專利名稱：轉(zhuǎn)換電路、電池單元均衡系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池管理系統(tǒng)，特別是涉及一種對(duì)多個(gè)電池單元進(jìn)行均衡處理的電池單元均衡系統(tǒng)、方法以及應(yīng)用于該電池單元均衡系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換電路。
背景技術(shù)：
具有多個(gè)電池單元的電池組，例如鋰離子電池組，被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)工具中，以給電動(dòng)工具供電。電動(dòng)工具包括但不限于電動(dòng)車和混合動(dòng)力電動(dòng)車。然而，各個(gè)電池單元會(huì)因?yàn)槔匣潭然螂姵販囟炔煌a(chǎn)生差異，隨著充/放電循環(huán)次數(shù)的增加會(huì)導(dǎo)致電池單元之間的電壓或容量的差異，從而造成電池單元不均衡。更確切地說(shuō)，如果在充電進(jìn)程出現(xiàn)電池單元不均衡，當(dāng)電池管理系統(tǒng)檢測(cè)到具有最低電量的電池單元尚未完全充電時(shí)，電池管理系統(tǒng)會(huì)持續(xù)地對(duì)整個(gè)電池組充電，從而造成其他具有較高電量的電池單元過(guò)充電。如果在放電進(jìn)程出現(xiàn)電池單元不均衡，當(dāng)電池管理系統(tǒng)檢測(cè)到具有最高電量的電池單元尚未完全放電時(shí)，電池管理系統(tǒng)會(huì)持續(xù)地對(duì)整個(gè)電池組放電，從而造成其他具有較低電量的電池單元過(guò)放電。因此，電池管理系統(tǒng)需要將電池單元或電池單元組的能量轉(zhuǎn)移到另一電池單元或電池單元組以均衡多個(gè)電池單元。

圖1所示是一種現(xiàn)有技術(shù)的電池管理系統(tǒng)100的方框圖。電池組102包括電池單
元102_1、102_2、102_3......102_M。變壓器包括初級(jí)線圈104和多個(gè)匝數(shù)相等的次級(jí)線圈
106_1、106_2、106_3......106_M。初級(jí)線圈104與開(kāi)關(guān)108串聯(lián)連接。開(kāi)關(guān)108由控制單
元110控制閉合或斷開(kāi)。電池單元102J(與對(duì)應(yīng)的次級(jí)線圈106_K(K = 1,2,...，Μ)連接。當(dāng)開(kāi)關(guān)108閉合時(shí)，放電電流Idisqk從電池單元102流向變壓器的初級(jí)線圈104。 能量暫時(shí)存儲(chǔ)在變壓器的磁芯中。開(kāi)關(guān)108斷開(kāi)之后，在次級(jí)線圈1061-106Μ中分別產(chǎn)生
電流I” 12、I3......ΙΜ，并且流向電池單元1021-102Μ。因此，電池單元1021-102Μ會(huì)獲得
變壓器磁芯中存儲(chǔ)的能量。電流IpI2、I3......Im分別與電池單元1021-102Μ的電壓成反
比。因此，如果電池單元102_1的電壓小于電池單元102_2的電壓，電池單元102_1會(huì)比 102_2吸收更多的能量。因?yàn)槊總€(gè)電池單元102_Κ(1彡K彡Μ)會(huì)從磁芯中獲得能量，而且具有最大電壓值的電池單元會(huì)接收一個(gè)相應(yīng)的電流，所以這種電池管理系統(tǒng)100的均衡效果較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種電池單元均衡系統(tǒng)、方法以及包含于該電池單元均衡系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換電路，其適用于電池的充電過(guò)程、放電過(guò)程和空閑狀態(tài)，并且可以提高均衡效率和降低電路的復(fù)雜度。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種電池單元均衡方法，用于均衡被分成多個(gè)電池模塊的多個(gè)電池單元，其包括分別獲取所述多個(gè)電池單元的電池單元參數(shù)；根據(jù)電池單元參數(shù)計(jì)算每個(gè)電池模塊的參數(shù)平均值；根據(jù)參數(shù)平均值，確定所述多個(gè)電池模塊中的捐贈(zèng)模塊和接收模塊；以及將能量從捐贈(zèng)模塊轉(zhuǎn)移到接收模塊，以均衡所述多個(gè)電池單元。本發(fā)明所述的電池單元均衡方法，還包括從所述多個(gè)電池模塊中確定電池模塊捐贈(zèng)組和電池模塊接收組；從所述電池模塊捐贈(zèng)組中確定具有最大參數(shù)平均值的電池模塊，作為所述捐贈(zèng)模塊；以及從所述電池模塊接收組中確定具有最小參數(shù)平均值的電池模塊，作為所述接收模塊。本發(fā)明所述的電池單元均衡方法，還包括從所述電池單元中確定具有最大電池單元參數(shù)的電池單元，所述電池模塊捐贈(zèng)組中的每個(gè)電池模塊包括具有所述最大電池單元參數(shù)的所述電池單元。本發(fā)明所述的電池單元均衡方法，還包括從所述電池單元中確定具有最小電池單元參數(shù)的電池單元，所述電池模塊接收組中的每個(gè)電池模塊包括具有所述最小電池單元參數(shù)的所述電池單元。本發(fā)明所述的電池單元均衡方法，還包括根據(jù)所述電池單元的所述最大電池單元參數(shù)和所述最小電池單元參數(shù)之間的差值終止所述電池單元的均衡。本發(fā)明還提供一種電池單元均衡系統(tǒng)，用于均衡被分成多個(gè)電池模塊的多個(gè)電池單元，其包括檢測(cè)控制單元，分別獲得所述多個(gè)電池單元的電池單元參數(shù)，并分別獲取所述多個(gè)電池模塊的參數(shù)平均值，根據(jù)參數(shù)平均值確定所述多個(gè)電池模塊中的捐贈(zèng)模塊和接收模塊，以及根據(jù)所述確定的捐贈(zèng)模塊和接收模塊產(chǎn)生控制信號(hào)；以及與檢測(cè)控制單元連接的轉(zhuǎn)換電路，所述轉(zhuǎn)換電路根據(jù)控制信號(hào)將能量從捐贈(zèng)模塊轉(zhuǎn)移到接收模塊，以均衡所述多個(gè)電池單元。本發(fā)明所述的電池單元均衡系統(tǒng)，其中，所述轉(zhuǎn)換電路進(jìn)一步包括與所述多個(gè)電池單元連接的第一開(kāi)關(guān)陣列，根據(jù)所述第一開(kāi)關(guān)陣列的結(jié)構(gòu)，在所述多個(gè)電池模塊中確定第一組電池模塊；以及與所述多個(gè)電池單元連接的第二開(kāi)關(guān)陣列，根據(jù)所述第二開(kāi)關(guān)陣列的結(jié)構(gòu)，在所述多個(gè)電池模塊中確定第二組電池模塊，所述檢測(cè)控制單元從所述第一組電池模塊中確定所述捐贈(zèng)模塊，且從所述第二組電池模塊中確定所述接收模塊。本發(fā)明所述的電池單元均衡系統(tǒng)，其中，在所述第一組電池模塊中確定具有最大參數(shù)平均值的電池模塊，作為所述捐贈(zèng)模塊。本發(fā)明所述的電池單元均衡系統(tǒng)，其中，在所述第二組電池模塊中確定具有最小參數(shù)平均值的電池模塊，作為所述接收模塊。本發(fā)明所述的電池單元均衡系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)控制單元進(jìn)一步包括處理單元，所述處理單元從所述第一組電池模塊中確定電池模塊捐贈(zèng)組，所述電池模塊捐贈(zèng)組中的每個(gè)電池模塊包括在所述多個(gè)電池單元中具有最大電池單元參數(shù)的電池單元，其中，在所述電池模塊捐贈(zèng)組中確定具有最大參數(shù)平均值的電池模塊，作為所述捐贈(zèng)模塊。本發(fā)明所述的電池單元均衡系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)控制單元進(jìn)一步包括處理單元，所述處理單元從所述第二組電池模塊中確定電池模塊接收組，所述電池模塊接收組中的每個(gè)電池模塊包括在所述多個(gè)電池單元中具有最小電池單元參數(shù)的電池單元，其中，在所述電池模塊接收組中確定具有最小參數(shù)平均值的電池模塊，作為所述接收模塊。本發(fā)明所述的電池單元均衡系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)控制單元進(jìn)一步包括處理單元，所述處理單元從所述多個(gè)電池模塊中確定至少一個(gè)電池模塊，所述至少一個(gè)電池模塊中的每個(gè)電池模塊包括在所述電池單元中具有最大電池單元參數(shù)的電池單元，其中，在所述至少一個(gè)電池模塊中確定具有最大參數(shù)平均值的電池模塊，作為所述捐贈(zèng)模塊。本發(fā)明所述的電池單元均衡系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)控制單元進(jìn)一步包括處理單元，所述處理單元從所述多個(gè)電池模塊中確定至少一個(gè)電池模塊，所述至少一個(gè)電池模塊的每個(gè)電池模塊包括在所述電池單元中具有最小電池單元參數(shù)的電池單元，其中，在所述至少一個(gè)電池模塊中確定具有最小參數(shù)平均值的電池模塊，作為所述接收模塊。本發(fā)明所述的電池單元均衡系統(tǒng)，其中，在所述電池模塊中確定具有最大參數(shù)平均值的電池模塊，作為所述捐贈(zèng)模塊。本發(fā)明所述的電池單元均衡系統(tǒng)，其中，在所述電池模塊中確定具有最小參數(shù)平均值的電池模塊，作為所述接收模塊。本發(fā)明所述的電池單元均衡系統(tǒng)，其中，所述電池單元參數(shù)包括荷電態(tài)值，且所述參數(shù)平均值包括荷電態(tài)平均值。本發(fā)明還提供一種轉(zhuǎn)換電路，應(yīng)用于包含了多個(gè)電池單元的均衡電路中，其包括 第一開(kāi)關(guān)陣列，根據(jù)第一開(kāi)關(guān)陣列的結(jié)構(gòu)將所述多個(gè)電池單元分為第一組電池模塊；第二開(kāi)關(guān)陣列，根據(jù)第二開(kāi)關(guān)陣列的結(jié)構(gòu)將所述多個(gè)電池單元分為第二組電池模塊，以及每個(gè)電池單元具有電池單元參數(shù)，在第一組電池模塊和第二組電池模塊中的每個(gè)電池模塊具有參數(shù)平均值；以及轉(zhuǎn)換器，連接于第一開(kāi)關(guān)陣列和第二開(kāi)關(guān)陣列之間，所述第一開(kāi)關(guān)陣列根據(jù)所述參數(shù)平均值從第一組電池模塊中選擇捐贈(zèng)模塊，并將能量從捐贈(zèng)模塊轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)換器，所述第二開(kāi)關(guān)陣列根據(jù)所述參數(shù)平均值從第二組電池模塊中選擇接收模塊，并將能量從轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)移到接收模塊。本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)換電路，其中，從所述第一組電池模塊中選擇的電池模塊捐贈(zèng)組中的所述捐贈(zèng)模塊具有最大參數(shù)平均值，所述捐贈(zèng)模塊還包括在所述電池單元中具有最大電池單元參數(shù)的電池單元。本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)換電路，其中，從所述第二組電池模塊中選擇的電池模塊接收組中的所述接收模塊具有最小參數(shù)平均值，所述接收模塊還包括在所述電池單元中有最小電池單元參數(shù)的電池單元。