用来检测具有操作问题或缺陷的电池组的系统和方法与流程

本文所描述的系统和方法的实施例总体而言涉及检测具有操作问题或缺陷的电池组。

背景技术：

在较大、多单体电池组中未检测到的问题或缺陷可能会导致电损坏或火灾。通常，仅在故障之后或者可能并不经常的常规维修期间来检查电池组。然而，即使电池组表现为正常起作用，也可能存在问题或缺陷。如果电池组是较大电池阵列的部分，那么该阵列可能看起来正常起作用，即使在一个电池组中存在问题或缺陷时，并且检测问题或缺陷变得越来越困难。

技术实现要素：

本发明公开了用来检测具有操作问题或缺陷的电池组的系统和方法。在一实施例中，平衡充电器可以被配置成向电池组充电。可以记录平衡充电器操作的时间量。然后可以比较记录的时间与指示与预定操作时间的确定方差的阈值时间。如果记录的时间超过了阈值时间，电池组可以确定为具有操作问题或缺陷。在一实施例中，可以基于电池组的平均电池单体或电池模块温度来调整阈值时间。

在一实施例中，警告或警报可以响应于确定了电池组具有操作问题或缺陷而发出。确定为具有操作问题或缺陷的电池组的操作也将终止以防止任何不利影响。

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能制造本发明的内容。

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是示出根据一实施例基于自放电率和充电时间的电池组的示例分布的图；

图7是示出了根据一实施例在温度与电池组的充电时间之间相互关系的图；

图8是示出了根据一实施例用来检测具有操作问题或缺陷的电池组的示例系统的图；

图9是示出根据一实施例从电池组阵列聚合数据以进行分析的图；

图10是示出了根据一实施例用来检测具有操作问题或缺陷的电池组的示例方法的图；

图11是示出根据一实施例的示例计算系统的图。

元件首先出现的图通常由相对应附图标记中最左边的一个或多个数字来指示。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移除能量。

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。对于本领域普通技术人员显而易见的是，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：例如从电池模块移除能量、停止从电池模块移除能量、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移除能量。

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移除能量，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：例如从电池模块移除能量、停止从电池模块移除能量、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。BPC 210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BMC 240(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移除能量)。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MCU312。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；以及从电池模块移除能量(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的电压与电压参考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移除能量。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移除能量。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移除能量。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从电池模块移除太多能量。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移除能量。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。

电池组，诸如图1A至图1C的电池组的单体可以在不使用时在一段时间自然地失去某些能量，这可能被称作电池组的自放电率。此外，电池组中包括内阻比其它电池单体更高的电池单体，这种电池组可能需要比电池组的其它单体更多地充电。为了维持电池单体平衡，平衡充电器可以周期性操作以对电池组的单体充电，补偿电池单体自放电和不同内阻。为了维持电池组的有用存储容量，需要这种周期性充电。不同电池单体的自放电率可以基于电池单体杂质或其它因素而不同。

图6是示出根据一实施例，基于自放电率和充电时间的电池组的示例分布的图。曲线602示出了在一段时间基于每个电池组的自放电率606的电池组的示例分布。轴线604指示了具有特定自放电率的电池组的数量。曲线602指示了正常分布，其中某些电池组具有更高或更低的自放电。

曲线608示出了基于每个电池组的充电时间610的电池组的类似分布。在一实施例中，计时器可以跟踪平衡充电器诸如图1C的平衡充电器132的操作时间来判断在一段时间电池组的充电时间。轴线612指示在一段时间内具有相似充电时间的电池组的数量。

如图6所示，预期电池组的自放电率和充电时间相似。在一实施例中，可以收集多个电池组在一段时间的数据以便确定电池分布602和608。多个电池组的平均充电时间可以提供健康电池组(例如，在可接受的公差内操作的电池组)的预期充电时间的可靠指示。从这些分布，可以选择高于平均充电时间的最大预期方差614。例如，最大方差614可以设置为与多个电池组的平均充电时间的两个标准偏差。在一实施例中，超过最大方差614的充电时间可以指示电池组具有操作问题或缺陷。本领域技术人员将认识到最大方差614可以是高于电池组的预期充电时间的任何值并且可以是静态的或者在收集了标准数据时自动更新。

