CN109787322A - 一种并联电池组及其电压均衡方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种并联电池组及其电压均衡方法。其中，并联电池组包括电源总线和至少两个电池；每个电池包括电芯、均压充电模块、充电开关、放电开关和电池管理装置；电池管理装置与电芯连接，用于获取电池的电压状态，若电池的电压状态为需放电状态，则该电池的电池管理装置控制放电开关通过电源总线进行放电，若电池的电压状态为需充电状态时，该电池的电池管理装置控制充电开关通过电源总线进行充电，并在充电电流大于第一电流阈值时，控制均压充电模块通过电源总线进行充电。本发明实施例提供的技术方案，可解决现有并联电池组中的各电池之间因电压不均衡导致充放电电流过大，从而导致电池发热严重，影响电池放电能力的问题。

Description

一种并联电池组及其电压均衡方法

技术领域

本发明实施例涉及电储能供电技术领域，尤其涉及一种并联电池组及其电压均衡方法。

背景技术

船用电动推进器是指用二次电池供电、电动机轴伸出端直接带动螺旋桨的电动机设备，常用于休闲垂钓、旅游观光以及水上竞技等场合。并且相较于汽油船外机或者柴油船外机，船用电动推进器噪声小且更加环保，使得用户对于船用电动推进器的使用越来越频繁。

船用电动推进器的使用者通过使用多块电池并联组成电池组，并将该电池组作为船用电动推进器的供电电池，以增大供电电池的电池容量，提高船用电动推进器的供电电池的续航能力。

但是，现有船用电动推进器的供电电池常使用保险丝或者金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)进行简陋的限流保护，因为供电电池、保险丝、MOSFET等的内阻很小，一旦并联的电池之间电压不均衡，各个电池之间就会产生极大的电流，导致发热。发热产生的热量不仅会损害电池、减少电池寿命，而且容易起火，引起爆炸。

发明内容

本发明提供一种并联电池组及其电压均衡方法，以解决现有并联电池组中的各电池之间因电压不均衡导致充放电电流过大，从而导致电池发热严重，影响电池放电能力的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种并联电池组，包括：

电源总线和至少两个电池；

每个所述电池包括：电芯、均压充电模块、充电开关、放电开关以及电池管理装置；

所述放电开关分别与所述电源总线、所述电芯以及所述电池管理装置电连接；所述充电开关分别与所述电源总线、所述电芯以及所述电池管理装置电连接；所述均压充电模块分别与所述电芯、所述电池管理装置以及所述电源总线电连接；

所述电池管理装置与所述电芯电连接，用于获取所述电池的电压状态，所述电压状态包括需充电状态、需放电状态和标准状态；所述电池管理装置还用于在所述电池的电压状态为需放电状态时，控制该电池中的所述放电开关开启，充电开关和均压充电模块关闭，以使该电池中的放电开关通过所述电源总线向处于需充电状态的所述电池放电，直至该电池变为标准状态；所述电池管理装置还用于在所述电池的电压状态为需充电状态时，控制所述充电开关开启，均压充电模块和所述放电开关关闭，以使该电池的充电开关通过所述电源总线接收处于需放电状态的所述电池充电，直至该电池变为标准状态；所述电池管理装置还用于在所述充电开关的充电电流大于第一电流阈值时，控制所述均压充电模块开启，所述充电开关和所述放电开关关闭，以使该电池的均压充电模块通过所述电源总线被处于需放电状态的所述电池充电，直至该电池变为标准状态。

可选的，所述电池管理装置包括充电电流检测模块；所述充电电流检测模块与所述充电开关电连接，用于检测通过所述充电开关的充电电流。

可选的，所述均压充电模块包括开关管控制芯片、第一开关管、第二开关管、整流二极管、滤波电感和滤波电容；所述开关管控制芯片分别与所述电池管理装置、第一开关管的控制端和第二开关管的控制端电连接，用于控制所述第一开关管和所述第二开关管的导通和关断；所述第一开关管的第一端与第一电平输出端电连接，第二端分别与所述第二开关管的第一端和所述整流二极管的负极电连接；所述第二开关管的第二端与第二电平输出端电连接；所述整流二极管的正极所述第二电平输出端电连接；所述滤波电感的第一端与所述整流二极管的负极电连接，所述滤波电感的第二端与所述滤波电容的第一端电连接；所述滤波电容的第一端与所述电芯的正极电连接，所述滤波电容的第二端与所述电芯的负极电连接。

可选的，所述并联电池组还包括信号总线；所述电池管理装置包括微处理器和通信器；所述微处理器与所述通信器电连接，用于控制通信器通过通信接口与所述信号总线电连接。

可选的，每个电池的所述电池管理装置还用于通过所述信号总线将所述并联电池组中的一个所述电池定义为主机，其他所述电池定义为从机；各从机中的所述电池管理装置将自身电池的电芯电压值通过所述信号总线发送至所述主机；所述主机中的电池管理装置根据各个电池的电芯电压值获取处于需放电状态的电池和需充电状态的电池。