本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)換電路，其中，所述電池單元參數(shù)包括荷電態(tài)值，所述參數(shù)平均值包括荷電態(tài)平均值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的電池單元均衡系統(tǒng)、方法以及轉(zhuǎn)換電路，將具有最大參數(shù)平均值的電池模塊(即捐贈(zèng)模塊)的能量轉(zhuǎn)移至具有最小參數(shù)平均值的電池模塊(即接收模塊)。其中，所述參數(shù)可以是但不限于電壓、容量或荷電態(tài)中的一種。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將電壓作為參數(shù)。本發(fā)明的電池單元均衡系統(tǒng)、方法以及轉(zhuǎn)換電路可以適用于電池的充電過(guò)程、放電過(guò)程和空閑狀態(tài)，并且可以提高均衡效率和降低電路的復(fù)雜度。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，以使本發(fā)明的特性和優(yōu)點(diǎn)更為明顯。圖1是一種現(xiàn)有技術(shù)的電池管理系統(tǒng)的方框圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的方框圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的由電池管理系統(tǒng)的檢測(cè)控制單元產(chǎn)生的第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)的關(guān)系圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的方框圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的方框圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的方框圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的方框圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的操作流程圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的操作流程圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的操作流程圖。圖11是圖10中根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的擴(kuò)展操作流程圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的方框圖。圖13是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的檢測(cè)控制單元的方框圖。圖14是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在充電或放電過(guò)程中的處理單元的操作流程圖。圖15是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在充電過(guò)程中的處理單元的操作流程圖。圖16是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在放電過(guò)程中的處理單元的操作流程圖。圖17是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的方框圖。圖18是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的操作流程圖。
具體實(shí)施例方式以下將對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例給出詳細(xì)的說(shuō)明。在以下對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述中，為了提供一個(gè)針對(duì)本發(fā)明的完全的理解，闡明了大量的具體細(xì)節(jié)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。在另外的一些實(shí)例中，對(duì)于大家熟知的方案、 流程、元件和電路未作詳細(xì)描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。圖2所示是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)200的方框圖。電池管理系統(tǒng)200可以在電池組202中串聯(lián)的電池單元202_1-202_6之間轉(zhuǎn)移能量，以均衡電池單元 202_1-202_6。為了便于描述，在圖2所示的實(shí)施例中，電池單元的數(shù)量設(shè)置為6個(gè)。然而， 電池組202中電池單元的數(shù)量是可以變化的，電池組202也可以包括其他數(shù)量的電池單元。在一個(gè)實(shí)施例中，變壓器203包括磁芯205和纏繞在磁芯205上的多個(gè)線圈 204_1-204_6。線圈 204_1-204_6 通過(guò)開(kāi)關(guān) 206_1_206_6 分別連接至電池單元 202_1_202_6。 例如，線圈204_1通過(guò)開(kāi)關(guān)206_1連接至電池單元202_1。在一個(gè)實(shí)施例中，線圈 204_1-204_6的匝數(shù)相同。如圖2所示，電池單元202_1、202_3和202_5的正極對(duì)應(yīng)地連接到線圈204_1、204_3和204_5的極端，電池單元202_2、202_4和202_6的負(fù)極對(duì)應(yīng)地連接到線圈204_2、204_4和204_6的極端。線圈204_1_204_6的極端在其對(duì)應(yīng)的末端都用點(diǎn)作了標(biāo)記。之后的描述中，與對(duì)應(yīng)的線圈204_1-204_6極端連接的電池單元202_1-202_6的終端都將被稱為同名端。當(dāng)分別連接電池單元202_1_202_6中的第一電池單元和第二電池單元的第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)交替閉合時(shí)，會(huì)分別產(chǎn)生第一電流和第二電流，其中第一電流從第一電池單元和與第一電池單元連接的第一線圈流過(guò)，第二電流從第二電池單元和與第二電池單元連接的第二線圈流過(guò)。第一線圈作為初級(jí)線圈，第二線圈作為次級(jí)線圈。如果第一和第二電池單元的同名端是相同的極性，則根據(jù)第一電流產(chǎn)生的第二電流流過(guò)第二線圈的方向與第一電流流過(guò)第一線圈的方向相同；否則，第二電流流過(guò)第二線圈的方向與第一電流流過(guò)第一線圈的方向不同。相應(yīng)地，如果第一和第二電池單元的同名端的極性不同，當(dāng)?shù)谝浑娏鲝牡谝浑姵貑卧恼龢O流向負(fù)極時(shí)，第二電流會(huì)從第二電池單元的負(fù)極流向正極。因此，第二電流給第二電池單元充電，而且能量可以從第一電池單元轉(zhuǎn)移到第二電池單元。相反，如果第一和第二電池單元的同名端的極性相同，當(dāng)?shù)谝浑娏鲝牡谝浑姵貑卧恼龢O流向負(fù)極時(shí)，第二電流也會(huì)從第二電池單元的正極流向負(fù)極，此時(shí)第二電流不給第二電池單元充電。在另一實(shí)施例中，電池管理系統(tǒng)200中電池單元202_1-202_6與線圈204_1-204_6 有其他的連接方式，而不限于圖2所示的連接方式。例如，電池單元202_1和202_2的正極可以分別連接到線圈204_1和204_2的極端。電池單元202_3-202_6的負(fù)極可以連接到線圈204_3-204_6的極端。更進(jìn)一步，檢測(cè)控制單元208檢測(cè)電池單元的狀態(tài)參數(shù)(例如，電池單元 202_1-202_6的電壓值)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果控制開(kāi)關(guān)206_1-206_6。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)控制單元208從電池組202中選擇狀態(tài)參數(shù)為第一數(shù)值的第一電池單元和狀態(tài)參數(shù)為第二數(shù)值的第二電池單元，其中第一數(shù)值大于第二數(shù)值。因此，檢測(cè)控制單元208通過(guò)變壓器203 來(lái)閉合和斷開(kāi)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)，進(jìn)而在第一電池單元和第二電池單元之間轉(zhuǎn)移能量。更具體地說(shuō)，在充電過(guò)程中，檢測(cè)控制單元208檢測(cè)電池單元202_1_202_6的電壓，并且計(jì)算電池單元202_1-202_6的最大電壓值與最小電壓值的差值。如果最大電壓值和最小電壓值的差值大于第一電壓閾值(例如0. 5V)，則電池組202可能出現(xiàn)了異常情況。 除了檢測(cè)電壓差值是否大于電壓閾值之外，電池管理系統(tǒng)200還會(huì)檢查電池組202的可行性。如果最大電壓值和最小電壓值的差值小于第二電壓閾值(例如0. 05V)，則認(rèn)為電池單元202_1-202_6達(dá)到了均衡。第一電壓閾值和第二電壓閾值通過(guò)電池的每個(gè)參數(shù)來(lái)設(shè)定。如果最大電壓值和最小電壓值的差值小于第一電壓閥值而大于第二電壓閾值， 則電池組202的電池單元202_1-202_6之間出現(xiàn)不均衡。檢測(cè)控制單元208就會(huì)將能量從一電池單元或一組電池單元移到另一電池單元或一組電池單元，以實(shí)現(xiàn)電池單元 202_1-202_6之間的均衡。在一個(gè)實(shí)施例中，如果電池單元(例如電池單元202_1)的同名端有最大電壓值 VH，而電池單元(例如電池單元202_4)的同名端有最小電壓值八，并且同名端的極性不同， 那么檢測(cè)保護(hù)單元208將能量從電池單元202_1轉(zhuǎn)移到電池單元202_4。檢測(cè)控制單元208產(chǎn)生控制開(kāi)關(guān)206_1的第一控制信號(hào)和控制開(kāi)關(guān)206_4的第二控制信號(hào)，使得這兩個(gè)開(kāi)關(guān)交替閉合和斷開(kāi)。第一和第二控制信號(hào)可以是連續(xù)信號(hào)。在一個(gè)周期內(nèi)，第一控制信號(hào)的占空比和第二控制信號(hào)的占空比幾乎沒(méi)有重疊。圖3所示為第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)的關(guān)系。在圖3中，波形310示出第一控制信號(hào)的頻率為F1和占空比為D1，波形320示出第二控制信號(hào)的頻率為F2 (F2等于F1)以及對(duì)應(yīng)的占空比為D2, 波形330示出第二控制信號(hào)的頻率等于F1以及對(duì)應(yīng)的占空比為D2,其中，占空比D2和占空比D2可以由等式(1)得出f D2=(I-D1)U'<d-A)(i)在第一和第二控制信號(hào)的控制下，開(kāi)關(guān)206_1和206_4交替閉合。當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)控制的開(kāi)關(guān)206_1閉合時(shí)，第二控制信號(hào)控制的開(kāi)關(guān)206_4會(huì)斷開(kāi)。電流I1從電池單元202_1流向線圈204_1。在第一個(gè)時(shí)段(例如，圖3中的Tw)中，電流I1會(huì)逐漸增大，同時(shí)電池單元202_1的能量轉(zhuǎn)移并聚集在變壓器203的磁芯205中。在一個(gè)實(shí)施例中，第一持續(xù)時(shí)段Tm可以由等式( 得出Ton=令 “2x Lxl I^F1
