电池控制方法和设备以及电池包与流程

技术领域

以下描述涉及电池控制。

背景技术：

当对包括在电池中的单元重复地执行充电和放电时，可在单元中产生化学差异或老化差异。由于化学差异或老化差异，可在单元中产生电压偏差或容量偏差。因此，单元可能被过度充电或过度放电。作为结果，由于电池的劣化，电池的容量可能被降低，并且电池的寿命也可能被降低。

技术实现要素：

提供本发明内容以用简化的形式介绍对在下面的具体实施方式中进一步描述的构思的选择。本发明内容不是旨在确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不是意图被用作帮助确定所要求保护主题的范围。

在一个总体的方面，一种电池控制设备包括：控制器，被配置为基于被设置为对应于多个电池中的包括在电池组中的第一电池的开关时间信息控制开关网络，以控制转换器与第一电池之间的连接，其中，基于第一电池的第一状态差异信息与第二状态差异信息之间的比值来设置开关时间信息，基于所述多个电池的多项第一状态差异信息来计算第二状态差异信息。

第一电池的第一状态差异信息可包括第一电池的状态信息与所述多个电池的平均状态信息之间的差值。针对所述多个电池中的各个电池，所述多个电池的每项第一状态差异信息可包括各个电池的状态信息与所述电池的平均状态信息之间的差值。

可基于所述比值和对应于电池组的时间间隔来设置开关时间信息。

控制器可被配置为控制转换器在与开关时间信息对应的时间段期间输出与基于所述比值定义的输出值对应的物理量。

可基于所述比值和电池组的平均输出物理量来定义所述输出值。

控制器可包括：开关驱动器，被配置为将基于开关时间信息产生的开关信号传送到开关网络。

控制器可被配置为：基于被设置为对应于包括在电池组中的第二电池的第二开关时间信息，控制开关网络以控制转换器与第二电池之间的连接。开关网络可被配置为在控制器的控制下选择性地将第一电池和第二电池连接到转换器。

第一电池和第二电池可被配置为不同时连接到转换器。

控制器可被配置为控制转换器以预设顺序输出与基于所述比值定义的输出值对应的物理量和与基于第二比值定义的第二输出值对应的物理量。第二比值可以是第二电池的第一状态差异信息与第二状态差异信息之间的比值。

在另一总体的方面，一种电池包包括：多个电池中的电池组；第一电池控制设备，被配置为确定包括在电池组中的第一电池的第一状态差异信息与基于电池的多项第一状态差异信息计算的第二状态差异信息之间的比值，并基于所述比值设置第一电池的开关时间信息；第二电池控制设备，被配置为基于开关时间信息控制第一电池与转换器之间的连接。

第一电池的第一状态差异信息可包括第一电池的状态信息与所述多个电池的平均状态信息之间的差值。针对所述多个电池中的各个电池，所述多个电池的每项第一状态差异信息可包括各个电池的状态信息与所述多个电池的平均状态信息之间的差值。

第一电池控制设备可被配置为基于所述比值和对应于电池组的时间间隔来设置开关时间信息。

第二电池控制设备可被配置为控制转换器在与开关时间信息对应的时间段期间输出与基于所述比值定义的输出值对应的物理量。

可基于所述比值和电池组的平均输出物理量来定义所述输出值。

第二电池控制设备可包括：开关网络，包括被配置为将第一电池连接到转换器的开关；开关驱动器，被配置为将基于开关时间信息产生的开关信号传送到开关网络。

第二电池控制设备可被配置为：基于被设置为对应于包括在电池组中的第二电池的第二开关时间信息，控制开关网络以控制转换器与第二电池之间的连接。开关网络可被配置为在第二电池控制设备的控制下选择性地将第一电池和第二电池连接到转换器。

第一电池和第二电池可被配置为不同时连接到转换器。

第二电池控制设备可被配置为控制转换器以预设顺序输出与基于所述比值定义的输出值对应的物理量和与基于第二比值定义的第二输出值对应的物理量。第二比值可以是第二电池的第一状态差异信息与第二状态差异信息之间的比值。

在另一总体的方面，一种电池控制方法包括：基于被设置为对应于多个电池中的包括在电池组中的第一电池的开关时间信息，控制转换器与第一电池之间的连接，其中，基于第一电池的第一状态差异信息与第二状态差异信息之间的比值来设置开关时间信息，基于所述多个电池的多项第一状态差异信息来计算第二状态差异信息。

第一电池的第一状态差异信息可包括第一电池的状态信息与所述多个电池的平均状态信息之间的差值。针对所述多个电池中的各个电池，所述多个电池的每项第一状态差异信息可包括各个电池的状态信息与所述多个电池的平均状态信息之间的差值。

可基于所述比值和对应于电池组的时间间隔来设置开关时间信息。

所述电池控制方法还可包括：控制转换器以使转换器在与开关时间信息对应的时间段期间输出与基于所述比值定义的输出值对应的物理量。

所述电池控制方法还可包括：基于被设置为对应于包括在电池组中的第二电池的第二开关时间信息，控制转换器与第二电池之间的连接，其中，第一电池和第二电池选择性地连接到转换器。

