CN102468674A - 对电光源进行控制的电池管理系统及电池管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池管理系统及电池管理方法。其中，系统包括：开关阵列，用于基于开关阵列的开关状态从电池组中的多个电池模块中选择一个电池模块；与开关阵列相连接的第一控制器，用于通过开关阵列从电池组中获取单体电池的测量信息；与开关阵列和第一控制器相连接的第二控制器，用于为控制开关阵列的导通状态提供控制信号；其中，当基于电池组中的单体电池的测量信息确定一个电池模块作为目标电池模块时，第一控制器进一步还控制与电池组相连接的均衡电路以对目标电池模块进行均衡。本发明能够避免为了实现对每一个电池模块进行均衡控制而为电池组中的每一个电池模块均配置一个控制器，减少用于控制均衡电路的控制器的数量，从而降低硬件成本。

Description

对电光源进行控制的电池管理系统及电池管理方法
技术领域
本发明涉及电路管理技术领域，尤其涉及一种应用于电动车的电池管理系统、电池管理方法及电动车。
背景技术
在过去的几十年里，对电子装置(例如：电源)的各种应用需求越来越大，从而进一步使得电池组(例如：可充电电池组)获得了长足的发展。现有技术中包括多种类型的电池组，例如：铅酸电池组、锂电池组，其中电池组还可以包括多个相串联的电池模块，每一个电池模块包括多个单体电池和对应的两个电极。由于通过每一个电池模块的两个电极只能监测该电池模块的外部电压，若该电池模块中的某一个单体电池损坏，则将损坏整个电池模块，进而影响到整个电池组；并且，若每一个电池模块中的多个单体电池中任意两个单体电池之间发生不均衡，将加速整个电池组的老化过程，进而缩短电池组的寿命。
针对上述电池组中存在的问题，现有技术通过对每一个电池模块配置一个专门监测该电池模块的控制器，以实现对该电池模块的各个单体电池进行监测，并通过控制器控制每一个电池模块各自对应的均衡电路对各个单体电池进行均衡，进一步实现对电池组中的各个电池模块进行均衡；由于现有技术需要对每一个电池模块均配置一个相对应的控制器，当电池组中包含的电池模块的个数较多时，则控制器的数量也相应的增加，从而增加了控制器的硬件成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种电池管理系统、电池管理方法及电动车，减少用来控制均衡电路的控制器的数量，降低硬件成本。
为解决上述技术问题，本发明的一方面提供了一种电池管理系统，其中，该电池管理系统包括：
开关阵列，用于基于开关阵列的开关状态从电池组中的多个电池模块中选择一个电池模块；
第一控制器，与所述开关阵列相连接，用于通过所述开关阵列从所述电池组中获取单体电池的测量信息；
第二控制器，与所述开关阵列和所述第一控制器相连接，用于提供控制信号以控制所述开关阵列的导通状态；
其中，当基于所述电池组中的单体电池的测量信息确定一个电池模块作为目标电池模块时，第一控制器进一步还控制与所述电池组相连接的均衡电路以对所述目标电池模块进行均衡。
按照本发明的另一方面，提供了一种电池管理方法，其中，该方法包括：
在一个时间段内，从包括多个电池模块的电池组中选择一个电池模块与第一控制器电连接，其中在不同的时间段内，不同的电池模块与所述第一控制器电连接；
将被选中的电池模块中的单体电池的测量信息发送给所述第一控制器；以及
当所述被选中的电池模块基于测量信息被确定为不均衡的目标电池模块时，对所述被选中的电池模块中的单体电池进行均衡。
按照本发明的又一方面，提供了一种电动车，包括：
电源系统，用于提供电能；
与所述电源系统相连接的引擎，用于将所述电能转化为动能；
车身，用于容纳所述电源系统和所述引擎；以及
多个车轮，位于所述车身下方，用于在所述引擎发动后驱动所述电动车；
其中，所述电源系统包括：
电池组；
开关阵列，用于基于开关阵列的导通状态从电池组中的多个电池模块中选择一个电池模块；
第一控制器，与所述开关阵列相连接，用于通过所述开关阵列从所述电池组中获取单体电池的测量信息；
第二控制器，与所述开关阵列和所述第一控制器相连接，用于提供控制信号以控制所述开关阵列的导通状态；
