CN115603400A - 电池控制*** - Google Patents

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Abstract

一种电池控制***和方法，通过多个电可控开关选择性地将电池串与一个或多个导电总线连接。所述开关被控制以用于以下各项中的一项或多项：(a)以第一顺序经由所述一个或多个导电总线将所述串与负载或电源中的一个或多个连接，和/或(b)以第二顺序经由所述一个或多个导电总线将所述串与所述负载或所述电源中的一个或多个断开连接。所述第一顺序和所述第二顺序基于以下各项中的一项或多项：所述串之间的充电状态、所述串之间的不同充电容量、传导通过所述串的不同电流、传导通过所述串的所述电流的不同极性或由一个或多个负载供电的车辆的速度。

Description

电池控制***
相关申请的交叉引用
本申请要求2021年7月9日提交的美国临时申请第63/220,255号的优先权，该申请的全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本文描述的主题涉及控制电池***以延长电池***的使用寿命，尤其涉及一种电池控制***和方法。
背景技术
各种动力***可以使用存储在电池中的电能来为动力***的一个或多个部件和/或整个动力***供电。这些电池***可以根据各种输入进行设计，这些输入驱动可包括并联和/或串联的电池单体的构建块以及并联和/或串联连接的电池组的设计，以实现所需的能量、电压、封装设计要求等。
但是增加电池***的复杂性会增加电池单体的磨损和撕裂。例如，闭合开关(例如，接触器)以连接电池单体中存储有不同能量(例如，电池单体的电压不同)的电池单体可增加去往和/或来自电池单体串的浪涌电流。随着时间的推移，这些电流可能损坏开关和/或电池单体。因此，需要一种***和方法，其控制电池单体串如何以及何时相对于彼此连接和/或断开，以延长开关和/或电池单体的使用寿命。
发明内容
在一个实例中，***(例如，电池控制***)包括多个能量存储装置串，能量存储装置串可以为负载供电并由电源充电。串能够通过多个电可控开关选择性地与一个或多个导电总线连接。该***还包括控制器，控制器可操作地与开关连接并且可以控制开关以用于以下各项中的一项或多项：(a)以第一顺序经由一个或多个导电总线将串与负载或电源中的一个或多个连接，或者(b)以第二顺序经由一个或多个导电总线将串与负载或电源中的一个或多个断开连接。第一顺序和第二顺序基于以下各项中的一项或多项：串之间的充电状态、串之间的不同充电容量、传导通过串的不同电流、传导通过串的电流的不同极性或由一个或多个负载供电的车辆的速度。
在一个实例中，***(例如，另一电池控制***)包括能量存储装置串，能量存储装置串可以为负载供电并由车辆的一个或多个电源充电。串能够通过多个电可控开关选择性地与导电总线连接。该***还包括控制器，控制器可操作地与开关连接并且可以控制开关以用于以下各项中的一项或多项：以一定顺序将串与总线连接或将串与总线断开连接，该顺序基于以下各项中的一项或多项：串之间的充电状态，串的充电容量、传导进入串或从串向外传导的电流、传导进入串或从串向外传导的电流的极性或车辆的速度。
在一个实例中，一种方法包括确定以下各项中的一项或多项：能量存储装置串的充电状态、串的充电容量、传导进入串或从串向外传导的电流或电流的极性；比较充电状态、充电容量、电流或极性中的一项或多项；以及执行以下各项中的一项或多项：闭合或断开串与将串与动力***的负载和电源耦接的导电总线之间的开关。开关中的一个或多个以一定顺序被断开或闭合，该顺序基于充电状态、充电容量、电流或极性。
附图说明
通过参考附图阅读以下非限制性实例的描述，可以理解本公开的主题，其中：
图1A和1B绘示了电池控制***的实例；
图2绘示了处于充电状态的图1A所示的控制***的另一实例；
图3绘示了处于放电状态的图1A所示的控制***的另一实例；
图4绘示了处于二极管短接状态的图1A所示的控制***的另一实例；
图5绘示了彼此串联和并联连接的一组电池包的一个实例；以及
图6绘示了用于控制能量存储装置串与动力***的负载和/或电源的连接的方法的一个实例的流程图。
具体实施方式
本文所述主题的实例涉及控制不同的能量存储装置(例如，电池单体或电池单体串)如何以及何时与导电总线连接或断开连接以延长电池单体和/或电池单体串的使用寿命的***和方法，以及将串与导电总线连接或断开连接的开关。在一个实例中，以本文描述的顺序连接或断开连接的串可以彼此并联。可替代地，这些串中的至少两个串可以彼此串联地设置。
