專利名稱：使用多個(gè)充電器的電池充電的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
概括地描述了使用多個(gè)充電器提供改進(jìn)的電池充電的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
包括可再充電電池單元(也稱為二次電池)的電池組可以用于向包括電動(dòng)車輛的各種裝置供電。通常，一旦可再充電電池組中的能量耗盡，則經(jīng)由連接至交流(AC)源的充電器對(duì)這些電池單元再充電。許多傳統(tǒng)的電池組充電系統(tǒng)采用被設(shè)計(jì)為用于以設(shè)定的額定功率處理電池組的總充電負(fù)荷的單個(gè)充電器。由于某些原因，這種系統(tǒng)是不利的。例如，當(dāng)單個(gè)充電器系統(tǒng)中充電器發(fā)生故障時(shí)，沒(méi)有備用充電器可用來(lái)承擔(dān)充電負(fù)荷。另外，如果當(dāng)給定應(yīng)用可能需要較多或較少的功率時(shí)提供固定的功率輸出，因而單個(gè)充電器單元可能是不靈活的。因此，需要改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
提供使用多個(gè)充電器改進(jìn)電池充電的系統(tǒng)和方法。在一組實(shí)施例中，描述了用于對(duì)電池充電的方法。在一些情況下，該方法可以包括提供充電系統(tǒng)，該充電系統(tǒng)包括第一充電器、第二充電器和電池管理單元；以及初始化第一充電器和第二充電器，以確定第一充電器和第二充電器中的哪一個(gè)隨后將在第一充電器和第二充電器之間分配充電負(fù)荷。在一些實(shí)施例中，該方法可以包括提供第一充電器；提供第二充電器；在第二充電器基本上不提供充電功率的第一時(shí)間段內(nèi)對(duì)電池充電；以及在第一充電器基本上不提供充電功率的第二時(shí)間段內(nèi)對(duì)電池充電。在一些情況下，該方法可以包括提供包括電池管理單元和多個(gè)充電器的充電系統(tǒng)，其中，構(gòu)造并布置多個(gè)充電器中的每一個(gè)以提供高達(dá)閾值功率量的功率；以及在多個(gè)充電器之間分配要求的充電功率量，其中，如果要求的充電功率小于多個(gè)充電器的閾值功率量的最大值，則多個(gè)充電器之一提供要求的充電功率總量，并且其中，如果要求的充電功率大于多個(gè)充電器的閾值功率量的最大值，則由多個(gè)充電器中的至少兩個(gè)提供要求的充電功率。在一組實(shí)施例中，提供用于對(duì)電池充電的系統(tǒng)。在一些情況下，該系統(tǒng)可以包括第一充電器和第二充電器，其中，構(gòu)造并布置第一充電器和第二充電器中的至少一個(gè)以在第一充電器和第二充電器之間分配充電負(fù)荷。
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在一些情況下，該系統(tǒng)可以包括第一充電器和第二充電器，其中，該系統(tǒng)被構(gòu)造并布置成使得第一充電器在第一時(shí)間段內(nèi)提供總系統(tǒng)充電功率，并且第二充電器在與第一時(shí)間段不重疊的第二時(shí)間段內(nèi)提供總系統(tǒng)充電功率。根據(jù)以下對(duì)于結(jié)合附圖考慮的各種非限制性實(shí)施例的詳細(xì)描述，其它優(yōu)點(diǎn)和新穎特征將變得明顯。在本說(shuō)明書和通過(guò)引用并入的文獻(xiàn)包括相矛盾和/或不一致的公開內(nèi)容的情況下，以本說(shuō)明書為準(zhǔn)。如果通過(guò)引用并入的兩篇以上的文獻(xiàn)相對(duì)于彼此包括相矛盾和/或不一致的公開內(nèi)容，則以具有較遲的有效日期的文獻(xiàn)為準(zhǔn)。


將參照附圖以示例的方式描述非限制性實(shí)施例，其中，附圖是示意性的并且不是按比例繪制的。在附圖中，通常由一個(gè)附圖標(biāo)記表示所示出的各相同或幾乎相同的部件。為了清楚起見，沒(méi)有在每幅圖中均標(biāo)記每個(gè)部件，也沒(méi)有示出各實(shí)施例的每個(gè)部件，其中，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員理解這里所述的實(shí)施例無(wú)需對(duì)于這些部件的說(shuō)明。在附圖中圖1包括根據(jù)一組實(shí)施例的電池充電系統(tǒng)的示意圖示；圖2包括根據(jù)一些實(shí)施例的充電器的示意圖示；以及圖3包括包含CAN(控制器局域網(wǎng))總線的電池充電系統(tǒng)的示例性示意圖示。