图7是示出根据一实施例的电池组的温度与充电时间之间相互关系的图。曲线702示出了基于每个电池组的充电时间706，电池组的示例分布。轴线704指示在一段时间期间具有相似充电时间的电池组的数量。如图7所示，曲线702表示对于电池组中每一个，基于20℃的一致的电池温度，电池的分布。在一实施例中，电池温度可以例如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温度。

温度对于电池组性能具有显著影响。例如，更高的温度可能会增加电池的自放电率。在一非限制性示例中，电池组在恒定20℃可以每个月自放电2％并且在恒定30℃每月增加到10％。曲线710示出了基于充电时间706，电池组的分布，其中，每个电池组具有30℃的温度。在30℃，每个电池组的充电时间维持正常分布，但是平均和预期充电时间转移。

因为在不同温度的分布转移，最大方差708可以更新以补偿温度波动。在一实施例中，一个或多个温度传感器可以监视电池组的平均电池单体或电池模块温度。温度传感器可以在电池组的内部或外部。然后可以响应于温度变化来动态地调整最大方差708。例如，如果电池组的平均电池模块经确定为30℃，最大预期方差可以调整为最大方差712。这可以防止替换健康电池组，例如当电池组的充电时间在30℃的温度在最大方差708与最大方差712之间时。在其它实施例中，可以作为电池模块温度的替代或者与电池模块温度组合地，监视环境温度，并且可以响应于环境温度变化来动态地调整最大方差708。

图8是示出了根据一实施例，用来检测具有操作问题或缺陷的电池组的示例系统的图。在一实施例中，系统800包括电池组802和分析器808。电池组802可以包括平衡充电器804，诸如图1C的平衡充电器132，和计时器806。电池组802可以联接到电网810。这允许适当地接通和切换平衡充电器804以对电池组802的单体进行充电。

在一实施例中，计时器806记录平衡充电器804操作的时间量。计时器806可以嵌入于电池组中，作为电池组控制器的部分，诸如图3的电池组控制器300。替代地，计时器806可以单独于电池组控制器。在一实施例中，计时器806可以在特定时间段之后或者以特定时间间隔重置。例如可以在每个月的第一天重置计时器806以记录在这个月平衡充电器804操作的时间量。替代地，计时器806可以保持累积操作时间或者在规定的时间段，例如最近30天充电器操作的时间。

在一实施例中，计时器806可以周期性地向分析器808发送记录的操作时间。在一实施例中，分析器808可以是电池组802的一部分。例如，分析器808可以集成到电池组802的电池组控制器内，诸如图3的电池组控制器300。在其它实施例中，分析器808可以在电池组802外部并且可以实施于任何计算系统上，如在图9中所描述的那样。在其中电池组802是电存储单元(诸如图5的电存储单元)的部分的实施例中，分析器808可以是串控制器或系统控制器的部分，如关于图5所描述。

在一实施例中，分析器808可以选择时间段并且比较记录的选定时间段的记录操作时间与阈值时间。阈值时间可以指示与平衡充电器806的预期操作时间的确定的方差。预期操作时间可以表示对于选定的时间段，电池组的预期充电时间，考虑诸如(但不限于)电池使用和自放电率等因素。分析器808可以基于对从多个电池组收集的数据的统计分析从而设置预期的操作时间和阈值时间并且可以在收集到额外数据时进行调整。如果电池组802是电池组阵列的部分，可以基于对阵列中全部电池组或电池组子集的分析来确定预期和阈值操作时间。此外，在一实施例中，可以基于电池组的平均电池单体或电池模块温度或者电池组周围的环境温度来动态地调整阈值时间，如关于图7所描述。在一实施例中，一个或多个温度传感器可以监视电池组温度或环境温度并且向分析器808提供测量。然后，分析器808可以使用接收的温度测量来调整阈值时间。

