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CN106199447A - 用于电池组的质保跟踪器 - Google Patents

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CN106199447A
CN106199447A CN201610569996.7A CN201610569996A CN106199447A CN 106199447 A CN106199447 A CN 106199447A CN 201610569996 A CN201610569996 A CN 201610569996A CN 106199447 A CN106199447 A CN 106199447A
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GLOBAL STORAGE GROUP LLC
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Abstract

本发明公开了一种用于嵌入于电池组中的质保跟踪器的系统和方法。在一实施例中，质保跟踪器可以包括存储装置和质保控制器。质保控制器可以从电池组外部的装置接收电流测量，电流测量指示电池组的充电或放电率。然后使用接收的电流测量来计算质保值并且将质保值添加到存储的累积质保值。存储装置可以存储累积的质保值，累积的质保值可以用来评估质保条件。在各种实施例中，质保跟踪器也可以包括温度传感器和/或电压传感器。质保控制器然后可以使用接收的温度和/或电压测量来计算质保值。在一实施例中，存储的累积质保值可以用来判断质保是否到期。

Description

用于电池组的质保跟踪器
技术领域
本文所描述的这些系统和方法的实施例一般而言涉及用于电池组的质保应用。
背景技术
较大的多单体电池组通常成本显著高于常见消费电池，诸如蜂窝电话和膝上型电脑电池。替换有缺陷的电池可能导致消费者较高的费用，并且因此，消费者希望每个电池组的正常起作用。质保可以在任何缺陷的情况下向电池组的购买者提供保证。
发明内容
本发明公开了一种用于嵌入于电池组中的质保跟踪器的系统和方法。在一实施例中，质保跟踪器可以包括存储装置和质保控制器。质保控制器可以从电池组外部的装置接收电流测量，电流测量指示电池组的充电或放电率。然后使用接收的电流测量来计算质保值并且将质保值添加到存储的累积质保值。存储装置可以存储累积的质保值，累积的质保值可以用来评估质保条件。在各种实施例中，质保跟踪器也可以包括温度传感器和/或电压传感器。质保控制器然后可以使用接收的温度和/或电压测量来计算质保值。
在一实施例中，当电池组被判断为有缺陷时，可以接收警报。然后可以比较存储的累积质保值与预先限定的阈值。当累积质保值超过阈值时，可以判断电池组的质保到期。
在下文中参考附图详细地描述本发明的另外的实施例、特征和优点以及各种实施例的结构和操作。
附图说明
附图并入于本文中并且构成本说明书的部分，附图示出了本发明并且与描述一起进一步用来解释本发明的原理并且使得相关领域技术人员做出和使用本发明。
图1A、图1B和图1C是示出示例电池组的图；
图2是示出由电池组控制器和多个电池模块控制器形成的示例通信网络的图；
图3是示出示例电池组控制器的图；
图4是示出示例电池组模块控制器的图；
图5是示出示例电池组能量存储系统的图；
图6是示出了根据一实施例用来计算质保值的、在电流测量与电流系数之间的相互关系的图；
图7是示出了根据一实施例用来计算质保值的、在电温度测量与温度系数之间的相互关系的图；
图8是示出了根据一实施例用来计算质保值的、在电压测量与电压系数之间的相互关系的图；
图9是示出了根据一实施例用于使电池组的质保失效的质保阈值的图；
图10是示出根据一实施例的电池组的示例使用的图；
图11是示出了根据一实施例的示例质保跟踪器的图；
图12是根据一实施例用来计算和存储累积质保值的示例方法；
图13是根据一实施例使用质保跟踪器的示例方法；
图14是根据一实施例示出了有缺陷的电池组和相关联的质保信息的图。
在附图中，相似附图标记可以指示相同或功能相似的元件。
具体实施方式
虽然在本文中利用特定应用的说明性实施例描述了本发明，但应了解本发明并不限于这些。能取得本文所提供的教导内容的本领域技术人员在本发明的范围内的额外修改、应用和实施例都包含在本发明的保护范围之内。
术语“实施例”或“示例实施例”并不需要所有实施例包括所讨论的特征、优点或操作模式。在不偏离本发明的范围或精神的情况下，可以设计出 替代的实施例，并且熟知的元件可能并未详细描述或者可以省略以便不混淆相关细节。此外，本文所用的术语仅仅是出于描述特定示例性实施例的目的且并不意图是限制性的。除非上下文清楚地指示为其它情况，如本文所用的单数形式“一，”和“该”预期也包括复数形式。还应了解术语“包括”、“具有”和“包含”当在本发明中使用时，规定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和或部件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、构件或其群组的存在，
图1A、图1B和图1C是示出根据本发明的实施例的示例电池组100的图。具体而言，图1A和图1B描绘了电池组100的正视图，并且图1C描绘了电池组100的分解图。如图1A至图1C所示，电池组100的外壳可以包括前面板102、盖子或覆盖物112、后面板116和底部118。盖子112包括左侧部分和右侧部分，盖子112可以包括多个通气孔以便于空气通过电池组100和冷却电池组100的内部部件。在一非限制性实施例中，盖子112为“U”形并且可以由单件金属、塑料制成或者本领域普通技术人员已知的任何其它材料制成。
