CN101794921B - 电池单元平衡方法、电池单元平衡系统以及电池组 - Google Patents

电池单元平衡方法、电池单元平衡系统以及电池组 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池单元平衡方法、电池单元平衡系统和电池组。一种方法包括在临近放电结束时平衡电池单元，这样无需使用过放电控制单元就能防止电池单元深度放电。另一种方法包括：平衡检查条件确定步骤，用于确定电池单元的电压中的最大电压是否小于基准电压；平衡启动条件确定步骤，用于确定各个电池单元之间的剩余容量差或电压差；平衡时间计算步骤，用于计算超过基准值的电池单元放电所用的平衡时间；以及平衡操作步骤，用于当电池单元处于充电或休息状态时或者当电池单元的放电电流小于基准电流时，使所选择的电池单元放电。

Description

电池单元平衡方法、电池单元平衡系统以及电池组
技术领域
本发明涉及电池单元平衡方法、电池单元平衡系统以及电池组。
背景技术
通常，诸如笔记本电脑和手持式电动工具之类的便携式电子设备装配有可再充电电池组作为电源。电池组由多个电池单元和用于控制各个电池单元的过充电或过放电并计算电池容量的电池监控单元构成。
电池组的各个电池单元由于与制造过程相关联的各种原因而呈现出可能发生的容量变化。出于这些原因，电池组在充/放电循环期间会不可避免经历电池单元的充/放电电压变化。因此，电池组可能易于在充电过程中受到某个电池单元过充电的影响，而在放电过程中受到某个电池单元过放电的影响。电池组中某些电池单元过充电或过放电的发生导致电池组容量减少，并导致电池组恶化和寿命缩短。
为了防止这种情况发生，电池监控单元通常配备有平衡电路以最小化串联连接的多个电池单元之间的电压差。也就是说，电池监控单元感应每个电池单元的电压，并且在这些电池单元之间的电压差大于基准值时对具有相对较高电压的电池单元进行强制放电，以使得所有的电池单元具有相同的电压。进一步，对这些电池单元的平衡在临近充电结束时启动以便节省电能。
出于这些原因，在传统技术中，对这些电池单元的平衡在临近充电结束时且仅仅参照这些电池单元之间的电压差执行，因此，不能说实现了对这些电池单元的完美和精确平衡。也就是说，在禁止电池单元过放电方面，传统的电池单元平衡方法的效率不高。进一步，由于在手持式电动工具中使用的电池组没有过放电控制单元，因此它的电池单元之一具有更高的处于深度放电状态的机率。
如以上所讨论的，在诸如手持式电动工具之类的专用设备中安装的电池组通常没有配备过放电控制单元系统。例如，为了增强手持式电动工具的最大功率输出，手持式电动工具的制造商要求不要在电池组中安装过放电控制单元。结果，很可能多个电池单元中的某个电池单元处于深度放电状况下。进一步，这种过放电事件可能使反向电压加载到多个串联连接的电池单元中的某个电池单元。一旦多个串联连接的电池单元中的某个电池单元面临反向电压状态，相应的电池单元就会经历例如电流中断设备(CID)的开路。换句话说，当反向电压施加到圆柱型锂离子电池时，该电池会处于高度不稳定的状态，这触发了诸如CID之类的安全设备的运行以保证用户的安全。CID的运行是不可逆的。因此，一旦CID被运行，电池单元无法再次正常运行。也就是说，应该要用新电池组更换该电池组。
发明内容
根据本发明的示范性实施例的一方面提供了电池组以及电池单元平衡方法，其通过在临近放电结束时启动对电池单元的平衡，无需过放电控制单元就能够防止某个电池单元深度放电。
本发明的示范性实施例的另一方面提供电池组以及电池单元平衡方法，其通过防止电池单元的可能的深度放电，能够防止由于施加反向电压而对电池单元造成的损坏。
上述和其它方面能够通过在一个实施例中提供电池单元的平衡方法实现，该方法包括：平衡检查条件确定，用于确定这些电池单元的电压中的最大电压是否小于基准电压；平衡启动条件确定，用于确定各个电池单元之间的剩余容量差和电压差是否超过基准值；平衡时间计算，用于计算对超过所述基准值的电池单元放电所需的平衡时间；以及平衡操作，用于在这些电池单元处于充电状态或处于休息状态时或在这些电池单元的放电电流小于基准电流时使所选择的电池单元放电。
在根据本发明的示范性实施例中，提供了一种电池组的平衡方法，该电池组包括多个电池单元。根据该方法，所述电池单元在临近放电结束时被平衡。这样无需使用过放电控制单元就可以防止所述电池单元深度放电。
在根据本发明的另一示范性实施例中，提供了电池组的平衡方法，该电池组包括多个电池单元。该方法包括：确定用于对所述放电单元进行平衡的第一条件是否成立；确定用于对所述电池单元进行平衡的第二条件是否成立；如果所述第一条件和第二条件成立，则计算平衡时间；并且根据所述平衡时间进行平衡操作。
确定第一条件是否成立可以包括：确定所述多个电池单元的电压之中的最大电压是否小于基准电压。所述基准电压在大约2.0到大约3.7V之间。
确定第二条件是否成立可以包括：确定所述多个电池单元中的两个电池单元之间的剩余容量差或电压差是否超过基准值。
计算所述平衡时间可以包括：从所述多个电池单元之中选择待放电的电池单元；并且计算所选择的电池单元的平衡时间。
选择待放电的电池单元可以包括：从所述多个电池单元之中选择除了具有最低剩余容量的电池单元之外的至少一个电池单元。计算平衡时间可以包括：计算使所选择的至少一个电池单元的剩余容量变得基本上等于所述最低剩余容量的平衡时间。
选择待放电的电池单元可以包括：从所述多个电池单元中选择除了具有最低电压的电池单元之外的至少一个电池单元。计算平衡时间可以包括：计算使所选择的至少一个电池单元的电压变得基本上等于所述最低电压的平衡时间。
进行平衡操作可以包括：使从所述多个电池单元中选择的电池单元放电所计算出的平衡时间。所选择的电池单元的放电可以间断地进行。
确定第一条件是否成立可以包括：在超过基准时间的时段期间确定：所述多个电池单元的电压之中的最大电压是否小于基准电压；并且所述电池组的电流是否小于基准电流。如果在大于或等于所述基准时间的时段期间所述最大电压一直小于所述基准电压并且所述电流一直小于所述基准电流，则所述第一条件可以成立。充电电流或放电电流能够用作与所述基准电流对比的电流。如果所述最大电压等于或大于所述基准电压，则该方法可以进一步包括确定所述平衡时间是否先前被设定。所述方法可以进一步包括：确定所述平衡操作的累积时间是否小于所述平衡时间，其中如果所述累积时间小于所述平衡时间，则可以进行所述平衡操作。
