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1、(10)申请公布号 CN 104080643 A (43)申请公布日 2014.10.01 C N 1 0 4 0 8 0 6 4 3 A (21)申请号 201380005290.2 (22)申请日 2013.01.11 1200499.0 2012.01.13 GB B60L 11/18(2006.01) B60L 1/00(2006.01) H02J 9/00(2006.01) H02J 7/00(2006.01) (71)申请人桑迪普库马尔其塔拉 地址英国萨里郡 (72)发明人桑迪普库马尔其塔拉 (74)专利代理机构北京泛华伟业知识产权代理 有限公司 11280 代理人王勇 王博 (5。
2、4) 发明名称 电池管理设备和方法 (57) 摘要 用于电动车辆中的电池管理设备和方法具有 设置在电池组10内的多个独立电池34。电池组 耦合以对车辆牵引12以及多个单独可连接的车 辆器件18-26供电。监视器通过将瞬时电流转发 至处理器27的在每个电池上的电池监视器44来 保持对电荷状态的跟踪。在第一实施例中，使用针 对整个电池组10的电荷分配方案，其中不同的器 件18-26具有分配至它们的不同的电荷容量并且 当放电超过它们的分配额时断开，以及在充电期 间当它们的电荷再次被发现时重新连接。在第二 实施例中，独立电池34和器件18-26在网络配置 中连接，网络配置允许任何部件连接至其他的任 何。
3、部件。电池10的片段可以被创建，每个片段具 有一个或多个所分配的独立电池，以及每个片段 连接至电动车辆内的可选择服务12、18-26。分段 模式可以被改变。可以以与可以针对第一实施例 使用和改变电荷分配方案相同的方式来在每个片 段内使用片段电荷分配方案。最终结果是对电池 的渐进式充电和放电。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.07.11 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/GB2013/050045 2013.01.11 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/104910 EN 2013.07.18 (51)Int.Cl. 权利要求书3页 说明。
4、书8页 附图7页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书8页 附图7页 (10)申请公布号 CN 104080643 A CN 104080643 A 1/3页 2 1.一种能够操作来控制蓄电池的充电和放电的设备，该设备包括： 电池组； 能够选择地操作来根据电荷分配方案将所述电池组连接至多个功率消耗部件中的一 个或多个的装置； 能够操作来监视所述电池组的电荷状态的装置； 能够操作来将所述电池组的电荷状态与所述电荷分配方案进行比较的装置； 能够操作来确定所监视的电荷状态和所述方案之间的差何时超过阈值量的装置；以及 能够操作来响应于所述阈值被超过，来调整。
5、所述多个功率消耗部件中至少一个的连接 状态的装置。 2.根据权利要求1所述的设备，包括用于响应于所述阈值被超过来选择新的电荷分配 方案的装置。 3.根据权利要求2所述的设备，包括以下中的至少一个： 用于从用户接收所述新的电荷分配方案的装置；以及 用于自动地从控制处理器接收所述新的电荷分配方案的装置。 4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括能够由用户操作来在任意时间改变所 述分配方案的装置。 5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，在电池组放电期间，功率消耗部件在 其电荷分配方案项目降到0时断开；以及在电池组充电期间，功率消耗部件在分配至该功 率消耗部件的电池组电荷升至0以上时重新连。
6、接。 6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，该设备用于电动车辆中。 7.一种用于控制电池组的充电和放电的设备，其中： 所述电池组包括多个独立电池，以及其中所述设备包括： 能够操作来选择一个或多个独立电池以在独立片段中供电的装置； 其中， 所述设备包括能够操作来建立一个或多个片段的装置； 以及 独立电池不被选择来在多于一个片段中供电。 8.根据权利要求7所述的设备，包括能够操作来连接所述片段或每个片段来对可选范 围的一个或多个功率消耗部件供电的装置。 9.根据权利要求7或8所述的设备，包括能够操作来将独立电池再分配至所述一个或 多个片段内的装置。 10.根据权利要求7-9中任一项所述的设。
