电池辅助电动车辆充电系统和方法与流程

本文所公开的实施例针对于一种电池辅助电动车辆充电系统和能用来给电动车辆充电的方法。

背景技术：

由于通过焚烧化石燃料而产生的温室气体的副作用变得越来越明显，例如污染，全球变暖等，对于利用电动车辆来替换燃烧燃料的车辆具有不断增长的需求。近来，车辆制造商生产和销售电动车辆，因此，电动车辆充电站需要向电动车辆提供能量。

技术实现要素：

本文所公开的实施例针对于一种可以用来给电动车辆充电的电池辅助的电动车辆充电系统和方法。某些公开的实施例描述了一种电池辅助电动车辆充电站(“充电站”)，其能向电动车辆提供来自电网或者来自电网与电池能量存储系统(BESS)的组合的功率。充电站可以联接到电网并且可以包括或者以其它方式联接到BESS。

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至图1C是电池辅助电充车辆充电系统的示例实施例的图；

图2A至图2B是电池辅助电充车辆充电系统的示例实施例的图；

图3A至图3B是电池辅助电充车辆充电系统的示例实施例的内部部件的图；

图4A至图4C示出了根据本发明的实施例的电池辅助电动车辆充电站的示例状态机；

图5A、图5B、图5C和图5D是示出示例性电池组的图；

图6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7是示例电池组控制器的图；

图8是示出示例电池模块控制器的图。

图9A至图9C是示出电池能量存储系统的示例实施例的图；

图10A至图10B是示出示例串控制器的图；

图11是示出示例串控制器的图。

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，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将认识在本发明的范围内的额外修改、应用和实施例和本发明将具有重要应用的额外的领域。

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。除非上下文清楚地表明为其它情况，例如，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。

本文所公开的实施例针对于一种可以用来给电动车辆充电的电池辅助的电动车辆充电系统和方法。某些公开的实施例描述了一种电池辅助电动车辆充电站(“充电站”)，电池辅助电动车辆充电站能向电动车辆提供来自电网或者来自电网与电池能量存储系统的组合的功率。充电站可以联接到电网并且可以包括或者以其它方式联接到电池能量存储系统。

在某些情形下，充电站可以向电动车辆提供来自电网和电池能量存储系统的能量。这可以被称作“快速”或“迅速”充电。在其它情形下，充电站可以向电动车辆提供来自电网的能量，但是并不提供来自电池能量存储系统的能量。这可以被称作“慢速”充电。快速充电可以向正充电的电动车辆提供更多功率，并且因此可以以比慢速充电更短的时间量来给电动车辆充电。当电池能量存储系统不能提供能量时，充电站可以以慢速充电模式操作。例如，当电池能量存储系统内的电池放电低于特定水平时，电池能量存储系统可以停止提供能量。在某些实施例中，电网能同时经由充电站以及电池能量存储系统向电动车辆提供能量(例如，以给其中的电池充电)。

在一实施例中，电池辅助电动车辆充电站可以向电动车辆提供至多50千瓦(kW)的功率，诸如来自电网的20kW和来自电池能量存储系统的30kW的功率。在此实施例中，充电站当以慢速充电模式操作时可以提供20kW并且当以快速充电模式操作时可以从电网和电池能量存储系统的组合提供超过20kW(例如，50kW)。对于本领域普通技术人员显然，充电站可以被配置成提供多于或少于50kW的功率，并且可以被配置成从电网提供比电池能量存储系统更多的功率，或者从电池能量存储系统提供比从电网更多的功率。在下文中更详细地讨论电池辅助电动车辆的这些和其它特征。

转至图1A至图1C，示出了根据本发明的实施例的示例电池辅助电动车辆充电系统100A至图100C。系统100A至图100C包括电网101、电池能量存储系统(BESS)106和充电站103。在某些实施例中，BESS 106可以安置于充电站103的封壳内。充电站103可以向电动车辆102提供能量。在图1A至图1C中，充电站103设有标准充电接口109，标准充电接口109可以与电动车辆102的充电系统兼容。

转至图1A，示出了示例电池辅助的电动车辆充电系统100A。在此实例中，电池辅助电动车辆充电系统，两个能量和/或电源连接到充电站103：(1)来自电网101的交流电(AC)和(2)来自BESS 106的直流(DC)电。来自电网101的交流电由充电站103中的一个或多个功率转换器而转换为直流电。充电站103向电动车辆102提供直流电。在图1A的实施例中，在BESS 106不能向电动车辆102提供能量的情况下(例如，因为在BESS 106中的电池已经放电到低于预定阈值)，电动车辆102仍从电网101接收能量。在此实施例中，充电站103用来给BESS 106的电池充电，类似于其给电动车辆102充电的方式。

转至图1B，示出了另一示例电池辅助的电动车辆充电系统100B。在此实例电池辅助电动车辆充电系统中，BESS 106向充电站103提供能量，并且电网101经由AC/DC转换器108向BESS 106提供功率。因此，不同于图1A中示出的实施例，在图1B中的电网101并不直接联接到充电站103。然而，在图1B中的电网101经由AC/DC转换器108和BESS 106向充电站103间接提供能量。BESS 106从电网101(经由AC/DC转换器108)充电。

转至图1C，示出了另一示例电池辅助的电动车辆充电系统100C。在此实施例中。系统100C包括在充电站103外部的双向AC/DC转换器108。如图所示，两个能量和/或电源连接到充电站103：(1)来自电网101的交流电；以及(2)经由双向AC/DC转换器108和BESS 106的交流电。来自电网101的交流电可以由双向AC/DC转换器108转换为直流电并且用来给BESS 106的电池充电。在此实施例中，在BESS 106不能向电动车辆102提供能量的情况下(例如，因为在BESS106中的电池已经放电到低于预定阈值)，在图1C的实施例中，电动车辆102仍可从电网101接收功率。

在图1A至图1C示出的示例实施例中，BESS 106包括一个或多个电池组。当在BESS 106内的电池放电低于特定水平(例如，电压水平或电荷水平)时，BESS 106停止向电动车辆提供能量直到电池再充电。在某些实施例中，可以在站103使用电网101提供的能量给电动车辆102充电的同时将BESS 106再充电。即，在某些实施例中，电网101可以同时给BESS 106和电动车辆102充电。可以用来实施BESS 106的示例电池组和示例电池组管理系统的细节在下文中更详细地描述。

图2A示出了电池辅助电动车辆充电站的示例实施例。在此示例中，电池辅助电动车辆充电站210包括两个单独单元：充电单元211和BESS 212。如图所示，充电单元211和BESS 212联接成能量从充电单元211提供给BESS 212并且也能从BESS 212提供给充电单元211(例如，由图2A中连接充电单元211与BESS 212的实线所示)。充电单元211和BESS 212也通信地联结成通信信号能从充电单元211发送给BESS 212并且也能从BESS 212发送给充电单元211(例如，由图2A中连接充电单元211与BESS 212的虚线所示)。在示例实施例中，通信链路可以实施为控制器局域网(CAN)，但是并不限于此。

仍考虑图2A，充电单元210包括充电器213和充电器控制器214。充电器213可以包括一个或多个AC/DC转换器，AC/DC转换器将从电网接收的交流电转换为直流电。充电器213也可以包括一个或多个DC/DC转换器，DC/DC转换器将从BESS 212接收的直流电从第一电压转换为第二电压。向电动车辆充电所需的直流电压的具体值可以由充电器控制器214确定。充电站控制器214包括处理单元，处理单元与电动车辆中的处理单元通信。充电器控制器214的处理单元与存在于电动车辆中的处理单元之间的通信可以包括接收电动车辆内的电池的充电状态和/或向电动车辆充电所需的电压和/或电流值。图2A的BESS 212可以如图所示由电池箱215来实施。如图所示，电池箱215是用来保持电池组阵列为堆叠布置的结构。堆叠组之一可以是电池系统控制器(其在某些实施例中可以被称作串控制器)。电池系统控制器可以控制BESS 215的某些方面，诸如当电池组充电和放电时，以及监视电池组的操作参数诸如电压、温度和充电状态。

图2B示出了电池辅助电动车辆充电站的另一示例实施例。在此示例中，电池辅助电动车辆充电站201包括集成为单个单元的充电单元202和BESS 203。充电单元202和BESS 203联接成能量从充电单元202提供给BESS 203并且也能从BESS 203提供给充电单元202(例如，由图2B中连接充电单元211与BESS 212的实线所示)。而且，充电单元202和BESS 203也通信地联结成使得通信信号能从充电单元202发送给BESS 203并且也能从BESS 203发送给充电单元202(例如，由图2B中连接充电单元211与BESS 212的虚线所示)。在示例实施例中，通信链路可以实施为控制器局域网(CAN)，但是并不限于此。

在图2B中，充电单元202包括充电器206和充电器控制器207。充电器206可以包括一个或多个AC/DC转换器，AC/DC转换器将从电网接收的交流电转换为直流电。充电器206也可以包括一个或多个DC/DC转换器，DC/DC转换器将从BESS 203接收的直流电从第一电压转换为第二电压。向电动车辆充电所需的直流电压的具体值可以在充电器控制器207确定。充电站控制器207包括处理单元，处理单元与电动车辆中的处理单元通信。充电器控制器207的处理单元与存在于电动车辆中的处理单元之间的通信可以包括由充电器控制器207的处理单元接收电动车辆内的电池的充电状态和/或由向电动车辆充电所需的电压和/或电流值。