确定所述第二条件是否成立可以包括：计算所述多个电池单元的完全充电容量(FCC)；使用所计算的FCC，计算所述多个电池单元的剩余容量和所述电池单元之间的剩余容量差；并且确定所述多个电池单元中的两个电池单元之间的剩余容量差是否超过基准值。如果所述剩余容量差超过所述基准值，则所述第二条件成立，并且计算平衡时间进一步包括从所述多个电池单元之中选择待平衡的电池单元，其中所选择的电池单元不是所述多个电池单元中具有最低剩余容量的电池单元。
如果所述第一条件和所述第二条件成立或者如果所述平衡操作的累积时间还没有超过所计算的平衡时间，则可以进行所述平衡操作。
进行所述平衡操作可以包括：确定平衡操作条件，包括：确定所述电池组是否处于充电状态或者是否处于充电之后放电之前的休息状态，或者如果所述电池组处于放电状态，则确定所述电池组的放电电流是否小于所述基准电流；并且如果所述平衡操作条件被满足，则使从所述多个电池单元之中选择的电池单元放电。如果所述电池组不处于充电状态，不处于休息状态并且所述电池组的放电电流大于所述基准电流，则可以终止对所述多个电池单元的平衡。当所述电池组以高于基准电流的水平被放电时，可以暂停所述平衡操作。
在根据本发明的又一示范性实施例中，提供了一种电池单元平衡系统，用于包括多个电池单元的电池组，其中该电池单元平衡系统包括：多个平衡开关，所述平衡开关中的每一个连接在所述电池单元中的对应电池单元的正极端子和负极端子之间；多个平衡电阻器，所述平衡电阻器中的每一个与平衡开关中的对应平衡开关串联连接在所述电池单元中的对应电池单元的正极端子和负极端子之间；以及逻辑电路，用于控制所述平衡开关以在临近放电结束时选择性地使所述电池单元通过相应的平衡电阻器放电，使得所述电池单元彼此具有相同或相似的电压。在防止所述电池单元深度放电时可以不使用过放电控制单元。
所述电池单元平衡系统可以包括控制单元，该控制单元用于控制所述逻辑电路以控制所述平衡电阻器，该控制单元包括：用于确定用于对所述电池单元进行平衡的第一条件是否成立的装置；用于确定用于对所述电池单元进行平衡的第二条件是否成立的装置；用于如果所述第一条件和所述第二条件成立则计算平衡时间的装置；以及用于根据所述平衡时间进行平衡操作的装置。
在根据本发明的再一示范性实施例中，一种电池组包括：连接在一起的多个电池单元；以及电池单元平衡系统，包括：多个平衡开关，所述平衡开关中的每一个连接在所述电池单元中的对应电池单元的正极端子和负极端子之间；多个平衡电阻器，所述平衡电阻器中的每一个与平衡开关中的对应平衡开关串联连接在所述电池单元中的对应电池单元的正极端子和负极端子之间；以及逻辑电路，用于控制所述平衡开关以在临近放电结束时选择性地使所述电池单元通过相应的平衡电阻器放电，使得所述电池单元彼此具有相同或相似的电压。
所述电池组可以进一步包括放电端子和充电端子，所述放电端子和所述充电端子中的每一个连接到所述电池单元中的至少一个电池单元的电池端子，其中过充电控制单元被插置在所述电池端子和所述充电端子之间，并且其中所述电池端子和所述放电端子之间没有插置过放电控制单元。
所述电池组可以进一步包括模拟开关，该模拟开关与所述多个电池单元之一并联连接以感应所述多个电池单元之一的电压。所述模拟开关可以包括快速电容器，该快速电容器用于存储所述多个电池单元之一的电压以提供所存储的电压给用于控制逻辑电路以控制所述平衡开关的控制单元。所述电池组可以进一步包括用于感应所述电池单元的电压并且提供所感应到的电压给所述控制单元的电压感应电路。
附图说明
附图示出了本发明的实施例，并且附图与说明书一起用于解释本发明实施例的原理。
图1是示出根据本发明一个实施例的电池组的构造的框图；
图2是示出根据本发明的一个实施例的电池组的平衡电路的电路图；
图3是示出根据本发明的一个实施例的电池单元的平衡方法的示意性流程图；
图4是示出根据本发明的一个实施例的电池单元平衡方法的详细流程图；
图5是示出根据本发明的一个实施例的电池单元平衡方法的平衡检查条件确定步骤的详细流程图；
图6是示出根据本发明的一个实施例的电池单元平衡方法的容量计算步骤的详细流程图；
图7是示出电池单元的开路电压(OCV)对相对充电状态(RSOC)的关系的曲线图；
图8是示出根据本发明的一个实施例的电池单元平衡方法的平衡操作步骤的详细流程图；
图9是示出根据本发明的一个实施例的电池单元平衡方法的平衡操作条件确定步骤的详细流程图；
图10a和10b是示出根据本发明的一个实施例的电池单元平衡方法的平衡时序的时序图；
图11a是示出根据本发明的一个实施例的电池单元平衡方法中在平衡过程期间连接到电池单元的电阻器两端的电压变化图；
图11b是示出对应于图11a的平衡电路和电池单元的电路图；以及
图12a是示出在未对电池单元进行平衡时电压差与充/放电循环数目的关系的曲线图；以及
图12b是示出根据本发明的一个实施例的在对电池单元进行平衡时电压差与充/放电循环数目的关系的曲线图。
具体实施方式
现在将参照附图更加详细地描述本发明的实施例。
图1是示出根据本发明的一个实施例的电池组的构造的框图。
如图1所示，根据本发明的一个实施例的电池组100包括多个串联连接的可再充电电池单元110、用于感应这些电池单元的电压并且并发地进行单元平衡的电压感应和平衡电路120以及控制单元130。
电池单元110中的每一个可以是可再充电到大约4.2V的锂离子电池单元，但是本发明并不限于此。另外，电压感应和平衡电路120可以包括准备用于锂离子电池的各种模拟前端(AFE)，但是本发明并不限于此。进一步，控制单元130也可以包括准备用于锂离子电池的各种微型计算机，但是本发明并不限于此。在一个实施例中，电压感应和平衡电路120向控制单元130供电，并且还向控制单元130中的模数转换器提供所感应到的四个电池单元110的电压信息。控制单元130向电压感应和平衡电路120提供与被一程序或算法处理的数据(例如电池单元110的电压信息)相对应的充/放电控制信号和平衡控制信号。
电池组100包括用于使电池单元110放电的放电端子141、用于使电池单元110充电的充电端子142、用于与外部器件进行单线通信的通信端子143以及用于使电池单元110充电或放电的负极端子144。
放电端子141和充电端子142被电连接到电池单元110的正极，负极端子144被电连接到电池单元110的负极，并且通信端子143被电连接到控制单元130。
进一步，电池组100包括连接在电池单元110和充电端子142之间以防止这些电池单元过充电的保险丝151。在图1中，保险丝151进一步连接到耐热器152和开关153。开关153可以响应于来自控制单元130的控制信号而接通或切断。本发明当然不限于这种过充电防止部件的结构。举例来说，在其它实施例中，过充电防止部件可以由多个场效应晶体管构成。