在另一总体的方面，一种电池控制方法包括：确定多个电池中的每个电池的第一状态差异信息与基于所述多个电池的多项第一状态差异信息计算的第二状态差异信息之间的比值；基于所述比值，设置对应于每个电池的开关时间信息；基于开关时间信息，控制每个电池与对应于每个电池的转换器之间的连接。

在另一个总体的方面，一种电池包包括：主控制器，被配置为确定多个电池中的包括在第一电池组中的第一电池的第一状态差异信息与基于所述多个电池的多项第一状态差异信息计算的第二状态差异信息之间的第一比值，基于第一比值设置第一电池的开关时间信息，确定所述多个电池中的包括在第二电池组中的第二电池的第一状态差异信息与第二状态差异信息之间的比值，基于第二比值设置第二电池的开关时间信息；第一子控制器，被配置为基于第一电池的开关时间信息控制第一电池与第一转换器之间的连接；第二子控制器，被配置为基于第二电池的开关时间信息控制第二电池与第二转换器之间的连接。

第一电池的第一状态差异信息可包括第一电池的荷电状态(SOC)与所述多个电池的平均SOC之间的差值。第二电池的第一状态差异信息可包括第二电池SOC与所述多个电池的平均SOC之间的差值。针对所述多个电池中的各个电池，所述多个电池的每个第一状态差异信息项可包括各个电池的SOC与所述多个电池的平均SOC之间的差值。

主控制器可被配置为：基于第一比值和对应于第一电池组的时间间隔，设置第一电池的开关时间信息；基于第二比值和对应于第二电池组的时间间隔，设置第二电池的开关时间信息。

第一子控制器可被配置为控制第一转换器在与第一电池的开关时间信息对应的时间段期间输出与基于第一比值定义的功率对应的第一功率。第二子控制器可被配置为控制第二转换器在与第二电池的开关时间信息对应的时间段期间输出与基于第二比值定义的功率对应的第二功率。

通过下面的具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是清楚的。

附图说明

图1A至图1C示出多个电池的不平衡的示例。

图2示出电池包的示例。

图3A至图3C示出差分充电处理器(DCH)的示例。

图4和图5示出主控制器和DCH的操作的示例。

图6示出电池包的另一示例。

图7A和图7B示出电池包的另一示例。

图8示出由电池包供应的功率的示例。

图9示出由电池控制设备执行的电池控制方法的示例。

图10示出由电池控制设备执行的电池控制方法的另一示例。

图11示出用于提供电池状态信息的用户接口的示例。

贯穿附图和具体实施方式，除非被另外描述和提供，否则相同的附图标记将被理解为表示相同的元件、特征和结构。附图可能不是按比例的，并且为了清楚、示出和方便，可能夸大附图中的元件的相对大小、比例和描述。

具体实施方式

提供下面具体的描述，以帮助读者获得对这里描述的方法、设备和/或系统的全面的理解。然而，这里描述的方法、设备和/或系统的各种变形、修改和等同对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。这里描述的操作顺序仅仅是示例，并不限于这里阐述的操作顺序，除了必须按照一定顺序发生的操作之外，这里描述的操作顺序可以如本领域普通技术人员清楚地那样改变。此外，为了更加清楚和简明起见，本领域普通技术人员公知的功能和结构的描述可被省略。

这里描述的特征可以以不同的形式体现，并不一定被解释为局限于这里所描述的示例。相反，已经提供了在这里描述的示例，以使本公开将是彻底的和完整的，并且将把本公开的全部范围传达到本领域普通技术人员。

这里使用的术语仅出于描述特定示例的目的，并不限制示例。如这里所使用，除非上下文另有指示，否则单数形式意图在于同样包括复数形式。还将理解，当在本说明书中使用术语“包括/包含”和/或“具有”时，说明存在阐述的特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

图1A至图1C示出包括电池1至电池5的多个电池10的不平衡的示例。换言之，在图1A至图1C中，电池1至电池5的状态信息是不平衡的或不均衡的。电池1至电池5均包括电池单元或电池模块。状态信息包括例如荷电状态(SOC)、容量和健康状态(SOH)中的至少一个。关于图1A至图1C的示例，示出的百分比在这里被描述为表示电池1至电池5各自的SOC。然而，在其他示例中，示出的百分比可表示其他状态信息。

例如，电池1至电池5中的每个电池基于每个电池的位置具有不同的温度。由于这个原因，所以多个电池10的状态信息是不平衡的或不均衡的。在图1A的示例中，电池1和电池2的SOC高于电池3、电池4和电池5的SOC。

当多个电池10在多个电池10的状态信息是不平衡的状态下放电时，多个电池10的部分(例如，电池1至电池5中的一个或多个电池)可能被过度充电。如在图1B中所示，电池3和电池5放电。在这个示例中，电池3和电池5劣化。

当多个电池10在多个电池10的状态信息是不平衡的状态下充电时，多个电池10的部分可被完全充电，多个电池10的其他部分可被部分充电。如在图1C中所示，电池2和电池5被完全充电，而电池1、电池3和电池4被部分充电。电池1、电池3和电池4被部分充电可能导致多个电池10的利用率降低。

