優(yōu)化電池管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供電池的優(yōu)化電池管理系統(tǒng)和優(yōu)化電池管理方法，電池包含多個單元。該系統(tǒng)和方法測量所述單元中兩個或更多個單元的單元容量，按照單元的單元容量值的順序?qū)卧M行排序，并且，根據(jù)經(jīng)排序的單元容量值，關(guān)于特定負載計算所測量的單元的單元特定支持電流值。然后，將所計算的單元特定電流提供給單元。
【專利說明】優(yōu)化電池管理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池管理系統(tǒng)，具體涉及對在專利文獻W02006/082425中描述的發(fā)明做出改進的電池管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]像在W02006/082425A1中描述的那樣的電池管理系統(tǒng)有助于獲得優(yōu)化的電池性能。在W02006/082425A1中描述的電池管理系統(tǒng)能夠通過使用由附接在每個串聯(lián)的電池單元上的DC/DC轉(zhuǎn)換器形成的分布式積分充電器，主動地平衡電池單元容量。
[0003]為了能夠控制單元容量，在W02006/082425中描述的發(fā)明的實施例公開了通過測量每個單元中的電流，對每個串聯(lián)的單元的容量進行庫倫定量。由于單元的個數(shù)和電流強度的原因，這是實施起來昂貴且困難的測量手段。
[0004]即使使用高品質(zhì)的精確匹配的電池單元，大型的多單元電池的操作將提供內(nèi)部熱梯度，這種內(nèi)部熱梯度會迫使單元發(fā)生不均勻的老化。因此，在任何電池組的壽命期內(nèi)，單元會以不同速率老化。盡管電池可以在所有電池單元匹配的情況下安裝，但隨著時間推移，電池單元將發(fā)生漂移，并且將通過正常的操作使用而產(chǎn)生弱電池單元。
[0005]與大型多單元電化學(xué)能量存儲應(yīng)用相關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)中的兩種是:在電池的操作壽命期內(nèi)提供精確的電池充電狀態(tài)確定，以及提供可預(yù)測的操作壽命來降低維修傾向性。
[0006]本發(fā)明力圖提供對電池充電狀態(tài)的確定的改進以及使延長的操作壽命成為可能。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種主動單元平衡系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法既能延長多單元電池組的操作壽命又能擴展多單元電池組的有效容量。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了 一種用于電池的優(yōu)化電池管理的方法，所述電池包括多個單元，所述方法包括以下步驟:
[0009]測量所述單元中兩個或更多個單元的單元容量；
[0010]按照所述單元的單元容量值的順序?qū)λ鰡卧M行排序；
[0011]基于經(jīng)排序的單元容量值，關(guān)于特定負載計算所測量的單元的單元特定支持電流值；以及
[0012]將所計算的單元特定電流提供給所述單元。
[0013]優(yōu)選地,計算所述單元特定支持電流來向具有較低單元容量值的單元提供較大的電流，以便使不同單元中的單元容量值之間的相對失配最小化。
[0014]有利地，通過支持電池組中的較弱的單元，可以通過移除對串聯(lián)的弱單元(較低容量單元)的限制來增加有效輸送的電池容量。此外，通過利用附加電流支持弱單元，使弱單元上的有效應(yīng)力減少，從而確保每個串聯(lián)的單元將以相當(dāng)?shù)乃俾世匣瑥亩娱L電池操作壽命。[0015]優(yōu)選地，對所述單元進行排序的步驟包括:按照被歸一化為最高容量單元的單元容量的順序進行排序
[0016]優(yōu)選地,測量所述單元中兩個或更多個單元的單元容量的步驟包括:對每個單元容量進行庫倫定量。
[0017]優(yōu)選地,測量所述單元中兩個或更多個單元的單元容量的步驟包括:持續(xù)地獲取單元容量數(shù)據(jù)。
