）将所述多个蓄电池模块中的至少一个第二蓄电池模块电连接到所述负载以便向所述负载供应操作电流，以及（iii）将所述多个蓄电池模块中的至少一个第三蓄电池模块从所述干线电力和所述负载电断开以便热管理所述至少一个第三蓄电池模块。

附图说明

通过参照以下详细描述和附图，上述特征和优点以及其它特征和优点对于本领域的技术人员来说将变得易于理解，在附图中：

图1是如本文中公开的工具***的框图，其包括可操作地连接到干线电力和电负载的便携式发电站；

图2是图1的便携式发电站的切换***和蓄电池模块的框图；

图3是图示了操作图1的便携式发电站的示例性方法的流程图；

图4是图1的便携式发电站的六个蓄电池模块的框图，其示出了处于充电状态、冷却状态和放电状态中的蓄电池模块；

图5是图1的便携式发电站的六个蓄电池模块的框图，其示出了处于充电状态和冷却状态中的蓄电池模块；以及

图6是图1的便携式发电站的六个蓄电池模块的框图，其示出了处于充电状态、冷却状态、放电状态和离线状态中的蓄电池模块。

具体实施方式

为了促进对本公开的原理的理解，现在将参考附图中图示的和以下书面说明中所描述的实施例。应当理解，不意图借此限制本公开的范围。还应当理解，本公开包括对所图示的实施例的任何改变和修改，且包括本公开所属领域的技术人员通常能想到的本公开的原理的另外应用。

在随附描述中公开了本公开的各方面。在不背离本公开的精神或范围的情况下可以想到本公开的替代性实施例及其等价物。应该注意，在此关于“一个实施例”、“一实施例”、“一个示例性实施例”等的任何讨论表示所述实施例可以包括具体特征、结构或者特性，且这样的具体特征、结构或者特性不一定被包括在每个实施例中。此外，提到前文不一定包括提到同一实施例。最后，无论其是否明确描述，本领域的一个普通技术人员将容易理解，给定实施例的每个具体特征、结构或特性可以与本文中讨论的任何其它实施例的特征、结构或特性结合或组合地被使用。

出于公开的目的，短语“A和/或B”意味着（A）、（B）或者（A和B）。出于公开的目的，短语“A、B和/或C”意味着（A）、（B）、（C）、（A和B）、（A和C）、（B和C）或（A、B和C）。

如关于本公开的实施例所使用的，术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义的。

如图1中所示，工具***100包括用于向电负载108供应电能的便携式发电站104。示例性电负载108包括AC电动工具112、DC电动工具116和蓄电池充电器120。AC电动工具112例如是包括AC马达的电动工具，该AC马达使用频率为60 Hz的120 v或240 v的AC电力（即干线电力124、干线电源（main power）、线电压或干线电压）。在一个实施例中，AC电动工具112是便携式圆锯（即便携式电动工具），并且在另一实施例中，AC电动工具112是台锯。AC电动工具112可以被供应有来自便携式发电站104的AC输出连接部128或者直接来自干线电力124的AC电功率。

负载108的DC电动工具116例如是包括有刷或无刷马达的便携式电动工具，该马达使用电压为12 V至60 V的DC电力。在一个实施例中，DC电动工具116或者从对应的被连接蓄电池组（未示出）或者通过与便携式发电站104的DC输出连接部132的有线连接接收DC电功率。

负载108的蓄电池充电器120例如是用于给其它DC电动工具和DC电动工具116的蓄电池（即蓄电池组136）充电的装置。在一个实施例中，向蓄电池充电器120供应来自AC输出连接部128或者直接来自干线电力124的AC电功率以便给可操作地连接到蓄电池充电器120的蓄电池组136充电。另外或者替代性地，向蓄电池充电器120供应来自DC输出连接部132的DC电功率以便给蓄电池组136充电。负载108的电动工具112、116、120中的任何一个或多个可同时地连接到便携式发电站104并且被同时地供应有来自便携式发电站104的电能以致工具112、116、120同时可用。