当多个电池10的充电和放电循环在多个电池10的状态信息是不平衡的状态下进行重复时，寿命性能的彻底劣化可能会发生在多个电池10中，并且电池1至5的能量利用率可能降低。

图2示出电池包200的示例。参照图2，电池包200包括主控制器210、多个差分充电处理器(DCH)(例如，DCH 220、DCH 230和DCH 240)和电池组(例如，电池组250、电池组260和电池组270)。电池组250、电池组260和电池组270中的每个包括多个电池中的电池的组，所述多个电池包括包含在电池包20中的第一电池至第N电池。

多个电池彼此串联。每个电池被配置为将存储在每个电池中的电力供应到高电压负载202。在没有转换的情况下，每个电池将存储的电力供应到高电压负载202。每个电池对存储的电力执行例如降压操作的转换，并将与转换的结果对应的电力供应到低电压负载204和/或辅助电力存储器206。

主控制器210包括主电池管理系统(BMS)211和SOC/SOH处理器212。SOC/SOH处理器212确定电池的状态信息。主BMS 211执行除SOC/SOH处理器212的操作以外的主控制器210的操作。SOC/SOH处理器212的操作和主BMS 211的操作被描述为示例，并且SOC/SOH处理器212的操作和主BMS 211的操作不限于描述的示例。

例如，SOC/SOH处理器212和主BMS 211是彼此物理分离的装置。可选择地，基于实施方式，SOC/SOH处理器212和主BMS 211可在单个物理装置中被逻辑分离。以下，将对主控制器210的示例操作进行描述。

主控制器210从各个DCH 220、DCH 230和DCH240的子控制器222、子控制器232和子控制器242接收每个电池的物理量。例如，物理量包括电压、电流、温度、阻抗或它们的组合。主控制器210基于多个电池中的每个电池的物理量确定每个电池的状态信息。此外，主控制器210将通过将每个电池的SOC乘以SOH而获得的值确定为多个电池中的每个电池的状态信息。作为示例，主控制器210通过将第一电池SOC乘以第一电池的SOH而获得的值确定为第一电池的状态信息。类似地，主控制器210通过将第二电池SOC乘以第二电池的SOH而获得的值确定为第二电池的状态信息。

以下，将对电池状态信息是SOC的示例进行描述。然而，在下面的描述中，电池状态信息不限于SOC。因此，下面的描述也适用于电池状态信息是例如通过将SOC乘以SOH和容量获得的值的情况。

主控制器210计算电池的平均状态信息。如等式1所示，主控制器210使用每个电池的SOC计算SOC_Average。

[等式1]

SOC_Average＝(SOC₁+SOC₂+…+SOC_N)/N

在等式1中，N表示多个电池中的电池的数量。

主控制器210计算每个电池的第一状态差异信息。例如，第一状态差异信息指示每个电池的状态信息与平均状态信息之间的差值。例如，每个电池的第一状态差异信息如等式2所示来表示。

[等式2]

ΔSOC_n＝SOC_n-SOC_Average

在等式2中，n表示电池的标识编号(例如，与第一电池至第N电池中的一个电池对应的分配编号)。

主控制器210基于多项第一状态差异信息计算第二状态差异信息。例如，第二状态差异信息指示多项第一状态差异信息的绝对值的总和。例如，第二状态差异信息如等式3所示来表示。

[等式3]

∑|ΔSOC_n|＝|ΔSOC₁|+|ΔSOC₂|+…+|ΔSOC_N|

多个电池的状态信息越不平衡，∑|ΔSOC_n|就越大。多个电池的状态信息越接近平衡状态(例如，多个电池中的相等的状态信息)，∑|ΔSOC_n|就越小。因此，第二状态差异信息将用作用于确定多个电池的平衡状态的参考。

主控制器210验证第二状态差异信息是否满足预设参考。例如，当第二状态差异信息是0和大体上等于0时，满足预设参考。例如，当第二状态差异信息大于0或大于大体上等于0的值时，未满足预设参考。关于是否满足预设参考的描述被提供为示例，因此，是否满足预设参考的示例不限于该描述。以下，作为示例，将对响应于满足预设参考的第二状态差异信息而定义输出值的操作进行描述。

当第二状态差异信息满足预设参考时，主控制器210将每个DCH的输出值定义为平均输出物理量。例如，P_{Target_n}＝P_Average或I_{Target_n}＝I_Average，其中P_{Target_n}和I_{Target_n}是DCH的输出值，P表示功率，I表示电流。

例如，平均输出物理量指示由每个DCH在Period_group期间供应到低电压负载和/或辅助电力存储器的物理量的平均值。稍后将提供有关Period_group的描述。作为示例，主控制器210基于等式4确定平均输出物理量。

[等式4]

P_Average＝P_DCH/N或I_Average＝I_DCH/N

P_Average＝P_LDC/N或I_Average＝I_LDC/N

主控制器210将输出物理量(例如，P_DCH或I_DCH)设置为将由多个DCH220、DCH 230和DCH 240共同输出，并将设置的输出物理量的平均值确定为平均输出物理量。此外，主控制器210获取低电压负载的使用电流I_LDC或使用功率P_LDC，并将P_LDC或I_LDC的平均值确定为平均输出物理量。