其中，当基于所述电池组中的单体电池的测量信息确定一个电池模块作为目标电池模块时，所述第一控制器进一步控制与所述电池组相连接的均衡电路以对所述目标电池模块进行均衡。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案通过控制开关阵列的开关状态可以选择电池组中需要均衡的电池模块，避免了为了实现对每一个电池模块进行均衡控制而为电池组中的每一个电池模块均配置一个控制器，因此减少了用于控制均衡电路的控制器的数量，从而降低了硬件成本。
附图说明
从对说明本发明的主旨及其使用的优选实施例和附图的以下描述来看，本发明的以上和其它目的、特点和优点将是易明白的，在附图中：
图1为本发明实施例提供的一个电池管理系统的结构示意图；
图2为图1所示实施例中所适用电池组的一个具体示例；
图3为本发明实施例提供的另一个电池管理系统的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的再一个电池管理系统的结构示意图；
图5为图4所示实施例提供的开关单元的结构示意图；
图6为图5所示实施例提供的均衡子电路的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的又一个电池管理系统的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的电池管理方法的流程示意图；
图9为本发明实施例的包括电池管理系统的电动车的方框图。
具体实施方式
以下将对本发明的实施例及其附图给出详细的说明。虽然本发明将结合实施例进行阐述，但应理解为这并非意指将本发明限定于这些实施例。相反，本发明意在涵盖由所附权利要求所界定的本发明精神和范围内所定义的各种可选项、可修改项和等同项。此外，在以下对本发明的详细描述中，为了提供针对本发明的完全的理解，阐明了大量的具体细节。然而，本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外的一些实施例中，对于大家熟知的方案、流程、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
图1为根据本发明实施例提供的一个电池管理系统100的结构示意图，其中本发明实施例中所适用的电池组110具体可以为但不限于锂电池组或者铅酸电池组。本发明实施例一方面通过均衡电路120对需要做均衡的电池模块进行均衡以延长电池组的寿命，另一方面通过第二控制器150控制开关阵列130的开关状态来控制电池组110中需要均衡的电池模块的均衡时间，使得第一控制器140可以通过控制与该需要均衡的电池模块相对应的均衡电路实现均衡，降低硬件成本。
在一个实施例中，电池组110包括多个电池模块，每个电池模块包括多个单体电池。如图1所示，电池管理系统100包括：与电池组110相连接的开关阵列130、与开关阵列130相连接的第一控制器140、与第一控制器140和开关阵列130均连接的第二控制器150以及与第一控制器140相连接的均衡电路120。具体地，如图1所示，均衡电路120可以通过开关阵列130与第一控制器140相连接，可替换地，均衡电路120也可以与第一控制器140直接相连接，开关阵列130通过均衡电路120与第一控制器140相连接。
在一个实施例中，开关阵列130基于开关阵列130的导通状态从电池组110中选择一个电池模块与第一控制器140相连接；第一控制器140通过开关阵列130从电池组110中接收电池组110中的单体电池的测量信息，并进一步将该测量信息提供给第二控制器150；在一个实施例中，测量信息包括但是不限于电压信息和热量信息；第二控制器150向开关阵列130提供控制信号以控制开关阵列130的导通状态，从而使得电池组110中的一个电池模块与第一控制器140相连接；当选择了多个电池模块中的一个电池模块并且该被选中的电池模块的单体电池发生不均衡时，第一控制器140进一步控制均衡电路120以对该被选中的电池模块进行均衡，也即，将该被选中的电池模块基于该被选中的电池模块中的单体电池的电压信息确定为不均衡的电池模块，本发明实施例中将需要被均衡电路120进行均衡的不均衡的电池模块称为目标电池模块，基于此，电池组110的均衡得以实现。
在一个实施例中，第二控制器150包括一个计时器，该计时器用于基于测量信息为电池模块分配时间段，例如：为被识别为不均衡的电池模块的一个或者多个进行均衡；从而使得电池组110的均衡更为有效，对电池组110的均衡将在图3所示实施例中详细描述。