便携式发电站104是电能存储装置并且也被称为无绳发电机和移动电源。如图1中所示，便携式发电站104包括外壳140，其容纳AC输入连接部144、多个蓄电池模块148、蓄电池管理***152、AC输出连接部128、DC输出连接部132和主动冷却***156。蓄电池管理***152（“BMS”）是公共控制电子单元，其智能地给蓄电池模块148充电、智能地选择预定数量的蓄电池模块148来给负载108供应电力并且智能地确定何时应该使得蓄电池模块148中的一个离线来进行修理或者更换。BMS 152包括切换***160、能量输出单元164、充电单元168和电流流传感器172，每一个均可操作地连接到控制器176。在本文中描述便携式发电站104的每个元件。

如图1中所示，AC输入连接部144被配置成电连接且物理连接到AC电源，诸如来自对应墙壁插座（未示出）的干线电力124。AC输入连接部144接收AC电功率至便携式发电站104的输入。在一个实施例中，例如AC输入连接部144是用于北美市场的3脚NEMA（美国电气制造商协会）连接头。另外或者替代性地，AC输入连接部144可以具有任何其它连接头格式，如对应市场或者区域中通常所使用的。

AC输出连接部128被配置成电连接且物理连接到AC供电的装置，诸如AC电动工具112和蓄电池充电器120。AC输出连接部128通常具有与标准墙壁插座相同的连接格式，诸如北美中的3脚NEMA连接头。另外或者替代性地，AC输出连接部128可以具有任何其它连接头格式，如对应市场或者区域中通常所使用的。而且，AC输出连接部128可以包括多个连接头，以致一个以上的AC供电的装置可直接连接到便携式发电站104。

DC输出连接部132被配置成电连接且物理连接到DC供电的装置，诸如DC电动工具116。在一个实施例中，DC输出连接部132具有至少一个母“点烟器插头”，如通常在汽车中发现的。另外或者替代性地，DC输出连接部132可以具有任何其它连接头格式，如对应市场或者区域中通常所使用的。而且，DC输出连接部132可以包括多个连接头，以致一个以上的DC供电的装置可直接连接到便携式发电站104。

如图2中所示，每个蓄电池模块148包括位于外壳184内的多个蓄电池单元180以及接口188。在图2中的椭圆表示蓄电池模块148可以包括任何数量的蓄电池单元180，并且便携式发电站104可以包括任何数量的蓄电池模块148。在示例性实施例中，每个蓄电池模块148包括蓄电池单元180中的十个，并且便携式发电站104包括蓄电池模块148中的六个。

蓄电池单元180电连接到彼此和接口188。在一个实施例中，每个蓄电池模块148包括相同数量的蓄电池单元180，该数量为从四到四十。蓄电池模块148可以包括串联和并联连接的蓄电池单元180的任何组合。例如，在一个实施例中，每个蓄电池模块148包括十个串联连接的蓄电池单元180。在另一实施例中，每个蓄电池模块148包括两组每组十个串联连接的蓄电池单元180，且这两组并联连接。蓄电池模块148包括蓄电池单元180的任何其它电配置。

在一个实施例中，每个蓄电池单元180是具有大约3.7 V的标称电压的可再充电锂离子聚合物（Li-离子聚合物或者LiPo）蓄电池单元。在其它实施例中，蓄电池单元180是镍-镉（NiCd）、镍-金属氢化物（NiMH）、铅-酸、锂-离子（Li-离子）或者任何其它期望可再充电蓄电池架构。通常，蓄电池单元180具有高功率密度的蓄电池架构，但是其也是轻质的以便使得便携式发电站104易于运输。在一个实施例中，便携式发电站104可以包括第一架构的蓄电池单元180和第二不同架构的蓄电池单元180。例如，便携式发电站可以包括具有带有LiPo架构的蓄电池单元180的一些蓄电池模块148以及具有带有铅-酸架构的蓄电池单元180的其它蓄电池模块148。

每个蓄电池模块148也包括可操作地连接到每个蓄电池单元180和接口188的电压/温度传感器192。电压/温度传感器192探测对应蓄电池单元180的电压和温度并且生成电输出。每个电压/温度传感器192的电输出通过至少切换***160被可操作地连接到BMS152。电压/温度传感器192将便携式发电站104配置成单独地监控便携式发电站104中的每个蓄电池单元180的温度和电压。电压/温度传感器192被电连接到接口188。