可选的，所述电池管理装置还包括电压检测模块，与所述电芯电连接，用于检测电芯电压值。

可选的，所述电池管理装置还包括：温度测量模块；所述温度测量模块与所述电池管理装置的微处理器电连接，用于测量所述电池的电池温度。

第二方面，本发明实施例还提供了一种并联电池组的电压均衡方法，适用于本发明任意实施例提供的并联电池组，包括：

每个电池的电池管理装置获取所处的电池的电压状态，所述电压状态包括标准状态、需放电状态和需充电状态；

若所述电池的电压状态为需放电状态，则该电池的所述电池管理装置控制该电池中的所述放电开关开启，所述充电开关和所述均压充电模块关闭，以使该电池中的所述放电开关向处于需充电状态的所述电池放电，直至该电池变为标准状态；

若所述电池的电压状态为需充电状态，则控制该电池中的充电开关开启，所述均压充电模块和所述放电开关关闭，以使该电池通过所述充电开关接收处于需放电状态的所述电池充电，直至该电池变为标准状态；在所述充电开关开启过程中，若所述充电开关的充电电流大于第一电流阈值，则控制该电池中的所述均压充电模块开启，所述放电开关和所述充电开关关闭，以使该电池通过所述均压充电模块被处于需放电状态的所述电池充电，直至该电池变为标准状态。

可选的，所述电池管理装置还包括电压检测模块，与所述电芯电连接，用于检测电芯电压值；所述并联电池组的电压均衡方法，还包括：在所述均压充电模块的充电电流小于第二电流阈值，或者该电池和所述需放电状态的电芯电压值的差值小于第一电压阈值时，控制该电池中的充电开关开启，所述均压充电模块和所述放电开关关闭，以指示该电池通过所述充电开关接收处于需放电状态的所述电池充电，直至该电池变为标准状态。

可选的，所述并联电池组还包括信号总线；所述电池管理装置包括微处理器和通信器；所述微处理器与所述通信器电连接，用于控制通信器通过通信接口与所述信号总线电连接；每个电池的电池管理装置获取所处的电池的电压状态之前，还包括：每个电池的所述电池管理装置通过所述信号总线将所述并联电池组中的一个所述电池定义为主机，其他所述电池定义为从机；各从机中的所述电池管理装置将自身电池的电芯电压值通过所述信号总线发送至所述主机；每个电池的电池管理装置获取所处的电池的电压状态，包括：所述主机中的电池管理装置判断各个电池的电芯电压值的最大值和最小值的差值是否大于第二电压阈值；若是，则将电芯电压值最大的电池标记为需放电状态的电池，将电芯电压值最小的电池标记为需充电状态的电池；所述主机将需放电状态的电池和需充电状态的电池的电池信息发送至各从机；所述并联电池组的电压均衡方法，还包括：在充放电的过程中，若需放电状态的电池的电芯电压值和需充电状态的电池的电芯电压值的差值小于第三电压阈值，则差值小于所述第三电压阈值的需充电状态的电池和需放电状态的电池均为标准状态的电池；所述主机电池管理装置再次判断各个电池的电芯电压值的最大值和最小值的差值是否大于第二电压阈值，以获取需放电状态的电池和需充电状态的电池。

可选的，所述电池管理装置还包括：温度测量模块；所述温度测量模块与所述电池管理装置的微处理器电连接，用于测量所述电池的电池温度；所述并联电池组的电压均衡方法，还包括：若电池通过充电开关接收需放电状态的电池的充电，当所述温度测量模块检测到所述电池温度高于第一温度阈值时，控制所述电池通过所述均压充电模块接收需放电状态的电池的充电；当所述温度测量模块检测到所述电池温度高于第二温度阈值时，所述电池发送高温预警至各从机，以使各从机停止工作，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。

本发明实施例提供的并联电池组及其电压均衡方法，并联电池组包括电源总线和至少两个电池，电池之间通过电源总线电连接，并且每个电池均包括电芯、均压充电模块、充电开关、放电开关以及电池管理装置。电池管理装置与电芯电连接，用于获取所处电池的电压状态，电压状态包括需充电状态、需放电状态和标准状态；放电开关分别连接所处电池的电芯和电池管理装置，并与电源总线电连接，以在所处电池处于需放电状态时通过电源总线向处于需充电状态的电池充电，充电开关分别连接所处电池的电芯和电池管理装置，并与电源总线电连接，以在所处电池处于需充电状态时通过电源总线被需放电状态的电池充电，均压充电模块分别连接所处电池的电芯和电池管理装置，并与电源总线电连接，以在充电开关的充电电流大于第一电流阈值时，通过电源总线接收需放电状态的电池充电，从而在并联电池组向负载设备供电之前，将并联的各个电池进行均压处理，使得各电池的电压差小于设定阈值，从而避免并联电池组在为负载供电时，各电池之间因电压差值较大产生极大电流的情况，从而避免极大电流产生的热量对电池的损坏，保证了并联电池组的供电安全，增长并联电池组的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种并连接电池组的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种均压充电模块的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种并连接电池组的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种并联电池组的电压均衡方法的流程示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种并联电池组的电压均衡方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供一种并联电池组，参考图1，图1是本发明实施例提供的一种并连接电池组的结构示意图，该并联电池组包括：

电源总线2和至少两个电池1；

每个电池包括：电芯11、均压充电模块12、充电开关13、放电开关15以及电池管理装置14；

放电开关15分别与电源总线2、电芯11以及电池管理装置14电连接；充电开关13分别与电源总线2、电芯11以及电池管理装置14电连接；均压充电模块12分别与电芯11、电池管理装置14以及电源总线2电连接；

