CN106887882A - 电池电荷均衡系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种电池电荷均衡系统。一种具有牵引电池电源的车辆包括：n个电力单元，每个电力单元具有正极端子和负极端子，且串联连接以构成电力包；n‑1个比较器，被配置为电压跟随器。所述n‑1个比较器中的第m个比较器的负极端子连接至所述n个电力单元中的对应的第m个电力单元的负极端子。并且，第m个比较器的正极端子连接至所述n个电力单元中的第m+1个电力单元的正极端子。

Description

电池电荷均衡系统

技术领域

本申请总体上涉及针对混合动力车辆的能量管理。

背景技术

诸如电池包的许多电力包的工作电压比电力包的单个单元的电压更大。例如，用于混合动力电动车辆的牵引电池包的电压可为200-300伏特DC，而单个电池单元的电压可为1-4伏特DC。针对单个电池单元的1-4V DC范围通常与电池单元的工艺相关联。例如，镍金属氢化物(NiMH)电池单元通常具有大约1.2伏特的电池单元电压，锂离子(Li-Ion)电池单元通常具有大约3.6伏特的电池单元电压。混合动力电动车辆的牵引电池为车辆推进和附件提供电力。为了满足电压和电流需求，牵引电池通常为以串联和并联的组合形式连接的多个电池单元。在车辆运行期间，牵引电池可基于运行状况被充电或放电，运行状况包括电池荷电状态(SOC)、内燃发动机(ICE)操作、驾驶员需求以及再生制动。电池包内的各个电池单元的荷电状态可基于许多因素而不相等，所述许多因素包括制造上的变化、电池单元存在时间、电池单元温度或者电池单元的工艺。电池单元平衡可被用于对电池包内的电池单元的荷电状态进行再平衡，并改进电池包的操作。

发明内容

一种电池系统包括：n个电池单元组，串联连接以构成电池包。每个电池单元组包括至少一个电池单元。所述电池系统还包括电荷平衡电路，所述电荷平衡电路具有至少n-1个运算放大器，每个运算放大器被配置为电压跟随器。n至少为3。并且，所述n-1个运算放大器中的第m个运算放大器通过串联连接的n个电池单元组中的对应的第m个电池单元和第m+1个电池单元的总电压被驱动。

根据本发明，提供一种电池系统，所述电池系统包括：n个电池单元组，串联连接以构成电池包。每个电池单元组包括至少一个电池单元。所述电池系统还包括电荷平衡电路，所述电荷平衡电路具有至少n-1个运算放大器，每个运算放大器被配置为电压跟随器。n至少为3。并且，所述n-1个运算放大器中的第m个运算放大器通过串联连接的n个电池单元组中的对应的第m个电池单元组和第m+1个电池单元组的总电压被驱动。

一种具有牵引电池电源的车辆包括：n个电力单元，每个电力单元具有正极端子和负极端子，且串联连接以构成电力包；n-1个比较器，被配置为电压跟随器。所述n-1个比较器中的第m个比较器的负极端子连接至所述n个电力单元中的对应的第m个电力单元的负极端子，第m个比较器的正极端子连接至所述n个电力单元中的第m+1个电力单元的正极端子。

根据本发明的一个实施例，比较器被配置为基于与第m个电力单元的正极端子关联的参考电压的非反相电路。

根据本发明的一个实施例，比较器是运算放大器。

根据本发明的一个实施例，所述电力单元中的至少一个是超级电容器单元。

根据本发明的一个实施例，所述电力单元中的至少一个是可再充电电池单元。

一种储能系统包括：n个单元组，串联连接以构成电力包。每个单元组包括至少一个电力单元。所述储能系统还包括电荷平衡电路，所述电荷平衡电路具有至少n-1个运算放大器，每个运算放大器被配置为电压跟随器。n至少为3。并且，所述至少n-1个运算放大器中的第m个运算放大器通过串联连接的所述n个单元组中的对应的第m个单元组和第m+1个单元组的总电压被驱动。