如本文所述，电池单体可以指电化学电池，其是能够由化学反应产生电能和/或储存电能以备后用的装置。电池单体组可以指彼此并联连接的两个或更多个电池单体。电池单体堆可以指彼此串联连接的两个或更多个电池单体组。电池包可以指彼此串联连接的两个或更多个电池单体堆，并且其任选地可以设置在包装或外壳中。串可以指彼此串联连接的两个或更多个电池包。
图1A和1B绘示了电池控制***100的实例。图2绘示了处于充电状态的图1A所示的控制***的另一实例。图3绘示了处于放电状态的图1A所示的控制***的另一实例。图4绘示了处于二极管短接状态的图1A所示的控制***的另一实例。
控制***包括控制器102，其操作以控制动力***106中的若干电可控开关104。图1至图4所示的动力***的部件的数量和/或布置仅作为一个实例提供。可以提供另外的或更少的部件，和/或这些部件可以与所示出的布置不同。
控制器可以表示包括一个或多个处理器(例如，一个或多个集成电路、一个或多个现场可编程门阵列、一个或多个微处理器等)和/或与其连接的硬件电路，一个或多个处理器操作以经由导电路径(例如，导线、缆线、导电总线、导电迹线等)发送信号和/或将信号无线地发送到开关以控制哪些开关断开、哪些开关闭合以及开关何时断开或闭合。控制器可以自动生成这些信号和/或可以基于(例如，来自操作者和/或动力***的)输入生成信号。
动力***可以表示固定或移动***，其至少部分地由储存在动力***中的电池串108(例如，串108A至108E)内的电池单体或电池包中的电能供电。例如，可以由电池串提供动力***的所有的能量需求，或者可以由电池串提供动力***的所有的能量需求的一部分。动力***可以是车辆，例如采矿车辆、轨道车辆、汽车、卡车、公共汽车、船舶、农业车辆等。动力***可以包括一个或多个负载110，它们部分或全部地由存储在电池串中的能量供电。这些负载可以代表电动机、灯、处理器等。动力***可以包括产生电能以对电池单体进行充电的一个或多个电源112，例如经由动力***的再生制动产生能量的一个或多个电动机、与发动机耦接的交流发电机或发电机、充电器或其它连接(例如，连接到路旁装置或公用电网)等。
串包括位于串的两侧上的开关(图1A)或位于串中的电池包103中的电池单体101的两侧上的开关(图1B)。图1A中的开关可以被称为串开关，并且包括位于串的每一侧上的开关。在图1B中，电池包内的开关可以被称为电池包开关。位于串的正极侧上的开关可以被称为正极侧开关或上游开关(例如，图1A和1B中的104A)，而位于串的负极侧上的开关可以被称为负极侧开关或下游开关(例如，图1A和1B中的104B)。动力***还包括放电开关(例如，图1A和1B中的104C)，放电开关断开以将串与动力***的负载断开连接，以及闭合以将串与动力***的负载连接。动力***包括充电(charge/charging)开关(例如，图1A和1B中的104D)，充电开关断开以将电源与串断开连接，以及闭合以将电源与串连接。可替代地，放电开关可以是接触器并被称为放电接触器，充电开关可以是接触器并被称为充电接触器。动力***可以包括预充电接触器104E，预充电接触器104E由控制器控制以断开或闭合以将预充电电阻器118与总线连接或断开连接。
可以为串中的每一个(图1A)或在一个或多个其它位置(例如，在放电接触器和充电接触器中的每一个或开关与串之间的***级，如图1B所示)设置一组二极管114。关于图1B中在***级设置的二极管，动力***106还可以包括位于二极管与串之间的位置处与总线导电耦接的充电器开关和充电器连接器。充电器连接器可以通过充电器开关与公用电网或其它电源耦接。充电器开关可以断开或闭合以将充电器连接器(以及电网或其它电源)与总线耦接或断开耦接。
在图1A所示的实例中，每个串的每组二极管包括朝向该串极化的一个二极管和朝向负载和/或电源极化的另一个二极管。例如，每组二极管可以包括一个二极管，该二极管的阳极与正极侧开关耦接，该二极管的阴极与将串和二极管耦接到负载和电源的导电总线116连接。每个串的每组二极管可以包括另一个二极管，该二极管的阴极与正极侧开关耦接，该二极管的阳极与将串和二极管耦接到负载和电源的总线连接。