满足预设参考的第二状态差异信息指示多个电池的状态信息是平衡的，因此，可不将DCH的单个输出值定义为彼此不同。以下，作为示例，将对响应于不满足预设参考的第二状态信息而定义输出值的操作进行描述。

当第二状态差异信息不满足预设参考时，主控制器210确定多项第一状态差异信息与第二状态差异信息之间的比值。例如，主控制器210确定每项第一状态差异信息与第二状态差异信息的比值。例如，主控制器210基于等式5确定比值。

[等式5]

ε_n＝ΔSOC_n/(∑|ΔSOC_n|)

当SOC_n大于SOC_Average时，ΔSOC_n是正值，ε_n是正值。当SOC_n小于SOC_Average时，ΔSOC_n是负值，ε_n是负值。ε_n是正值或负值。ε_n是正值指示电池将相对大的功率或电流供应到负载。ε_n是负值指示电池将相对小的功率或电流供应到负载。

主控制器210基于比值定义每个电池的输出值。电池控制设备200基于比值和平均输出物理量定义每个电池的输出值。作为示例，主控制器210基于等式6定义每个电池的输出值。

[等式6]

P_{Target_n}＝P_Average+P_Average×ε_n＝V_DCH x I_Average×(1+ε_n)或

I_{Target_n}＝I_Average+I_Average×ε_n

在等式6中，V_DCH表示DCH的两端的电压。

如在等式6中所示，主控制器210单独地定义每个电池的输出值。主控制器210针对每个电池定义不同的输出值。此外，主控制器210通过将特定值与平均输出物理量相加或从平均输出物理量减去特定值来定义每个电池的输出值。特定值是应用了第二状态差异信息与多项第一状态差异信息之间的比值的值。在等式6中，特定值指示P_Average×ε_n或I_Average×ε_n。

主控制器210基于比值设置与每个电池对应的开关时间信息。在图2中，主控制器210基于与电池组250对应的时间间隔以及被确定为对应于第一电池的比值来设置第一电池的开关时间信息。类似地，主控制器210基于与电池组250对应的时间间隔以及被确定为对应于第二电池的比值来设置第二电池的开关时间信息。主控制器210可基于等式7设置与每个电池对应的开关时间信息。

[等式7]

T_n＝Period_group/m+ε_n×Period_group/m-(m-1)×T_dead

在等式7中，Period_group是与电池组对应的时间间隔。在示例中，与电池组250、电池组260和电池组270对应的时间间隔彼此相同。在等式7中，m表示连接到DCH 220、DCH 230和DCH 240中的每个DCH的电池的数量。例如，m表示包括在电池组中的电池的数量。在图2的示例中，m＝2。在等式7中，T_dead表示包括在电池组中的电池同时不连接到转换器的预定时间。T_dead是基于开关的开关特性的预设值。例如，T_dead大于0且小于或等于20毫秒(ms)。

如在等式7中所示，主控制器210单独地设置与每个电池对应的开关时间信息。此外，主控制器210针对每个电池不同地设置开关时间信息。

开关时间信息指示每个电池连接到转换器的时间。例如，开关时间信息指示转换器和每个电池在Period_group内的连接时间。在图2中，第一电池和相应转换器的连接时间是T₁，第二电池和相应转换器的连接时间是T₂。还将参照图3A对开关时间信息以及电池和转换器之间的基于开关时间信息的连接进行描述。

主控制器210将每个电池的开关时间信息和输出值发送到与每个电池对应的DCH。例如，主控制器210将第一电池和第二电池的开关时间信息和输出值发送到DCH 220，将第三电池和第四电池的开关时间信息和输出值发送到DCH 230，并将第N-1电池和第N电池的开关时间信息和输出值发送到DCH 240。

以下，将参照图3A至图3C对DCH的操作进行描述。

图3A示出DCH 300的示例。参照图3A，DCH 300包括子控制器310、开关网络320和转换器330。

DCH300从主控制器(例如，在图2的实施例中的主控制器210)接收被设置为与包括在电池组340中的电池对应的开关时间信息以及被定义为与电池对应的输出值。作为示例，DCH300从主控制器接收与第一电池对应的连接时间T₁和输出值P_{Target_1}以及与第二电池对应的连接时间T₂和输出值P_{Target_2}。这里，假设：第一电池的SOC大于SOC_average，第二电池的SOC小于SOC_average。在该示例中，T₁>T₂和P_{Target_1}>P_{Target_2}。将基于T₁>T₂和P_{Target_1}>P_{Target_2}的示例来提供下面的描述。

子控制器310基于开关时间信息来控制转换器330与包括在电池组340中的电池之间的连接。子控制器310基于T₁产生控制信号(例如，开关信号)，并将控制信号发送到开关网络320。通过产生控制信号，在T₁期间，开关321和开关323被接通，第一电池连接到转换器330。在T₁期间，开关322和开关324被断开，第二电池不与转换器330连接。

子控制器310控制转换器330使得在第一电池连接到转换器330的同时与输出值对应的物理量被输出。作为示例，在T₁期间，第一电池将第一功率输出到开关网络320，使得第一功率通过开关网络320被发送到转换器330。转换器330将第一功率转换为对应于P_{Target_1}。在T₁期间，DCH 300将P_{Target_1}供应到低电压负载和/或辅助电力存储器。