电池管理装置14与电芯11电连接，用于获取电池的电压状态，电压状态包括需充电状态、需放电状态和标准状态；电池管理装置14还用于在电池的电压状态为需放电状态时，控制该电池中的放电开关15开启，充电开关13和均压充电模块12关闭，以使该电池中的放电开关15通过电源总线2向处于需充电状态的电池放电，直至该电池变为标准状态；电池管理装置14还用于在电池的电压状态为需充电状态时，则控制充电开关13开启，均压充电模块12和放电开关15关闭，以使该电池的充电开关通过电源总线2接收处于需放电状态的电池充电，直至该电池变为标准状态；电池管理装置14还用于在充电开关13的充电电流大于第一电流阈值时，控制均压充电模块12开启，充电开关13和放电开关15关闭，以使该电池的均压充电模块12通过电源总线2被处于需放电状态的电池充电，直至该电池变为标准状态。

在并联电池组中包括至少两个并联连接的电池1，参考图1，图1中仅以两个电池1进行示意，电池1的个数还可以为三个、四个甚至更多。多个并联连接的电池1能够增大电池组的容量，为负载设备提供动力保障。所述负载设备可以为船用电动推进器，或者为其他电动机，以及发光设备或者发热设备等，多个电池1均与电源总线2电连接，并通过电源总线2实现充放电。如图1所示，每个电池1均包括电芯11、均压充电模块12、充电开关13以及电池管理装置14，电芯11用于存储电量，均压充电模块12和充电开关13均用于将其他电池1输出的电流通过电源总线2输送至电芯11，放电开关15用于将电芯11输出的电流输送至电源总线2，以为其他电池1充电。

电池管理装置14用于获取所处电池1的电压状态，并根据电压状态对电池管理装置14所处电池1的均压充电模块12、充电开关13和放电开关15进行控制，从而对电芯11进行放电和充电。电压状态可包括标准状态、需充电状态和需放电状态。值得注意的是，本实施例中提及的标准状态、需充电状态和需放电状态为相对的状态，而不是一个绝对的状态，例如，若并联的A电池和B电池之间的电芯电压值差异较大，并且A电池的电芯电压值大于B电池的电芯电压值，则A电池为需放电状态，B电池为需充电状态，对A电池进行放电，同时对B电池进行充电，则当A电池和B电池电芯电压值相同时，A电池和B电池均达到了标准状态。倘若并联的电池还包括C电池，则还可能在A电池和B电池达到了标准状态后，A电池的电芯电压值大于C电池的电芯电压值，则A电池和C电池之间还需要进行充放电过程，此刻A电池为需放电状态，C电池为需充电状态，所以，本实施提及的标准状态、需充电状态和需放电状态均为相对的、暂时的状态，而不是固定不变的状态。

可选的，若各电池的最大值和最小值的差值小于第二电压阈值，则说明各电池的电芯电压值均处于某一合适范围内，并不会引起各电池之间较大的充电电流，则各电池之间不进行充放电，该电池组可直接与外界负载连接，对外界负载进行供电。若各电池的最大值和最小值的差值大于第二电压阈值，则需要在电池组连接外界负载之前，进行各电池之间的充放电，具体的，可从中选择电芯电压值最大的电池为需放电状态的电池，选择电芯电压值最小的电池为需充电状态的电池，可以将需充电状态的电池和需放电状态的电池相互充放电至电芯电压值相等时的状态为标准状态。当然，标准状态还可以有其他的设定规则，例如，在充放电的过程中，若需放电状态的电池的电芯电压值和需充电状态的电池的电芯电压值的差值小于第三电压阈值，则差值小于第三电压阈值的需充电状态的电池和需放电状态的电池均为标准状态的电池。

具体的，若电池1的电压状态处于需充电状态，则电池管理装置14控制均压充电模块12和放电开关15关闭，充电开关13开启，充电开关13通过电源总线2接收其他需放电状态的电池的放电电流，直至电池1的电压状态为标准状态，同理，若电池1的电压状态处于需放电状态，则电池管理装置14控制放电开关15开启，充电开关13和均压充电模块12关闭，放电开关15通过电源总线2向其他需充电状态的电池的进行放电，直至电池1的电压状态为标准状态。从而使各个电池1的电芯11之间的电压差限制在设定阈值内，使得电池1对负载设备进行供电时，各个电池1之间不会因为电压差产生较大电流，避免各个电池1因受热产生损害。

其中，均压充电模块12的充电电流要远小于电池1充电开关13的充电电流，则在充电开关13的充电电流大于第一电流阈值时，开启均压充电模块12为电池1充电，关闭充电开关13和放电开关15，使得均压充电模块12通过电源总线2接收处于需放电状态的电池的放电电流，直至该电池变为标准状态，使得各个电池1之间均压的电流不至于过大，避免较大电流产生大量的热量，从而在各个电池1进行均压时保护各个电池1。可选的，在均压充电模块12输入至电芯11的充电电流小于第二电流阈值时，可关闭均压充电模块12和放电开关15，开启充电开关13为当前电池进行充电，第二电流阈值远小于第一电流阈值，当均压充电模块12输入至电芯11的充电电流小于第二电流阈值时，说明需放电状态的电池的放电电流逐渐减小，可不需要均压充电模块12进一步减小放电电流。