仍考虑图2B，BESS 203可以包括一个或多个电池组，诸如电池组204。每个电池组包括一个或多个电池。而且，BESS 203还包括控制/接口板205。控制/接口板205包括电池系统控制器(其在某些实施例中被称作串控制器)，电池系统控制器管理和控制BESS 203内的电池组的操作。

图3A是示出电池辅助电动车辆充电系统300A的示例实施例的内部部件的图。在图3A中描绘的示例部件可以用来实施图2A的充电站210和/或图2B的充电站201。图3A的电池辅助电动车辆充电系统300A包括BESS 370和充电单元380，充电单元380包括一个或多个AC/DC模块355和一个或多个DC/DC模块360。在此实施例中，AC/DC模块355联接到电网365，并且DC/DC模块360经由电池接触器375联接到BESS 370。如关于图2A和图2B所解释，BESS 370和充电单元380可以集成到相同物理封壳内或者可以实施为单独物理单元，单独物理单元经由电缆布线等而联接在一起。

充电系统300A包括电源开关385。在某些实施例中，电源开关385可以是三态开关，三态开关可以打开、连接到EV或者连接到BAT。当连接到EV时，电源开关385完成在充电单元380与电动车辆350之间的连接，允许充电单元380向电动车辆350提供能量以向其电池充电。当连接到BAT时，电源开关385完成在充电单元380与BESS 370之间的连接，允许AC/DC模块355向BESS370和提供能量并且向其电池充电。在某些实施例中，BESS 370实施与电动车辆350相同的接口和/或协议(例如，CHAdeMO)以与充电单元380联接。在这些实施例中，BESS 370以与电动车辆相同的方式表现和经由充电单元380充电。

电池接触器375可以打开或闭合，取决于充电系统300A的状态。例如，电池接触器375可以闭合以在BESS电池放电以向电动车辆350提供能量时完成在BESS 370与DC/DC模块360之间的连接。电池接触器375可以打开以在BESS 370不能向电动车辆350提供能量(例如，BESS电池耗尽时)时或者当BESS电池经由电网365充电(将电源开关385连接到BAT允许AC/DC模块355经由电网365向BESS电池充电)时断开BESS 370与DC/DC模块360。在其它实施例中，硬件或软件启动信号可以代替电池接触器375用来连接和断开BESS 370和DC/DC模块360。

如上文所解释，充电系统300A能通过从电网365和BESS 370提供能量而以“快速”或“迅速”模式向电动车辆350提供能量。在此模式，电源开关385连接到EV以完成在充电单元380与电动车辆350之间的连接，并且电池连接器375闭合以完成在BESS 370与DC/DC模块360之间的连接。因此，AC/DC模块355可以经由电网365向电动车辆350提供能量并且DC/DC模块360能经由BESS 370向电动车辆350提供能量。

充电系统300A也能通过仅从电网365提供能量而以“慢速”充电模式向电动车辆提供能量。在此模式，电源开关385连接到EV以完成在充电单元380与电动车辆350之间的连接，并且电池连接器375打开以断开在BESS 370与DC/DC模块360之间的连接。因此，AC/DC模块355可以经由电网365向电动车辆350提供能量，但是DC/DC模块360不能经由BESS 370向电动车辆350提供能量。当BESS电池耗尽并且不能向电动车辆350安全地提供能量时，充电系统300A可以进入“慢速”充电模式。

图3B还示出了电池辅助电动车辆充电系统的示例实施例的内部部件。在图3中所描绘的示例部件可以用来分别实施图2A和图2B的充电站210和201。图3的电池辅助电动车辆充电系统300包括BESS 312和充电单元314。如关于图2A和图2B所解释，BESS 312和充电单元314可以集成到相同物理封壳内或者可以实施为单独物理单元，单独物理单元经由电缆布线等而联接在一起。

BESS 312包括一个或多个电池组301和控制/接口板303。控制/接口板303可以包括电池系统控制器302和接口卡311。接口卡311可以提供在电池系统控制器302与充电单元314之间的通信接口。即，接口卡311可以经由控制/接口板303上的通信路径而与电池系统控制器302通信。这种通信路径描绘为图3中的虚线，其连接接口卡311与电池系统控制器302。接口卡311也可以被配置成使用有线或无线通信来与充电单元314交换信号。在一示例实施例中，在接口卡311与充电单元314之间的连接经由CAN总线发生。在某些实施例中，接口卡311和电池系统控制器302被配置成经由传输控制协议(TCP)交换数据。

通过操作AC/DC(304-充电电池)和DC/DC(305-放电电池)模块来控制充电和放电。接口卡311启动和禁止这些模块。电池系统控制器302向电池提供安全性并且其充当汽车中的处理器，发送用来控制充电率的值。

在一实施例中，控制/接口板303还包括安置于接口卡311上或接口卡311中的启动单元321。启动单元321可以实施于软件或硬件(诸如继电器)中。启动单元321可以由电池系统控制器302用来控制BESS 312提供给电动车辆309的功率量。

此外，电池系统控制器302可以根据其从一个或多个电池组301接收的状况信号来控制电池组功能中的某些。来自电池组的状况信号可以包括(但不限于)关于电池组的充电状态、温度或电压的信息。作为示例，电池系统控制器302可以接收关于电池组中一个或多个的电压的信号，诸如电池组的电压高于或低于操作阈值的警报。作为另一示例，电池系统控制器302可以接收关于电池组的温度的信号，诸如温度高于或低于操作阈值的警报。电池系统控制器302也可以从充电单元314接收信号。

仍考虑图3，充电单元314联接到BESS 312和电网313。充电单元314可以包括一个或多个AC/DC模块(例如，AC/DC模块304)和/或一个或多个DC/DC模块(例如，DC/DC模块305)。多个AC/DC模块可以并联。同样，多个DC/DC模块可以并联。每个AC/DC模块304可以执行交流到直流电转换。在图3中，每个AC/DC模块304可以从电网313接收输入交流电并且输出直流电。每个DC/DC模块可以执行直流至直流电转换以将第一直流电压转换为第二直流电压。AC/DC模块304和DC/DC模块305的输出可以在软件或硬件中启动或禁止。

图3的充电单元314包括至少两个功率路径315和316。功率路径316用来从电网313和/或从BESS 312向电动车辆309提供能量。功率路径315用来从电网313向BESS 312提供能量(经由充电控制器306和功率路径316)以便使其中的电池充电和/或再充电。功率路径315和316可以例如是直流轨。

如先前所述的那样，控制/接口板303可以包括：启动单元321，其可以由电池系统控制器302用来控制BESS 312提供给充电单元314和因此电动车辆309的功率量。在一示例实施例中，图3的接口卡311的启动单元321可以启动或禁止一个或多个DC/DC模块(例如，DC/DC模块305)，从而控制从BESS 312递送给电动车辆309的直流电量。例如，启动单元321可以使用软件来禁止一个或多个DC/DC模块(例如，DC/DC模块305)。替代地，启动单元321可以控制继电器并且断开从BESS 312到一个或多个DC/DC模块(例如，DC/DC模块305)的能量流动。

图3的充电单元314还包括充电器控制器306。充电器控制器306包括处理单元317和电源开关单元320。充电器控制器306还包括电源接口308，能量通过电源接口308提供给电动车辆309。电源接口308可以是标准电动车辆电源接口诸如CHAdeMO，但并不限于此。在某些实施例中，电源接口308可以是专用接口。

充电器控制器306也可以使用电源开关单元320来控制能量从电网313到BESS 312的提供。在一实施例中，电源开关单元320可以在至少三种状态之间转变以提供能量：(i)第一状态，其中能量从电网313经由一个或多个AC/DC模块提供给BESS 312的电池组；(ii)第二状态，其中能量从电网313经由一个或多个AC/DC模块和从BESS 312经由一个或多个DC/DC模块提供给电动车辆；以及(iii)第三状态，其中能量经由一个或多个AC/DC模块从电网313提供给电动车辆。如对于本领域技术人员显然，其它状态也在本发明的范围内。例如，电源开关单元可以包括第四状态，其中，能量从BESS 312经由一个或多个DC/DC模块提供给电动车辆而不从电网313提供能量。电源开关单元320可以使用一个或多个开关(例如，一个或多个三态开关)来实施，但并不限于此。

图3的充电单元314还包括车辆充电指示器307，车辆充电指示器307能用来判断电动车辆是否正被充电。例如，车辆充电指示器307可以测量电流、电压、功率或充电容量以判断车辆当前是否正被充电。这种指示器可以例如由充电单元314上的按钮或限位开关来实施，使得当按压时，其指示电动车辆正被充电。这种指示器的状况可以通信到控制/接口板303内的电池系统控制器302。随后，电池系统控制器302可以使用这种状况信息，例如来指导BESS 312内的电池放电，和/或启动或禁止一个或多个DC/DC模块(例如，DC/DC模块305)输出。作为另一示例，电池系统控制器302判断基于指示器307的状况，何时或者(可选地)以什么速率来给BESS 312中的电池充电或放电、由BESS 312供应的电池器控制器306确定的功率水平和/或电池组(例如，电池组301)的充电状态。