可以使用图1所示的紧固件128来组装电池组100的外壳，紧固件可以是螺钉和螺栓或者本领域普通技术人员已知的任何其它紧固件。电池组100的外壳还可以包括前手柄110和后手柄114。如图1C所示，前板102可以经由前面板安装件120联接到盖子112和底部118。在一实施例中，电池组100实施为可安装到机架子上的设备模块。例如，电池组100可以实施为标准19英寸机架(例如，宽度为19英寸的前面板102，和深度为22与24英寸之间并且高度为4个机架单位或“U”的电池组100，其中U为等于1.752英寸的标准单位)。如图1C所示，电池组100可以包括附连到底部118上的一个或多个安装件122。安装件122可以用来将电池组100固定于机架中以便将多个电池组布置成堆叠配置(在图5中示出)。
在图1A至图1C中，电池组100包括连接到电池组的负端子的电连接器104和连接到电池组的正端子的电连接器106。如图1A和图1B所示，电连接器104和106可以设置于电池组100的前板102上。电缆(未图示)可以附连到电连接器104和106并且用来向电池组100添加能量和从电池组100去除能量。
电池组100的前板102也可以包括状况灯和重置按钮108。在一实施例 中，状况按钮108是能按压以重置或重新启动电池组100的按钮。在一实施例中，绕按钮108中心的外环可以被点亮以指示电池组100的操作状况。这种点亮可以由光源诸如一个或多个发光二极管生成，光源联接到状况按钮108或者为状况按钮108的部分。在此实施例中，不同颜色点亮可以指示电池组的不同操作状态。例如，恒定或稳态绿光可以指示电池组100处于正常操作状态；闪烁或选通绿光可以指示电池组100处于正常操作状态并且电池组100目前使电池平衡；恒定或稳态黄光可以指示警告或者电池组100处于错误状态；闪烁或选通黄光可以指示电池组100处于错误状态并且电池组100目前使电池平衡；恒定或稳态红光可以指示电池组100处于警示状态；闪烁或选通红光可以指示电池组100需要被替换；以及无光从状况灯发出可以指示电池组100没有电力和/或需要替换。在某些实施例中，当状况灯发出红光(稳态或闪烁)或者无光时，在电池组100或外部控制器中的连接器自动打开以防止电池充电或放电。如对于本领域技术人员显然，点亮以指示电池组100的操作状况的任何颜色、选通技术等在本发明的范围内。
转至图1C，示出了安置于电池组100的外壳内侧的示例部件，包括(但不限于)平衡充电器132、电池组控制器(BPC)134和电池模块控制器(BMC)138。平衡充电器132可以是电源，诸如直流电源，并且可以向在电池组中的所有电池单体提供能量。BMC 138联接到电池模块136并且可以从包括于电池模块136中的电池单体选择性地放能，以及对电池模块136进行测量(例如，电压和温度)。BPC 134可以控制平衡充电器132和BMC 138以平衡或调整电池模块的电压和/或充电状态到目标电压和/或充电值状态。
如图所示，电池组100包括多个电磁模块并且BMC(例如，电池模块控制器138)联接到每个电池模块(例如，电池模块136)。在下文更详细地描述的一实施例中，n个BMC(其中n大于或等于2)可以以菊花链的方式链接在一起并且联接到BPC以形成单线通信网络。在此示例布置中，每个BMC可以具有独特地址并且BPC可以通过将一个或多个消息定址到任何所希望的BMC的独特地址而与BMC中每一个通信。一个或多个消息(其包括BMC的独特地址)可以包括以下指令：例如从电池模块去除能量、停止从电池模块去除能量、测量并且报告电池模块的温度和测量并且报告电池模块的电压。在一实施例中，BPC 134可以使用轮询技术从BMC中每一个获得测量(例如，温度、电压)。BPC 134 可以计算或(从电池组100外侧的控制器)接收电池组100的目标值，并且可以使用平衡充电器132和BMC的网络来调整电池模块中每一个到目标电压。因此，电池组100可以认为是智能电池组，能自行调节其电池单体到目标电压。
连接电池组100的各个部件的电布线从图1C中省略以增强可视性。在图示实施例中，平衡充电器132和电池组控制器134可以连接到底部118或安装于底部118上。虽然被示出安装于电池组100的左侧上，平衡充电器132和电池组控制器134，以及安置于电池组100中的所有其它部件可以安置于电池组100内的任何位置。
电池模块136包括多个电池单体。任意多个电池单体可以包括于电池模块136中。示例电池单体包括(但不限于)锂离子电池单体，诸如18650或26650个电池单体。电池单体可以是圆柱形电池单体、棱柱形电池单体或者袋式电池单体，仅给出几个例子。电池单体或电池模块可以例如高达100个AH电池单体或电池模块。在某些实施例中，电池单体连接成串联/并联配置。示例性电池单体配置包括(但不限于)：1P16S配置，2P16S配置，3P16S配置，4P16S配置，1P12S配置，2P12S配置，3P12S配置，以及4P12S配置。本领域普通技术人员已知的其它配置也在本发明的范围内。电池模块136包括正端子和负端子用来向包括于其中的多个电池单体添加能量和从电池单体去除能量。
如图1C所示，电池组100包括形成电池组件的12个电池模块。在另一实施例中，电池组100包括形成电池组件的包括16个电池模块。在其它实施例中，电池组100包括形成电池组件的包括20个电池模块或25个电池模块。如对于本领域普通技术人员显然，任何数量的电池模块可以连接以形成电池组100的电池组件。在电池组100中，被布置为电池组件的电池模块可以布置为串联配置。
在图1C中，电池模块控制器138联接到电池模块136。电池模块控制器138可以联接到电池模块136的正端子和负端子。电池模块控制器138可以被配置成执行下列功能中的一个、某些或全部功能：从电池模块136去除能量，测量电池模块136的电压；以及测量电池模块136的温度。如将由本领域技术人员理解到，电池模块控制器138并不限于执行刚刚描述的功能。在一实施例中，电池模块控制器138实施为安置于印刷电路板上的一个或多个电路。在电池组100中，一个电池模块控制器联接到电池组100中的电池模块中的每一个 或安装于其上。替代地，每个电池模块控制器可以经由布线而联接到一个或多个相邻的电池模块控制器以便形成通信网络。如图2所示，n个电池模块控制器(其中n是大于或等于二的整数)可以以菊花链的方式链接在一起并且联接到电池组控制器从而形成通信网络。