由于第一控制器140管理电池组110中的至少一个电池模块进行均衡，例如按次序对电池组110中的至少一个电池模块进行均衡，避免了现有技术为实现对每一个电池模块进行均衡而为电池组中的每一个电池模块均配置一个控制器，因此本发明实施例减少了用于控制均衡电路的控制器的数量，从而降低了硬件成本。
图2所示为应用于图1所示实施例的电池组110的一个具体示例。如图2所示，电池组110可以包括4个相串联的电池模块101-104，电池模块101-104中的每个电池模块可以分别包括六个单体电池，例如：电池模块101包括单体电池111-116，电池模块102包括单体电池211-216，电池模块103包括单体电池311-316，电池模块104包括单体电池411-416；每个单体电池具有正极和负极两个电极，相应地从每个电池模块的六个单体电池中能够引出电极端子190-196，其中，电极端子190与电极端子196可以与相邻电池模块中的正极或者负极相连接，电池模块101-104具有电极端子180-184，电极端子180和电极端子184可以为电池组110的正极和负极。若每个单体电池的电压为2伏，则相应地每个电池模块的模块电压为12伏。电池模块和每个电池模块中所含的单体电池的数目并不限于此，其数目可根据不同应用的需求而改变。为了简明和清楚起见，下面以图2所示实施例中包含的六个单体电池的12伏模块电压为例对图1所示实施例中的电池管理系统100进行详细描述。
图3为本发明实施例提供的另一个电池管理系统300的结构示意图，图3所示实施例中与图1和图2中标记相同的元件具有相似的功能；如图3所示，均衡电路120包括多个均衡单元121-124，每一个均衡单元与电池组110中的相应的一个电池模块101-104相连接；其中，每一个均衡单元包括多个均衡子电路，每一个均衡子电路与相应的电池模块中的一个单体电池相连接(将在图5所示实施例进行详细描述)；此外，连接在均衡电路120和第一控制器140之间的开关阵列330包括多个开关单元131-134，每一个开关单元与对应于电池组110中的一个电池模块相连接。
在一个实施例中，第二控制器150导通开关单元131-134中的任一个开关单元以选择与该被导通的开关单元相对应的电池模块；例如：开关单元131-134在电池管理系统300的初始扫描阶段被顺次导通，使得第一控制器140顺次采样电池模块101-104中的单体电池的电压以得到电池模块101-104的电压信息，电池模块101-104的电压信息进一步经由第一控制器140发送到第二控制器150，第二控制器150基于电压信息确定电池模块101-104的均衡度，并且基于均衡度为电池模块101-104分配时间段。
更具体地，第一控制器140基于电池组110中的所有单体电池的电压计算每一个电池模块中的两个单体电池之间的电压差，并根据电压差确定每一个电池模块是否均衡；在一个实施例中，若电压差大于预设阈值VTHM，则电池模块被确定为需要做均衡的目标电池模块；当确定了目标电池模块时，第一控制器140基于目标电池模块的电压差控制与该目标电池模块相对应的均衡单元，使得该均衡单元对目标电池模块进行均衡；例如：在扫描完所有的单体电池的电压之后，在电池组110中确定了至少一个电池模块作为需要做均衡的目标电池模块，电池模块102作为目标电池模块中的一个，第一控制器140基于电池模块102的电压差控制均衡单元122对电池模块102进行均衡。
进一步地，第二控制器150基于每一个电池模块中的最大电压差确定电池模块101-104的均衡度，例如：当电池模块102中的最大电压差为所有最大电压差中的最大值时，第二控制器150确定电池模块102具有最低的均衡度，相反，当电池模块103的最大电压差为所有最大电压差中的最小值时，例如：低于预设阈值VTHM，第二控制器150确定电池模块103具有最高的均衡度，例如：该最高的均衡度表示电池模块103已均衡。
在一个实施例中，电池模块101-104可以按次序地被选择以便在一个均衡周期中做均衡，并且可以预先设定一个均衡周期的总的均衡时间。基于均衡度，第二控制器105中的计时器(图中未示出)将总的均衡时间划分为不同的时间段，并将不同的时间段分配给不同的电池模块；例如：可以为具有最高均衡度的电池模块102分配最短的时间段，为具有最低均衡度的电池模块103分配最长的时间段，换句话说，若电池模块具有较低的均衡度，则该电池模块需要较多的时间用于均衡。当电池模块具有一个较好的均衡度，例如：已经达到完全均衡的程度，分配给电池模块的时间段会相应地缩短，从而可以更有效的利用预设的均衡时间。
