技術(shù)領(lǐng)域

下面的描述涉及一種用于電池均衡的方法和設(shè)備以及減輕電池充電不平衡的電池組。

背景技術(shù)：

當(dāng)對包括在電池中的多個單體重復(fù)執(zhí)行充電和放電操作時，多個單體之間的化學(xué)差異或壽命差異可能會發(fā)展。由于化學(xué)差異或壽命差異，包括在電池中的單體之間的電壓差異或容量差異可能會發(fā)展。結(jié)果，一個或多個單體在充電和放電循環(huán)期間可能發(fā)生過度充電或過度放電。發(fā)生在單體之間的過度充電和過度放電引起電池退化以及隨著時間的電池容量和電池壽命的減少。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

提供發(fā)明內(nèi)容從而以簡要的形式介紹構(gòu)思的選擇，其將在下面的具體實施方式中被進(jìn)一步描述。本發(fā)明內(nèi)容不意在確定所要求保護(hù)主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不意在輔助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。

在一個總體方面，一種用于電池的電荷均衡的方法包括：確定多個電池的每個電池的第一狀態(tài)差異信息與基于包括在第一狀態(tài)差異信息中的多個項的值而計算的第二狀態(tài)差異信息之間的比率；基于所述比率為與每個電池對應(yīng)的每個轉(zhuǎn)換器定義輸出值。

所述方法的總體方面還可包括：基于通過第二狀態(tài)差異信息所確定的不平衡程度確定增益。

確定增益的步驟可包括：驗證包括第二狀態(tài)差異信息的范圍；并基于驗證的范圍確定所述增益。

定義輸出值的步驟可包括：基于所述比率、所述增益和多個轉(zhuǎn)換器的平均輸出物理量，為每個轉(zhuǎn)換器定義輸出值。

所述方法的總體方面還可包括：向與每個電池對應(yīng)的子控制器發(fā)送轉(zhuǎn)換器的輸出值。

所述方法的總體方面還可包括：響應(yīng)于與輸出值對應(yīng)的電流或功率被供應(yīng)給負(fù)載，更新所述多個電池的狀態(tài)信息。

所述方法的總體方面還可包括：基于每個電池的物理量確定每個電池的狀態(tài)信息，并基于狀態(tài)信息計算平均狀態(tài)信息；計算指示每個電池的狀態(tài)信息與平均狀態(tài)信息之間差異的第一狀態(tài)差異信息；并通過獲得第一狀態(tài)差異信息的多個項的絕對值之和計算第二狀態(tài)差異信息。

所述方法的總體方面還可包括：基于多個轉(zhuǎn)換器的數(shù)量，驗證所述多個轉(zhuǎn)換器的可輸出的物理量；并基于平均狀態(tài)信息和驗證的可輸出物理量，設(shè)置多個轉(zhuǎn)換器的輸出物理量。

在另一總體方面，一種用于電池的電荷均衡的設(shè)備包括：接口，被配置為與多個電池通信；處理器，被配置為確定所述多個電池中的每個電池的第一狀態(tài)差異信息與基于包括在第一狀態(tài)差異信息中的多個項的值而計算的第二狀態(tài)差異信息之間的比率，并基于所述比率為與每個電池對應(yīng)的每個轉(zhuǎn)換器定義輸出值。

處理器可被配置為：基于第二狀態(tài)差異信息，確定與通過所述多個電池狀態(tài)信息所確定的不平衡程度對應(yīng)的增益。

處理器可被配置為：驗證包括第二狀態(tài)差異信息的范圍并基于驗證的范圍確定該增益。

處理器可被配置為：基于所述比率、所述增益和多個轉(zhuǎn)換器的平均輸出物理量，定義每個轉(zhuǎn)換器的輸出值。

接口可被配置為：向與每個電池對應(yīng)的子控制器發(fā)送轉(zhuǎn)換器的輸出值。

處理器可被配置為：響應(yīng)于與輸出值對應(yīng)的電流或功率被供應(yīng)給負(fù)載，更新所述多個電池的狀態(tài)信息。

處理器可被配置為：基于每個電池的物理量確定每個電池的狀態(tài)信息，并基于狀態(tài)信息計算平均狀態(tài)信息，計算指示每個電池的狀態(tài)信息與平均狀態(tài)信息之間差異的第一狀態(tài)差異信息，并通過獲得第一狀態(tài)差異信息的多個項的絕對值之和計算第二狀態(tài)差異信息。

處理器可被配置為：基于多個轉(zhuǎn)換器的數(shù)量，驗證所述多個轉(zhuǎn)換器的可輸出的物理量，并基于平均狀態(tài)信息和驗證的可輸出的物理量，設(shè)置所述多個轉(zhuǎn)換器的輸出物理量。

在另一總體方面，一種電池組包括：多個電池；多個轉(zhuǎn)換器，每個轉(zhuǎn)換器與所述多個電池中一個電池對應(yīng)；主控制器，被配置為確定每個電池的第一狀態(tài)差異信息與基于被包括在第一狀態(tài)差異信息中的多個項的值而計算的第二狀態(tài)差異信息之間的比率，并基于所述比率為與每個電池對應(yīng)的每個轉(zhuǎn)換器定義輸出值。