图2是示出由电池组控制器和多个电池模块控制器形成的示例通信网络200的图。在图2中，电池组控制器(BPC)210联接到n个电池模块控制器(BMC)220、230、240、250和260。换言之，n个电池模块控制器(其中n上大于或等于二的整数)以菊花链的方式链接在一起并且联接到电池组控制器210以形成通信网络200，通信网络200被称作分布式菊花链式电池管理系统(BMS)。具体而言，BPC 210经由通信线215联接到BMC 220，BMC 220经由通信线225联接到BMC 230，BMC 230经由通信线235联接到BMC 240，以及BMC 250经由通信线255联接到BMC 260以形成通信网络。每个通信线215、225、235和255可以是单个线，形成单线通信网络，单线通信网络允许BCM 210与BCM 220-260中每一个通信，并且反之亦然。如对于本领域技术人员显然，任何数量的BMC可以在通信系统200中以菊花链的方式链接在一起。
在通信网络200中的每个BMC可以具有独特地址，BCP 210使用该地址来与个别BMC通信。例如，BMC 220可以具有0002的地址，BMC 230可以具有0003的地址，BMC 240可以具有0004的地址，BMC 350可以具有0005的地址，以及BMC 360可以具有0006的地址。通过将一个或多个消息定址到任何所希望的BMC的独特地址，BPC 210可以与BMC中的每一个通信。一个或多个消息(其包括BMC的独特地址)可以包括以下指令：例如从电池模块去除能量、停止从电池模块去除能量、测量并且报告电池模块的温度和测量并且报告电池模块的电压。BPC210可以轮询BMC以获得关于电池组的电池模块的测量，诸如电压和温度测量。可以使用本领域技术人员已知的任何轮询技术。在某些实施例中，BPC 210持续地轮询BMC以进行测量从而持续地监视在电池组100中的电池模块的电压和温度。
例如，BPC 210可以设法与BMC 240通信，例如以便获得安装了BMC 240的电池模块的温度和电压测量。在此示例中，BPC 210生成消息并且发送消息(或指令)，消息定址到BMC240(例如，地址0004)。在通信网络200中的其它BMC可以将BPC 210发送的消息的地址解码，但是仅具有消息的独特地址的BMC (在此示例中，BMC 240)可以响应。在此示例中，BMC 240从BPC 210接收消息(例如，消息经过通信线215、225和235到达BMC 240)，并且生成响应并且经由单线通信网络(例如，响应经过通信线235、225和215到达BPC 210)发送到BPC 210。BPC 210可以接收响应并且引导BMC 240执行功能(例如，从其所安装的电池模块去除能量)。在其它实施例中，可以使用其它类型的通信网络(除了通信网络200之外)，诸如RS232或RS485通信网络。
图3是示出根据本发明的一实施例的示例电池组控制器300的图。图1C的电池组控制器134可以如根据图3的电池组控制器300所描述那样实施。图2的电池组控制器210可以如根据图3的电池组控制器300所描述那样实施。
如图3所示，示例电池组控制器300包括直流输入302(其可以是隔离的5V直流输入)、充电器切换电路304、DIP-开关306、JTAG连接件308、CAN(CANBus)连接件310、微处理器单元(MCU)312、存储器314、外部EEPROM 316、温度监视电路318、状况灯和重置按钮320、看门狗计时器322和电池模块控制器(BMC)通信连接件324。
在一实施例中，电池组控制器300也从存储电池单体中的能量供电。电池组控制器300可以由直流输入302连接到电池单体。在其它实施例中，电池组控制器300可以从连接到直流输入302的交流至直流电源供电。在这些实施例中，DC-DC电源然后可以将输入直流电转换为适合于操作电池组控制器300的各个电部件的一个或多个功率级。
在图3示出的示例性实施例中，充电器切换电路304联接到MCU 312。充电器开关电路304和MCU 312可以用来控制平衡充电器诸如图1C的平衡充电器132的操作。如上文所描述，平衡充电器可以向电池组的电池单体添加能量。在一实施例中，温度监视电路318包括一个或多个温度传感器，温度传感器可以监视在电池组内的热源温度，诸如用来向电池组的电池单体添加能量的平衡充电器的温度。
电池组控制器300也可以包括若干接口和/或连接器用于通信。这些接口和/或连接器可以联接到MCU 312，如图3所示。在一实施例中，这些接口和/或连接器包括：DIP-开关306，其可以用来设置用于标识电池组控制器300的软件比特的一部分；JTAG连接件308，其可以用来测试和调试电池组控制器300；CAN(CANBus)连接件310，其可以用来与电池组100外侧的控制器通信； 以及，BMC通信连接件324，其可以用来与一个或多个电池模块控制器诸如电池模块控制器的分布式菊花链式网络(例如，图2)通信。例如，电池组控制器300可以经由BMC通信连接件324联接到通信线，例如图2的通信线215。
电池组控制器300还包括外部EEPROM 316。外部EEPROM 316可以存储电池组的值，测量等。当切断电池组100的电源时这些值、测量等可以持续(即，将不由于失去电力而丢失)。外部EEPROM 316也可以存储可执行的代码或指令，诸如用来操纵微处理器单元312的可执行代码或指令。
微处理器单元(MCU)312联接到存储器314。MCU 312用来执行管理电池组的应用程序。如本文所述的那样，在一实施例中，该应用程序可以执行以下功能(但不限于这些功能)：监视电池组100的电池单体的电压和温度；平衡电池组100的电池单体；监视并且控制(若需要)电池组100的温度；处置在电池组100与电能存储系统的其它部件(参看下文图5)之间的通信；以及生成警告和/或警示，以及采取其它适当措施来保护电池组100的电池单体。
如上文所描述，电池组控制器可以从电池模块控制器获得温度和电压测量。温度读数可以用来确保电池单体在其规定的温度限度内操作并且调整由MCU 312上执行的应用程序计算和/或使用的温度相关值。同样，电压读数例如用来确保电池单体在其规定的电压限度内操作。
看门狗计时器322用来监视和确保电池组控制器300的适当操作。在电池组控制器300操作期间发生不可恢复或者计划外无限软件循环的情况下，看门狗计时器322可以重置电池组控制器300使得其正常重新开始操作。状况灯和重置按钮320可以用来对电池组控制器300进行手动重置操作。如图3所示，状况灯和重置按钮320和看门狗计时器322可以联接到MCU 312。