(2)其中，V代表電池單元202_1的電壓值，/代表電流I1的預(yù)定平均值，L代表線圈 204_1的電感，F(xiàn)1代表第一和第二控制信號(hào)的頻率。根據(jù)等式(2)，占空比D1可以由等式 (3)得出D1 =^IXLXIXF1ZV(3)當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)控制的開(kāi)關(guān)206_1斷開(kāi)之后，第二控制信號(hào)控制的開(kāi)關(guān)206_4閉合。電流I1減小到接近于零。在第二個(gè)時(shí)段(例如，圖3中的T0/或T0/')中，線圈204_4 中產(chǎn)生感應(yīng)電流I4，并流向電池單元202_4以為其充電。因此，磁芯205中存儲(chǔ)的能量釋放給電池單元202_4。因此，能量從電池單元202_1轉(zhuǎn)移到電池單元202_4。相應(yīng)地，電池單元 202_1的電壓降低，電池單元202_4的電壓升高。檢測(cè)控制電路208交替地閉合開(kāi)關(guān)206_1 和206_4，直到電池單元202_1和202_4的電壓值的差值小于第二電壓閾值。在進(jìn)行電池單元202_1和202_4的均衡操作時(shí)，檢測(cè)控制單元208同時(shí)斷開(kāi)開(kāi)關(guān) 206_2、206_3、206_5和206_6。這樣就不會(huì)有電流流進(jìn)電池單元202_2和202_6，同時(shí)在電池單元202_1與202_2和202_6之間也沒(méi)有能量轉(zhuǎn)移。在上述實(shí)施例中，線圈204_1和線圈204_4在變壓器203中分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈。然而，如果在電池單元202_1-202_6中，電池單元202_4的電壓值最大，電池單元202_1的電壓值最小，則電池管理系統(tǒng)200將能量從電池單元202_4轉(zhuǎn)移到電池單元 202_1。在這種情況下，線圈202_4作為初級(jí)線圈，線圈202_1作為次級(jí)線圈。總的來(lái)說(shuō)，在不同的情況下，線圈204_1-204_6之間的任意一個(gè)線圈既可以作為初級(jí)線圈又可以作為次級(jí)線圈。更為突出的是，電池管理系統(tǒng)200可以在均衡目標(biāo)電池單元的同時(shí)阻止在均衡操作過(guò)程中其他電池單元之間發(fā)送或接收能量，從而有效地提高了電池單元的均衡效率。在另一個(gè)實(shí)施例中，如果具有最大電壓值同名端(例如，電池單元202_1)與具有最小電壓值&的同名端(例如，電池單元202_3)的極性相同，那么基于電流I1產(chǎn)生的電流I3與電流I1的流向相同，其中電流I1流經(jīng)線圈204_1，電流I3流經(jīng)線圈204_3。當(dāng)電流I1從電池單元202_1的正極流向負(fù)極時(shí)，電流I3從電池單元202_3的正極流向負(fù)極。因此，如果電流I3是基于電流I1產(chǎn)生的話，則電流I3不能給電池單元202_3充電。在這種情況下，電池管理系統(tǒng)200不能直接將能量從電池單元202_1轉(zhuǎn)移到電池單元202_3。最終電池管理系統(tǒng)200需要從電池單元組中選擇另外兩個(gè)電池單元，這兩個(gè)電池單元的同名端與電池單元202_1和202_3同名端的極性不同，然后，再做進(jìn)一步操作。
更具體地說(shuō)，檢測(cè)控制單元208選擇一個(gè)有最大電壓值V2h的電池單元和一個(gè)有最小電壓值的電池單元，這兩個(gè)電池單元的同名端與電池單元202_1和202_3的同名端極性不同。例如，如圖2所示，檢測(cè)控制單元208在電池單元202_2、202_4和202_6中選擇具有最大電壓值V2h的電池單元202_4和具有最小電壓值N2l的電池單元202_6。接著，檢測(cè)控制單元208將能量從電池單元202_1轉(zhuǎn)移到電池單元202_6，同時(shí)將能量從電池單元202_4 轉(zhuǎn)移到電池單元202_3。檢測(cè)控制單元208交替地閉合開(kāi)關(guān)206_1和206_6，以與前述類似的方法將能量從電池單元202_1轉(zhuǎn)移到電池單元202_6。相應(yīng)地，電池單元202_1的電壓值會(huì)降低。因此， 在充電過(guò)程中避免對(duì)電池單元202_1的過(guò)度充電。更進(jìn)一步，檢測(cè)控制單元208交替地閉合開(kāi)關(guān)206_4和206_3，以與前述類似的方法將能量從電池單元202_4轉(zhuǎn)移到電池單元202_3。相應(yīng)地，電池單元202_3的電壓值會(huì)增大。因此，在充電過(guò)程結(jié)束后避免電池單元202_3的充電不足。在操作過(guò)程中，檢測(cè)控制單元208可以檢測(cè)電池單元202_1_202_6的電壓，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果以與前述類似的方法來(lái)均衡電池單元。因此，當(dāng)充電過(guò)程結(jié)束時(shí)，每一個(gè)電池單元的電壓幾乎相等，因此，可以提高充電效率并防止電池單元過(guò)度充電，從而提高電池組202 的電池壽命。此外，在放電過(guò)程中，電池管理系統(tǒng)200也可以檢測(cè)電池單元202_1_202_6的電壓，并以與前述類似的方法均衡電池單元。如果電池單元202_1-202_6的最大電壓值和最小電壓值的差值小于第一電壓閾值或大于第二電壓閾值，檢測(cè)控制單元208以與前述類似的方法來(lái)均衡對(duì)應(yīng)的電池單元。因此，整個(gè)電池組202在相對(duì)短的時(shí)間里實(shí)現(xiàn)很好的均衡效果。更為突出的是，通過(guò)在放電過(guò)程中均衡電池單元，具有高放電率和相對(duì)較快速釋放能量的電池單元通過(guò)其他電池單元來(lái)得到能量補(bǔ)償。因此，可以很好地均衡電池單元之間的能量，相應(yīng)地延長(zhǎng)整個(gè)電池組202的放電時(shí)間，進(jìn)而提高了電池組202的效率。此外， 可以預(yù)防電池單元在放電過(guò)程后過(guò)渡放電，進(jìn)而延長(zhǎng)電池組202的壽命。在其他實(shí)施例中，檢測(cè)控制單元208可以檢測(cè)電池單元的其他狀態(tài)參數(shù)，例如荷電態(tài)和/或者電池單元202_1-202_6的容量，并根據(jù)檢測(cè)到的結(jié)果來(lái)均衡電池單元 202_1-202_6。圖4是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的方框圖。電池管理系統(tǒng)400的結(jié)構(gòu)與圖2中電池管理系統(tǒng)200的結(jié)構(gòu)相似。如圖4所示，電池管理系統(tǒng)400包括電池組402、變壓器403和檢測(cè)控制單元408。 電池組402包括N個(gè)電池單元402_1-402_N，這N個(gè)電池單元通過(guò)N個(gè)開(kāi)關(guān)406_1_406_N對(duì)應(yīng)地連接至N個(gè)線圈404_1-404_N，其中N是正整數(shù)。N個(gè)線圈404_1_404_N纏繞在變壓器 403的磁芯405上。在一個(gè)實(shí)施例中，電池單元402_1-402_N分成兩組，電池單元402_1、402_3、...、
402_(N-I)分為第一組電池單元，電池單元402_2、402_4.....402_N分到第二組電池單元。
第一組電池單元中電池單元402_1、402_3.....402_(N-I)的同名端的極性與第二組電池
單元中電池單元402_2、402_4.....402_N同名端的極性不同。檢測(cè)控制單元408檢測(cè)電池組402中電池單元402_1_402_N的電壓，從第一組電池單元中選擇一個(gè)具有最大電壓值Vih的電池單元(例如電池單元402_1)，以及具有最小電壓值Vu的電池單元(例如電池單元402J3)；再?gòu)牡诙M電池單元中選擇一個(gè)具有最大電壓值V2h的電池單元(例如電池單元402_N)，以及具有最小電壓值N2l的電池單元(例如電池單元402_2)。如果Vih與、的差值Dih^V2h與的差值D皿、Vih與Va的差值D1H%，或者V2h與 Vm的差值D2■大于第一電壓閥值(例如0.5V)，則電池組402可能出現(xiàn)異常狀況。因此，電池管理系統(tǒng)400將會(huì)檢查電池組402的可行性。如果D1H1L、D2h2l, Dih2l以及D2hil都小于第二電壓閾值(例如50mV)，則電池單元 402_1-402_N已達(dá)到了很好的均衡。如果Dihi^ D2h2l, Dih2l以及D2Ha在第一電壓閥值和第二電壓閥值之間，則電池單元 402_1-402_NF均衡。因此，檢測(cè)控制單元408將能量從屬于第一組的電池單元402_1轉(zhuǎn)移到屬于第二組的電池單元402_2，并將能量從屬于第二組的電池單元402_N轉(zhuǎn)移到屬于第一組的電池單元402_3。如果Dihil或者D2h2l大于第三電壓閾值(例如0. 2V)，或者D腿、D2h2l, D2hil和Dih2l 都小于第三電壓閾值，則檢測(cè)控制單元408以前述類似的方式將能量從電池單元402_1轉(zhuǎn)移到電池單元402_2，并將能量從電池單元402_N轉(zhuǎn)移到電池單元402_3。更具體地說(shuō)，檢測(cè)控制單元408產(chǎn)生用于控制開(kāi)關(guān)406_1的頻率為F1且占空比為 D1的第一控制信號(hào)，和用于控制開(kāi)關(guān)406_2的頻率同為F1且占空比等于或小于(I-D1)的第二控制信號(hào)，這兩個(gè)控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)406_1和406_2交替閉合。當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)控制開(kāi)關(guān)406_1閉合時(shí)，第二控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)406_2斷開(kāi)。電池單元402_1到線圈404_1之間有電流I1通過(guò)。因此，將電池單元402_1的能量轉(zhuǎn)移并存儲(chǔ)到磁芯405中。當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)控制開(kāi)關(guān)406_1斷開(kāi)后，第二控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)406_2閉合。一旦開(kāi)關(guān)406_1斷開(kāi)，電流 I1幾乎變?yōu)榱?。開(kāi)關(guān)406_2閉合后，線圈404_2中的感應(yīng)電流I2流向電池單元402_2，并且為電池單元402_2充電。因此，從電池單元402_1中轉(zhuǎn)移并且存儲(chǔ)在磁芯405中的能量被釋放到電池單元402_2中，檢測(cè)控制單元408繼續(xù)交替閉合開(kāi)關(guān)406_1和406_2，直到電池單元402_1和電池單元402_2的電壓幾乎相等。