根据本发明的一个实施例，所述至少一个电力单元是可再充电电池单元。

根据本发明的一个实施例，电力单元是锂离子电池单元。

根据本发明的一个实施例，电力单元是至少两个镍金属氢化物电池单元。

根据本发明的一个实施例，所述至少一个电力单元是超级电容器单元。

根据本发明的一个实施例，所述至少一个电力单元包括含碳电极。

根据本发明的一个实施例，所述储能系统还包括：串联连接在一起以构成电阻器串的至少n个电阻器，其中，电阻器串与电力包并联连接，以产生针对每个单元的参考电压。

附图说明

图1是示出了典型的动力传动系统和储能组件的混合动力车辆的示例图。

图2是由电池能量控制模块控制的电池包的示例图。

图3是示出了电荷平衡电路的示例性示意图。

具体实施方式

在此描述了本公开的实施例。然而，应理解的是，公开的实施例仅为示例，并且其他实施例可采用多种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；可放大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。因此，在此所公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式使用实施例的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的是，参照任一附图示出和描述的多种特征可与一个或更多个其他附图中示出的特征组合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的多种组合和修改可期望用于特定应用或实施。

本公开的实施例总体上提供了多个电路或其他电气装置。提及所述电路和其他电气装置以及由它们中的每一个提供的功能时，都不意在受限于仅涵盖在此示出和描述的内容。虽然特定标号可被分配给公开的各种电路或其他电气装置，但是这样的标号并不意在限制所述电路和其他电气装置的操作的范围。可基于所期望的特定类型的电气实施方案，按照任何方式将所述电路和其他电气装置彼此组合和/或分离。将认识到的是，在此公开的任何电路或其他电气装置可包括任意数量的微处理器、集成电路、存储器装置(例如，闪存、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或上述项的其他适当变型)和软件，它们彼此协作以执行在此公开的操作。此外，任意一个或更多个电气装置可被配置为执行在非暂时性计算机可读介质中实施的计算机程序，其中，所述计算机程序被编写为用于执行公开的任意数量的功能。

诸如电池包的电力包(power pack)通常由并联连接的多个电池单元构成以构成一个电池单元组，以及由串联连接的多个电池单元组构成以构成电池包。电池包经常被用作电源以用于常用电子设备，常用电子设备包括电气化车辆、用户电子装置、工业设备以及医疗设备。串联连接的多个电池单元组允许低电压电力单元被用于驱动高电压电力包。作为示例，被设计为在电池端子处产生大约300伏特的电池包可包括84个电池单元组，每个电池单元组串联连接以构成电池单元组串。每个电池单元组可包括并联连接的3个单独的电池单元；单独的电池单元可具有大约3.5-3.6伏特的额定电池单元电压。在该示例中，单独的电池单元电压的任何小改变乘以串联的电池单元的数量(在该示例中，即84)。生产公差或操作状况上的变化可产生在单独的电池单元或电池组之间的小差异，所述小差异随着每个充电或放电循环而被放大。为了优化电池操作，使用电池单元平衡以均衡串联链中的所有电池单元的电荷可被用于延长电池寿命。典型地，电池单元平衡系统包括电气组件，电气组件包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极结晶体管(BJT)、二极管、电容器、电阻器以及其他固态装置。电池单元平衡系统的电气组件通常被设计为操作在电池包电压的部分电压下。为了避免施加大于组件的最大额定电压的电压，一些电池单元平衡组件与电池包电压相隔离。进一步地，许多主动的电池单元平衡系统利用与多个电池单元平衡组件连接的控制器，其中，电池单元平衡组件与控制器相隔离。隔离组件增加了成本和复杂度。这里，电池单元平衡系统被示出为没有隔离组件。该系统是基于电池单元平衡系统的，其中，与电池单元组关联的每个电池单元平衡元件自主地进行操作，并从相邻的电池单元组汲取电力。电池单元可以是一个电池单元、电池单元组、电容器、超级电容器或者其他储能器件。电池单元通常包括正极端子和负极端子。端子与电极(诸如，阳极和/或阴极)直接连接或间接连接。电极可由基于金属的材料(诸如，锂或镍)或者基于碳的材料(诸如，石墨或石墨烯)制成。