图4示出了根据本发明的一实施例的示例电池模块控制器400。图1C的电池模块控制器138可以如根据图4的电池模块控制器400所描述那样实施。图2的电池模块控制器220、230、240、250和260中每一个可以如根据图4的电池模块控制器400所描述那样实施。电池模块控制器400可以安装于电池组的电池模块上并且可以执行以下功能(但不限于此)：测量电池模块的电压；以及测量电池模块的温度；以及从电池模块去除能量(放电)。
在图4中，电池模块控制器400包括处理器405、电压参考410、一个或多个电压测试电阻器415、电源420、故障安全电路425、分流开关430、一 个或多个分流电阻器435、极性保护电路440、隔离电路445和通信线450。处理器405控制电池模块控制器400。处理器405经由电源420从电池模块控制器400所安装的电池模块接收电力。电源420可以是直流电源。如图4所示，电源420联接到电池模块的正端子并且向处理器405提供电力。处理器405也经由极性保护电路440联接到电池模块的负端子，极性保护电路440在电池模块控制器不当地安装于电池模块上的情况下保护电池模块控制器400(例如，在图4中原本要联接到正端子的电池模块控制器400的部件不当地安装到负端子并且反之亦然)。
电池模块控制器400可以经由通信线450与电池组的其它部件(例如，电池组控制器)通信。如关于图2的示例通信网络所描述，通信线450也可以用来以菊花链方式将电池模块控制器400连接到电池组控制器和/或一个或多个其它电池模块控制器从而形成通信网络。照此，电池模块控制器400可以经由通信线450来发送和接收消息(包括从电池组控制器发送的指令)。当充当通信网络的部分时，电池模块控制器400可以被分配独特的网络地址，独特的网络地址可以存储于处理器405的存储装置中。
电池模块控制器400可以经由隔离电路445与联接到通信线的其它部件(例如，电池组控制器、其它电池模块控制器)电隔离。在图4中，隔离电路445安置于通信线450与处理器405之间。隔离电路445可以将处理器405电容联接到通信线450或者可以提供本领域技术人员已知的其它形式的电隔离。
如上文所解释，电池模块控制器400可以测量其所安装的电池模块的电压。如图4所示，处理器405联接到电压测试电阻器415，电压测试电阻器415联接到电池模块的正端子。处理器405可以测量在测试电阻器415两端的电压并且比较这个测量电压与电压参考410来确定电池模块的电压。如关于图2所描述，可以由电池组控制器来指导电池模块控制器400测量电池模块的电压。在执行了电压测量之后，处理器405可以经由通信线450向电池组控制器报告电压测量。
电池模块控制器400也可以从其所安装的电池模块去除能量。如图4所示，处理器405联接到故障安全电路425，故障安全电路425联接到分流开关430。分流开关430也经由极性保护电路440联接到负端子。分流电阻器435安置于电池模块的正端子与分流开关430之间。在此实施例中，当分流开关430 打开时，分流电阻器435并不施加到电池模块的正端子和负端子，并且当分流开关430闭合时，分流电阻器435施加到电池模块的正端子和负端子以便从电池模块去除能量。处理器405可以指导分流开关430以将电阻器435选择性地施加到电池模块的正端子和负端子以便从电池模块去除能量。在一实施例中，处理器405以有规律的间隔(例如，每30秒一次)指导分流开关430施加分流电阻器435以便使电池模块持续地放电。
故障安全电路425可以防止分流开关430从电池模块去除太多能量。在处理器405故障的情况下，故障安全电路425可以指导分流开关430停止将分流电阻器435施加到电池模块的正端子和负端子。举例而言，处理器405以有规律的间隔(例如每30秒一次)指导分流开关430施加分流电阻器435以便使电池模块持续地放电。安置于处理器405与分流开关430之间的故障安全电路425可以监视处理器405发送给分流开关430的指令。在处理器405向分流开关430发送安排指令失败(这可能是由于处理器405故障造成)的情况下，故障安全电路425可以指导或造成分流开关430打开，防止电池模块进一步放电。
图4的电池模块控制器400还包括温度传感器455，温度传感器455可以测量电池模块控制器400所连接的电池模块的温度。如图4所描绘，温度传感器455联接到处理器405并且可以向处理器405提供温度测量。本领域技术人员已知的任何温度传感器可以用来实施温度传感器455。
图5是示出了电池能量储存系统500的图。电池能量存储系统500可以作为独立系统操作，或者其可以与其它电池能量储存系统组合在一起形成较大电池能量储存系统的一部分。电池能量储存系统500可以高度可扩展的，从小千瓦时级电池能量储存系统到兆瓦时级电池能量储存系统。在图5中示出的实施例中，电池能量储存系统500容纳于容器(类似于集装箱)中并且可以移动(例如，由卡车运输)。本领域技术人员已知的其它外壳在本发明的范围内。
如图5所示，电池能量储存系统500包括多个电池组，诸如电池组510。电池组510可以如上文关于图1至图4所描述实施。如上文所解释，每个电池组包括：电池单体(其可以布置于电池模块中)；电池组控制器，其监视电池单体；平衡充电器(例如，直流电源)，其向电池单体中每一个添加能量；以及，电池模块控制器的分布式菊花链式网络，其可以对电池单体进行某些测量 并且从电池单体去除能量。如所解释的那样，电池组控制器可以控制电池模块控制器的网络和平衡充电器以控制电池组的充电状态或电压。
电池能量存储系统500的电池组可以安装于机架上。多个电池组可以串联，其可以被称作电池组的串或者电池组串。例如，电池组510可以与其它电池组串联以形成电池组串520。图5示出了三个电池组串520、530和540。多个电池组串可以并联以形成电池能量储存系统。