具體實(shí)施例方式概括描述了使用包括多個(gè)充電器的系統(tǒng)提供改進(jìn)的電池充電的系統(tǒng)和方法。在一些實(shí)施例中，充電器可以相互通信。電池管理單元(BMU)可以用于與至少一個(gè)充電器進(jìn)行通信，并且在一些情況下，與全部充電器進(jìn)行通信。該系統(tǒng)可以被配置成使得可以依據(jù)在給定時(shí)間處所需的充電功率量，在多個(gè)充電器之間分配充電負(fù)荷或者將充電負(fù)荷分配給單個(gè)充電器。該系統(tǒng)還可以被配置成使充電器輪流在一段時(shí)間內(nèi)處理充電負(fù)荷。例如，當(dāng)僅需要單個(gè)充電器來(lái)處理總充電負(fù)荷時(shí)，該系統(tǒng)可以被配置成使得第一充電器在第一時(shí)間段內(nèi)處理負(fù)載、第二充電器在第二時(shí)間段內(nèi)處理負(fù)載等。充電負(fù)荷分配方案可以至少部分地基于在兩個(gè)充電器之間和/或在充電器與BMU之間所發(fā)送的一個(gè)或多個(gè)命令。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)使用包括多于一個(gè)充電器的充電系統(tǒng)可以提供下述優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。在一些實(shí)施例中，充電系統(tǒng)的總使用壽命可以相對(duì)于具有單個(gè)充電器的充電系統(tǒng)增大。在多個(gè)充電器之間或者通過(guò)單個(gè)充電器分配充電負(fù)荷的能力還可以允許一個(gè)充電器在給定時(shí)間控制充電系統(tǒng)的總充電功率，從而允許快或慢的充電速率。另外，在一個(gè)或多個(gè)充電器不能適當(dāng)?shù)剡\(yùn)行的情況下，使用多個(gè)充電器可以提供備用充電路徑。在多種應(yīng)用中，封裝多個(gè)較小的充電器(例如，兩個(gè)3. 3kW的充電器)比封裝單個(gè)較大的充電器(例如，一個(gè)6.6kW的充電器)更方便。例如，較小的充電器適應(yīng)于較小體積的能力允許在多個(gè)矮小 (low-profile)位置中進(jìn)行存放。例如，這里所述的系統(tǒng)和方法可以用于對(duì)諸如便攜式電子裝置、固定能量產(chǎn)生系統(tǒng)(例如，市電儲(chǔ)存器等)的各種系統(tǒng)中的電池充電。一些實(shí)施例尤其適用于對(duì)客車中的電池(諸如，用于向電動(dòng)車輛的傳動(dòng)系統(tǒng)供電的電池組)充電。圖1示出根據(jù)一組實(shí)施例的用于對(duì)電池230充電的、包括多個(gè)充電器的充電系統(tǒng) 100。充電系統(tǒng)100包括第一充電器112和第二充電器114。根據(jù)這里描述的實(shí)施例可以使用任何適合類型的充電器。通常，將選擇每個(gè)充電器，以使其能夠向電池組的單元電池施加比單元電池的電動(dòng)勢(shì)高的電壓，從而對(duì)這些單元電池再充電?？梢允褂玫某潆娖鞯念愋桶ǖ幌抻诤?jiǎn)單充電器(即，向正在充電的單元電池施加恒定的直流電力的充電器)、快速充電器等。在一些情況下，充電系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè)充電器可以是額定的，以提供基本上相同的最大充電功率(例如，多個(gè)3.3kW的充電器)。在一些實(shí)施例中，充電系統(tǒng)中的每個(gè)充電器內(nèi)的硬件和/或軟件可以基本上相同。圖2包括可以用于根據(jù)這里描述的系統(tǒng)和方法的示例性充電器的示意圖。在圖2 中，充電器200包括電源電路210和充電器控制單元212。電源電路可以用于將輸入的交流功率(例如，經(jīng)由電連接214)轉(zhuǎn)換成適合于對(duì)電池充電的直流功率(例如，經(jīng)由電連接216 對(duì)電池230充電)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠識(shí)別用于給定的充電應(yīng)用的適合電源電路。 充電器控制單元212可以被構(gòu)造并配置成例如通過(guò)經(jīng)由鏈路218與電源電路通信來(lái)控制電源電路所提供的功率量。充電器控制單元還可以被構(gòu)造并配置成與其它充電器的充電器控制單元(例如，經(jīng)由鏈路220)和/或電池管理單元(例如，經(jīng)由鏈路22 進(jìn)行通信，以下將更詳細(xì)地描述。返回參照?qǐng)D1，通信鏈路可以用于在第一充電器與第二充電器之間傳輸數(shù)據(jù)，其中，每個(gè)充電器均能夠發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)。例如，如圖1所示，第一充電器112可以經(jīng)由通信鏈路115與第二充電器114進(jìn)行通信。在一些實(shí)施例中，充電系統(tǒng)還可以包括電池管理單元(BMU)，電池管理單元可以將數(shù)據(jù)發(fā)送至充電系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)充電器和/或從充電系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)充電器接收數(shù)據(jù)。例如，在圖1中，充電系統(tǒng)100包括BMU 116，通過(guò)通信鏈路117和118允許分別在 BMU與第一充電器112和第二充電器114之間傳輸數(shù)據(jù)。在一些情況下，通過(guò)將充電器之一指定為主充電器并將其它充電器指定為副充電器，可以利于BMU與充電器之間和/或充電器之間的通信。在一些情況下，可以在初始化序列期間給出對(duì)每個(gè)充電器的主/副指定。