CN112787362A - 一种主动均衡电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种主动均衡电路及方法，该主动均衡电路包括：单片机和N个均衡电路，单片机计算电池模组中的电芯的电池荷电状态并记录，在电池模组放电的过程中，若检测到电池电荷状态为百分之零的电芯，控制均衡电路开启降压模式，并控制电池模组对电池荷电状态为百分之零的电芯进行电量补充，在电池模组充电的过程中，若检测到电池电荷状态为百分之百的电芯，控制均衡电路开启升压模式，并控制电池荷电状态为百分之百的电芯将电量转移至电池模组内。在本方案中，通过计算电池模组中的电芯的电池荷电状态，从而确定需要均衡的电芯，能够减少主动均衡电路器件的成本，且能够提高电池模组的可用电量及电池包的循环使用寿命。

Description

一种主动均衡电路及方法

技术领域

本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种主动均衡电路及方法。

背景技术

随着科学技术的发展，电池作为储能设备运用在生活的各个方面，例如：新能源发电、电动汽车以及工业设备等。

为了减少电池的污染，常利用多个回收的二手电池串联形成电池模组，作为储能设备，由于电池模组中二手电池的内部性能存在差异，使二手电池串联形成电池模组存在水桶效应，易造成电池模组中的单个电芯之间出现容量不均衡现象，因此需要对电池模组中的单个电芯之间出现容量不均衡现象进行均衡管理。

目前，常通过电池均衡技术对电池模组中的单个电芯之间出现容量不均衡现象进行均衡管理，其中，电池均衡技术有两种均衡管理方式，一种为被动均衡，由于电池模组中二手电池的内部性能存在差异，使得电池模组需要过大的均衡电流，而被动均衡只能提供很小的均衡电流，从而导致被动均衡管理的效率降低，且影响电池包的使用性能。另一种为主动均衡，通过在主动均衡电路中设置隔离变压器来对电池模组进行均衡管理，可以为电池模组提供过大的均衡电流，但是设置隔离变压器的主动均衡器件成本较高，且导致电池模组的可用电量低，从而影响电池包的循环使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种主动均衡电路及方法，以解决现有技术中主动均衡器件成本较高的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明实施例第一方面公开了一种主动均衡电路，所述主动均衡电路包括：单片机和N个均衡电路，每一均衡电路分别与单片机、电池模组，以及所述电池模组中的一电芯相连，N的取值与电芯的个数相同；

所述单片机通过所述均衡电路与电池模组以及所述电池模组中的一个电芯相连；

所述单片机计算所述电池模组中电芯的电池荷电状态并记录，在电池模组放电的过程中，若检测到电池电荷状态为百分之零的电芯，控制所述均衡电路开启降压模式，并控制所述电池模组对电池荷电状态为百分之零的电芯进行电量补充；