[0018]優(yōu)選地,測量所述單元中兩個或更多個單元的單元容量的步驟包括:測量所述單元的電流。
[0019]優(yōu)選地，，測量所述單元中兩個或更多個單元的單元容量的步驟包括:測量所述電池的充電電流和放電電流，并且將所述電池的充電電流和放電電流與單元充電電流相加，以確定每個單元電流，然后對每個單元電流進行積分，從而獲得對單獨的單元容量的測量。
[0020]有利地，由于單元充電電流具有較小的值，所以其需要更小且更便宜的測量裝置。
[0021]優(yōu)選地，使用電流感應(yīng)元件測量所述電池的充電電流和放電電流。
[0022]優(yōu)選地，使用電流感應(yīng)元件測量從DC/DC充電器中獲得的單元充電電流。
[0023]優(yōu)選地，將所述電流感應(yīng)元件嵌入所述電池中。
[0024]優(yōu)選地，所述電流感應(yīng)元件既攜載電池負載電流又攜載主支持電流，電池負載電流和主支持電流的值用于導(dǎo)出單元支持電流。
[0025]優(yōu)選地，單元容量測量是溫度，該溫度被補償以提供對每個單元溫度做出響應(yīng)的動態(tài)測量。
[0026]優(yōu)選地，單元容量測量是電流，該電流被補償以提供對每個單元電流做出響應(yīng)的動態(tài)測量。
[0027]優(yōu)選地，可以將有效的電池容量表示為所有被補償?shù)膯卧萘康钠骄怠?br> [0028]優(yōu)選地，與改變電池負載一起動態(tài)調(diào)整支持電流。
[0029]優(yōu)選地，通過DC/DC轉(zhuǎn)換器將所計算的支持電流提供給所述單元。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種電池管理系統(tǒng)，該電池管理系統(tǒng)包括:
[0031]單元調(diào)節(jié)器；
[0032]單元容量測量裝置；
[0033]處理器，從包含在電池內(nèi)的單元接收測得的單元容量值并且按照所述單元的單元容量的順序?qū)λ鰡卧M行排序，所述處理器被編程為根據(jù)經(jīng)排序的單元容量值計算單元支持電流值并且將輸出提供給所述單元調(diào)節(jié)器，以將所計算的單元特定電流提供給所述單
J Li ο
[0034]優(yōu)選地，所述處理器被編程為計算單元特定支持電流，單元特定支持電流向具有較低單元電容值的單元提供較大電流，以使不同單元中單元容量值之間的相對失配最小化。
[0035]優(yōu)選地，所述處理器按照被歸一化為最高容量單元的單元容量的順序?qū)λ鰡卧M行排序。
[0036]優(yōu)選地，所述單元容量測量裝置使用每個單元容量的庫倫定量測量所述單元中兩個或更多個單元的單元容量。
[0037]優(yōu)選地，所述單元容量測量裝置通過持續(xù)地獲取容量數(shù)據(jù)來測量所述單元中兩個或更多個單元的單元容量。
[0038]優(yōu)選地，所述單元容量測量裝置通過測量所述單元的電流來測量所述單元中兩個或更多個單元的單元容量。
[0039]優(yōu)選地，所述單元容量測量裝置測量所述電池的充電電流和放電電流并且所述處理器將所述電池的充電電流和放電電流與單元充電電流相加來確定每個單元電流，然后對每個單元電流進行積分來獲得對單獨的單元容量的測量。
[0040]優(yōu)選地,所述單元容量測量裝置是電流感應(yīng)元件。
[0041]優(yōu)選地，所述單元容量測量裝置還測量從所述單元調(diào)節(jié)器中導(dǎo)出的單元電流。
[0042]優(yōu)選地，所述電流感應(yīng)元件是嵌入所述電池中的。
[0043]優(yōu)選地，所述電流感應(yīng)元件既攜載電池負載電流又攜載主支持電流，電池負載電流和主支持電流的值用于導(dǎo)出單元支持電流。
[0044]優(yōu)選地，使用算法對所述處理器進行編程以提供校正因子，所述校正因子補償測得的單元容量，以解決每個被測量的單元的一個或多個物理參數(shù)的變化。
[0045]優(yōu)選地，物理參數(shù)為溫度。
[0046]優(yōu)選地，物理參數(shù)為電流。
[0047]優(yōu)選地，所述處理器被編程為計算有效電池容量，所述有效電池容量被表示為所有經(jīng)補償?shù)膯卧萘康钠骄怠?br> [0048]優(yōu)選地，所述處理器被編程為與改變電池負載一起動態(tài)地調(diào)整支持電流。