7、备，包括能够操作来控制片段内的电荷的充 电和放电的装置，所述设备包括： 能够选择地操作来根据电荷分配方案将所述片段连接至多个功率消耗部件中的一个 或多个的装置； 能够操作来监视所述片段的电荷状态的装置； 能够操作来将所述片段的电荷状态与片段电荷分配方案进行比较的装置； 能够操作来确定所监视的片段电荷和所述片段电荷分配方案之间的差何时超过阈值 量的装置；以及 权 利 要 求 书CN 104080643 A 2/3页 3 能够操作来响应于所述片段阈值被超过，来调整所述多个功率消耗部件中至少一个的 连接状态的装置。 11.根据权利要求7-10中任一项所述的设备，包括用于响应于所述阈值被超过来选择 新。
8、的片段电荷分配方案的装置。 12.根据权利要求18 11所述的设备，包括以下中的至少一个： 用于从用户接收所述新的电荷片段分配方案的装置；以及 用于自动地从控制处理器接收所述新的片段电荷分配方案的装置。 13.根据权利要求7-12中任一项所述的设备，包括能够由用户操作来在任意时间改变 所述片段分配方案的装置。 14.根据权利要求7-13中任一项所述的设备，其中，在片段放电期间，功率消耗部件在 其片段电荷分配方案项目降到0时断开；以及在片段充电期间，功率消耗部件在分配至该 功率消耗部件的片段电荷升至0以上时重新连接。 15.根据权利要求7-14中任一项所述的设备，其中，该设备用于电动车辆中。 1。
9、6.一种用于控制蓄电池的充电和放电的方法，该方法包括： 根据电荷分配方案将电池组可选择地连接至多个功率消耗部件中的一个或多个的步 骤； 监视所述电池组的电荷状态的步骤； 将所述电池组的电荷状态与所述电荷分配方案进行比较的步骤； 确定所监视的电荷状态和所述电荷分配方案之间的差何时超过阈值量的步骤；以及 响应于所述阈值被超过来调整所述多个功率消耗部件中至少一个的连接状态的步骤。 17.根据权利要求16所述的方法，包括响应于所述阈值被超过来选择新的电荷分配方 案的步骤。 18.根据权利要求17所述的方法，包括以下中的至少一个： 从用户接收所述新的电荷分配方案的步骤；以及 自动地从控制处理器接收所述新。
10、的电荷分配方案的步骤。 19.根据权利要求16-18中任一项所述的方法，包括用户在任意时间改变所述分配方 案的步骤。 20.根据权利要求16-19中任一项所述的方法，包括以下步骤： 在电池组放电期间，当功率消耗部件的电荷分配方案项目降到0时断开该功率消耗部 件的步骤；以及在电池组充电期间，当分配至功率消耗部件的电池组电荷升至0以上时重 新连接该功率消耗部件的步骤。 21.根据权利要求16-20中任一项所述的方法，其中该方法用于电动车辆中。 22.一种用于控制电池组的充电和放电的方法，其中，所述电池组包括多个独立电池， 所述方法包括： 选择一个或多个独立电池以在独立片段中供电的步骤； 建立一个或。
11、多个片段的步骤； 以及 不选择独立电池来在多于一个片段中供电的步骤。 23.根据权利要求22所述的方法，包括连接所述片段或每个片段来对可选范围的一个 权 利 要 求 书CN 104080643 A 3/3页 4 或多个功率消耗部件供电的步骤。 24.根据权利要求22或23所述的设备，包括将独立电池再分配至所述一个或多个片段 内的步骤。 25.根据权利要求22-24中任一项所述的设备，包括控制片段内的电荷的充电和放电 的步骤，包括： 根据电荷分配方案将所述片段可选择地连接至多个功率消耗部件中的一个或多个的 步骤； 监视所述片段的电荷状态的步骤； 将所述片段的电荷状态与片段电荷分配方案进行比较的步。
12、骤； 确定所监视的电荷状态和所述片段电荷分配方案之间的差何时超过阈值量的步骤；以 及 响应于所述片段阈值被超过来调整所述多个功率消耗部件中至少一个的连接状态的 步骤。 26.根据权利要求22-25中任一项所述的方法，包括响应于所述阈值被超过来选择新 的片段电荷分配方案的步骤。 27.根据权利要求26所述的方法，包括以下中的至少一个： 从用户接收所述新的电荷片段分配方案的步骤；以及 自动地从控制处理器接收所述新的片段电荷分配方案的步骤。 28.根据权利要求22-27中任一项所述的方法，包括用户在任意时间改变所述片段分 配方案的步骤。 29.根据权利要求22-28中任一项所述的方法，包括： 在片段。