每个电池组串可以由控制器控制，控制器可以被称作串控制器。例如，电池组串520可以由串控制器550控制。顾名思义，串控制器可以监视并未控制串的电池组。在一实施例中，多个串控制器可以使用CAN(CANBus)通信而联系在一起，CAN(CANBus)通信允许串控制器一起作为电池串控制器的总网络的部分操作。这个电池串控制器的网络可以管理并且操作任何大小的电池系统，诸如多兆瓦级集中式电池能量储存系统。在一实施例中，网络化电池串控制器(诸如电池串控制器550)之一可以指定为主电池串控制器并且用来通过发送命令来控制电池充电和放电操作，命令操作连接到电池系统的一个或多个逆变器和/或充电器。替代地，计算机或系统控制器560可以联接到并且控制电池能量储存系统中的串控制器。串控制器可以与其串中的电池组中每一个中的电池组控制器通信(例如，串控制器550可以与电池组510中的BPC通信)以监视并且控制电池组的充电和放电。在一实施例中，串控制器向其串中的每个电池组发送目标电压，并且电池组将电池单体调整到目标电压。串控制器和BPC也可以通信测量(例如，电压、温度、电流值)并且执行诊断程序、启动程序等。
在一实施例中，电池能量储存系统500包括或以其它方式连接到双向电力转换器。双向电力转换器可以使用例如经由计算机在网络(例如，因特网、以太网)上发布的命令来给电池组充电和放电。在一实施例中，在公用事业(utility)的操作者可以使用网络化计算机来控制电池能量储存系统500。可以控制双向电力转换器的有效功率和无功功率。而且，在某些实施例中，当不能提供电网电力和/或电池能量存储单元与电网断开连接时，双向电力转换器可以作为备用电源操作。
电池能量储存系统500可以用作可再生风能系统的部分，可再生风能系统包括风力涡轮。来自风力涡轮的能量可以存储于电池能量储存系统500中并且从电池能量系统500选择性地放电。同样，电池能量储存系统500可以用 作可再生太阳能系统的部分，可再生太阳能系统包括太阳能阵列。来自太阳能阵列的能量可以存储于电池能量储存系统500中并且从电池能量系统500选择性地放电。此外，电池能量储存系统500可以用作电网能量系统(电网)的一部分，电网能量系统包括电气设备。来自电网能量系统的能量存储于电池能量储存系统500中并且从电池能量系统500选择性地放电。
在一实施例中，基于电池组诸如图1A至图1C的电池组100的电池使用的质保可以考虑与电池组相关联的各种数据，诸如(但不限于)充电和放电率、电池温度和电池电压。嵌入于电池组中的质保跟踪器可以使用这条数据来计算表示电池使用了一段时间的质保值。计算的质保值可以在电池寿命中合计，并且累积值可以用来确定质保范围。利用这种方案，质保不仅可以将电池组的中放电考虑进来，而且也考虑使用电池组的方式。根据一实施例，关于图6至图9进一步讨论用来计算质保值的各种数据
电池组的充电和放电率与流动进出电池组的电流量相关并且可以基于该电流量来近似或确定，可以测量流动进出电池组的电流量。一般而言，更高的充电和放电率可以产生更多热(比较低速率更多)，这可能会在电池组上造成应力，缩短了电池组的寿命和/或导致意外的故障或其它问题。图6是示出了根据一实施例用来计算质保值的、在电流测量与电流系数之间的示例相互关系的图。对于电池组，诸如图1A至图1C的电池组100，可以直接测量电流，并且可以提供电池组的充电和/或放电率。
不同容量的电池的正常充电和放电率可以变化。因此，在一实施例中，电流测量可以规范化以便采用不同电池组的正常充电和放电率。本领域技术人员将认识到测量的电流可以基于电池组的容量规范化，产生充电率。作为一示例，1C的规范化放电率将在一小时递送电池组额定容量，例如，1,000mAh电池将提供1,000mA放电电流一小时。充电率可以允许采用相同标准来确定正常充电和放电，无论电池组额定在1,000mAh或100Ah或者本领域普通技术人员已知的任何其它额定值。
仍考虑图6，根据一实施例，示例曲线图602示出了作为规范化充电率604的函数的电流系数606。电流测量可以通过将测量电流转换为相对应的电流系数而计算质保值。在一实施例中，测量电流首先规范化以产生充电率。充电率指示电池组的充电或放电率并且允许一致的质保计算，与电池组的容量无关。 充电率然后可以映射到电流系数用于质保计算。例如，图1C的规范化充电率可以映射到电流系数2，而3C的充电率可以映射到电流系数10，指示更高的充电或放电率。在一实施例中，对于充电和放电率，可以维持单独的映射集合。在一实施例中，这些映射可以存储于查找表中，查找表存在于电池组内的计算机可读存储装置中。在另一实施例中，映射和电流系数可以存储于电池组外部的计算机可读存储装置中。替代地，在一实施例中，预先限定的数学函数可以映射到充电率或电流测量以产生相对应的电流系数，而不是明确存储映射和电流系数。
在一实施例中，高于最大充电率质保阈值608的计算的充电率可以立即使电池组的质保失效。这个阈值可以预先限定或者由质保跟踪器动态设置。在一非限制性示例中，最大质保阈值608可以设置为2C的充电率。高于最大质保阈值608的计算的充电率可以指示不当地使用电池组，并且因此质保可能并不涵盖因此所产生的问题。在一实施例中，对于电池组的充电率和放电率，可以限定最大质保阈值，而不是维持用于充电和放电二者的单个阈值。
温度是可能会影响到电池性能的另一因素。一般而言，更高的温度可能由于生成更高的内部温度而会造成电池组以更快的速率老化，更高的内部温度造成在电池组上增加的应力。这可能会缩短电池组的寿命。另一方面，较低的温度可能会在给电池组充电时造成损坏。
图7是示出了根据一实施例用来计算质保值、在电温度测量与温度系数之间的示例相互关系的图。电池组，诸如图1A至1C的电池组100可以包括一个或多个电池温度测量电路，电池温度测量电路测量在电池组内的个别电池单体或个别电池模块的温度。在另一实施例中，温度测量电路可以在电池组外部。示例曲线图702示出了根据一实施例作为测量温度704的函数的温度系数706。温度测量可以用来通过将测量的温度转换成相对应温度系数而计算质保值。在一实施例中，温度测量可以映射到温度系数以用于质保计算。例如，20℃的正常操作温度可以映射到1的温度系数，而40℃的更高的温度将映射到更高的温度系数。更高的温度系数可以指示电池损耗以更快的速率发生。在一实施例中，这些映射可以存储于查找表中，查找表存在于电池组内的计算机可读存储装置中。在另一实施例中，映射和温度系数可以存储于电池组外部的计算机可读存储装置中。替代地，在一实施例中，预先限定的数学函数可以适用于 温度测量以产生相对应的温度系数，而不是明确地存储映射和温度系数。