如以上所描述的，根据本发明的一个实施例的电池组包括放电端子141和充电端子142，因此这些电池单元的充电和放电使用不同的通道。根据这方面，在对这些电池单元110进行充电时，由保险丝151防止这些电池单元被过充电，但是在这些电池单元110放电时，这些电池单元的过放电没有被防止。因此，根据本发明的一个实施例的电池组100具有电池单元110的平衡功能以便防止某个电池单元110深度放电、恶化以及容量降低。
然而，根据本发明的实施例的单元平衡方法并未打算仅仅用于电池组100的前述结构。也就是说，根据本发明的实施例的单元平衡方法能够被应用于任何类型的电池组，这些电池组共用放电端子141和充电端子142，并且具有以场效应晶体管的形式实现的过放电防止开关或过充电防止开关。
根据本发明的一个实施例的电池组110包括五个串联连接的电池单元110。然而，最新开发的电压感应和平衡电路120被设计成仅仅感应四个电池单元110的电压。也就是说，不修改电路就不能感应第五电池单元110的电压。
因此，根据本发明的一个实施例的电池组100进一步包括用于感应第五电池单元110的电压的模拟开关160。模拟开关160被并联连接在第五电池单元110的正极和负极之间。模拟开关160包括四个开关161和一个快速电容器162。模拟开关160将第五个电池单元110的电压充到快速电容器162。进一步，模拟开关160将存储在快速电容器162中的电压输出到控制单元130。为了这些目的，运算放大器(OP-Amp)163和分压电阻器164a、164b被进一步连接在模拟开关160和控制单元130之间。进一步，分压电阻器165a、165b被另外连接在放电端子141和负极端子144之间，并且分压电阻器165a、165b将电池组100的总电压输出到控制单元130。模拟开关160根据开关161响应于控制单元130的控制信号的接通或切断，输出快速电容器162中所充的第五电池单元110的电压。
另外，根据本发明的一个实施例的电池组100进一步包括用于平衡第五电池单元110的平衡电阻器166和平衡开关167。也就是说，平衡电阻器166和平衡开关167被电连接在第五电池单元110的正极和负极之间。平衡开关167可以响应于来自控制单元130的控制信号而接通或切断。另外，用于剩下四个电池单元110的平衡电阻器和平衡开关包含在电压感应和平衡电路120中。
根据本发明的一个实施例的单元平衡方法并不一定仅可适用于如上所述包含五个串联连接的电池单元110的电池组100。也就是说，根据本发明的一个实施例的平衡方法还可适用于具有例如三个、四个或六个串联连接的电池单元110的电池组。根据电池单元的数目，可能不需要模拟开关160，也有可能需要附加的模拟开关160或具有类似功能的电路系统。另外，所述实施例的电池组100进一步包括用于感应电池单元110的电流的电流感应电阻器168和用于感应电池单元110的温度的温度传感器169。
图2是示出根据本发明的一个实施例的电池组的平衡电路的电路图。
如图2所示，电压感应和平衡电路120包括逻辑电路121、被逻辑电路121依次或并发接通或切断的多个平衡开关S61、S62、S63、S64以及连接在平衡开关S61、S62、S63、S64之间的多个平衡电阻器R61、R62、R63、R64。在图2所示的实施例中，电池单元110中的每一个都与串联连接的平衡开关S61、S62、S63、S64中的相应平衡开关和平衡电阻器R61、R62、R63、R64中的相应平衡电阻器并联连接。虽然在图2中示出了用于4S 1P电池组的电压感应和平衡电路，但是本发明并不限于此。
根据这种电压感应和平衡电路120的结构，逻辑电路121单独控制平衡开关S61、S62、S63、S64，由此各个电池单元110通过使用平衡电阻器R61、R62、R63、R64被独立地放电。也就是说，电池单元110由平衡电阻器R61、R62、R63、R64进行平衡以具有类似的或相同的电压。在下文中将要论述所执行的平衡电池单元110的方法。
现在将要示出关于具有前面提及的结构的电池组100，主要由控制单元130执行的电池单元平衡方法的实例。如本领域已知的，控制单元130包括用于执行根据本发明的实施例的方法的中央处理单元(CPU)以及包含用于执行根据本发明的实施例的方法的程序和各种参数的存储器。
图3是示出根据本发明的一个实施例的电池单元的平衡方法的示意性流程图。
如图3所示，根据本发明的一个实施例的电池单元的示意性平衡方法包括平衡检查条件确定步骤(S100)、平衡启动条件确定步骤(S200)、平衡时间计算步骤(S300)和平衡操作步骤(S400)。
在一个示范性实施例中，步骤S100到S300例如每10分钟执行一次。如果在步骤S200中平衡启动条件被满足，则进行平衡操作步骤(S400)。只要特定的平衡操作条件被满足，则在10分钟间隔期间，平衡操作被持续执行。平衡操作条件例如每125毫秒(ms)被检查一次。在其它的实施例中，10分钟和125ms的时间间隔可以是不同的。例如，在某些实施例中，执行步骤S100到S300之间的第一时间间隔可以大于或小于10分钟，并且检查平衡操作条件之间的第二时间间隔可以大于或小于125ms，其中第一时间间隔长于第二时间时间隔。
在一个实施例中，平衡检查条件确定步骤(S100)通过确定所有电池单元的电压中的最大电压是否小于基准电压来执行。例如，平衡检查条件确定步骤(S100)包括确定所有电池单元的电压中的最大电压是否大于或小于大约2.0到3.7V的值。如果电池单元的电压中的最大电压小于大约2.0到3.7V的值，则接下来执行下一步骤，即平衡启动条件确定步骤(S200)。这是步骤S300中的计算平衡时间的第一条件。
虽然平衡检查条件确定步骤(S100)执行更多条件的比较和确定，但将在下文中详细描述其细节。进一步，应该理解的是，提供的2.3到3.7V的值仅仅出于示例的目的，本发明并不限于此。举例来说，在一个实施例中，当电池单元的正常工作电压为4.2V时，3.7V为临界电压，在该临界电压之下，电池单元可能无法正常工作。
平衡启动条件确定步骤(S200)包括确定各个电池单元之间的剩余容量差或电压差是否超过基准值。例如，平衡启动条件确定步骤(S200)可以通过确定各个电池单元之间的剩余容量差是否大于或小于大约15～45mAh(例如，30mAh)的值来执行。进一步，平衡启动条件确定步骤(S200)还可以通过确定各个电池单元之间的电压差是否大于或小于大约10～20mV(例如，15mV)的值来执行。如果电池单元之间的剩余容量差大于大约30mAh的值或者电池单元之间的电压差大于大约15mV的值，则执行下一步骤，即平衡时间计算步骤(S300)。进一步，应该理解的是，提供的大约30mAh和大约15mV的值仅仅是出于示例的目的，本发明并不限于此。这是步骤S300中的计算平衡时间的第二条件。