此外，檢測(cè)控制單元408產(chǎn)生用于控制開(kāi)關(guān)406_N的頻率為F2且占空比為Dn的第三控制信號(hào)和用于控制開(kāi)關(guān)406_3的頻率同為F2且占空比等于或者小于(I-Dn)的第四控制信號(hào)，這兩個(gè)控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)406_3和406_N交替閉合。在一個(gè)實(shí)施例中，頻率F1和頻率F2可以相同，占空比D1和占空KDn也可以相同。當(dāng)?shù)谌刂菩盘?hào)控制開(kāi)關(guān)406_N閉合時(shí)，第四控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)406_3斷開(kāi)。電池單元402_1到線圈404_1之間有電流、通過(guò)。因此，將能量電池單元402_N轉(zhuǎn)移并且存儲(chǔ)到磁芯405中。當(dāng)?shù)谌刂菩盘?hào)控制開(kāi)關(guān) 406_N斷開(kāi)后，第四控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)406_3閉合。一旦開(kāi)關(guān)406_N斷開(kāi)，電流In幾乎變?yōu)榱?。開(kāi)關(guān)406_3閉合后，線圈404_3中的感應(yīng)電流I3流向電池單元402_3，并且為電池單元 402_3充電。因此，從電池單元轉(zhuǎn)移并且存儲(chǔ)在磁芯405中的能量被釋放到電池單元402_3中，檢測(cè)控制單元408繼續(xù)交替閉合開(kāi)關(guān)406_3和406_N，直到電池單元402_3和電池單元402_N的電壓幾乎相等。如果D1-和D2m都小于第三電壓閾值，但是D2-或者D1-大于第三電壓閾值，檢測(cè)控制單元408需要進(jìn)一步比較D2■和D1Ha。如果D2■大于D1Ha，檢測(cè)控制單元408以前述類似的方式將能量從電池單元402_NR移到電池單元402_3 ；否則，檢測(cè)控制單元408以前述類似的方式將能量從電池單元402_1轉(zhuǎn)移到電池單元402_2?？偟膩?lái)說(shuō)，在電池管理系統(tǒng)400中，根據(jù)與對(duì)應(yīng)線圈404_1-404_N之間的不同連接，將電池組402中的電池單元402_1-402_N*為第一組和第二組。例如，第一組的電池單元 402_1、402_3、...和 402_(N-1)的正極連接到線圈 404_1、404_3、...和 404_(N_1)的極端，第二組的電池單元402_2、402_4、...和402_N的負(fù)極連接到線圈404_2、404_4、...和 404_N的極端。檢測(cè)控制單元408從第一組電池單元中選擇具有最大電壓值的第一電池單元和具有最小電壓值的第二電池單元，從第二組電池單元中選擇具有最大電壓值的第三電池單元和具有最小電壓值的第四電池單元。隨后，檢測(cè)控制單元408根據(jù)所選擇的電池單元電壓值的差值來(lái)交替地閉合對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)，將能量從第一電池單元轉(zhuǎn)移到第四電池單元， 從第三電池單元轉(zhuǎn)移到第二電池單元。由于檢測(cè)控制單元408在每個(gè)周期內(nèi)在兩對(duì)電池單元之間轉(zhuǎn)移能量，因此能夠更好地均衡電池單元的電壓。圖5是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)500的方框圖。與圖3中標(biāo)號(hào)相同的元件具有相似的功能，為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，這里不再贅述。圖5中的電池管理系統(tǒng)500的開(kāi)關(guān)506_1_506_6采用金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管 (metal oxide semiconductor field effect transistors，MOSFET)。每個(gè) MOSFET 都包括體二極管(body diode)。假設(shè)電池單元302_1具有最高電壓值，電池單元302_4具有最低電壓值，檢測(cè)控制單元308交替閉合MOSFET 506_1和MOSFET 506_4以將能量從電池單元 302_1轉(zhuǎn)移至電池單元302_4。當(dāng)MOSFET 506_1閉合時(shí)，MOSFET 506_4斷開(kāi)。因此，電池單元 302_1的能量轉(zhuǎn)移并存儲(chǔ)在變壓器的磁芯305中。當(dāng)MOSFET 506_1斷開(kāi)后，MOSFET 506_4 閉合，線圈304_4中產(chǎn)生感應(yīng)電流。由于各個(gè)MOSFET中體二極管的影響，當(dāng)M0SFET506_1斷開(kāi)后，線圈304_2和304_6中也會(huì)出現(xiàn)微弱的感應(yīng)電流。然而，感應(yīng)電流與線圈兩端等效的負(fù)載電抗成反比。因此，當(dāng)MOSFET 506_2和506_6斷開(kāi)時(shí)，連接到線圈304_2和304_6的等效負(fù)載電抗相對(duì)較高，故線圈304_2和304_6中感應(yīng)電流相對(duì)較小并可忽略。因此，存儲(chǔ)在磁芯305中的大部分能量轉(zhuǎn)移至電池單元302_4。圖6是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)600的方框圖。電池管理系統(tǒng)600 包括N個(gè)串聯(lián)的電池模塊602_1、602_2. . . 602_N_1和602_N，及變壓器603。每個(gè)電池模塊 602_1、602_2. ..602_N-1或602_N包括多個(gè)電池單元(未圖示)。變壓器603包括多個(gè)纏繞在磁芯上的線圈，每個(gè)線圈通過(guò)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)606_1-606_N)與對(duì)應(yīng)的電池模塊606_1-606_N連接。檢測(cè)控制單元608檢測(cè)每個(gè)電池模塊602_1、602_2. . . 602_N_1和602_N的電壓， 并選擇電池模塊602_1、602_2. . . 602_N-1和602_N中具有第一電壓值的電池模塊和具有第二電壓的電池模塊，其中第一電壓值大于第二電壓值。在一個(gè)實(shí)施例中，第一電壓值和第二電壓值分別是電池模塊602_1、602_2. . . 602_N-1和602_N中的最高電壓值和最低電壓值。如果第一電壓值和第二電壓值的差值大于第一電壓閾值(例如，0. 5V)，電池模塊 602_1、602_2、· · ·、602_(N-1)和602_N可能會(huì)工作不正常。因此，電池管理系統(tǒng)600將會(huì)檢查電池模塊602_1，602_2，· · · ,602_ (N-I)和602_N的可行性。如果第一電壓值和第二電壓值的差值小于第二電壓閾值(例如，50mV)，則認(rèn)為電池模塊602_1、602_2、· · ·、602_(N-1)和602_N已達(dá)到很好的均衡。CN 102468673 A說(shuō)明書(shū)10/21 頁(yè)如果第一電壓值和第二電壓值的差值在第一電壓閾值與第二電壓閾值之間，則認(rèn)為電池模塊602_1、602_2、. . .、602_(N-1)和602_化沒(méi)有達(dá)到均衡。因此，變壓器603交替閉合與第一電池模塊對(duì)應(yīng)的第一開(kāi)關(guān)和與第二電池模塊對(duì)應(yīng)的第二開(kāi)關(guān)，將能量從具有第一電壓值的第一電池模塊轉(zhuǎn)移到具有第二電壓值的第二電池模塊，直到第一電池模塊的第一
電壓值減小到與第二電池模塊的第二電壓值近似相等，將電池模塊602_1、602_2.....602_
(N-I)或602_N視為前述操作中提到的電池單元。因此，電池管理系統(tǒng)600也就與前述的電池管理系統(tǒng)200、400或500的工作原理相似。如前所述，每個(gè)電池模塊602_1、602_2、. . .、602_(N_1)或602_N都包含多個(gè)電池
單元。而且，每個(gè)電池模塊602_1、602_2.....602_ (N-I)或602_N都包含附屬變壓器和附屬
檢測(cè)控制單元(圖6中未示出)。每個(gè)附屬變壓器同樣包括纏繞在磁芯上的多個(gè)線圈(圖 6中未示出)。在每個(gè)電池模塊602_1、602_2、. . .、602_(N-1)或602N中，電池單元通過(guò)對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)與相應(yīng)的附屬變壓器的線圈連接。附屬檢測(cè)控制單元檢測(cè)電池單元的電壓，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，將能量從一個(gè)電池單元或一組電池單元轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電池單元或一組電池單元來(lái)實(shí)現(xiàn)電池單元的均衡。圖7是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)700的方框圖。電池組702包括 N個(gè)串聯(lián)的電池單元702_1-702_N。磁性設(shè)備(例如變壓器703)包括第一線圈704和反向纏繞于磁芯上的第二線圈705。對(duì)于每個(gè)電池單元702_K(1彡K彡N)，開(kāi)關(guān)SA_K連接至電池單元702_K的正極和線圈704的一端，開(kāi)關(guān)SB_K連接至電池單元702_K的負(fù)極和線圈 704的另一端，開(kāi)關(guān)SC_K連接至電池單元702_K的正極和線圈705的一端，開(kāi)關(guān)SD_K連接至電池單元702_K的負(fù)極和線圈705的另一端。檢測(cè)控制單元708檢測(cè)電池單元702_1-702_Ν的電壓，并且計(jì)算電池單元 702_1-702_Ν中最大電壓值和最小電壓值的差值。如果最大電壓值和最小電壓值的差值大于第一電壓閾值(例如0. 5V)，則電池組 702可能出現(xiàn)異常情況。因此，電池管理系統(tǒng)700將檢測(cè)電池組702的可行性。如果最大電壓值和最小電壓值的差值小于第二電壓閾值(例如50mV)，則認(rèn)為電池單元702_1-702_N達(dá)到了較好的均衡。如果最大電壓值和最小電壓值的差值在第一電壓閾值與第二電壓閾值之間，則認(rèn)為電池單元702_1-702_NF均衡。因此，檢測(cè)控制單元708控制連接至具有最大電壓值的第一電池單元的開(kāi)關(guān)(例如電池單元702_1)，和連接至具有最小電壓值的第二電池單元的開(kāi)關(guān)(例如電池單元702_N)，通過(guò)第一線圈704和第二線圈705將能量從電池單元702_1 轉(zhuǎn)移到電池單元702_N。在變壓器703中，第一線圈704作為初級(jí)線圈，第二線圈705作為次級(jí)線圈。在這種情況下，檢測(cè)控制單元708產(chǎn)生頻率為F1且占空比為D1的第一控制信號(hào)來(lái)控制連接到電池單元702_1的開(kāi)關(guān)SA_1和SB_1 (接下來(lái)的描述中，開(kāi)關(guān)陣列SAB_1代表SA_1和SB_1的縮寫)；檢測(cè)控制單元708還產(chǎn)生頻率同為F1且占空比等于或小于(I-D1)的第二控制信號(hào)來(lái)控制連接到電池單元702_N的開(kāi)關(guān)SC_N和SD_N (接下來(lái)的描述中，開(kāi)關(guān)陣列SCD_N代表 SC_N和SD_N的縮寫)，從而使得開(kāi)關(guān)陣列SAB_1和SCD_N交替閉合。更具體地說(shuō)，當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)控制開(kāi)關(guān)陣列SAB_1閉合時(shí)，第二控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)陣列SCD_N斷開(kāi)。電流I1從電池單元702_1流向第一線圈704，電池單元702_1的能量頁(yè)