仍参考图3，充电控制器306可以经由通信路径318与电动车辆309通信。充电控制器306也可以经由通信路径319与BESS 312通信。通信路径318和319可以是本领域技术人员已知的任何有线或无线通信路径。例如，通信路径318和319可以是CAN总线。

在充电器控制器306中，通信接口由字母C指示并且电源接口由字母P指示。此外，在充电单元314与BESS 312之间的通信可以通过使用通信总线319发送和接收信号而实现。当信号发送到BESS 312时，其可以由接口卡311接收，若需要，接口卡311随后使这个信号与电池系统控制器302通信以便被处理和作用。同样，当使用通信总线319将信号发送到充电单元314时，其可以由存在于充电器控制器306中的处理单元317接收和处理以便在必要时处理和作用。

在一实施例中，在充电单元314与BESS 312之间的通信包括充电器控制器306，充电器控制器306向存在于控制/接口板303上的电池系统控制器302发送信号以设置从电池输出的最大功率水平。这个最大功率水平可以由充电控制器306内的处理单元317基于最大功率请求或者电动车辆309的电池的充电状态来计算。

在一示例中，电池辅助电动车辆充电系统300能向电动车辆309提供高达50kW的功率。在此示例中，充电系统300可以包括两个AC/DC模块304和三个DC/DC模块305，每个AC/DC模块304能从电网向电动车辆309提供10kW的功率，每个DC/DC模块305能从BESS 312向电动车辆309提供10kW的直流电。充电系统300能以快速充电模式向电动车辆309充电(例如，从电网313和BESS 312提供能量)或者以慢速充电模式向电动车辆309充电(例如，从电网313而不是BESS 312提供能量)。在此示例中，快速充电模式可以提供至多50kW功率，而慢速充电模式可以提供至多20kW的功率。对于本领域技术人员显然，充电系统300可以以快速和慢速充电模式提供其它功率值，诸如(但不限于)50kW用于快速充电和10kW用于慢速充电；50kW用于快速充电和30kW用于慢速充电；60kW用于快速充电和30kW用于慢速充电；40kW用于快速充电和20kW用于慢速充电等。并且本领域技术人员应了解，任何数量的AC/DC模块和DC/DC模块可以包括于充电系统中以定制以快速充电和慢速充电模式提供的功率量。充电系统300能提供1kW、5kW、10kW的增量或任何其它增量。

在电动车辆的电池(或多个电池)接近完全充电状态(或者实现阈值充电水平)时，充电系统300也能逐渐地减小或逐步降低提供给电动车辆309的功率量。在一示例中，启动单元(例如，存在于接口卡311上的启动单元321)可以用来基于电动车辆所请求的具体功率量而控制充电系统中的现用DC/DC模块的数量。通常，当电动车辆开始充电时，其电池耗尽或者电荷低，并且因此三个DC/DC模块(例如)可以被启动并且与两个AC/DC模块(例如)一起用于充电电动车辆(例如，提供50kW)。一旦电动车辆内的电池的充电状态到达(例如)到50％充电，DC/DC模块中的仅两个可以被启动和/或与两个AC/DC模块一起用于以40kW速率给电动车辆充电。当电动车辆内的电池的充电状态到达(例如)到70％充电，DC/DC模块中的仅一个可以被启动与两个AC/DC模块一起用于以30速率给电动车辆充电。最后，当电动车辆内的电池的充电状态到达(例如)到90％，无DC/DC模块可以被启动，并且两个AC/DC模块可以用于以20kW速率给电动车辆充电。考虑到相同示例，如果在第一电动车辆充电之后不久，第二电动车辆到达并且请求再充电，并且在电池能量存储系统内的电池耗尽，电池辅助电动车辆充电系统300可以以慢速充电模式给第二电动车辆充电(例如，通过使用仅由电网313提供的20kW的功率)。以此方式，第二电动车辆可能开始充电，即使BESS 312暂时不能提供功率。

图3A和图3B的示例充电系统300A和300B的部件的布置分别对应于图1A的示例充电系统100A。然而，本领域技术人员将认识到在图3A和图3B中描绘的部件可能被重新布置并且可能添加额外部件来实施示例充电系统100B和100C而不偏离本发明的范围。

转至图4A至图4C，示出了根据本发明的示例实施例的电池辅助电动车辆充电站的示例状态机。状态机400A至图400C示出了电池辅助电动车辆充电系统的各种示例操作状态和造成充电系统从一个状态转变为另一状态的条件。在图4A至图4C中，状态机400A至400C的每个彼此排斥的状态与一组输入和输出参数相关联。输入参数的变化可能触发到不同状态的转变。状态转变造成至少一个输出参数变化。在下文中，将详细地描述这些输入和输出参数。图4A的状态机400A分别对应于图1A的充电系统100A和图3A和图3B的充电系统300A和300B。因此，若适当，图4A的讨论将参考图1A、图3A和图3B中所描绘的系统。

状态机400A包括以下状态：“启动(START)”状态410A、“闲置(IDLE)”状态420A、“放电(DISCHARGE)”状态430A、“恢复(RECOVER)”状态400A、“放松(RELAX)”状态450A和“保护(PROTECT)”状态480A。上述状态机状态的集合一起用来实施控制系统，控制系统允许使用来自电网的单相交流电。添加BESS允许车辆充电系统提供充分的功率来满足“快速充电”车辆充电会话的预期。在没有BESS的情况下，单相交流电网连接不能以实施“快速充电”功能所需的速率来供应功率。因此，在添加了BESS的情况下，该系统能以更加廉价的电网连接而执行其功能。图4A的状态机400A可以实施为计算机可读代码，计算机可读代码存储于非暂态计算机可读存储介质上。

在图4A中，输入参数可以包括输入变量和/或系统条件。在一实施例中，输入参数包括：全信号(“F”)，其可表明BESS的所有电池组充电高于最大阈值(例如，具有高于最大电压阈值的电压)；空信号(“E”)，其可表明BESS的所有电池组放电低于最小阈值(例如，具有低于最小电压阈值的电压)；以及电动车辆存在信号(“EVP”)，其可以表明电动车辆存在于充电站。例如，最小电压阈值E＝1可以是2.5V，而最大电压阈值F＝1可以是3.65V。

在图4A中，输出参数可以确定硬件部件的操作。例如，第一输出参数可以控制接触器，当闭合时，接触器允许BESS内的电池向充电站提供能量。这个输出参数可以被称作电池接触器(“BATC”)。另一输出参数控制开关，开关能将BESS联接到充电站或者将电动车辆联接到充电站。这个输出参数可以被称作电源开关(“SWP”)。交流电流(“ACC”)是另一输出参数，另一输出参数表明电网是否向充电站提供交流电。此外，状态机400A还可以使用第四输出参数，被称作电流极限(“CL”)，其表明向BESS电池充电所需的电流量。

状态机400A始于启动(START)状态410A并且转变为闲置(IDLE)状态420A，在闲置(IDLE)状态420A，不存在BESS电池的充电或放电。在闲置(IDLE)状态420A，电池系统控制器监视电池组的状况并且等待指示需要状态变化的输入条件。例如，如果检测到电动车辆存在(EVP＝1)，状态机400A从闲置(IDLE)状态420A转变为放电(DISCHARGE)状态430A。如上文所解释，可以使用限位开关或类似机构来检测电动车辆在充电站的存在。

在放电(DISCHARGE)状态430A，电源开关连接到EV(“SWP＝EV”)以将充电站连接到电动车辆，并且闭合电池接触器(“BATC＝1”)以允许BESS经由充电站向电动车辆提供能量。即，BESS电池可以放电以经由充电站向电动车辆提供能量，这也可以经由电网向电动车辆提供能量。如上文所解释，当充电站经由电网和BESS向电动车辆提供能量时，其可以被认为“快速”或“迅速”充电。

在此实施例中，电动车辆向充电站发送向其电池充电特定电流量的请求，并且充电站判断如何来满足该请求。即，充电站确定从电网提供多少能量并且从BESS提供多少能量。在一实施例中，充电站在其从BESS提供任何能量之前使用电网能量(至多最大量，例如20kW)。

当不再存在电动车辆时(EVP＝0)，状态机400A从放电(DISCHARGE)状态430A转变为恢复(RECOVER)状态440。在恢复(RECOVER)状态440A，电源开关连接到BAT(“SWP＝BAT”)以完成在充电站与BESS之间的连接使得能对BESS电池充电。在恢复(RECOVER)状态440A，使用来自电网的能量来给BESS电池充电。充电站使用算法1(“alg.1”)确定从电网汲取以向BESS电池充电的电流量，算法1(“alg.1”)关于图4B更详细地描述。在状态机400A中，向电动车辆充电优先于向BESS电池充电。因此，如果当处于恢复(RECOVER)状态440A时，电动车辆变得存在于充电站(“EVP＝1”)，状态机400A转变回放电(DISCHARGE)状态430A。

当BESS电池充满(F＝1)，即到达或超过最大阈值时，状态机400A从恢复(RECOVER)状态440A转变为放松(RELAX)状态(F＝1)。在放松(RELAX)状态450A，充电站停止向BESS电池充电以允许BESS电池的电压降低回到低于最大阈值(F＝0)。当BESS电池的电压降低回到低于最大阈值(F＝0)时，状态机400A从放松(RELAX)状态450A转变到恢复(RECOVER)状态440A以重新开始对BESS电池充电。