13、放电期间，当功率消耗部件的片段电荷分配方案项目降到0时断开该功率消耗 部件的步骤；以及 在片段充电期间，当分配至功率消耗部件的片段电荷升至0以上时重新连接该功率消 耗部件的步骤。 30.根据权利要求22-29所述的方法，其中，该方法用于电动车辆中。 31.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，包括能够操作来提供所述电池组的渐进 式充电和放电的装置。 32.根据权利要求7-15中任一项所述的设备，包括能够操作来提供所述电池组的渐进 式充电和放电的装置。 33.根据权利要求16-21中任一项所述的方法，包括： 渐进地对所述电池组进行充电的步骤；以及 渐进地对所述电池组进行放电的步骤。 34.根据权。
14、利要求22-30中任一项所述的方法，包括： 渐进地对所述电池组进行充电的步骤；以及 渐进地对所述电池组进行放电的步骤。 35.基本上如参考附图所述的设备。 36.基本上如参考附图所述的方法。 权 利 要 求 书CN 104080643 A 1/8页 5 电池管理设备和方法 技术领域 0001 本发明涉及用于对电池充电和放电进行管理的设备和方法。本发明尤其涉及但不 限于电动车辆中的电池充电和放电的管理。 背景技术 0002 渴望低碳排放经济的到来催生了许多不同的所谓的“绿色”电力供应系统，一般在 国内使用例如太阳能电池、风车和热泵来生成本地电力。几乎所有的这些国内系统包括蓄 电池以用于在国内产生。
15、的存储绿色电力被供给至多个装置的时间段期间提供电力。本发明 可应用于这些国内的发电系统。 0003 低碳排放经济也催生了“低毒排放”经济，其中与当前的内燃机驱动的车辆相比， 机动车辆发展为提供更低的“温室”气体排放和更低的医学上有害的物质的排放。这种绿 色车辆包括但不限于：角动能飞轮驱动的车辆；氢燃烧发动机驱动的车辆；提供燃料电池 发电以对电牵引马达供电的车辆；混合动力车辆，其利用技术的组合，通常任何种类的燃烧 发动机或燃料电池与电池组合来对电牵引马达供电；以及纯电动车辆，其中，可在充电站再 充电的充电电池可以对电牵引马达供电。本发明可以应用至任何所谓的绿色车辆，该绿色 车辆使用蓄电池来对电机。
16、供电以提供牵引。 0004 国际专利申请WO2011131946(A1)公开了一种用于电动车辆的电池管理系统。车 辆包括(a)具有多个独立电池单元的牵引用电池以及(b)次级电池，为车辆中的非牵引电 力系统提供电力。电池管理系统使得该次级电池能够用于将电荷提供至牵引用电池中的独 立电池单元。非牵引电力系统包括以下中的一个或多个：电加热器、再发电期间的刹车灯、 倒车灯、倒车警告喇叭、12v车辆充电单元、动力转向泵输出。本发明试图通过允许在电池放 电期间维持一些或所有的次级非牵引电力系统来提供对其的改进。 0005 国际专利申请WO2011092363(A2)公开了一种用于管理电动车辆的一组电池的系。
17、 统和方法，其包括：电池读取卡，其包括将电池电压从模拟转换为数字的A/D转换器、在平 衡操作期间消耗多余能量的多个功率电阻、以及控制其操作的微控制器；用于电池控制卡 的协调器，其连接至每个电池控制卡的微控制器以及用于检测通过电池的电流的传感器； 以及总线，其具有电绝缘并互连电池、控制器和电流传感器。本发明试图通过提供包括控制 器的设备和方法来提供对其的改进，其中电池需要被平衡。 0006 美国专利申请US2010182154(A1)公开了一种电池管理系统，其可以管理电动车 辆的电力单元。该电力单元包括多个电池模块。电池管理系统包括：用于马达的电源，该电 源由多个具有电池单元的电池模块构成；电池。
18、模块状态传感器，以一对一的关系安装在电 池模块上，用于检测电池模块的电压和温度；以及控制单元，用于基于电池模块状态传感器 检测到的数据来判断电池模块的状态。电池模块状态传感器通过用于传输编号数据的通信 线来相互串联连接，每个电池模块状态传感器基于从上游电池模块状态传感器接收到的ID 信息来给自身分配ID码，并将ID信息和ID码发送至下游电池模块状态传感器。控制单元 经由用于传输编号数据的通信线和用于传输除了编号数据以外的各种数据的通信线连接 说 明 书CN 104080643 A 2/8页 6 至电池模块状态传感器，并基于经由用于传输编号数据的通信线和用于传输除了编号数据 以外的各种数据的通信。