主控制器可被配置為：基于第二狀態(tài)差異信息，確定與電池的狀態(tài)信息的不平衡程度對應(yīng)的增益。

主控制器可被配置為：基于所述比率、所述增益和轉(zhuǎn)換器的平均輸出物理量，定義轉(zhuǎn)換器的輸出值。

主控制器可被配置為：向與每個電池對應(yīng)的子控制器發(fā)送轉(zhuǎn)換器的輸出值；子控制器可被配置為：控制轉(zhuǎn)換器，使得與輸出值對應(yīng)的電流或功率被供應(yīng)給負(fù)載。

從下面的具體實施方式、附圖和權(quán)利要求，其他特征和方面將是清楚的。

附圖說明

圖1A至1C示出可在電池組的電池中觀察到的充電不平衡的示例。

圖2和3示出用于電池均衡的方法的示例。

圖4示出用于電池均衡的設(shè)備的操作的示例。

圖5示出供電的示例。

圖6示出用于電池均衡的設(shè)備的示例。

圖7示出電池組的示例。

圖8示出用于提供電池狀態(tài)信息的用戶接口的示例。

貫穿附圖和具體實施方式，除非另外描述或提供，相同的附圖標(biāo)記將被理解為表示相同的元件、特征和結(jié)構(gòu)。為了清除、說明和便利，附圖可不按比例，且元件的相對大小、比例和描繪可被夸大。

具體實施方式

提供下面的具體實施方式以幫助讀者獲得對在此描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的全面理解。然而，在此描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的各種變化、修改和等同物，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將是明顯的。在此描述的操作的順序僅是示例，且不限于在此闡述的那些操作的順序，而是除了必需按特定順序發(fā)生的操作之外可以被改變，這對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將是明顯的。此外，為了更加清楚和簡潔，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所公知的功能和結(jié)構(gòu)的描述可以被省略。

可以不同的形式實現(xiàn)在此描述的特征，并且不應(yīng)被解釋為限于在此描述的示例。相反，已提供在此描述的示例以使本公開將是徹底的和完整的，并將把公開的整個范圍傳遞給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員。

在下文中，現(xiàn)在將參照附圖對示例進(jìn)行詳細(xì)的參考，其中，相同的標(biāo)號始終表示相同的元件。

可對示例做出各種改變和修改。這里，示例不被解釋為限于該公開，而應(yīng)該被理解為包括在該公開的思想和技術(shù)范圍之內(nèi)的所有變化、等同物和替代物。

這里使用的術(shù)語僅出于描述特定示例的目的，并不是限于示例。如在此使用的，單數(shù)形式意在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外清楚地表明。還將理解，術(shù)語“包含/包括”和/或“具有”在本說明書中使用時，表示陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合的存在，但并不排除一個或多個其他特征、數(shù)字、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合的存在或添加。

除非另外定義，否則在此使用的包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語的所有術(shù)語具有與被示例所屬的領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所通常理解的含義相同的含義。還將理解，術(shù)語(諸如，在常用字典中定義的術(shù)語)應(yīng)被解釋為具有與它們在相關(guān)領(lǐng)域的上下文中的含義一致的含義，將不被理想化或過于形式化地被理解，除非在此明確地定義。

當(dāng)描述關(guān)于附圖的示例時，相同的參考符號表示相同的組成元件，并且將省略與此有關(guān)的重復(fù)的描述。當(dāng)確定與有關(guān)的已知功能或配置相關(guān)的詳細(xì)描述會在描述示例時使得示例的目的不必要地模糊時，將在這里省略詳細(xì)描述。

圖1A至1C示出可在電池組的電池中觀察到的充電不平衡的示例。

參照圖1A，電池組的多個電池的充電狀態(tài)是不平衡的或不均衡的。電池組可包括多個電池單體或電池模塊。電池狀態(tài)信息包括，例如，荷電狀態(tài)(SOC)、容量和健康狀態(tài)(SOH)中的至少一個?；诙鄠€電池中的每個電池的位置，多個電池中的每個電池被暴露在不同的溫度下。由于這個原因，每個電池的狀態(tài)信息與其他電池的狀態(tài)信息是不同的。因此，在多個電池之間，存在不平衡或者狀態(tài)信息不相同。在圖1A的示例中，電池1和電池2的SOC高于電池3、電池4和電池5的SOC。

當(dāng)多個電池在多個電池的狀態(tài)信息不均衡的狀態(tài)下放電時，一部分電池可能過度放電。參照圖1B，電池3和5比其他電池放電更多。在這個示例中，電池3和5可能由于過度放電而退化。

此外，當(dāng)多個電池在多個電池的狀態(tài)信息不平衡的狀態(tài)下被充電時，一部分電池可能被充滿電，然而其他電池可能僅被部分地充電。參照圖1C，在電池組的充電狀態(tài)下，電池2和5被充滿電，然而電池1、3和4僅被部分地充電。因為一些電池僅被部分地充電，因此電池的整體利用率減小。