例如，在圖1所示的這組實(shí)施例中，充電器112和 114中的每一個(gè)均可以包括輸入(例如，數(shù)字或模擬輸入)，該輸入被構(gòu)造并配置成接收表示該充電器應(yīng)該是主充電器還是副充電器的信號(hào)。在一些情況下，BMU可以包括主鏈路和一個(gè)或多個(gè)副鏈路。主鏈路可以包括將其與副鏈路區(qū)分開的特征。例如，當(dāng)使用線束電纜(harness cable)建立BMU與充電器之間的通信時(shí)，主電纜在充電器的一個(gè)輸入引腳上可以包括上拉(pull up)。由于在連接電纜中而不是充電器本身中存在該特征，因此，主充電器和副充電器可以具有相同的硬件和/或軟件，并且可以互換，同時(shí)保持用作主充電器和副充電器這兩者的能力。在圖1所示的這組實(shí)施例中，可以將鏈路117設(shè)置為主鏈路，并且可以將鏈路118設(shè)置為副鏈路。可以將與主鏈路相關(guān)聯(lián)的充電器(例如，圖1中的充電器112)指定為默認(rèn)的主充電器。當(dāng)接收到來(lái)自BMU的信號(hào)并且將確認(rèn)信號(hào)發(fā)送回至BMU時(shí)，默認(rèn)的主充電器可以承擔(dān)主充電器的角色，并且在一些情況下，相應(yīng)地配置其編程(例如，采用“主節(jié)點(diǎn)”消息集合)。一旦將默認(rèn)的主充電器指定為主充電器，則系統(tǒng)中的每個(gè)附加充電器均可以接收表示已指定了主充電器并且主充電器正常運(yùn)行(即，能夠充電)的信號(hào)(例如，經(jīng)由BMU或者直接來(lái)自主充電器)，此后，可以將每個(gè)附加的充電器指派為副充電器。在圖1所示的這組實(shí)施例中，主鏈路117(例如，有線連接)可以被構(gòu)造并配置成包括相對(duì)高的邏輯電平，而副鏈路118(例如，第二有線連接)可以被構(gòu)造并配置成包括相對(duì)低的邏輯電平。假定正常功能的情況下，充電器112由于經(jīng)由主鏈路117連接至BMU而可以承擔(dān)主充電器的角色，并且在一些情況下，充電器112配置其編程以使用“主節(jié)點(diǎn)”消息集合。在這種情況下，充電器 114可以承擔(dān)副充電器的角色，并且在一些情況下，充電器114配置其編程以使用“副節(jié)點(diǎn)”
消息集合。如上所述，利用初始化序列指定主充電器和副充電器的角色，可以在系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)充電器發(fā)生故障時(shí)提供很大的靈活性。如果默認(rèn)的主充電器沒(méi)有正常運(yùn)行卻仍能夠與系統(tǒng)中的BMU和/或其它充電器進(jìn)行通信，則默認(rèn)的主充電器可以發(fā)送表示其不能用于充電、并且應(yīng)該向其它充電器指派主充電器的角色的信號(hào)(至BMU和/或直接至其它充電器)。一旦確定了默認(rèn)的主充電器不可用并且副充電器可用于承擔(dān)主充電器的角色，則新指派的主充電器可以獨(dú)立地(達(dá)到其運(yùn)行極限)或者通過(guò)在其本身和/或系統(tǒng)中的其它充電器之間分配負(fù)荷，來(lái)處理系統(tǒng)的充電負(fù)荷。例如，在圖1中，如果充電器112沒(méi)有正常運(yùn)行卻仍可以與BMU 116進(jìn)行通信，則充電器112可以將表示應(yīng)該將充電器114指派為主充電器而不是指派為副充電器的信號(hào)發(fā)送至BMU和/或直接發(fā)送至充電器114。當(dāng)接收到該信號(hào)(來(lái)自BMU或者直接來(lái)自充電器 112)時(shí)，充電器114可以承擔(dān)主充電器的角色，并且在一些情況下，配置其編程以使用“主節(jié)點(diǎn)”消息集合。然后，充電器114可以供應(yīng)BMU所要求的充電負(fù)荷，而無(wú)需從充電器112 供應(yīng)。如果默認(rèn)的主充電器(例如，圖1中的充電器112)沒(méi)有正常運(yùn)行并且不能與其它系統(tǒng)部件進(jìn)行通信，則BMU可以將指定其作為主充電器的信號(hào)發(fā)送至系統(tǒng)中的另一充電器 (例如，圖1中的充電器114)。例如，如果BMU在發(fā)送原始信號(hào)后的預(yù)定延遲之后沒(méi)有接收到來(lái)自默認(rèn)主充電器的返回信號(hào)，則BMU可以確定默認(rèn)的主充電器沒(méi)有運(yùn)行。在這種情況下，備用主充電器(例如，圖1中的充電器114)可以被配置成將確認(rèn)信號(hào)發(fā)送至BMU和/ 或系統(tǒng)中的其它充電器。另外，備用主充電器可以配置其通信系統(tǒng)以使用與作為主充電器 (例如，“主節(jié)點(diǎn)”消息集合)而不是副充電器(例如，“副節(jié)點(diǎn)”消息集合)運(yùn)行相關(guān)聯(lián)的指令集合。然后，新指定的主充電器可以提供所需要的充電負(fù)荷(可選地，結(jié)合系統(tǒng)中其它正在運(yùn)行的充電器)，而無(wú)需從未運(yùn)行的默認(rèn)主充電器提供充電負(fù)荷。當(dāng)使用多個(gè)副充電器時(shí)，該系統(tǒng)可以包括預(yù)定的層級(jí)，該層級(jí)可以用于確定在默認(rèn)的主充電器發(fā)生故障的情況下哪個(gè)副充電器承擔(dān)主充電器的角色。