平衡时间计算步骤(S300)包括从这些电池单元之中选择需要放电的电池单元并且计算所选择的电池单元所需的平衡时间(放电时间)。例如，平衡时间计算步骤(S300)可以通过以下步骤来执行：选择具有相对较高的剩余容量的电池单元(例如，除了具有最低剩余容量的电池单元之外的所有电池单元)，并且计算达到所选择的电池单元的剩余容量变得等于具有相对较低的剩余容量的电池单元(例如，具有最低剩余容量的电池单元)的剩余容量的状态所需要的平衡时间。进一步，平衡时间计算步骤(S300)可以通过下面的步骤来执行：选择具有相对较高的电压的电池单元(例如，除了具有最低电压的电池单元之外的所有电池单元)，并且计算达到所选择的电池单元的电压变得等于具有相对较低的电压的电池单元(例如，具有最低电压的电池单元)的电压的状态所需要的平衡时间。
平衡操作步骤(S400)包括使所选择的电池单元放电所计算出的平衡时段。虽然平衡操作步骤(S400)执行更多条件的比较和确定，但将在下文中更详细描述其细节。
同样，在电池单元的最大电压小于基准电压(例如2.0到3.7V)情况下，当各个电池单元之间的剩余容量差和电压差超过基准值时，根据本发明的示范性实施例执行这些电池单元的平衡。因此，即使在临近放电结束时也能确保电池单元的良好平衡。
进一步，根据本发明的实施例通过在临近放电结束而不是在充电结束时执行电池单元平衡，无需过放电控制单元就能够防止某个或某些电池单元深度放电。术语深度放电通常指电池放电到其充电容量的20％或更小。当然，这里所公开的示范性实施例能够被应用于防止放电到低于充电容量的20％。
图4是示出根据本发明的一个实施例的电池单元平衡方法的详细流程图。在本发明的实施例的上下文中，将参照这些电池单元之间的容量差论述电池单元平衡方法。
如图4所示，除了平衡检查条件确定步骤(S100)、平衡启动条件确定步骤(S200)、平衡时间计算步骤(S300)和平衡操作步骤(S400)以外，根据本发明的一个实施例的电池单元平衡方法还可进一步包括平衡时间建立确定步骤(S510)和平衡时间比较和确定步骤(S520)。
首先，平衡检查条件确定步骤(S100)包括确定这些电池单元的最大电压和电流(充电电流或放电电流)是否分别大于或小于基准电压和基准电流(预定基准电压和预定基准电流)，以及持续时间是否超过基准时间(例如预定基准时间)。基于确定步骤的结果，当这些电池单元的最大电压、电流和持续时间全部满足基准电压、基准电流和基准时间时，执行下一步骤，即容量计算步骤(S210)。另外，当这些电池单元的最大电压等于或大于基准电压时，执行平衡时间建立确定步骤(S510)。在这方面，可以以相对较长的时间间隔(例如，10分钟)执行平衡检查条件确定步骤(S100)。虽然例如大约每10分钟执行一次平衡检查条件确定步骤(S100)，但本发明并不限于此。当在每10分钟执行一次的平衡检查条件确定步骤(S100)中平衡检查条件没有被满足时，可以执行平衡时间建立确定步骤(S510)和/或平衡时间比较和确定步骤(S520)。在下文中更详细地描述平衡检查条件确定步骤(S100)。
接下来，步骤(S200)可以包括容量计算步骤(S210)和平衡启动条件确定步骤(S220)。
通过基于先前感应的并存储在存储器中的各个电池单元在完全充/放电时的电压计算这些电池单元的放电容量，并且基于所计算出的放电容量计算各个电池单元的剩余容量和这些电池单元之间的剩余容量差，来执行容量计算步骤(S210)。
平衡启动条件确定步骤(S220)包括确定各个电池单元之间的剩余容量差是否超过基准值。例如，确定第一电池单元和第二电池单元之间的剩余容量差是否大于基准值。如果这些电池单元之间的剩余容量差超过基准值，则执行下一步骤(S310)。如果第一电池单元和第二电池单元之间的剩余容量差在其根据平衡启动条件确定步骤(S220)被测量时没有超过基准值，则终止根据本发明所描述的实施例的电池单元平衡。
其后，步骤(S300)可包括选择需要进行平衡的电池单元的步骤(S310)和计算平衡时间的步骤(S320)。
需要进行平衡的电池单元的选择步骤(S310)包括选择具有相对较高的剩余容量的电池单元。例如，如果第一电池单元的剩余容量一直相对高于第二电池单元的剩余容量，则第一电池被选为需要进行平衡(放电)的电池单元。这里，可以选择除了具有最低剩余容量的电池单元之外的所有电池单元。
平衡时间计算步骤(S320)包括计算所选择的电池单元所需要的平衡时间(放电时间)。例如，可以根据下列公式计算所需要的平衡时间。
平衡时间＝容量差/平衡电流
接下来，平衡操作步骤(S400)包括使所选择的电池单元放电预先计算出的平衡时段。也就是说，给定平衡电流被允许在给定的平衡时间流到所选择的电池单元，使得所选择的电池单元的剩余容量变得等于其余电池单元的剩余容量。另外，平衡操作步骤(S400)并不被持续执行，而是可以以相对较短的时间间隔间断地执行。也就是说，可以例如大约每125ms执行一次这些电池单元的放电。进一步，应该理解的是，提供的这个值仅仅是出于示例的目的，本发明并不限于此。在下文中将更加详细地描述平衡操作步骤(S400)。
如上面在平衡检查条件确定步骤(S100)中所测量的一样，当电池单元的最大电压等于或大于基准电压(例如2到3.7V)时，执行平衡时间建立确定步骤(S510)。
这里，仅当在先前循环中执行过平衡时间计算步骤(S320)时，才存在平衡时间。也就是说，当在先前循环中执行过平衡时间计算步骤(S320)时，平衡时间(放电时间)被存储在存储器中并且控制单元读出存储在存储器中的平衡时间，由此可确认平衡时间的存在。当首次执行根据本发明的示范性实施例的电池单元平衡方法时，在平衡时间建立确定步骤(S510)中不存在平衡时间，因此终止(例如，立即终止)根据本发明的示范性实施例的电池单元平衡。
接下来，平衡时间比较和确定步骤(S520)包括确定电池单元的平衡操作的总累积时间是否小于平衡时间(例如在平衡时间计算步骤(S320)中计算和存储的平衡时间)。如果总累积平衡操作时间小于平衡时间(在平衡时间计算步骤(S320)中计算出的平衡时间)，则执行平衡操作步骤(S400)。另一方面，如果累积平衡操作时间的值等于或大于平衡时间，则终止(例如，立即终止)根据本发明的示范性实施例的电池单元平衡。
以这种方式，可以以相对较长的时间间隔(例如，大约10分钟)执行平衡检查条件确定步骤(S100)，而可以以较短的时间间隔(例如，大约125ms)执行平衡操作步骤(S400)。这些值可以随该电池组的容量和特性而变化。因此，本发明并不限于此。
另外，当在步骤(S510)和步骤(S520)中的任一步骤和步骤(S220)中这些确定是“否”时，根据本发明所描述的实施例的电池单元平衡维持在终止状态，直到下一循环的平衡检查条件确定步骤(S100)为止。因此，步骤(S220)、步骤(S510)和步骤(S520)可以被视为平衡结束条件。