在电池模组充电的过程中，若检测到电池电荷状态为百分之百的电芯，控制所述均衡电路开启升压模式，并控制所述电池荷电状态为百分之百的电芯将电量转移至电池模组内。

可选的，所述均衡电路包括：第一开关管、第一电感、第二开关管和光电耦合器；

所述电池模组与所述第一开关管的第一端相连，所述第一开关管的第二端与所述单片机相连，所述第一开关管的第三端与所述第二开关管的第一端相连；

所述第一开关管与所述第二开关管连接的公共端与所述第一电感相连；

所述第一电感与所述电芯的正极连接；

所述第二开关管的第二端与所述单片机相连，所述第二开关管的第三端与所述光电耦合器的第三端相连；

所述光电耦合器的第四端与所述电芯的负极连接；

所述光电耦合器的第一端和第二端与所述单片机连接；

所述单片机控制所述均衡电路开启降压模式时具体为：控制所述光电耦合器闭合，所述第一开关管导通，使所述电池模组释放电流经过第一电感对所述电芯进行充电；

所述单片机控制所述均衡电路开启升压模式时具体为：控制所述第二开关管导通，控制所述电芯将电流经过第一电感转移至所述电池模组中。

可选的，所述第一开关管和第二开关管的结构相同，包括：场效应管、稳压二极管和双向型二极管；

所述场效应管的漏极与所述稳压二极管的负极相连，所述场效应管与所述稳压二极管连接的公共端作为开关管的第一端；

所述场效应管的栅极与所述双向型二极管的一端相连，所述场效应管与所述双向型二极管连接的公共端作为开关管的第二端；

所述场效应管的源极与所述稳压二级管的正极相连，所述场效应管与所述稳压二级管连接的公共端与所述双向型二级管的另一端相连，所述场效应管、所述稳压二级管与所述双向型二级管的连接端作为开关管的第三端。

可选的，所述场效应管为N沟道增强型场效应管。

可选的，所述均衡电路还包括：第一电容和第二电容；

所述电池模组和所述第一开关管的第一端连接的公共端与所述第一电容的一端相连，所述第一电容的另一端接地；

所述第一电感与所述电芯连接的公共端与所述第二电容的一端相连，所述光电耦合器与所述电芯连接的公共端与所述第二电容的另一端相连。

本发明实施例第二方面公开了一种电池模组，所述电池模组包括电芯和本发明实施例第一方面公开的主动均衡电路；

所述主动均衡电路包括：单片机和N个均衡电路，每一均衡电路分别与单片机、电池模组，以及所述电池模组中的一电芯相连，N的取值与电芯的个数相同。

本发明实施例第三方面公开了一种主动均衡方法，适用于本发明实施例第二方面公开的电池模组，所述电池模组包括电芯，每一电芯上设置有一主动均衡电路，所述主动均衡电路包括：单片机和N个均衡电路，每一主动均衡电路分别与单片机、电池模组，以及所述电池模组中的一电芯相连，N的取值与电芯的个数相同；

所述方法包括：

单片机计算所述电池模组中电芯的电池荷电状态并记录，在电池模组放电的过程中，若检测到电池电荷状态为百分之零的电芯，控制所述均衡电路开启降压模式，并控制所述电池模组对电池荷电状态为百分之零的电芯进行电量补充；

在电池模组充电的过程中，若检测到电池电荷状态为百分之百的电芯，控制所述均衡电路开启升压模式，并控制所述电池荷电状态为百分之百的电芯将电量转移至电池模组内。

可选的，还包括：

在电池模组充电的过程中，所述单片机获取电池模组的充电时间，当充电时间大于预设的时间阈值时，检测所述电池模组中电芯的电压；

判断所述电池模组中是否存在充电电压大于预先设定的截止电压的电芯；

若确定第一电芯的充电电压到达预先设定的截止电压时，所述单片机控制第一电芯连接的均衡电路开启放电模式，将所述第一电芯的电量转移至电池模组内。

基于上述本发明实施例提供的主动均衡电路及方法，该主动均衡电路包括：单片机和N个均衡电路，每一均衡电路分别与单片机、电池模组，以及电池模组中的一电芯相连。单片机计算电池模组中电芯的电池荷电状态并记录，在电池模组放电的过程中，若检测到电池电荷状态为百分之零的电芯，控制均衡电路开启降压模式，并控制电池模组对电池荷电状态为百分之零的电芯进行电量补充，在电池模组充电的过程中，若检测到电池电荷状态为百分之百的电芯，控制均衡电路开启升压模式，并控制电池荷电状态为百分之百的电芯将电量转移至电池模组内。在本方案中，通过计算电池模组中的电芯的电池荷电状态，从而确定需要均衡的电芯，在电池模组放电的过程中，控制电池模组对需要均衡电芯进行电量补充，在电池模组充电的过程中，控制需要均衡的电芯将电量转移至电池模组内，使得电池模组中电芯的电能达到均衡，能够减少主动均衡电路器件的成本，且能够提高电池模组的可用电量及电池包的循环使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种主动均衡电路的结构框图；

