专利名称：电池充电网络的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及用于对大电池组充电的灵活电池充电器。更特别地，本发明涉及可堆叠(stackable)电池充电器，使得其能够与对充电条件敏感的电池一起工作，因此它们需要持续通信并且需要大量功率用于快速充电。
背景技术：
诸如作为单独电池芯的组成的电池组(battery pack)的高压电池系统是若干重要应用的关键元件，若干重要应用诸如电动车辆驱动器和大容量能量存储系统。“电池芯”可以意味着由最基本单元(即，正极板、负极板和电解质)组成的单个电化学电池芯。然而，如在此使用的那样，该术语不限制于此并且可以包括电池芯组(可以包括作为电池组部件的单个单元)以及电池化学物质(chemistries)(即，锂和锂化合物)的最新用途。电池或电池组是单元或单独电池芯的串联或并联连接。实现对于高压电池应用的广泛市场接受度需要用于对高压电池组进行充电的经济上可行的系统。解决该需求需要开发可以以高输出电压供应受控充电电流的高功率密度充电系统。然而，实现此类系统需要克服涉及高输出电压的某些实际问题。原则上，电池充电器是具有可控电压、电流和功率限制的电源。将电池充电器与传统电源相区分的是满足电池组的独特要求的能力。通常，电池充电器具有待实现的两个任务。首先并且最重要的是尽可能快地恢复容量，并且第二是通过补偿自放电和环境温度变化来维持容量。这些任务通常通过以预设置的方式(即，使用充电算法)控制充电器的输出电压、电流和功率来实现。两个最常见的充电算法是恒定电压充电和恒定电流充电。在恒定电压充电中，跨电池串的电压保持恒定，并且电池的状态确定充电电流水平。充电过程通常在达到某个时间限制之后终止。恒定电压充电在浮动模式(float mode)应用中最为普及。相反，恒定电流充电保持充电电流恒定。该方法经常在循环应用中使用，因为它在相对短的时间中对电池再充电。存在使用一系列恒定电流充电和恒定电压充电的两种基本方法的很多变型以优化电池充电能力。然而，这些变型需要具有电压和电流调节能力两者的受控充电器。此外，将充电器限制为其设计的电压、电流和功率限制。也将充电器限制为其输入限制，这意味着充电器仅可以向电池串供应从功率源向其提供的功率的子集，功率源比如是具有20安培限制的标准120伏特插座。因此，希望具有如下充电器，使得该充电器能够增加其提供更多功率以符合电池串的充电要求的能力，使得电池串的充电可以发生得更快而没有可能危急地损害电池的过充电。
发明内容
虽然出于具有 功能说明的语法流动性(fluidity)原因已经或将描述设备和方法，但是将清楚地理解除非在35 USC 112下明确地表达，不将权利要求书解释为必须受到通过构造“装置”或“步骤”限制以任何方式进行的限制，而是符合权利要求书在等同物的司法原则下提供的定义的含义和等同物的全范围，并且在35 USC 112下明确地表达权利要求书的情况下其符合35 USC 112下的全法规等同物。本发明具体解决并减轻了与现有技术相关联的上述缺陷。根据本发明的优选方面，开发如下电池充电器网络的方法，该电池充电器网络能够将可用充电器添加到充电器网络中以满足充电要求，并且在某些情况中通过使更多电压和电流以及功率能够经由充电器网络去往电池串来增加电池串被完全充电的速度。 根据一个方面，本发明包括用于经由充电器的网络对电池串充电的方法，其中该网络包括至少一个充电器、至少一个电池串和至少一个充电器之间的通信装置。比如电池管理系统的附加资源可以被添加到网络以增加功能。在本发明的一个实施例中，使两个充电器能够经由通信协议彼此通信并且两个充电器独立地连接至功率源，比如绑定到电网的壁装插座。在该实施例中，对充电器智能地编程，使得充电器可以彼此通信并且与比如电池管理系统的附加资源通信。一旦建立了通信就实现了本发明的另一方面，其中可以智能地配置充电器使得将一个电池充电器标识为主机(master);将第二电池充电器标识为从机(slave)。
通过求助于被呈现为权利要求书中定义的本发明所示实施例的优选实施例的以下详细描述，现在可以更好地理解本发明和其各种实施例。应该清楚地理解，如由权利要求书限定的本发明可以比以下描述的所示实施例更宽。图1表示充电系统的物理连接而没有充电器网络。图2表示本发明的充电器网络的图。图3是表示在其中实际建立充电器网络的逻辑过程的流程图。
具体实施例方式在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以做出很多变更和修改。因此，必须理解仅出于示例的目的记载了所示实施例并且不应认为所示实施例限制如以下权利要求书限定的本发明。例如，尽管以某个组合在下面记载了权利要求的元素的事实，但是必须清楚地理解，本发明包括更少、更多或不同元素的其他组合，即使在最初没有以此类组合要求保护时也在此公开了此类组合。在本说明书中用于描述本发明和其他各种实施例的词语不仅在它们通常所定义含义的意义上理解，还通过特殊定义在本说明书中包括除通常所定义含义范围之外的结构、材料或动作。因此，如果可以在本说明书的上下文中将元素理解为包括不止一种含义，那么其在权利要求书中的使用必须被理解为对于说明书和词语本身所支持的所有可能含义是通用的。因此，以下权利要求书的词语或元素的定义不仅包括字面记载的元素组合，还包括用于以获得基本上相同结果的基本上相同的方式执行基本上相同的功能的所有等同结构、材料或动作。在此意义上，因此设想可以针对以下权利要求书中的任意一个元素做出两个或更多元素的等同替换，或者单个元素可以替换权利要求中的两个或更多元素。