二极管可以用于防止当处于零电流水平或接近零电流水平时串上的微循环，这减少了电池的内部发热并可增加电池的使用寿命。二极管可以驱动对单独的放电接触器和充电接触器的需求，以控制能量(例如，功率)传导到彼此并联的串以及从彼此并联的串传导。放电开关和/或充电开关可以位于***级或位于每个串。在动力***的断开连接状态下，充电开关和放电开关断开以将串与负载和电源断开连接。如果需要充电模式(其中用来自电源的能量对一个或多个串进行充电)，则控制器可以闭合一个或多个串以释放存储在与闭合的开关相关联的串中的能量，以对导电总线进行预充电。控制器可以在对一个或多个串进行充电之前和/或在对一个或多个串进行放电之前对总线进行预充电，以对零伏总线向上充电以满足串的电势，从而防止由对串进行连接引起的浪涌电流。
在一个实例中，控制器首先闭合串中电压最低(或存储能量的量最小)的串的串开关(正极侧开关和负极侧开关两者)。在图1A所示的实例中，当充电接触器和放电接触器断开时，控制器闭合与中间串相关联的串开关，因为中间串的电压最低或者存储在串中的能量的量最少(在图1A所示的五个串中)。开关和接触器的这种状态使得能量由中间串放电到总线中以对总线进行预充电(并且相对于接地基准增加总线的电势)。当总线的电势(例如，总线的电压)与中间串相同或在指定差值内时，可以完成总线的预充电。该指定差值可以是总线电势与串电势之间的可接受的小差值，其基于预充电电阻器两端的电压降。
然后，控制器可以闭合充电接触器以将电源与总线连接。然后，控制器可以闭合其余串(例如，中间串左侧和中间串右侧的两个串)的串开关，以将这些串与总线连接，如图2的充电模式所示。在预充电总线的电压或电势达到或超过用于对总线进行预充电的串(例如，最低充电的串或中间串)的电压之后，这会将串与电源连接以使用来自电源的能量对最低电压串进行充电。在总线电压超过该串的电压之后，其余串将进行充电，以便接通与该串相关联的二极管。以该顺序闭合接触器和开关可以减小浪涌电流，或者在串开关闭合并且串与电源连接之后减小从电源输入到串的电流。相对于以另一顺序闭合开关，例如通过同时闭合所有串开关、在闭合较低或最低充电的串的串开关之前闭合较高充电的串(高于最低充电的串)的串开关等，可以减小浪涌电流。减小浪涌电流可以减小接触器、开关和电池上的磨损和撕裂，并延长这些部件的使用寿命。
任选地，通过用另一能量源对总线进行充电，可以避免使用最低充电的串对总线进行预充电。例如，一个或多个电源可以用于将能量(例如电压或直流电)传导到总线上(以对总线进行预充电)。在用来自电源的能量对串进行充电之前，控制器可以以一定顺序闭合开关，该顺序包括闭合串开关，用存储在串中的能量对总线进行预充电，然后在串中的电压相同(或在阈值差值以内)之后闭合充电接触器或开关。例如，可以对总线进行预充电，直到总线电势与串电势之间的差除以串的内阻不超过串的容量的90％或100％。使用来自电源的电流对总线进行预充电可以减少浪涌电流，否则会损坏开关、接触器和/或串。
在总线被(利用来自最低充电的串和/或电源的电流)预充电之后，控制器可以以一定顺序闭合串开关以进一步减小进入串的浪涌电流。在一个实例中，该顺序可以基于串的电压相对于彼此和/或总线的差或接近度。控制器可以检查串的电压(也称为充电状态)，将这些电压与总线和/或已经或当前与总线连接的其它串(相关联的串开关闭合)进行比较，并且基于该比较按一定顺序闭合断开连接的串的串开关。对于电压在总线的紧密容差内的串和/或通过闭合的串开关与总线连接的串，控制器可以闭合串开关。例如，在总线由最低充电的串或电源进行预充电之后，控制器可以选择电压在总线电压(例如电势)的指定阈值内的断开连接的串或已经与总线连接的串。在不同的实例中，该阈值可以是3％、5％、10％、20％等。作为另一实例，在总线由最低充电的串或电源进行预充电之后，控制器可以选择电压接近或最接近已与总线连接的串的电压的断开连接的串。控制器可以闭合所选择的串的串开关以将该串与总线连接。该过程可以通过闭合其余的串来继续充电。该过程可以减少进入串的浪涌电流，这减少了部件的磨损和撕裂，如本文所述。
例如，在总线被预充电之后将串与总线连接的顺序可以基于串的充电状态或串的充电容量。串中的每一个的充电状态可以表示在相应串中存储了多少能量(例如，电压)。串中的每一个的充电容量可以表示相应串能够接收多少能量(例如，kWh)来对串充电。具有较高充电状态的串比其它串具有更低的充电容量(因为这些串已经充电更多)。相反，具有较低充电状态的串比其它串具有更高的充电容量(因为这些串充电较少)。