在一实施例中，如果记录的操作时间超过阈值时间，分析器808可以确定电池组具有操作问题或缺陷并且可能需要维护和/或替换。在此情况下，分析器808可能向适当方诸如负责监视电池组的操作者发出警报。在一实施例中，警报可以作为电子邮件或者其它电子通信发出。在其它实施例中，发出的警报可以是听觉或视觉的，例如，在电池组上的闪烁红灯，诸如在上文中关于图1A和图1B的状况按钮108所描述的警告。

在一实施例中，分析器808也可以响应于确定电池组具有操作问题或缺陷而终止电池组操作。这可以充当用来排除具有操作问题或缺陷的电池组操作时可能发生的任何不利影响的机构。

图9是示出根据一实施例，对电池组阵列进行分析的数据的聚合。在一实施例中，能量系统，诸如图5的电存储单元，包括多个电池组902。每个电池组902可以包括计时器以记录电池组充电的时间量。记录的时间可以存储于每个电池组中，如在904所示。在一实施例中，每个计时器可以集成到每个电池组的电池组控制器内，诸如图3的电池组控制器300，其包括处理器和用来存储记录的时间的存储器。

在一实施例中，可以由一个或多个串控制器，诸如图5的串控制器550(如在906所示)和/或由系统控制器诸如图5的系统控制器560(如在908所示)聚合。如图9所示，每个串控制器可以管理多个电池组的子集。

在一实施例中，聚合的记录时间可以由一个或多个串控制器或者系统控制器发送给一个或多个分析器910，诸如图8的分析器808。分析器910可以收集关于多个电池组的各种数据以便检测并且识别具有操作问题或缺陷的电池组，如关于图8所描述。在一实施例中，分析器910可以是每个串控制器和/或系统控制器的部分。以此方式，分析可以基于电池组的分组是局部的，或者对于整个系统来执行。在一实施例中，分析器910可以在多个电池组、串控制器和系统控制器外部。

图10是根据一实施例用来检测具有操作问题或缺陷的电池组的示例方法的流程图。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，其当由处理器执行时造成处理器实施一个或多个操作。

方法1000始于阶段1002，记录平衡充电器操作的时间量。平衡充电器可以是电池组的部分，诸如图1C的平衡充电器132并且被配置成向电池组的单体充电。

在阶段1004，比较特定时间段记录的操作时间与阈值时间。阈值时间可以指示与平衡充电器的预期操作时间的最大确定方差。预期操作时间可以表示在特定时间段电池组的预期充电时间，考虑到诸如(但不限于)电池使用和自放电率等因素。

在阶段1006，判断记录的操作时间是否超过阈值时间。这可以指示电池组充电时间比预期更长并且可能需要维护和/或替换。在阶段1008，如果记录的操作时间超过了阈值时间，那么警报可以提供给适当方，诸如负责监视电池组的操作者。在一实施例中，警报可以作为电子邮件或其它电子通信来发布。在其它实施例中，发布的警报可以是听觉或视觉的，例如在电池组上的红光。返回至阶段1006，如果记录的操作时间并不超过阈值时间，方法结束。

图11是可以用来实施各种实施例或者各种实施例的特定部件的示例计算系统。各种实施例可以例如使用一个或多个熟知的计算机系统诸如计算机系统1100来实施。计算机系统1100可以是执行本文所描述的功能的任何熟知的计算机，诸如可以购自国际商业机器公司(International Business Machines)、苹果公司(Apple)、Sun、HP、Dell、索尼(Sony)、东芝(Toshiba)等的计算机。