尽管元素可以如上描述为以某些组合动作并且甚至初始也这样要求保护，但是应该清楚地理解，在某些情况中，来自要求保护的组合的一个或多个元素可以从组合切除并且可以将要求保护的组合指向子组合或子组合的变型。 如本领域技术人员看到的、现在已知的或以后想到的来自于要求保护的主题的非实质(insubstantial)改变被明确地设想为在权利要求书的范围内等同。因此，对于本领域技术人员而言现在或以后知道的显而易见的替换被限定为在所限定元素的范围内。因此，结合附图在以下记载的详细描述旨在作为本发明的当前优先实施例的描述并且不旨在表示可以构造或利用本发明的仅有形式。该描述记载了用于结合所示实施例构造和操作本发明的功能和步骤的序列。然而，应该理解，可以通过也旨在被包含在本发明精神内的不同实施例实现相同或等同功能。因此，将权利要求书理解为包括具体示出和上面描述的内容、在概念上等同的内容、明显可以替换的内容以及还有本质上合并本发明基本思想的内容。在图1和图2中示出了本发明，图1和图2描绘了本发明的当前优选实施例。图表示本发明并且假设已经进行物理连接来建立至少一个充电器、至少一个电池组和至少一个功率源的物理网络，并且所有这些都是公认的和可用的。图1表示一种充电系统，其中物理连接充电器使得它们可以充电，但是缺乏充电器网络中需要的通信装置。图2中的图表示本发明的充电器网络，其中通过实现通信装置来建立充电器网络。更具体地，充电器网络包括充电器I (120)和充电器2 (130)，其中利用可以经由通信装置(140)通信的微处理器和软件智能配置充电器I和充电器2。此外，充电器I (120)和充电器2 (130)借助于物理连接(180)物理连接到功率源(110)，使得充电器I (120)和充电器2 (130)能够从功率源接收功率。在该图中表示了充电器I (120)和充电器2 (130)连接到相同功率源(110)，但是实际上充电器I (120)和充电器2 (130)将独立地连接到功率源(110)，使得它们可以从功率源吸取尽可能多的功率并且不限于一个连接或连接类型的约束。充电器I (120)和充电器2 (130)还通过通信装置(190)在逻辑上连接到功率源，使得如果充电器网络连接到作为智能电网(grid)的功率源，则其能够通信，因为智能电网被配置成使得其可以经由通信装置(190)与比如充电器网络(100)的其他电子设备通信。充电器I (120)和充电器2 (130)也通过物理连接(170)和(175)物理连接到电池组(160)，使得充电器I和充电器2可以向电池组(160)供应功率。存在如下通信装置(150)，该通信装置(150)可以通过经常被称为(BMS) (180)的电池管理系统附加地连接到电池组(160)。设计电池管理系统以监视电池组和电池组中每个电池芯的充电。在对电池组充电时，这是特别重要的，因为充电器没有被配置为意识到电池组中每个电池芯的条件并且因此如果一个电池芯具有比电池组中其他电池芯小的容量，则单独电池芯可能被损坏并且因此可能在对整个电池组充电时易受过充电。该通信系统允许充电器I (120)和充电器2 (130)与BMS (180)通信的能力。BMS经常充当电池组的标识装置。例如，BMS将具有电池类型、电池容量、电池电压、电池电流和电池组的总健康度并且甚至可以具有电池组中每个电池芯的该信息。图3表示借助于充电器I和充电器I以及BMS和功率源建立充电器网络的逻辑过程，其中充电器I和充电器2以及BMS和功率源都包括用于传送和处理数据的微处理器。每个也可以包括存储器装置和计算机。在图1中标识为(300)的逻辑过程呈现充电器I和充电器2以及BMS和功率源的物理存在。在过程(300)中，借助于施加功率来对充电器I上电(310)。充电器I然后执行自检以确保充电器没有经历已经被预定为对电池组的充电有害的故障。充电器I然后标识其被物理连接至网络并且在逻辑上尝试在此类网络上通信(330)。充电器I然后将其本身设置为充电器网络中的主机(340)。然后借助于施加功率来对充电器2上电(350 )，并且充电器2执行自检(360 )以确保充电器没有经历已经被预定为对电池组的充电有害的故障。充电器2然后标识其被物理连接至网络并且在逻辑上尝试在此类网络上通信(370)。该通信导致与已经被标识为主机的充电器I的通信，因此充电器2被设置为从机。此类设置可以由主机执行。一旦建立了充电器网络，继而就使充电器I和充电器2能够向电池组提供功率，使得电池组可以具有经由充电器网络由两个充电器充电器I和充电器2充电的益处。
权利要求
1.一种电池充电器网络，所述网络包括:至少两个电池充电器；至少两个功率源；至少两个电池组；其中所述电池充电器网络能够使用两个电池充电器来向电池组提供功率。
2.如权利要求1所述的电池充电器网络，所述电池充电器网络包括:电池管理系统；其中所述电池管理系统也连接到所述网络。
3.一种电池充电器网络，所述网络包括:至少两个电池充电器；至少一个功率源；至少一个电池组； 其中所述电池充电器网络能够使用两个电池充电器来向电池组提供功率。
4.如权利要求3所述的电池充电器网络，所述电池充电器网络包括:电池管理系统；其中所述电池管理系统也连接到所述网络。
全文摘要
本发明涉及电池充电网络。一种电池充电器网络，其包括至少一个电池充电器、至少一个功率源和至少一个电池组。该充电器网络能够使用至少一个电池充电器来对电池组进行充电，其中该电池充电器能够经由电池充电器网络与附加的电池充电器通信。
文档编号H02J7/00GK103219756SQ201210107920
公开日2013年7月24日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年1月23日
发明者M.凯迪 申请人:电流通路公司