当电流极限(即，向BESS电池充电所需的电流量)降低到低于最小电流(“CL<I min”)，表明BESS电池被充电并且完成算法1时，状态机400A从恢复(RECOVER)状态440A转变到闲置(IDLE)状态420A。在某些实施例中，I min等于10Amp。

返回至放电(DISCHARGE)状态430A，当空信号为真E＝1(E＝1)，表明BESS电池放电低于最小阈值时，状态机400A从放电(DISCHARGE)状态430A转变为保护(PROTECT)状态480A。在保护(PROTECT)状态480A，打开电池接触器(“BATC＝0”)以使BESS与充电单元断开使得BESS不能向充电单元提供能连。在保护(PROTECT)状态480A，电动车辆仍可由来自电网的功率充电。如上文所讨论的那样，这可以认为是“慢速”充电模式。在此实施例中，向电动车辆充电具有比向BESS电池充电更高的优先权，并且因此状态机400A保持在保护(PROTECT)状态480A直到电动车辆不存在(“EVP＝0”)。当电动车辆不存在(“EVP＝0”)时，状态机400A转变为恢复(RECOVER)状态440A。

转至图4B，状态机400b对应于图1B的充电系统100B。因此，若适当，图4B的讨论将参考图1B中所描绘的系统。状态机400B包括以下状态：“启动(START)”状态410B、“闲置(IDLE)”状态420B、“放电(DISCHARGE)”状态430B、“恢复(RECOVER)”状态440B、“放松(RELAX)”状态450B、警报-放松状态(“AL_RELAX”)460B、警报-恢复状态(“AL_RECOVER”)470B和“保护(PROTECT)”状态480B。状态机400B也可以包括“测试(TEST)”状态和“平衡(BALANCE)”状态，这两个状态在下文中描述。上述状态机状态的集合一起用来实施控制系统，控制系统允许使用来自电网的单相交流电。添加BESS启动车辆充电系统以提供充分的功率来满足“快速充电”车辆充电会话的预期。在没有BESS的情况下，单相交流电网连接不能以实施“快速充电”功能所需的速率来供应功率。因此，在添加了BESS的情况下，该系统能以更加廉价的电网连接而执行其功能。图4B的状态机400B可以实施为计算机可读代码，计算机可读代码存储于非暂态计算机可读存储介质上。

在图4B中，输入参数可以包括输入变量和/或系统条件。在一实施例中，这些输入参数包括：需求信号(“D”)，其可以表明电动车辆的充电请求；以及空信号(“E”)，其可表明BESS的所有电池组放电低于第一最小阈值(例如，具有低于第一最小电压阈值的电压)。而且，在BESS内的电池系统控制器接收的输入参数还可以包括：高阈值信号(“H”)，其可以表明在电池组之一内的电池之一的电压超过了预定最大电压阈值；以及，警报低信号(“A”)，其可以表明在电池组之一内的电池之一的电压降低到低于第二最小电压阈值(例如，小于设置空信号E的第一最小电压阈值)。例如，最小电压阈值设置E＝1可以是2.5V，而最大电压阈值设置A＝1可以是2.0V，并且最大电压阈值设置H＝1可以是3.65V。

在图4B中，输出参数可以确定硬件部件的操作。例如，第一输出参数可以控制接触器，当闭合时，接触器允许BESS内的电池由电网充电。这个输出参数可以被称作电池充电接触器(“BC”)，此外，另一输出参数可能造成接触器闭合，允许经由汽车充电器向电动车辆输出直流电流。这个输出参数可以被称作汽车充电接触器(“CC”)。另一系统输出启动或禁用AC/DC转换器。这个输出可以被称作充电器启动(“CE”)。此外，状态机400b还可以使用第四输出参数，被称作电流极限(“CL”)，电流极限表明向BESS中电池充电所需的电流量。CL值可以降低到低边界值I_min与高边界值I_max之间并且包括低边界值I_min和高边界值I_max例如，I_min≤CL≤I_max)。例如，I_min可以设置为10Amps并且I_max可以设置为50Amps。如对于本领域技术人员显然，可以使用其它输入和输出参数并且在本发明的范围内。

状态机400B始于启动(START)状态410B并且转变为闲置(IDLE)状态420B，在闲置(IDLE)状态420B，不存在BESS内电池的充电或放电。在闲置(IDLE)状态420B，电池系统控制器监视电池组的状况并且等待指示需要状态变化的输入条件。例如，如果检测到充电需求(D＝1)，或者在电池组上观察到临界低充电状态(A＝1)，转变是从闲置(IDLE)状态420B转变到不同状态。

状态机400B还包括“放电(DISCHARGE)”状态430B，在“放电(DISCHARGE)”状态430B，经由电网和BESS提供的能量来给电动车辆充电。在一实施例中，基于电动车辆所需的电流来确定用来给电动车辆充电的电流极限CL值，如下：信号由电动车辆发送给充电站，表明电动车辆充电状态。这条信息由在充电站内的充电单元用来计算应对电动车辆充电的速率。可以由BESS提供这个规定充电率的部分或全部。

在一实施例中，由电网提供的最大功率限制为特定阈值水平，例如20kW。在此实施例中，诸如闭环等机构可以由充电站用来维持从电网汲取的功率低于设置阈值水平。而且，在此实施例中，充电站基于由电动车辆需求的功率而确定需要由BESS提供的功率量。通常，由BESS内的电池组提供的电压是固定的，并且所确定的功率可以用来规定所需电流极限CL。这种设置递送给电动车辆的功率值和相对应的CL的方法被称作图4中的“算法1”。在此实施例中，充电站可以随后将这条信息发送给BESS。这条信息可以由电池系统控制器处理和用来确定在BESS内的电池组的放电率。如将由本领域技术人员了解，算法1是非限制性示例并且其它算法也在本发明的范围内。

仍考虑图4B，在一实施例中，当电动车辆被充电高于特定阈值水平时，电池辅助电动车辆充电系统可能会影响电动车辆的充电率降低。例如，当电动车辆到达高于特定阈值水平的充电状态时，充电站可以禁止一个或多个DC/DC模块。作为补充或作为替代，对于电动车辆的不同的充电状态，电池系统控制器可以设置BESS内的电池组的不同放电率。例如，在初始状态，第一速率，例如0.6C，可以用来给电动车辆充电，而当电动车辆电池50％满的，这个速率可以降低到第二速率，例如，0.4C并且当电动车辆电池70％满的，进一步减小至第三速率，例如0.3C。

状态机400B还包括“恢复(RECOVER)”状态440B，在“恢复(RECOVER)”状态440B，不存在来自电动车辆的充电请求(D＝0)，并且使用由电网提供的功率，BESS使用由电网提供的所有功率来使其中的电池组再充电。

状态机400B还包括“放松(RELAX)”状态450B，在放松(RELAX)状态450B，停止对BESS内的电池组充电(CE＝0)以允许在所有电池组内的电池电压降低回到低于预定最大阈值。

在一实施例中，可以做出从恢复(RECOVER)状态440B到放松(RELAX)状态450B的转变。如果当对电池组内的电池充电时，由电池系统控制器接收到指示在BESS内的电池之一上观察到高于预定最大阈值的电压(即，H＝1)，则做出这种转变。

此外，如果通过以减小的速率重新开始对电池充电(CE＝1)而将输入参数H设置为零(代表在任何电池组内无电池具有高于预定最大阈值的电压)，可以做出从放松(RELAX)状态450B到恢复(RECOVER)状态440B的转变。从恢复(RECOVER)状态440B到放松(RELAX)状态450B和从放松(RELAX)状态450B到恢复(RECOVER)状态440B的转变可以发生多次直到电池不能被任何进一步充电。例如，在每次从放松(RELAX)状态450B转变到恢复(RECOVER)状态440B后，电流极限CL设置为进一步减小的值直到其到达下电流极限(CL＝Imin)。

如果使用下电流极限(CL＝I_min)以恢复(RECOVER)状态440B对电池充电时，在电池能量存储系统内的电池系统控制器处观察到输入参数值从0至1的变化，表明在至少一个电池组内的电池中至少一个具有高于预定最大电压的电压，做出到放松(RELAX)状态450B的转变。随后，一旦电池组中的电池的单体电压降低回到正常状态，并且输入参数H再次设置为0，减小了CL的值。由于这种减小导致CL值降低到低于下电流极限(CL＝I_min)，中止充电过程并且在电池能量存储系统内的电池实现完全充电时，从恢复(RECOVER)状态440B转变到闲置(IDLE)状态420B。在从放松(RELAX)状态450B转变为恢复(RECOVER)状态440BV时确定CL值的程序在图4中被称作“算法2”。