电荷均衡对于电力包的荷电状态和电力包的操作寿命两者都是重要的。如上面陈述的，许多低电压的电池单元或电池单元组通常直接或间接地串联连接，以产生电池包端电压。这种构造的特性是在充电和放电两者期间的用于电池包的所有电流流经每个电池单元或每个电池单元组。然而，一个或更多个电池单元通常可具有由于历史、制造公差或环境状况而不同的电池单元电压。当电池单元放电时，该电池单元增大施加到与电池包连接的充电器的包电阻。电阻的增大减少了提供给每个电池单元的电力，通常使得其他电池单元未完全充电或者降低其他电池单元的充电速率。如果充电系统被配置为且能够增大整体的充电电压以补偿电阻，则较差的电池单元将开始升温并进一步恶化。较差的电池单元将包含较少的电荷，其他电池单元将补偿较低的电荷。

本质上来讲，每个电池单元充当积分器。系统的任何一个电池单元的容量的小改变都可引起系统如何操作上的改变的增加。如果电池包的若干个电池单元或电池单元组具有较低的电压，则电流可从若干个电池排出。电池寿命是充电/放电历史的强函数，且更好的电池单元电压管理提升系统寿命。一个解决方案是并联充电且串联放电。在诸如电动车或混合动力车辆的大型电动系统中，需要在个体电池单元或电池单元组中保持均衡的电荷。在较小型、较低成本的设备(例如，相机、蜂窝电话或电动工具)中，标准的电荷均衡电路的成本过于昂贵。

用于平衡电池单元组中的电池单元电荷的两种主要的方法是被动平衡和主动平衡。被动平衡是通过将能量转换为热能或热量来减少电池单元的荷电状态。这里，电池单元的轻微过充电使得电池单元的温度升高，且超出的电荷随着热能而经由与每个电池单元并联连接的外部电路被释放。外部电路通常是电阻器，且可包括诸如MOSFET或BJT的固态开关以将电阻器与电池单元连接和断开连接。被动电池单元平衡可用于许多电池工艺和拓扑中。被动平衡通常用于铅酸电池和镍基电池。

主动平衡是电荷从一个电池单元到另一电池单元的主动移动。主动平衡可适用于大多数电池工艺和拓扑。主动电池单元平衡可将能量从一个单独电池单元转移到作为整体的电池包，或者从作为整体的电池包转移到一个单独电池单元，或者从一个单独的电池单元转移到另一个单独的电池单元。一般地，能量从具有高荷电状态的电池单元转移到具有低荷电状态的电池单元。同理，电荷可被转移到具有低荷电状态的电池单元。

除此之外，本公开提出一种电池单元平衡系统，其中，与电池单元组关联的每个电池单元平衡元件自主地进行操作，且从相邻的电池单元组汲取电力。该电池单元平衡系统可被配置为用于汽车以及商业用途、海运用途和工业用途中，汽车包括电池电动车辆(BEV)、混合动力电动车辆(HEV)、微混合动力电动车辆、传统汽油车辆以及传统柴油车辆。电池系统还可用于包括电池的其他系统(诸如，用户电动系统或医疗电动系统)。单独的电池单元的电压基于工艺而不同。一般地，镍基电池具有大约1-2伏特的电池单元电压(诸如，镍金属氢化物电池单元)，而锂离子电池单元具有大约3-5伏特的电池单元电压。例如，LiCoO₂通常具有3.7V的额定电池单元电压、140mA h/g的质量容量以及0.518kW h/kg的能量密度。LiMn₂O₄通常具有4.0V的额定电池单元电压、100mA h/g的质量容量以及0.400kW h/kg的能量密度。LiNiO₂通常具有3.5V的额定电池单元电压、180mA h/g的质量容量以及0.630kWh/kg的能量密度。LiFePO₄通常具有3.3V的额定电池单元电压、150mA h/g的质量容量以及0.495kW h/kg的能量密度。Li₂FePO₄通常具有3.6V的额定电池单元电压、115mA h/g的质量容量以及0.414kW h/kg的能量密度。LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂通常具有3.6V的额定电池单元电压、160mA h/g的质量容量以及0.576kW h/kg的能量密度。Li(Li_aNi_xMn_yCo_z)O₂通常具有4.2V的额定电池单元电压、220mA h/g的质量容量以及0.920kW h/kg的能量密度。