每个蓄电池模块148可从便携式发电站104的外壳140被单独地移除和更换。当蓄电池模块148被连接到便携式发电站104时，接口188被物理连接且电连接到BMS 152的切换***160的对应接口196。从便携式发电站104移除蓄电池模块148包括从接口196断开接口188并且从外壳140移除断开的蓄电池模块148。将蓄电池模块148连接到便携式发电站104包括将蓄电池模块148放置在外壳140内并且将接口188连接到接口196。

如图1中所示，BMS 152的切换***160被电连接到至少每个蓄电池模块148、能量输出单元164和充电单元168。在一个实施例中，切换***160使用专用电连接被直接电连接到每个蓄电池模块148，并且被配置成使蓄电池模块148的任何组合与能量输出单元164和充电单元168连接或断开。通过切换***160，可以存在一个或多个有源蓄电池模块148从而在任何给定时间给负载108供电。

再次参考图2，在一个实施例中，切换***160包括多个充电场效应晶体管204（即充电FET）、多个工作FET 208和多个接口196。充电FET 204通过充电单元168使蓄电池模块148与充电电流输出电连接和断开。工作FET 208通过能量输出单元164将单独蓄电池模块148与负载108电连接和断开。充电FET 204和工作FET 208被控制器176电控制以便处于电连接蓄电池模块148的“闭合”配置中或者电断开蓄电池模块148的“断开”配置中。在其它实施例中，切换单元160包括任何其它类型的电控开关。

切换***160的接口196被配置成电连接且物理连接到蓄电池模块148的对应接口188。接口196被提供成任何期望接口类型和结构。切换***160包括至少与蓄电池模块148的数量一样多的接口196。

再次参考图1，BMS 152的能量输出单元164包括AC电源212和DC电源216。也被称为“逆变器”或“功率逆变器”的AC电源212被配置成将一个或多个蓄电池模块148的DC电功率转换成AC功率以用于通过AC输出连接部128给负载108供应AC电能。BMS 152被配置成操作切换***160和能量输出单元164以便将任何一个或多个蓄电池模块148连接到AC电源212。在一个实施例中，来自AC电源212的AC电能输出匹配干线电力124的电压和频率，以致AC电动工具112可使用来自蓄电池模块148的能量而从便携式发电站104操作。而且，在一些实施例中，能量输出单元164被配置成将干线电力124直接连接到AC输出连接部128，以致向连接到AC输出连接部128的AC电动工具112供应直接来自干线电力124而不是来自蓄电池模块148的AC电能。

DC电源216被电连接到DC输出连接部132并且被配置成通过DC输出连接部132将DC功率从蓄电池模块148供应到负载108。BMS 152被配置成操作切换***160和能量输出单元164以便将任何一个或多个蓄电池模块148连接到DC电源216。在一个实施例中，通过DC输出连接部132来自DC电源216的DC功率输出匹配如DC电动工具116使用的电压，以致DC电动工具116可使用来自蓄电池模块148的能量而从便携式发电站104操作。

如图1中所示，BMS 152的充电单元168被配置成使用至少一个对应充电电流给蓄电池模块148智能充电。具体地，充电单元168被配置成将干线电力124转换成用于给蓄电池模块148充电的DC充电电流。而且，在一些实施例中，通过将来自第一蓄电池模块148的电能传递到第二蓄电池模块148以便以给第一蓄电池模块148放电为代价来给第二蓄电池模块148充电，充电单元168产生充电电流。

BMS 152的电流传感器172被配置成监控多个电流。例如，电流传感器172被配置成监控：（i）由每个蓄电池模块148汲取或供应到每个蓄电池148的电流；（ii）通过AC输入连接部144由便携式发电站104汲取的电流；（iii）通过AC输出连接部128输出的电流；以及（iv）通过DC输出连接部132输出的电流。电流传感器172被联接到控制器176以便向控制器176提供感测电流数据以用于处理。

BMS 152的控制器176被配置成执行程序指令（即软件）以便操作便携式发电站104以除其它功能外给负载108供应电能、给蓄电池模块148充电以及监控蓄电池模块148的健康。控制器176可操作地连接到切换***160、能量输出单元164、充电单元168和电流传感器172。控制器176被提供为至少一个微控制器和/或微处理器。