該預(yù)定的層級(jí)還可以確定在默認(rèn)的主充電器和備用主充電器都發(fā)生故障的情況下哪個(gè)副充電器應(yīng)該承擔(dān)主充電器的角色等。例如，該預(yù)定的層級(jí)可以包括在BMU和/或充電器軟件內(nèi)預(yù)編程的列表。在一些情況下，該預(yù)定的層級(jí)可基于用于將充電器連接到BMU的連接器的性能(例如，端口引腳的布置)。 在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)副充電器可能不能正常運(yùn)行。例如，副充電器可能喪失其供電的能力，但仍能夠與該系統(tǒng)的其它部件通信。在這種情況下，有故障的副充電器可以將表示其不能供電的信號(hào)發(fā)送至BMU和/或主充電器(和/或附加的副充電器)。在其它情況下，副充電器可能喪失其供電的能力和其與系統(tǒng)的其它部件通信的能力。在這種情況下，如果BMU在將信號(hào)發(fā)送至有故障的充電器后的預(yù)定延遲之后沒(méi)有接收到來(lái)自該有故障的副充電器的返回信號(hào)，則BMU(和/或系統(tǒng)的其它部件)可以確定該副充電器沒(méi)有運(yùn)行。在任一情況下，一旦BMU確定了副充電器不能供電，則主充電器可以考慮有故障的副充電器的故障來(lái)重新分配充電負(fù)荷(例如，通過(guò)承擔(dān)達(dá)到其工作極限的總充電負(fù)荷，或者通過(guò)在其本身與其它副充電器之間分配充電負(fù)荷)。例如，在圖1所示的這組實(shí)施例中，如果充電器114喪失其向充電系統(tǒng)供電的能力，則充電器112可承擔(dān)達(dá)到其工作極限的、BMU 116所要求的總充電負(fù)荷。這里描述的充電系統(tǒng)可以被配置成以各種方式分配總充電負(fù)荷。在一些實(shí)施例中，在通過(guò)上述的任意初始化序列向充電器指派了主充電器和副充電器身份后，執(zhí)行以下概述的分配方案。在一些實(shí)施例中，BMU可以將總充電命令發(fā)送至主充電器?？偝潆娒羁梢园ㄋ蟮碾妷?V。。m_d)、所要求的電流總量(I。。_nd)、和/或所要求的功率總量 (Pconmand) ο在一些實(shí)例中，BMU可以向系統(tǒng)中的每個(gè)充電器發(fā)送總充電命令。在一些這種情況下，主充電器可以被配置成處理來(lái)自BMU的總充電命令，而副充電器可以被配置成忽視來(lái)自BMU的總充電命令。當(dāng)從BMU接收到總充電命令時(shí)，主充電器可以判斷如何在其本身和/或副充電器之間平衡所要求的總充電負(fù)荷。在一些實(shí)施例中，如果BMU所要求的總功率等于或小于主充電器的輸出功率容量，則僅激活一個(gè)充電器來(lái)供應(yīng)所要求的功率。例如，在圖1所示的這組實(shí)施例中，如果充電器112和114均被定額為供應(yīng)3. 3kff,并且BMU要求2kW的功率輸出， 則將激活充電器112或充電器114中的任一個(gè)來(lái)供給所要求的功率。在所要求的總功率小于充電器的功率容量的一些實(shí)施例中，可以將BMU和/或充電器編程為使得每個(gè)充電器均在離散的、不重疊的時(shí)間段內(nèi)提供所要求的充電功率。例如，在圖1中，BMU 116可被編程為使得充電器112在第一預(yù)定時(shí)間段(例如，30分鐘)內(nèi)提供2kW的功率。在第一預(yù)定時(shí)間段后，可以斷開充電器112，并且充電器114可以在第二預(yù)定時(shí)間段(其可與第一預(yù)定時(shí)間段相同或不同)內(nèi)提供2kW的功率?？梢岳^續(xù)以這種方式切換充電負(fù)荷，直到電池達(dá)到期望的充電狀態(tài)。在一些情況下，可以根據(jù)一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算要執(zhí)行充電的總時(shí)間。例如，該系統(tǒng)能夠檢測(cè)充電狀態(tài)，將其與期望的充電狀態(tài)進(jìn)行比較，并且計(jì)算達(dá)到期望的充電狀態(tài)所需要的充電時(shí)間量(例如，針對(duì)給定的充電速率)。該系統(tǒng)還可以被構(gòu)造并配置成分配充電負(fù)荷，使得第一充電器和第二(或其它)充電器在基本上相等的時(shí)間量?jī)?nèi)是激活的。如果BMU所要求的總功率(P。_md)大于主充電器的輸出功率容量，則可以激活多個(gè)充電器(例如，系統(tǒng)中的一對(duì)充電器，系統(tǒng)中的每個(gè)充電器)來(lái)供應(yīng)所要求的功率。例如， 在圖1所示的這組實(shí)施例中，如果充電器112和114均被定額為供應(yīng)3. 3kW，并且BMU要求 5kW的功率輸出，則將激活充電器112和充電器114這兩者來(lái)供應(yīng)所要求的功率。在一些情況下，在系統(tǒng)中的多個(gè)充電器之間均等地分配所要求的總功率。例如，在圖1中，如果BMU 要求5kW的功率輸出，則充電器112和114中的每個(gè)充電器均可以提供2. 5kW。在BMU所要求的總功率(P。。