图5更具体地示出例示根据本发明的一个实施例的电池单元平衡方法的平衡检查条件确定步骤的流程图。
如图5所示，平衡检查条件确定步骤包括确定该电池单元的最大电压是否小于基准电压的步骤(S110)、确定电流(充电电流或放电电流)是否小于基准电流的步骤(S120)以及确定持续时间是否大于基准时间的步骤(S130)。
确定该电池单元的最大电压是否小于基准电压的步骤(S110)确定多个电池单元的电压中的最大电压是否小于预定的基准电压。举例来说，该基准电压可被设置为大约2.0到3.7V的值。大约2.0到3.7V的基准电压对应于容量的大约0到60％。当基准电压被设置得低于大约2.0V时，该电池容量大致接近0％(参见图7的RSOC对OCV的曲线图)，这样难以或不可能获得电池单元平衡。进一步，当基准电压被设置为高于大约3.7V的值时，电池单元平衡在较高的电压电平下被实现。因此，当电池单元被快速放电到低电压状态时，在电池单元之间的容量差被相对地增大。也就是说，由于在相对较高的电压电平执行电池单元平衡，所以处于较低电压电平的电池单元平衡没有被匹配并且因此这些电池单元可以易于受到深度放电状态的影响。另一方面，当在步骤(S110)中的电池单元的最大电压大于大约2.0到3.7V的值时，执行平衡时间建立确定步骤(S510)。也就是说，当该电池单元的最大电压大于基准电压时，如果没有设置平衡时间，则根据本发明所描述的实施例的电池单元平衡被终止。进一步，即使在设置了平衡时间时，如果用于平衡操作的累积时间超过平衡时间，根据本发明所描述的实施例的电池单元平衡也会被终止。
确定电流值是否小于基准电流值的步骤(S120)确定通过该电池组的被放电的电流的值或流进该电池组的充电电流的值是否小于基准电流值。例如，确定该电池组的电流是否小于大约10～30mA(例如，20mA，20mA是绝对值)的基准电流值。该基准电流可以随该电池组的容量或特性而变化。因此本发明并不限于此。
确定持续时间是否大于基准时间的步骤(S130)确定上面提及的条件，即该电池单元的最大电压低于基准电压且电流小于基准电流的条件，是否维持了大约10分钟或更长的基准时间。该基准时间可以随该电池组的容量或特性而变化。因此，本发明并不限于此。在实践中，根据一个实施例，电流在超过10分钟的持续时间内为小于20mA的值意味着该电池组当前正处于开路电压(OCV)状态。
如果以上这三个条件都满足，则电池组被确定为需要单元平衡。因而执行下一步骤，即容量计算步骤(S210)。
另外，可以以各种各样的顺序执行以上提及的三个条件的确定方法，无需限定于以上顺序。进一步，提供的以上提及的该电池单元的基准电压、基准电流和基准时间仅仅是出于示例的目的，因此它们全部可以随该电池组的容量或特性而变化。
图6是示出根据本发明的一个实施例的电池单元平衡方法的容量计算步骤的详细流程图。
如图6所示，容量计算步骤包括：在每个电池单元被完全充电时加载每个电池单元的电压的步骤(S211)，在每个电池单元被完全放电时加载每个电池单元的电压的步骤(S212)，计算每个电池单元的完全充电容量(FCC)的步骤(S213)，以及计算每个电池单元的剩余容量的步骤(S214)。
图7是示出电池单元的开路电压(OCV)对相对充电状态(RSOC)的关系的曲线图。
在图7中，X轴表示电池单元的RSOC，而Y轴表示电池单元的OCV。图7中的Q1和Q2表示由制造商设置的单元设计容量。Q1和Q2以mAh为单位，而不是以％为单位。
在下文中，将参照图6和7描述容量计算方法。
在每个电池单元完全充电时加载每个电池单元的电压的步骤(S211)包括在电池组完全充电(临近充电结束)时加载先前感应到的并存储在存储器中的每个电池单元的电压。如在这里所使用的，术语“完全充电”意味着在电池单元的充电完成之后该电池单元的电压维持在例如大约4.0V或更高的值大约15分钟或更长。也就是说，充电电压在完成充电后的大约15分钟之后被稳定。因此，根据一个实施例，当该电池单元的电压维持在大约4.0V或更高的值时，它能够被视为处于完全充电状态。
如图7所示，例如，在各个电池单元完全充电时，第一电池单元可以具有大约4.15V(RSOC：97％)的电压，而第二电池单元可以具有大约4.12V(RSOC：96％)的电压。
在每个电池单元完全放电时加载每个电池单元的电压的步骤(S212)包括在电池组完全放电(临近放电结束)时加载先前感应到的且存储在存储器中的每个电池单元的电压。如在这里所使用的，术语“完全放电”意味着在电池单元的放电完成之后该电池单元最大电压，例如大约3.7V或更低的值，维持了大约15分钟或更长。也就是说，放电电压在放电完成后大约15分钟之后被稳定。因此，根据一个实施例，当电池单元的电压被维持在大约3.7V或更低的值，它能够被视为处于完全放电状态。
如图7所示，例如，在电池单元完全放电之后，第一电池单元可以具有大约3.68V(RSOC：11％)的电压，而第二电池单元可以具有大约3.6V(RSOC：8％)的电压。
计算每个电池单元的放电容量的步骤(S213)包括计算电池组的每个电池单元的放电容量。也就是说，该步骤(S213)计算每个电池单元的完全充电容量(FCC)。FCC可以例如根据下列公式来计算。
FCC1＝Q1*100/(97-11)＝1.163*Q1
FCC2＝Q2*100/(96-8)＝1.136*Q2
在上述公式中，FCC1表示第一电池单元的FCC，FCC2表示第二电池单元的FCC，并且Q1和Q2中的每一个表示如以上定义的单元设计容量。
计算每个电池单元的剩余容量的步骤(S214)包括计算电池组的每个电池单元的剩余容量。也就是说，该步骤(S214)计算每个电池单元的相对电荷(RC)。RC可以例如根据下列公式来计算。
RC1＝FCC1*0.11＝1.163*Q1*0.11
RC2＝FCC2*0.08＝1.1363*Q2*0.08
在上述公式中，RC1表示第一电池单元的RC，RC2表示第二电池单元的RC。假设Q1和Q2是相同的，可以看出第一电池单元具有相对较高的剩余容量。
在计算了每个电池单元的剩余容量之后，如上所述执行平衡启动条件确定步骤(S220)(参见图4)。也就是说，确定如上所计算出的电池单元之间的剩余容量差是否大于或小于基准值。在该步骤(S220)中，这些电池单元之间的容量差可以根据下列公式来计算。
容量差＝RC1-RC2
＝(0.128-0.091)*Q1
＝0.037*Q1