如图1中所示，主动冷却***156可操作地连接到BMS 152并且包括至少一个电风扇224和至少一个可控通风口228。BMS 152实施热管理策略来确定蓄电池模块148的充电或放电是否导致蓄电池模块148的热应力。当蓄电池模块148的温度超过正常操作温度范围（即在一个实施例中，从大约20 ℃至大约50 ℃）时，当蓄电池模块148中的一个或多个***作（即充电或者放电）时，热应力发生。响应于探测到热问题，BMS 152被配置成将充电或放电转移到不同的蓄电池模块148。具体地，BMS 152被配置成使用电压/温度传感器192来监控每个蓄电池模块148的每个蓄电池单元180的温度，并且通过控制通过便携式发电站104的外壳140的气流来调节蓄电池单元180和蓄电池模块148的温度。在一个实施例中，每个蓄电池模块148包括风扇224中的被定位成引导气流跨过蓄电池模块148的对应一个风扇。在其它实施例中，一个或多个蓄电池模块148共用风扇224。BMS 152启用主动冷却***156的一个或多个风扇224来冷却蓄电池模块148，并且停用一个或多个风扇224来增加蓄电池模块148的温度（诸如当便携式发电站104在冷环境中操作时）且蓄电池模块148被加热以达到正常操作温度范围的下限。

主动冷却***156的至少一个通风口228被形成在便携式发电站104的外壳140中。通风口228是通过外壳140的可电控开口。具体地，每个通风口228可配置成处于完全闭合状态、完全打开状态以及在完全打开和完全闭合状态之间的中间位置中。BMS 152被配置成控制通风口228的状态以便调节蓄电池单元148的温度。例如，BMS 152将通常将通风口228配置成处于完全打开状态或者部分打开状态中以便增加通过外壳140的气流以便冷却蓄电池模块148的一个或多个。如果蓄电池模块148中的一个或多个应该被加温，则BMS 152将通风口228配置成处于闭合状态中以便捕集由蓄电池模块148和BMS 152生成的热。在一个实施例中，当蓄电池模块148中的一个或多个的温度低于大约20 ℃时蓄电池模块148被加温。

在操作中，便携式发电站104被配置成执行图3的流程图中所示的方法300。在框304处且附加参考图4，便携式发电站104被配置成给被识别为模块#1、#2和#5的蓄电池模块148充电。每个蓄电池模块148从充电单元168接收单独控制的充电电流，直到蓄电池模块148基于充电水平和温度准备就绪。具体地，在框304处，便携式发电站104在AC输入连接部144处被电连接到干线电力124。BMS 152将充电单元168配置成生成来自干线电力124的充电电流。而且，切换***160将被识别为模块#1、#2和#5的蓄电池模块148电连接到充电单元168以接收充电电流。蓄电池模块148接收充电电流并且充电，直到蓄电池模块148被完全充电或者直到中断至干线电力124的连接。

在框308处，通过将蓄电池模块148连接到负载108，便携式发电站104给在图4中被识别为模块#6的蓄电池模块148放电。具体地，BMS 152的切换***160将被识别为模块#6的蓄电池模块148电连接到DC输出连接部132以便向负载108（即DC电动工具116）供应操作电流。便携式发电站104生成被供应到负载108的操作电流，同时便携式发电站104生成供应到被识别为模块#1、#2和#5的蓄电池模块148的充电电流。因此，BMS 152给蓄电池模块148中的一些充电，而其它蓄电池模块148正被放电。

之后，在框312处，便携式发电站104被配置成热管理在图4中被识别为模块#3和#4的蓄电池模块148。具体地，BMS 152将被识别为模块#3和#4的蓄电池模块148从充电单元168和负载108的充电电流电断开，以致蓄电池模块148冷却到便携式发电站104的外壳140内的内部空间的环境温度。而且，通过打开通风口228和/或启用风扇224，BMS 152可以启用主动冷却***156以进一步冷却被热管理的蓄电池模块148。框304的充电、框308的放电和框312的热管理同时发生。

在框312处，为了热管理蓄电池模块148，BMS 152使用与蓄电池单元180相关联的电压/温度传感器192来监测每个蓄电池模块148的温度。在一个实施例中，蓄电池模块148具有从大约20℃至大约50℃的正常操作温度范围，并且蓄电池模块148不应该在高于大约70℃的温度下操作。当BMS 152确定被监测蓄电池模块148具有超过预定温度的温度时，BMS152将具有超过预定温度的温度的被监测蓄电池模块148从充电电流和负载108电断开以冷却被监测蓄电池模块148。示例性预定温度是45 ℃并且在其它实施例中预定温度是从大约40 ℃至大约55 ℃。预定温度被选择成对应于蓄电池模块148的正常操作温度范围的上限。使用切换***160来断开被监测蓄电池模块148。