图2为本发明实施例提供的一种均衡电路的具体结构框图；

图3为本发明实施例提供的第一PWM波和第二PWM波的波形图；

图4为本发明实施例提供的一种均衡电路的具体结构框图；

图5为本发明实施例提供的一种主动均衡方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种主动均衡方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

由背景技术可知，目前常通过电池均衡技术对电池模组中的单个电芯之间出现容量不均衡现象进行均衡管理，其中，电池均衡技术有两种均衡管理方式，一种为被动均衡，由于电池模组中二手电池的内部性能存在差异，使得电池模组需要过大的均衡电流，而被动均衡只能提供很小的均衡电流，从而导致被动均衡管理的效率降低，且影响电池包的使用性能。另一种为主动均衡，通过在主动均衡电路中设置隔离变压器来对电池模组进行均衡管理，可以为电池模组提供过大的均衡电流，但是设置隔离变压器的主动均衡器件成本较高，且导致电池模组的可用电量低，从而影响电池包的循环使用寿命。

因此，本发明实施例提供了一种主动均衡电路及方法，通过计算电池模组中电芯的电池荷电状态，从而确定需要均衡的电芯，使得主动均衡电路器件的成本降低，且提高电池模组的可用电量及电池包的循环使用寿命。

参见图1，为本发明实施例提供的一种主动均衡电路的结构框图。如图1所示，该主动均衡电路包括：单片机100和N个均衡电路200，每一均衡电路200分别与单片机100、电池模组，以及电池模组中的一电芯相连，N的取值与电芯的个数相同。

单片机100通过均衡电路200与电池模组以及电池模组中的一个电芯相连。

需要说明的是，该电池模组由多个电芯串联而成，该电池模组包括电芯，每一电芯上设置有一主动均衡电路。

单片机100计算电池模组中电芯的电池荷电状态(State Of Charge，SOC)并记录。

具体的，单片机100通过差分线通讯的方式从电池监控模块中获取电池监控模块检测到的电池组内每一电芯的电压，并根据电芯两端的电压与电芯的SOC值之间固定的函数关系，计算电池模组中的电芯的电池荷电状态，并记录每一电芯的电池荷电状态。

需要说明的是，该电池监控模块可以设置在电池模组的前上方，也可以设置在电池模组周围的任意位置，通过导线与电池模组相连。对于电池监控模块的位置可根据实际情况设置，本申请不加以限制。需要说明的是，计算电池模组中的电芯的电池荷电状态的方法除了可以根据上述示出的方法外，还可以通过其他方法计算电池模组中的电芯的电池荷电状态，对此可根据实际情况设定，本申请不加以限制。

在电池模组放电的过程中，若检测到电池电荷状态为百分之零的电芯，控制均衡电路200开启降压模式，并控制电池模组对电池荷电状态为百分之零的电芯进行电量补充。

具体的，在电池模组进行放电时，电池模组的输出端与整车负载相连，此时电池模组通过输出电流为整车负载充电，即每一电芯输出电流为整车负载充电；当检测到记录的电芯的电池荷电状态为百分之零的电芯，确定该SOC值为百分之零的电芯为需要均衡的电芯，单片机100控制该需要均衡的电芯对应的均衡电路200开启降压模式，使电池模组与需要均衡的电芯处于电压为零的基准平面，并控制电池模组中的其他电芯通过电池模组中的串联电路对需要均衡的电芯进行充电。

在电池模组充电的过程中，若检测到电池电荷状态为百分之百的电芯，控制均衡电路200开启升压模式，并控制电池荷电状态为百分之百的电芯将电量转移至电池模组内。

具体的，在电池模组进行充电时，电池模组的输入端与外设充电设备相连，此时外设充电设备通过电池模组的输入端对电池模组进行充电，即外设充电设备通过输入端输入电能为每一电芯进行充电；当检测到记录的电芯的电池荷电状态为百分之百的电芯，确定该SOC值为百分之百的电芯为需要均衡的电芯，单片机100控制该需要均衡的电芯对应的均衡电路200开启升压模式，控制需要均衡的电芯将自身电量转移至电池模组的其他电芯，直至电池模组中每一电芯的电量达到均衡。