如果多個電池的充電和放電循環(huán)在多個電池的狀態(tài)信息是不平衡的狀態(tài)下重復(fù)，則壽命性能的退化可徹底地發(fā)生，且電池的能量利用率可減少。

圖2和3示出了電池均衡的方法的示例。

所述電池均衡的方法由電池均衡設(shè)備執(zhí)行。

參照圖2，在操作210中，電池均衡設(shè)備驗證多個差分電荷處理機(jī)(differential charge handler)(DCH)的可輸出的物理量。例如，DCH包括直流(DC)至DC(DC/DC)轉(zhuǎn)換器。電池均衡設(shè)備驗證DCH的數(shù)量，并基于驗證的DCH的數(shù)量，驗證所述多個DCH的可輸出的物理量。例如，電池均衡設(shè)備可驗證出存在10個DCH，并可驗證出所述10個DCH能夠輸出10瓦特(W)。例如，物理量包括功率和電流中的至少一個。

在操作220中，電池均衡設(shè)備確定多個電池的狀態(tài)信息。電池均衡設(shè)備從與多個電池中的每個電池對應(yīng)的子控制器接收多個電池中的每個電池的物理量。例如，多個電池中的每個電池的物理量包括電壓、電流、溫度和阻抗中的至少一個。電池均衡設(shè)備基于多個電池中的每個電池的物理量，確定多個電池中的每個電池的狀態(tài)信息。此外，電池均衡設(shè)備將通過針對多個電池中的每個電池將SOC乘以SOH而獲得的值，確定為每個電池的狀態(tài)信息。例如，電池均衡設(shè)備將第一電池的通過SOC乘以SOH而獲得的值，確定為第一電池的狀態(tài)信息。相似的，電池均衡設(shè)備將第二電池的通過SOC乘以SOH而獲得的值，確定為第二電池的狀態(tài)信息。

在下文中，將描述在其中的電池狀態(tài)信息是SOC的示例。然而，根據(jù)當(dāng)前的描述的電池狀態(tài)信息不限于僅是SOC。因此，下面的描述也適用于電池信息對應(yīng)于，例如，通過將SOC乘以SOH和容量而獲得的值的示例。

在操作230中，電池均衡設(shè)備計算多個電池的平均狀態(tài)信息。多個電池可屬于電池組。電池均衡設(shè)備使用多個電池中的每個電池的SOC(SOC₁,SOC₂…...,SOC_N)計算平均狀態(tài)信息SOC_Average，如在等式1中所示。

[等式1]

SOC_Average＝(SOC₁+SOC₂+…+SOC_N)/N

在等式1中，N表示電池的數(shù)量。例如，N可對應(yīng)于在電池組中的電池的總數(shù)量。

在操作240中，電池均衡設(shè)備設(shè)置多個DCH的可輸出的物理量。所述設(shè)備設(shè)置的物理量可對應(yīng)于DCH輸出的物理量之和。通過在操作250中的處理，定義每個DCH輸出的物理量?；诙鄠€DCH的平均狀態(tài)信息和可輸出的物理量，電池均衡設(shè)備設(shè)置輸出物理量，例如，P_DCH或者I_DCH。電池均衡設(shè)備基于平均狀態(tài)信息，將在操作210中驗證的可輸出的物理量設(shè)置為輸出物理量。例如，當(dāng)可輸出的物理量被驗證為10W且平均狀態(tài)信息超過或?qū)?yīng)于預(yù)設(shè)參考時，P_DCH可設(shè)為10W。例如，預(yù)設(shè)參考可對應(yīng)于多個電池的最大SOC的一半。此外，可輸出的電流被設(shè)置為I_DCH。

在操作250中，電池均衡設(shè)備開始定義多個DCH中的每個DCH的輸出值的處理。貫穿此處理，每個DCH輸出的物理量被定義。在下文中，將參照圖3描述定義多個DCH中的每個DCH的輸出值的處理。

參照圖3，在操作310中，電池均衡設(shè)備計算多個電池中的每個電池的第一狀態(tài)差異信息。例如，第一狀態(tài)差異信息指示多個電池中的每個電池的狀態(tài)信息與平均狀態(tài)信息之間的差異值。在這個示例中，多個電池中的每個電池的第一狀態(tài)差異信息可被表示為如在等式2中所示。

[等式2]

ΔSOC_n＝SOC_n-SOC_Average

其中，ΔSOC_n指示第n電池的第一狀態(tài)差異信息，SOC_n指示第n電池的SOC。

在操作320中，電池均衡設(shè)備基于多項第一狀態(tài)差異信息，計算第二狀態(tài)差異信息。例如，第二狀態(tài)差異信息可對應(yīng)于多項第一狀態(tài)差異信息的絕對值之和。在這個示例中，第二狀態(tài)差異信息可被表示為如在等式3中所示。

[等式3]