[0049]優(yōu)選地，通過DC/DC轉(zhuǎn)換器將所計算的支持電流提供給所述單元。
[0050]優(yōu)選地，所述處理器包括第一處理模塊，所述第一處理模塊位于所述電池的所述單元中或所述單元附近并且實施校正因子算法。
[0051]優(yōu)選地，所述處理器包括中央處理單元，所述中央處理單元訪問每個單元的經(jīng)處理的補償數(shù)據(jù)，以確定被采樣的操作狀態(tài)的有效電池容量。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種計算機程序，該計算機程序包括程序指令，所述程序指令用于實施本發(fā)明第一方面所述的方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0053]現(xiàn)在將參考附圖僅通過示例對本發(fā)明進行描述，其中:
[0054]圖1是根據(jù)本發(fā)明的電池的示例的示意圖；
[0055]圖2是根據(jù)本發(fā)明的電池的對電池放電進行測量的示例的電路圖；
[0056]圖3是根據(jù)本發(fā)明的電池的對電池充電進行測量的示例的電路圖；
[0057]圖4是有效容量與單元平衡器效率的關(guān)系的圖表；
[0058]圖5是示出本發(fā)明另一實施例的電路圖；
[0059]圖6是示出本發(fā)明另一實施例的電路圖；
[0060]圖7是示出本發(fā)明另一實施例的電路圖。
【具體實施方式】
[0061]圖1示出在根據(jù)本發(fā)明的電池管理系統(tǒng)中使用的電池和DC/DC轉(zhuǎn)換器的示意電路圖。為了盡可能清楚地說明在用于電池的電路中的不同點處的電流之間的關(guān)系，該圖包含僅具有兩個電池單元的電池。將理解，本發(fā)明能夠向具有大量單元的電池提供主動單元平衡(active cell balancing),具有大量單元的電池例如將在電動車的電池中提供。
[0062]圖1示出與第二單元5串聯(lián)的第一單元3。第一單元3和第二單元5中的每個單元都具有DC/DC轉(zhuǎn)換器7、9，DC/DC轉(zhuǎn)換器7、9分別跨接在各個單元上。電流傳感器11用于測量通過該電路的電流。除了電路I的物理特征以外，電流、電流方向和與電流相關(guān)聯(lián)的分量被標(biāo)識在電路內(nèi)的多個位置。
[0063]因此:
[0064]I電池13是電池電流；
[0065]I單元!15是通過第一單元3的電流，Isi^1H是對第一單元3的支持電流；
[0066]Is^219是對第二單元5的支持電流；
[0067]1^221是通過第二單元5的電流，Is23是電路中的總支持電流，負載25是電路中的電流負載；以及
[0068]I w 27是電路中所標(biāo)識的點的電流。
[0069]圖1的電路示出了不同電流可以疊加的方式。大體上說，
[0070]I 電池=IS+I 負載。
[0071]在點27處，I電池=I單元Als單元lt)
[0072]在圖2中示出了電池放電電流的測`量法。圖2包括電路31，電路31具有電池33，電池33具有四個單元，這四個單元以附圖標(biāo)記35、37、39和41標(biāo)記。每個單元35、37、39和41分別連接至單元調(diào)節(jié)器一DC/DC轉(zhuǎn)換器43、45、47和49。
[0073]該電路還包括比較器51，比較器51具有四個初級比較器電路53、55、57和59，其中:
[0074]比較器53將來自單元35的Vl與來自單元37的V2進行比較；
[0075]比較器55將來自單元37的V2與來自單元39的V3進行比較；
[0076]比較器57將來自單元39的V3與來自單元41的V4進行比較；以及
[0077]比較器59將來自單元41的V4與具有單元保護電壓65的V2進行比較，單元保護電壓65被設(shè)置在不允許單元放電的電平。圖2和圖3中的比較器用于保護開關(guān)的操作。
[0078]在第二級中，使用比較器E6至E13進一步將比較器VC1、VC2、VC3和VC4的輸出值與輸入56和58進行比較，以獲得開關(guān)63的操作，從而防止低于特定電平的放電。