需要说明的是，电池模组中每一电芯的电量达到均衡是指电池模组中每一电芯的电量都在阈值范围内。

进一步需要说明的是，该阈值范围可根据电池模组各个电芯的平均电能的上下限设置，比如，电池模组各个电芯的平均电能为60，此时阈值范围可设置为58至62。

在本发明实施例中，单片机计算电池模组中的电芯的电池荷电状态并记录，在电池模组放电的过程中，若检测到电池电荷状态为百分之零的电芯，控制均衡电路开启降压模式，并控制电池模组对电池荷电状态为百分之零的电芯进行电量补充，在电池模组充电的过程中，若检测到电池电荷状态为百分之百的电芯，控制均衡电路开启升压模式，并控制电池荷电状态为百分之百的电芯将电量转移至电池模组内。在本方案中，通过计算电池模组中的电芯的电池荷电状态，从而确定需要均衡的电芯，在电池模组放电的过程中，控制电池模组对需要均衡电芯进行电量补充，在电池模组充电的过程中，控制需要均衡的电芯将电量转移至电池模组内，能够减少主动均衡电路器件的成本，且能够提高电池模组的可用电量及电池包的循环使用寿命。

基于上述图1所示的主动均衡电路，本发明实施例在具体实现中，还公开了图1示出的均衡电路200的具体结构，如图2所示。

该均衡电路200包括：第一开关管M1、第一电感L1、第二开关管M2和光电耦合器Q1。

其中，电池模组与第一开关管M1的第一端相连，第一开关管M1的第二端与单片机100相连，第一开关管M1的第三端与第二开关管M2的第一端相连。

电池模组接地，当光电耦合器Q1导通时，使电池模组与电芯的电压处于同一参考平面。

第一开关管M1与第二开关管M2连接的公共端与第一电感L1相连。

第一电感L1与电芯的正极连接。

第二开关管M2的第二端与单片机100相连，第二开关管M2的第三端与光电耦合器Q1的第三端相连，第二开关管M2与光电耦合器Q1连接的公共端接地。

光电耦合器Q1的第四端与电芯的负极连接。

光电耦合器Q1的第一端和第二端与单片机100连接，单片机100接地。

需要说明的是，第一开关管M1与第二开关管M2的结构相同，包括：场效应管MOS1、稳压二极管D和双向型二极管FV1。

其中，场效应管MOS1的漏极与稳压二极管D1的负极相连，场效应管MOS1与稳压二极管D1连接的公共端作为开关管的第一端。

场效应管MOS1的栅极与双向型二极管FV1的一端相连，场效应管MOS1与双向型二极管FV1连接的公共端作为开关管的第二端。

场效应管MOS1的源极与稳压二级管D1的正极相连，场效应管MOS1与稳压二级管D2连接的公共端与双向型二级管FV1的另一端相连，场效应管MOS1、稳压二级管D1与双向型二级管FV1的连接端作为开关管的第三端。

需要说明的是，该开关管包括第一开关管M1和第二开关管M2。

需要说明的是，该场效应管为N沟道增强型场效应管。

单片机100控制均衡电路200开启降压模式时，具体为：控制光电耦合器Q1闭合，第一开关管M1导通，使电池模组释放电流经过第一电感L1对电芯进行充电。

具体的，单片机100控制均衡电路200开启降压模式时，单片机100控制光电耦合器Q1闭合，控制均衡电路200开启降压模式，此时单片机100通过PWM(Pulse WidthModulation，脉宽调制)模块输出相位相反的第一PWM波P1和第二PWM波P2，通过输出的第一PWM波P1驱动第一开关管M1的场效应管MOS1、稳压二极管D1、以及双向型二级管FV1为导通的开关管，从而使得电池模组中的其他电芯释放电流对需要均衡的电芯进行充电，通过输出的第二PWM波P2驱动第二开关管M2的场效应管MOS1、稳压二极管D1、以及双向型二级管FV1为续流二级管，即第二开关管M2闭合，且在电池模组中的其他电芯对需要均衡的电芯进行充电时，使得流过第一电感的电流更平稳。