此外，均压充电模块12可不仅用于未接入外部负载时，并联电池之间的均压过程，在并联的电池1连接外界负载时，当存在电池放电速率过快导致并联的多个电池之间电池电压差值较大时，也可通过均压充电模块12对各并联电池进行均压，从而保证电池组内各电池1的能量最终流向外部负载，对并联各电池1进行保护。均压充电模块12的设置可以均衡电池间的电压差，对电池进行保护，防止电池之间过大的充电电流损坏电池；同时也可以随时将新的电池并入电池组，避免对整个电池组的工作状态产生很大影响，防止电池间电压不均衡，同时也可以对电池进行实时监控。

本发明实施例提供的并联电池组，并联电池组包括电源总线和至少两个电池，电池之间通过电源总线电连接，并且每个电池均包括电芯、均压充电模块、充电开关、放电开关以及电池管理装置。电池管理装置与电芯电连接，用于获取所处电池的电压状态，电压状态包括需充电状态、需放电状态和标准状态；放电开关分别连接所处电池的电芯和电池管理装置，并与电源总线电连接，以在所处电池处于需放电状态时通过电源总线向处于需充电状态的电池充电，充电开关分别连接所处电池的电芯和电池管理装置，并与电源总线电连接，以在所处电池处于需充电状态时通过电源总线接收需放电状态的电池充电，均压充电模块分别连接所处电池的电芯和电池管理装置，并与电源总线电连接，以在充电开关的充电电流大于第一电流阈值时，通过电源总线被需放电状态的电池充电，从而在并联电池组向负载设备供电之前，将并联的各个电池进行均压处理，使得各电池的电压差小于设定阈值，从而避免并联电池组在为负载供电时，各电池之间因电压差值较大产生极大电流的情况，从而避免极大电流产生的热量对电池的损坏，保证了并联电池组的供电安全，增长并联电池组的使用寿命。

在上述实施例的基础上，电池管理装置14包括充电电流检测模块(图1中未示出)；充电电流检测模块与充电开关13电连接，用于检测通过充电开关13的充电电流。充电电流检测模块用于监测充电开关13的充电电流，电池管理装置14用于在充电开关13的充电电流大于第一电流阈值时，对充电开关13进行关闭，并对均压充电模块12进行开启，通过均压充电模块12进行充电。

可选的，充电电流检测模块还可以与均压充电模块12电连接，用于检测均压充电模块12的充电电流，并在均压充电模块12的充电电流小于第二电流阈值时，对均压充电模块12进行关闭，并对充电开关13进行开启，通过充电开关13进行充电。

可选的，参考图2，图2是本发明实施例提供的一种均压充电模块的结构示意图，均压充电模块12包括开关管控制芯片121、第一开关管Q1、第二开关管Q2、整流二极管D1、滤波电感L1和滤波电容C1；开关管控制芯片121分别与电池管理装置14、第一开关管Q1的控制端和第二开关管Q2的控制端电连接，用于控制第一开关管Q1和第二开关管Q2的导通和关断；第一开关管Q1的第一端与第一电平输出端V1电连接，第二端分别与第二开关管Q2的第一端和整流二极管D1的负极电连接；第二开关管Q2的第二端与第二电平输出端V2电连接；整流二极管D1的正极第二电平输出端V2电连接；滤波电感L1的第一端与整流二极管D1的负极电连接，滤波电感L1的第二端与滤波电容C1的第一端电连接；滤波电容C1的第一端与电芯11的正极电连接，滤波电容C1的第二端与电芯11的负极电连接。

继续参考图2，均压充电模块12包括一个DC/DC电路，具体的，本实施中均压充电模块12包括一个降压型DC/DC电路，第一电平输出端V1和第二电平输出端V2均与电源总线2电连接，用于接收其他电池输出的放电电流。第一开关管Q1、第二开关管Q2和整流二极管C1构成降压型DC/DC电路的主体部分，用于降低均压充电模块12输出电压值，从而降低均压充电模块12输出至电芯11的电流值，滤波电感L1和滤波电容C1能够对降压型DC/DC电路输出的电压进行滤波处理。

可选的，电池管理装置14的充电电流检测模块141与滤波电感L1的第二端电连接，用于测量均压充电模块12输出至电芯11的充电电流，并且在均压充电模块12输出至电芯11的充电电流小于第二电流阈值时，电池管理装置14通过对开关管控制芯片121的控制，控制均压充电模块12停止工作。

可选的，参考图3，图3是本发明实施例提供的另一种并连接电池组的结构示意图，并联电池组还可以包括信号总线3；电池管理装置14包括微处理器142和通信器143；微处理器142与通信器143电连接，用于控制通信器143通过通信接口与信号总线3电连接。

每个电池1的电池管理装置14均设置有通信接口，信号总线3将每个电池1的通信接口互联，让各电池1的通信器143之间通过信号总线3通信，从而获取电池管理装置14获取的电流信号、电压信号及其他信号，示例性的，可通过信号总线3获取各电池1的电池管理装置14获取的充电开关13的充电电流、均压充电模块12的充电电流等。

本实施提供的并联电池组的正极与船用推进器的电源输入端的正极连接，并联电池组的负极与船用推进器的电源输入端的负极连接。并联电池组用于给船用推进器提供电力，同时船用推进器上也可以设置通信器，并联电池组可与船用推进器的通讯器进行有线或无线通信，将电池状态信息发送给船用推进器，使得船用推进器可根据电池状态来实现低电压预警，限制船用推进器的输出功率。