作为另一实例，所有串的串开关可以断开，并且充电开关和放电开关(或接触器)可以断开。控制器可以检查串的电压并且确定串108C具有最低电压，然后是串108A，然后是串108E，然后是串108D，最后是串108B，如此串108B具有这些串的最高充电状态，串108D具有第二最高充电状态，串108E具有第三最高充电状态，串108A具有第四最高充电状态，并且串108C具有最低充电状态。控制器可以闭合串108C的串开关以用来自串108C的电压对总线进行预充电，或者可以闭合充电开关(同时串开关保持断开)以用来自电源的电压对总线进行预充电。在负载总线(例如，总线的延伸到电源并在图中标记为DC连接的部分)的预充电期间，在总线的电势增加(或增加阈值量，例如不同实例中20％、50％等)之后，控制器可以随后闭合放电开关、充电开关和/或负极侧开关。然后，基于串电势与总线电势的接近度的次序闭合串开关。
控制器可以检查串的充电状态，将这些充电状态彼此比较，并基于该比较按一定顺序闭合断开连接的串的串开关。控制器可以在具有较高充电状态的串之前闭合具有最低充电状态的串的串开关。例如，在总线由最低充电的串或电源进行预充电之后，控制器可以选择具有最低充电状态的断开连接的串，然后闭合该串的串开关。然后，控制器可以选择(仍然与总线断开连接的其余串中的)具有最低充电状态的另一个断开连接的串，并闭合该串的串开关。如果存在串二极管，并且只有充电接触器是闭合的，则所有串接触器可以同时闭合，因为将存在很少或没有串与串之间的电流涌入。如果不存在二极管，则仅闭合断开连接的串的开关，因为串之间的电压或充电状态随着串被充电而变得相等。该顺序可以继续，直到所有串都与总线连接。该过程可以减少进入串的浪涌电流，这减少了部件的磨损和撕裂，如本文所述。
作为另一实例，控制器可以检查串的充电容量，将这些充电容量彼此比较，并基于该比较按顺序闭合断开连接的串的串开关。控制器可以在具有较低充电容量的串之前闭合具有较高充电容量的串的串开关。例如，在总线进行预充电之后，控制器可以选择具有最高充电容量的断开连接的串，然后闭合该串的串开关。如果存在串二极管并且仅充电开关闭合，则控制器可以同时闭合所有串开关，因为将存在很少或没有串与串之间的浪涌电流。如果不存在二极管，则控制器可以仅在串之间的电压或存储容量随着串被充电而变得相等时闭合断开连接的串。该顺序可以继续，直到所有串都与总线连接。该过程可以减少进入串的浪涌电流，这减少了部件的磨损和撕裂，如本文所述。
作为另一实例，控制器可以以基于串的放电深度的顺序将串与总线连接。控制器可以确定串的放电深度(例如，先前从串放电的电压量，或完全充电的串与串的当前充电状态之间的差异)并将串的放电深度彼此比较。控制器可以按次序连接串，使得具有最大放电深度的串在具有较大放电深度的其它串之前与总线连接。例如，如果存在串二极管并且仅充电开关闭合，则控制器可以同时闭合所有串开关，因为将存在很少或没有串与串之间的浪涌电流。如果不存在二极管，则当串之间的电压或放电深度随着串被充电而变得相等时，控制器可以仅闭合断开连接的串的开关。这可以减小浪涌电流以延长串的使用寿命。
作为另一个示例，控制器可以以基于负载施加在串上的负载和开关的额定值的顺序将串与总线连接或断开连接。串开关可以是与指示接触器的最大开关电压和/或最大开关电流的数字额定值相关联的接触器或其它类型的开关。控制器可以(根据存储器、来自操作者的输入等)确定串开关的额定值，并基于该额定值按一定顺序断开开关。控制器可以在闭合开关中的较高额定开关之前连接未承受任何负载并且额定值比一个或多个其它开关更低的至少一个串。
控制器还可以控制开关以从串中释放能量(例如，作为直流)来为负载供电。根据串开关断开、充电开关断开以及放电开关断开的断开连接状态，控制器可以闭合其中一个串的串开关，以对总线进行预充电。然后控制器可以闭合放电开关或接触器以将总线与负载连接。然后，控制器可以闭合其余串的串开关，以释放存储在串中的能量，从而为负载供电。在这些其余串中，控制器可以按一定顺序闭合串开关以对总线进行预充电，该顺序为闭合具有最大电压、最高充电状态或最低充电容量的串的串开关。然后，控制器可以闭合具有下一最大电压(尚未通过相关联的串开关与总线的串的)、下一最高充电状态(尚未通过相关联的串开关与总线连接的串的)、下一最低充电容量(尚未通过相关联的串开关与总线连接的串的)等的串的串开关。例如，控制器可以闭合基于总线和/或其它连接的串(开关已经闭合的串)的当前状况选择的串的串开关。总线的当前状况可以包括断开连接的串的电势与总线电势的差。如图3所示(***的放电或放电状态)，控制器可以继续按此顺序闭合串开关，直到所有串通过相关联或相应的串开关与总线连接。