_and)大于主充電器的輸出功率容量的一些實(shí)施例中， 可以將主充電器置于電壓調(diào)整模式下，在該電壓調(diào)整模式中，將主充電器電壓設(shè)定為BMU 所命令的電壓(即，Vprifflary = Vcofflffland)，并且將主充電器電流設(shè)定為BMU所要求的電流除以系統(tǒng)中的充電器的數(shù)量(即，= 1/n女I。。_md，其中，η為充電系統(tǒng)中的充電器的數(shù)量)。另外，如果BMU所要求的總功率大于主充電器的輸出功率容量，則可以將副充電器置于電流調(diào)整模式下。在電流調(diào)整模式下，將副充電器電壓設(shè)定為略高于BMU所命令的電壓(即，Vse。。ntoy = Vcofflffland+Δ V)。另外，在電流調(diào)整模式下，將副充電器電流設(shè)定為從主充電器和副充電器測(cè)量出的
輸出電流的平均(即，Isec。ndaiy=l/nt/,，其中，。表示從充電器j測(cè)量出的輸出電流，并且η是系統(tǒng)中的充龜器的數(shù)量)。主充電器可以用于確定整個(gè)充電系統(tǒng)狀態(tài)。主充電器可以從系統(tǒng)中的每個(gè)副充電器接收交流電流、交流電壓、高壓電流、高壓電壓、低壓電壓和/或低壓電流的測(cè)量值。主充電器可以分別對(duì)交流電壓測(cè)量值、高壓電壓測(cè)量值、和/或低壓電壓測(cè)量值取平均，以確定平均交流電壓、平均高壓電壓、和/或平均低壓電壓。另外，主充電器可以分別對(duì)交流電流測(cè)量值、高壓電流測(cè)量值、和/或低壓電流測(cè)量值求和，以確定總交流電流、總高壓電流和/ 或總低壓電流。然后，主充電器可以將平均交流電壓、平均高壓電壓、平均低壓電壓、總交流電流、總高壓電流和/或總低壓電流中的任一個(gè)發(fā)送至BMU，以進(jìn)一步處理。在一些實(shí)施例中，如果默認(rèn)的主充電器不能夠供電卻仍能夠與BMU進(jìn)行通信，則默認(rèn)的主充電器可以將輸出功率責(zé)任轉(zhuǎn)移給副充電器，但繼續(xù)收集全部充電系統(tǒng)狀態(tài)并將其報(bào)告給BMU。在一些情況下，如果默認(rèn)的主充電器不能供電或與BMU通信，則系統(tǒng)中的另一個(gè)充電器可以承擔(dān)分配充電負(fù)荷并向BMU報(bào)告全部充電系統(tǒng)狀態(tài)的任務(wù)。在一些實(shí)施例中，如果不是默認(rèn)的主充電器的充電器正在報(bào)告全部充電系統(tǒng)狀態(tài)，則該充電器可包括表示狀態(tài)信息不是從默認(rèn)的主充電器發(fā)送的故障指示信號(hào)。上述的充電負(fù)荷分配方案可以提供多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，即使每個(gè)充電器可能在系統(tǒng)中起不同作用，每個(gè)充電器可以使用相同的硬件和軟件。由于充電器被基于其BMU鏈接的特征而配置為主充電器和副充電器，因此，可以自由地更換充電器，而不會(huì)影響主/副指派方案。在一些情況下，系統(tǒng)中的所有充電器可以是相同的，因而消除了安裝復(fù)雜性和紊亂。 在一些情況下，每個(gè)充電器均可以具有唯一的診斷ID，其可以允許對(duì)每個(gè)充電器進(jìn)行監(jiān)控、 診斷、和/或重新編程(例如，經(jīng)由CAN總線)。盡管已示出了以主充電器和單個(gè)副充電器為特征的實(shí)施例，但是應(yīng)該理解，在一些實(shí)施例中，可以在充電系統(tǒng)中使用第三充電器、第四充電器、或附加的充電器。例如，圖1 包括可選的第三充電器122，其經(jīng)由鏈路119電連接至BMU 116，經(jīng)由鏈路120電連接至第二充電器114，并且經(jīng)由鏈路121電連接至第一充電器112。在一些實(shí)施例中，第三充電器可以具有與第一充電器和第二充電器相同的額定功率。在一些情況下，可以在全部三個(gè)充電器之間均等地分配充電負(fù)荷。例如，在一些實(shí)施例中，BMU可接收對(duì)9千瓦的功率負(fù)荷的請(qǐng)求。BMU可經(jīng)由鏈路117將信號(hào)發(fā)送至第一充電器112，然后，第一充電器112可將信號(hào)發(fā)送至第二充電器114和/或第三充電器122。隨后，第二充電器和第三充電器可將表示其處理一部分負(fù)荷的可用性的返回信號(hào)發(fā)送至第一充電器。然后，主充電器可將包括平均交流電壓、平均高壓電壓、平均低壓電壓、總交流電流、總高壓電流和/或總低壓電流的信號(hào)經(jīng)由鏈路117發(fā)送至BMU，以進(jìn)一步處理。可替代地，在一些實(shí)施例中，第二充電器和/或第三充電器可能不能將表示其沒(méi)有正常運(yùn)行的信號(hào)發(fā)送至主充電器和/或BMU。在這種情況下，主充電器可以決定僅在運(yùn)行的充電器之間分配負(fù)荷，或者達(dá)到其容量極限地處理總負(fù)荷本身。如上所述，如果所要求的負(fù)荷低于每個(gè)充電器的額定值，則BMU和/或第一充電器可以指示這些充電器處理隨時(shí)間推移而減小的負(fù)荷。例如，在一些情況下，第一充電器可在第一預(yù)定時(shí)間段內(nèi)處理減小的負(fù)荷，此后，第二充電器可在第二預(yù)定時(shí)間段內(nèi)處理減小的負(fù)荷，此后，第三充電器可在第三預(yù)定時(shí)間段內(nèi)處理減小的負(fù)荷。