19、线接收到的检测信息来定位异常电池模块。本发明试图通过更好地 利用这些信息对电动车辆提供持续的牵引来提供对其的改进。 发明内容 0007 根据第一方面，本发明提供一种可操作来控制蓄电池的充电和放电的设备，该设 备包括：电池组；可选择地操作来根据电荷分配方案将电池组连接至多个功率消耗部件中 的一个或多个的装置；可操作来监视电池组的电荷状态的装置；可操作来将电池组的电荷 状态与电荷分配方案进行比较的装置；可操作来确定所监视的电荷状态和方案之间的差何 时超过阈值量的装置；以及可操作来响应于阈值被超过，来调整多个功率消耗部件中至少 一个的连接状态的装置。 0008 根据第二方面，本发明提供一种用于控制电。
20、池组的充电和放电的设备，其中：电池 组包括多个独立电池，以及其中设备包括：可操作来选择一个或多个独立电池以在独立片 段中供电的装置；其中，设备包括可操作来建立一个或多个片段的装置；以及独立电池不 被选择来在多于一个片段中供电。 0009 根据第三方面，本发明提供一种用于控制蓄电池的充电和放电的方法，该方法包 括：根据电荷分配方案将电池组可选择地连接至多个功率消耗部件中的一个或多个的步 骤；监视电池组的电荷状态的步骤；将电池组的电荷状态与电荷分配方案进行比较的步 骤；确定所监视的电荷状态和电荷分配方案之间的差何时超过阈值量的步骤；以及响应于 阈值被超过来调整多个功率消耗部件中至少一个的连接状态的。
21、步骤。 0010 根据第四方面，本发明提供一种用于控制电池组的充电和放电的方法，其中，电池 组包括多个独立电池，所述方法包括：选择一个或多个独立电池以在独立片段中供电的步 骤；建立一个或多个片段的步骤；以及不选择独立电池来在多于一个片段中供电的步骤。 0011 本发明还提供用于响应于阈值被超过来选择新的电荷分配方案的装置，并且可以 包括用于从用户接收新的电荷分配方案的装置以及用于自动地从控制处理器接收新的电 荷分配方案的装置。 0012 本发明还可以提供可由用户操作来在任意时间改变分配方案的装置。 0013 本发明还可以提供为，在电池组放电期间，功率消耗部件可以在其电荷分配方案 项目降到0时断。
22、开；以及在电池组充电期间，功率消耗部件可以在分配至该功率消耗部件 的电池组电荷升至0以上时重新连接。 0014 本发明还提供来用于电动车辆中。 0015 本发明还提供为，电池组可以包括多个独立电池，以及设备可以包括：可操作来选 择一个或多个独立电池以在独立片段中供电的装置；其中，设备可以包括可操作来建立一 个或多个片段的装置；以及独立电池不被选择来在多于一个片段中供电。 0016 本发明还提供可操作来连接所述片段或每个片段来对可选范围的一个或多个功 率消耗部件供电的设备。 0017 本发明还提供为，独立电池可以被再分配至一个或多个片段内。 0018 本发明还提供一种设备，其可以包括可操作来控制。
23、片段内的电荷的充电和放电的 装置，设备包括：可选择地操作以根据预定电荷分配方案将片段连接至多个功率消耗部件 说 明 书CN 104080643 A 3/8页 7 中的一个或多个的装置；可操作来监视片段的电荷状态的装置；可操作来将片段的电荷状 态与预定片段电荷分配方案进行比较的装置；可操作来确定预定片段电荷分配方案何时超 过片段阈值的装置；以及可操作来响应于片段阈值被超过，来调整多个功率消耗部件中至 少一个的连接状态的装置。 0019 本发明还提供用于响应于阈值被超过来选择新的片段电荷分配方案的装置。 0020 本发明还提供包括以下中的至少一个的设备：用于从用户接收新的电荷片段分配 方案的装置；。
24、以及用于自动地从控制处理器接收新的片段电荷分配方案的装置。 0021 本发明还提供为，用户可以在任意时间改变片段分配方案。 0022 本发明还提供为，在片段放电期间，功率消耗部件可以在其片段电荷分配方案项 目降到0时断开；以及在片段充电期间，功率消耗部件可以在分配至该功率消耗部件的片 段电荷升至0以上时重新连接。 0023 本发明还提供电池组的渐进式充电和放电。 附图说明 0024 通过以下结合附图要阅读的说明书来进一步解释本发明，其中： 0025 图1是示出适于实施本发明的第一实例的示例性布局的框图。 0026 图2A和2B是根据本发明的第一实例的图1所示的电池组的示例性框图。 0027 图。