如图4的二极管短接状态所示，当一个或多个串保持与总线断开连接时，放电开关和充电开关可以同时闭合。在所示的实例中，仅单个串的串开关通过放电开关和充电开关闭合。其余串的串开关保持断开。可替代地，多于一个(但少于全部)串的串开关在放电开关和充电开关闭合的情况下闭合，同时至少一个串的相关联的串开关处于断开状态。
可以将***切换到图4的二极管短接状态，以允许将功率(例如，电流)传导进和/或传导出串开关闭合的串。这在电动机器(例如，负载)波动、***动力***(例如，诸如机车的车辆)操作等时是合乎需要的。
任选地，二极管可以允许测试串而不断开该串的串开关。控制器可以降低连接电压(例如，由电源提供给总线的电压)。控制器可以引导电源将此电压降低到小于保持与总线连接的串的电压的水平。这可以消除电流传导到串中或从串传导出电流，并且允许一个或多个没有负载的另外的串与总线连接(例如，通过闭合与串相关联的串开关，使得串一次一个地与总线连接)，以对串执行自测试。二极管还允许周期性地或瞬时地使串断开连接以使控制器评估串的开路状态(例如，控制器可测量串的开路电压)。
控制器可以将串与总线断开连接，例如当串进行充电、串进行放电或动力***停用或关闭时。控制器可以以减少进入串的浪涌电流的顺序将串与总线断开连接，以减少串和开关上的磨损和撕裂(相对于以另一顺序将串断开连接来说减少了)。该顺序可以包括控制器减少从串中所求的功率或电流。例如，控制器可以停用或减少负载的操作(例如，降低电动机速度、停用或减少车辆的辅助***的操作等)。然后，控制器可以打开充电开关和/或放电开关，然后断开串开关以将串与总线断开连接。二极管可以通过阻断串之间的电流传导来帮助保护串。
在另一实例中，动力***可以不包括设置在(a)正极侧串开关与(b)负载和电源之间的二极管。控制器可以以保护串避免从一个或多个串到一个或多个其他串的电流传导的顺序将串与总线断开。例如，控制器可以以减少高电流断开(其中从一个或多个串传导出或传导入一个或多个串的电流超过指定阈值)的数量和/或量的顺序改变串开关的状态。为了在不存在二极管时将串与总线断开连接，控制器可以减小从串中所求的功率或电流。然后，控制器可以断开动力***的充电开关和放电开关。然后，控制器可以以基于传导进或传导出串的电流的大小和/或极性的顺序断开串开关。例如，控制器可以首先断开传导进或传导出串的电流最多的串的串开关，然后断开(仍然与总线连接的其余串中的)具有传导进或传导出串的电流最多的串的串开关，依此类推，直到串开关全部断开。这可以减少大电流断开的总数。
作为另一实例，控制器可以以基于传导进或传导出串的电流的极性和/或基于接触器或开关被设计成传导电流的方向的顺序断开串开关。例如，控制器可以仅当传导到接触器或开关中的电流与接触器或开关被配置或设计为传导电流的方向相同时才断开接触器或开关。
作为另一实例，控制器可以以基于串开关的额定值的顺序将串断开连接。该顺序可以包括控制器在断开具有较低额定值的开关之前断开具有较高额定值的开关。例如，控制器可以首先断开具有最高额定值的开关，然后断开具有第二最高额定值的开关，等等。
图1至4所示的动力***包括位于串开关之间的串(例如，子串或电池包)。如上所述，每个串可以表示彼此并联连接的两个或更多个电池包。可替代地，图1至图4中的一个或多个串可以用彼此串联和/或并联连接的两个或更多个电池包代替，或者可以表示彼此串联和/或并联连接的两个或更多个电池包。图5示出了彼此串联和并联连接的一组500电池包502的一个实例。该组电池包可以用于代替图1至4所示的串中的至少一个，该组电池包的正节点504与正极侧串开关耦接，该组电池包的负节点506与负极侧串开关耦接。如图所示，电池包中的每一个包可以包括电池包开关或接触器508，其由控制器控制并允许控制器单独控制哪些电池包与串开关和总线连接或断开连接。虽然在图5的组中示出了六个包装，但是该组可以具有更多或更少数量的电池包。该组中的电池包可以具有不同的电压和/或充电容量，以允许基于用于对电池包进行充电的电源和/或负载来控制充电电压水平。
控制器任选地可以基于动力***的负载的需求将串与总线连接和断开连接。在不需要来自串的所有功率来为动力***的负载供电的情况下，控制器可以改变哪些串与总线连接以及哪些串不与总线连接。例如，当车辆(例如，动力***)以不同速度运行时，控制器可以改变有多少串与总线连接。当车辆以较快的速度运行时，控制器可以增加与总线连接的串的数量，并且当车辆以较慢的速度运行时，控制器可以减少与总线连接的串的数量。这可以减少或防止由驱动开关频率和驱动输入/输出频率激发的动力***的谐振。每个串具有单独的电感，并且当不同的串与总线连接或断开连接时，动力***的电感和谐振点改变。