可选的，每个电池1的电池管理装置14还用于通过信号总线3将并联电池组中的一个电池定义为主机，其他电池定义为从机；各从机中的电池管理装置14将自身电池的电芯电压值通过信号总线3发送至主机；主机中的电池管理装置14根据各个电池的电芯电压值获取处于需放电状态的电池和需充电状态的电池。

可选的，信号总线3可以为控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)总线或RS485总线。在CAN协议或者485协议的仲裁机制下，可指定一个电池为主机，其他电池为从机，主机的电池管理装置14用来指示其它从机的电池管理装置14向主机发送各自的电池状态信息，主机的微处理器142收集这些信息并对从机的电池管理装置14发出相应的控制信号。上述电池状态信息至少包括各电池1的电芯电压值，从而使得主机的电池管理装置14能够根据电芯电压值判断各个电池的电压状态。可选的，主机的产生可随机选择，也可选择电芯电压值最高的电池，或者电芯电压值最低的电池为电池组的主机。

通信接口连接每个电池内部的通信器143，通信器可以为CAN收发器或者485收发器。如新并联一个电池到原有的电池组，则将该电池通过信号总线3连接并联的电池组，该电池即成为新形成的电池组的CAN通信链路或者485通信链路中的一个通信节点。

示例性的，主机通过各从机的电池管理装置14可获取各从机的电芯电压值，并从中选择出电芯电压值最高的电池，并标记该电池的电压状态为需放电状态，选择电芯电压值最低的电池，并标记该电池的电压状态为需充电状态，并将上述电压状态发送至各从机；需充电状态的电池的电池管理装置14控制该电池的充电开关13开启，放电开关15和均压充电模块12均关闭，并在该电池的电池管理装置14检测到充电开关13的充电电流大于第一电流阈值时，控制均压充电模块12开启，充电开关13和放电开关15关闭；需放电状态的电池的电池管理装置14控制该电池的放电开关15开启，充电开关13和均压充电模块12均关闭；其他电池的电池管理装置14控制该电池的充电开关13、放电开关15和均压充电模块12均关闭，即既不进行充电，也不进行放电。

可选的，当需充电状态的电池和需放电状态的电池的电芯电压值相等时，停止需充电状态的电池的充电和需放电状态的电池的放电，主机可标记上述两个电池此刻均为标准状态。此后，主机再次对各电池的电芯电压值进行采集和比较，并从中选择出需充电状态的电池和需放电状态的电池，从而进一步均衡各个电池的电芯电压值，防止电池产生较大电流，防止热量的产生，对电池组进行保护。

可选的，电池管理装置14还可以包括电压检测模块，与电芯11电连接，用于检测电芯电压值。各电池1通过控制电池管理装置14的电池检测模块检测电芯电压值，并通过电池管理装置14发送上述电芯电压值至主机，使得主机对各从机的电压状态进行判断和标记。

可选的，电池管理装置14还可以包括：温度测量模块(图3中为示出)；温度测量模块与电池管理装置14的微处理器142电连接，用于测量电池的电池温度。电池温度过高时，不仅对电池造成损坏，还可能引发火灾和爆炸，所以电池管理装置14的温度测量模块能够对所处电池的温度进行监测，并将监测的电池温度发送至微处理器142，当电池温度过高时，电池管理装置14还可通过对充电开关13、放电开关15和均压充电模块12进行控制，降低电池温度。示例性的，当电池温度高于第一温度阈值时，可开启均压充电模块12，通过均压充电模块12进行充电，停止使用充电开关13进行充电，通过较小的充电电流达到降低电芯11的发热功率的目的。更进一步的，若电池温度高于第二温度阈值时，则所处电池的电池管理装置14可发出高温预警至主机，主机发送高温预警至各从机，使得各电池均停止工作，对电池组进行保护，第二温度阈值高于上述第一温度阈值。

本发明还提供一种并联电池组的电压均衡方法，适用于本发明任意实施例提供的并联电池组，参考图4，图4是本发明实施例提供的一种并联电池组的电压均衡方法的流程示意图，该并联电池组的电压均衡方法包括：

S101、每个电池的电池管理装置获取所处的电池的电压状态，电压状态包括标准状态、需放电状态和需充电状态。

S102、若电池的电压状态为需放电状态，则该电池的电池管理装置控制该电池中的放电开关开启，充电开关和均压充电模块关闭，以使该电池中的放电开关向处于需充电状态的电池放电，直至该电池变为标准状态。

S103、若电池的电压状态为需充电状态，则控制该电池中的充电开关开启，均压充电模块和放电开关关闭，以使该电池通过充电开关接收处于需放电状态的电池充电，直至该电池变为标准状态；在充电开关开启过程中，若充电开关的充电电流大于第一电流阈值，则控制该电池中的均压充电模块开启，放电开关和充电开关关闭，以使该电池通过均压充电模块被处于需放电状态的电池充电，直至该电池变为标准状态。