需要说明的是，当第一PWM波P1为高电平时，驱动第一开关管M1导通，第二PWM波P2为低电平时，驱动第二开关管M2闭合。

基于上述图2中示出的单片机100，对所述相位相反的第一PWM波P1和第二PWM波P2的具体表现绘制波形图。如图3所示，为本发明实施例提供的第一PWM波和第二PWM波的波形图。

进一步需要说明的是，该单片机100通过PWM模块输出相位相反的第一PWM波P1和第二PWM波P2的实现过程如下：

根据预设的第一PWM波P1和第二PWM波P2的频率f，确定第一PWM波P1和第二PWM波P2的周期T。

根据第一PWM波P1和第二PWM波P2的占空比，通过公式(1)计算输出高电平的时间T1。

公式(1)：

T1＝占空比*T (1)

其中，T为第一PWM波P1和第二PWM波P2的周期T。

需要说明的是，该占空比是由进行均衡时电池模组的电压和需要均衡的电芯的电压的比值决定。

根据输出高电平的时间T1，确定输出低电平的时间T2。

单片机根据输出高电平的时间T1和输出低电平的时间T2，输出相位相反的第一PWM波P1和第二PWM波P2。

需要说明的是，该第一PWM波P1和第二PWM波P2的输出频率可设置在100KHz到1MHz之间，对此可根据实际情况而定，本申请不加以限制。

单片机100控制均衡电路200开启升压模式时，具体为：控制第二开关管M2导通，控制电芯将电流经过第一电感L1转移至电池模组中。

具体的，单片机100控制均衡电路200开启升压模式时，单片机100控制光电耦合器Q1闭合，控制均衡电路200开启升压模式，此时单片机100通过PWM(Pulse WidthModulation，脉宽调制)模块输出相位相反的第一PWM波P1和第二PWM波P2，通过输出的第二PWM波P2驱动第二开关管M2的场效应管M1、稳压二极管D1、以及双向型二级管FV1为导通的开关管，从而使得需要均衡的电芯将自身的电能转移至电池模组的其他电芯中，通过输出的第一PWM波P1驱动第一开关管M1的场效应管MOS1、稳压二极管D1、以及双向型二级管FV1为续流二级管，即第一开关管M1闭合，且在需要均衡的电芯将自身的电能转移至电池模组中其他电芯时，使流经第一电感的电流更平稳。

需要说明的是，当第一PWM波P1为低电平时，驱动第一开关管M1闭合，第二PWM波P2为高电平时，驱动第二开关管M2导通。

在本发明实施例中，在单片机控制均衡电路开启降压模式时，控制光电耦合器闭合，第一开关管导通，第二开关管闭合，使电池模组释放电流经过第一电感对需要均衡的电芯进行充电，在单片机控制均衡电路开启升压模式时，控制第二开关管导通，第一开关管闭合，使得需要均衡的电芯将电能经过第一电感转移至电池模组中。在本方案中，单片机根据已经确定的需要均衡的电芯，对均衡电路开启降压或升压模式，在降压模式时，电池模组对需要均衡的电芯进行充电，在升压模式时，需要均衡的电芯将自身的电能转移至电池模组，使得电池模组中电芯的电能达到均衡，能够减少主动均衡电路器件的成本，且能够提高电池模组的可用电量及电池包的循环使用寿命。