另外，控制器可以将一个或多个串断开连接，以减少在动力***进行低功率操作情况下电池的微循环。例如，控制器可以将单个串与总线连接，并以(相对于将多于单个串与总线连接)增加的功率水平操作该串，以减少单个串的微循环。减少串的微循环可以减少串的磨损并延长串的使用寿命。
控制器可以一个或多个串与总线断开连接，以允许断开连接的串被一个或多个其它的串代替。例如，在串108A至108D向负载供电和/或被电源充电的动力***的操作期间，控制器可以将串108E与总线断开连接，以允许将串108E换出为另一个串。
控制器可以在断开或闭合一个或多个串开关之前临时改变与总线连接的负载或电源中的一个或多个，以减少到串的浪涌电流。控制器可以控制负载以减少对串的功率的需求量。如此降低功率需求可能导致通过二极管向负载提供电流的串更少。例如，第一负载(例如，电动机)可以要求来自108A至108C三个串的功率。控制器可以停用第一负载并启动不同的第二负载(例如，鼓风机或风扇)。第二负载可能需要较少的功率，因此只有串108A、108C两个串向第二负载供电。控制器可以断开串开关，使得未向第二负载供电的串108B与总线断开连接。
图6绘示了用于控制能量存储装置串与动力***的负载和/或电源的连接的方法600的一个实例的流程图。该方法可以表示由本文描述的控制***和/或控制器执行的操作。在602，确定串的一个或多个特性。这些特性可以包括能量存储装置串的充电状态、串的充电容量、传导进入串或从串向外传导的电流、电流的极性等。在604，将串的特性彼此比较。例如，可以比较充电状态以确定哪些串具有比其它串更高或更低的充电状态；可以比较充电容量以确定哪些串具有更高或更低的充电容量；等等。关于电流的极性，可以比较极性以确定哪些串正在从串向外传导电流以及哪些串正在接收电流。
在606处，基于所比较的串的特性，将串与将串与动力***的负载和/或电源耦接的总线连接或断开连接。例如，串可以以基于本文描述的特性的顺序与总线连接或断开连接。该方法可以在动力***的操作期间重复一次或多次，以经由总线将串与负载和/或电源连接或断开连接。
在一个实例中，***(例如，电池控制***)包括多个能量存储装置串，能量存储装置串可以为负载供电并由电源充电。串能够通过多个电可控开关选择性地与一个或多个导电总线连接。该***还包括控制器，控制器可操作地与开关连接并且可以控制开关以用于以下各项中的一项或多项：(a)以第一顺序经由一个或多个导电总线将串与负载或电源中的一个或多个连接，或者(b)以第二顺序经由一个或多个导电总线将串与负载或电源中的一个或多个断开连接。第一顺序和第二顺序基于以下各项中的一项或多项：串之间的充电状态、串之间的不同充电容量、传导通过串的不同电流、传导通过串的电流的不同极性或由一个或多个负载供电的车辆的速度。
在通过开关处于断开状态而使串与电源断开连接的断开连接状态下，控制器可以以第一顺序闭合开关中的一个或多个开关以对串进行充电，其中，第一顺序包括：闭合开关中的第一开关或开关中的第一对开关以将串中的较低充电的串与电源连接，来对一个或多个导电总线进行预充电；闭合开关中的第二开关以将电源与一个或多个导电总线连接；然后，闭合开关中的一个或多个第三开关以经由一个或多个导电总线将串中的一个或多个较高充电的串与电源连接。当与第一对开关耦接的串的充电状态或电压在彼此的指定容限内时，第一顺序包括：闭合第一对开关，然后闭合第二开关。一个或多个较高充电的串包括两个或更多个较高充电的串。控制器可以以第一顺序闭合与两个或更多个较高充电的串连接的第三开关，其中，第一顺序包括：以根据已经被预充电的一个或多个导电总线的电势与两个或更多个较高充电的串中的每一个的电势之间的差的次序，将两个或更多个较高充电的串与一个或更多个导电总线连接。控制器可以以与开关耦接的串的电压升序闭合开关。控制器可以以第一顺序闭合与两个或更多个较高充电的串连接的第三开关，第一顺序包括：根据串之间的充电状态差异、串之间的放电深度差异、串的充电状态或串的放电深度，以升序将两个或更多个较高充电的串与一个或多个导电总线连接。
控制器可以用较高充电的串中的至少一个对一个或多个导电总线进行预充电。控制器可以在对串进行充电之前用较高充电的串中的至少一个对一个或多个导电总线进行预充电。控制器可以在对串进行放电之前用较高充电的串中的至少一个对一个或多个导电总线进行预充电。