在一个实施例中，该电荷平衡电路的一方面是每个运算放大器与2个电池单元组或电池单元相关联，使得n个电池单元或电池单元组构成的系统需要n-1个运算放大器。此外，每个运算放大器由2个相邻的电池单元或电池单元组供电。在另一实施例中，每个运算放大器与4个电池单元组或电池单元相关联，使得n个电池单元或电池单元组构成的系统需要(n/2)-1个运算放大器，其中，每个运算放大器由4个相邻的电池单元或电池单元组来供电。

图1描绘了具有动力传动系统或动力装置的典型的插电式混合动力电动车辆(PHEV)，动力传动系统或动力装置包括产生动力并向路面传送动力以用于推进的主要组件。典型的插电式混合动力电动车辆12可包括机械地连接到混合动力传动装置16的一个或更多个电机14。电机14能够作为马达或发电机运转。另外，混合动力传动装置16机械地连接到内燃发动机18(也被称为ICE或发动机)。混合动力传动装置16还机械地连接到驱动轴20，驱动轴20机械地连接到车轮22。当发动机18开启或关闭时，电机14可提供推进和减速能力。电机14还用作发电机，并且能够通过回收在摩擦制动系统中通常将作为热损失掉的能量来提供燃料经济效益。通过允许发动机18以更有效的速度运转并允许混合动力电动车辆12在特定状况下以发动机18关闭的电动模式运转，电机14还可减少车辆排放。动力传动系统具有损耗，所述损耗可包括传动损耗、发动机损耗、电力转换损耗、电机损耗、电力组件损耗以及道路损耗。这些损耗可归因于多个方面，所述多个方面包括液体粘滞、电阻抗、车辆滚动阻力、周围环境温度、组件的温度以及运行时间。

牵引电池或电池包24储存可被电机14使用的能量。车辆电池包24通常提供高电压DC输出。牵引电池24电连接到一个或更多个电力电子模块26。一个或更多个接触器42在断开时可使牵引电池24与其他组件隔离，并在闭合时使牵引电池24连接到其他组件。电力电子模块26还电连接到电机14，并且在牵引电池24和电机14之间提供双向传输能量的能力。例如，典型的牵引电池24可提供DC电压，而电机14可使用三相AC电流来进行操作。电力电子模块26可将DC电压转换为电机14所使用的三相AC电流。在再生模式下，电力电子模块26可将来自用作发电机的电机14的三相AC电流转换为与牵引电池24兼容的DC电压。在此的描述同样适用于纯电动车辆。对于纯电动车辆，混合动力传动装置16可以是连接到电机14的齿轮箱，并且发动机18可不存在。

牵引电池24除了提供用于推进的能量之外，还可提供用于其他车辆电气系统的能量。典型的系统可包括DC/DC转换器模块28，DC/DC转换器模块28将牵引电池24的高电压DC输出转换为与其他车辆负载相兼容的低电压DC供应。其他高电压负载(诸如压缩机和电加热器)46可在不使用DC/DC转换器模块28的情况下，直接连接到高电压。低电压系统可电连接到辅助电池30(例如，12V电池)。

车辆12可以是电动车辆或插电式混合动力车辆，其中，牵引电池24可通过外部电源36被再充电。外部电源36可连接到接收公共电力的电源插座。外部电源36可电连接到电动车辆供电设备(EVSE)38。EVSE 38可提供电路和控制，以调节并管理在电源36和车辆12之间的能量传输。外部电源36可向EVSE 38提供DC电力或AC电力。EVSE 38可具有用于插入到车辆12的充电端口34中的充电连接器40。充电端口34可以是被构造为将电力从EVSE 38传输到车辆12的任何类型的端口。充电端口34可电连接到充电器或车载电力转换模块32。电力转换模块32可调节从EVSE 38供应的电力，以向牵引电池24提供合适的电压水平和电流水平。电力转换模块32可与EVSE 38进行接口连接，以协调向车辆12的电力传输。EVSE连接器40可具有与充电端口34的相应凹槽匹配的插脚。可选择地，被描述为电连接的各种组件可使用无线感应耦合来传输电力。