[0079]圖3中示出的充電模型包括關(guān)于圖2描述的電路。就已經(jīng)使用的類似元件來說，使用相同的附圖標(biāo)記。圖3包括電路31，電路31具有電池33，電池33具有四個單元，這四個單元以附圖標(biāo)記35、37、39和41標(biāo)記。每個單元35、37、39和41分別連接至單元調(diào)節(jié)器一DC/DC 轉(zhuǎn)換器 43、45、47 和 49。
[0080]該電路還包括比較器73，比較器73具有四個初級比較器電路75、77、79和81，其中:
[0081 ] 比較器75將來自單元35的Vl與來自單元37的V2進行比較；
[0082]比較器77將來自單元37的V2與來自單元39的V3進行比較；
[0083]比較器79將來自單元39的V3與來自單元41的V4進行比較；以及
[0084]比較器81將來自單元41的V4與具有單元保護電壓65的V2進行比較。
[0085]在第二級中，使用比較器E14至E21進一步將來自比較器VC1、VC2、VC3和VC4的輸出值與輸入56和58進行比較。
[0086]在這種情況下，這些電路用于向單元提供支持電流。該支持電流被優(yōu)先提供給充電模式中最強的充電單元，因為期望更快地對其進行充電并且期望對其提供盡可能多的充電。
[0087]在本發(fā)明中，測量電池的充放電電流，并將其與每個單元的充電電流相加，以確定每個單元電流，然后對每個單元電流進行積分，從而獲得對單獨的單元容量的測量。
[0088]例如，圖2和圖3中的電路通過對每個串聯(lián)的單元的容量進行庫倫定量來持續(xù)地獲取每個單元的原始容量數(shù)據(jù)，這涉及測量每個單元的電流。然后，該電路確定被歸一化為最高容量單元的單元容量的等級排序。然后，基于相對單元失配，關(guān)于每個單元計算供應(yīng)用于特定負載的所需的特定單元支持電流。
[0089]任一單元的有效容量都受到該單元的溫度和充電/放電速率影響。為了獲得單元容量的精確表示，必須關(guān)于溫度和充電/放電速率補償上面描述的測量?，F(xiàn)有技術(shù)涉及使用從單元制造商的特性數(shù)據(jù)中導(dǎo)出的查找表，來對容量讀數(shù)進行調(diào)節(jié)。這是靜態(tài)過程，僅在多個有限離散電平處是精確的，并且不包含單元老化。
[0090]為了獲得優(yōu)化的電池充電狀態(tài)判定水平，通過將單元溫度和單元電流作為變量的單元特定歸一化的多項式，在溫度和電流方面對上面描述的每個單元容量測量結(jié)果進行補償。這提供了對每個單元溫度和電流(以“速率”表示)有響應(yīng)的動態(tài)測量。通過實施上面的單元平衡算法，實際的有效電池容量可表示為所有經(jīng)補償?shù)膯卧萘康钠骄怠?br> [0091]單元的必要支持電流通過下面的等式描述:
[0092]Is單元η = (Μ單元ηΧΙ 電池)(I)
[0093]單元η的容量被計算為:
[0094]C單元η = P單元n / Is單元η (2)
[0095]其中:
[0096]Is單元η =單元η的支持電流
[0097]Mif^n =被歸一化至最高容量單元的單元η的匹配率
[0098]I電池=總電池電流
[0099]Pi^n =包含Ti^n和I單的多項式
[0100]T單元η=單元η的溫度
[0101]I單元η=單元η中的電流
[0102]本發(fā)明提供下面的有效電池容量:
[0103]C 電池=(Σ C 單元 η) ~ η (3)
[0104]不使用本發(fā)明的有效電池容量為:
[0105]C 電池 n = min (C 單元 1: C 單元 n) (4)
[0106]其中，C4ft =使用本發(fā)明的有效電池容量
[0107]Cwftn=不使用本發(fā)明的有效電池容量
[0108]等式(I)和(2)是被編制到計算裝置內(nèi)的算法的基礎(chǔ)，該計算裝置將補償因子應(yīng)用到電池組中每個單獨串聯(lián)的單元的單元容量測量結(jié)果中。在本發(fā)明的一個示例中提供了處理裝置，使得計算機程序的算法被本地地應(yīng)用到每個單元中。然后，中央處理器可訪問每個單元的經(jīng)處理的補償數(shù)據(jù)，從而確定被采樣的操作狀態(tài)的有效電池容量。規(guī)律的采樣將提供終端用戶所需的動態(tài)數(shù)據(jù)，例如以EV的里程油量計表(miles to empty gauge)的形式。