控制器可以用电源对一个或多个导电总线进行预充电。控制器可以在对串进行充电之前用电源对一个或多个导电总线进行预充电。控制器可以在对串进行放电之前用电源对一个或多个导电总线进行预充电。
在通过开关处于断开状态而使串与电源断开连接的断开连接状态下，控制器可以通过将串与一个或多个导电总线同时连接来以第一顺序闭合开关，其中电源可用于对一个或多个导电总线进行预充电。
***任选地包括二极管，二极管设置在(c)串中的每一个与(d)负载和电源之间，用于串中的每一个的至少一个二极管朝向串极化，并且用于串中的每一个的至少另一个二极管朝向负载和电源极化。开关可以包括放电接触器和充电接触器，放电接触器可以闭合以将负载与串耦接，充电接触器可以闭合以将电源与串耦接。控制器可以通过同时闭合放电接触器和充电接触器来将二极管短接在一起。控制器可以在将二极管短接在一起之前、在对串充电之前和/或在对存储在串中的能量放电之前，断开开关中的一个或多个，一个或多个开关控制从串中的不在传导电流的一个或多个串向外传导电流。控制器可以闭合所有开关以经由一个或多个导电总线将串与负载或电源中的一个或多个连接，而不管在串的充电或放电期间串的电压。
控制器可以通过以从传导通过串的电流中的较高电流到传导通过串的电流中的较低电流的次序断开开关，以第二顺序将串与电源或负载中的一个或多个断开连接。控制器可以控制开关以用于以下各项中的一项或多项：将串断开连接或连接，从而控制一个或多个导电总线的电特性。控制器可以基于逆变器的工作点控制开关以用于以下各项中的一项或多项：将串断开连接或将串连接，从而控制一个或多个导电总线的电特性。
能量存储装置可以布置成电池包，电池包中的每一个设置在一对开关之间。这些电池包中的至少一个可以包括彼此并联布置的能量存储装置。电池包中的至少一个可以被换出为一个或多个不同的电池包。开关可以包括两个或更多个接触器，并且控制器可以按从较高额定的接触器到较低额定的接触器的第三顺序断开接触器。开关可以包括两个或更多个接触器，并且控制器可以在闭合接触器中的较高额定的接触器以将串与负载或电源连接之前闭合一个或多个接触器以连接至少一个未承受任何负载的串。控制器可以在闭合或断开一个或多个开关之前临时改变负载或电源中的一个或多个。
在一个实例中，***(例如，另一电池控制***)包括能量存储装置串，能量存储装置串可以为负载供电并由车辆的一个或多个电源充电。串能够通过多个电可控开关选择性地与导电总线连接。该***还包括控制器，控制器可操作地与开关连接并且可以控制开关以用于以下各项中的一项或多项：以一定顺序将串与总线连接或将串与总线断开连接，该顺序基于以下各项中的一项或多项：串之间的充电状态、串的充电容量、传导进入串或从串向外传导的电流、传导进入串或从串向外传导的电流的极性或车辆的速度。
在一个实例中，一种方法包括确定以下各项中的一项或多项：能量存储装置串的充电状态、串的充电容量、传导进入串或从串向外传导的电流或电流的极性；比较充电状态、充电容量、电流或极性中的一项或多项；以及执行以下各项中的一项或多项：闭合或断开串与将串与动力***的负载和电源耦接的导电总线之间的开关。开关中的一个或多个以一定顺序被断开或闭合，该顺序基于充电状态、充电容量、电流或极性。
如本文中所使用，术语“处理器”和“计算机”和例如“处理装置”、“计算装置”和“控制器”的相关术语可不仅限于本领域中称为计算机的那些集成电路，还指代微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、现场可编程门阵列和专用集成电路，和其它可编程电路。合适的存储器可以包含例如计算机可读介质。计算机可读介质可为例如随机存取存储器(RAM)、计算机可读非易失性介质，例如快闪存储器。术语“非暂时性计算机可读介质”表示针对短期和长期信息存储实施的有形的基于计算机的装置，所述信息例如计算机可读指令、数据结构、程序模块和子模块或任何装置中的其它数据。因此，本文中所描述的方法可编码为体现于包含但不限于存储装置和/或存储器装置的有形的非暂时性计算机可读介质中的可执行指令。这种指令在由处理器执行时使得处理器进行本文中所描述的方法的至少一部分。因此，所述术语包含有形的计算机可读介质，包含但不限于非暂时性计算机存储装置，包含但不限于易失性和非易失性介质，以及可装卸式和非可装卸式介质，例如固件、物理和虚拟存储装置、CD-ROMS、DVD和其它数字源，例如网络或因特网。