一个或更多个车轮制动器44可被提供以用于使车辆12减速并阻止车辆12的运动。车轮制动器44可以是液压致动的、电致动的或它们的一些组合。车轮制动器44可以是制动系统50的一部分。制动系统50可包括操作车轮制动器44的其他组件。为了简洁，附图描绘了在制动系统50和车轮制动器44中的一个之间的单个连接。隐含了在制动系统50和其他车轮制动器44之间的连接。制动系统50可包括控制器以监测并协调制动系统50。制动系统50可监测制动组件，并针对车辆减速控制车轮制动器44。制动系统50可响应于驾驶员命令，并也可自主运行以实现诸如稳定性控制的功能。制动系统50的控制器可实现当被另一控制器或子功能请求时施加请求的制动力的方法。

一个或更多个电气负载46或辅助电动负载可被连接到高电压总线。电气负载46可具有适时地操作和控制电力负载46的关联的控制器。辅助电动负载或电气负载46的示例包括：电池制冷风扇、电力空调单元、电池冷却装置、电加热器、冷却泵、冷却风扇、车窗除霜单元、电动助力转向系统、AC电力逆变器以及内燃发动机水泵。

所讨论的各种组件可具有一个或更多个相关联的控制器，以控制并监测所述组件的操作。控制器可经由串行总线(例如，控制器局域网(CAN)、以太网、Flexray)或经由离散的导体进行通信。可提供系统控制器48来协调各种组件的操作。

牵引电池24可由各种化学配方构成。典型的电池包化学成分可以是铅酸、镍金属氢化物(NIMH)或锂离子。图2示出了N个电池单元72串联构造成的典型的牵引电池包24。然而，其他的电池包24可由以串联或并联或者它们的一些组合方式连接成的任意数量的单独的电池单元组成。电池管理系统可具有一个或更多个控制器，诸如监测并控制牵引电池24的性能的电池能量控制模块(BECM)76。BECM 76可包括用于监测若干个电池包的水平特性(诸如电池包电流78、电池包电压80和电池包温度82)的传感器和电路。BECM 76可具有非易失性存储器，使得当BECM 76处于关闭状态时数据可被保留。保留的数据可在下一个点火循环时被使用。

除了测量和监控电池包的水平特性之外，还可测量和监控电池单元的水平特性。例如，可测量每个电池单元72的端电压、电流和温度。电池管理系统可使用传感器模块74测量电池单元的特性。根据容量，传感器模块74可包括用于测量一个或多个电池单元72的特性的传感器和电路。电池管理系统可利用多达N_c个传感器模块74(诸如，电池监测器集成电路(BMIC)模块)来测量所有电池单元72的特性。每个传感器模块74可将测量值传输到BECM76以进行进一步处理和协调。传感器模块74可将模拟形式或数字形式的信号传输到BECM 76。在一些实施例中，传感器模块74的功能可被合并到BECM 76内部。也就是说，传感器模块的硬件可被集成为BECM 76中的电路的一部分，并且BECM 76可处理原始信号的处理。

BECM76可包括用于与一个或更多个接触器42连接的电路。牵引电池24的正极端子和负极端子可由接触器42来保护。

电池包荷电状态(SOC)给出在电池单元72或电池包24中剩余多少电荷的指示。与燃料仪表类似，可输出电池包SOC以向驾驶员通知在电池包24中剩余多少电荷。电池包SOC还可被用于控制电动车辆或混合动力电动车辆12的操作。电池包SOC的计算可通过各种方法来完成。计算电池SOC的一种可行方法是执行电池包电流在时间上的积分。这是在本领域公知的安培小时积分。

