CN116031986A - 电池管理系统及电池管理方法 - Google Patents

Abstract

本申请适用于电池管理技术领域，提供了一种电池管理系统及电池管理方法。上述电池管理系统包括主控模块和多个依次串联的电池模组，电池模组包括电池组、电池管理模块和电池控制电路。电池管理模块用于采集电池组的电压信号，并将电压信号传送至主控模块和其他电池模组中的电池管理模块。主控模块用于根据所有电池管理模块发送的电压信号，确定需要旁路的目标电池模组，并向目标电池模组中的目标电池管理模块发送旁路信号。当接收到旁路信号后，目标电池管理模块用于确定是否满足旁路条件，若满足旁路条件，控制目标电池模组中的目标电池控制电路将目标电池组旁路。本申请提供的电池管理系统可以实现电池模组之间电压均衡，提高电池模组的寿命。

Description

电池管理系统及电池管理方法

技术领域

本申请属于电池管理技术领域，尤其涉及一种电池管理系统及电池管理方法。

背景技术

随着电池的应用越来越广泛，电池系统中的电池管理系统也向电池模组单元化发展，即一个电池管理系统中包括多个电池模组串联组成。但是，在实际应用中，当多个电池模组进行串联时，由于每个电池模组自身的耗电不同，会导致电池模组间的不平衡，使电池系统的放电容量小于电池的实际容量，影响电池模组的使用寿命。

发明内容

本申请实施例提供了一种电池管理系统及电池管理方法，可以解决电池模组间不平衡，影响电池系统的使用寿命的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种电池管理系统，包括主控模块和多个依次串联的电池模组，所述电池模组包括电池组、电池管理模块和电池控制电路，所述电池控制电路分别与所述电池管理模块和所述电池组电连接，所述电池管理模块分别与所述主控模块和其他所述电池模组中的电池管理模块电连接；

所述电池管理模块用于采集所述电池组的电压信号，并将电压信号传送至所述主控模块和其他所述电池模组中的电池管理模块；

所述主控模块用于根据所有所述电池管理模块发送的电压信号，确定需要旁路的目标电池模组，并向所述目标电池模组中的目标电池管理模块发送旁路信号；

当接收到所述旁路信号后，所述目标电池管理模块用于确定是否满足旁路条件，在满足旁路条件时，控制所述目标电池模组中的目标电池控制电路将所述目标电池模组中的目标电池组旁路。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述电池控制电路包括续流开关单元、充电开关单元和旁路开关单元；

所述续流开关单元的控制端、所述充电开关单元的控制端和所述旁路开关单元的控制端均与所述电池管理模块电连接；

所述续流开关单元的第一端分别与所述充电开关单元的第一端和所述电池组的第一电极电连接；

所述续流开关单元的第二端分别与所述充电开关单元的第二端、所述旁路开关单元的第一端和所述主控模块的第一输出端口电连接，或者，所述续流开关单元的第二端分别与所述充电开关单元的第二端、所述旁路开关单元的第一端和相邻所述电池模组中的电池控制电路电连接；

所述旁路开关单元的第二端分别与所述电池组的第二电极和相邻所述电池模组中的续流开关单元的第二端电连接，或者，所述旁路开关单元的第二端分别与所述电池组的第二电极和所述主控模块的第二输出端口电连接。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述电池组包括多个依次串联的单体电池，第一个所述单体电池的第一电极分别与所述续流开关单元的第一端和所述充电开关单元的第一端电连接，最后一个所述单体电池的第二电极与所述旁路开关单元的第二端电连接。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述电池管理模块包括采集单元和电池管理单元；

所述采集单元分别与所述电池管理单元和每个所述单体电池电连接，所述电池管理单元分别与所述主控模块和其他所述电池模组中的电池管理单元电连接。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述主控模块包括主控单元、主开关单元、第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口和第二输出端口，所述主开关单元串接在所述第一输入端口和所述第一输出端口之间，所述第二输入端口和所述第二输出端口电连接，所述主控单元分别与所述主开关单元的控制端和所有所述电池模组中的电池管理单元电连接；所述第一输入端口和所述第二输入端口用于与充电器电连接。