仍考虑图4B，状态机400B还包括“保护(PROTECT)”状态480B。在保护(PROTECT)状态480B，电动车辆需要充电(即，D＝1)，同时也设置输入参数空(即，E＝1)，表明在电池组内的电池中的至少一个的电压降低到低于第一最小阈值水平(但是并不低于设置警报输入参数A为1的第二最小阈值)。在此状态，若可能，由电动车辆所需的所有充电由电网经由AC/DC转换器例如AC/DC转换器108来提供。然而，如果电动车辆所需的充电率(例如，电流值)高于由电网通过AC/DC功率模块可能提供的充电率(由于AC/DC功率模块本身的最大功率递送限制)，那么由BESS提供的充电率(例如，提供给电动车辆的电流)设置为最大，例如通过将电流设置为最大电流极限(CL＝I_max)。因为由AC/DC功率模块提供的功率并不足以防止电池仍实现相同的功率汲取，电池将继续失去电荷。这种设置CL的方法被称作图4B中的“算法3”。在电池继续失去电荷的一段时间之后，在电池能量存储系统内的一个或多个电池组内的电池的充电状态(例如，电压)将仍逐渐地降低到低于第二最小电压阈值(即，导致A＝1)，这将造成到“警报-恢复(ALARM-RECOVER)”状态470B的转变。

在警报-恢复(ALARM-RECOVER)状态470B，使用由电网提供的能量来给电池组内的电池充电，而输出参数AC设置为0以防止电池组任何进一步放电，直到算法2完成并且电池被完全充电。

类似于在恢复(RECOVER)状态440B与在放松(RELAX)状态450B之间做出的迭代转变，也在警报-恢复(ALARM-RECOVER)状态470B与警报-放松(ALARM-RELAX)状态460B之间做出转变。每当在对这些电池充电期间，输入信号H的值从0变成1，表明这些电池中至少一个具有高于预定最大电压的电压时，通过停止对BESS的电池组内的电池充电来做出从警报-恢复(ALARM-RECOVER)状态470B到警报-放松(ALARM-RELAX)状态460B的转变。

在警报-放松(ALARM-RELAX)状态460B，停止对BESS内的电池充电(CE＝0)，将拒绝电动车辆的任何新充电需求(AC＝0)，并且允许电池组内的电池降低回到正常水平。

而且，当输入信号H的值从1变成0时，可以做出从警报-放松(ALARM-RELAX)状态460B到警报-恢复(ALARM-RECOVER)状态470B的转变。当发生这种转变时，以减小的速率(通过减小CL的值)重新开始对电池组的充电。然而，在警报-恢复(ALARM-RECOVER)状态470B，仍拒绝来自电动车辆的充电需求(AC＝0)。同样，如果CL值降低到低于下电流极限(CL＝I_min)。做出从警报-恢复(ALARM-RECOVER)状态470B到闲置(IDLE)状态420B的转变，因为在BESS内的电池现完全充电。在从警报-放松(ALARM-RELAX)状态450B转变到警报-恢复(ALARM-RECOVER)状态470B时减小CL值的程序也被称作“算法2”。

仍考虑图4B，状态机400B还可以包括“平衡(BALANCE)”状态，其仅可通过操作者从命令线接口的手动干预而进入。在此状态，操作者可以确定用于测试总电池辅助电动车辆充电系统(例如，系统100B)的操作的平衡目标。同样，状态机400B也可以包括“测试(TEST)”状态，“测试(TEST)”状态也可以仅经由操作者从命令线接口的手动干预而进入。测试(TEST)状态可以由技术员用来测试电池辅助电动车辆充电系统的不同操作，而没有来自状态机400B中的状态的其余状态的活动干扰。

在状态机400B的不同状态与在每个状态的输入参数和输出参数值之间的转变完全在图4B中示出。为了更加清楚，提供上文描述。

转至图4C，状态机400C对应于在图1C中描绘的电动车辆充电站100C。状态机400C包括以下状态：“启动(START)”状态410C、“闲置(IDLE)”状态420C、“放电(DISCHARGE)”状态430C、“涓流(TRICKLE)”状态440C、“再充电(RECHARGE)”状态450C、“再充电-放松(RECHARGE-RELAX)”状态460C、“涓流-放松(TRICKLE-RELAX)”状态470C和“保护(PROTECT)”状态480C。图4C的状态机可以实施为计算机可读代码，计算机可读代码存储于非暂态计算机可读存储介质上。

在图4C中，输入参数可以包括输入变量和/或系统条件。在一实施例中，输入参数包括：汲取的电网功率信号(“DGB”)，其表明由电网提供给电动车辆充电系统的功率；以及，电池空信号(“BE”)，其可表明BESS内的一个或多个电池组放电低于最小阈值(例如，具有低于最小电压阈值的电压)。而且，在BESS内的电池系统控制器接收的输入参数还可以包括：高阈值信号(“HTH”)，其可以表明在电池组之一内的电池之一的电压超过了预定最大电压阈值。例如，对于BE＝1限定的最小单体压阈值可以是2.0V，而最大单体电压阈值设置HTH＝1可以是3.65V。

输出参数可以确定硬件部件的操作。例如，第一输出参数“CONP”可以控制通过双向AC/DC转换器(例如，图1C的双向AC/DC转换器108)流动的能量。第二输出参数“CONM”可以确定双向AC/DC转换器的操作模式。例如，在第一模式(放电模式)，能量从BESS电池流动以补充提供给电动车辆的电网功率。

仍考虑图1C，若干条件参数可以控制状态机400C的各种状态之间的转变。例如，第一条件参数“EVDP”可以表明由电动车辆需要的功率量。第二条件参数“CONDP”可以表明通过双向AC/DC转换器流动的放电功率量。这个放电功率量是由BESS向正充电的电动车辆提供。第三条件参数“CONRP”可以表明通过双向AC/DC转换器流动的再充电的功率量。这个再充电功率由电网提供给BESS以对其中的电池再充电。第四条件参数“DCTHP”可以表明需要充电阈值功率。这个参数表明在向电动车辆充电或者向BESS充电的时间从电网汲取的最大功率量。在下文中，上文所提到的各种状态进一步详细地描述。

仍考虑图4C，状态机400C始于启动(START)状态410C并且转变为闲置(IDLE)状态420C，在闲置(IDLE)状态420B，不存在BESS内电池的充电或放电。在闲置(IDLE)状态420C，电池系统控制器监视电池组的状况并且等待来自充电单元的信号。例如，如果从功率计接收到非零汲取电网功率的指示(DGP>0)，做出从闲置(IDLE)状态420C到不同状态的转变。

状态机400C还包括放电(DISCHARGE)状态430C，在“放电(DISCHARGE)”状态430C，经由电网和BESS提供的能量来给电动车辆充电。在一实施例中，在处于放电(DISCHARGE)状态430C时，例如通过使用系统功率计来确定汲取的电网功率值DGP。

通常，由BESS内的电池组提供的电压是固定的。因此，在一实施例中，为了确定电动车辆(EVDP)需要的功率，基于电动车辆所需的电流来确定用来给电动车辆充电所需的电流极限值CL，如下：信号由电动车辆发送给电动车辆充电站，表明电动车辆充电状态。这条信息可由充电站来计算应对电动车辆充电的速率。在此实施例中，充电站可以随后将这条信息发送给BESS。这条信息可以由BESS内的电池系统控制器处理和用来确定在BESS内的电池组的放电率。

在处于放电(DISCHARGE)状态430C时，由电动车辆EVDP需要的功率的部分可以由电网提供。如先前所提到的那样，需要的充电阈值功率DCTHP的值决定了由电网(使用双向AC/DC转换器)递送的最大功率量。为了将DGP(汲取的电网功率)降低到小于或等于DCTHP的值，在DGP与DCTHP与之间的差(通过从DGP减去DCTHP而获得)应由BESS提供，BESS在先前使用电网提供的能量充电。

仍考虑图4C，在处于放电(DISCHARGE)状态430C时，诸如闭合反馈环路的机构可以由电动车辆充电系统例如系统100C用来维持DGP，功率从电网汲取，低于设置的阈值水平，并且确保了由BESS供应所需功率的其余部分。这个算法参考在状态机400C中的算法1。在一示例中，从DGP减去DCTHP而获得的量可以用来调整双向AC/DC转换器设置。这个量的正值将表示双向AC/DC转换器放电功率应以所获得的这个量的值增加。同样，这个量的负值将表示双向AC/DC转换器放电功率以所获得的这量的值减小。最后，如果放电功率调整造成双向AC/DC转换器放电功率变成负值，终止算法。如将由本领域技术人员所理解，“算法1”是非限制性示例并且其它算法在本发明的范围内。

在充电会话期间，DGP最终随着电动车辆内的电池的充电状态增加而减小。因此，DGP最终变得小于DCTHP。在一实施例中，随着电动车辆需要更少电量，电池辅助电动车辆充电系统可能会影响到BESS电池的放电率减小。例如，当电动车辆到达高于特定阈值水平的充电状态时，充电站可以禁止一个或多个AC/DC模块。作为补充或作为替代，对于电动车辆的不同的充电状态，电池系统控制器可以设置BESS内的电池组的不同放电率。例如，在初始状态，第一速率，例如0.6C，可以用来给电动车辆充电，而当电动车辆电池50％满的，这个速率可以降低到第二速率，例如，0.4C并且当电动车辆电池70％满的，进一步减小至第三速率，例如0.3C。