当T₁过去时，开关321和开关323被断开，因此，第一电池不与转换器330连接。当T₁过去时，T_dead开始。如上所述，在T_dead期间，包括在电池组340中的电池同时不连接到转换器330。因此，第一电池和第二电池同时不连接到转换器330。

当T_dead过去时，子控制器310基于T₂产生控制信号(例如，开关信号)，并将控制信号传送到开关网络320。通过这样，在T₂期间，开关322和开关324被接通，第二电池连接到转换器300。在T₂期间，开关321和开关323被断开，因此，第一电池不与转换器330连接。在T₁>T₂的假设下，第二电池连接到转换器330的时间段短于第一电池连接到转换器330的时间段。

子控制器310控制转换器330使得在第二电池连接到转换器330的同时与输出值对应的物理量被输出。例如，转换器330将由第二电池输出的第二功率转换为对应于P_{Target_2}。在T₂期间，DCH 300将P_{Target_2}供应到低电压负载和/或辅助电力存储器。

在子控制器310的控制下，开关网络320将第一电池和第二电池选择性地连接到转换器330。基于选择性的连接，在T₁和T₂期间，DCH 300将P_G1(＝P_{Target_1}+P_{Target_2})供应到低电压负载和/或辅助电力存储器。T₁和T₂均设置在Period_group内，因此，在Period_group期间，DCH 300将P_G1供应到低电压负载和/或辅助电力存储器。

在比第二电池连接到转换器330的时间段长的时间段期间，DCH 300将存储相对大量电力的第一电池连接到转换器330。此外，在第一电池连接到转换器330的同时，DCH 300允许第一电池输出相对大的物理量。在比第一电池连接到转换器330的时间段短的时间段期间，DCH300将存储相对少量电力的第二电池连接到转换器330。此外，在第二电池连接到转换器330的同时，DCH 300允许第二电池输出相对小的物理量。通过这样，第一电池的SOC和第二电池的SOC可随时间而变得平衡或近似平衡。

图3B示出子控制器310的示例。子控制器310包括微控制器单元(MCU)311和开关驱动器312。

MCU 311与主BMS 313进行通信。作为示例，MCU 311将电池物理量发送到主BMS 313。此外，MCU 311从主BMS 313接收开关时间信息和输出值。

MCU 311产生控制信号来控制转换器330。如在图3B中所示，MCU 311产生用于转换器330的使能信号，并将使能信号传送到转换器330。此外，MCU 311基于输出值产生输出命令，并将输出命令传送到转换器330。

MCU 311将开关时间信息传送到开关驱动器312。开关驱动器312基于开关时间信息产生开关信号，并将开关信号传送到开关网络320。通过产生开关信号，开关321至开关324中的每一个开关可被接通和/或断开。

图3C示出开关网络320的示例。

开关网络320包括由功率继电器325至功率继电器328组成的功率开关元件，然而，在图3C中未示出晶体管。功率继电器325至功率继电器328包括各自的线圈Q_1-1至线圈Q_1-4。例如，晶体管是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。上述的功率开关元件仅仅是示例，因此，开关网络320可包括其他类型的功率开关元件。

开关网络320的线圈Q_1-1至线圈Q_1-4中的每个线圈使用子控制器310接收开关信号。基于T₁产生的开关信号被传送到线圈Q_1-1和线圈Q_1-3，功率继电器325和功率继电器327被上电。通过这样的操作，第一电池连接到转换器330。基于T₂产生的开关信号被传送到线圈Q_1-2和线圈Q_1-4，功率继电器326和功率继电器328被上电。通过这样的操作，第二电池连接到转换器330。

图4和图5示出主控制器和DCH的操作的示例。

在图4的上部中，多个电池410的状态信息是不平衡的。在这个示例中，第一电池的SOC是7，第二电池的SOC是5，第三电池的SOC是5，第四电池的SOC是6。即，根据示例，第一电池至第四电池的SOC对应于各个电池的电荷百分比的十分之一。

主控制器计算SOC_Average。在图4中，SOC_Average＝(7+5+5+6)/4＝5.75。

主控制器计算ΔSOC_n。在图4中，ΔSOC₁＝1.25，ΔSOC₂＝-0.75，ΔSOC₃＝-0.75，ΔSOC₄＝0.25。主控制器计算∑|ΔSOC_n|。在图4中，∑|ΔSOC_n|＝3.0。

主控制器确定ΔSOC_n与∑|ΔSOC_n|之间的比值。例如，在图4中，主控制器确定ε₁＝1.25/3.0＝5/12，ε₂＝-0.75/3.0＝-0.25，ε₃＝-0.75/3.0＝-0.25，ε₄＝0.25/3.0＝1/12。