第二方面，本申请实施例提供了一种电池管理方法，应用于第一方面中任一项所述的电池管理系统，所述电池管理方法包括：

电池管理模块采集电池组的电压信号，并将所述电压信号传送至主控模块和其他电池模组中的电池管理模块；

所述主控模块根据所有所述电池管理模块发送的电压信号，确定需要旁路的目标电池模组，并向所述目标电池模组中的目标电池管理模块发送旁路信号；

所述目标电池管理模块确定是否满足旁路条件，在满足旁路条件时，控制所述目标电池模组中的目标电池控制电路将所述目标电池模组中的目标电池组旁路。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述主控模块根据所有所述电池管理模块发送的电压信号，确定需要旁路的目标电池模组，包括：

所述主控模块将电压最小的电池组确定为基准电池组；

所述主控模块将与所述基准电池组的电压差值大于预设值的电池组，确定为目标电池组；

所述主控模块将所述目标电池组对应的电池模组，确定为所述目标电池模组。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述目标电池管理模块确定是否满足旁路条件，包括：

所述目标电池管理模块确定其他所述电池组中电压最小的单体电池，作为基准单体电池；

所述目标电池管理模块将所述目标电池组中的每个单体电池的电压与所述基准单体电池的电压进行比较；

当所述目标电池组中的每个单体电池的电压与所述基准单体电池的电压的差值均大于预设值时，所述目标电池管理模块确定满足旁路条件。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述控制所述目标电池模组中的目标电池控制电路将所述目标电池模组中的目标电池组旁路，包括：

所述目标电池管理模块控制所述目标电池控制电路中的充电开关单元断开，并控制所述目标电池控制电路中的旁路开关单元导通。

在第二方面的一种可能的实现方式中，在所述主控模块向所述目标电池模组中的目标电池管理模块发送旁路信号时，还包括：

所述主控模块向充电器发送电压调节指令，以使所述充电器调节输出参数。

第三方面，本申请实施例提供了一种电源设备，包括第一方面中任一项所述的电池管理系统。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

本申请实施例提供的电池管理系统，包括主控模块和多个依次串联的电池模组。其中，每个电池模组均包括电池组、电池管理模块和电池控制电路，电池管理模块与电池组电连接，用于采集电池组的电压信号。电池管理模块还分别与主控模块和其他电池模组中的电池管理模块电连接，用于将电压信号传送至主控模块和其他电池模组中的电池管理模块。主控模块接收到所有电池管理模块发送的电压信号后，根据所有电压信号确定需要进行旁路的目标电池模组，并向目标电池模组发送旁路信号。当电池模组接收到旁路信号后，目标电池模组还用于确定是否满足旁路条件。当目标电池模组满足旁路条件时，目标电池模组中的电池管理模块控制目标电池模组中的目标电池控制电路将目标电池模组中的目标电池组旁路。将目标电池组旁路后，不会对被旁路的目标电池组进行充电，只对未被旁路的其他电池组进行充电，使各个电池组之间电压均衡，从而实现各个电池模组之间的均衡，提高电池模组的寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的电池管理系统的原理框图；

图2是本申请一实施例提供的电池管理系统的电路连接示意图；

图3是本申请一实施例提供的电池管理方法的流程示意图；

图4是本申请另一实施例提供的电池管理方法的流程示意图；

图5是本申请另一实施例提供的电池管理方法的流程示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当…时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

在实际应用中，当多个电池模组进行串联时，由于每个电池模组自身的耗电不同，会导致电池模组间的不平衡，使电池系统的放电容量小于电池的实际容量，影响电池模组的使用寿命。