当BMS 152将蓄电池模块148中的一个从负载108断开以便热管理被断开蓄电池模块148时，BMS 152可以将不同的蓄电池模块148连接到负载108，以致中断被供应到负载108的操作电流。BMS 152将不同的蓄电池模块148连接到具有低于预定温度的测量温度的负载108。而且，当被断开且被热管理的蓄电池模块148的温度下降到预定温度以下时，BMS 152可以将被冷却蓄电池模块148重新连接到负载108并且将不同的蓄电池模块148从负载108断开。

在另一实施例中，BMS 152被配置成将蓄电池模块148中的一个连接到负载108仅达预定时间段且之后将蓄电池模块148从负载108断开。这种方法防止蓄电池单元180的深度放电从而维持蓄电池寿命。例如，在图4中，BMS 152将被识别为模块#6的蓄电池模块148连接到负载108达预定时间段。在预定时间段结束时，BMS 152将被识别为模块#6的蓄电池模块148从负载108电断开且之后将被识别为模块#3的蓄电池模块148电连接到负载108。以此方式，与在给蓄电池模块148中的一个完全放电之后切换到蓄电池模块148中的另一个相比，在使用便携式发电站104期间，蓄电池模块148被更均匀地消耗。

例如，在一个实施例中，BMS 152给每个蓄电池模块148放电至80%，之后给任何一个蓄电池模块148放电到80%以下。然后，BMS 152给每个蓄电池模块148放电到60%，之后给任何一个蓄电池模块148放电到60%以下。接下来，BMS 152给每个蓄电池模块148放电到40%，之后给任何一个蓄电池模块148放电到40%以下。然后，BMS 152给每个蓄电池模块148放电到20%，之后给任何一个蓄电池模块148放电到20%以下。

参考图5，便携式发电站104可操作成绕过蓄电池模块148并且使用来自干线电力124的电能给负载108供应操作电流。以此方式，BMS 152将来自干线电力124的线电压直接转换成AC电动工具112所需的工具电压并且绕过蓄电池模块148。例如，一些用户可以将便携式发电站104连接到干线电力124以便给蓄电池模块148充电，并且同时将负载108连接到AC输出128和DC输出132中的一个或多个。在这样的配置中，BMS 152可操作成感测到干线电力124被连接且可用，且之后直接从干线电力124生成用于负载108的操作电流而不是从蓄电池模块148汲取电能。在图5的示例中，便携式发电站104被连接到干线电力124。BMS 152正给被识别为模块#1、#2、#5和#6的蓄电池模块148充电，并且被识别为模块#3和#4的蓄电池模块148正被热管理且/或被完全充电并被冷却。在图5中，BMS 152已经将所有蓄电池模块148从负载108断开，并且BMS 152从干线电力124生成用于负载108的操作电流。例如，BMS152使用能量输出单元164的AC电源212将由干线电力124生成的至少一个AC操作电流联接到AC输出连接部128且/或BMS 152将干线电力124转换成DC格式，该DC格式包括使用能量输出单元164的DC电源216被连接到DC输出连接部132的至少一个DC操作电流。在图5的示例中，蓄电池模块148不被用于生成AC操作电流或者DC操作电流，并且便携式发电站104使用来自干线电力124的能量向负载108提供无限的运行时间。

参考图6的示例，BMS 152已经使用并联连接的蓄电池模块中的两个生成用于负载108的操作电流。例如，在一些实施例中，BMS 152确定每个蓄电池模块148的最大功率输出水平和负载108的功率需求。之后，BMS 152确定满足或超过负载108的功率需求所需的蓄电池模块148的预定数量。以此方式，BMS 152将每个蓄电池模块148配置成输送比最大功率输出水平要少的功率，并且蓄电池模块148的总功率输出水平大于负载108的功率需求。在图6的示例中，被识别为模块#2和#6的蓄电池模块148并联连接并且通过能量输出单元164被联接到负载108以便将操作电流输送到负载108。BMS 152可以并联连接任何数量的蓄电池模块148以满足负载108的功率需求。此外，BMS 152可以串联连接任何数量的蓄电池模块148以满足负载108的功率需求。因此，BMS 152可以形成串联和并联连接的蓄电池模块148的任何组合以满足负载108的功率需求。