∑|ΔSOC_n|＝|ΔSOC₁|+|ΔSOC₂|+…+|ΔSOC_N|

多個電池的狀態(tài)信息越不平衡，|ΔSOC_n|就越大。多個電池的狀態(tài)信息越接近均衡狀態(tài)，|ΔSOC_n|就越小。也就是說，第二狀態(tài)差異信息指示電池之間的不平衡程度。因此，在一個示例中，第二狀態(tài)差異信息用作用于確定多個電池的平衡狀態(tài)的參考。

電池均衡設(shè)備確定多個DCH的平均輸出物理量。例如，平均輸出物理量指示由多個DCH提供給低電壓負(fù)載的物理量的平均值。作為一個示例，電池均衡設(shè)備基于等式4確定平均輸出物理量。

[等式4]

P_Average＝P_DCH/N或者I_Average＝I_DCH/N

P_Average＝P_LDC/N或者I_Average＝I_LDC/N

電池均衡設(shè)備將設(shè)置的輸出物理量(例如，P_DCH或者I_DCH)的平均值確定為平均輸出物理量。此外，電池均衡設(shè)備獲取關(guān)于低電壓負(fù)載的使用電流I_LDC或者使用功率P_LDC的信息，并將P_LDC或者I_LDC的平均值確定為平均輸出物理量。

在操作330中，電池均衡設(shè)備驗證第二狀態(tài)差異信息是否滿足預(yù)設(shè)參考。電池均衡設(shè)備基于對第二狀態(tài)差異信息滿足預(yù)設(shè)參考的響應(yīng)和對第二狀態(tài)差異信息不滿足預(yù)設(shè)參考的響應(yīng)中的每個，定義多個DCH中的每個DCH的輸出值。根據(jù)一個示例，當(dāng)?shù)诙顟B(tài)差異信息是0或者基本等于0時，電池均衡設(shè)備確定滿足預(yù)設(shè)參考。當(dāng)?shù)诙顟B(tài)差異信息大于0時，電池均衡設(shè)備確定不滿足預(yù)設(shè)參考。然而，這個確定是否滿足預(yù)設(shè)參考的方法僅被提供作為一個示例；因此，確定是否滿足預(yù)設(shè)參考的方法不限于這個示例。在下文中，將描述響應(yīng)于第二狀態(tài)差異信息滿足預(yù)設(shè)的參考定義輸出值的操作的示例。

在操作370中，響應(yīng)于確定第二狀態(tài)差異信息滿足預(yù)設(shè)參考，電池均衡設(shè)備將多個DCH中的每個DCH的輸出值定義為平均輸出物理量。例如，P_{Target_n}＝P_Average或者I_{Target_n}＝I_Average，P_{Target_n}和I_{Target_n}是多個DCH中的每個DCH的輸出值。

第二狀態(tài)差異信息滿足預(yù)設(shè)參考指示多個電池的狀態(tài)信息是平衡的。因此，可不將多個DCH的輸出值定義為彼此不同。在下文中，將作為示例描述響應(yīng)于第二狀態(tài)差異信息不滿足預(yù)設(shè)的參考定義輸出值的操作。

在操作340中，響應(yīng)于確定第二狀態(tài)差異信息不滿足預(yù)設(shè)參考，電池均衡設(shè)備基于第二狀態(tài)差異信息確定增益，例如，α。電池均衡設(shè)備驗證包括第二狀態(tài)差異信息的范圍，并基于驗證的范圍確定增益。作為一個示例，電池均衡設(shè)備驗證在等式5中所示的范圍之中的包括第二狀態(tài)差異信息的范圍。

[等式5]

0＜∑|ΔSOC_n|≤1

1＜∑|ΔSOC_n|＜10

10≤∑|ΔSOC_n|

預(yù)先設(shè)置與每個范圍對應(yīng)的增益。在這個示例中，與第一范圍對應(yīng)的增益為0.5，與第二范圍對應(yīng)的增益是范圍在1和5之間的期望的常數(shù)。另外，與第三范圍對應(yīng)的增益是范圍在6和10之間的期望的常數(shù)。與第二范圍對應(yīng)的增益和與第三范圍對應(yīng)的增益是可被預(yù)先確定的值。如果第二狀態(tài)差異信息包括在第一范圍中，則電池均衡設(shè)備可確定增益為0.5。如果第二狀態(tài)差異信息包括在第二范圍中，則電池均衡設(shè)備可確定增益為，例如，3。如果第二狀態(tài)差異信息包括在第三范圍中，則電池均衡設(shè)備可確定增益為，例如，6。

當(dāng)多個電池的狀態(tài)信息不平衡時，增益被設(shè)置為相對大的值。當(dāng)多個電池狀態(tài)信息近似平衡時，增益被設(shè)置為相對小的值。因此，所述增益對應(yīng)于指示多個電池中的各個電池的狀態(tài)信息不平衡的程度的不平衡程度。