基于上述图2示出的均衡电路，在图2示出的均衡电路的基础上，结合图2，如图4所示，还包括：第一电容C1和第二电容C2。

电池模组和第一开关管M1的第一端连接的公共端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端接地。

需要说明的是，该第一电容C1和第二电容C2均为有极性电容。

具体的，电池模组和第一开关管M1的第一端连接的公共端与第一电容C1的正极连接，第一电容C1的负极接地，该第一电容C1用于对电池模组的直流进行滤波。

第一电感L1与电芯连接的公共端与第二电容C2的一端相连，光电耦合器Q1与电芯连接的公共端与第二电容C2的另一端相连。

具体的，第一电感L1与电芯连接的公共端与第二电容C2的正极相连，光电耦合器Q1与电芯连接的公共端与第二电容C2的负极相连，该第二电容C2用于减少均衡电路中电压的波动，从而保护主动均衡电路器件。

与本发明上述公开的均衡电路的具体结构相比，在均衡电路中增设第一有极性电容和第二有极性电容，能够更好的保护均衡电路，以及保护主动均衡电路器件。

实施中，本发明还提供包含上述实施例示出的主动均衡电路的电池模组，该电池模组除包括上述图1、图2和图4所示的主动均衡电路外，还包括：电芯。这几部分与主动均衡电路之间的连接关系前已叙及，此处不再赘述。

本发明提供的电池模组包括电芯和主动均衡电路，其中，主动均衡电路包括单片机和N个均衡电路，每一均衡电路分别与单片机、电池模组，以及电池模组中的一电芯相连，N的取值与电芯的个数相同。

在本发明实施例中，该电池模组包括电芯和主动均衡电路，每一均衡电路分别与单片机、电池模组，以及电池模组中的一电芯相连，N的取值与电芯的个数相同，单片机计算电池模组中电芯的电池荷电状态并记录，在电池模组放电的过程中，若检测到电池电荷状态为百分之零的电芯，控制均衡电路开启降压模式，并控制电池模组对电池荷电状态为百分之零的电芯进行电量补充，在电池模组充电的过程中，若检测到电池电荷状态为百分之百的电芯，控制均衡电路开启升压模式，并控制电池荷电状态为百分之百的电芯将电量转移至电池模组内。在本方案中，通过计算电池模组中的电芯的电池荷电状态，从而确定需要均衡的电芯，在电池模组放电的过程中，控制电池模组对需要均衡电芯进行电量补充，在电池模组充电的过程中，控制需要均衡的电芯将电量转移至电池模组内，使得电池模组中电芯的电能达到均衡，能够减少主动均衡电路器件的成本，且能够提高电池模组的可用电量及电池包的循环使用寿命。

基于上述本发明实施例公开的一种主动均衡电路，本发明实施例还对应公开另一种主动均衡方法，如图5所示，为本发明实施例提供的一种主动均衡方法的流程示意图，该方法应用在电池模组中，该方法包括以下步骤：

步骤S501：单片机计算电池模组中的电芯的电池荷电状态并记录。

步骤S502：在电池模组放电的过程中，若检测到电池电荷状态为百分之零的电芯，控制均衡电路开启降压模式，并控制电池模组对电池荷电状态为百分之零的电芯进行电量补充。

步骤S503：在电池模组充电的过程中，若检测到电池电荷状态为百分之百的电芯，控制均衡电路开启升压模式，并控制电池荷电状态为百分之百的电芯将电量转移至电池模组内。

需要说明的是，上述本发明实施例公开的主动均衡方法的具体执行过程，与上述本发明实施例示出的主动均衡电路中的各个单元具体的原理相同，可参见上述本发明实施例公开的主动均衡电路中相应的部分，这里不再进行赘述。

在本发明实施例中，通过计算电池模组中的电芯的电池荷电状态，从而确定需要均衡的电芯，在电池模组放电的过程中，控制电池模组对需要均衡电芯进行电量补充，在电池模组充电的过程中，控制需要均衡的电芯将电量转移至电池模组内，使得电池模组中电芯的电能达到均衡，能够减少主动均衡电路器件的成本，且能够提高电池模组的可用电量及电池包的循环使用寿命。