本发明实施例提供的并联电池组的电压均衡方法，并联电池组包括电源总线和至少两个电池，电池之间通过电源总线电连接，并且每个电池均包括电芯、均压充电模块、充电开关、放电开关以及电池管理装置。电池管理装置与电芯电连接，用于获取所处电池的电压状态，电压状态包括需充电状态、需放电状态和标准状态；放电开关分别连接所处电池的电芯和电池管理装置，并与电源总线电连接，以在所处电池处于需放电状态时通过电源总线向处于需充电状态的电池充电，充电开关分别连接所处电池的电芯和电池管理装置，并与电源总线电连接，以在所处电池处于需充电状态时通过电源总线接收需放电状态的电池充电，均压充电模块分别连接所处电池的电芯和电池管理装置，并与电源总线电连接，以在充电开关的充电电流大于第一电流阈值时，通过电源总线被需放电状态的电池充电，从而在并联电池组向负载设备供电之前，将并联的各个电池进行均压处理，使得各电池的电压差小于设定阈值，从而避免并联电池组在为负载供电时，各电池之间因电压差值较大产生极大电流的情况，从而避免极大电流产生的热量对电池的损坏，保证了并联电池组的供电安全，增长并联电池组的使用寿命。

可选的，电池管理装置还可以包括电压检测模块，与电芯电连接，用于检测电芯电压值；本实施中，并联电池组的电压均衡方法，还包括：在均压充电模块的充电电流小于第二电流阈值，或者该电池和需放电状态的电芯电压值的差值小于第一电压阈值时，控制该电池中的充电开关开启，均压充电模块和放电开关关闭，以指示该电池通过充电开关接收处于需放电状态的电池充电，直至该电池变为标准状态。

在当前电池通过均压充电模块进行充电时，若均压充电模块的充电电流小于第二电流阈值，或者，当前需充电状态的电池和需放电状态的电池的电芯电压值的差值小于第一电压阈值时，说明需充电状态的电池和需放电状态的电池的电芯电压值越来越趋近，则需充电状态的电池和需放电状态的电池之间的充放电电流因压差的减小而降低，从而不需要均压充电模块对充电电流进行降低处理，可直接通过充电开关进行充电，电池通过充电开关接收处于需放电状态的电池充电，直至该电池变为标准状态。

在上述实施例的基础上，并联电池组还包括信号总线；电池管理装置包括微处理器和通信器；微处理器与通信器电连接，用于控制通信器通过通信接口与信号总线电连接；参考图5，图5是本发明实施例提供的另一种并联电池组的电压均衡方法的流程示意图，该并联电池组的电压均衡方法包括：

S201、每个电池的电池管理装置通过信号总线将并联电池组中的一个电池定义为主机，其他电池定义为从机。

并联电池组还可以包括信号总线，信号总线用于实现各电池管理装置之间的信息交互，主机中的电池管理装置在获取各电池电芯电压值后，通过信号总线将电芯电压值发送至各从机。可选的，信号总线可以为控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)总线或RS485总线。

可选的，可选择电芯电压值最高的电池为主机，或者随机从各电池中选择出一个电池作为主机。主机可通过信号总线获取各从机的电池状态信息，电池状态信号至少包括电芯电压值，此外，电池状态信息还可以包括充电电流、放电电流以及温度等信息。主机也用于通过信号总线发送电池状态信息至各从机。

S202、各从机中的电池管理装置将自身电池的电芯电压值通过信号总线发送至主机。

S203、主机中的电池管理装置判断各个电池的电芯电压值的最大值和最小值的差值是否大于第二电压阈值；若是，则执行S204，若否，则执行S208。

S204、将电芯电压值最大的电池标记为需放电状态的电池，将电芯电压值最小的电池标记为需充电状态的电池。

若各电池的最大值和最小值的差值小于第二电压阈值，则说明各电池的电芯电压值均处于某一合适范围内，并不会引起各电池之间较大的充电电流，则个电池之间不进行充放电，该电池组可直接与外界负载连接，对外界负载进行供电。

若各电池的最大值和最小值的差值大于第二电压阈值，则需要在电池组连接外界负载之前，进行各电池之间的充放电，具体的，可从中选择电芯电压值最大的电池为需放电状态的电池，选择电芯电压值最小的电池为需充电状态的电池。

S205、主机将需放电状态的电池和需充电状态的电池的电池信息发送至各从机。

可将需放电状态的电池和需充电状态的电池的电池信息发送至每个从机中，也可仅将需放电状态的电池的电池信息发送至需放电状态的从机，将需充电状态的电池的电池信息发送至需充电状态的从机。只要需充电状态的电池和需放电状态的电池能够根据电池信息进行充电或放电即可。电池信息可以包括电池编号、电芯电压值等信息。

S206、若电池的电压状态为需放电状态，则该电池的电池管理装置控制该电池中的放电开关开启，充电开关和均压充电模块关闭，以使该电池中的放电开关向处于需充电状态的电池放电，直至该电池变为标准状态。

S207、若电池的电压状态为需充电状态，则控制该电池中的充电开关开启，均压充电模块和放电开关关闭，以使该电池通过充电开关接收处于需放电状态的电池充电，直至该电池变为标准状态；在充电开关开启过程中，若充电开关的充电电流大于第一电流阈值，则控制该电池中的均压充电模块开启，放电开关和充电开关关闭，以使该电池通过均压充电模块被处于需放电状态的电池充电，直至该电池变为标准状态。