通過(guò)以這種方式運(yùn)行，系統(tǒng)中的每個(gè)充電器均可相對(duì)于其中充電器持續(xù)處理充電負(fù)荷的系統(tǒng)而呈現(xiàn)延長(zhǎng)的工作壽命。這里描述的BMU和充電器可以包括任何適合類型的控制器。在一些情況下，可以通過(guò)至少一個(gè)微處理器執(zhí)行BMU和/或充電器的處理功能。另外，可以使用任何適合的編程語(yǔ)言對(duì)BMU和/或充電器進(jìn)行編程。在一些情況下，可以使用標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和控制。例如，在一些實(shí)施例中，每個(gè)充電器和/或BMU可以構(gòu)成連接至控制器局域網(wǎng)(CAN)的單獨(dú)模塊。在一組實(shí)施例中，BMU和每個(gè)充電器可構(gòu)成連接至汽車的CAN總線的單獨(dú)模塊。圖3包括系統(tǒng)300的示意圖示，在系統(tǒng)300中，充電器和BMU經(jīng)由CAN總線310通信。在這組實(shí)施例中，充電器 112、充電器114、和可選充電器122分別經(jīng)由線纜317、318和319連接至CAN總線。另外， BMU 116經(jīng)由線纜320連接至CAN總線。通過(guò)以這種方式布置充電器和BMU，可以經(jīng)由中央通信總線實(shí)現(xiàn)任意充電器和/或BMU之間的通信。任何適合的通信鏈路均可以用于促進(jìn)兩個(gè)充電器之間和/或充電器與電池管理單元之間的通信。這里主要描述了包括可以傳輸數(shù)據(jù)的導(dǎo)線的通信鏈路。然而，應(yīng)該理解， 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠使用無(wú)線通信鏈路來(lái)實(shí)現(xiàn)這里的任何實(shí)施例。于2010年5月13日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?1/334,337、名稱為“Battery Charging Using Multiple Chargers”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入于此。盡管這里描述并示出了多個(gè)實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會(huì)容易想到用于執(zhí)行這里所述的功能并且/或者獲得這里所述的結(jié)果和/或一個(gè)或多個(gè)優(yōu)點(diǎn)的各種其它裝置和/或結(jié)構(gòu)，并且每個(gè)這樣的變型和/或修改均被視為在所述實(shí)施例的范圍內(nèi)。更通常地，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)容易地認(rèn)識(shí)到，這里所述的全部參數(shù)、尺寸、材料和配置是示例性的，并且實(shí)際的參數(shù)、尺寸、材料和/或配置將取決于特定應(yīng)用或使用實(shí)施例的教導(dǎo)的應(yīng)用。本領(lǐng)域的技術(shù)人員僅使用常規(guī)實(shí)驗(yàn)方法意識(shí)到或者能夠確定與這里所述的特定實(shí)施例等同的多種方案。因此，應(yīng)理解，僅作為示例呈現(xiàn)前述實(shí)施例，并且在所附權(quán)利要求書及其等同方案的范圍內(nèi)，可以以具體描述和要求的方式之外的方式實(shí)現(xiàn)這里所述的實(shí)施例。這些實(shí)施例指向這里所述的各獨(dú)立特征、系統(tǒng)、物品、材料、和/或方法。另外，如果這樣的特征、系統(tǒng)、物品、材料、套件和/或方法相互矛盾，則兩個(gè)以上的這樣的特征、系統(tǒng)、物品、材料、套件和/或方法的任意組合包括在這里所述的實(shí)施例的范圍內(nèi)。除非明確地規(guī)定相反的意思，說(shuō)明書中和權(quán)利要求書中在此所使用的不定冠詞 “一(a)”和“一個(gè)(an)”應(yīng)該被理解為指“至少一個(gè)”。說(shuō)明書中和權(quán)利要求書中在此所使用的短語(yǔ)“和/或”應(yīng)該被理解為指所結(jié)合的元件的“任一個(gè)或者兩個(gè)”，即，在一些情況下結(jié)合以及在一些情況下分離的元件。除非明確地規(guī)定相反的意思，可選地呈現(xiàn)由“和/或”從句具體標(biāo)識(shí)的元件之外的其它元件，而不管是否與具體標(biāo)識(shí)的那些元件相關(guān)或無(wú)關(guān)。因而，作為非限制性示例，當(dāng)與諸如“包括”的開放性語(yǔ)言結(jié)合引用“A和/或B”時(shí)，在一個(gè)實(shí)施例中，可以是指A而不是B (可選地，包括除了 B之外的元件)；在另一實(shí)施例中，是指B而不是A(可選地，包括除了 A之外的元件)；在又一實(shí)施例中，是指A和B兩者(可選地，包括其它元件)等。如說(shuō)明書和權(quán)利要求書中在此所使用的，應(yīng)該理解，“或者”具有與如上限定的“和/或”相同的意思。