基于上述问题，本申请实施例提供的电池管理系统，包括主控模块和多个依次串联的电池模组。其中，每个电池模组均包括电池组、电池管理模块和电池控制电路，电池管理模块与电池组电连接，用于采集电池组的电压信号。电池管理模块还分别与主控模块和其他电池模组中的电池管理模块电连接，用于将电压信号传送至主控模块和其他电池模组中的电池管理模块。主控模块接收到所有电池管理模块发送的电压信号后，根据所有电压信号确定需要进行旁路的目标电池模组，并向目标电池模组发送旁路信号。当电池模组接收到旁路信号后，目标电池模组还用于确定是否满足旁路条件。当目标电池模组满足旁路条件时，目标电池模组中的电池管理模块控制目标电池模组中的目标电池控制电路将目标电池模组中的目标电池组旁路。将目标电池组旁路后，不会对被旁路的目标电池组进行充电，只对未被旁路的其他电池组进行充电，使各个电池组之间电压均衡，从而实现各个电池模组之间的均衡，提高电池模组的寿命。

为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本申请一实施例提供的电池管理系统的原理框图。参见图1所示，电池管理系统包括主控模块10和多个依次串联的电池模组20，电池模组20包括电池组、电池管理模块和电池控制电路，电池控制电路分别与电池管理模块和电池组电连接，电池管理模块分别与主控模块10和其他电池模组中的电池管理模块电连接。

具体的，电池管理模块用于采集电池组的电压信号。电池管理模块还分别与主控模块10和其他电池模组中的电池管理模块电连接，还用于将电压信号传送至主控模块10和其他电池模组中的电池管理模块。主控模块10接收到所有电池管理模块发送的电压信号后，根据所有电压信号确定需要进行旁路的目标电池模组，并向目标电池模组发送旁路信号。当目标电池模组接收到旁路信号后，目标电池模组还用于确定是否满足旁路条件。当目标电池模组确定满足旁路条件时，目标电池模组中的电池管理模块控制目标电池模组中的目标电池控制电路将目标电池模组中的目标电池组旁路。将目标电池组旁路后，不会对被旁路的目标电池组进行充电，只对未被旁路的其他电池组进行充电，使各个电池组之间电压均衡，从而实现各个电池模组之间的均衡，提高电池模组的寿命。

需要说明的是，目标电池模组用于确定是否满足旁路条件，当目标电池模组确定满足旁路条件时，将目标电池模组中的目标电池组旁路。当目标电池模组确定不满足旁路条件时，即与主控模块10向目标电池模组发送的旁路信号不一致时，目标电池模组中的电池管理模块向主控模块10发送重新确定信号。主控模块10接收到重新确定信号后，对目标电池模组是否需要旁路再次进行确定。当确定目标电池模组需要旁路时，且目标电池模组确定满足旁路条件，此时，目标电池模组中的电池管理模块控制目标电池模组中的目标电池控制电路将目标电池模组中的目标电池组旁路。当目标电池模组确定不满足旁路条件时，向主控模块10发送重新确定信号，可以更加准确地确定目标电池模组，避免出现误判断和误动作，从而使电池模组之间电压均衡。

示例性的，电池管理模块分别与主控模块10和其他电池模组中的电池管理模块可以通过通信连接。例如，使用CAN BUS通信连接，也可以为其他通信连接方式。电池管理模块通过通信将电压信号传送至主控模块10和其他电池模组中的电池管理模块。

在本申请的一个实施例中，如图2所示，当两个电池模组进行串联时，即第一电池模组21和第二电池模组22串联。第一电池模组21包括第一电池组211、第一电池管理模块212和第一电池控制电路213。其中，第一电池控制电路213包括第一续流开关单元2131、第一充电开关单元2132和第一旁路开关单元2133。第二电池模组22包括第二电池组221、第二电池管理模块222和第二电池控制电路223。其中，第二电池控制电路223包括第二续流开关单元2231、第二充电开关单元2232和第二旁路开关单元2233。

第一续流开关单元2131的控制端、第一充电开关单元2132的控制端和第一旁路开关单元2133的控制端均与第一电池管理模块212电连接。第二续流开关单元2231的控制端、第二充电开关单元2232的控制端和第二旁路开关单元2233的控制端均与第二电池管理模块222电连接。

第一续流开关单元2131的第一端分别与第一充电开关单元2132的第一端和第一电池组211的第一电极电连接。第一续流开关单元2131的第二端分别与第一充电开关单元2132的第二端、第一旁路开关单元2133的第一端和主控模块10的第一输出端口A电连接。第二续流开关单元2231的第一端分别与第二充电开关单元2232的第一端和第二电池组221的第一电极电连接。第二续流开关单元2231的第二端分别与第二充电开关单元2232的第二端、第二旁路开关单元2233的第一端和第一电池模组21中的第一电池控制电路213电连接。