主控制器定义与每个电池对应的输出值。在图4中，当P_DCH被设置为8W时，主控制器将输出值定义如下：

P_{Target_1}＝2+2×5/12＝17/6W；

P_{Target_2}＝2+2×(-0.25)＝1.5W；

P_{Target_3}＝2+2×(-0.25)＝1.5W；

P_{Target_4}＝2+2×1/12＝13/6W。

这里，P_{Target_1}和P_{Target_4}大于P_Average，P_{Target_2}和P_{Target_3}小于P_Average。主控制器调节P_Average，并定义与第一电池和第四电池中的每个电池对应的输出值。在这个示例中，主控制器基于比值将第一电池和第四电池的输出值定义为大于P_Average。此外，主控制器调节P_Average，并定义与第二电池和第三电池中的每个电池对应的DCH的输出值。在这个示例中，主控制器基于比值将与第二电池和第三电池中的每个电池对应的DCH的输出值定义为小于P_Average。

作为示例，如表1中所示的信息，电池控制设备定义P_{Target_1}至P_{Target_4}。

表1

主控制器设置与每个电池对应的开关时间信息。在图4中，主控制器将T₁至T₄分别设置为对应于第一电池至第四电池。在图4中，电池组411和电池组412均包括两个电池，因此，m＝2。在图4中，当与电池组411和电池组412中的每个电池组对应的时间间隔是100ms时，并且当T_dead＝10ms时，主控制器将T₁至T₄设置如下：

T₁＝100/2+5/12×100/2–10＝365/6ms；

T₂＝100/2-0.25×100/2–10＝27.5ms；

T₃＝100/2-0.25×100/2–10＝27.5ms；

T₄＝100/2+1/12×100/2–10＝265/6ms。

在图4中，ε₁大于ε₂，因此，在Period_group1 511中，T₁被设置为长于T₂。此外，ε₄大于ε₃，因此，在Period_group2 521中，T₄被设置为长于T₃。

主控制器将P_{Target_1}至P_{Target_4}和T₁至T₄发送到与电池组411和电池组412对应的各个DCH。与电池组411对应的第一DCH基于P_{Target_1}和P_{Target_2}以及T₁和T₂控制电池组411。与电池组412对应的第二DCH基于P_{Target_3}和P_{Target_4}以及T₃和T₄控制电池组412。以下，将参照图5对每个DCH的操作进行描述。

图5示出与电池组411对应的多项开关时间信息510以及与电池组412对应的多项开关时间信息520。参考图5，第一DCH在T₁期间通过将功率转换为P_{Target_1}来输出由第一电池输出的功率，并在T₂期间通过将功率转换为P_{Target_2}来输出由第二电池输出的功率。类似地，第二DCH通过将功率转换为P_{Target_3}来输出由第三电池输出的功率，并通过将功率转换为P_{Target_4}来输出由第四电池输出的功率。

T_dead是T₁和T₂之间的时间。此外，T_dead是T₃和T₄之间的时间。上述关于T_dead的描述也适用于这里，对T_dead的重复描述将被省略。

T₁至T₄在Period_group之内，因此，由第一DCH在Period_group期间输出的P_G1和由第二DCH在Period_group期间输出的P_G2的总量是8瓦特(W)。由于P_DCH被设置为8W，所以由第一DCH和第二DCH共同输出的功率的总量与P_DCH相同。主控制器在与每项开关时间信息对应的时间段期间不同地定义由每个DCH输出的输出值，并保持全部DCH的输出值的总和。例如，主控制器单独地定义由第一DCH在T₁期间输出的P_{Target_1}、由第一DCH在T₂期间输出的P_{Target_2}、由第二DCH在T₃期间输出的P_{Target_3}和由第二DCH在T₄期间输出的P_{Target_4}，并将P_{Target_1}至P_{Target_4}的总和保持为相同。通过这样的操作，将恒定的总功率或电流共同地从DCH供应到低电压负载和/或辅助电力存储器。

T₁和T₂还被设置在Period_group1 512内，Period_group1 512是Period_group1 511的随后的时间间隔。针对每个电池设置开关时间信息。当T₁和T₂被再次设置时，如在图5中所示，Period_group1 512以转换器连接到第二电池的状态开始。与Period_group1 511相比，在Period_group1 512内，T₂先于T₁开始。当第一电池在Period_group1 512的开始时被设置为先于第二电池被连接时，与第二电池对应的开关需要被断开，与第一电池对应的开关需要被接通。在这个示例中，延迟可能由于开关而发生。为了防止延迟的发生并获得电力供应的连续性，第二电池和转换器被维持在彼此连接。与电池组411对应的第一DCH在Period_group1 511中优先输出P_{Target_1}，并在Period_group1 512中优先输出P_{Target_1}。第一DCH以预设顺序输出P_{Target_1}和P_{Target_2}。类似地，与电池组412对应的第二DCH以预设顺序输出P_{Target_3}和P_{Target_4}。

T₁至T₄间的差异随时间减小。差异的减小指示多个电池的状态信息正在接近平衡状态。

返回参照图4，在过去一段时间后，与多个电池410的先前状态信息相比，多个电池410的状态信息更接近平衡。相应地，多个电池的能量利用率可增加，并且多个电池的效率也可增加。

在示例中，代替主控制器，包括在DCH中的子控制器定义与包括在相应的电池组中的电池对应的输出值，并设置与电池对应的开关时间信息。例如，包括在第一DCH中的子控制器从主控制器接收表1中的至少一项信息，基于接收的信息项定义与第一电池对应的输出值，并设置与第一电池对应的开关时间信息。