计算机系统1100包括一个或多个处理器(也被称作中央处理单元或CPU)诸如处理器1104。处理器1104可以连接到通信基础结构或总线1106。

一个或多个处理器1104可以各为图形处理单元(GPU)。在一实施例中，GPU是处理器，处理器是专用电子电路，专用电子电路被设计成快速处理电子装置上的数学密集应用。GPU可以具有高度并行结构，高度并行结构高效地用于较大数据块的并行处理，诸如计算机图形应用、图像和视频常用的数学密集的数据。

计算机系统1100还包括(多个)用户输入/输出装置1103，诸如监视器、键盘、点击装置等，其通过(多个)用户输入/输出接口1102而与通信基础结构1106通信。

计算机系统1100还包括主要或主存储器1108，诸如随机存取存储器(RAM)。主存储器1108可以包括一个或多个缓存级别。主存储器1108中存储控制逻辑(即，计算机软件)和/或数据。

计算机系统1100还可以包括一个或多个次要存储装置或存储器1110。次要存储器1110可以包括(例如)硬盘驱动112和/或可移除的存储装置或驱动装置1114。可移除的存储驱动装置1114可以是软盘驱动装置、磁带驱动装置、高密度盘驱动装置、光学存储装置、磁带备份装置和/或任何其它存储装置/驱动装置。

可移除的存储驱动装置1114可以与可移除的存储单元1118互动。可移除的存储单元1118包括计算机可用或可读存储装置，在计算机可用或可读存储装置上存储计算机软件(控制逻辑)和/或数据。可移除的存储单元1118可以是软盘、磁带、高密度盘、DVD、光学存储盘和/或任何其它计算机数据存储装置。可移除的存储驱动装置1114以熟知方式从可移除的存储单元1118读取和/或向可移除的存储单元118写入。

根据一示例性实施例，次要存储器1110可以包括其它装置、仪器或其它方案来允许计算机系统1100访问计算机程序和/或其它指令和/或数据。这些装置、仪器或其它方案可以包括例如可移除的存储单元1122和接口1120。可移除的存储单元1122和接口1120的示例可以包括程序盒和盒接口(诸如在视频游戏装置中看到的程序盒和盒接口)、可移除的存储芯片(诸如EPROM或PROM)和相关联的插座、记忆棒和USB端口、存储卡和相关联的存储卡槽和/或任何其它可移除的存储单元和相关联的接口。

计算机系统1100还可以包括通信或网络接口1124。通信接口1124允许计算机系统1100与远程装置、远程网络、远程实体等的任何组合进行通信和互动(个别地或者总体上，由附图标记1128标注)。例如，通信接口1124可以允许计算机系统1100与远程装置1128在通信路径1126上通信，通信路径1126可以是有线的和/或无线的，并且其可以包括LAN、WAN、因特网等的任何组合。控制逻辑和/或数据可以经由通信路径1126传输到计算机系统1100和从计算机系统1100传输。

在一实施例中，包括上面存储了控制逻辑(软件)的有形计算机可读或可用介质的有形设备或制品在本文中也可以被称作计算机程序产品或计算机存储装置。这包括(但不限于)计算机系统1100、主要存储器1108、次要存储器1110和可移除的存储单元1118和1122以及实施前面所描述的这些的组合的有形制品。这些控制逻辑当由一个或多个数据处理装置(诸如计算机系统1100)执行时造成这些数据处理装置如本文所描述操作。

基于在本发明中所包含的教导内容，相关领域的技术人员将意识到如何使用数据处理装置、计算机系统和/或除了图11中示出的架构之外的计算机架构来使用本发明。特别地，实施可以利用软件、硬件和/或除了本文所描述那些之外的操作系统实施方式来操作。

贯穿本发明所描述的软件可以在有形的计算机可读存储装置上实施为一个或多个计算机可读指令，这些计算机可读存储装置为诸如持续存储装置(例如只读存储器(ROM)、闪速存储器、磁性存储装置、光盘等)、非持续存储装置(例如，随机存取存储器(RAM))等，这些装置可以由处理器执行以实施一个或多个操作。

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在本文提出的教导和指导下进行解释。

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。