本实施中，标准状态为一个暂态，可以将需充电状态的A电池和需放电状态的B电池相互充放电至电芯电压值相等时的状态为标准状态，此时A电池和B电池均为标准状态。

当然，标准状态还可以有其他的设定规则，例如，在充放电的过程中，若需放电状态的A电池的电芯电压值和需充电状态的B电池的电芯电压值的差值小于第三电压阈值，则差值小于第三电压阈值的需充电状态的A电池和需放电状态的B电池均为标准状态的电池。

S206和S207两个步骤的不分先后，一般情况下，S206和S207两个步骤同时执行，但是在执行完成S206和S207后，可重新执行S203，从而再次执行需充电状态的电池和需放电状态的电池之间的充放电过程以使电芯电压值均衡。

当将需充电状态的A电池和需放电状态的B电池相互充放电至标准状态时，还有可能存在A电池和其他电池之间的电芯电压值之间的差值大于第二电压阈值的情况，此刻，主机的电池管理装置再次判断各个电池的电芯电压值的最大值和最小值的差值是否大于第二电压阈值，以获取需放电状态的电池和需充电状态的电池，即继续执行S203，重复进行需放电状态的电池和需充电状态的电池的判定。

S208、结束并联电池组的电压均衡过程。

本实施例提及的并联电池组的电压均衡方法，能够通过选取电芯电压值的最大值和最小值的方法确定需充电状态的电池和需放电状态的电池，并进行充放电处理，并且可在充放电处理之后，重新选定需充电状态的电池和需放电状态的电池，进一步缩小并联电池组中各电池的电芯电压值的差值，对电池进行保护，防止过大的充电电流损坏电池；同时也可以随时将新的电池并入电池组，避免对整个电池组的工作状态产生很大影响，防止电池间电压不均衡，同时也可以对电池进行实时监控。

此外，当从电池通过电池管理装置检测自身电芯电压值时，其电池管理装置首先会判断自身电芯电压值是否在正常范围内。在电池管理装置设计之初，电池管理装置中设置有该电池的额定电压以及正常电压范围，例如其额定电压为48V，正常的电压范围可能为41.6V-54.6V。如通过电池管理装置检测到该电池电压处于非正常范围，该电池管理装置会关闭充电开关、放电开关和均衡充电模块，也不会应答主机的通信要求，不参与所述并联电池组的通信，这样可以排除故障电池的并联影响整个电池组的正常工作。

可选的，电池管理装置还可以包括：温度测量模块；温度测量模块与电池管理装置的微处理器电连接，用于测量电池的电池温度；并联电池组的电压均衡方法，还可以包括：若电池通过充电开关接收需放电状态的电池的充电，当温度测量模块检测到电池温度高于第一温度阈值时，控制电池通过均压充电模块接收需放电状态的电池的充电；当温度测量模块检测到电池温度高于第二温度阈值时，电池发送高温预警至各从机，以使各从机停止工作，第二温度阈值大于第一温度阈值。

本实施中，电池管理装置的温度测量模块能够对所处电池的电池温度进行监测，并将监测获取的电池温度发送至电池管理模块的微处理器，微处理器判断该电池的电池温度是否高于第二温度阈值，若该电池温度高于第二温度阈值，则该电池的微处理器可产生高温预警，并由电池管理装置的通信器发送至主机的电池管理装置，主机将高温预警发送至各从机，使得所有的电池均停止工作。

当微处理器判断该电池的电池温度高于第一温度阈值，并低于第二温度阈值之间时，通过电池管理装置控制所处电池的均压充电模块进行充电，并关闭充电开关和放电开关。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种并联电池组，其特征在于，包括电源总线和至少两个电池；

每个所述电池包括：电芯、均压充电模块、充电开关、放电开关以及电池管理装置；

所述放电开关分别与所述电源总线、所述电芯以及所述电池管理装置电连接；所述充电开关分别与所述电源总线、所述电芯以及所述电池管理装置电连接；所述均压充电模块分别与所述电芯、所述电池管理装置以及所述电源总线电连接；

所述电池管理装置与所述电芯电连接，用于获取所述电池的电压状态，所述电压状态包括需充电状态、需放电状态和标准状态；所述电池管理装置还用于在所述电池的电压状态为需放电状态时，控制该电池中的所述放电开关开启，充电开关和均压充电模块关闭，以使该电池中的放电开关通过所述电源总线向处于需充电状态的所述电池放电，直至该电池变为标准状态；所述电池管理装置还用于在所述电池的电压状态为需充电状态时，控制所述充电开关开启，均压充电模块和所述放电开关关闭，以使该电池的充电开关通过所述电源总线接收处于需放电状态的所述电池充电，直至该电池变为标准状态；所述电池管理装置还用于在所述充电开关的充电电流大于第一电流阈值时，控制所述均压充电模块开启，所述充电开关和所述放电开关关闭，以使该电池的均压充电模块通过所述电源总线被处于需放电状态的所述电池充电，直至该电池变为标准状态。