轉(zhuǎn)移并存儲(chǔ)到變壓器703的磁芯中。當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)控制開(kāi)關(guān)陣列SAB_1斷開(kāi)時(shí)，第二控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)陣列SCD_N閉合。一旦開(kāi)關(guān)陣列SAB_1斷開(kāi)，電流I1幾乎變?yōu)榱?。?dāng)開(kāi)關(guān)陣列SCD_N閉合時(shí)，第二線圈705中的感應(yīng)電流In流向電池單元702_N并為電池單元702_ N充電。因此，將存儲(chǔ)在變壓器703磁芯中的能量釋放到電池單元702_N中。最后，將能量從電池單元702_1轉(zhuǎn)移到了電池單元702_N。對(duì)應(yīng)地，電池單元702_1的電壓減小，電池單元702_N的電壓增大。檢測(cè)控制單元708繼續(xù)交替地閉合開(kāi)關(guān)陣列SAB_1和開(kāi)關(guān)陣列SCD_ N直到電池單元702_1的電壓減小到幾乎等于電池單元702_N的電壓。在另一實(shí)施例中，變壓器703中第二線圈705作為初級(jí)線圈，第一線圈704作為次級(jí)線圈。在這種情況下，檢測(cè)控制單元708產(chǎn)生用于控制開(kāi)關(guān)陣列SCD_1的第一控制信號(hào)和用于控制開(kāi)關(guān)陣列SAB_N的第二控制信號(hào)，使得兩個(gè)開(kāi)關(guān)陣列交替閉合，其中開(kāi)關(guān)陣列 SCD_1連接到電池單元702_1，開(kāi)關(guān)陣列SAB_N連接到電池單元702_N。當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)控制開(kāi)關(guān)陣列SCD_1閉合時(shí)，第二控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)陣列SAB_N 斷開(kāi)。感應(yīng)電流I1從電池單元702_1流向第二線圈705，將電池單元702_1中的能量轉(zhuǎn)移并存儲(chǔ)在變壓器703的磁芯中。當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)控制開(kāi)關(guān)陣列SCD_1斷開(kāi)后，第二控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)陣列SAB_N閉合。一旦開(kāi)關(guān)陣列SCD_1斷開(kāi)，電流I1幾乎變?yōu)榱?。?dāng)開(kāi)關(guān)陣列 SAB_N閉合時(shí)，第一線圈704中的感應(yīng)電流In流向電池單元702_N，并且為電池單元702_ N充電。因此，將存儲(chǔ)在變壓器703磁芯中的能量轉(zhuǎn)移到電池單元702N中。檢測(cè)控制單元 708繼續(xù)交替地閉合開(kāi)關(guān)陣列SCD_1和SAB_N直到電池單元702_1的電壓減小到幾乎等于電池單元702_N的電壓。此外，當(dāng)電池單元702_1和電池單元702_N進(jìn)行能量均衡操作時(shí)，除去開(kāi)關(guān)SA_1、 SB_1、SC_N和SD_N之外的其他開(kāi)關(guān)保持?jǐn)嚅_(kāi)。因此，能量就不會(huì)從其他電池單元轉(zhuǎn)移到變壓器703的磁芯中，或者將變壓器703的磁芯中的能量釋放到其他電池單元中。有利的是，因?yàn)橥ㄟ^(guò)開(kāi)關(guān)SA_1_SA_N* SB_1_SB_N將線圈704連接到電池單元 702_1-702_N，通過(guò)開(kāi)關(guān) SC_1-SC_N* SD_1_SD_N 將線圈 705 連接到電池單元 702_1_702_ N，將電池單元702_1-702_N分別與線圈704和線圈705連接，使能量轉(zhuǎn)移到變壓器703和從變壓器703吸收能量的過(guò)程可以分開(kāi)進(jìn)行。因此，電池管理系統(tǒng)700通過(guò)把第一電池單元連接到一個(gè)線圈上，將能量從第一電池單元轉(zhuǎn)移到磁芯中，然后，通過(guò)把第二電池單元連接到另一個(gè)線圈上，將存儲(chǔ)在磁芯中的能量轉(zhuǎn)移到第二電池單元中，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電池單元之間的能量轉(zhuǎn)移。因此，在電池管理系統(tǒng)700中只需要兩個(gè)線圈就可以均衡電池單元 702_1-702_N中的任意兩個(gè)電池單元，從而降低成本并減小系統(tǒng)體積。圖8是根據(jù)本發(fā)明如圖7所示實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)700的操作流程圖800。圖 8將結(jié)合圖7進(jìn)行描述。在步驟802中，檢測(cè)控制單元708檢測(cè)電池單元702_1-702_Ν&電壓。在步驟804 中，檢測(cè)控制單元708從電池單元702_1-702_Ν選擇具有最大電壓值V1的第一電池單元 (例如電池單元702_1)，和具有最小電壓值V2的第二電池單元(例如電池單元702_Ν)。在步驟806中，如果第一電池單元的電壓值V1與第二電池單元的電壓值V2的差值大于第一電壓閥值Vthki (例如0. 5V)，則電池組702可能出現(xiàn)了異常情況。因此，電池管理系統(tǒng)700進(jìn)入步驟808，檢測(cè)電池組702的可行性。如果在步驟806中，第一電池單元的電壓值V1與第二電池單元的電壓值V2的差值不大于第一電壓閾值，則流程圖800進(jìn)入步驟810。
在步驟810中，如果第一電池單元的電壓值V1與第二電池單元的電壓值V2的差值小于第二電壓閾值(例如50mV)，則認(rèn)為電池單元702_1-702_N達(dá)到了很好的均衡。然后， 操作流程圖800返回步驟802，繼續(xù)監(jiān)測(cè)電池單元702_1-702_N的電壓。如果在步驟810中，第一電池單元的電壓值V1與第二電池單元的電壓值V2的差值不小于第二電壓閾值，則認(rèn)為電池單元702_l-702_Nf均衡。然后，操作流程圖800進(jìn)入步驟812，檢測(cè)控制單元700將能量從電池單元702_1轉(zhuǎn)移到電池單元702_N。在一個(gè)實(shí)施例中，步驟812進(jìn)一步包括子步驟814-820。在子步驟814中，通過(guò)閉合第一開(kāi)關(guān)或閉合至少包括兩個(gè)開(kāi)關(guān)的第一開(kāi)關(guān)陣列，將電池單元702_1連接到纏繞在磁芯上的第一線圈(例如，變壓器703的線圈704)上。在子步驟816中，感應(yīng)電流I1從電池單元702_1流向第一線圈，同時(shí)將第一電池單元702_1的能量轉(zhuǎn)移并存儲(chǔ)在磁芯中。在子步驟818中，斷開(kāi)連接電池單元702_1和第一線圈的第一開(kāi)關(guān)或第一開(kāi)關(guān)陣列，同時(shí)閉合連接電池單元702_N和纏繞在磁芯上第二線圈(例如，變壓器703的線圈705)的第二開(kāi)關(guān)或至少包含兩個(gè)開(kāi)關(guān)的第二開(kāi)關(guān)陣列。在子步驟820中，第二線圈中的感應(yīng)電流I2流向電池單元702_N，并且將存儲(chǔ)在磁芯中的能量轉(zhuǎn)移到電池單元702_N中。然后，操作流程圖800 返回步驟810。在步驟810中，如果第一電池單元702_1的電壓值V1與第二電池單元702_N的電壓值V2的差值小于第二電壓閾值，則操作流程圖800返回步驟802 ；否則，操作流程圖800 轉(zhuǎn)到步驟812。在步驟812中，檢測(cè)控制單元708繼續(xù)將能量從第一電池單元702_1轉(zhuǎn)移到第二電池單元702_N，直到V1和V2的差值小于第二電壓閾值。圖9是根據(jù)本發(fā)明如圖2所示實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)200的操作流程圖900。圖 9將結(jié)合圖2進(jìn)行描述。在步驟902中，檢測(cè)控制單元208檢測(cè)多個(gè)串聯(lián)的電池單元202_1-202_6的電壓。 在步驟904中，檢測(cè)控制單元208計(jì)算電池單元202_1-202_6中最大電壓值Vih和最小電壓值Vu的差值。在步驟906中，如果Vih和Va的差值小于第一電壓閾值(例如0.5V)，則電池單元202可能出現(xiàn)了異常狀況。因此，在步驟908中，電池管理系統(tǒng)200檢查電池組202 的可行性。如果Vih和、的差值不小于第一閾值電壓，則操作流程圖900轉(zhuǎn)到步驟910。在步驟910中，如果Vih和、的差值小于第二電壓閾值(例如50mV)，則認(rèn)為電池單元202_1-202_6達(dá)到了均衡。這時(shí)操作流程圖900返回步驟902，繼續(xù)檢測(cè)電池單元 202_1-202_6的電壓。在步驟910中，如果Vih和Vil的差值不小于第二電壓閾值，則操作流程圖900轉(zhuǎn)到步驟912。在步驟912中，如果具有最大電壓值Vih的電池單元Bih的同名端Pih與具有最小電壓值k的電池單元Ba的同名端Pa極性不同，則操作流程圖900轉(zhuǎn)到步驟914 ；否則，操作流程圖900轉(zhuǎn)到步驟916。在步驟914中，檢測(cè)控制單元208按照步驟812中所述類似的方式將能量從電池單元Bih轉(zhuǎn)移到電池單元Bp接著，操作流程圖900返回步驟902。在步驟916中，檢測(cè)控制單元208從電池單元組中選擇具有最大電壓值的電池單元和具有最小電壓值的電池單元這兩個(gè)電池單元的同名端與Pih和Pu的同名端極性不同。在步驟918中，檢測(cè)控制單元208按照步驟812中所述類似的方式將能量從電池單元Bih轉(zhuǎn)移到電池單元化…在步驟920中，檢測(cè)控制單元208按照步驟812中所述類似的方式將能量從電池單元B2h轉(zhuǎn)移到電池單元B『然后，操作流程圖900返回步驟902。圖10是根據(jù)本發(fā)明如圖4所示實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)400的操作流程圖1000。 圖10將結(jié)合圖4結(jié)合進(jìn)行描述。在步驟1002中，多個(gè)串聯(lián)的電池單元402_1-402_N*成第一組和第二組。第一組
中的電池單元(例如，電池單元402_1、402_3.....402_(N-I))的同名端的極性與第二組中