[0109]溫度和速率補償精度的等級取決于包括多項式乘數(shù)的階數(shù)在內(nèi)的若干因子。本地處理能力將決定多項式階數(shù)的實際實現(xiàn)。
[0110]單元容量的初始操作點可從單元制造商處獲得,或者可根據(jù)標(biāo)稱單元電壓與容量關(guān)系的查找表而被設(shè)置在由單元開路電壓表示的電平下。隨著充放電循環(huán)的數(shù)量增加，初始操作點被改變?yōu)榉从硨嶋H工作容量。為了實現(xiàn)單元容量的完全校準(zhǔn)，需要完整的充放電循環(huán)。
[0111]圖4是圖表91，圖標(biāo)91在其X軸93上示出了平衡器效率93，在其Y軸上示出了被歸一化的電池容量95。曲線ACB97是對使用了根據(jù)本發(fā)明的主動單元平衡的電池而言的平衡器效率與歸一化電池容量關(guān)系的圖。曲線99是對未使用主動單元平衡的大致相同的電池而言的平衡器效率與歸一化電池容量關(guān)系的圖。曲線101是歸一化的曲線?？梢钥闯觯?0%-50%的平衡器效率水平之上，使用了根據(jù)本發(fā)明的主動單元平衡的電池的有效電池容量具有更大的容量。在容易實現(xiàn)的80%-90%的電池效率處，歸一化的電池容量可以高出10%-20%。
[0112]在本發(fā)明的一個實施例中，電池管理系統(tǒng)被用作電動車(EV)的距離指示器。有利地，由于本發(fā)明動態(tài)地補償了每個單元的電池負載和溫度，所以所指示的電池容量將隨著使用用途而變化。就EV而言,所指示的距離將以與傳統(tǒng)液態(tài)燃料車上的現(xiàn)有技術(shù)距離指示器差不多相同的方式響應(yīng)。當(dāng)燃料需求增加時，所指示的距離將下降，然后當(dāng)燃料需求減少時，所指示的距離上升，由此以當(dāng)前能量利用率提供了距離的實時指示。現(xiàn)有技術(shù)的EV距離指示器不提供這種響應(yīng)能力。
[0113]在本發(fā)明的該實施例中，優(yōu)選的實現(xiàn)是在單元處對參數(shù)、!^^和Ci^n進行本地處理。有效電池容量C4ft應(yīng)由中央電池管理處理器計算，中央電池管理處理器收集所有單元數(shù)據(jù)并操縱外部電池通信和內(nèi)部單元保護。用于補償多項式的單元化學(xué)特定參數(shù)可從制造商的單元數(shù)據(jù)和實驗室特征描述中導(dǎo)出。初始單元容量值可由單元制造商提供或可從開路單元電壓容量查找表中獲得。
[0114]由圖5、圖6和圖7描述的實施例將能夠構(gòu)建如下的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠支持向重工業(yè)裝置的應(yīng)用，例如一般需要超過300V端子電壓的電動車和備用電池組。
[0115]圖6和圖7中示出的主電流感應(yīng)元件測量電池的充放電電流。圖5中示出的電流感應(yīng)元件測量從DC/DC充電器中導(dǎo)出的單元充電電流。具有較低強度的單元充電電流需要比先前所需要的更小且更便宜的測量裝置。
[0116]圖6示出了圖5中示出(107)的模塊131、133、135和137的配置，以對具有四個單元(123、125、127和129)的堆疊實現(xiàn)完整的主動單元平衡系統(tǒng)。該模塊化的構(gòu)造允許與DC/DC轉(zhuǎn)換器和通信系統(tǒng)的額定隔離電壓能承受的串聯(lián)單元同樣多的串聯(lián)單元。圖6示出了由跨接在電池的+ve端和電池的-ve端之間的恒定電流恒定電壓(CCCV)充電器供應(yīng)的電池系統(tǒng)。在充電循環(huán)的起始處，恒定電流Ich被提供給該單元堆疊。
[0117]如上文詳細描述的，使用電流傳感器119測量電池的充放電電流，并且將電池的充放電電流與每個單元充電電流相加，以確定每個單元電流，然后對每個單元電流進行積分以獲得單獨的單元容量的測量結(jié)果。處理器確定被歸一化為最高容量單元的單元容量的排序。然后，使用單元容量數(shù)據(jù)關(guān)于每個單元計算與特定負載相關(guān)的所需的單元特定支持電流，從而給出相對單元失配和提供了補償因子的算法。將單元特定電流值提供給每個單
