02B:LA 电池
[0059]304A: Li 电池
[0060]304B: Li 电池
[0061]310:开关
[0062]313:开关
[0063]Il:电流
[0064]12:电流
[0065]V2-1:电压
[0066]V2-2:电压
[0067]V3-1:电压
[0068]V3-2:电压
【具体实施方式】
[0069]在以下的说明中，将参照各种实例性实施例来解释本发明。然而，这些实施例并非旨在将本发明限制于本文中所述的任何特定实例、环境、应用或特定实施方案。因此，提供对这些实例性实施例的说明仅是用于例示目的而不是用于限制本发明。结合构成本发明一部分的附图，以下对本发明实施例进行描述。
[0070]参照图1，其显示多化学组成电池系统100的图示。所述系统包括与第二铅酸(lead-acid ；LA)电池102B串联地连接的第一 LA电池102A。电池102A与电池102B的总成将被统称为LA电池总成102。在其他实施例中，LA电池总成102可包括仅一个电池，或其可包括任意数目的多个LA电池。
[0071]系统100也包括锂离子(lithium-1on ；Li)电池总成104。所示的Li电池总成104包括与第二 Li电池单元104B串联地连接的第一 Li电池单元104A。此外，Li电池总成104可包括单个单元或电池，或者其可包括任意数目的多个单元或电池以与LA电池102A的电压电平相匹配。
[0072]LA电池总成102与Li电池总成104并联地连接。
[0073]有多个开关106A及106B设置于LA电池总成102 (102A及102B)与Li电池总成104之间。这些开关106A及106B将沿着LA电池总成102的离散点(discreet point)电性连接至沿着Li电池总成104的离散点，从而能够将总成102及总成104中的一者或两者电性隔离。离散连接点的位置取决于化学组成、所采用的LA电池102及Li电池104的电压以及所采用的总成的数目。
[0074]首先，在与位于不同化学组成的两个电池总成102与104之间的开关106A及106B的连接点处，Li电池总成104的总电压必须小于LA电池102A与102B的总电压。这保证了电流始终从LA电池102A及102B流至Li电池104A及104B。应注意，在图1中，LA电池总成102的标称总电压是24V，但是可通过添加或去除单个的LA电池来改变总电压。举例而言，在LA总成102中串联连接的四个此种12V电池的总电压将为48V。
[0075]第二，由于LA电池总成102与Li电池总成104之间存在电压差，因而智能地控制开关106A及106B并监控在离散连接点处的电压，以防止Li电池104A及104B被过度充电。
[0076]第三，LA电池与Li电池具有不同的充电特性。因此，邻近LA电池总成102设置开关108，且邻近Li电池总成104设置开关110。此外，将开关113设置于总成104中的各单独Li电池104A与104B之间。智能地控制开关108、110及113以虑及例如LA浮动充电(floating charge)状态等特殊情况。
[0077]将电池管理系统(BMS)控制部分112可操作地耦接至电池总成102及104、以及本文中所述的各个开关，以提供本文所述的智能控制。BMS可包含多个开关(例如，功率M0SFET)以及微控制器单元(micro-controller unit ;MCU) 114。MCU 114包括用于进行存储的内存以及用于执行计算机代码的处理器，所述计算机代码管控MCU的操作以监控及控制本文所述的电池系统100的各个方面。
[0078]MCU 114耦接至ADC (模数转换)单元116以及多工器、I/O (输入及输出)控制及电平移位器118。作为另一选择，可将这些部件116以及将118的一部分整合至MCU 114中。
[0079]MCU 114对开关106A及106B进行数字控制，以调节从LA电池流至Li电池中的电荷量。MCU 114被编程成通过控制信号130C及131C接通/断开开关106A及106B。因此，可通过监控如图1所示的电压V2-l、V2-2、V3-l、V3-2以及通过监控分别流经电流传感器120及122的电流Il及12来确定自LA总成102流至Li总成104的电荷量。电流传感器120被设置成邻近开关108并与连接至开关108的LA电池102B位置相对。电流传感器122被设置成邻近开关110并与连接至开关110的Li电池104B位置相对。
[0080]MCU 114出于至少两个目的来控制开关108、110以及113。第一，MCU114控制多化学组成电池系统100的电流路径。MCU 114可选择使电流能够流经一个所选的电池化学组成/总成(102或104)或同时流经相组合的这两个化学组成/总成。在所有操作模式期间均执行该控制。第二，开关108、110及113通过防止电池系统100或其部分在规定的公差外运行来对整个系统或其部分提供保护。MCU 114用以选择性地禁用一个所选的电池化学组成/总成电流路径或这两个电池化学组成/总成电流路径，以防止对各自的电池造成损坏或造成危险状况。
[0081]举例而言，电池系统100可用作电性连接至现有的本地(native)LA电池组的Li适配器，或用作独立的多化学组成电池组。在前一实例中，LA电池102A及102B代表现有的本地电池组，而其余组件则与其连接而用作适配器系统。
[0082]在一个实例性实施例中，所使用的LA电池是每个单元标称为12V的标准LA电池。然而，所述电池不需要限制于LA化学组成或12V。在一个实例性实施例中所使用的Li化学组成是标称工作电压为3.3V的LiFePo4。然而，可在不背离本发明范围的条件下采用其他Li化学组成及电压。
[0083]在其他实施例中，可对这两种不同的化学组成电池部分/总成均使用Li电池。举例而言，图1中的电池总成102可为第一锂离子化学组成，且电池总成104可为具有第二化学组成的锂离子电池，所述第二化学组成不同于第一锂离子电池总成102的锂离子化学组成。
[0084]参照图2至图4，多化学组成电池系统100的操作可分为三个主要操作状态即系统充电201 (图2)、系统放电210 (图3)、以及系统空闲220 (图4)其中之一。在电池系统100连接至由例如充电站或电网等主电源供电的充电器150时，会发生系统充电201。在电池系统100是用于为例如高尔夫球车等外部装置供电的能量源时，会发生系统放电210。当电池系统100既未电性连接至电源、也未(在高负载状态下)向外部装置供电时，会发生系统空闲220。
[0085]在系统充电201期间，LA电池总成102及Li电池总成104两者均通过充电器150充电，这两个过程首先在图2中被表示为LA充电202A及Li充电203A。充电器150的电压被设置成比104略高的102的满充电电压。Li电池总成104会较早地充满电，这是因为其与LA电池总成102相比具有较低的内部电阻以及通常较低的容量，且Li电池总成104的组合电压电平低于并接近LA电池总成102的组合电压电平。当满足这个条件时，将通过禁用开关106A及106B来将Li电池充电关闭203B。相应地，LA电池总成102会继续单独充电直至其达到低电流充电202B为止。随着LA电池总成102达到其最终充电阶段，会达到LA浮动充电202C。当LA电池总成102被充满电时，充电器150自动地进入浮动充电模式202C。当充电器150被断开204时，MCU 114用以通过闭合开关108、110及113来禁用这两个电池化学组成电流路径。
[0086]参照第3图，当某一电流阈值被检测到流经Li电流传感器1