仍考虑图4C，状态机400C还包括保护(PROTECT)状态480C。当在保护(PROTECT)状态480C时，在BESS内的电池受到主动保护避免过度放电。例如，如果在BESS内的电池组之一内的电池的单体电压低于低单体电压阈值(例如，1.8V)，状态机可以从放电(DISCHARGE)状态430C转变为保护(PROTECT)状态480C。在此状态，双向AC/DC转换器并不使电池能量存储系统内的电池放电。在保护(PROTECT)状态480C，汲取的电网功率DGP可以超过需要的充电阈值DCTHP，因为如果需要的功率EVDP大于DCTHP，在BESS内的电池不能补充由电网提供的功率。

该系统保持在保护(PROTECT)状态480C直到汲取的电网功率DGP降低低于需要的充电阈值DCTHP，在这点，所有需要的功率可以由电网供应。之后，状态机将转变为涓流(TRICKLE)状态440C，其中由电网提供的功率的部分可以用来给BESS内的电池再充电。

在涓流(TRICKLE)状态440C，由电网提供的功率的一部分可以用来给BESS内的电池再充电，而由电网提供的功率的其余部分用来给电动车辆充电。在涓流(TRICKLE)状态440C，电网可提供的最大功率是DCTHP。在处于涓流(TRICKLE)状态440C时，在图4C中指示为算法2的算法用来确定在充电模式(CONM＝充电)使用双向AC/DC转换器提供给BESS的功率量。

算法2对BESS内的电池实施温度约束。即，如果任何单体(在电池组内的单体)温度低于特定温度阈值，例如-10℃，其确保了在BESS内的电池并未放电。例如，在算法5中，检查所有单体温度，并且如果在电池组内的电池中的任何电池的单体温度低于特定温度阈值，执行预热操作以升高单体温度。一旦满足了最小单体温度约束，使用从DCTHP减去DGP而获得的充电功率对BESS内的电池充电，只要尚未检测到高单体阈值电压。在控制环路的每一回合再计算这种差异。随着在电动车辆内的电池需要更高充电状态并且因此在充电会话期间需要更少功率，在DGP与DCTHP之间的差异逐渐增加(DGP变得更小)。在此状态下用来给BESS内的电池充电的最大DGP由正使用的特定电池类型所允许的最大充电功率来确定。

在算法2操作期间，只要在电池组内的电池的单体电压超过高单体电压阈值HTH，中止对BESS内的电池充电。在确定了高单体电压条件之后，做出到涓流-放松(TRICKLE-RELAX)状态470C的转变。此外，在转变为涓流-放松(TRICKLE-RELAX)状态470C之前可以设置标记以表明当其从涓流-放松(TRICKLE-RELAX)状态470C返回到涓流(TRICKLE)状态480时，应减小用来给BESS内的电池充电的充电功率，例如减小20％。如将由本领域技术人员所理解，算法2是非限制性示例并且其它算法也在本发明的范围内。

如果在以涓流(TRICKLE)状态440C对BESS内的电池进行再充电时，在BESS内的电池的单体电压超过HTH(高阈值)，状态机400C将从涓流(TRICKLE)状态440C转变为涓流-放松(TRICKLE-RELAX)状态470C。涓流(TRICKLE)状态440C也可以从保护(PROTECT)状态480C转变，如上文所描述。而且，每当双向AC/DC转换器放电功率CONDP确定为零(例如，如由算法1确定)时，涓流(TRICKLE)状态440C也可以从放电(DISCHARGE)状态430C转变。

此外，如果当汲取的电网功率DGP并不超过需要的充电阈值DCTHP，进入再充电(RECHARGE)状态50C，状态机400C将立即转变为涓流(TRICKLE)状态440C。

涓流-放松(TRICKLE-RELAX)状态470C可以认为是涓流(TRICKLE)状态440C的辅助状态。即，如先前所描述，当在BESS内的电池的任何单体电压超过高单体电压阈值HTH，做出从涓流(TRICKLE)状态440C到涓流-放松(TRICKLE-RELAX)状态470C的转变。在涓流-放松(TRICKLE-RELAX)状态470C，允许单体电压放松回到低于高阈值HTH。在此状态，禁止双向AC/DC转换器并且功率既不提供给电动车辆也不提供给BESS。此外，标记可以设置为表明应降低充电电流极限。一旦在BESS内的所有电池的单体电压放松回到低于HTH阈值的电压，从涓流-放松(TRICKLE-RELAX)状态470C转变为涓流(TRICKLE)状态440C。在这种转变期间，新和下充电电流极限CL设置为由双向AC/DC转换器设置。

重复在涓流(TRICKLE)状态440C与涓流-放松(TRICKLE-RELAX)状态470C之间的转变循环直到算法产生低于双向AC/DC转换器能递送的电流极限CL。当发生这种条件时，状态机400C从涓流(TRICKLE)状态440C转变为闲置(IDLE)状态420C，因为在BESS内的电池现完全充电。即，在电动车辆充电会话完成之前在涓流(TRICKLE)状态440C的电池充电算法(算法2)不太可能完成。

仍考虑图4C，状态机400C还包括再充电(RECHARGE)状态450C。在再充电(RECHARGE)状态450C，从上文由DCTHP界定的电量可用于给BESS内的电池再充电。当电动车辆充电会话由客户或电动车辆充电站终止时，状态机400C从涓流(TRICKLE)状态440C转变为再充电(RECHARGE)状态450C。当充电会话终止时，EVDP(电动车辆需要的功率)变成零。

在图4中指示为算法3的算法用来设置使用双向AC/DC转换器提供给BESS内的电池的充电功率。这种算法可以用来给BESS内的电池再充电。作为使用恒定电压的替代，算法3使用人工电流衰减方法来给BESS内的电池再充电。每次单体(例如，在电池能量存储系统内的电池组内的单体)电压超过高电压阈值HTH时，通过以预定百分比例如20％减小用来给BESS内的电池充电的充电电流而使人工电流衰减操作。当计算的充电功率降低到低于能由双向AC/DC转换器提供的最小功率阈值时，算法3终止。

通过检查在BESS内的电池内的所有单体的单体温度来开始算法3的操作。如果单体之一的温度低于预定阈值，执行预热操作。随后，在BESS内的电池使用由电网提供的能量来充电。用来给BESS内的电池充电的电流最初设置为最大可用电流。一旦检测到高单体电压阈值HTH，中止以最大电流充电。一旦第一次检测到高单体电压阈值，以预定百分比例如20％减小充电电流。每次检测到高单体电压时重复这种减小充电电流的方法。算法的这部分由状态机400C在再充电(RECHARGE)状态450C与再充电-放松(RECHARGE-RELAX)状态460C之间的迭代转变实现。

仍考虑图4C，在一实施例中，根据以下方案来执行算法3中的单体温度的初始检查。可以基于BESS的电池内的最差情况(最低或最高)电池单体温度来调整用来允许给电池充电的电流。例如，在调整充电电流时，可以做出第一次检查以判断任何单体温度是否小于5℃。如果做出了这种判定，那么单体预热并且再次检查。做出第二次检查以判断单体温度是否在5摄氏度与10摄氏度之间，在此情况下，最大充电电流设置为8安培(0.1C)。做出第三次检查以判断所有单体温度是否在10摄氏度与45摄氏度之间，在此情况下，最大电流充电设置为全额24安培(0.3C)。最后，做出第四次检查以判断任何单体温度是否高于50摄氏度，在此情况下，中止充电。如将由本领域技术人员所理解，算法3是非限制性示例并且其它算法也在本发明的范围内。

一旦起始了新电动车辆充电会话，取决于汲取电网功率DGP的电流值，可以做出从再充电(RECHARGE)状态450C到涓流(TRICKLE)状态440C或者到放电(DISCHARGE)状态430C的转变。即，如果DGP小于DCTHP，做出到涓流(TRICKLE)状态440C的转变，允许能量提供给起始了充电会话的电动车辆以及BESS。如果另一方面，DGP大于DCTHP，做出到放电(DISCHARGE)状态430C的转变，其中，需要BESS来补充由电网提供的能量来满足电动车辆的充电需求(EVDP)。

如果充电算法3完成，并且在BESS内的所有电池被完全充电，则可以做出从再充电(RECHARGE)状态450C到闲置(IDLE)状态420C的转变。

仍考虑图4C，状态机400C还包括再充电-放松(RECHARGE-RELAX)状态460C。这个状态基本上类似于涓流-放松(TRICKLE-RELAX)状态470C，除了再充电-放松(RECHARGE-RELAX)状态460C是再充电(RECHARGE)状态450C的辅助，而不是涓流(TRICKLE)状态440C的替代。状态机400C在再充电(RECHARGE)状态450C与再充电-放松(RECHARGE-RELAX)状态460C之间迭代地转变直到完成了充电算法(算法3在先前描述)。

在状态机400C的不同状态与在每个状态输入参数和输出参数值之间的转变在图4C中全面地示出。为了更清楚，提供了上文的描述。

图5A、图5B、图5C和图5D是示出根据本发明的实施例的示例电池组500的图。具体而言，图5A和图5B描绘了电池组500的正视图，图5C描绘了电池组500的分解图，图5D描绘了电池组500的正视图和侧视图。如图5A至图5D所示，电池组500的外壳可以包括前面板502、盖子或覆盖物512、后面板516和底部518。盖子512包括左侧部分和右侧部分，盖子512可以包括多个通气孔以便于空气通过电池组500并且辅助冷却电池组500的内部部件。在一非限制性实施例中，盖子512为“U”形并且可以由单件金属、塑料成或者本领域普通技术人员已知的任何其它材料制成。上文所描述的BESS实施例的电池组可以如根据图5A至图5D的电池组描述那样实施。