的電池單元(例如，電池單元402_2、402_4.....402_N)的同名端的極性不同。在步驟1004中，檢測(cè)控制單元408檢測(cè)電池單元402_1_402_N&電壓。在步驟 1006中，檢測(cè)控制單元408從第一組中選擇具有最大電壓值Vih的電池單元Bih和具有最小電壓值、的電池單元B…從第二組中選擇具有最大電壓值V2h的電池單元和具有最小電壓值\的電池單元在步驟1008中，如果Vih和Vil的差值Dihil、V2h和V2l的差值D2h2l、Vih和V2l的差值Dim，或者V2h和Va的差值D2-大于第一電壓閾值(例如0. 5V)，則電池組402可能發(fā)生了異常狀況。因此，在步驟1010中，電池管理系統(tǒng)400將檢測(cè)電池組402的可行性。如果 D1h1l、D2H2L，、D·，和D2H1L不大于第一電壓閾值，操作流程圖1000轉(zhuǎn)到步驟1012。在步驟1012中，如果Dihil,、D2H2L、D1H2L，和D2hil小于第二電壓閾值(例如5 OmV)，則認(rèn)為電池單元402_1-402_N達(dá)到了均衡。然后，操作流程圖1000返回步驟1004。否則，操作流程圖1000轉(zhuǎn)到步驟1014，將能量從電池單元Bih轉(zhuǎn)移到電池單元Β%，從電池單元B2h轉(zhuǎn)移到電池單元B『根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟1014進(jìn)一步包括如圖11所示的多個(gè)子步驟。如圖11所示，操作流程圖1000轉(zhuǎn)到步驟1102。在步驟1102中，如果D1皿或者D2Ha大于第三電壓閾值(例如0. 2V)，操作流程圖1000轉(zhuǎn)到步驟1106。否則，操作流程圖1000轉(zhuǎn)到步驟 1104。在步驟1104中，如果Dim或者D2m大于第三電壓閾值，操作流程圖1000轉(zhuǎn)到步驟1110。否則，操作流程圖1000轉(zhuǎn)到步驟1106。在步驟1106中，檢測(cè)控制單元408按照步驟812所述類似的方式將能量從電池單元Bih轉(zhuǎn)移到電池單元在步驟1108中，檢測(cè)控制單元408按照步驟812所述類似的方法將能量從電池單元移到電池單元Bp然后，操作流程圖1000返回步驟1004。在步驟1110中，如果D2h1L大于D1H2L，操作流程圖1000轉(zhuǎn)到步驟1108，按照步驟812 所述類似的方式將能量從電池單元移到電池單元B”然后，操作流程圖1000返回步驟 1004。在步驟1110中，如果D皿不大于D·，操作流程圖1000轉(zhuǎn)到步驟1112。在步驟 1112中，檢測(cè)控制單元408按照步驟812所述類似的方式將能量從電池單元Bih轉(zhuǎn)移到電池單元另外，如上所述，電池管理系統(tǒng)200在放電過(guò)程中在多個(gè)電池單元之間通過(guò)轉(zhuǎn)移能量來(lái)使得電池單元達(dá)到均衡。同樣地，電池管理系統(tǒng)400、500、600和700同樣可以在放電過(guò)程中在多個(gè)電池單元之間通過(guò)轉(zhuǎn)移能量來(lái)使得電池單元達(dá)到均衡，因此，可以縮短整個(gè)電池組的放電時(shí)間，而且可以預(yù)防在放電過(guò)程中電池單元的過(guò)度放電，從而延長(zhǎng)電池組的使用壽命，提高電池組的有效性。因此，本發(fā)明的實(shí)施例中提供了一種電池管理系統(tǒng)，將能量從一個(gè)電池單元或一
17組電池單元轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電池單元或一組電池單元，實(shí)現(xiàn)多個(gè)電池單元之間的均衡。所述電池管理系統(tǒng)包括磁性設(shè)備(例如變壓器)，所述變壓器包括磁芯和纏繞在磁芯上的多個(gè)線圈。多個(gè)電池單元通過(guò)多個(gè)開(kāi)關(guān)分別連接到纏繞在磁芯上的多個(gè)線圈上。所述電池管理系統(tǒng)還包括檢測(cè)控制單元，用于檢測(cè)電池單元的電壓，并且控制開(kāi)關(guān)閉合，通過(guò)線圈在電池單元之間進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移。當(dāng)檢測(cè)到兩個(gè)電池單元的電壓差值大于預(yù)設(shè)電壓閾值時(shí)，所述電池管理系統(tǒng)交替地閉合分別連接在兩個(gè)電池單元上的兩個(gè)開(kāi)關(guān)，通過(guò)對(duì)應(yīng)的線圈將能量從具有較高電壓值的第一電池單元轉(zhuǎn)移到具有較低電壓值的第二電池單元，直到第一電池單元的電壓值接近于第二電池單元的電壓值。當(dāng)連接到第一電池單元的第一開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，連接到第二電池單元的第二開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。電流從第一電池單元流向?qū)?yīng)的線圈。因此，將第一電池單元的能量轉(zhuǎn)移并存儲(chǔ)在磁芯里。當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)斷開(kāi)之后，第二開(kāi)關(guān)閉合。線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流流向第二電池單元。因此，將存儲(chǔ)在磁芯中的能量釋放到第二電池單元中。此外，當(dāng)能量從第一電池單元轉(zhuǎn)移到第二電池單元時(shí)，連接到其他電池單元的開(kāi)關(guān)都斷開(kāi)。有利的是，電池管理系統(tǒng)可以在兩個(gè)目標(biāo)電池單元之間轉(zhuǎn)移能量，同時(shí)避免其他電池單元在當(dāng)前能量均衡操作中發(fā)送或者接收能量，從而有效地提高了均衡的效率。圖12是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)1200的方框圖。電池管理系統(tǒng) 1200包括轉(zhuǎn)換電路1204和檢測(cè)控制單元1208。在一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換電路1204包括含有多個(gè)串聯(lián)的電池單元1202_1、1202_2和1202_3的電池組1202。在另一個(gè)實(shí)施例中，電池組 1202在轉(zhuǎn)換電路1204的外部。電池組1202中的電池單元1202_1_1202_3可以是但不限于鋰電池、鉛酸電池、鎳氫電池或超級(jí)電容電池。為了便于描述，圖12中的實(shí)施例中示出三個(gè)電池單元，然而電池組1202可以包括其他數(shù)目的電池單元。每個(gè)電池單元1202_1-1202_3具有電池單元參數(shù)。 這個(gè)電池單元參數(shù)可以是但不限于荷電態(tài)、電壓或者容量。為了便于描述，下文的電池單元參數(shù)指荷電態(tài)；然而，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，例如電壓或者容量等其他信息也可以用作電池單元參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，電池組1202包含的電池單元分成多個(gè)電池模塊，每個(gè)電池模塊包含一個(gè)或多個(gè)電池單元。每個(gè)電池單元具有荷電態(tài)(State of charge, S0C)值，每個(gè)電池模塊具有荷電態(tài)平均值。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)控制單元1208存儲(chǔ)指示哪個(gè)電池單元屬于哪個(gè)電池模塊的模塊數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)控制單元1208通過(guò)接收表示電池單元1202_1_1202_3屬性 (例如，電壓、電流和/或溫度)的多個(gè)檢測(cè)信號(hào)1268以檢測(cè)電池單元1202_1-1202_3的荷電態(tài)值。根據(jù)檢測(cè)信號(hào)1沈8，檢測(cè)控制單元1208獲取電池單元1202_1-1202_3的荷電狀值。相應(yīng)地，檢測(cè)控制單元1208進(jìn)一步計(jì)算每個(gè)電池模塊的荷電態(tài)平均值。如果電池單元1202_1_1202_3處于不均衡狀態(tài)，檢測(cè)控制單元1208根據(jù)荷電態(tài)平均值從多個(gè)電池模塊中挑選出捐贈(zèng)模塊和接收模塊。更具體地說(shuō)，在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)控制模塊1208決定電池模塊捐贈(zèng)組和電池單元接收組。檢測(cè)控制單元1208根據(jù)荷電態(tài)平均值，將電池模塊捐贈(zèng)組中的電池模塊確定為捐贈(zèng)模塊。例如，在電池模塊捐贈(zèng)組中，捐贈(zèng)模塊具有最大荷電態(tài)平均值，具有最大荷電態(tài)平均值的捐贈(zèng)模塊包括具有最大荷電態(tài)值的電池單元。檢測(cè)控制單元1208根據(jù)荷電態(tài)平均值，將電池模塊接收組中的電池模塊確定為接收模塊。例如，在電池模塊接收組中，接收模塊具有最小荷電態(tài)平均值，具有最小荷電態(tài)平均值的接收模塊包括具有最小荷電態(tài)值的電池單元。檢測(cè)控制單元1208確定捐贈(zèng)模塊以及接受模塊的操作在圖14至圖16中進(jìn)一步描述。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)控制單元1208根據(jù)所確定的捐贈(zèng)模塊和接收模塊的結(jié)果， 產(chǎn)生一對(duì)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)1264和1266。轉(zhuǎn)換電路1204接收開(kāi)關(guān)控制信號(hào)1264和1沈6，將能量從捐贈(zèng)模塊轉(zhuǎn)移到接收模塊，以均衡電池單元1202_1-1202_3。有利的是，捐贈(zèng)模塊或接收模塊包括一個(gè)或多個(gè)電池單元。由此，通過(guò)將能量從捐贈(zèng)模塊轉(zhuǎn)移到接收模塊，實(shí)現(xiàn)更高效的電池單元均衡。此外，由于能量從具有最大荷電態(tài)平均值的捐贈(zèng)模塊轉(zhuǎn)移到具有最小荷電態(tài)平均值的接收模塊，從而進(jìn)一步提高了電池單元均衡的效率。換句話說(shuō)，相比于使用現(xiàn)有技術(shù)的電池單元均衡方法的電池組，本發(fā)明在完成電池單元均衡的情況下，存儲(chǔ)在電池組1202的能量更多。由此，電池組1202在充放電周期中體現(xiàn)出比現(xiàn)有技術(shù)更高的效率，從而延長(zhǎng)了可充電電池的壽命，提高了能源利用率及轉(zhuǎn)移效率。圖12的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換電路1204進(jìn)一步包括開(kāi)關(guān)陣列1210、開(kāi)關(guān)陣列1220和轉(zhuǎn)換器1270。在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器1270為反激式轉(zhuǎn)換器，包括纏繞在磁芯1276上的線圈 1272和線圈1274。開(kāi)關(guān)陣歹Ij1210 包括開(kāi)關(guān) 1210_1、1210_2、1210_3、1220_1、1220_2 和 1220_3，這些開(kāi)關(guān)連接在電池組1202和線圈1272之間，線圈1272包括終端1260_1和1260_2。如圖所示，開(kāi)關(guān)1210_1-1210_3分別連接在終端1260_2和電池單元1202_1_1202_3的正極之間； 開(kāi)關(guān)1220_1-1220_3分別連接在終端1260_1和電池單元1202_1_1202_3的負(fù)極之間。