质保阈值也可以是电池温度的函数，诸如当温度低于预先限定的值时对电池组进行充电。在一实施例中，低于最低温度质保阈值708或者高于最大温度质保阈值710的操作温度可以立即使电池组的质保失效。这些阈值可以预先限定或者由质保跟踪器动态设置。低于最小质保阈值708或者高于最大质保阈值710的计算的操作温度可以指示不当地使用电池组，并且因此质保可能并不涵盖因此所产生的问题。在一实施例中，可以限定电池组的充电和放电的最大和最小质保阈值，而不是维持充电和放电的相同阈值。
电压和/或充电状态是可能影响电池性能的额外因素。电池组的电压(其可以测量)可以用来计算或者以其它方式来确定电池组的充电状态。一般而言，很高或很低充电状态或电压造成在电池组上的应力增加。而这会缩短电池组的寿命。
图8是示出了根据一实施例用来计算质保值的、在电压测量与电压系数之间的示例相互关系的图。电池组，诸如图1A至C的电池组100可以包括一个或个电池电压测量电路，电池电压测量电路测量在电池组内的个别电池单体的电压或电池模块的电压。在另一实施例中，电压测量电路可以在电池组外部。这些电压测量可以合计或平均化以用于计算电池组的质保值。在一实施例中，可以计算电池组的充电状态并且用来计算质保值；然而，这种计算并非总是准确的并且必须小心地确定质保计算系数。在一实施例中，电池组的测量电压可以是包含于电池组内的每个电池单体或每个电池模块的平均测量电压。
在图8中，示例曲线图802示出了根据一实施例作为测量电压804函数的电压系数806。电压测量可以用来通过将测量电压转换成相对应电压系数而计算质保值。在一实施例中，电压测量可以映射到电压系数以用于质保计算。这些映射可以针对于包含于电池组中的电池的特定类型。例如，包括一个或多个锂离子电池单体的电池组可以具有每个单体标称开路电压3.2V。在此情况下，3.2V的电压测量可以映射到电压系数1。相比而言，在特定充电或放电率3.6V或2.8V的电压测量可以映射到更高的电压系数，指示更高或更低的充电状态。在一实施例中，这些映射可以存储于查找表中，查找表存在于电池组内的计算机可读存储装置中。在另一实施例中，映射和电压系数可以存储于电池组外部的计算机可读存储装置中。替代地，在一实施例中，预先限定的数学函 数可以适用于电压测量以产生相对应的电压系数，而不是明确地存储映射和电压系数。
在一实施例中，低于最低电压质保阈值808或者高于最大电压质保阈值810的测量电压可以立即使电池组的质保失效。这些阈值可以预先限定或者由质保跟踪器动态设置。在一非限制性示例中，最低质保阈值808和最大质保阈值810可以设置为分别指示电池单体的过度放电和过度充电。低于最小质保阈值808或者高于最大质保阈值810的测量电压可以指示不当地使用电池组，并且因此质保可能并不涵盖因此所产生的问题。
图9是示出了根据一实施例用于使电池组的质保失效的示例质保阈值的图。如先前所描述，不当地使用电池组可能造成质保自动失效。例如，极端操作温度、电压或充电/放电率可以使质保立即失效。
在各种实施例中，电池组可以存储在电池组的寿命中的最低记录电压901、最大记录电压902、最低记录温度903、最大记录温度904、最大记录充电电流905、以及最大记录放电电流906。这些值可以由能测量或计算前述数据的任何装置或装置组合来记录，诸如(但不限于)分别地，一个或多个电池电压测量电路、电池温度测量电路和电流测量电路，这些装置将关于图8至图9进一步描述。在一替代实施例中，电池组可以在计算机可读存储装置中最大记录电流，而不是最大充电和放电电流。在一实施例中，数据测量可以在电池寿命期间周期性地记录于计算机可读存储装置中。对于最小值901和903，如果新记录的值小于存储的最小值，那么先前存储的值被新记录的值重写。对于最大值902、904、905和906，如果新记录的值大于存储的最小值，那么先前存储的值被新记录的值重写。
在一实施例中，每个电池组可以在计算机可读存储装置中保持质保阈值列表，例如，阈值911-916。在另一实施例中，质保阈值列表可以保持在电池组外部的计算机可读存储装置中。质保阈值可以指示用来确定质保范围外部的电池组的使用的最小和最大限度。质保跟踪器可以周期性地比较最小和与最大值901-906与质保阈值911-916以判断电池组的质保是否将失效。
在一实施例中，电池组可以将质保状况存储于计算机可读存储装置中。质保状况可以是能表示状况的任何类型的数据。例如，质保状况可以是二进制标志，二进制标志判断质保是否失效。质保状况也可以例如是具有一组可能值 的枚举类型，诸如(但不限于)有效、到期和失效。
如图9所示，质保状况基于所记录的最小和最大值901-906与预先限定的质保阈值911-913来设置。例如，最小记录电压901是1.6V并且最低电压阈值911是2.0V。在此示例中，最小记录电压901小于最低电压阈值911，并且因此质保失效，如在框921中所示。这将在质保状况中反映出来并且存储。在各种实施例中，当质保失效时，可以生成电子通信并且由电池组和/或系统来发送，其中，电池组用来向选定个人通知质保已经失效。电子通信也可以包括关于造成质保失效的条件或使用的细节。
图10是示出根据一实施例的电池组的示例使用的图。除了如关于图9所描述记录最小数据值和最大数据值之外，也可以收集使用频率统计。例如，使用统计可以基于电池电压测量、电池温度测量和/或充电/放电电流测量来记录。
在一实施例中，对于每种类型的记录数据，可以限定一个或多个值范围。在图10所示的示例中，限定的测量电压范围是2.0V-2.2V、2.2V-2.4V、2.4V-2.6V、2.6V-2.8V、2.8V-3.0V、3.0V-3.2V、3.2V-3.3V、3.3V-3.4V、3.4V-3.5V、3.5V至3.6V和3.6V-3.7V。这些范围可以是锂离子电池常见的，例如以便俘获与这些电池相关联的典型电压。每个限定的范围可以与计数器相关联。在一实施例中，每个计数器存储于电池组内的计算机可读存储装置中。在其它实施例中，计数器可以存储于电池组外部，流入在电存储单元的串控制器或系统控制器中，如关于图5所描述。这可以允许在多个电池组上进一步合计使用统计。