例如，當(dāng)區(qū)分列表中的各項(xiàng)時(shí)，“或者”或“和/或”應(yīng)被解釋為包括性的，即，包括至少一個(gè)，而且包括多個(gè)元件或元件列表中的不止一個(gè)元件，以及可選地，包括其它未列出的項(xiàng)。只有諸如“僅...之一”或者“正好...之一”的項(xiàng)清楚地規(guī)定相反的意思，或者當(dāng)在權(quán)利要求書中使用時(shí)，“由...組成”是指包括多個(gè)元件或元件列表中的正好一個(gè)元件。通常，這里所使用的術(shù)語(yǔ)“或者”在放在排除性術(shù)語(yǔ)(諸如，“任一個(gè)”、“...之一”、 “僅...之一”、或“正好...之一”)之后時(shí)應(yīng)僅被解釋為表示排除可選項(xiàng)(即，“兩者之一但不是兩者都”)?！盎旧嫌?..組成”在權(quán)利要求書中使用時(shí)將具有如在專利法律領(lǐng)域中使用的通常含義。如在本說(shuō)明書中和權(quán)利要求書中此處所使用的，在引用一個(gè)或多個(gè)元件的列表時(shí)，短語(yǔ)“至少一個(gè)”應(yīng)該被理解為指從元件列表中的任意一個(gè)或多個(gè)元件中選擇的至少一個(gè)元件，但不一定包括元件列表中具體列出的全部元件的至少一個(gè)，而不排除元件列表中的元件的任意組合。該定義還允許可選地呈現(xiàn)除了短語(yǔ)“至少一個(gè)”所指的元件列表內(nèi)所具體標(biāo)識(shí)的元件之外的其它元件，不管是否與具體標(biāo)識(shí)的那些元件相關(guān)或無(wú)關(guān)。因此，作為非限制性示例，“A和B中的至少一個(gè)”(或者，等同地，“A或B中的至少一個(gè)”，或者，等同地，“A和/B中的至少一個(gè)”)在一個(gè)實(shí)施例中可以是指至少一個(gè)，可選地包括不止一個(gè)，包括A而沒(méi)有B(以及可選地，包括B之外的元件)；在另一實(shí)施例中，是指至少一個(gè)，可選地包括不止一個(gè)，包括B但沒(méi)有A(以及可選地包括A之外的元件)；在又一實(shí)施例中，是指至少一個(gè)，可選地包括不止一個(gè)，包含A，以及至少一個(gè)，可選地包括不止一個(gè)，包括B (以及可選地，包括其它元件)等。在權(quán)利要求書中以及在上述說(shuō)明書中，諸如“包括”、“包含”、“攜帶(carry) ”、“具有(having)”、“含有(containing)”、“涉及(involving) ”、“持有(holding) ”的所有過(guò)度短語(yǔ)都要理解為開放性的，即，是指包括但不限于。只有過(guò)度短語(yǔ)“由...組成”和“基本上由...組成”將分別是封閉式的或者半封閉式的過(guò)度短語(yǔ)，如在美國(guó)專利局的專利審查進(jìn)程指南的章節(jié)2111. 03所述。
1權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)電池充電的方法，包括提供充電系統(tǒng)，所述充電系統(tǒng)包括第一充電器、第二充電器和電池管理單元；以及初始化所述第一充電器和所述第二充電器，以確定所述第一充電器和所述第二充電器中的哪個(gè)充電器隨后將在所述第一充電器和所述第二充電器之間分配充電負(fù)荷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，初始化所述第一充電器和所述第二充電器包括 將來(lái)自所述電池管理單元的信號(hào)發(fā)送至所述第一充電器，并且至少部分地基于所述第一充電器的響應(yīng)，判斷所述第一充電器是否隨后將在所述第一充電器和所述第二充電器之間分配充電負(fù)荷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第一充電器的響應(yīng)包括將表示所述第一充電器隨后將與所述電池管理單元通信的響應(yīng)信號(hào)發(fā)送至所述電池管理單元，以確定所述第一充電器和所述第二充電器之間的充電負(fù)荷分配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一充電器的響應(yīng)包括將表示所述第二充電器隨后將與所述電池管理單元通信的響應(yīng)信號(hào)發(fā)送至所述電池管理單元，以確定所述第一充電器和所述第二充電器之間的充電負(fù)荷分配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一充電器的響應(yīng)包括不能在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)發(fā)送響應(yīng)信號(hào)，由此表示所述第二充電器隨后將與所述電池管理單元通信，以確定所述第一充電器和所述第二充電器之間的充電負(fù)荷分配。