以电池模块102为例，在均衡周期中，当为电池模块102分配的时间段到来时，第二控制器150将开关单元132导通，使得电池模块102通过开关单元132与第一控制器140相连接，第一控制器140基于电压信息控制均衡单元122为电池模块102进行均衡；当为电池模块102分配的时间段终止时，开关单元132断开并且开关单元133导通，使得电池模块102的均衡结束，接下来是对电池模块103的均衡。
此外，当对每一个电池模块均衡后，第一控制器140接收电池组110的更新后的电压信息，并将更新后的电压信息发送给第二控制器150。若电池组110仍处于不均衡，第二控制器150基于更新后的电压信息为每一个电池模块在下一个均衡周期中分配时间段。
由于为具有不相同的均衡度的电池模块分配了不相同的用于均衡的时间段，通过一种更高效的方式实现每一个均衡周期，从而提高了电池管理系统300的均衡效率。
图4为本发明实施例提供的再一个电池管理系统400的结构示意图，本发明实施例中与图1-图3中的标号相同的模块具有相似的功能；与图3所示实施例中电池管理系统300不同的是，电池组110中的单体电池被划分为交叉的电池模块101’-105’，也就是说，相邻的电池模块共有至少一个单体电池，本发明实施例将该种单体电池称为交叉电池；类似地，均衡电路120中的均衡子电路被重新划分为交叉的均衡单元121’-125’，其中，每一个均衡单元121’-125’与交叉的电池模块101’-105’一一对应；此外，开关阵列130’包括开关单元131’-135’，开关阵列130’用于选择交叉电池模块101’-105’中的一个。本发明实施例对相邻电池模块中的交叉电池的个数没有限制。
电池管理系统400与图3所示实施例的操作方式相似，不同的是，电池管理系统400进一步采用了交叉电池的电压作为参考电压，以达到电池组110中的不同电池模块之间的均衡。例如：当电池模块101’已经均衡时，交叉电池114-116的电压可以在对电池模块102’进行均衡时作为参考电压，当电池模块102’均衡完毕时，从而可以实现相邻的电池模块101和电池模块102’之间的均衡。
图5为图4所示实施例提供的开关单元133’的结构示意图，本发明实施例中与图3和图4中的标号相同的模块具有相似的功能；在图5所示实施例中，电池管理系统500包括均衡单元123’、开关单元133’、第一控制器140和第二控制器150；均衡单元123’进一步包括均衡子电路501-506，均衡子电路501-506分别对单体电池213-216和单体电池311-312进行均衡；开关单元133’包括晶体管Q11-Q27，电阻器171-182以及二极管D30和D31。图3和图4所示实施例中每一个电池模块对应的电池管理电路可以与图5所示实施例中电池模块103’对应的电池管理电路500的结构相似。
在一个实施例中，开关单元133’在来自第二控制器150的控制信号的控制下导通和断开，该控制信号在图1所示实施例中已经提及；具体地，晶体管Q27与第二控制器150相连接，来自第二控制器150的控制信号直接控制Q27的导通和断开；在一个实施例中，晶体管Q27的发射极与电池模块103’的正极(单体电池213的正极)相连接，晶体管Q27的基极通过电阻器R181和二极管D31与第二控制器150的一个端口(例如：输入/输出端口)相连接，晶体管Q27的集电极通过电阻器R123与电阻器R175-R180相连接；电阻器R182连接在晶体管Q27的基极与发射极之间。当控制信号为低电平(逻辑0)时，产生横跨在电阻器R182上的电压，该电压将晶体管Q27导通，当控制信号为高电平(逻辑1)时，没有横跨在电阻器R182上的电压，晶体管Q27断开。
晶体管Q13-Q24连接在电池模块103’中的单体电池213-216和单体电池311-312与第一控制器140之间；当晶体管Q13-Q24导通时，各单体电池的电压信息通过晶体管Q13-Q24传送给第一控制器140。在一个实施例中，晶体管Q13-Q24被划分为多个晶体管对，每一个晶体管对连接在一个单体电池与第一控制器140之间；在图5所示实施例中，晶体管Q13和晶体管Q14所形成的晶体管对由PMOS管构成，其余的晶体管对(例如：晶体管Q15和晶体管Q24)由NMOS管构成。