图6示出电池包600的另一示例。参照图6，电池包600包括电池组610，电池组610包括连接到DCH 620的四个电池(第一电池至第四电池)。当电池包包括N个电池，并且四个电池被分组成一个电池组时，N个电池被分组成N/4个电池组。在这个示例中，N/4个DCH被包括在电池包中。包括在电池包中的DCH的数量与电池组的数量相同。

子控制器622基于开关信号控制DCH 620的转换器630与包括在电池组610中的每个电池之间的连接。包括在电池组610中的每个电池以预设时间顺序连接到转换器630。例如，以时间连续的顺序从第一电池开始建立与转换器630的连接。

开关网络640选择性地连接包括在电池组610中的电池与转换器630。关于图1至图5的描述也适用于图6，因此，将省略关于图6的重复描述。

图7A和图7B示出电池包700的另一示例。参照图7A，包括在电池包700中的全部电池连接到一个DCH 710。

参照图7B，在T₁期间，第一电池连接到DCH 710的转换器730。在T₁期间，其他电池(第二电池至第N电池)不与转换器730连接。在T₁和T_dead之后，在T₂期间，第二电池连接到转换器730。类似地，在T₂期间，其他电池不与转换器730连接。在T₂和T_dead之后，在T₃期间，第三电池连接到转换器730。在图7A的示例中，电池以时间顺序连接到转换器730。

有关图1至图5的描述也适用于图7A和图7B，因此，将省略关于图7A和图7B的重复描述。

图8示出由电池包供应的功率的示例。更具体地说，图8示出低电压负载随时间所需的功率P_LDC 810和DCH的输出值的总和820。P_LDC 810随时间变化，输出值的总和820被维持为相同。

低电压负载包括以低电压(例如，12伏特(V))运行的系统(诸如，电动移动体中的姿态控制系统或温度控制系统)。

DCH输出功率以满足P_LDC 810。例如，输出功率表示每个DCH在Period_group期间输出的功率的总量。

当低电压负载的P_LDC 810超过输出值的总和820时，辅助电力存储器(例如，12V_DC辅助电池)和DCH可将功率供应到低电压负载。当P_LDC 810小于输出值的总和820时，备用电力可用于对辅助电力存储器充电。

图9是示出由电池控制设备执行的电池控制方法的示例的流程图。电池控制设备可对应于在上述示例中描述的主控制器。

在操作910中，电池控制设备确定多个电池中的每个电池的第一状态差异信息与基于多项第一状态差异信息计算的第二状态差异信息之间的比值。

在操作920中，电池控制设备基于所示比值设置与每个电池对应的开关时间信息。

关于图1至图8的描述也适用于这个示例，因此，将省略关于图9的重复描述。

图10是示出由电池控制设备执行的电池控制方法的另一示例的流程图。电池控制设备可对应于在上述示例中描述的DCH。

在操作1010中，电池控制设备基于对应于包括在电池组中的第一电池设置的第一开关时间信息来控制转换器与第一电池之间的连接。

在操作1020中，电池控制设备在与第一开关时间信息对应的时间段期间将第一电池连接到转换器。

在操作1030中，电池控制设备基于对应于包括在电池组中的第二电池设置的第二开关时间信息来控制转换器与第二电池之间的连接。

在操作1040中，电池控制设备在与第二开关时间信息对应的时间段期间将第二电池连接到转换器。

关于图1至图9的描述也适用于这个示例，因此，将省略关于图10的重复描述。

图11示出用于提供电池状态信息的用户接口的示例。参照图11，例如，电动移动体1100(例如，汽车或其他车辆)的物理应用包括电池系统1120。上述物理应用仅仅是示例，因此，其他类型的物理应用是可行的。电池系统可应用于使用电池的任何类型的物理应用和电动移动体。

电池系统1120包括电池，电池包括电池1130和电池控制系统1140。电池控制系统1140包括在上述示例中描述的主控制器和至少一个DCH。电池1130包括电池模块或电池单元。

当电池中具有性能偏差(例如，电压差异和/或容量差异)的电池包的充电和放电循环进行重复时，过度充电和过度放电可能发生。过度充电和过度放电可引起电池的劣化，因而降低多个电池的寿命。

电池控制系统1140基于包括例如电池的电压、电流和温度的信息使多个电池能够在最佳状态下运行。作为示例，电池控制系统1140使电池能够在最佳温度运行，或者将电池的状态信息维持为对应于合适的水平。此外，电池控制系统1140针对每个电池定义不同的开关时间信息和不同的输出值以使电池的状态信息均衡。

电池控制系统1140产生用于电池系统1120的安全操作的信息，并将信息发送到终端。例如，电池控制系统1140将电池的寿命信息、性能信息和/或更换时间发送到终端1150(诸如，移动电话、平板电脑、PC或其他装置)。

在示例中，电池控制系统1140通过无线接口从终端1150接收触发信号，并基于触发信号确定电池1130的状态信息(例如，寿命信息)。电池控制系统1140通过无线接口将状态信息发送到终端1150。终端1150使用用户接口1160显示电池的状态信息。