除非上下文另外明确地指明，否则单数形式“一”和“所述”包含复数指代。“任选的”或“任选地”意味着随后描述的事件或情况可以发生或可以不发生，且本说明书可以包含事件发生的实例和事件不发生的实例。如本文在整个说明书和权利要求中所使用，近似语言可以被用来修改可以允许变化的任何定量表示，而不引起它可能涉及的基本功能的变化。因此，由例如“约”、“基本上”和“近似”的一个或多个术语修饰的值可以不限于指定的精确值。在至少一些实例中，近似语言可对应于用于测量所述值的仪器的精度。此处以及说明书和权利要求书通篇中，范围限制可组合和/或互换，除非上下文或语言另外指示，否则此类范围可以被识别且包含其中包括的所有子范围。
本书面描述使用实例来公开包括最佳模式的实例，并且使所属领域的技术人员能够实践所述实例，包含制造和使用任何装置或***以及执行任何并入的方法。权利要求书限定本公开可获专利的范围，且包含所属领域的技术人员了解的其它实例。如果这种其它实例具有与所附权利要求的字面语言相同的结构元件，或者如果它们包含与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构要素，那么这种其它实例希望在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种电池控制***，其包含：
多个能量存储装置串，所述串被配置成向负载供电并由电源充电，所述串能够通过多个电可控开关选择性地与一个或多个导电总线连接；以及
控制器，所述控制器可操作地与所述开关连接并且被配置成控制所述开关以用于以下各项中的一项或多项：(a)以第一顺序经由所述一个或多个导电总线将所述串与所述负载或所述电源中的一个或多个连接，或者(b)以第二顺序经由所述一个或多个导电总线将所述串与所述负载或所述电源中的一个或多个断开连接，其中，所述第一顺序和所述第二顺序基于以下各项中的一项或多项：所述串之间的充电状态、所述串之间的不同充电容量、传导通过所述串的不同电流、传导通过所述串的电流的不同极性或由一个或多个所述负载供电的车辆的速度。
2.根据权利要求1所述的***，其中，
在通过所述开关处于断开状态而使所述串与所述电源断开连接的断开连接状态下，所述控制器被配置成以所述第一顺序闭合所述开关中的一个或多个以对所述串进行充电，
其中，所述第一顺序包括：闭合所述开关中的第一开关或所述开关中的第一对开关以将所述串中的较低充电的串与所述电源连接，来对所述一个或多个导电总线进行预充电；闭合所述开关中的第二开关以将所述电源与所述一个或多个导电总线连接；然后，闭合所述开关中的一个或多个第三开关以经由所述一个或多个导电总线将所述串中的一个或多个较高充电的串与所述电源连接。
3.根据权利要求2所述的***，其中，当与所述第一对开关耦接的所述串的充电状态或电压在彼此的指定容限内时，所述第一顺序包括：闭合所述第一对开关，然后闭合所述第二开关。
4.根据权利要求2所述的***，其中，
所述一个或多个较高充电的串包括两个或更多个较高充电的串，并且
所述控制器被配置成以所述第一顺序闭合与所述两个或更多个较高充电的串连接的所述第三开关，其中，所述第一顺序包括：以根据已经被预充电的所述一个或多个导电总线的电势与所述两个或更多个较高充电的串中的每一个的电势之间的差的次序，将所述两个或更多个较高充电的串与所述一个或更多个导电总线连接。
5.根据权利要求2所述的***，其中，所述控制器被配置成以与所述开关耦接的所述串的电压升序闭合所述开关。
6.根据权利要求2所述的***，其中，
所述一个或多个较高充电的串包括两个或更多个较高充电的串，并且
所述控制器被配置成以所述第一顺序闭合与所述两个或更多个较高充电的串连接的所述第三开关，其中，所述第一顺序包括：根据所述串之间的充电状态差异、所述串之间的放电深度差异、所述串的充电状态或所述串的放电深度，以升序将所述两个或更多个较高充电的串与所述一个或多个导电总线连接。
7.根据权利要求2所述的***，其中，所述控制器被配置成用所述一个或多个较高充电的串中的至少一个对所述一个或多个导电总线进行预充电。
8.根据权利要求7所述的***，其中，所述控制器被配置成在对所述串进行充电之前用所述一个或多个较高充电的串中的所述至少一个对所述一个或多个导电总线进行预充电。
9.根据权利要求7所述的***，其中，所述控制器被配置成在对所述串进行放电之前用所述一个或多个较高充电的串中的所述至少一个对所述一个或多个导电总线进行预充电。
10.根据权利要求1所述的***，其中，所述控制器被配置成用电源对所述一个或多个导电总线进行预充电。
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