25、3是示出可以实施本发明的第一实施例的一种方式的示例性流程图。 0028 图4是示出适于实施本发明的第二实例的示例性布局的框图。 0029 图5是示出图4的电池组可以被组织以支持本发明的第二实例的一种方式的示例 性示意图。 0030 以及 0031 图6是可用在图4和5所示的本发明的第二实例中的网络分布式电池系统的更概 念化、可视化和完整的表示。 具体实施方式 0032 在该实例中，在电动车辆中提供电池组10，其中其主要功能是向牵引系统12提供 动力能量，牵引系统12在驾驶员控制下旋转车轮。作为非限制性实例，电池组10还可以设 置在任何其他系统中，作为用于数据处理系统的备用电源和作为用于国内电力。
26、供应的备用 电源，国内电力供应诸如也利用本地非电网发电。充电接口装置14允许电池组10被充电， 如后面将全部或部分描述的。充电接口装置可以使用任何电源来对电池组10进行充电。可 能的电源包括但不限于：总输电线(电网)供能的AC电源；独立的发电机；以及可操作来 提供电能的无线耦合场。 0033 电池组12提供输电干线16至各个功率消耗部件。主要部件如上所述是移动电动 车辆的牵引系统12。附件包括但不限于：内部加热器18；内部和外部光源20；无线电和娱 乐装置22；卫星导航装置24；以及任何其他装置26，例如附件插座、玻璃清洗器、刮水器和 除雾器。 0034 处理器形式的控制器27耦合至所有可连接。
27、的部件12、18-26以接收数据并经由控 制元件28控制其连接。所接收到的数据可以是每个元件12、18-26的类型和标识、以及由 说 明 书CN 104080643 A 4/8页 8 元件12、18-26接收到的电流。该信息可由处理器27利用来挑选并使用适于每个特定可连 接元件12、18-26的软件包，以例如用于性能分析。控制元件28还允许各个可连接元件12、 18-26响应于由处理器27提供的指令与输电干线16连接或断开。 0035 处理器27耦合以将显示信息提供至驾驶员接口30并从驾驶员接口30接收控制 指令，驾驶员接口30被提供为仪表盘显示装置。驾驶员接口30显示例如电池组10的电荷 的。
28、一个或多个状态以及各个可连接元件18-26的随时间的期望可用性的细节。驾驶员接口 30还允许驾驶员通过例如触摸开关和触摸滑动条来选择不同的各个可连接元件18-26以 接通或关断，并且调节其强度。 0036 处理器27和驾驶员接口30的组合设置有无线电通信32，通过该无线电通信32 可以提供程序和数据更新、上传和下载。这允许远程分析、数据采集以及从外部升级电动车 辆。无线电通信32还可以包括移动电话、(注册商标)或因特网连接，以使得车 辆能够由个人用户计算机或其他便携式装置询问更新和控制。 0037 接着关注图2A和2B，其是可用于本发明的第一实例中的、图1所示的电池组10的 示例性框图。 00。
29、38 在本发明的第一实例中，电池组10作为整体被充电和放电。在图2A中，各个电池 34串联连接以提供电池组正极端子40之间的各个电池34的电位差的和，其中各个电池34 中的每一个具有电池正极端子36和电池负极端子38。在图2A中，各个电池34并联连接， 每个电池正极端子36与每个其他电池正极端子连接在一起以馈给电池组正极端子40，以 及每个电池负极端子38与每个其他电池负极端子38连接在一起以馈给共用电池组负极端 子42。 0039 图2A和2B中的电池34中的每一个可以包括单个电池单元或可以包括多个串联 电池单元。在图2B的构造中，各个电池必须在它们的电池正极端子36和它们的电池负极 端子3。
30、8之间均呈现相同的电位差，但在图2A的构造中，各个电池34可以在它们的电池正 极端子36和电池负极端子38之间提供不同的电位差。在图2A的构造中，各个电池34必 须都具有相同的电荷容量(即，用于完全充电和放电的安培小时)，但在图2B的构造中，各 个电池34可以具有相互之间不同的充电容量。 0040 每个电池34包括电池监视器44。每个电池监视器44将关于其附接至或与其集成 的独立电池34的数字数据提供至处理器27。电池监视器44的数据允许处理器27响应于 来自每个电池监视器44的指示来执行控制功能。每个电池监视器44将关于由其关联的独 立电池34接收或提供的瞬时电流的数据转发给处理器27。另外。