对于PMOS管的晶体管Q13和晶体管Q14，晶体管Q13的漏极与均衡子电路501相连接，晶体管Q14的漏极与第一控制器140相连接；进一步地，晶体管Q13的栅极和晶体管Q14的栅极经由相互串联的电阻器R174和二极管D30与第二控制器150相连接，晶体管Q13的源极和晶体管Q14的源极均经由电阻器R173与晶体管Q13的栅极和晶体管Q14的栅极相连接；当控制信号为逻辑1时，没有横跨在电阻器R173上的电压，晶体管Q13和晶体管Q14断开，当控制信号为逻辑0时，产生横跨在电阻器R173上的电压，该电压将晶体管Q13和Q14导通。
对于NMOS类型的晶体管(例如：晶体管Q15和晶体管Q16)，晶体管Q15的漏极与均衡子电路502相连接，晶体管Q14的漏极与第一控制器140相连接；进一步地，晶体管Q15的栅极与晶体管Q16的栅极连接在一起，晶体管Q15的源极与晶体管Q16的源极均通过电阻器R175与晶体管Q15的栅极与晶体管Q16的栅极连接在一起；当晶体管Q27通过来自第二控制器150的控制信号导通时，产生横跨在电阻器R175的电压，以导通晶体管Q15和晶体管Q16；当晶体管Q27通过来自第二控制器150的控制信号断开时，没有横跨在电阻器R175上的电压，晶体管Q15和晶体管Q16断开。由晶体管Q17-Q24形成的多个晶体管对与由晶体管Q15和晶体管Q16形成的晶体管对具有类似的链接关系与控制方式。
晶体管Q11和晶体管Q12与第一控制器140的电源端相连接，并且与电池模块103’的模块正极相连接(单体电池213的正极电极端子)；晶体管Q25和晶体管Q26与第一控制器140的接地端相连接，并且与电池模块103’的模块负极相连接(单体电池312的负极电极端子)；当晶体管Q11、Q12、Q25、Q26导通时，横跨在电池模块103’的模块电压为第一控制器140的电源端供电；在图5所示实施例中，晶体管Q11和晶体管Q12具体为PMOS管，并与晶体管Q13和晶体管Q14具有相似的连接方式和操作方式，晶体管Q25和晶体管Q25具体为NMOS管，并与晶体管Q15和晶体管Q16具有相似的连接方式和操作方式。
从上述描述可知，晶体管Q11-Q27可以分为三种开关：第一开关、第二开关、第三开关，具体地，由晶体管Q11、晶体管Q12、晶体管Q25以及晶体管Q26形成的第一开关，第一开关作为电源通道为第一控制器140供电；由晶体管Q13-Q24形成的第二开关，第二开关作为单体电池的通道开关，通过该第二开关向第一控制器140提供电压信息；由晶体管Q27形成的第三开关，第三开关作为被第二控制器150控制的开关，以确定其余开关(例如：用于单体电池的通道导通的第二开关)的导通状态；此外，如上所述，开关单元中可以包含不同数量、不同结构、不同的连接方式的晶体管，只要第一控制器140可以被选中的电池模块供电，以及被选中的电池模块中的单体电池的电压信息能够被第一控制器140采样即可。
在一个实施例中，当作为电池通道的第二开关导通时，第一控制器140控制均衡单元123’中的均衡子电路501-506，以便对电池模块103’中的各单体电池分别进行均衡，例如：当单体电池214需要均衡时，第一控制器140控制均衡子电路502对单体电池214进行均衡。
此外，当电池模块103’被均衡单元123’已经均衡完毕时，下一个电池模块(例如：电池模块104’)对应的时间段开始；当为电池模块104’均衡时，交叉电池312的电压作为参考电压，基于此，当电池模块104’的均衡结束后，其余的单体电池313-316与单体电池411可以将交叉电池312的电压作为参考电压，从而实现相邻的电池模块103’和电池模块104’之间的均衡，最终达到电池组110中的多个电池模块的均衡。
图6所示为本发明实施例提供的均衡子电路502的结构示意图。在一个实施例中，均衡子电路502连接在单体电池214与开关单元133’之间，均衡子电路502包括串联连接的电阻器R2和晶体管Q2；其中，晶体管Q2的发射极与单体电池214的正极电极端子相连接，并且通过电阻器R27与开关单元133’中的晶体管Q15相连接；晶体管Q2的集电极与电阻器R2的一端相连接，晶体管Q2的基极通过电阻器R28与开关单元133’中的晶体管Q15相连接，电阻器R2的另一端与单体电池214的负极电极端子相连接。当晶体管Q15和晶体管Q16导通时，第一控制器140控制晶体管Q2导通或者断开；具体地，当单体电池214需要均衡时，第一控制器140使电流流经电阻器R27以导通晶体管Q2，例如：由于相对较高的电压。当晶体管Q2导通时，单体电池214通过晶体管Q2和电阻器R2放电，使得单体电池214的电压降低以便达到相对于电池模块103’中的其他单体电池的电压均衡。