在一实施例中，可以周期性地取得电压测量。当测量值在限定范围内时，相关联的计数器可以递增。那么，每个计数器的值表示属于相关联值范围内的测量频率。然后使用频率统计来创建直方图，直方图显示在电池组的寿命中或者在一段时间中的使用测量分布。同样，对于其它测量或计算的数据，诸如(但不限于)电池温度测量和充电/放电电流测量，可以记录频率统计。
例如，电池使用1002表示在电池组寿命期间进行的电压测量分布。电池使用1002可以指示电池组的普通或正常使用，具有在3.0V与3.2V之间的最高测量频率。相比而言，电池使用1004可能指示更不利的使用。
直方图，诸如在图10中显示的那些，可以适用于制造商或销售商确定 电池组的不当或未覆盖使用的范围。在一实施例中，分布数据也可以用来分析和诊断电池组缺陷和质保索赔。
图11是示出了根据一实施例的示例质保跟踪器的图。质保跟踪器1110包括处理器1112、存储器1114、电池电压测量电路1116和电池温度测量电路1118。电池电压测量电路1116和电池温度测量电路1118可以实施为安置于印刷电路板上的单个电路或单独电路。在某些实施例中，诸如在上文中关于图2和图4详细描述的那些，安置于电池组中的每个电池模块可以联接到电池模块控制器，电池模块控制器包括电池电压测量电路以及电池温度测量电路。在这些实施例中，示例质保跟踪器1110的处理器1112和存储器1114可以是电池组控制器(诸如图3的电池组控制器300)的一部分或者实施为电池组控制器内。因此，因此，质保跟踪器1110可以是分布式电池管理系统的部分或者实施于分布式电池管理系统内，诸如关于图5所描述。
在各种实施例中，电压可以测量为包含于电池组内的电池单体或电池模块的合计电压或平均电压。电池温度测量电路1118可以包括一个或多个温度传感器以周期性地测量在电池组内的电池单体温度或电池模块温度并且将合计或平均温度测量发送到处理器1112。
在一实施例中，处理器1112也从电池电流测量电路1122接收周期性电流测量。电池电流测量电路1122可以在质保跟踪器1110的外部。例如，电池电流测量电路1122可以与串控制器1120在一起。串控制器1120可以是电存储单元的部分，如关于图5所描述，并且可以控制电池组的子集。在另一实施例中，电池电流测量电路1122可以是质保跟踪器1110的部分。
处理器1112可以基于所接收的电压、温度和电流测量来计算质保值。在一实施例中，每个质保值表示在记录所接收的测量时的电池使用。一旦接收，测量可以转换为用于计算质保值的相关联的系数。例如，从电池电压测量电路1116接收的电压测量可以转换为相对应的电压系数，如关于图8所描述。同样，所接收的温度测量和电流测量可以转换为相对应温度和电流系数，如关于图6和图7所描述。
在一实施例中，处理器1112可以通过将电压系数、温度系数和电流系数乘在一起来计算质保值。例如，当电池组不充电也不放电时电流系数可为0。计算的质保值因此将也为0，指示未发生使用。在另一实例中，当电池温度和电 压在最佳水平时，相对应温度和电压系数可以为1。所计算的质保值然后将等于对应于测量电流的电流系数。当所有系数大于零时，质保值基于电压、温度和电流测量指示电池使用。
如先前所描述，额外测量或计算数据也可以用于计算质保值。根据一实施例，质保值也可以基于任何组合电压、温度和电流系数来计算。
虽然质保值表示在一时间点的电池使用，电池组的质保基于电池组寿命的电池使用(其可以由电池组的制造商限定)。在一实施例中，存储器1114存储累积质保值，累积质保值表示在电池组的寿命期间的电池使用。每次计算质保值时，处理器1112可以向存储器1114中存储的累积质保值添加质保值。然后使用累积质保值来判断电池质保值有效还是到期。
图12是根据一实施例用来计算和存储累积质保值的示例方法。示例方法的每个阶段可以表示存储于计算机可读存储装置上的计算机可读指令，计算机可读指令由处理器执行，造成处理器执行一个或多个操作。
方法1200始于阶段1204，测量电池组内的电池单体电压。在一实施例中，用于不同电池单体或电池模块的电池单体电压测量可以在电池组上合计或平均化。在阶段1206，可以测量电池单体温度。在一实施例中，不同电池单体或电池模块的电池单体温度测量可以在电池组上合计或平均化。在阶段1208，可以接收充电/放电电流测量。阶段1204、1206和12508可以以同时或以任何次序执行。
在阶段1210，使用测量的电池电压、测量的电池温度和所接收的电流测量来计算质保值。在一实施例中，每个质保值表示在记录所接收的测量时的电池使用。一旦接收，测量可以转换为用于计算质保值的相关联的系数。例如，电压测量可以转换为关于图8所描述的相对应的电压系数。同样，温度测量和所接收的电流测量可以转换为相对应温度和电流系数，如关于图6和图7所描述。
在一实施例中，可以通过使电压系数、温度系数和电流系数乘在一起来计算质保值。例如，当电池组不充电也不放电时电流系数可为0。计算的质保值因此将也为0，指示未发生使用。在另一实例中，当电池温度和电压在最佳水平时，相对应温度和电压系数可以为1。计算质保值然后将等于对应于测量电流的电流系数。当所有系数大于零时，质保值基于电压、温度和电流测量指示电 池使用。
如先前所描述，额外测量或计算数据也可以用于计算质保值。根据一实施例，质保值也可以基于任何组合电压、温度和电流系数来计算。
在阶段1212，所计算的质保值添加到存储的累积质保值。在一实施例中，累积质保值可以存储于电池组内。在其它实施例中，累积质保值可以存储于电池组外部。然后可以使用累积质保值来判断电池组质保是有效的或到期的，如将在下文中关于图13和图14进一步讨论。
图13是根据一实施例使用质保跟踪器的示例方法。图13始于阶段1302，此时接收指示电池组具有操作问题或者在其它方面具有缺陷的警告或警报。在一实施例中，警报可以作为电子邮件其它电子通信向负责监视电池组的操作者发布。在其它实施例中，警告或警报可以是听觉或视觉警报，例如在有缺陷电池组上的闪烁红光，诸如在上文中关于图1A和图1B的状况按钮所描述的警告。
在阶段1304，比较存储于有缺陷的电池组中的累积质保值与预先限定的阈值。这个阈值可以设置为基于电池组的正常使用而提供特定质保阶段。例如，阈值可以设置为使得电池组可以基于正常使用而涵盖于10年的质保。以此方式，电池组的野蛮使用可以减小电池组的有效质保期。