31、，每个电池监视器44可以 向处理器27转发以下中至少之一：其关联的独立电池34的端电压；以及其关联的电池34 的温度。 0041 尽管图2A和2B在此提供为各自示出四个独立电池34，但可以理解，在图2A和2B 中的每一个中，本发明的第一实例可以利用少到仅一个独立电池34以及多到无限个独立 电池34来实现。 0042 接着关注图3，其是示出可以实施本发明的第一实施例的一种方式的示例性流程 图。 0043 从开始46，第一操作48接收来自每个电池监视器44的瞬时电流读数。处理器27 包括时钟，其可用于通过对时钟脉冲计数来测量时间。第一操作48以有规律地重复的时间 说 明 书CN 104080643。
32、 A 5/8页 9 间隔在循环时间间隔结束时接收来自每个电池监视器44的电流测量值。第一操作48然后 将每个电池监视器44的瞬时电流进行乘积运算以确定流动以对关联的独立电池34充电或 流动以对关联的独立电池34放电的电荷量(安培小时)。第一操作48然后将充电或放电 量加到用于每个独立电池34的运行记录器以找到该独立电池34的电荷量。在该实例中， 流动以对独立电池充电的电流使得运行记录器增加，并且流动以对独立电池放电的电流使 得运行记录器减小。运行记录器由此给出每个独立电池中包含的电荷量的测量值。 0044 第一测试50然后检查电池组10是否被完全充电。如果电池组10被完全充电，则 第二操作52。
33、停止任何充电操作并将控制传递回至第一操作48。以这种方式，避免了电池 组10的过度充电。如果电池组10未被完全充电，则第三操作54确定电池组10内保持的 全部电荷的百分比。 0045 第二测试56然后检查电池组10中的总电荷的百分比是否已经超过预定阈值。如 果未超过，则控制传递至第一操作48。如果已超过，则第四操作58然后断开(如果电池组 10正在被放电)或接通(如果电池组10正在被充电)如本文之后所描述的要启动的指定 附件的能力。 0046 在第三操作54之前而不是在第三操作54之后提供第一测试50是一种选择。 0047 由于第二测量56中超过阈值，第三测试60然后检查预定阈值是否应该被改变。
34、。如 果阈值不需要改变，则控制传递至第一操作48。如果阈值确实需要改变，则第五操作62获 取下一预定阈值来由第二测试56使用，该下一预定阈值由电池组10正在被充电还是放电 来确定。可替换地，用户可以被询问来经由驾驶员接口30选择新的阈值。之后控制传递至 第一操作48。 0048 现在给出以下实例：本发明的第一实施例如何能在图3所示的方法的控制下操作 以用于图2A的串联电池连接或图2B的并联电池连接。在该说明中，总的可能电池组电荷 容量是100。 0049 在处理器27的控制下，使用指定的电荷分配实现电池组的放电。电荷分配包括对 牵引系统的百分比分配、以及对附件18、22-26中每一个的单独分配。
35、。所规定的电荷分配表 示在第二测试56中要超过的阈值。当电池组10的充电或放电状态触发第二测试36时，第 四操作58启用或禁用不再具有或开始具有改变量分配的指定附件22-28的使用。根据电 池组10的充电或放电状态，可以存在多组电荷分配，并且第三测试60和第五操作62(或用 户)根据需要改变所分配的电荷量。所分配的电荷量可以由用户使用驾驶员接口30来选 择，或者可以存储在处理器17中以及从处理器17中自动获取。所存储的分配可以通过使 用所述的无线电通信32的设施来下载。 0050 作为一个实例，当电池组10被100充电时(100个单位)，用户或处理器27可以 分配电池组电荷容量的75来对引擎1。
36、2供电(75个单位)，电池组10的电荷容量的15用 于光源20(15个单位)，以及电池组10的充电容量的剩余10用于加热18和无线电22(10 个单位)。 0051 作为该实例的延续，在车辆使用一段时间之后，电池组10可能被放电25。在该 实例中，运行记录器具有新的读数：56个单位用于引擎12(75充电电池的75)，11个单 位用于光源20(75充电电池的15)，以及7.5个单位用于加热18和无线电22(75充 电电池的10)。 说 明 书CN 104080643 A 6/8页 10 0052 此时，通过使用处理器27或者用户经由用户接口30，将电荷分配改变为：电池的 90用于对引擎12供电，。
37、电池的10用于对光源20供电，以及电池的0用于加热18和 无线电22。新的读数将是：67个单位用于对引擎12供电(75充电电池的90)，7.5个 单位用于光源20(75充电电池的10)，以及0个单位用于加热18和无线电22。这些是 由第三测试60和第五操作62设置以由第二测试56使用的新阈值。 0053 仍在该实例中，在进一步使用一段时间之后，在电池组10内可能剩余总电荷容量 的50。然后新的运行记录器读数可以是：45个单位用于对引擎12供电，5个单位用于光 源20，以及0个单位用于加热18和无线电22。 0054 通过使用该电池组10的电荷状态作为用于整体给电池组10充电的起始点，电池 组1。