第一旁路开关单元2133的第二端分别与第一电池组211的第二电极和第二电池模组22中的第二续流开关单元2231的第二端电连接。第二旁路开关单元2233的第二端分别与第二电池组221的第二电极和主控模块10的第二输出端口C电连接。

具体的，第一续流单元和第二续流单元用于提供供电回路，确保电池管理系统的正常供电需求。当第一电池组211需要旁路，第二电池组221不需要旁路时，第一电池管理模块212首先控制第一续流开关单元2131导通，电能可以经过第一续流开关单元2131传输至第二电池模组22，为整个电池管理系统提供供电回路，保证电池管理系统的正常供电。第一电池管理模块212再控制第一充电开关单元2132断开，并控制第一旁路开关单元2133导通，最后控制第一续流开关单元2131断开，实现第一电池组211的旁路。第二电池管理模块222首先控制第二续流开关单元2231导通，控制第二旁路开关单元2233断开，并控制第二充电开关单元2232导通，最后控制第二续流开关单元2231断开，给第二电池组221充电。从而实现两个电池模组之间电压均衡。

第一旁路开关单元2133和第二旁路开关单元2233用于给需要旁路的电池组提供旁路回路。当主控模块10采集到第一电池模组21和第二电池模组22之间的电压差小于预设阈值时，即第一电池组211和第二电池组221均需要旁路时，第一电池管理模块212控制第一旁路开关单元2133导通，并控制第一充电开关单元2132断开，第二电池管理模块222控制第二旁路开关单元2233导通，并控制第二充电开关单元2232断开。电能可以经过第一旁路开关单元2133和第二旁路开关单元2233构成旁路回路，实现第一电池组211和第二电池组221的旁路，从而实现两个电池模组之间的均衡，提高电池模组的寿命。

需要说明的是，当有多个电池模组串联时，会存在多个电池组均需要充电。此时，电池管理模块控制需要充电的电池组所在的电池模组中的充电开关单元导通，并控制旁路开关单元断开，给无需旁路的电池组充电。

在控制电池管理系统中的各个电池模组之间电压均衡的过程中，每个电池模组中的电池组均会存在由旁路状态转为正常充电状态和由正常充电状态转为旁路状态的过程。

当电池组由旁路状态转为正常充电状态时，电池管理模块首先控制续流开关单元导通，再控制旁路开关单元断开，接着控制充电开关单元导通，最后控制续流单元断开，完成电池组由旁路状态转为正常充电状态的过程。其中，电池管理模块先控制续流开关单元导通，最后控制续流开关单元断开，目的是为整个电池管理系统提供供电回路，保证电池管理系统的正常供电。

当电池组由正常充电状态转为旁路状态时，电池管理模块首先控制充电开关单元断开，再续流开关单元导通，接着控制旁路开关单元导通，最后控制续流单元断开，完成电池组由正常充电状态转为旁路状态的过程。其中，电池管理模块先控制续流开关单元导通，最后控制续流开关单元断开，目的是为整个电池管理系统提供供电回路，避免导致在旁路开关单元导通的瞬间电池模组短路，保证电池管理系统的正常供电。

示例性的，设计人员可以对第一电池组211和第二电池组221的第一电极和第二电极进行极性选择。例如，可以设定第一电池组211的第一电极为正极，第一电池组211的第二电极为负极。第二电池组221的第一电极为正极，第二电池组221的第二电极为负极。

在本申请的一个实施例中，如图2所示，第一续流开关单元2131包括第一开关KM1，第一充电开关单元2132包括第二开关KM2，第一旁路开关单元2133包括第三开关KM3，第二续流开关单元2231包括第四开关KM4，第二充电开关单元2232包括第五开关KM5，第二旁路开关单元2233包括第六开关KM6。