在一个实施例中，均衡子电路502还包括二极管D2。二极管D2的阴极与电阻器R2相连接，二极管D2的阴极还与单体电池214的负极电极端子；二极管D2的阳极与晶体管Q17相连；通过二极管D2，晶体管Q2的集电极可以持续到一个相对较高的电平，来自第一控制器140相对较小的电流通过，使得晶体管Q2断开；基于此，可以采用相对低廉的晶体管Q2与二极管D2共同实现对单体电池的均衡功能。
图7所示为根据本发明的又一个实施例的电池管理系统700的方框图，图7所示实施例中与图1-图6中标记相同的元件具有相似的功能。具体地，均衡电路120、开关阵列130、第一控制器140和第二控制器150可以采用前述图1-图5所示实施例中描述的电路结构和连接方式，其细节不再赘述。下面仅就与前述实施例的不同之处进行描述。
如图7所示，电池管理系统700还包括：充电器790，连接在电池组110的正极端子与负极端子之间，充电器790在第二控制器150的控制下对电池组110进行充电。此外，电池管理系统700还包括：放电开关770，该放电开关770的一端与电池组110的负极端子相连，负载780连接在放电开关770的另一端与电池组110的正极端子之间，放电开关770在第二控制器150的控制下对电池组110进行放电；在一个实施例中，放电开关770具体可以包括金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，简称MOSFET)开关。当第一控制器140监测到电池组110处于异常状态时，第一控制器140可以指示第二控制器150采取相应的保护措施避免电池组110被异常或者不可预料的状态损坏，进一步保护电池组110，从而延长电池组110的使用寿命。
进一步地，本发明实施例中所述的异常状态，具体包括但不限于：过压(Over Voltage，简称OV)状态、欠压(Under Voltage，简称UV)状态、温度过高(Over Temperature，简称OT)状态。若电池组110发生异常状态，第一控制器140获取电池组110的异常信息，并根据该异常信息产生预警信号，将该预警信号发送给第二控制器150，第二控制器150根据该预警信号采取相应的保护措施，从而保护电池组110。
例如：若电池组110出现OV状态，第二控制器150指示充电器790停止充电或作相应的处理；若电池组110出现UV状态，第二控制器150断开放电开关770以终止放电过程；在另一个实施例中，第二控制器150指示充电器790对电池组进行充电。当电池组110发生OT状态时，第二控制器150基于不同的电池温度进行热补偿，例如：通过控制均衡电路以减小对温度过高的单体电池的充电电流或放电电流，甚至中止对温度过高的单体电池的充电或放电。在电池管理系统700运行期间，出现异常状态的单体电池的数目可以改变。如果多个单体电池出现异常状态，第二控制器150可控制均衡电路对多个单体电池同时进行处理，从而提高了电池管理系统700对电池组的管理效率。
第二控制器150处理来自于第一控制器140的数据，其中，这些数据包括以下的至少一种但并不限于此：单个电池的电压、温度和表示异常状态的预警信号。在一个实施例中，第二控制器150还可以显示数据和/或将数据发送给其它装置(未示出)做进一步的处理。
在一个实施例中，电池管理系统700还可以包括隔离器760，连接在第一控制器140与第二控制器150之间，通过隔离器760实现第一控制器140和第二控制器150之间的电隔离。
图8所示为本发明实施例提供的电池管理方法800的流程示意图，在一个实施例中，电池管理系统700通过图8所示实施例的方法流程实现对电池组110的管理。图8结合图3、图4和图7进行描述。尽管在图8所示实施例中进行详细的描述，本发明实施例同样适用于图8所示实施例中的等同替换的其他步骤。
在步骤802中，在一个时间段内，选择电池组110中的一个电池模块与第一控制器140电连接，并且在不同的时间段内，不同的电池模块与第一控制器140电连接；在一个实施例中，在不同时间段内，当与电池模块101-104相应的开关单元131-134导通时，相应的电池模块101-104与第一控制器140电连接；进一步地，电池模块101-104的均衡度决定时间段的长短，在任一时刻，选择电池模块101-104中的一个与第一控制器140电连接。