基于上述图5示出的主动均衡方法，在电池模组充电的过程中，还可以通过检测电芯的电压来确定需要均衡的电芯，如图6所示，还包括以下步骤：

步骤S601：在电池模组充电的过程中，单片机获取电池模组的充电时间，判断电池模组的充电时间是否大于或等于预设的时间阈值，并检测电池模组中电芯的电压，若电池模组的充电时间大于或等于预设的时间阈值时，执行步骤S602，若电池模组的充电时间小于预设的时间阈值时，继续获取电池模组的充电时间，即执行步骤S601。

在具体实现步骤S601的过程中，在电池模组充电的过程时，即外设充电设备对电池模组进行充电，单片机实时获取外设充电设备为电池模组进行充电的时间，并实时检测电池模组中电芯的电压，当电池模组的充电时间大于或等于预设的时间阈值，执行步骤S602，电池模组的充电时间小于预设的时间阈值，继续获取电池模组的充电时间，直至确定获取到的电池模组的充电时间大于或等于预设的时间阈值。

需要说明的是，还预设的时间阈值可根据初始电池充电时间的百分之八十进行设定的，比如，设电池模组的初始充电时间为120分钟，可将预设的时间阈值设置为96分钟，对此可根据实际情况设定，本申请不加以限制。

步骤S602：判断电池模组中是否存在充电电压大于预先设定的截止电压的电芯，若确定第一电芯的充电电压到达预先设定的截止电压时，执行步骤S603，若第一电芯的充电电压未到达预先设定的截止电压时，持续判断电池模组中是否存在充电电压大于预先设定的截止电压的电芯，即执行步骤S602。

在具体实现步骤S602的过程中，判断电池模组中每一电芯的充电电压是否大于预设的截止电压，若存在某一电芯的充电电压大于预设的截止电压，则确定该电芯为需要均衡的电芯，即第一电芯，并执行步骤S603，若不存在某一电芯的充电电压大于预设的截止电压时，持续判断电池模组中是否存在充电电压大于预先设定的截止电压的电芯，直至出现两个及以上数量的电芯的充电电压大于预先设定的截止电压，结束判断电池模组中是否存在充电电压大于预先设定的截止电压的电芯。

步骤S603：单片机控制第一电芯连接的均衡电路开启放电模式，将第一电芯的电量转移至电池模组内。

在具体实现步骤S603的过程中，单片机控制第一电芯连接的均衡电路开启放电模式，控制第一电芯将自身电量转移至电池模组的其他电芯，直至电池模组中每一电芯的电量达到均衡。

在本发明实施例中，在外设设备对电池模组充电时间达到预设的时间阈值时，通过电芯的充电电压来确定需要均衡的电芯，再控制需要均衡的电芯将电量转移至电池模组内，使得电池模组中电芯的电能达到均衡，能够减少主动均衡电路器件的成本，且能够提高电池模组的可用电量及电池包的循环使用寿命。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种主动均衡电路，其特征在于，所述主动均衡电路包括：单片机和N个均衡电路，每一均衡电路分别与单片机、电池模组，以及所述电池模组中的一电芯相连，N的取值与电芯的个数相同；

所述单片机通过所述均衡电路与电池模组以及所述电池模组中的一个电芯相连；

所述单片机计算所述电池模组中电芯的电池荷电状态并记录，在电池模组放电的过程中，若检测到电池电荷状态为百分之零的电芯，控制所述均衡电路开启降压模式，并控制所述电池模组对电池荷电状态为百分之零的电芯进行电量补充；