图6还示出了被识别为模块#3的蓄电池模块148已经离线。如果蓄电池模块148中的一个不再在期望参数内执行，则BMS 152被配置成从操作排除这个蓄电池模块148并且指示用户建议维修蓄电池模块148。剩余蓄电池模块148继续没有问题地起作用。例如，BMS152被配置成确定每个蓄电池模块148的健康状态并且基于与预定健康状态相比的确定的健康状态来识别不健康的蓄电池模块148。由BMS 152基于包括以下各者中的至少一个的因素来确定蓄电池模块148的健康状态：测量的内部电阻、电容、电压、接受电荷的能力、充电-放电循环的数量、使用年限、温度和充电和放电的总能量。被用于确定健康状态的因素由控制器176评估并且可以被存储在BMS 152的存储器（未示出）中。

当控制器176识别出蓄电池模块148中的一个具有比预定健康状态更少的健康状态，则便携式发电站104使得蓄电池模块148离线并且指示用户蓄电池模块148中的一个特定模块需要维修和/或更换。当蓄电池模块148中的一个离线时，切换***160已将蓄电池模块148从AC输入144、AC输出128、DC输出132、能量输出单元164和充电单元168断开，以致不从蓄电池模块148汲取电流或者不向该蓄电池模块148供应电流。在一个实施例中，当用户诸如在便携式发电站104的对应显示器（未示出）上看到关于离线蓄电池模块148的指示时，用户通过使得接口188从接口196断开而从外壳140移除离线蓄电池模块148。然后，用户通过连接对应接口188、196将健康蓄电池模块148***到外壳140中。这样，便携式发电站104可维修并且被配置成当被恰当维护时将可靠电功率源输送到负载108。另外或者替代性地，当用户看到关于离线蓄电池模块148的指示时，用户将便携式发电站104带到维修中心以用于修理或者更换离线蓄电池模块148。维修中心能够修理或更换便携式发电站104的任何部件；然而，在一个实施例中，用户可以被限制成更换蓄电池模块148。

便携式发电站104被配置成实现蓄电池模块148的快速充电过程以用于使便携式发电站104准备好快速使用。在快速充电过程期间，在蓄电池模块148中的任何一个被完全充电之前，所有蓄电池模块148接收至少一些电荷。这样的过程使得便携式发电站104以例如比将每个蓄电池模块148串联充电到满电荷要快得多地准备好被使用。下文提出了示例性快速充电过程。首先，BMS 152使用切换***160将蓄电池模块148从负载108断开。之后，使用充电单元168，BMS 152使用充电电流给每个蓄电池模块148充电到50%容量。在具有六个蓄电池模块148的便携式发电站104中，所有蓄电池模块148可以同时接收充电电流。由BMS 152充电的蓄电池模块148的数量取决于BMS 152的电流容量并且可以小于蓄电池模块148的总数量。在一个实施例中，蓄电池模块148在大约二十二分钟内被充电到50%。在蓄电池模块148被充电到50%容量时，如果用户判定便携式发电站104具有足够的容量，则便携式发电站104准备好使用。之后，如果应该继续充电，则在每个蓄电池模块148被充电到50%容量之后，BMS 152使用充电电流给每个蓄电池模块148充电到80%容量。在一个实施例中，蓄电池模块148在大约三十六分钟内从50%充电到80%。在蓄电池模块148被充电到80%容量时，如果用户判定便携式发电站104具有足够的容量，则便携式发电站104准备好使用。之后，如果应该继续充电，则在每个蓄电池模块148被充电到80%容量之后，BMS 152使用充电电流给每个蓄电池模块充电到100%容量。在一个实施例中，蓄电池模块148在大约十九分钟内从80%充电到100%。这样，快速充电过程向用户提供了不需要等待每个蓄电池模块148被充电到100%容量就可以利用便携式发电站104的机会。