可以使用图5C所示的紧固件528来组装电池组500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500的外壳还可以包括前手柄510和后手柄514。如图5C所示，前板502可以经由前面板安装件520联接到盖子512和底部518。在一实施例中，电池组500实施为可安装到机架上的设备模块。例如，电池组500可以实施为标准19英寸机架(例如，宽度为19英寸的前面板502，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500，其中U为等于1.752英寸的标准单位)。如图5C所示，电池组500可以包括附连到底部518上的一个或多个安装件522。安装件522可以用来将电池组500固定于机架中以便将多个电池组布置成堆叠配置(在图9中示出)。

在图5A至图5D中，电池组500包括可连接到电池组的负端子的电源连接器504和可连接到电池组的正端子的电源连接器506。在其它实施例中，电源连接器504可以用来连接电池组的正端子，并且电源连接器506可以用来连接到电池组的负端子。如图5A和图5B所示，电源连接器504和506可以设置于电池组500的前板或前面板502上。电缆(未图示)可以附连到电源连接器504和506并且用来向电池组500添加能量和从电池组500去除能量。

电池组500的前面板502也可以包括状况灯和重置按钮508。在一实施例中，状况按钮508是能按压以重置或重新启动电池组500的按钮。在一实施例中，绕按钮508中心的外环可以被点亮以指示电池组500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508或者为状况按钮508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500处于正常操作状态；闪烁或选通绿光可以指示电池组500处于正常操作状态并且电池组500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500处于错误状态；闪烁或选通黄光可以指示警告或电池组500处于错误状态并且电池组500目前使电池平衡；恒定或稳态红光可以指示电池组500处于警报状态；闪烁或选通红光可以指示电池组500需要被替换；以及无光从状况灯发出可以指示电池组500没有功率和/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5C-5D，示出了安置于电池组500的外壳内侧的示例部件，包括(但不限于)平衡充电器532、电池组控制器(BPC)534和电池模块控制器(BMC)538。平衡充电器532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。在一实施例中，平衡充电器532可以同时向电池组中的所有电池单体提供能量。BMC 538联接到电池模块536并且可以从包括于电池模块536中的电池单体选择性地放能，以及对电池模块536进行测量(例如，电压和温度)。BPC 534可以控制平衡充电器532和BMC 538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/或充电状态值。

如图所示，电池组500包括多个电池模块并且BMC(例如，电池模块控制器538)联接到每个电池模块(例如，电池模块536)。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)可以以菊花链连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可以具有唯一地址并且BPC可以通过将一个或多个消息定址到任何所希望的BMC的唯一地址而与BMC中每一个通信。一个或多个消息(其包括BMC的唯一地址)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以及测量并且报告电池模块的电压。在一实施例中，BPC 534可以使用轮询技术从BMC中每一个获得测量值(例如，温度、电压)。BPC 534可以计算或(从电池组100外侧的控制器)接收电池组500的目标电压，并且可以使用平衡充电器532和BMC的网络来调整电池模块中每一个为目标电压。因此，电池组500可以认为是智能电池组，能自行调整其电池单体到目标电压。

连接电池组500的各个部件的电布线从图5C中省略以增强可视性。然而，图5D示出了电池组500中的示例布线。在图示实施例中，平衡充电器532和电池组控制器534可以连接到底部518或安装于底部518上。虽然被示出安装于电池组500的左侧上，平衡充电器532和电池组控制器534，以及安置于电池组500中的所有其它部件可以安置于电池组500内的任何位置。

电池模块536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536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536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5C所示，电池组500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500包括形成电池组件的的16个电池模块。在其它实施例中，电池组500可包括形成电池组件的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600的电池组件。在电池组500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5C中，电池模块控制器538联接到电池模块536。电池模块控制器538可以联接到电池模块536的正端子和负端子。电池模块控制器538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536去除能量，测量电池模块536的电压；以及测量电池模块536的温度。如将由本领域技术人员理解到，电池模块控制器538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538实施为安置于印刷电路板上的一个或多个电路。在电池组500中，一个电池模块控制器联接到电池组500中的电池模块中的每一个或安装于其上。此外，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6所示，n个电池模块控制器(其中n是大于或等于二的整数)可以以菊花链连接在一起并且联接到电池组控制器从而形成通信网络。

图6是示出根据本发明的一实施例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600的图。在图6中，电池组控制器(BPC)610联接到n个电池模块控制器(BMC)620、630、640、650和660。换言之，n个电池模块控制器(其中n是大于或等于二的整数)以菊花链连接在一起并且联接到电池组控制器610以形成通信网络600，通信网络600被称作分布式菊花链式电池管理系统(BMS)。具体而言，BPC 610经由通信线615联接到BMC 620，BMC 620经由通信线625联接到BMC 630，BMC 630经由通信线635联接到BMC 640，以及BMC 650经由通信线655联接到BMC 660以形成通信网络。每个通信线615、625、635和655可以是单根线，形成单线通信网络，单线通信网络允许BCM 610与BCM620-660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600中以菊花链的方式连接在一起。

在通信网络600中的每个BMC可以具有唯一地址，BCP 610使用该地址来与个别BMC通信。例如，BMC 620可以具有0002的地址，BMC 630可以具有0003的地址，BMC 640可以具有0004的地址，BMC 650可以具有0005的地址，以及BMC 660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的唯一地址，BPC 610可以与BMC中的每一个通信。一个或多个消息(其包括BMC的唯一地址)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。BPC 610可以轮询BMC以获得关于电池组的电池模块的测量值，诸如电压和温度测量值。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 610持续地向BMC轮询测量值从而持续地监视在电池组中的电池模块的电压和温度。

例如，BPC 610可以设法与BMC 640通信，例如以便获得安装了BMC 640的电池模块的温度和电压测量值。在此示例中，BPC 610生成并且发送定址到BMC 640(例如，地址0004)的消息(或指令)。在通信网络600中的其它BMC可以将BPC 610发送的消息的地址解码，但是仅具有消息的唯一地址的BMC(在此示例中，BMC 640)可以响应。在此示例中，BMC 640从BPC 610接收消息(例如，消息经过通信线615、625和635到达BMC 640)，并且生成响应并且经由单线通信网络发送到BPC 610(例如，响应经过通信线635、625和615到达BPC 610)。BPC 610可以接收响应并且指导BMC 640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600之外)，诸如RS232或RS485通信网络。

图7是示出根据本发明的一实施例的示例电池组控制器700的图。图5C和图5D的电池组控制器534可以如根据图7的电池组控制器700所描述那样实施。图6的电池组控制器610可以如根据图7的电池组控制器700所描述那样实施。

如图7所示，示例电池组控制器700包括直流输入702(其可以是隔离的5V直流输入)、充电器开关电路704、DIP-开关706、JTAG连接件708、CAN(CANBus)连接件710、微处理器单元(MCU)712、存储器714、外部EEPROM 716、温度监视电路718、状况灯和重置按钮720、看门狗计时器722和电池模块控制器(BMC)通信连接件724。

在一实施例中，电池组控制器700也从存储于电池单体中的能量供电。电池组控制器700可以由直流输入702连接到电池单体。在其它实施例中，电池组控制器700可以从连接到直流输入702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700的各个电部件的一个或多个功率水平。

在图7示出的示例性实施例中，充电器开关电路704联接到MCU 712。充电器开关电路704和MCU 712可以用来控制平衡充电器诸如图5C的平衡充电器532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718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700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 712，如图7所示。在一实施例中，这些接口和/或连接器包括：DIP-开关706，其可以用来设置用于标识电池组控制器700的软件比特的一部分；JTAG连接件708，其可以用来测试和调试电池组控制器700；CAN(CANBus)连接件710，其可以用来与电池组外侧的控制器通信；以及，BMC通信连接件724，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6)通信。例如，电池组控制器700可以经由BMC通信连接件724联接到通信线，例如图6的通信线515。

电池组控制器700还包括外部EEPROM 716。外部EEPROM 716可以存储电池组的值，测量值等。当切断电池组的电源时，这些值、测量值等可以持续(即，将不由于失去功率而丢失)。外部EEPROM 716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712的可执行代码或指令。

微处理器单元(MCU)712联接到存储器714。MCU 712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500的电池单体的电压和温度；平衡电池组500的电池单体；监视并且控制(若需要)电池组500的温度；处置在电池组500与电能存储系统的其它部件之间的通信；以及生成警告和/或警报，以及采取其它适当措施来保护电池组500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值。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 712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722用来监视和确保电池组控制器700的适当操作。在电池组控制器700操作期间发生不可恢复错误或者计划外无限软件循环的情况下，看门狗计时器722可以重置电池组控制器700使得其正常重新开始操作。状况灯和重置按钮720可以用来对电池组控制器700进行手动重置操作。如图7所示，状况灯和重置按钮720和看门狗计时器722可以联接到MCU 712。