在步骤804中，将被选中的电池模块中的单体电池的测量信息发送给第一控制器140；在一个实施例中，测量信息可以为被选中的电池模块中的单体电池的电压信息，该测量信息通过与该被选中的电池模块相对应的开关单元发送给第一控制器140。
在步骤806中，当被选中的电池模块基于测量信息被确定为不均衡的电池模块时，对被选中的电池模块中的单体电池进行均衡；在一个实施例中，当被选中的电池模块中的一个电压差大于预设阈值VTHM时，意味着被选中的电池模块中的单体电池需要均衡，在本实施例中，与被选中的电池模块相对应的均衡单元对该被选中的电池模块进行均衡。例如：当电池模块103’被选中并进一步作为需要均衡的电池模块时，均衡单元123’对电池模块103’进行均衡。
图9所示为采用本发明实施例的电池管理系统的电动车900(例如，电动汽车)的方框图。在一个实施例中，电动车900包括：车身910、多个车轮920、电源系统930和引擎940。其中，车身910用于容纳电源系统930和引擎940；电源系统930包括：电池组110以及图1所示实施例中的电池管理系统100。电源系统930为引擎940提供电力，引擎940进一步将电力转化为动能以驱动车轮，使得电动车900启动。为了凸显本发明实施例的主旨，与本发明实施例并非紧密相关的各种部件再次不再描述。
上述本发明实施例中的第一控制器140具体可以由集成电路形成的专用芯片实现，开关阵列中的具体元器件可以与该第一控制器的端口相连接，本发明实施例中的第二控制器150具体可以由具有微处理器功能的集成芯片实现，第一控制器140与第二控制器150可以通过相应的端口相互连接，第二控制器150可以通过自身的端口与开关阵列的具体元器件相互连接，由于本领域技术人员在实现本发明实施例时可以根据具体的电路进行相应地设计，因此本发明实施例不做更深层次的描述。
上文具体实施方式和附图仅为本发明的常用实施例。显然，在不脱离所附权利要求书所界定的本发明精神和保护范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则的前提下在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及其它方面有所变化。因此，在此披露的实施例仅用于说明而非限制，本发明的范围由所附权利要求及其合法等同物界定，而不限于此前的描述。

Claims (22)

1.一种电池管理系统，其特征在于，包括：
开关阵列，用于基于开关阵列的开关状态从电池组中的多个电池模块中选择一个电池模块；
第一控制器，与所述开关阵列相连接，用于通过所述开关阵列从所述电池组中获取单体电池的测量信息；
第二控制器，与所述开关阵列和所述第一控制器相连接，用于提供控制信号以控制所述开关阵列的导通状态；
其中，当基于所述电池组中的单体电池的测量信息确定一个电池模块作为目标电池模块时，所述第一控制器控制与所述电池组相连接的均衡电路以对所述目标电池模块进行均衡。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述开关阵列包括与所述多个电池模块相对应的多个开关单元，每一个所述开关单元包括形成电源通路的第一开关和形成单体电池通路的多个第二开关。
3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述第一开关连接在被选中的电池模块中的多个单体电池与所述第一控制器之间，用于将所述多个单体电池的测量信息传送给所述第一控制器。
4.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述第一开关与所述第一控制器的电源端相连接，用于为所述第一控制器提供所述被选中的电池模块的模块电压。
5.根据权利要求3所述的电池管理系统，其特征在于，所述开关单元进一步包括与所述第二控制器相连接的第三开关，所述控制信号确定所述第三开关的导通状态，所述第三开关的导通状态确定所述多个第二开关中的部分第二开关的导通状态。
6.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池组中相邻的电池模块共用至少一个单体电池作为交叉电池。
7.根据权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于，所述交叉电池的电池电压作为参考电压对相邻电池模块进行均衡。