作為一個示例提供增益和范圍的所述描述。因此，增益和范圍不限于該示例。

電池均衡設(shè)備確定第二狀態(tài)差異信息和多項第一狀態(tài)差異信息之間的比率。在操作350中，電池均衡設(shè)備確定每項第一狀態(tài)差異信息與第二狀態(tài)差異信息之間的比率。在這個示例中電池均衡設(shè)備可基于等式6確定該比率。

[等式6]

ε_n＝ΔSOC_n/(∑|ΔSOC_n|)

在這個示例中，當(dāng)SOC_n大于SOC_Average時，ΔSOC_n為正值且ε_n為正值。當(dāng)SOC_n小于SOC_Average時，ΔSOC_n為負(fù)值且ε_n為負(fù)值。ε_n為正值或負(fù)值。ε_n為正值指示電池向負(fù)載供應(yīng)相對大的量的功率或電流。ε_n為負(fù)值指示電池向負(fù)載供應(yīng)相對小的量的功率或電流。

在操作360中，電池均衡設(shè)備基于所述比率定義多個DCH中的每個DCH的輸出值。電池均衡設(shè)備基于所述增益、所述比率和多個DCH的平均輸出物理量，定義多個DCH中的每個DCH的輸出值。作為一個示例，電池均衡設(shè)備基于等式7定義多個DCH中的每個DCH的輸出值。

[等式7]

P_{Target_n}＝P_Average+α×P_Average×ε_n或I_{Target_n}＝I_Average+α×I_Average×ε_n

電池均衡設(shè)備通過加上或減去與特定值對應(yīng)的平均輸出物理量，定義多個DCH中的每個DCH的輸出值。在這個示例中，特定值是應(yīng)用了所述比率和所述增益的值。在等式7中，α×P_Average×ε_n或者α×I_Average×ε_n是特定值。如上所述，作為一個示例提供關(guān)于與第二狀態(tài)差異信息不滿足預(yù)設(shè)參考值的情況對應(yīng)的輸出值定義方案的所述描述。

在操作380中，電池均衡設(shè)備將多個DCH中的每個DCH的輸出值發(fā)送給與多個電池中的每個電池對應(yīng)的子控制器。子控制器基于輸出值控制多個DCH中的每個DCH。通過這樣，將與輸出值對應(yīng)的功率或電流供應(yīng)給低電壓負(fù)載。

當(dāng)多個電池的狀態(tài)信息不平衡時，多個電池將具有不同值的電流或功率輸出給低電壓負(fù)載。例如，存儲有大的量的功率的電池向低電壓負(fù)載供應(yīng)相對大的量的功率，存儲有少的量的功率的電池向低電壓負(fù)載供應(yīng)相對小的量的功率。通過這樣，多個電池的狀態(tài)信息接近平衡狀態(tài)或維持平衡。此外，盡管多個電池的充電和放電次數(shù)增加，但是在能量利用中的衰減率減小，且多個電池的退化率沒有增加。

在操作390中，如果與輸出值對應(yīng)的功率或電流被供應(yīng)給低電壓負(fù)載，則電池均衡設(shè)備更新多個電池的狀態(tài)信息。子控制器將關(guān)于由多個DCH中的每個DCH輸出的物理量的信息發(fā)送給電池均衡設(shè)備。電池均衡設(shè)備獲得關(guān)于由多個DCH中的每個DCH輸出的物理量的信息，并基于獲取的信息更新多個電池的狀態(tài)信息。

電池均衡設(shè)備可重復(fù)地執(zhí)行操作310至390達(dá)預(yù)設(shè)時間段。在預(yù)設(shè)時間段之后，電池均衡設(shè)備從圖2的操作210開始執(zhí)行操作。

圖4示出控制在電池組中的電池的電荷均衡的電池均衡設(shè)備的操作的示例。

在圖4的上部，多個電池410的狀態(tài)信息不平衡。在這個示例中，電池1的SOC是7，電池2的SOC是8，電池3的SOC是5，電池4的SOC是6，電池5的SOC是5。電池均衡設(shè)備為與多個電池中的每個電池對應(yīng)的DCH定義不同的輸出值。

電池均衡設(shè)備計算SOC_Average。在圖4中，SOC_Average＝(7+8+5+6+5)/5＝6.2。此外，電池均衡設(shè)備設(shè)置多個電池的輸出物理量。例如，如果輸出物理量P_DCH是10W，則平均輸出物理量P_Average＝2。

電池均衡設(shè)備計算ΔSOC_n。在圖4中，ΔSOC₁＝0.8，ΔSOC₂＝1.8，ΔSOC₃＝-1.2，ΔSOC₄＝-0.2，ΔSOC₅＝-1.2。電池均衡設(shè)備計算Σ|ΔSOC_n|。在圖4中，Σ|ΔSOC_n|＝5.2。

電池均衡設(shè)備基于Σ|ΔSOC_n|，確定增益。如等式5所示，Σ|ΔSOC_n|在計算后將大于1，電池均衡設(shè)備確定增益為3。

電池均衡設(shè)備確定ΔSOC_n與Σ|ΔSOC_n|之間的比率。在圖4中，電池均衡設(shè)備確定，例如，ε₁＝0.8/5.2，ε₂＝1.8/5.2，ε₃＝-1.2/5.2，ε₄＝-0.2/5.2，ε₅＝-1.2/5.2。