2.根据权利要求1所述的并联电池组，其特征在于，所述电池管理装置包括充电电流检测模块；

所述充电电流检测模块与所述充电开关电连接，用于检测通过所述充电开关的充电电流。

3.根据权利要求1所述的并联电池组，其特征在于，所述均压充电模块包括开关管控制芯片、第一开关管、第二开关管、整流二极管、滤波电感和滤波电容；

所述开关管控制芯片分别与所述电池管理装置、第一开关管的控制端和第二开关管的控制端电连接，用于控制所述第一开关管和所述第二开关管的导通和关断；

所述第一开关管的第一端与第一电平输出端电连接，第二端分别与所述第二开关管的第一端和所述整流二极管的负极电连接；所述第二开关管的第二端与第二电平输出端电连接；所述整流二极管的正极所述第二电平输出端电连接；所述滤波电感的第一端与所述整流二极管的负极电连接，所述滤波电感的第二端与所述滤波电容的第一端电连接；所述滤波电容的第一端与所述电芯的正极电连接，所述滤波电容的第二端与所述电芯的负极电连接。

4.根据权利要求1所述的并联电池组，其特征在于，所述并联电池组还包括信号总线；所述电池管理装置包括微处理器和通信器；

所述微处理器与所述通信器电连接，用于控制通信器通过通信接口与所述信号总线电连接。

5.根据权利要求4所述的并联电池组，其特征在于，

每个电池的所述电池管理装置还用于通过所述信号总线将所述并联电池组中的一个所述电池定义为主机，其他所述电池定义为从机；

各从机中的所述电池管理装置将自身电池的电芯电压值通过所述信号总线发送至所述主机；所述主机中的电池管理装置根据各个电池的电芯电压值获取处于需放电状态的电池和需充电状态的电池。

6.根据权利要求1所述的并联电池组，其特征在于，所述电池管理装置还包括：温度测量模块；

所述温度测量模块与所述电池管理装置的微处理器电连接，用于测量所述电池的电池温度。

7.一种并联电池组的电压均衡方法，适用于上述权利要求1-6任一项所述的并联电池组，其特征在于，包括：

每个电池的电池管理装置获取所处的电池的电压状态，所述电压状态包括标准状态、需放电状态和需充电状态；

若所述电池的电压状态为需放电状态，则该电池的所述电池管理装置控制该电池中的所述放电开关开启，所述充电开关和所述均压充电模块关闭，以使该电池中的所述放电开关向处于需充电状态的所述电池放电，直至该电池变为标准状态；

若所述电池的电压状态为需充电状态，则控制该电池中的充电开关开启，所述均压充电模块和所述放电开关关闭，以使该电池通过所述充电开关接收处于需放电状态的所述电池充电，直至该电池变为标准状态；在所述充电开关开启过程中，若所述充电开关的充电电流大于第一电流阈值，则控制该电池中的所述均压充电模块开启，所述放电开关和所述充电开关关闭，以使该电池通过所述均压充电模块被处于需放电状态的所述电池充电，直至该电池变为标准状态。

8.根据权利要求7所述的并联电池组的电压均衡方法，其特征在于，所述电池管理装置还包括电压检测模块，与所述电芯电连接，用于检测电芯电压值；

所述并联电池组的电压均衡方法，还包括：

在所述均压充电模块的充电电流小于第二电流阈值，或者该电池和所述需放电状态的电芯电压值的差值小于第一电压阈值时，控制该电池中的充电开关开启，所述均压充电模块和所述放电开关关闭，以指示该电池通过所述充电开关接收处于需放电状态的所述电池充电，直至该电池变为标准状态。

9.根据权利要求7所述的并联电池组的电压均衡方法，其特征在于：

所述并联电池组还包括信号总线；所述电池管理装置包括微处理器和通信器；所述微处理器与所述通信器电连接，用于控制通信器通过通信接口与所述信号总线电连接；

每个电池的电池管理装置获取所处的电池的电压状态之前，还包括：

每个电池的所述电池管理装置通过所述信号总线将所述并联电池组中的一个所述电池定义为主机，其他所述电池定义为从机；

各从机中的所述电池管理装置将自身电池的电芯电压值通过所述信号总线发送至所述主机；

每个电池的电池管理装置获取所处的电池的电压状态，包括：

所述主机中的电池管理装置判断各个电池的电芯电压值的最大值和最小值的差值是否大于第二电压阈值；若是，则将电芯电压值最大的电池标记为需放电状态的电池，将电芯电压值最小的电池标记为需充电状态的电池；

所述主机将需放电状态的电池和需充电状态的电池的电池信息发送至各从机；

所述并联电池组的电压均衡方法，还包括：

在充放电的过程中，若需放电状态的电池的电芯电压值和需充电状态的电池的电芯电压值的差值小于第三电压阈值，则差值小于所述第三电压阈值的需充电状态的电池和需放电状态的电池均为标准状态的电池；

所述主机电池管理装置再次判断各个电池的电芯电压值的最大值和最小值的差值是否大于第二电压阈值，以获取需放电状态的电池和需充电状态的电池。

10.根据权利要求7所述的并联电池组的电压均衡方法，其特征在于，所述电池管理装置还包括：温度测量模块；所述温度测量模块与所述电池管理装置的微处理器电连接，用于测量所述电池的电池温度；

所述并联电池组的电压均衡方法，还包括：

若电池通过充电开关接收需放电状态的电池的充电，当所述温度测量模块检测到所述电池温度高于第一温度阈值时，控制所述电池通过所述均压充电模块接收需放电状态的电池的充电；

当所述温度测量模块检测到所述电池温度高于第二温度阈值时，所述电池发送高温预警至各从机，以使各从机停止工作，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。