电池SOC还可通过基于模型的估计来导出。基于模型的估计可利用电池单元电压测量、电池包电流测量以及电池单元和电池包的温度测量来提供SOC估计。

BECM76可具有随时可用的电力。BECM76可包括唤醒定时器，使得可计划在任何时间的唤醒。唤醒定时器可唤醒BECM76，使得预定功能可被执行。BECM 76可包括非易失性存储器，使得当BECM76断电或掉电时数据可被保存。非易失性存储器可包括电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或非易失性随机存取存储器(NVRAM)。非易失性存储器可包括微控制器的闪存。

当运行车辆时，主动修改管理电池SOC的方式可收获更高的燃料经济性或更长的EV模式(电动推进)操作，或者收获两者。车辆控制器必须在高SOC和低SOC两者处做出这些修改。在低SOC，控制器可检查最近的操作数据，并决定经由伺机的发动机充电来增加SOC(伺机意味着在发动机已经运行的情况下这样做)。这样做是为了在发动机关闭时提供更长的EV模式操作。相反地，在高SOC，控制器可检查最近的操作数据和其他数据(位置、温度等)以经由EV模式推进、降低的发动机输出或辅助电气负载来减少SOC。这样做是为了提供更高的电池容量以在预期的再生制动事件(诸如，高速减速或山地缓降)期间最大化能量获取。

图3是示出了电荷平衡电路300的示例性示意图。该电路的一方面是电池单元本质上是非线性积分器。积分器的控制可利用运算放大器、比较器、差分输入运算放大器或等效电路来完成。运算放大器可包括施密特触发器。在图3中，示出了5个串联的电池单元的示图。电池单元(310、312、314、316和318)通过标准充电/放电电路串联连接。该示例是单独的电池单元(310、312、314、316和318)，然而，也可以是电池单元组、超级电容器或其他储能器件。例如，电池单元310可以是单个电池单元或并联连接的多个电池单元。连接可以是直接连接或间接连接。

分压器被示出为与电池单元(310、312、314、316和318)并联连接且连接到电池端子330和332。分压器可以是电阻器、固态器件、半导体或其他类似结构。在该示例中，电阻器(320、322、324、326和328)被示出为与标准充电/放电电路并联连接。例如，电阻器可以是100千欧姆的电阻器。运算放大器(op-amp)(302、304、306和308)连接在电池单元(310、312、314、316和318)之间，使得每个运算放大器基于相邻的电池单元的集成程度来控制相邻电池单元之间的电压。例如，如果在充电期间，电池单元312具有大电阻，则与电池单元312接收较大比例的电压(正如在简单串联连接的电路中的情况)不同，由于运算放大器302和304分别控制电池单元312两端的电压使得电池单元312将接收更小的电压。如果一个电池单元的温度改变或者其他事件发生以改变一个电池单元的电压，则另一电池单元可开始接收较低的电压，且其他电池单元的较低的电压可升高。类似地，在放电期间，如果一个电池单元不能相对于其他电池单元输出相同分量的电压，则其他电池单元可能能够补偿这种差异。可基于电池单元方面来调节输出。

运算放大器的电气特性和运算特性基于应用而不同，并且，每个电力单元的电气特性也基于应用而不同，每个电力单元的电气特性包括当前电压、工作电压范围、电力单元工艺和容量。例如，可不定期开启的小型便携装置可具有更严格的工作泄露电流要求，这是因为即使是几毫安也会造成差异。同理，能够处理大电流(例如，超过100安培)的大型电池包可能需要较大的运算放大器来传输操作期间需要的适当电流。当每个电池单元的电压实际驱动了运算放大器、电池单元或电池单元的组合时，非常小的电压可被调节。同理，针对运算放大器比2个相邻电池单元需要更大的电压的电池单元工艺，电路可被修改为使得每个电池单元(310、312、314、316或318)可以是串联连接或者串联和并联的组合连接的多个电池单元。电阻器(320、322、324、326和328)的比率确定电压将以怎样的精确度被控制；可能需要精密电阻器或者使用精密分压器。此外，诸如电阻器(320、322、324、326和328)的分压器的比率可被用于针对定制或混合的电池单元使用进行补偿。例如，电力包可包括4个电力单元，每个电力单元具有1.2V的电力单元电压，且具有3.6V的电力单元电压的单个电力单元可被串联连接，分压器可被选择以适应电力包的设计。