電池均衡設(shè)備定義與多個電池中的每個電池對應(yīng)的DCH的輸出值。在圖4中，電池均衡設(shè)備定義輸出值如下：

P_{Target_1}＝2+3×2×0.8/5.2≒3W；

P_{Target_2}＝2+3×2×1.8/5.2≒4W；

P_{Target_3}＝2+3×2×(-1.2/5.2)≒0.6W；

P_{Target_4}＝2+3×2×(-0.2/5.2)≒1.8W；

P_{Target_5}＝2+3×2×(-1.2/5.2)≒0.6W。

這里，P_{Target_1}和P_{Target_2}大于P_Average，且P_{Target_3}、P_{Target_4}和P_{Target_5}小于P_Average。電池均衡設(shè)備調(diào)整P_Average，并定義與電池1和電池2中的每個對應(yīng)的DCH的輸出值。在這個示例中，電池均衡設(shè)備基于比率將輸出值定義為大于P_Average。此外，電池均衡設(shè)備調(diào)整P_Average并定義與電池3、電池4和電池5中的每個對應(yīng)的DCH的輸出值。在這個示例中，電池均衡設(shè)備基于比率將輸出值定義為小于P_Average。

作為一個示例，電池均衡設(shè)備基于如在表1中所示的信息定義P_{Target_1}至P_{Target_5}。

[表1]

P_{Target_1}至P_{Target_5}之和是10W，且P_DCH是10W。雖然P_{Target_1}至P_{Target_5}被定義為互不相同，但是P_{Target_1}至P_{Target_5}之和與P_DCH相同，例如，P_DCH＝∑P_{Target_n}。電池均衡設(shè)備定義多個DCH的輸出值互不相同，同時保持輸出值之和相同。通過這樣，恒定的電流或恒定的功率從多個DCH供應(yīng)給低電壓負(fù)載。

電池均衡設(shè)備將P_{Target_1}至P_{Target_5}中的每個發(fā)送給與多個電池中的每個電池對應(yīng)的子控制器。與P_{Target_1}至P_{Target_5}中的每個對應(yīng)的功率被供應(yīng)給低電壓負(fù)載。電池1和電池2中的每個向低電壓負(fù)載供應(yīng)相對大的量的功率，并且電池3、電池4和電池5中的每個向低電壓負(fù)載供應(yīng)相對小的量的功率。通過這樣，電池1至5的狀態(tài)信息近于平衡。

在圖4的下部，多個電池420的狀態(tài)信息平衡。電池均衡設(shè)備進(jìn)行操作以均衡多個電池420的電荷和/或狀態(tài)信息。當(dāng)多個電池420的電荷和/或狀態(tài)信息由于外部或內(nèi)部影響而不均衡時，電池均衡設(shè)備為每個DCH定義不同的輸出值以均衡多個電池420的電荷和/或狀態(tài)信息。通過這樣，多個電池420的能量利用增加，且多個電池420被有效地使用。

圖5示出供電的示例。

圖5示出隨著時間的多個DCH中的每個DCH的輸出值與低電壓負(fù)載的用戶功率510P_LDC之和520。P_LDC隨時間變化，且輸出值之和520保持相同。

低電壓負(fù)載包括在低電壓(例如，12伏特(V))下操作的系統(tǒng)，諸如，在電動的運(yùn)動體中的姿勢控制系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)。

多個DCH輸出功率以滿足P_LDC。例如，功率指示P_{Target_n}之和。當(dāng)?shù)碗妷贺?fù)載的P_LDC超過所述和520時，輔助的功率存儲器(例如，12V_DC輔助電池)以及多個DCH向低電壓負(fù)載供電。當(dāng)P_LDC小于所述和520時，保留的功率用于向輔助的功率存儲器充電。

圖6示出電池均衡設(shè)備600。

參照圖6，電池均衡設(shè)備600包括接口610、處理器620和存儲器630。接口610可包括接口電路。處理器620可在存儲器630中取回以及存儲值。

接口610與多個電池通信。接口610與對應(yīng)于多個電池中的每個電池的子控制器通信。接口610基于，例如基于控制器局域網(wǎng)(CAN)的通信方法、基于單線的通信方法和基于雙線的通信方法，與子控制器通信。作為一個示例提供上述的通信方法，因此，通信方法不限于此示例。

處理器620確定多個電池中的每個電池的第一狀態(tài)差異信息與第二狀態(tài)差異信息之間的比率。

處理器620基于比率確定與多個電池中的每個電池對應(yīng)的轉(zhuǎn)換器的輸出值。例如，轉(zhuǎn)換器對應(yīng)于DCH。

與圖1至圖5有關(guān)的描述也適用于這里，因此，將省略圖6的重復(fù)描述。

圖7示出電池組的示例。

參照圖7，電池組包括主控制器710和多個電池，例如，電池720、730和740。主控制器710對應(yīng)于上面描述的電池均衡設(shè)備。

主控制器710包括主電池管理系統(tǒng)(BMS)711和SOC/SOH處理器712。SOC/SOH處理器712確定電池720、730和740的狀態(tài)信息。主BMS711執(zhí)行除了由SOC/SOH處理器712所執(zhí)行的操作以外的電池均衡設(shè)備的操作。作為一個示例，主BMS711定義多個DCH(例如，DCH 721、731和741)的輸出值，并向多個子控制器(例如，子控制器722、732和742)，發(fā)送定義的輸出值。