同樣地，開(kāi)關(guān)陣歹Ij 1220 包括開(kāi)關(guān) 1230_1、1230_2、1230_3、1240_1、1240_2 和 1對(duì)0_3，這些電池連接在電池組1202和線圈1274之間，線圈1274包括終端1262_1和 1262_2。如圖所示，開(kāi)關(guān)1230_1-1230_3分別連接在終端1262_2和電池單元1202_1_1202_3 的正極之間；開(kāi)關(guān)1240_1-1M0_3分別連接在終端1沈21和電池單元1202_1_1202_3的負(fù)極之間。在一個(gè)實(shí)施例中，將電池單元1202_1_1202_3分為第一組電池模塊，控制開(kāi)關(guān)陣列1210，以使第一組電池模塊與轉(zhuǎn)換器1270的線圈1272連接或斷開(kāi)。例如，通過(guò)選擇性地閉合開(kāi)關(guān)1210_1-1210_3其中之一和開(kāi)關(guān)1220_1-1220_3其中之一，同時(shí)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)陣列 1210中的其他開(kāi)關(guān)，使第一組電池模塊與線圈1272并聯(lián)，第一組電池模塊包括電池模塊 {1202_1}、 {1202_2}、 {1202_3}、 {1202_1，1202_2}、 {1202_2，1202_3}和{1202_1，1202_2， 1202_3}。圖12的實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)陣列1210和開(kāi)關(guān)陣列1220有相同的結(jié)構(gòu)。由此，將電池單元1202_1-1202_3分為第二組電池模塊，第二組電池模塊包括電池模塊{1202_1}、 {1202_2}、{1202_3}、{1202_1，1202_2}、{1202_2，1202_3}和{1202_1，1202_2，1202_3}?？刂崎_(kāi)關(guān)陣列1220，以使第二組電池模塊與轉(zhuǎn)換器1270的線圈1274連接或斷開(kāi)。檢測(cè)控制單元1208確定電池模塊捐贈(zèng)組和電池模塊接收組。在一個(gè)實(shí)施例中，捐贈(zèng)組包括第一或第二組電池模塊中的所有電池模塊，或者第一及第二組電池模塊中同時(shí)包含的所有電池模塊。在另一個(gè)實(shí)施例中，捐贈(zèng)組可以從第一或第二組電池模塊之一或者同時(shí)從第一和第二組電池模塊中選擇一個(gè)或多個(gè)電池模塊，所選擇的每一個(gè)電池模塊包括具有最大電池單元參數(shù)的電池單元。同樣地，在一個(gè)實(shí)施例中，接收組可以包括第一或第二組電池模塊中的所有電池模塊，或者第一及第二組電池模塊中同時(shí)包含的所有電池模塊。在另一個(gè)實(shí)施例中，接收組可以從第一或第二組電池模塊之一或者同時(shí)從第一和第二組電池模塊中選擇一個(gè)或多個(gè)電池模塊，所選擇的每一個(gè)電池模塊包括具有最小電池單元參數(shù)的電池單元。檢測(cè)控制單元1208確定捐贈(zèng)組以及接受組的操作將在圖14至圖16中進(jìn)一步描述。在一個(gè)實(shí)施例中，將捐贈(zèng)組中具有最大荷電態(tài)平均值的電池模塊確定為捐贈(zèng)模塊，將接收組中具有最小荷電態(tài)平均值的電池模塊確定為接收模塊。當(dāng)不均衡狀況發(fā)生時(shí)，檢測(cè)控制單元1208依據(jù)所確定的捐贈(zèng)模塊和接收模塊產(chǎn)生開(kāi)關(guān)控制信號(hào)1264和1266。開(kāi)關(guān)陣列1210和1220接收開(kāi)關(guān)控制信號(hào)1264和1沈6，閉合和斷開(kāi)開(kāi)關(guān)陣列1210和1220中對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)。因此，轉(zhuǎn)換器1270將能量從捐贈(zèng)模塊轉(zhuǎn)移到接收模塊。舉例而言，假定捐贈(zèng)組的電池模塊{1202_1}具有最大荷電態(tài)平均值而被確定為捐贈(zèng)模塊，接收組的電池模塊{1202_2，1202_3}具有最小荷電態(tài)平均值而被確定為接收模塊。在具體操作中，檢測(cè)控制單元1208交替地閉合開(kāi)關(guān)陣列S121tl」_22(|」和開(kāi)關(guān)陣列 S123?！?-124Q—2，其中 S121tl H22tll 包括開(kāi)關(guān) 1210_1 和 1220_1，S123tl 3_124(12 包括開(kāi)關(guān) 1230_3 和 1240_2o當(dāng)S121tlJ.J閉合并且S123tl 3_124Q 2斷開(kāi)，產(chǎn)生從電池單元12021流向線圈1272的電流Ifikst,因此，將能量從電池模塊{1202_1}轉(zhuǎn)移到磁芯1276。當(dāng)S121tl」_22(1」斷開(kāi)并且 S1230_3-1240_2閉合，產(chǎn)生從線圈1274流向電池單元1202_2和1202_3的電流Iseotd,因此，將存儲(chǔ)在磁芯1276中的能量轉(zhuǎn)移到電池模塊{1202_2，1202_3}。因此，將捐贈(zèng)模塊(即電池模塊{1202_1})的能量轉(zhuǎn)移到了接收模塊(即電池模塊{1202_2，1202_3})，從而實(shí)現(xiàn)了均衡。轉(zhuǎn)換器1270可以包括其他元件，例如升壓變換器、降壓變換器或者升降壓變換器等，不僅僅限于圖12所示的實(shí)施例。圖13是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的檢測(cè)控制單元1208的方框圖。與圖12中標(biāo)記相同的元件具有相似功能。圖13將結(jié)合圖12進(jìn)行描述。在圖13的實(shí)施例中，檢測(cè)控制單元1208包括監(jiān)控電路1302、處理單元1304、存儲(chǔ)單元1305、均衡控制器1306和總線1308。 總線1308用來(lái)連接檢測(cè)控制單元1208內(nèi)部的元件。在一個(gè)實(shí)施例中，監(jiān)控電路1302用來(lái)接收檢測(cè)信號(hào)1268。檢測(cè)信號(hào)1268包括表示電池單元1202_1-1202_3電壓的多個(gè)電壓檢測(cè)信號(hào)、表示流經(jīng)電池單元1202_1_1202_3 的電流電流檢測(cè)信號(hào)和/或表示電池單元1202_1-1202_3溫度的多個(gè)溫度檢測(cè)信號(hào)。此夕卜，在一個(gè)實(shí)施例中，監(jiān)控電路1302將檢測(cè)信號(hào)1268轉(zhuǎn)換為多個(gè)數(shù)字檢測(cè)信號(hào)1310，通過(guò)總線1308將數(shù)字檢測(cè)信號(hào)1310轉(zhuǎn)移到處理單元1304。處理單元1304可以是中央處理單元(CPU)、微處理器、數(shù)字信號(hào)處理單元或者任何其它可以讀取并執(zhí)行程序指令的裝置。處理單元1304執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元1305中的機(jī)器可執(zhí)行指令，以作出各種操作。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)單元1305存儲(chǔ)機(jī)器可讀數(shù)據(jù)，例如容量數(shù)據(jù)和模塊數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，容量數(shù)據(jù)包括最后一個(gè)充放電周期內(nèi)每個(gè)電池單元的完全充電容量值CFU『模塊數(shù)據(jù)包括表示哪個(gè)電池單元屬于哪個(gè)電池模塊的數(shù)據(jù)，和表示電池模塊屬于哪組電池模塊的數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)執(zhí)行機(jī)器可執(zhí)行指令，處理單元1304根據(jù)數(shù)字檢測(cè)信號(hào) 1310計(jì)算電池單元1202_1-1202_3的荷電態(tài)值。更具體地說(shuō)，在一個(gè)實(shí)施例中，處理單元1304計(jì)算電流I·的庫(kù)侖量，以獲得電池單元的電流充電容量C T，并且在最后一個(gè)充放電周期內(nèi)從存儲(chǔ)單元1305中讀取容量數(shù)據(jù)，以獲得電池單元的完全充電容量值CFU『電池單元的荷電態(tài)值通過(guò)等式(4)獲得SOC = (Ccueeent/Cfull) X 100%(4)。在一個(gè)實(shí)施例中，用電池單元的電壓和溫度來(lái)校準(zhǔn)荷電態(tài)的計(jì)算結(jié)果。處理單元 1304也可以采用其他方法獲得電池單元1202_1-1202_3的荷電態(tài)值，而不限于圖13所示實(shí)施例。根據(jù)計(jì)算得到的荷電態(tài)值，處理單元1304判斷電池單元1202_1_1202_3是否處于不均衡的狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施例中，在充電過(guò)程中，處理單元1304將電池單元1202_1-1202_3 的最大荷電態(tài)值SOCmax與預(yù)設(shè)高閾值SOCth H進(jìn)行比較，以判定電池單元是否完全充電。在一個(gè)實(shí)施例中，如果SOCmax大于SOCth h，表示在相對(duì)短的時(shí)間里電池單元完全充電，處理單元1304通過(guò)將電池單元1202_1-1202_3的SOCmax和最小荷電態(tài)值SOCmin的差值與荷電態(tài)不均衡閾值SOCth UNm進(jìn)行比較，以檢查電池單元是否不均衡。如果SOCmax和SOCmin的差值小于SOCth u■，則不需要進(jìn)行均衡。然而，如果SOCmax和SOCmin的差值大于SOCth UNm，表示電池單元處于不均衡狀態(tài)。由此，處理單元1304讀取表示哪些電池模塊屬于哪一組的模塊數(shù)據(jù)。如圖12中所述，處理單元1304根據(jù)電池模塊的荷電態(tài)平均值來(lái)確定捐贈(zèng)模塊和接收模塊，并相應(yīng)地產(chǎn)生控制命令1360。均衡控制器1306接收控制指令1360，相應(yīng)地產(chǎn)生開(kāi)關(guān)控制信號(hào)1264和1266，以均衡電池單元。有利的是，當(dāng)充電過(guò)程結(jié)束時(shí)(例如，所有電池單元完全充電)，電池單元1202_1-1202_3保持均衡狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施例中，在放電過(guò)程中，如果SOCmin小于預(yù)設(shè)低閾值S0CTH』，表示在相對(duì)短的時(shí)間里電池單元完全放電。處理單元1304將SOCmax和SOCmin的差值與SOCth 進(jìn)行比較。如果SOCmax和SOCmin的差值小于SOCth UN■，則不需要進(jìn)行均衡。然而，如果SOCmax和 SOCmin的差值大于SOCth un■，表示電池單元處于不均衡狀態(tài)。這種情況下，檢測(cè)控制單元 1208以與充電過(guò)程中相似的方式均衡電池單元1202_1-1202_3。有利的是，當(dāng)放電過(guò)程結(jié)束時(shí)，電池單元1202_1-1202_3保持均衡狀態(tài)。圖14是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在充電或放電過(guò)程中處理單元1304的操作流程圖。 更具體地說(shuō)，圖14中顯示了在充電或放電過(guò)程中確定捐贈(zèng)模塊和接收模塊的操作的示例。 圖14將結(jié)合圖12及圖13進(jìn)行描述。在步驟1402中，在充電或放電過(guò)程中，電池單元1202_1_1202_3處于不均衡狀態(tài)。 表1顯示了在充電過(guò)程中電池單元1202_1-1202_3的荷電態(tài)值的示例。因?yàn)镾OC-和SOCmin 的差值(例如，71% -67% = 4% )大于SOCth UNBAL(例如，3% )，表示電池單元1202_1_1202_3 處于不均衡狀態(tài)。表2顯示了在第一和第二組電池模塊中荷電態(tài)平均值的示例。表 權(quán)利要求