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，初始化所述第一充電器和所述第二充電器還包括將來(lái)自所述電池管理單元的信號(hào)發(fā)送至所述第二充電器，并且至少部分地基于所述第二充電器的響應(yīng)，判斷所述第二充電器是否隨后將在所述第一充電器和所述第二充電器之間分配充電負(fù)荷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述充電系統(tǒng)還包括第三充電器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括初始化所述第一充電器、所述第二充電器和所述第三充電器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，初始化所述第一充電器、所述第二充電器和所述第三充電器包括將來(lái)自所述電池管理單元的信號(hào)發(fā)送至所述第三充電器，并且至少部分地基于所述第三充電器的響應(yīng)，判斷所述第三充電器是否隨后將在所述第一充電器、所述第二充電器和所述第三充電器之間分配充電負(fù)荷。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述第一充電器和所述第二充電器構(gòu)造并配置成提供基本上相同的最大功率量。
11.一種用于對(duì)電池充電的系統(tǒng)，包括第一充電器；以及第二充電器；其中，所述第一充電器和所述第二充電器中的至少一個(gè)被構(gòu)造并配置成在所述第一充電器和所述第二充電器之間分配充電負(fù)荷。
12.一種用于對(duì)電池充電的方法，包括提供第一充電器；提供第二充電器；在所述第二充電器基本上不提供充電功率的第一時(shí)間段內(nèi)對(duì)所述電池充電；以及在所述第一充電器基本上不提供充電功率的第二時(shí)間段內(nèi)對(duì)所述電池充電。
13.一種用于對(duì)電池充電的系統(tǒng)，包括 第一充電器；以及第二充電器；其中，所述系統(tǒng)被構(gòu)造并配置成使得所述第一充電器在第一時(shí)間段內(nèi)提供全部系統(tǒng)充電功率，并且所述第二充電器在不與所述第一時(shí)間段重疊的第二時(shí)間段內(nèi)提供全部系統(tǒng)充電功率。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)被構(gòu)造并配置成所述第一時(shí)間段和所述第二時(shí)間段是預(yù)先確定的。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)被構(gòu)造并配置成計(jì)算達(dá)到預(yù)定充電水平所需的時(shí)間量，并且至少部分地基于該計(jì)算，計(jì)算所述第一時(shí)間段和所述第二時(shí)間段。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述第一時(shí)間段和所述第二時(shí)間段基本上相寸。
17.一種用于對(duì)電池充電的方法，包括提供包括電池管理單元和多個(gè)充電器的充電系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)充電器中的每個(gè)充電器均被構(gòu)造并配置成提供高達(dá)閾值功率量的功率；以及在所述多個(gè)充電器之間分配要求的充電功率量，其中，如果所述要求的充電功率小于所述多個(gè)充電器的閾值功率量的最大值，則所述多個(gè)充電器中的一個(gè)提供全部所述要求的充電功率；以及其中，如果所述要求的充電功率大于所述多個(gè)充電器的閾值功率量的最大值，則由所述多個(gè)充電器中的至少兩個(gè)提供所述要求的充電功率。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，如果所述要求的充電功率大于所述多個(gè)充電器的閾值功率量的最大值，則所述多個(gè)充電器中的每個(gè)充電器提供的功率量基本上等于將所述要求的充電功率除以所述多個(gè)充電器的數(shù)量得到的值。
全文摘要
本發(fā)明概括地描述了使用包括多個(gè)充電器的系統(tǒng)提供改進(jìn)的電池充電的系統(tǒng)和方法。在一些實(shí)施例中，充電器可以相互通信。在一些實(shí)施例中，電池管理單元(BMU)可以用于與至少一個(gè)充電器通信，并且在一些情況下，與全部充電器通信。該系統(tǒng)可以被配置成使得可以根據(jù)在給定時(shí)間所要求的充電功率量在多個(gè)充電器之間分配充電負(fù)荷，或者將充電負(fù)荷分配給單個(gè)充電器。該系統(tǒng)還可以被配置成使充電器輪流在一定時(shí)間段內(nèi)處理充電負(fù)荷。例如，當(dāng)僅需要單個(gè)充電器處理總充電負(fù)荷時(shí)，該系統(tǒng)可以被配置成使得第一充電器在第一時(shí)間段內(nèi)處理負(fù)荷，第二充電器在第二時(shí)間段內(nèi)處理負(fù)荷等。充電負(fù)荷分配方案至少部分地基于在兩個(gè)充電器之間和/或在充電器與BMU之間發(fā)送的一個(gè)或多個(gè)命令。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102244407SQ201110126059
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者亞歷克斯·罕默德, 大衛(wèi)·萊斯利·愛德華茲, 菲利普·哈特·戈 申請(qǐng)人:科達(dá)汽車公司