在一個示例中，代替主BMS711，子控制器722、732和742中的每個確定比率并定義DCH721、731和741中的每個的輸出值。在這個示例中，主BMS711確定增益并向子控制器722、732和742中的每個發(fā)送確定的增益。

參照在圖7中示出的示例，SOC/SOH處理器712和主BMS711是物理上相互分離的裝置。可選地，基于一個實施方式，SOC/SOH處理器712和主BMS711在單物理裝置中邏輯上分離。

電池720、730和740中的每個包括子控制器和DCH。子控制器722、732和742分別控制電池720、730和740的電壓、電流、溫度和/或阻抗。

電池720、730和740串聯(lián)連接。電池720、730和740通過OUT端子連接，并通過線路750向高電壓負(fù)載供應(yīng)存儲在電池720、730和740中的每個中的功率。通過其將功率提供給高電壓負(fù)載的線路750不同于用于向低電壓負(fù)載和/或輔助的功率存儲器供應(yīng)功率的線路。電池720、730和740中的每個不對功率進(jìn)行轉(zhuǎn)換來向高電壓負(fù)載供應(yīng)功率。

DCH 721、731和741并聯(lián)連接。通過這樣，P_{Target_1}至P_{Target_n}之和被供應(yīng)給低電壓負(fù)載和/或輔助的功率存儲器。

DCH 721、731和741中的每個將存儲在包括在每個電池720、730和740中的在至少一個電池單體中的高電壓功率轉(zhuǎn)換或者降低為低電壓功率，并將低電壓功率供應(yīng)給低電壓負(fù)載和/或輔助的功率存儲器。

圖8示出可用于向用戶提供電池狀態(tài)信息的用戶接口的示例。

參照圖8，物理對象(例如，電動的運(yùn)動體810)包括電池系統(tǒng)820。在這個示例中，電動的運(yùn)動體810是車輛。提供電動的運(yùn)動體810作為物理應(yīng)用的示例；因此，物理應(yīng)用的類型不限于此示例。電池系統(tǒng)適用于電動的運(yùn)動體和使用電池的任何類型的物理應(yīng)用。

電池系統(tǒng)820包括電池830和電池均衡設(shè)備840。在這個示例中，可通過如上描述的電池組實施電池系統(tǒng)820。

電池830包括一個或多個電池模塊或電池單體。電池模塊或電池單體可對應(yīng)于如上描述的電池組的多個電池。

當(dāng)具有性能退化(例如，多個電池單體之間的電壓差異和/或容量差異)的電池組的充電/放電循環(huán)被重復(fù)時，過度充電和過度放電可發(fā)生在個別電池單體中。過度充電和過度放電可在多個電池單體中造成退化，因此減少電池單體的壽命。

電池均衡設(shè)備840基于包括例如多個電池單體的電壓、電流和溫度的信息，使得多個單體能夠在最佳狀態(tài)下操作。作為一個示例，電池均衡設(shè)備840使得多個電池單體在最佳溫度操作，或者將多個電池單體的狀態(tài)信息保持為對應(yīng)于適當(dāng)?shù)乃?。此外，電池均衡設(shè)備840為與多個電池單體中的每個電池單體對應(yīng)的每個DCH定義不同的輸出值，以便均衡多個電池單體的狀態(tài)信息。

電池均衡設(shè)備840生成用于電池系統(tǒng)820的安全操作的信息，并將信息發(fā)送到終端。例如，電池均衡設(shè)備840向終端850發(fā)送多個電池單體的壽命信息、性能信息和/或更換時間。

在一個示例中，電池均衡設(shè)備840通過無線接口從終端850接收觸發(fā)信號，并基于觸發(fā)信號確定狀態(tài)信息，例如，電池830的壽命信息。電池均衡設(shè)備840通過無線接口向終端850發(fā)送狀態(tài)信息。終端850使用用戶接口860顯示多個電池單體的狀態(tài)信息。在這個示例中，終端850是移動終端(諸如，智能手機(jī))，且電池狀態(tài)信息被顯示在智能手機(jī)的顯示屏上。

根據(jù)一個示例，例如，電池均衡設(shè)備以芯片的形式實施。此外，電池均衡設(shè)備包括在例如，高容量電池管理系統(tǒng)(諸如，能量存儲系統(tǒng)(ESS)、電動車輛和混合車輛中。此外，電池均衡設(shè)備包括在裝置管理系統(tǒng)或包括可充電電池的電子裝置中。