在电池模组充电的过程中，若检测到电池电荷状态为百分之百的电芯，控制所述均衡电路开启升压模式，并控制所述电池荷电状态为百分之百的电芯将电量转移至电池模组内。

2.根据权利要求1所述的主动均衡电路，其特征在于，所述均衡电路包括：第一开关管、第一电感、第二开关管和光电耦合器；

所述电池模组与所述第一开关管的第一端相连，所述第一开关管的第二端与所述单片机相连，所述第一开关管的第三端与所述第二开关管的第一端相连；

所述第一开关管与所述第二开关管连接的公共端与所述第一电感相连；

所述第一电感与所述电芯的正极连接；

所述第二开关管的第二端与所述单片机相连，所述第二开关管的第三端与所述光电耦合器的第三端相连；

所述光电耦合器的第四端与所述电芯的负极连接；

所述光电耦合器的第一端和第二端与所述单片机连接；

所述单片机控制所述均衡电路开启降压模式时具体为：控制所述光电耦合器闭合，所述第一开关管导通，使所述电池模组释放电流经过第一电感对所述电芯进行充电；

所述单片机控制所述均衡电路开启升压模式时具体为：控制所述第二开关管导通，控制所述电芯将电流经过第一电感转移至所述电池模组中。

3.根据权利要求2所述的主动均衡电路，其特征在于，所述第一开关管和第二开关管的结构相同，包括：场效应管、稳压二极管和双向型二极管；

所述场效应管的漏极与所述稳压二极管的负极相连，所述场效应管与所述稳压二极管连接的公共端作为开关管的第一端；

所述场效应管的栅极与所述双向型二极管的一端相连，所述场效应管与所述双向型二极管连接的公共端作为开关管的第二端；

所述场效应管的源极与所述稳压二级管的正极相连，所述场效应管与所述稳压二级管连接的公共端与所述双向型二级管的另一端相连，所述场效应管、所述稳压二级管与所述双向型二级管的连接端作为开关管的第三端。

4.根据权利要求3所述的主动均衡电路，其特征在于，所述场效应管为N沟道增强型场效应管。

5.根据权利要求2所述的主动均衡电路，其特征在于，所述均衡电路还包括：第一电容和第二电容；

所述电池模组和所述第一开关管的第一端连接的公共端与所述第一电容的一端相连，所述第一电容的另一端接地；

所述第一电感与所述电芯连接的公共端与所述第二电容的一端相连，所述光电耦合器与所述电芯连接的公共端与所述第二电容的另一端相连。

6.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括电芯和权利要求1至5中任一项所述的主动均衡电路；

所述主动均衡电路包括：单片机和N个均衡电路，每一均衡电路分别与单片机、电池模组，以及所述电池模组中的一电芯相连，N的取值与电芯的个数相同。

7.一种主动均衡方法，其特征在于，适用于权利要求6所述的电池模组，所述电池模组包括电芯，每一电芯上设置有一主动均衡电路，所述主动均衡电路包括：单片机和N个均衡电路，每一主动均衡电路分别与单片机、电池模组，以及所述电池模组中的一电芯相连，N的取值与电芯的个数相同；

所述方法包括：

单片机计算所述电池模组中电芯的电池荷电状态并记录，在电池模组放电的过程中，若检测到电池电荷状态为百分之零的电芯，控制所述均衡电路开启降压模式，并控制所述电池模组对电池荷电状态为百分之零的电芯进行电量补充；

在电池模组充电的过程中，若检测到电池电荷状态为百分之百的电芯，控制所述均衡电路开启升压模式，并控制所述电池荷电状态为百分之百的电芯将电量转移至电池模组内。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

在电池模组充电的过程中，所述单片机获取电池模组的充电时间，当充电时间大于预设的时间阈值时，检测所述电池模组中电芯的电压；

判断所述电池模组中是否存在充电电压大于预先设定的截止电压的电芯；

若确定第一电芯的充电电压到达预先设定的截止电压时，所述单片机控制第一电芯连接的均衡电路开启放电模式，将所述第一电芯的电量转移至电池模组内。

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