1.一種電池單元均衡方法，用于均衡分成多個(gè)電池模塊的多個(gè)電池單元，其特征在于， 所述電池單元均衡方法包括分別獲取所述多個(gè)電池單元的電池單元參數(shù)；根據(jù)所述電池單元參數(shù)計(jì)算每個(gè)電池模塊的參數(shù)平均值；根據(jù)所述參數(shù)平均值，確定所述多個(gè)電池模塊中的捐贈(zèng)模塊和接收模塊；以及將能量從所述捐贈(zèng)模塊轉(zhuǎn)移到所述接收模塊，以均衡所述多個(gè)電池單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單元均衡方法，其特征在于，所述電池單元均衡方法還包括從所述多個(gè)電池模塊中確定電池模塊捐贈(zèng)組和電池模塊接收組； 從所述電池模塊捐贈(zèng)組中確定具有最大參數(shù)平均值的電池模塊，作為所述捐贈(zèng)模塊；以及從所述電池模塊接收組中確定具有最小參數(shù)平均值的電池模塊，作為所述接收模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池單元均衡方法，其特征在于，所述電池單元均衡方法還包括從所述電池單元中確定具有最大電池單元參數(shù)的電池單元，所述電池模塊捐贈(zèng)組中的每個(gè)電池模塊包括具有所述最大電池單元參數(shù)的所述電池單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池單元均衡方法，其特征在于，所述電池單元均衡方法還包括從所述電池單元中確定具有最小電池單元參數(shù)的電池單元，所述電池模塊接收組中的每個(gè)電池模塊包括具有所述最小電池單元參數(shù)的所述電池單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單元均衡方法，其特征在于，所述電池單元均衡方法還包括根據(jù)所述電池單元的所述最大電池單元參數(shù)和所述最小電池單元參數(shù)之間的差值終止所述電池單元的均衡。
6.一種電池單元均衡系統(tǒng)，用于均衡被分成多個(gè)電池模塊的多個(gè)電池單元，其特征在于，所述電池單元均衡系統(tǒng)包括檢測(cè)控制單元，所述檢測(cè)控制單元分別獲得所述多個(gè)電池單元的電池單元參數(shù)，并分別獲取所述多個(gè)電池模塊的參數(shù)平均值，根據(jù)所述參數(shù)平均值確定所述多個(gè)電池模塊中的捐贈(zèng)模塊和接收模塊，以及根據(jù)確定的所述捐贈(zèng)模塊和所述接收模塊產(chǎn)生控制信號(hào)；以及與所述檢測(cè)控制單元連接的轉(zhuǎn)換電路，所述轉(zhuǎn)換電路根據(jù)所述控制信號(hào)將能量從所述捐贈(zèng)模塊轉(zhuǎn)移到所述接收模塊，以均衡所述多個(gè)電池單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池單元均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換電路進(jìn)一步包括 與所述多個(gè)電池單元連接的第一開(kāi)關(guān)陣列，根據(jù)所述第一開(kāi)關(guān)陣列的結(jié)構(gòu)，在所述多個(gè)電池模塊中確定第一組電池模塊；以及與所述多個(gè)電池單元連接的第二開(kāi)關(guān)陣列，根據(jù)所述第二開(kāi)關(guān)陣列的結(jié)構(gòu)，在所述多個(gè)電池模塊中確定第二組電池模塊，所述檢測(cè)控制單元從所述第一組電池模塊中確定所述捐贈(zèng)模塊，且從所述第二組電池模塊中確定所述接收模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池單元均衡系統(tǒng)，其特征在于，在所述第一組電池模塊中確定具有最大參數(shù)平均值的電池模塊，作為所述捐贈(zèng)模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池單元均衡系統(tǒng)，其特征在于，在所述第二組電池模塊中確定具有最小參數(shù)平均值的電池模塊，作為所述接收模塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池單元均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)控制單元進(jìn)一步包括處理單元，所述處理單元從所述第一組電池模塊中確定電池模塊捐贈(zèng)組，所述電池模塊捐贈(zèng)組中的每個(gè)電池模塊包括在所述多個(gè)電池單元中具有最大電池單元參數(shù)的電池單元，其中，在所述電池模塊捐贈(zèng)組中確定具有最大參數(shù)平均值的電池模塊，作為所述捐贈(zèng)模塊。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池單元均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)控制單元進(jìn)一步包括處理單元，所述處理單元從所述第二組電池模塊中確定電池模塊接收組，所述電池模塊接收組中的每個(gè)電池模塊包括在所述多個(gè)電池單元中具有最小電池單元參數(shù)的電池單元，其中，在所述電池模塊接收組中確定具有最小參數(shù)平均值的電池模塊，作為所述接收模塊。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池單元均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)控制單元進(jìn)一步包括處理單元，所述處理單元從所述多個(gè)電池模塊中確定至少一個(gè)電池模塊，所述至少一個(gè)電池模塊中的每個(gè)電池模塊包括在所述電池單元中具有最大電池單元參數(shù)的電池單元， 其中，在所述至少一個(gè)電池模塊中確定具有最大參數(shù)平均值的電池模塊，作為所述捐贈(zèng)模塊。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池單元均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)控制單元進(jìn)一步包括處理單元，所述處理單元從所述多個(gè)電池模塊中確定至少一個(gè)電池模塊，所述至少一個(gè)電池模塊中的每個(gè)電池模塊包括在所述電池單元中具有最小電池單元參數(shù)的電池單元， 其中，在所述至少一個(gè)電池模塊中確定具有最小參數(shù)平均值的電池模塊，作為所述接收模塊。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池單元均衡系統(tǒng)，其特征在于，在所述電池模塊中確定具有最大參數(shù)平均值的電池模塊，作為所述捐贈(zèng)模塊。
15.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池單元均衡系統(tǒng)，其特征在于，在所述電池模塊中確定具有最小參數(shù)平均值的電池模塊，作為所述接收模塊。
16.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池單元均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述電池單元參數(shù)包括荷電態(tài)值，且所述參數(shù)平均值包括荷電態(tài)平均值。
17.一種轉(zhuǎn)換電路，應(yīng)用于包含了多個(gè)電池單元的均衡電路中，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換電路包括第一開(kāi)關(guān)陣列，根據(jù)所述第一開(kāi)關(guān)陣列的結(jié)構(gòu)將所述多個(gè)電池單元分為第一組電池模塊；第二開(kāi)關(guān)陣列，根據(jù)所述第二開(kāi)關(guān)陣列的結(jié)構(gòu)將所述多個(gè)電池單元分為第二組電池模塊，每個(gè)所述電池單元具有電池單元參數(shù)，在所述第一組電池模塊和所述第二組電池模塊中的每個(gè)電池模塊具有參數(shù)平均值；以及轉(zhuǎn)換器，連接于所述第一開(kāi)關(guān)陣列和所述第二開(kāi)關(guān)陣列之間，所述第一開(kāi)關(guān)陣列根據(jù)所述參數(shù)平均值從所述第一組電池模塊中選擇捐贈(zèng)模塊，并將能量從所述捐贈(zèng)模塊轉(zhuǎn)移到所述轉(zhuǎn)換器，所述第二開(kāi)關(guān)陣列根據(jù)所述參數(shù)平均值從所述第二組電池模塊中選擇接收模塊，并將所述能量從所述轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)移到所述接收模塊。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，從所述第一組電池模塊中選擇的電池模塊捐贈(zèng)組中的所述捐贈(zèng)模塊具有最大參數(shù)平均值，所述捐贈(zèng)模塊還包括在所述電池單元中具有最大電池單元參數(shù)的電池單元。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，從所述第二組電池模塊中選擇的電池模塊接收組中的所述接收模塊具有最小參數(shù)平均值，所述接收模塊還包括在所述電池單元中有最小電池單元參數(shù)的電池單元。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述電池單元參數(shù)包括荷電態(tài)值， 所述參數(shù)平均值包括荷電態(tài)平均值。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種轉(zhuǎn)換電路、電池單元均衡系統(tǒng)及方法。電池單元分成多個(gè)電池模塊。電池單元均衡方法包括分別獲取電池單元的單元參數(shù)，根據(jù)單元參數(shù)計(jì)算每個(gè)電池模塊的平均單元參數(shù)，根據(jù)平均單元參數(shù)從電池模塊中確定捐贈(zèng)模塊和接收模塊，以及將捐贈(zèng)模塊的能量轉(zhuǎn)移到接收模塊以均衡電池單元。由于本發(fā)明的電池單元均衡電路使用轉(zhuǎn)換器，將捐贈(zèng)模塊的能量轉(zhuǎn)移到接收模塊，因此，本發(fā)明的電池單元均衡系統(tǒng)可以適用于電池的充電過(guò)程、放電過(guò)程和空閑狀態(tài)，并且可以提高均衡效率和降低系統(tǒng)的復(fù)雜度。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102468673SQ201110243799
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者張衛(wèi), 張楚濤, 栗國(guó)星, 陳松濤 申請(qǐng)人:凹凸電子(武漢)有限公司