以例如芯片的形式来实现电池控制设备。另外，电池控制设备可包括在高容量电池管理系统(诸如，储能系统(ESS))、电动车辆或混合动力车辆中。此外，电池控制系统可包括在包括可再充电电池的电池管理系统或电子装置中。

通过硬件组件来实现执行这里针对图1至图11描述的操作的在图1A至图4、图6、图7A和图11中示出的设备、单元、模块、装置和其他组件(例如，电池包200、电池包600和电池包700，高电压负载202，低电压负载204，辅助电力存储器206，主控制器210，DCH 220、DCH 230、DCH 240、DCH 620和DCH 710，主BMS 211和主BMS 313，SOC/SOH处理器212，子控制器222、子控制器232、子控制器242、子控制器310、子控制器622和子控制器722，电池包250、电池包260、电池包270和电池包610，MCU 311，开关驱动器312、开关网络320和开关网络640，开关321至开关328、转换器330、转换器630和转换器730，电池系统1120，电池控制系统1140以及终端1150)。硬件组件的示例包括控制器、传感器、生成器、驱动器、存储器、比较器、算术逻辑单元、加法器、减法器、乘法器、除法器、积分器以及本领域普通技术人员所知的任意其它电子组件。在一个示例中，通过计算硬件(例如，通过一个或多个处理器或计算机)来实现硬件组件。通过一个或多个处理元件(诸如，逻辑门阵列、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微型计算机、可编程逻辑控制器、现场可编程门阵列、可编程逻辑阵列、微处理器或本领域普通技术人员所知的能够以限定的方式响应并执行指令以获得期望结果的任意其他装置或装置的组合)来实现处理器或计算机。在一个示例中，处理器或计算机包括存储由处理器或计算机执行的指令或软件的一个或多个存储器，或连接到存储由处理器或计算机执行的指令或软件的一个或多个存储器。通过处理器或计算机实现的硬件组件执行指令或软件(诸如，操作系统(OS))和在OS上运行的一个或多个软件应用，以执行这里针对图1至图11描述的操作。硬件组件还响应于指令或软件的执行而访问、操控、处理、创建和存储数据。为了简单，单数术语“处理器”或“计算机”可用于这里描述的示例的描述，但在其他示例中，多个处理器或计算机被使用，或者一个处理器或计算机包括多个处理元件或多种类型的处理元件或二者。在一个示例中，硬件组件包括多个处理器，在另一示例中，硬件组件包括一个处理器和一个控制器。硬件组件具有任意一个或多个不同的处理配置，其示例包括单个处理器、独立处理器、并行处理器、单指令单数据(SISD)多处理、单指令多数据(SIMD)多处理、多指令单数据(MISD)多处理和多指令多数据(MIMD)多处理。

通过计算硬件(例如，通过一个或多个处理器或计算机)来执行在图5和图7B至图10中示出的执行这里针对图1至图11描述的操作的方法，一个或多个处理器或计算机如上所述执行指令或软件以执行这里描述的操作。

用于控制处理器或计算机实现硬件组件并且执行如上面描述的方法的指令或软件被写为计算机程序、代码段、指令或它们的任意组合，以单独地或共同地指示或配置处理器或计算机如机器或专用计算机那样操作，以执行如上所述的由硬件组件执行的操作和方法。在一个示例中，指令或软件包括直接由处理器或计算机执行的机器代码(诸如，由编译器产生的机器代码)。在另一示例中，指令或软件包括由处理器或计算机使用解释器执行的更高级代码。本领域普通技术编程人员可基于附图中示出的框图和流程图以及说明书中的相应描述，容易地编写指令或软件，说明书公开了用于执行如上所述的由硬件组件执行的操作和方法的算法。

用于控制处理器或计算机实现硬件组件并且执行如上所述的方法的指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件以及数据结构被记录、存储或固定在一个或多个非暂时性计算机可读存储介质中，或被记录、存储或固定在一个或多个非暂时性计算机可读存储介质上。非暂时性计算机可读存储介质的示例包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘和本领域普通技术人员已知的任意装置，所述任意装置能够以非暂时性的方式存储指令或软件和任何相关联的数据、数据文件以及数据结构，并将指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件以及数据结构提供给处理器或计算机，以便处理器或计算机能执行指令。在一个示例中，指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件以及数据结构被分布在联网的计算机系统上，使得指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件以及数据结构通过处理器或计算机以分布式的方式被存储、访问和执行。

虽然本公开包括特定示例，但是本领域普通技术人员将清楚的是：在不脱离权利要求和它们的等同物的精神和范围的情况下，可对这些示例进行形式和细节上的各种改变。在此描述的示例应仅在描述意义上考虑，而非为了限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被视为可被应用于其它示例中的相似特征或方面。如果以不同的顺序执行描述的技术，和/或如果描述的系统、架构、装置或电路中的组件以不同方式被组合和/或被其它组件或其等同物替代或补充，则可实现合适的结果。因此，本公开的范围并非由具体实施方式限定，而是由权利要求和它们的等同物所限定，并且在权利要求和它们的等同物的范围内的所有变化将被解释为被包括在本公开中。