假设Q1是1300mAh，容量差大约48mAh。进一步，假设基准值是30mAh，该容量差超过该基准值。相应地，该平衡启动条件被满足，并接着执行下一步骤。提供的30mAh的基准值仅仅是出于示例的目的，它可以随电池组的容量或特性而变化。另外，当在平衡启动条件确定步骤(S220)中测得的各个电池单元之间的容量差小于基准值时，终止根据本发明所描述的实施例的电池单元平衡。也就是说，在平衡启动条件确定步骤(S220)中的“否”可以被视为平衡结束条件。
进一步，需要平衡的电池单元的选择步骤(S310)包括确定哪个或哪些电池单元需要平衡，即放电。例如，第一电池单元和第二电池单元中的第一电池单元的剩余容量一直大于第二电池单元的剩余容量，因此确定第一电池单元需要放电。
接下来，平衡时间计算步骤(S320)包括计算需要平衡的电池单元所需的平衡时间。
例如，假设平衡电流是5mA并且Q1是1300mAh，则平衡时间可以根据下列公式来计算。
平衡时间＝0.037*1300/5＝9.62h
根据上述公式，可以看出，当第一电池单元以5mA的平衡电流进行放电时，完成平衡用了大约9.62小时。
图8是示出根据本发明的一个实施例的电池单元平衡方法的平衡操作方法的详细流程图。
如图8所示，平衡操作方法可以包括平衡操作条件确定步骤(S410)和平衡操作步骤(S420)。如上所述，步骤(S410)和步骤(S420)可以每125ms重复执行一次。
平衡操作条件确定步骤(S410)包括确定该电池组是否处于充电状态或处于充电之后放电之前的休息状态，或者如果该电池组处于放电状态，则确定该电池组的放电电流是否小于基准电流。当该电池组的放电电流等于或大于该基准电流时，不执行本发明所描述的实施例的电池单元平衡。另外，平衡操作步骤(S420)包括所选择的电池单元的放电。在平衡操作步骤(S420)之后，再次执行平衡操作条件确定步骤(S410)。也就是说，例如，平衡操作条件确定步骤(S410)和平衡操作步骤(S420)可以大约每125ms重复执行一次。
在本发明的实施例的上下文中，不仅如上所述在平衡时间计算步骤(S320)被执行之后而且当在平衡时间比较和确定步骤(S520)中测得的累积平衡操作时间没有超过所计算出的平衡时间时，可执行平衡操作条件确定步骤(S410)。换句话说，即使在电池单元的最大电压大于基准电压(例如，2到3.7V)时，也可以执行电池单元的平衡。在这一点上，当平衡时间还没有超过基准时间时，平衡操作条件确定步骤(S410)和平衡操作步骤(S420)可以被顺序执行。可替代地，平衡操作步骤(S420)也可以在平衡时间比较和确定步骤(S520)之后立即被执行。
图9是示出根据本发明的一个实施例的电池单元平衡方法的平衡操作条件确定步骤的详细流程图。
如图9所示，该平衡操作条件确定步骤包括确定该电池组是否处于充电状态的步骤(S411)，确定该电池组是否处于休息状态的步骤(S412)以及确定该电池组的放电电流是否于小基准电流的步骤(S413)。也就是说，当电池组处于充电或休息状态时，或者虽然当电池组处于放电状态，但电池组的放电电流小于基准电流时，就执行平衡操作步骤(S420)。这里，基准电流可被设置为例如大约100mA的值，但本发明并不限于此。也就是说，基准电流值可以随电池组的容量或特性而变化。另外，可以按各种各样的顺序执行以上提及的三个条件的确定方法，而不限于以上顺序。
另外，基于该平衡操作条件确定步骤(S410)的结果，当该电池组不处于充电状态时、不处于休息状态，而是以大于基准电流的电流进行放电时，终止根据本发明所描述的实施例的电池单元平衡。
进一步，以固定间隔执行平衡操作确定步骤(S410)。例如，如上所述，大约每125ms执行一次该平衡操作条件确定步骤(S410)。也就是说，以125ms的固定间隔确定平衡操作条件，由此，当电池组突然发生放电时，不允许对电池单元进行平衡操作。换句话说，如上所述，大约每10分钟执行一次平衡检查条件确定步骤(S100)以由此确定是否要执行电池单元平衡，而大约每125ms执行一次平衡操作条件确定步骤(S410)，以便在电池组突然放电时中断(例如，立即中断)平衡操作。
图10a和10b是示出根据本发明的一个实施例的电池单元平衡方法的平衡时序的时序图。
如图10a所示，根据本发明的一个实施例的电池单元平衡可以以大约125ms的间隔周期性地执行。更具体地，如图10b所示，电池单元平衡可以包括由偏移量采样阶段和温度和电压采样阶段构成的非平衡段，以及用于电池单元的实际放电的平衡段。
在非平衡段的偏移量采样阶段，对电压感应电路等的零点进行调整。在非平衡段的温度和电压采样阶段，对电池组的温度和电池单元的电压进行采样。温度和电压采样阶段执行四次(每次10ms)，并且其平均值能够用作平衡这些电池单元的基础数据。从温度和电压采样阶段获得的基础数据包括：电池单元完全充电时的电压、电池单元完全放电时的电压以及电池单元的当前电压。根据这些当前电压也可以计算出充电电流或放电电流。
根据本发明的一个实施例，125ms的循环可以由45ms的非平衡段和80ms的平衡段构成，但本发明并不限于此。也就是说，以上指定的时间和周期可以随电压感应和平衡电路的特性或控制单元的特性而变化。
在本发明的一个实施例中，如果电池单元的平衡被确定为通过第一平衡段期间执行的算法执行给定的时段，则这种状态被维持大约10分钟。也就是，虽然非平衡段和平衡段持续重复，但是从第一平衡段随后的第二平衡段开始，平衡操作步骤(S400)仅重复执行预先计算出的平衡时间。当平衡操作步骤(S400)重复了例如大约10分钟的预定时间时，将从该平衡段重新开始平衡检查条件确定步骤(S100)。
同时，在平衡操作步骤(S400)期间，可能存在一种例如由于操作手持式电动工具而使电池组放电的情况。在这种情况下，应该停止电池平衡以实现电池组的稳定输出。以这种方式，针对每个平衡段检查电池组的放电。也就是说，在每个平衡段持续检查该电池组当前是否被放电到高于基准电流的水平。换句话说，以例如大约125ms的间隔执行平衡操作条件确定步骤(S410)。当确认电池组已如上所检查的那样被放电时，暂停平衡操作步骤(S420)。当电池组的放电完成时，重新开始平衡操作步骤(S420)。
总之，根据一个实施例，可以以相对较长的间隔(例如，大约10分钟)执行平衡检查条件确定步骤(S100)，而可以以相对较短的间隔(例如，大约125ms)执行平衡操作步骤(S400)。然而，本发明并不限于此。
图11a是示出在根据本发明的一个实施例的电池单元平衡方法中，在平衡过程期间连接到电池单元的电阻器的两端之间的电压的变化图，并且图11b是示出对应于图11a的平衡电路和电池单元的电路图。
如在图11a所示，停止平衡状态被维持大约45ms，而进行平衡状态被维持大约80ms。也就是说，如上所述，一个循环具有大约125ms的持续时间。进一步，如图11b所示，电阻器Ra和Rb可进一步连接在电压感应和平衡电路120和电池单元110之间。平衡电阻器R62和平衡开关S62包含在电压感应和平衡电路120中。