在此公开的处理、方法或算法可被传送给处理装置、控制器或计算机或者通过处理装置、控制器或计算机被实现，其中，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述处理、方法或算法可被存储为通过控制器或计算机以多种形式执行的数据和指令，包括但不限于永久存储在不可写的存储介质(诸如，ROM装置)中的信息以及可变地存储在可写的存储介质(诸如，软盘、磁带、CD、RAM装置和其他的磁性介质和光学介质)中的信息。所述处理、方法或算法还可在软件可执行的对象中实施。可选地，可利用适当的硬件组件(诸如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其他硬件组件或装置)或者硬件、软件和固件组件的组合来全部或部分地实现所述处理、方法或算法。

虽然以上描述了示例性实施例，但这些实施例并不意在描述权利要求所包含的所有可能形式。说明书中所使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如前所述，可将各种实施例的特征进行组合以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。尽管关于一个或更多个期望的特性，各种实施例已经被描述为提供优点或优于其他实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员应认识到，一个或更多个特征或特性可被折衷以实现依赖于特定应用和实现的期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易装配性等。因此，针对一个或更多个特性，被描述为不如其他实施例或现有技术实施方式的实施例并非在本公开的范围之外，并可被期望用于特定应用。

Claims (10)

1.一种电池系统，包括：

n个电池单元组，串联连接以构成电池包，其中，每个电池单元组包括至少一个电池单元；

电荷平衡电路，包括至少n-1个运算放大器，每个运算放大器被配置为电压跟随器，其中，n至少为3，并且，所述至少n-1个运算放大器中的第m个运算放大器通过串联连接的n个电池单元组中的对应的第m个电池单元和第m+1个电池单元的总电压被驱动。

2.如权利要求1所述的电池系统，所述电池系统还包括：至少n个电阻器，至少n个电阻器串联连接在一起以构成电阻器串，其中，电阻器串与电池包并联连接，以产生针对所述n个电池单元组中的每个电池单元组的参考电压。

3.如权利要求1所述的电池系统，其中，运算放大器包括施密特触发器。

4.如权利要求1所述的电池系统，其中，运算放大器是差分输入运算放大器。

5.如权利要求1所述的电池系统，其中，运算放大器被配置为基于所述第m个电池单元的正极端子的反相电路。

6.如权利要求5所述的电池系统，其中，运算放大器被配置为基于与所述第m个电池单元的正极端子关联的参考电压的非反相电路。

7.一种具有牵引电池电源的车辆，包括：

n个电力单元，每个电力单元具有正极端子和负极端子，且串联连接以构成电力包；

n-1个比较器，被配置为电压跟随器，其中，所述n-1个比较器中的第m个比较器的负极端子连接至所述n个电力单元中的对应的第m个电力单元的负极端子，所述第m个比较器的正极端子连接至所述n个电力单元中的第m+1个电力单元的正极端子。

8.如权利要求7所述的车辆，所述车辆还包括：串联连接在一起以构成电阻器串的至少n个电阻器，其中，电阻器串与电力包并联连接，以产生针对每个电力单元的参考电压。

9.如权利要求8所述的车辆，其中，比较器被配置为基于所述第m个电力单元的正极端子的反相电路。

10.一种储能系统，包括：

n个单元组，串联连接以构成电力包，其中，每个单元组包括至少一个电力单元；

电荷平衡电路，包括至少n-1个运算放大器，每个运算放大器被配置为电压跟随器，其中，n至少为3，并且其中，所述至少n-1个运算放大器中的第m个运算放大器通过串联连接的所述n个单元组中的对应的第m个单元组和第m+1个单元组的总电压被驱动。