38、0仅被充电了50，电池组10的仅50的总容量可以被充电。用户可以决定或者处理 器27可以自动选择针对光源10、加热18和无线电22的分配应该被降到0，并且应该仅针 对引擎12进行电荷分配，即，电池的50的90充电。如果电池组10的电荷降到0或接 近0的预定电荷状态，包括将电力提供至马达驱动系统12的所有操作可以被禁用直到电池 组10具有更多的电荷为止。这避免了使得电池完全耗尽。 0055 之后，如果电池总共被充电至95，即50(已有电荷)+50被放电的电池容量 的9095充电电池。随着电池组10的电荷增加，新的分配被自动设置。可替换地，修 订的分配可以由用户使用驾驶员接口30来提供。 0056。
39、 本发明的第一实例比之前的系统和方法提供了时间和成本优势。例如，如果对电 池充电50花费10小时，则通过对所选择或所需分配的隔离充电，用户可以仅花费9小时 来对电池充电，可以节省1小时的充电时间。较短的充电时间避免了不必要的花费并节省 能源。 0057 接着关注图4，其是示出适于实施本发明的第二实例的示例性布局的框图。 0058 图4是图1的扩展和细化。在图4中，相同的数字具有相同的意思并指代具有如 图1所指定的功能的相同的部件，并且不再给出进一步的说明。 0059 在图4中，输电线16提供多个独立线并且图1的控制元件28变成多个堆叠的控 制元件，每个控制元件可由处理器27单独地切换，并且每个。
40、控制元件与特定功率消耗元件 12、18-26相关联。 0060 在本发明的第二实例的操作中，功率消耗元件12、18-26可以通过堆叠的控制元 件28经由多个输电干线16中可选择的一个连接至电池组10。如果需要更多的电流容量， 则可以通过多于一个堆叠控制元件28对同一功率消耗部件12、18-26进行多于一个连接。 0061 接着关注图5，其是示出图4的电池组10可以被组织以支持本发明的第二实例的 一种方式的示例性示意图。 0062 图5的电池组10包含与图2A和2B中的元件一样的元件。各个电池34和电池监 视器44是这样的共同元件，相同的描述如参考图2A和2B给出的那样适用，相同的附加特 征、附。
41、加说明和例外情况也适用。 0063 在图5中，来自处理器27的控制(连接未示出，但应当理解)可以指示电池组10 的控制元件68将任一单个独立电池34或独立电池34的任意组合一起连接或不连接至输 电线16的多个输出线。来自处理器27的控制还可以指示零个或者任何一个或多个独立电 池充电选择开关70将它们的关联电池34连接至充电线72，充电线72从图4的充电端口 说 明 书CN 104080643 A 10 7/8页 11 14获得其电流。 0064 图5的配置允许零个独立电池34、一个独立电池34或者独立电池34的任意组合 被切换以对输电干线16供电。图5的配置还允许没有电池被切换以接收电荷，或者。
42、允许一 个独立电池34或独立电池34的任意组合一起由它们的关联的充电选择开关70来切换以 从充电线72接收电荷。 0065 图5的配置由此允许用户经由驾驶员接口30或者通过以自动方式工作的处理器 27以任意组合选择提供独立电池34来用于任意服务12、18-22。 0066 尽管图5示出四个独立电池34，但可以理解，本发明的第二实例允许使用少到两 个以及多达无限个独立电池34。还可以理解，尽管图5示出在线16、72与构成图2A和2B 的电池组负极端子42的公共地线74之间并联耦合的独立电池34，但本发明还涵盖使用串 联连接来提供独立电池34的组合以及独立地线的使用。本领域技术人员将了解图5的配 。
43、置的变型，其中，可以提供独立电池的这种串联连接来实现独立电池34的组合。 0067 为了以下说明的目的，在图5中，独立电池34给出区分的标识，第一电池为37A，第 二电池为37B，第三电池为37C，以及第四电池为37D。 0068 图5示出所谓的分布式电池34的构造，其中电池34可以以任何可选连接使用。 0069 接着关注图6，其是可用在本发明的第二实例中的网络分布式电池系统的更概念 化、可视化和完整的表示。在该概念化表示中，单个水平(如所示出的)交叉线76耦合至 每个独立电池34A、34B、34C、34D，以及单个垂直(如所示出的)交叉线78耦合至每个可连 接器件12、18-26。在每个交叉。