在一些实施例中，便携式发电站104被配置成通过多级电压增压过程给在DC输出连接部132处的输出电压增压。具体地，BMS 152使用能量输出单元164和DC电源216将一个蓄电池模块148的DC电压水平从初始电压水平转换成第一增加DC电压水平。在一个实施例中，BMS 152包括升压调节器来增加DC电压水平。之后，BMS 152使用能量输出单元164和DC电源216将第一增加DC电压水平转换成第二增加DC电压水平。第一增加DC电压水平大于初始电压水平，并且第二增加DC电压水平大于第一增加DC电压水平。第二增加DC电压水平是以蓄电池模块148的电流容量减少为代价的。第二增加DC电压通过DC输出连接部132被供应到负载108。

在另一实施例中，代替或者除了单独可控且可连接的蓄电池模块148，便携式发电站104包括单独可控且可连接的蓄电池单元180。在示例性实施例中，便携式发电站104包括二十五个蓄电池单元180，其被单独控制以便优化热管理以及其它因素。蓄电池单元180可单独连接到负载108和充电单元168。在操作中，具有最高充电水平和（在正常操作温度范围内的）最低温度的十个蓄电池单元180被BMS 152选择来给负载108供应电能。在确定蓄电池单元180处于用于充电的适当温度下之前，可以向未可操作地连接到负载108的蓄电池单元180供应单独控制的充电电流。BMS 152将蓄电池单元180与负载108连接和断开，以致二十五个可用蓄电池单元180中的十个“最准备好的”蓄电池单元180在负载108的使用期间被可操作地连接到负载108。

虽然已在附图和前述描述中详细图示和描述了本公开，但其在性质上应视为说明性的而非限制性的。应当理解，仅仅呈现了优选实施例，并且落入本公开的精神内的所有改变、修改和进一步应用都希望被保护。

Claims (20)

1.一种操作便携式发电站的方法，该便携式发电站包括多个蓄电池模块和可操作地连接到所述多个蓄电池模块的蓄电池管理***，所述方法包括：

使用所述蓄电池管理***向所述多个蓄电池模块中的至少一个第一蓄电池模块供应由可操作地连接到所述便携式发电站的AC输入连接部的干线电力产生的充电电流；

使用所述蓄电池管理***将所述多个蓄电池模块中的至少一个第二蓄电池模块电连接到负载以便向所述负载供应操作电流；以及

使用所述蓄电池管理***将所述多个蓄电池模块中的至少一个第三蓄电池模块从所述充电电流和所述负载电断开以便热管理所述至少一个第三蓄电池模块，

其中，所述至少一个第一蓄电池模块、所述至少一个第二蓄电池模块和所述至少一个第三蓄电池模块位于所述便携式发电站的外壳中。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

使用所述蓄电池管理***监控所述多个蓄电池模块的温度；

确定被监控蓄电池模块何时具有超过预定温度的温度；以及

使用所述蓄电池管理***将具有超过所述预定温度的温度的所述被监控蓄电池模块从所述充电电流和所述负载电断开以便冷却所述被监控蓄电池模块。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：

监控所述至少一个第二蓄电池模块的温度；

确定所述至少一个第二蓄电池模块的温度超过所述预定温度；

将所述至少一个第二蓄电池模块从所述负载电断开以便冷却所述至少一个第二蓄电池模块；

将所述多个蓄电池模块中的至少一个第四蓄电池模块电连接到所述负载以便向所述负载供应所述操作电流，

其中，所述至少一个第四蓄电池模块具有低于所述预定温度的温度。

4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：

确定所述至少一个第二蓄电池模块的所述温度已经下降到所述预定温度以下；

将所述至少一个第四蓄电池模块从所述负载电断开；以及

将被冷却的至少一个第二蓄电池模块电连接到所述负载以便向所述负载供应所述操作电流。

5. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将所述多个蓄电池模块从所述负载电断开；以及

使用所述充电电流给所述多个蓄电池模块中的每个蓄电池模块充电到50%容量。

6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：

在所述多个蓄电池模块中的每个蓄电池模块被充电到50%容量之后，使用所述充电电流给所述多个蓄电池模块中的每个蓄电池模块充电到80%容量。

7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：

在所述多个蓄电池模块中的每个蓄电池模块被充电到80%容量之后，使用所述充电电流给所述多个蓄电池模块中的每个蓄电池模块充电到100%容量。

8. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

确定所述多个蓄电池模块的健康状态；以及

基于与预定健康状态相比的不健康蓄电池模块的健康状态，识别所述多个模块中的所述不健康蓄电池模块；

从所述便携式发电站移除所述不健康蓄电池模块；以及

将健康蓄电池模块***到所述便携式发电站中来更换被移除的不健康蓄电池模块。

9. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将所述多个蓄电池模块中的所述至少一个第二蓄电池模块从所述负载电断开；以及