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[0118]圖7示出了放電循環(huán)，其中通過DC/DC轉(zhuǎn)換器從單元堆疊中獲取電流，以使用根據(jù)本發(fā)明電池管理系統(tǒng)升高具有較低電壓的單元的單元電壓。
[0119]為了維持電池操作壽命內(nèi)的電池充電狀態(tài)測量精度，可實施像在W02010/001090中描述的自校準(zhǔn)方案。而且，有可能將提供單元老化分布的附加單元特征包含到單元補償多項式中。這可在不使用校準(zhǔn)的情況下提高SoC精度。
[0120]該算法可與需要平衡方案來獲取最佳性能的多種能量存儲裝置一起使用，多種能量存儲裝置為例如燃料電池和超級電容器。
[0121]本發(fā)明描述了用于簡化W02006/082425中描述的電池管理系統(tǒng)的控制實現(xiàn)的裝置，從而以更低的成本和更少的組件數(shù)量實現(xiàn)更高的性能水平。
[0122]本發(fā)明與例如在W02006/082425A1中描述的主動單元平衡系統(tǒng)的一起使用，能夠通過對于任何特定的操作環(huán)境匹配相對單元應(yīng)力水平來減緩單元老化過程。在通過支持DC/DC轉(zhuǎn)換器迫使所有單元以相同的相對速率老化的情況下，電池能夠提供穩(wěn)定的性能和延長的操作壽命。
[0123]有利地，該容量平衡算法能夠?qū)Τ浞烹婋娏鞯淖兓龀鲰憫?yīng)。
[0124]所描述的發(fā)明增加了電池充電狀態(tài)測量結(jié)果的精度，降低了產(chǎn)品成本，提供了優(yōu)化的功能性，減輕了維修風(fēng)險，提高了燃料計量精度，增大了可用電池容量，并且延長了電池操作壽命。
[0125]這里公開的算法與例如在W02006/082425A1中描述的主動單元平衡系統(tǒng)一起使用，能夠通過對于任何特定的操作環(huán)境匹配相對單元應(yīng)力水平來減緩單元老化過程。在通過支持DC/DC轉(zhuǎn)換器迫使所有單元以相同的相對速率老化的情況下，電池能夠提供穩(wěn)定的性能和延長的操作壽命。
[0126]在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下，可對本發(fā)明進行改進和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電池的優(yōu)化電池管理的方法，所述電池包括多個單元，所述方法包括以下步驟: 測量所述單元中兩個或更多個單元的單元容量； 按照所述單元的單元容量值的順序?qū)λ鰡卧M行排序； 基于經(jīng)排序的單元容量值，關(guān)于特定負載計算所測量的單元的單元特定支持電流值；以及 將所計算的單元特定電流提供給所述單元。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，計算所述單元特定支持電流來向具有較低單元容量值的單元提供較大的電流，以便使不同單元中的單元容量值之間的相對失配最小化。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其中，支持來自電池組中的較弱單元，允許通過移除對串聯(lián)的具有較低容量單元的弱單元的限制來增加有效輸送的電池容量。
4.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，利用附加電流支持弱單元，使弱單元上的有效應(yīng)力減少，從而確保每個串聯(lián)的單元將以相當(dāng)?shù)乃俾世匣?，從而延長電池操作壽命。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，對所述單元進行排序的步驟包括: 按照被歸一化為最高容量單元的單元容量的順序進行排序。
6.如前述權(quán)利要求中 任一項所述的方法，其中，測量所述單元中兩個或更多個單元的單元容量的步驟包括: 對每個單元容量進行庫倫定量。