以这种方式，例如，当平衡开关S62被接通时，平衡开关S62、电阻器Ra、电池单元110、电阻器Rb和电阻器R62一起形成闭合电路，以便利用平衡电流的流动使电池单元110放电。假设电池单元110的电压(V3)是3.0V，大约4.3mA的平衡电流流动根据下列公式来计算。
平衡电流＝V3/Rt＝3.0/700ohm＝4.3mA
在上述公式中，Rt＝R62+Ra+Rb，R62大约500±100ohm，并且Ra和Rb可以各为100ohm。
这里，电阻器R62被包括在集成电路内部并且具有大约±100ohm的误差。出于这个原因，平衡电流只能以数学方式计算，但实际上能否获得精确的值可能是不确定的。如果电阻器R62的误差显著大于或小于以上指定的±100ohm的范围，则实际的平衡电流中的误差也会显著增加。
如图11a所示，例如分别在停止平衡段和进行平衡段测量电阻器Ra两端之间的电压。在停止平衡段，电阻器Ra的两端之间的电压(V3)进一步增加大约450mV。因此，按照以下方式计算电流。
电流＝V3/Ra＝450mV/100ohm＝4.5mA
从这些结果中可以看出，利用总电阻(Rt)计算出的平衡电流和利用独自一个电阻(Ra)计算出的电流基本上是相同的。因此，可以确认集成电路中提供的电阻器R62在误差范围内，并且由此允许合理水平的平衡电流流动。
图12a是示出在没有执行电池单元的平衡时电压差与充/放电循环数目的关系的曲线图，并且图12b是示出当执行根据本发明的一个实施例的电池单元的平衡时电压差与充/放电循环数目的关系的曲线图。
充/放电循环测试使用了4S1P电池组。在16.8V和4A的条件下执行电池组的充电，并且在充电电流为50mA时切断充电操作。在30分钟的休息期之后，在4V和7A的条件下执行电池组的放电。在大约26℃的温度下执行该测试。
当如在图12a所示出的未执行该电池单元的平衡时，在放电之后紧接的第1循环，电池单元的最小电压为0.79V并且电池单元的最大电压为1.42V，这表示它们之间有大约0.63V的电压差。在放电之后紧接的第70循环，电池单元的最小电压为0.08V并且电池单元的最大电压为1.86V，这表示有大约1.78V的电压差。
进一步，在放电和休息期之后的第1循环，电池单元的最小电压为2.60V，并且电池单元的最大电压为2.67V，这表示有大约0.07V的电压差。进一步，在放电和休息期休息之后的第70循环，电池单元的最小电压为2.45V，而电池单元的最大电压为2.80V，这表示有大约0.35V的电压差。
也就是说，可以看出没有对电池单元进行平衡的电池组随着充/放电循环数目的增加，在电池单元之间呈现出增加的电压差。具体来说，随着充/放电循环数目增加，电池单元之间的电压差在放电之后即很大，并且这些电池单元的最小电压值大致接近0V。
当如图12b所示对电池单元进行平衡时，在放电之后紧接的第1循环，电池单元的最小电压是0.97V，而电池单元的最大电压是1.25V，这表示有大约0.28V的电压差。进一步，在放电之后紧接的第70循环，电池单元的最小电压是0.98V，而电池单元的最大电压是1.07V，这表示大约0.09V的电压差。
进一步，在放电和休息期之后的第1循环，电池单元的最小电压是2.62V，而电池单元的最大电压是2.65V，这表示有大约0.03V的电压差。进一步，在放电和休息期之后的第70循环，电池单元的最小电压是2.61V，而电池单元的最大电压是2.62V，这表示有大约0.01V的电压差。
也就是说，可以看出，即使当充/放电循环数目增加时，在本发明的一个实施例中执行了电池单元平衡的电池组的电池单元之间也未呈现出电压差的增加。特别地，随着充/放电循环数目增加，电池单元之间的电压差在刚刚放电之后基本上为零，这表示没有出现某个电池单元的深度放电。
以下在表1中比较了在刚刚放电之后获得的电压差、最小电压和容量。
Figure GSA00000018436800241
在这种方式下，可以看出，当对电池单元进行平衡时，电池单元在刚刚放电之后的最小电压维持在大约1V的值。进一步，还可以看出，电池单元之间的电压差没有增加。另一方面，当没有对电池单元进行平衡时，可以看出，电池单元在放电时的最小电压显著地相对减小。进一步，还可以看出，电池单元之间的电压差有显著的增加。关于电池组的容量，可以看出，具有平衡功能的电池组在70个循环之后呈现出容量减少到97.4％，然而，不具有平衡功能的电池组在70个循环之后呈现出容量减少到96％。也就是说，不具有平衡功能的电池组随着充/放电循环的重复进行呈现出电池容量的加速恶化。
如从以上描述中能够明白，根据本发明的一个实施例被配置为，在电池单元的最大电压小于基准电压(例如，大约2.0到3.7V)的条件下，当各个电池单元之间的剩余容量差或电压差超过基准值时，执行电池单元的平衡。因此即使在临近放电结束时也实现了电池单元的良好平衡。
进一步，本发明的实施例通过在临近放电结束而非充电结束时执行电池单元平衡，无需过放电控制单元能够防止某个或某些电池单元深度放电。
虽然为了示例的目的已经描述了本发明的某些示范性实施例，本领域技术人员将会理解的是，在不脱离如所附权利要求所公开的本发明的范围和精神的情况下，可进行各种修改、添加和替换。

Claims (27)

1.一种电池单元平衡方法，用于包括多个电池单元的电池组，该方法包括： 
确定用于对所述多个电池单元进行平衡的第一条件是否成立； 
确定用于对所述多个电池单元进行平衡的第二条件是否成立； 
在所述第一条件和所述第二条件成立的情况下，计算平衡时间；和 
根据所述平衡时间进行平衡操作， 
其中确定第一条件是否成立包括：确定所述多个电池单元的电压之中的最大电压是否小于基准电压，并且 
其中确定第二条件是否成立包括：确定所述多个电池单元中的两个电池单元之间的剩余容量差或电压差是否超过基准值。 
2.根据权利要求1所述的电池单元平衡方法，其中所述基准电压在2.0V到3.7V之间。 
3.根据权利要求1所述的电池单元平衡方法，其中计算平衡时间包括： 
从所述多个电池单元之中选择待放电的电池单元；和 
计算所选择的电池单元的平衡时间。 
4.根据权利要求3所述的电池单元平衡方法，其中选择待放电的电池单元包括：从所述多个电池单元之中选择除了具有最低剩余容量的电池单元之外的至少一个电池单元。 
5.根据权利要求4所述的电池单元平衡方法，其中计算平衡时间包括：计算使所选择的至少一个电池单元的剩余容量变得等于所述最低剩余容量的平衡时间。 
6.根据权利要求3所述的电池单元平衡方法，其中选择待放电的电池单元包括：从所述多个电池单元中选择除了具有最低电压的电池单元之外的至少一个电池单元。 