硬件組件的示例包括：控制器、傳感器、生成器、驅(qū)動器和任何其他被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的電子組件。在一個示例中，硬件組件通過一個或多個處理器或計算機(jī)被實施。處理器或計算機(jī)通過一個或多個處理元件(諸如，邏輯門陣列、控制器和算術(shù)邏輯單元、數(shù)字信號處理器、微型計算機(jī)、可編程邏輯控制器、現(xiàn)場可編輯門陣列、可編輯邏輯陣列、微型處理器或任何其他被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的能夠以定義的方式響應(yīng)并執(zhí)行指令來實現(xiàn)期望的結(jié)果的裝置或裝置的組合)被實施。在一個示例中，處理器或計算機(jī)包括或被連接到，一個或多個存儲有被處理器或計算機(jī)執(zhí)行的指令或軟件的存儲器。通過處理器或計算機(jī)實施的硬件組件執(zhí)行指令或軟件(諸如操作系統(tǒng)(OS)和運(yùn)行在OS上的一個或多個軟件應(yīng)用)來執(zhí)行在此描述的操作。響應(yīng)于指令或軟件的執(zhí)行，硬件組件還訪問、操縱、處理、生成和存儲數(shù)據(jù)。為了簡明，單數(shù)術(shù)語“處理器”或“計算機(jī)”可用于在此描述的示例的描述中，但在其他示例中，多個處理器或計算機(jī)被使用，或者處理器或計算機(jī)包括多處理器元件或多種類型的處理元件或兩者。在一個示例中，硬件組件包括多個處理器，而在另一示例中，硬件組件包括一個處理器和一個控制器。硬件組件具有任何一個或多個不同的處理配置，其示例包括：單處理器、獨(dú)立的處理器、并行處理器、單指令單數(shù)據(jù)(SISD)多重處理、單指令多數(shù)據(jù)(SIMD)多重處理、多指令單數(shù)據(jù)(MISD)多重處理以及多指令多數(shù)據(jù)(MIMD)多重處理。

為了單獨(dú)地或共同地指示或配置處理器或計算機(jī)來作為用于執(zhí)行被如上面所描述的硬件組件和方法所執(zhí)行的操作機(jī)器或?qū)Ｓ糜嬎銠C(jī)進(jìn)行操作，用于控制處理器或計算機(jī)以實施硬件組件并執(zhí)行如上面描述的方法的指令或軟件被寫為計算機(jī)程序、代碼段、指令或它們的任意組合。在一個示例中，指令或軟件包括直接被處理器或計算機(jī)執(zhí)行的機(jī)器代碼(諸如，由編譯器生成的機(jī)器代碼)。在另一示例中，指令或軟件包括被處理器或計算機(jī)使用解釋器執(zhí)行的更高級代碼。本領(lǐng)域的普通技術(shù)的程序員可基于公開了用于執(zhí)行在被如上所述的硬件組件和方法所執(zhí)行的操作的算法的在附圖中示出的框圖和流程圖和說明書的相應(yīng)描述而方便地編寫。

用于控制處理器或計算機(jī)以實施硬件組件并執(zhí)行上面描述的方法的指令或軟件、以及任何相關(guān)的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)文件和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被記錄、存儲或安裝在一個或多個非暫時性計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中或上。非暫時性計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的示例包括：只讀存儲器(ROM)、隨機(jī)訪問存儲器(RAM)、閃存、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-Re、磁帶、軟盤、磁光數(shù)據(jù)存儲裝置、光學(xué)數(shù)據(jù)存儲裝置、硬盤、固態(tài)硬盤以及任何被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的能夠以非暫時性方式存儲指令或軟件、以及任何相關(guān)的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)文件以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并向處理器或計算機(jī)提供指令或軟件、以及任何相關(guān)的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)文件和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以便處理器或計算機(jī)可執(zhí)行指令的裝置。在一個示例中，指令或軟件、以及任何相關(guān)的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)文件和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分布在聯(lián)網(wǎng)的計算機(jī)系統(tǒng)上，以便指令和軟件、以及任何相關(guān)的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)文件和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被處理器或計算機(jī)以分布式方式存儲、訪問和執(zhí)行。

盡管本公開包括特定的示例，但是對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將是明顯的是，在不脫離權(quán)利要求和它們的等同物的精神和范圍的情況下可在這些示例中做出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。在此描述的示例被認(rèn)為僅是描述性的，而非為了限制的目的。在每一示例中的特征或方面的描述將被認(rèn)為適用于其他示例中的相似特征或方面。如果描述的技術(shù)以不同的順序被執(zhí)行，和/或如果在描述的系統(tǒng)、架構(gòu)、裝置、或電路中的組件以不同的方式組合，和/或被其他組件或者它們的等同物代替或增補(bǔ)，則可實現(xiàn)合適的結(jié)果。因此，公開的范圍不是通過具體實施方式所限定，而是由權(quán)利要求和它們的等同物限定，并且在權(quán)利要求和它們的等同物的范圍內(nèi)的所有變化將被解釋為被包括在該公開之內(nèi)。