在阶段1306，判断所存储的累积质保值是否超过预先限定的阈值。如果存储的累积值超过了预先限定的阈值，方法1300继续进行到阶段1308。在阶段1308，判断电池组的质保到期。如果存储的累积值并不超过阈值，方法结束，指示电池组质保并未到期。
图14是示出根据一实施例的示例电池组和相关联的质保信息的图。当电池组被报告为有缺陷时，可以执行对质保信息的分析。如图14所示，电池组1404存在于电存储单元1402中，类似于图5的电存储单元500的电池组。响应于电池组1404有缺陷的警报，电池组1404可以从电存储单元1402去除以进行分析。
在一实施例中，电池组1404可以连接到具有显示器1406的计算装置。以此方式，电池组操作者、销售商或者制造商能查看各种质保信息和状况从而确定哪一方在经济上负责维修电池组1404。在图14所示的示例中，质保阈值可以设置为500,000,000并且电池组的累积质保值为500,000,049。由于累积质保 值超过了质保阈值，电池组质保确定到期，并且电池组操作者或拥有者应在经济上负责维修。
在一实施例中，可以查看电池组1404的质保信息，而无需从电存储单元1402物理地去除电池组1404。例如，存储的质保信息可以经由可以访问的网络发送到电池组1404外部的装置以进行分析。
在上文中借助于功能构建块描述了本发明的实施例，功能构建块示出了所规定的功能和其关系的实施。这些功能构建块的边界在本文中任意地限定以便于描述。也可以限定替代边界，只要适当地执行规定的功能和其关系。而且，标识符诸如“(a)”、“(b)”、“(i)”、“(ii)”等有时用于不同的元件或步骤。这些标识符出于清楚目的而使用并未未必指定元件或步骤的次序。
具体实施例的前文的描述也将全面地披露本发明的一般性质，其它人通过采用本领域技术内的知识能够易于修改和/或调适以用于各种应用诸如具体实施例，无需过度实验，而不偏离本发明的一般构思。因此，基于本文中展示的教导内容和引导，这些调适和修改预期在所公开的实施例的意义和范围内。应了解本文中的短语或术语是出于描述目的并且并无限制意义，使得本说明书的术语或短语将由本领域技术人员根据教导内容和指导来解释。
本发明的范畴和范围不应限于上文所描述的实施例，而是应仅根据权利要求和其等效物来限定。

Claims (20)

1.一种嵌入于电池组中的质保跟踪器，所述质保跟踪器包括：存储装置，所述存储装置被配置成存储累积质保值；以及
质保控制器，其被配置成：
从所述电池组外部的装置接收电流测量，所述电流测量指示所述电池组的充电或放电率；
使用所述接收的电流测量来计算质保值；以及将所述质保值添加到存储的累积质保值。
2.根据权利要求1所述的质保跟踪器，还包括：温度传感器，其被配置成测量所述电池组的温度并且向所述质保控制器报告所述温度测量。
3.根据权利要求2所述的质保跟踪器，其中，所述质保控制器还被配置成使用所述温度测量来计算所述质保值。
4.根据权利要求1所述的质保跟踪器，还包括：电压传感器，其被配置成测量所述电池组的电压并且向所述质保控制器报告所述电压测量。
5.根据权利要求4所述的质保跟踪器，其中，所述质保控制器还被配置成使用所述电压测量来计算所述质保值。
6.根据权利要求2所述的质保跟踪器，还包括：电压传感器，其被配置成测量所述电池组的电压并且向所述质保控制器报告所述电压测量。
7.根据权利要求6所述的质保跟踪器，其中，所述质保控制器还被配置成使用所述温度测量和所述电压测量来计算所述质保值。
8.根据权利要求1所述的质保跟踪器，其中，所述质保控制器和所述存储装置安置于印刷电路板上，所述印刷电路板嵌入于电池组中。
9.一种向电池组提供质保跟踪的方法，包括：
从所述电池组外部的装置接收电流测量，所述电流测量指示所述电池组的充电或放电率；
使用所述接收的电流测量来运算质保值；以及将所述质保值添加到存储的累积质保值。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：测量所述电池组的温度并且使用所述温度测量来计算所述质保值。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括：测量所述电池组的电压并且使用所述电压测量来计算所述质保值。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括：测量所述电池组的电压并且使用所述温度测量值和所述电压测量来计算所述质保值。
13.根据权利要求9所述的方法，还包括：存储所述电池组的最大电流测量。
14.根据权利要求10所述的方法，还包括：存储所述电池组的最大温度测量和最小温度测量。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括：存储所述电池组的最大电压测量和最小电压测量。
16.一种使用嵌入于电池组中的质保跟踪器的方法，包括：
接收所述电池组有缺陷的警报；
比较存储的累积质保值与预先限定的阈值；以及
当所述累积质保值超过所述阈值时，判断所述电池组的质保无效。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于还包括：
比较存储的最大电流测量与最大电流阈值；以及
当所述存储的最大电流测量大于所述最大电流阈值时判断所述电池的质保失效。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于还包括：
比较存储的最大温度测量与最大温度阈值并且比较存储的最小温度测量与最小温度阈值；以及
当所述存储的最大温度测量大于所述最大温度阈值时或者所述存储的最小温度测量小于所述最小温度阈值时，判断所述电池的保质期失效。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于还包括：
比较存储的最大电压测量与最大电压阈值并且比较存储的最小电压测量与最低电压阈值；以及
当所述存储的最大电压测量大于所述最大电压阈值时或者所述存储的最小电压测量小于所述最低电压阈值时，判断所述电池的保质期失效。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述累积质保值由所述电池组存储。
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