7.根据权利要求6所述的电池单元平衡方法，其中计算平衡时间包括：计算使所选择的至少一个电池单元的电压变得等于所述最低电压的平衡时间。 
8.根据权利要求1所述的电池单元平衡方法，其中进行平衡操作包括：使从所述多个电池单元中选择的电池单元放电所计算出的平衡时间。 
9.根据权利要求8所述的电池单元平衡方法，其中所选择的电池单元的放电间断地进行。 
10.根据权利要求1所述的电池单元平衡方法，其中确定第一条件是否成立包括：在大于或等于基准时间的时段期间确定： 
所述多个电池单元的电压之中的所述最大电压是否小于所述基准电压；以及 
所述电池组的电流是否小于基准电流。 
11.根据权利要求10所述的电池单元平衡方法，其中在大于或等于所述基准时间的所述时段期间，所述最大电压一直小于所述基准电压且所述电流一直小于所述基准电流的情况下，所述第一条件成立。 
12.根据权利要求10所述的电池单元平衡方法，其中充电电流或放电电流能够用作与所述基准电流对比的电流。 
13.根据权利要求10所述的电池单元平衡方法，其中在所述最大电压大于或等于所述基准电压的情况下，该方法进一步包括：确定所述平衡时间先前是否被设定。 
14.根据权利要求13所述的电池单元平衡方法，进一步包括：确定所述平衡操作的累积时间是否小于所述平衡时间，其中在所述累积时间小于所述平衡时间的情况下，进行所述平衡操作。 
15.根据权利要求1所述的电池单元平衡方法，其中确定第二条件是否成立包括： 
计算所述多个电池单元的完全充电容量； 
使用所计算出的完全充电容量，计算所述多个电池单元的所述剩余容量和所述多个电池单元间的所述剩余容量差；以及 
确定所述多个电池单元中的两个电池单元之间的剩余容量差是否超过基准值。 
16.根据权利要求15所述的电池单元平衡方法，其中在所述剩余容量差超过所述基准值的情况下，所述第二条件成立，并且 
计算平衡时间包括：从所述多个电池单元之中选择待平衡的电池单元，其中所选择的电池单元不是所述多个电池单元中具有最低剩余容量的电池单元。 
17.根据权利要求1所述的电池单元平衡方法，其中在用于所述平衡操作的累积时间等于或超过所计算出的平衡时间的情况下，终止所述平衡操作。 
18.根据权利要求1所述的电池单元平衡方法，其中进行平衡操作包括： 
确定平衡操作条件，包括：确定所述电池组是否处于充电状态或充电之后放电之前的休息状态，或者，在所述电池组处于放电状态的情况下确定所述电池组的放电电流是否小于所述基准电流；以及 
在所述平衡操作条件被满足的情况下，使从所述多个电池单元之中选择的电池单元放电。 
19.根据权利要求18所述的电池单元平衡方法，其中在所述电池组既不处于充电状态，也不处于休息状态，并且所述电池组的放电电流大于所述基准电流的情况下，终止对所述多个电池单元的平衡。 
20.根据权利要求18所述的电池单元平衡方法，其中当所述电池组以高于所述基准电流的水平被放电时，暂停所述平衡操作。 
21.一种电池单元平衡系统，用于包括多个电池单元的电池组，该电池单元平衡系统包括： 
多个平衡开关，所述多个平衡开关中的各个平衡开关连接在所述多个电池单元中的对应电池单元的正极端子和负极端子之间； 
多个平衡电阻器，所述多个平衡电阻器中的各个平衡电阻器与所述多个平衡开关中的对应平衡开关串联连接在所述电池单元中的对应电池单元的正极端子和负极端子之间； 
逻辑电路，用于控制所述多个平衡开关以在临近放电结束时选择性地使所述多个电池单元中的一个或更多电池单元通过相应的平衡电阻器放电，使得所述多个电池单元彼此具有相同的或相似的电压；以及 
用于控制所述逻辑电路以控制所述多个平衡电阻器的控制单元， 
其中所述控制单元包括： 
用于确定用于对所述多个电池单元进行平衡的第一条件是否成立的装置； 
用于确定用于对所述多个电池单元进行平衡的第二条件是否成立的装置； 
用于在所述第一条件和所述第二条件成立的情况下计算平衡时间的装置；以及 
用于根据所述平衡时间进行平衡操作的装置， 
其中确定第一条件是否成立包括：确定所述多个电池单元的电压之中的最大电压是否小于基准电压，并且 
其中确定第二条件是否成立包括：确定所述多个电池单元中的两个电池单元之间的剩余容量差或电压差是否超过基准值。 
22.根据权利要求21所述的电池单元平衡系统，其中在防止所述多个电池单元深度放电时没有使用过放电控制单元。 
23.一种电池组，包括： 
连接在一起的多个电池单元；以及 
电池单元平衡系统，包括： 
多个平衡开关，所述多个平衡开关中的各个平衡开关连接在所述多个电池单元中的对应电池单元的正极端子和负极端子之间； 
多个平衡电阻器，所述多个平衡电阻器中的各个平衡电阻器与所述多个平衡开关中的对应平衡开关串联连接在所述电池单元中的对应电池单元的正极端子和负极端子之间； 
逻辑电路，用于控制所述多个平衡开关以在临近放电结束时选择性地使所述多个电池单元中的一个或更多电池单元通过相应的平衡电阻器放电，使得所述电池单元彼此具有相同或相似的电压，以及 
用于控制所述逻辑电路以控制所述多个平衡电阻器的控制单元， 
其中所述控制单元包括： 
用于确定用于对所述多个电池单元进行平衡的第一条件是否成立的装置； 
用于确定用于对所述多个电池单元进行平衡的第二条件是否成立的装置； 
用于在所述第一条件和所述第二条件成立的情况下计算平衡时间的装置；以及 
用于根据所述平衡时间进行平衡操作的装置， 
其中确定第一条件是否成立包括：确定所述多个电池单元的电压之中的最大电压是否小于基准电压，并且 
其中确定第二条件是否成立包括：确定所述多个电池单元中的两个电池单元之间的剩余容量差或电压差是否超过基准值。 
24.根据权利要求23所述的电池组，进一步包括放电端子和充电端子，所述放电端子和所述充电端子中的每一个都连接到所述多个电池单元中的至少一个电池单元的电池端子，其中所述电池端子和所述充电端子之间插置有过充电控制单元，并且其中所述电池端子和所述放电端子之间未插置过放电控制单元。 
25.根据权利要求23所述的电池组，进一步包括模拟开关，该模拟开关与所述多个电池单元之一并联连接以感应所述多个电池单元之一的电压。 
26.根据权利要求25所述的电池组，其中所述模拟开关包括快速电容器，该快速电容器用于存储所述多个电池单元之一的电压以将所存储的电压提供给用于控制所述逻辑电路以控制所述多个平衡开关的控制单元。 
27.根据权利要求26所述的电池组，进一步包括电压感应电路，该电压感应电路用于感应所述多个电池单元的电压并且将所感应到的电压提供给所述控制单元。 
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