7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，測量所述單元中兩個或更多個單元的單元容量的步驟包括: 持續(xù)地獲取單元容量數(shù)據(jù)。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，測量所述單元中兩個或更多個單元的單元容量的步驟包括: 測量所述單元的電流。
9.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，測量所述單元中兩個或更多個單元的單元容量的步驟包括: 測量所述電池的充電電流和放電電流，并且將所述電池的充電電流和放電電流與單元充電電流相加，以確定每個單元電流，然后對每個單元電流進行積分，從而獲得對單獨的單元容量的測量。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，使用電流感應(yīng)元件測量所述電池的充電電流和放電電流。
11.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，使用電流感應(yīng)元件測量從DC/DC充電器中獲得的單元充電電流。
12.如權(quán)利要求10或權(quán)利要求11所述的方法，其中，將所述電流感應(yīng)元件嵌入所述電池中。
13.如權(quán)利要求10至權(quán)利要求12中任一項所述的方法，其中，所述電流感應(yīng)元件既攜載電池負載電流又攜載主支持電流，電池負載電流和主支持電流的值用于導(dǎo)出單元支持電流。
14.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，單元容量測量值是溫度，該溫度被補償以提供對每個單元溫度做出響應(yīng)的動態(tài)測量。
15.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，單元容量測量值是電流，該電流被補償以提供對每個單元電流做出響應(yīng)的動態(tài)測量。
16.如權(quán)利要求2至權(quán)利要求15中任一項所述的方法，其中，可以將有效輸送的電池容量表示為所有經(jīng)補償?shù)膯卧萘康钠骄怠?br> 17.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，與改變電池負載一起動態(tài)調(diào)整單元特定支持電流。
18.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，通過DC/DC轉(zhuǎn)換器將所計算的單元特定支持電流提供給所述單元。
19.一種電池管理系統(tǒng)，包括: 單元調(diào)節(jié)器； 單元容量測量裝置； 處理器，從包含在電池內(nèi)的單元接收測得的單元容量值并且按照所述單元的單元容量的順序?qū)λ鰡卧M行排序，所述處理器被編程為根據(jù)經(jīng)排序的單元容量值計算單元支持電流值并且將輸出提供給所述單元調(diào)節(jié)器，以將所計算的單元特定電流提供給所述單元。
20.如權(quán)利要求19所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述處理器被編程為計算單元特定支持電流，所述單元特定支持電流向具有較低單元電容值的單元提供較大電流，以使不同單元中單元容量值之間的相對失配最小化。
21.如權(quán)利要求19或權(quán)利 要求20所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述處理器按照被歸一化為最高容量單元的單元容量的順序?qū)λ鰡卧M行排序。
22.如權(quán)利要求19至權(quán)利要求21中任一項所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述單元容量測量裝置使用每個單元容量的庫倫定量測量所述單元中兩個或更多個單元的單元容量。
23.如權(quán)利要求19至權(quán)利要求22中任一項所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述單元容量測量裝置通過持續(xù)地獲取單元容量數(shù)據(jù)來測量所述單元中兩個或更多個單元的單元容量。