向所述负载供应由所述干线电力生成的另一操作电流。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：

使用所述蓄电池管理***将所述干线电力转换成适于生成另一操作电流的格式。

11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

使用所述蓄电池管理***确定每个蓄电池模块的最大功率输出水平；

使用所述蓄电池管理***确定所述负载的功率需求；以及

使用所述蓄电池管理***确定连接到所述负载的预定数量的所述蓄电池模块，以致（i）连接到所述负载的每个蓄电池模块的功率需求小于最大功率输出水平，并且（ii）被连接到所述负载的所述蓄电池模块的总功率输出水平大于所述负载的功率需求。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述预定数量的蓄电池模块被并联地电连接到所述负载。

13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将所述至少一个第二蓄电池模块电连接到所述负载达预定时间段；

在所述预定时间段结束时将所述至少一个第二蓄电池模块从所述负载电断开；

在所述预定时间段结束时将所述多个蓄电池模块中的至少一个其它蓄电池模块电连接到所述负载。

14.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

使用所述蓄电池管理***将所述至少一个第二蓄电池模块的DC电压水平转换成第一增加DC电压水平；

使用所述蓄电池管理***将所述增加DC电压水平转换成第二增加DC电压水平；以及

向所述负载供应所述第二增加DC电压水平，

其中，所述第一增加DC电压水平大于所述DC电压水平，并且

其中，所述第二增加DC电压水平大于所述第一增加DC电压水平。

15.一种用于将电能供应到负载的便携式发电站，包括:

具有AC输入连接部的外壳；

位于所述外壳内的多个蓄电池模块；以及

可操作地连接到所述多个蓄电池模块的蓄电池管理***，所述蓄电池管理***被配置成（i）将所述多个蓄电池模块中的至少一个第一蓄电池模块电连接到由所述蓄电池管理***从联接到所述AC输入连接部的干线电力产生的充电电流，（ii）将所述多个蓄电池模块中的至少一个第二蓄电池模块电连接到所述负载以便向所述负载供应操作电流，以及（iii）将所述多个蓄电池模块中的至少一个第三蓄电池模块从所述干线电力和所述负载电断开以便热管理所述至少一个第三蓄电池模块。

16.根据权利要求15所述的便携式发电站，其中，所述蓄电池管理***进一步被配置成（i）将所述多个蓄电池模块从所述负载电断开，（ii）将所述多个蓄电池模块电连接到所述充电电流以便给所述蓄电池模块充电，以及（iii）给所述多个蓄电池模块中的每个蓄电池模块充电到50%容量。

17.根据权利要求16所述的便携式发电站，其中，所述蓄电池管理***进一步被配置成在所述多个蓄电池模块中的每个蓄电池模块被充电到50%容量之后，给所述多个蓄电池模块中的每个蓄电池模块充电到80%容量。

18.根据权利要求17所述的便携式发电站，其中，所述蓄电池管理***进一步被配置成在所述多个蓄电池模块中的每个蓄电池模块被充电到80%容量之后，给所述多个蓄电池模块中的每个蓄电池模块充电到100%容量。

19.根据权利要求15所述的便携式发电站，其中，所述蓄电池管理***进一步被配置成（i）使用所述蓄电池管理***监控所述多个蓄电池模块的温度，（ii）确定被监控蓄电池模块何时具有超过预定温度的温度，以及（iii）使用所述蓄电池管理***将具有超过所述预定温度的温度的所述被监控蓄电池模块从所述充电电流和所述负载断开以便冷却所述被监控蓄电池模块。

20. 根据权利要求19所述的便携式发电站，其中：

所述蓄电池管理***进一步被配置成（i）监控所述至少一个第二蓄电池模块的所述温度，（ii）确定所述至少一个第二蓄电池模块的所述温度超过所述预定温度，（iii）将所述至少一个第二蓄电池模块从所述负载电断开以便冷却所述至少一个第二蓄电池模块，以及（iv）将所述多个蓄电池模块中的至少一个第四蓄电池模块电连接到所述负载以便向所述负载供应所述操作电流；以及

所述至少一个第四蓄电池模块具有低于所述预定温度的温度。

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