44、线76、78的交叉点82处设置桥接连接80(在图6中仅指明 了代表性的数量)，其对应于利用例如电池组10的控制元件68和充电选择开关70的处理 器开/关切换控制。充电线72不包括在图6中，但被认为是图6的交叉开关系统的重要部 分，并且充电线72可以作为另外的垂直交叉线78而被包括。 0070 现在针对本发明的第二实例的操作提供解释性和示例性的说明。 0071 在该实例中，针对每个电池34A、34B、34C、34D的最大电荷容量等同于每个电池的 最大电荷容量的100。由此，在完全充电的情况下： 0072 第一电池34A的电荷100100个单位 0073 第二电池34B的电荷100100个单位 0。
45、074 第三电池34C的电荷100100个单位 0075 第四电池34D的电荷100100个单位 0076 400个单位的合计总电荷之后表示电池组电荷容量的100。 0077 当对电池组10放电时，使用和组织独立电池34A、34B、34C、34D，而不是整个电池 组10。 0078 在本发明的第二实例的说明中，“片段”被定义为组合并连接在一起以提供电源供 应的一个或多个独立电池34A、34B、34C、34D。 0079 在使用的实例中，用户可以通过使用用户接口30、将第一独立电池34A与第二独 立电池34B配对以连接在一起对牵引系统12供电，来创建第一单个“片段”(片段1)以对 引擎供电。用户。
46、还可以创建第二“片段”(片段2)来从第三独立电池34C对光源20供电。 用户还可以创建第三“片段” (片段3)以对加热进行供电(该实例中不包括无线电)。该 分段的结果将导致电池的50被分给引擎，25用于光源，以及剩余25用于加热。 说 明 书CN 104080643 A 11 8/8页 12 0080 在车辆使用一段时间之后，为了该实例的目的，在片段1中可以存在25的放电， 即在第一独立电池34A中剩余75个单位，以及在第二独立电池34B中剩余75个单位。这 转换成电池组10整体的37.5，即(75+75)/400。为了该实例的目的，用户未使用光源和 加热，因此片段2和3剩余100。 0081。
47、 在该实例中，此时，用户决定增加用于牵引系统的电池容量，并将片段1改变为第 一独立电池34A、第二独立电池34B和第三独立电池34C的组合，这导致片段1被充电87 并转换成电池组10的总可能电荷的43。如果第三独立电池34C和第四独立电池34D被 组合，则将导致片段1被充电至100，这转换成电池组10的总电荷容量的50。 0082 其他组合也是可能的，诸如第一独立电池34A+第二独立电池34B+第三独立电池 34C片段1中的充电容量的83，转换成电池组10的可能电荷的62.5。第三独立电池 34C+第四独立电池34D+第一独立电池34A或第二独立电池34B被充电91的片段1，这 转换成电池组1。
48、0的电荷的68.75。 0083 作为对根据本发明第二实例的电池组10充电的实例，为了本实例，如果片段1是 第三独立电池34C(100个单位)、第四独立电池34D(100个单位)和第一独立电池34A(75 个单位)的组合，片段2是第二独立电池34B(75个单位)，并且加热被禁用，这转换成电池 组10的电荷的87.5。 0084 为了本实例，如果用户决定仅对片段1充电并不对片段2充电，则在充电操作结束 时，电池组被充电至其总电荷容量的93.75。 0085 本发明的第二实例提供允许实现更快、更经济的充电的技术改进。例如，如果对电 池充电12.5需要10小时，则通过对选定或所需片段的隔离充电，用户。
49、例如仅花费5个小 时来对电池充电并且可以节省5个小时的充电时间。这还避免了在给定时间点的不必要的 花费和能源浪费。 0086 本发明还提供对本发明的第一实例和本发明的第二实例的组合使用。图4至6的 分布式网络可以进一步扩展至包括如参考图1至3描述的分配的充电和放电。在该情况下， 建立了对于独立电池的连接布局以建立“片段”，如参考图1至3所述的电荷分配方法之后 可以用于确定分配限制的改变和器件18-26的使用。 0087 作为另一可能性，片段可以分配至不同的功能，诸如仅牵引以及加热、照明和无线 电。随着加热、照明和无线电片段放电，电荷分配例程可以被应用。随着加热、照明和无线 电片段变得完全放电，加热、照明和无线电功能可以包括至牵引片段中并且进一步的分配 和装置断开例程如关于图1至3所述被应用。 0088 。