24.如權(quán)利要求19至權(quán)利要求23中任一項所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述單元容量測量裝置通過測量所述單元的電流來測量所述單元中兩個或更多個單元的單元容量。
25.如權(quán)利要求19至權(quán)利要求24中任一項所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述單元容量測量裝置測量所述電池的充電電流和放電電流并且所述處理器將所述電池的充電電流和放電電流與單元充電電流相加來確定每個單元電流，然后對每個單元電流進行積分來獲得對單獨的單元容量的測量。
26.如權(quán)利要求19至權(quán)利要求25中任一項所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述單元容量測量裝置是電流感應(yīng)元件。
27.如權(quán)利要求19至權(quán)利要求26中任一項所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述單元容量測量裝置還測量從單元調(diào)節(jié)器中導(dǎo)出的單元電流。
28.如權(quán)利要求26或權(quán)利要求27所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述電流感應(yīng)元件是嵌入所述電池中的。
29.如權(quán)利要求26至權(quán)利要求28中任一項所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述電流感應(yīng)元件既攜載電池負載電流又攜載主支持電流，電池負載電流和主支持電流的值用于導(dǎo)出單元支持電流。
30.如權(quán)利要求26至權(quán)利要求29中任一項所述的電池管理系統(tǒng)，其中，使用算法對所述處理器進行編程以提供校正因子，所述校正因子補償測得的單元容量，以解決每個被測量的單元的一個或多個物理參數(shù)的變化。
31.如權(quán)利要求30所述的電池管理系統(tǒng)，其中，物理參數(shù)為溫度。
32.如權(quán)利要求30或權(quán)利要求31所述的電池管理系統(tǒng)，其中，物理參數(shù)為電流。
33.如權(quán)利要求19至權(quán)利要求32中任一項所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述處理器被編程為計算有效電池容量，所述有效電池容量被表示為所有經(jīng)補償?shù)膯卧萘康钠骄怠?br> 34.如權(quán)利要求19至權(quán)利要求33中任一項所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述處理器被編程為與改變電池負載一起動態(tài)地調(diào)整支持電流。
35.如權(quán)利要求19至權(quán)利要求34中任一項所述的電池管理系統(tǒng)，其中，通過DC/DC轉(zhuǎn)換器將所計算的支持電流提供給所述單元。
36.如權(quán)利要求19至權(quán)利要求35中任一項所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述處理器包括第一處理模塊，所述第一處理模塊位于所述電池的所述單元中或所述單元附近并且實施校正因子算法。
37.如權(quán)利要求36所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述處理器包括中央處理單元，所述中央處理單元訪問每個單元的經(jīng)處理的補償數(shù)據(jù)，以確定被采樣的操作狀態(tài)的有效電池容量。
38.一種計算機程序，包括: 程序指令，用于實施如權(quán)利要求1至權(quán)利`要求18所述的方法。
【文檔編號】H02J7/00GK103887840SQ201310534169
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月5日
【發(fā)明者】馬克·韋恩·哈金斯 申請人:明美（澳門離岸商業(yè)服務(wù)）有限公司