图8示出了根据本发明的一实施例的示例电池模块控制器800的图。图5C和图5D的电池模块控制器538可以如根据图8的电池模块控制器800所描述那样实施。图6的电池模块控制器620、630、640、650和660中每一个可以如根据图8的电池模块控制器800所描述那样实施。电池模块控制器800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8中，电池模块控制器800包括处理器805、电压参考810、一个或多个电压测试电阻器815、电源820、故障安全电路825、分流开关830、一个或多个分流电阻器835、极性保护电路840、隔离电路845和通信线850。处理器805控制电池模块控制器800。处理器805经由电源820从电池模块控制器800所安装的电池模块接收功率。电源820可以是直流电源。如图8所示，电源820联接到电池模块的正端子并且向处理器805提供功率。处理器805也经由极性保护电路840联接到电池模块的负端子，极性保护电路840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800(例如，在图8中原本要联接到正端子的电池模块控制器800的部件被不当地联接到负端子并且反之亦然)。

电池模块控制器800可以经由通信线850与电池组的其它部件(例如，电池组控制器，诸如图5C的电池组控制器534)通信，通信线850可以是单根线。如关于图6的示例通信网络所描述，通信线850也可以用来以菊花链方式将电池模块控制器800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。通信线850可以经由安置于电池组控制器800上的通信端子联接到电池组控制器800。照此，电池模块控制器800可以经由通信线850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800可以被分配唯一网络地址，唯一网络地址可以存储于处理器805的存储装置中。

电池模块控制器800可以经由隔离电路845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，在电池组外部的计算系统)电隔离。在图8所示的实施例中，隔离电路845安置于通信线850与处理器805之间。同样，通信线850可以经由安置于电池组控制器800上的通信端子联接到电池组控制器800。这个通信端子可以安置于通信线850与隔离电路845之间，或者可以是隔离电路845的部分。隔离电路845可以将处理器805电容联接到通信线850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800可以测量其所安装的电池模块的电压。如图8所示，处理器805联接到电压测试电阻器815，电压测试电阻器815联接到电池模块的正端子。处理器805可以测量在测试电阻器815两端的电压并且比较这个测量电压与电压参考810来确定电池模块的电压。如关于图6A所描述，可以由电池组控制器来指导电池模块控制器800测量电池模块的电压。在执行了电压测量值之后，处理器805可以经由通信线850向电池组控制器报告电压测量值。

电池模块控制器800也可以从其所安装的电池模块去除能量。如图8所示，处理器805联接到故障安全电路825，故障安全电路825联接到分流开关830。分流开关830也经由极性保护电路840联接到负端子。分流电阻器835安置于电池模块的正端子与分流开关830之间。在此实施例中，当分流开关830打开时，分流电阻器835并不施加到电池模块的正端子和负端子，并且当分流开关830闭合时，分流电阻器835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805可以指导分流开关830以将电阻器835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805以有规律的间隔(例如，每30秒一次)指导分流开关830施加分流电阻器835以便使电池模块持续地放电。

故障安全电路825可以防止分流开关830从电池模块去除太多能量。在处理器805故障的情况下，故障安全电路825可以指导分流开关830停止将分流电阻器835施加到电池模块的正端子和负端子。例如，处理器805以有规律的间隔(例如每30秒一次)指导分流开关830施加分流电阻器835以便使电池模块持续地放电。安置于处理器805与分流开关830之间的故障安全电路825可以监视处理器805发送给分流开关830的指令。在处理器805向分流开关830发送安排指令失败(这可能是由于处理器805故障造成)的情况下，故障安全电路825可以指导或造成分流开关830打开，防止电池模块进一步放电。处理器805可以指导故障安全电路825防止分流开关830使电池模块放电低于阈值电压或充电状态水平，阈值电压或充电状态水平可以在电池模块控制器800或者外部控制器(例如，电池组控制器)中存储或计算。

图8的电池模块控制器800还包括温度传感器855，温度传感器855可以测量电池模块控制器800所连接的电池模块的温度。如图8所描绘，温度传感器855联接到处理器805并且可以向处理器805提供温度测量值。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855。

图9A是示出了示例电池能量存储系统900a。BESS 900a容纳于如图9B至图9C所示容器中。本领域技术人员已知的其它外壳在本发明的范围内。如图9A所示，电池能量存储系统900a包括多个电池组，诸如电池组910。电池组910可以如上文关于图1至图8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900a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910可以与其它电池组串联以形成电池组串920。

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920可以由串控制器950控制。顾名思义，串控制器可以监视并控制串的电池组。串控制器930可以与其串中的电池组中每一个中的电池组控制器(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也可以通信测量值(例如，电压、温度、电流值)并且执行诊断程序、启动程序等。

图9B至图9C示出了示例BESS的外壳。BESS的外壳包括一个或多个门940，这些门中的每一个包括门把手945。BESS的内部部件(例如，电池组、串控制器等)可以经由门940接近。容器可以包括通风口，诸如通风口950，以允许散热。

图10A至图10B是示出示例串控制器1000的图。如图10A所示，串控制器1000包括电池电压和接地故障检测单元1010、电源1020、串控制板1030、正极熔断器1040和正极接触器1050。图10B示出了串控制器1000的另一角度并且描绘了负极熔断器1060、负极接触器1070和电流传感器1080。这些部件关于图11更详细地描述。

图11是示出示例串控制器1100的图。具体而言，图11示出了串控制器1100的示例部件。在图11中所描绘的示例部件可以用来实施图9的公开的串控制器930。串控制器1100包括串控制板1124，串控制板1124控制串控制器1100的总操作。串控制板可以实施为安装于印刷电路板(例如，图10A的串控制板1030)上的一个或多个电路或集成电路。串控制板1124可以包括或者实施为处理单元，诸如微处理器单元(MCU)、存储器和可执行代码。在串控制板1124中示出的单元1126、1128、1130和1142可以实施于硬件、软件或硬件与软件的组合中。单元1126、1128、1130、1132和1142可以是安装于印刷电路板或单个集成电路上的个别电路。

由串控制器1100执行的功能可以包括(但不限于)下列功能：发出电池串接触器控制命令，测量电池串电压；测量电池串电流；计算电池串安培小时计数；在系统控制器(例如，在充电站)与电池组控制器之间分程传递询问；处理询问响应消息；收集电池串数据；执行软件装置ID对电池组的分配；检测在电池串中的接地故障电流；并且检测警报和警告条件并且采取适当校正措施。

串控制器1100包括电池串端子1102和1104以分别联接到电池串(也被称作电池组的串)的正端子和负端子。电池串端子1102和1104联接到串控制板1124上的电压感测单元1142，电压感测单元1142可以用来测量电池串电压。

串控制器1100还包括分别联接到电源控制系统(PCS)的正端子和负端子的PCS端子1106和1108。如图所示，正电池串端子1103经由接触器1116联接到正PCS端子1106并且负电池串端子1104经由接触器1118联接到负PCS端子1108。串控制板1124分别经由接触器控制单元1126和1130而联接到负PCS端子1108。串控制板1124分别经由接触器控制单元1126和1130来控制接触器1116和1118(以打开和闭合)，允许电池串向PCS提供能量(放电)或者当接触器1116和1118闭合时从PCS接收能量(充电)。熔断器1112和1114保护电池串避免过大电流流动。

串控制器1100还包括用来联接到其它装置的通信端子1110和1112。在一实施例中，通信端子1110可以将串控制器1100联接到电池串的电池组控制器，允许串控制器1100发出询问、指令等。例如，串控制器1100可以发出指令，造成电池串充电或放电。在一实施例中，通信端子1112可以将串控制器1100联接到系统控制器，诸如充电站中的系统控制器。通信端子1110和1112可以允许串控制器1100在系统控制器(例如，在充电站)与电池组控制器之间分程传递询问，收集电池串数据，执行软件装置ID到电池组的分配，检测警报和警告条件并且采取适当校正措施，以及其它功能。

串控制器1100包括电源单元1122。图10A的电源1020可以如关于图11的电源单元1122所描述那样实施。在此实施例中，电源单元1122可以提供多于一个直流电源电压。例如，电源单元1122可以向电源串控制板1124提供一个电源电压并且提供另一电源电压来操作接触器1116和1118。在一实施例中，+5V DC电源可以用于串控制板1122，并且+12V DC可以用来闭合接触器1116和1118。

串控制板1124包括电流感测单元1128，电流感测单元1128控制电流传感器1120，电流传感器1120可以允许串控制器测量电池串电流，计算电池串安培小时计数以及其它功能。此外，电流感测单元1128可以提供过电流保护。例如如果过电流(电流水平高于预定阈值)由电流传感器1120感测到，电流传感器单元1128可以指导接触器控制单元1126和1130分别打开接触器1116和1118，断开电池串与PCS。同样，熔断器1112和1114也可以提供过电流保护，当超过阈值电流时，断开电池与PCS。

串控制器1100包括电池电压和接地故障检测(例如，图10A的电池电压和接地故障检测1010)。端子1138和1140可以将串控制器1100联接到电池组串中部的电池组。例如，在22个电池组的串中，端子1138可以连接到电池组11的负端子并且端子1140可以连接到电池组12的正端子。接地故障检测单元1132使用电阻器1134测量在电池串中部的电压并且提供接地故障保护。此外，熔断器1136联接到端子1138和1140以在电池串中部提供额外过电流保护。

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且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。