8.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述第二控制器从所述第一控制器接收所述目标电池模块的单体电池的测量信息。
9.根据权利要求8所述的电池管理系统，其特征在于，所述第二控制器基于所述测量信息确定所述多个电池模块的均衡度，所述第二控制器包括计时器，所述计时器基于所述均衡度为所述多个电池模块分配时间段。
10.根据权利要求1-9任一所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括：充电器，与所述第二控制器和所述电池组相连接，所述第二控制器基于所述测量信息控制所述充电器。
11.根据权利要求1-9任一所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括：放电开关，与所述第二控制器和所述电池组相连接，所述第二控制器基于所述测量信息控制所述放电开关的导通状态。
12.根据权利要求1-9任一所述的电池管理系统，其特征在于，所述第二控制器基于所述测量信息识别所述电池组的异常状态，所述异常状态包括：过压状态、欠压状态和温度过高状态。
13.根据权利要求1-9任一所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括：隔离器，连接在所述第一控制器与所述第二控制器之间，用于实现所述第一控制器和所述第二控制器之间的电隔离。
14.根据权利要求1-9任一所述的电池管理系统，其特征在于，所述均衡电路包括多个均衡单元，每一个所述均衡单元与所述多个电池模块中的对应一个电池模块相连接，所述第一控制器控制与所述目标电池模块相连接的均衡单元对所述目标电池模块进行均衡。
15.一种电池管理方法，其特征在于，所述电池管理方法包括：
在一个时间段内，从包括多个电池模块的电池组中选择一个电池模块与第一控制器电连接，其中在不同的时间段内，不同的电池模块与所述第一控制器电连接；
将被选中的电池模块中的单体电池的测量信息发送给所述第一控制器；以及
当所述被选中的电池模块基于测量信息被确定为不均衡的目标电池模块时，对所述被选中的电池模块中的单体电池进行均衡。
16.根据权利要求15所述的电池管理方法，其特征在于，所述电池管理方法还包括：
基于所述多个电池模块的测量信息确定所述多个电池模块的均衡度；
根据所述均衡度为所述多个电池模块分配不同的时间段。
17.根据权利要求15所述的电池管理方法，其特征在于，所述电池管理方法还包括：
在不同电池模块的相邻电池模块之间共用交叉电池；
采用所述交叉电池的电压作为参考电压对相邻的电池模块进行均衡。
18.根据权利要求15所述的电池管理方法，其特征在于，所述电池管理方法还包括：
通过被选中的电池模块的模块电压为所述第一控制器供电。
19.根据权利要求15所述的电池管理方法，其特征在于，所述电池管理方法还包括：
基于不同电池模块中的单体电池的测量信息控制与所述电池组相连接的放电开关。
20.根据权利要求15所述的电池管理方法，其特征在于，所述电池管理方法还包括：
基于不同电池模块中的单体电池的测量信息控制与所述电池组相连接的充电器。
21.根据权利要求15-20任一所述的电池管理方法，其特征在于，所述电池管理方法还包括：
基于不同电池模块中的单体电池的测量信息识别所述电池组的异常状态，所述异常状态包括：过压状态、欠压状态和温度过高状态。
22.一种电动车，其特征在于，包括：
电源系统，用于提供电能；
引擎，与所述电源系统相连接，用于将所述电能转化为动能；
车身，用于容纳所述电源系统和所述引擎；以及
多个车轮，位于所述车身下方，用于在所述引擎发动后驱动所述电动车；
其中，所述电源系统包括：
电池组；
开关阵列，用于基于开关阵列的导通状态从电池组中的多个电池模块中选择一个电池模块；
第一控制器，与所述开关阵列相连接，用于通过所述开关阵列从所述电池组中获取单体电池的测量信息；
第二控制器，与所述开关阵列和所述第一控制器相连接，用于提供控制信号以控制所述开关阵列的导通状态；
其中，当基于所述电池组中的单体电池的测量信息确定一个电池模块作为目标电池模块时，所述第一控制器进一步控制与所述电池组相连接的均衡电路以对所述目标电池模块进行均衡。
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