具体的，当第一电池组211需要旁路，第二电池组221不需要旁路时，第一电池管理模块212首先控制第一开关KM1导通，电能可以经过第一开关KM1传输至第二电池模组22，为整个电池管理系统提供供电回路，保证电池管理系统的正常供电。第一电池管理模块212再控制第二开关KM2断开，并控制第三开关KM3导通，最后控制第一开关KM1断开，实现第一电池组211的旁路。第二电池管理模块222首先控制第四开关KM4导通，控制第六开关KM6断开，并控制第五开关KM5导通，最后控制第四开关KM4断开，给第二电池组221充电。从而实现两个电池模组之间的均衡，提高电池模组的寿命。

需要说明的是，第二开关KM2和第三开关KM3之间具有一组辅助触点，可以实现第二开关KM2和第三开关KM3之间互锁。正常充电状态时，第二开关KM2导通，第三开关KM3断开。旁路状态时，第二开关KM2断开，第三开关KM3导通。

示例性的，设计人员可以根据实际情况对开关的类型进行选取。例如，选取第一开关KM1、第二开关KM2和第三开关KM3均为继电器，也可以选择其他电子开关，本申请中对电池控制电路中的开关类型不做限定。

需要说明的是，第一续流开关单元2131用于提供供电回路，确保整个电池管理系统的正常供电需求。因此，第一续流单元中的第一开关KM1可以由其他元器件代替，可以确保电池管理系统的正常供电即可。

示例性的，设计人员可以根据实际情况选取一个二极管串接在第一电池组211和主控模块10之间，二极管的阳极与主控模块10的第一输出端口A电连接，二极管的阴极与第一电池组211的第一电极电连接。

在本申请的一个实施例中，如图2所示，第一电池组211包括多个依次串联的单体电池，第一个单体电池的第一电极分别与第一开关KM1的第一端和第二开关KM2的第一端电连接，最后一个单体电池的第二电极与第三开关KM3的第二端电连接。

具体的，串联多个单体电池可以增大第一电池组211的电量，进而增大整个电池模组的电量。当第一电池组211中的单体电池需要充电时，第一电池管理模块212控制第二开关KM2导通，并控制第三开关KM3断开，形成充电回路，实现对第一电池组211中的单体电池充电。当第一电池组211中的单体电池需要旁路时，第一电池管理模块212控制第二开关KM2断开，并控制第三开关KM3导通，形成旁路回路，实现对第一电池组211中的单体电池旁路。

在本申请的一个实施例中，如图2所示，第一电池管理模块212包括第一采集单元2121和第一电池管理单元2122。第一采集单元2121分别与第一电池管理单元2122和第一电池组211中的每个单体电池电连接，第一电池管理单元2122分别与主控模块10和第二电池模组22中的第二电池管理单元2222电连接。第二电池管理模块222包括第二采集单元2221和第二电池管理单元2222。第二采集单元2221分别与第二电池管理单元2222和第二电池组221中的每个单体电池电连接，第二电池管理单元2222分别与主控模块10和第一电池模组21中的第一电池管理单元2122电连接。

具体的，第一采集单元2121与第一电池组211中的每个单体电池电连接，可以采集第一电池组211中的每个单体电池的电压信号和电流信号，将每个单体电池的电压信号传送至第一电池管理单元2122，第一管理单元将第一电池组211的电压信号传送至第二管理单元和主控模块10。第二采集单元2221与第二电池组221中的每个单体电池电连接，可以采集第二电池组221中的每个单体电池的电压信号和电流信号，将每个单体电池的电压信号传送至第二电池管理单元2222，第二管理单元将第二电池组221的电压信号传送至第一管理单元和主控模块10。

若主控模块10确定第一电池组211需要旁路，第二电池组221不需要旁路时，第一电池管理单元2122将第一采集单元2121输出的第一电池组211中每个单体电池的电压与第二电池组221中每个单体电池的电压进行比较。若第一电池组211中每个单体电池的电压均大于第二电池组221中每个单体电池的电压，确定第一电池组211需要旁路，第一电池管理单元2122控制第二开关KM2断开，并控制第三开关KM3导通，实现第一电池组211旁路。此时，第二电池管理单元2222也将第二采集单元2221输出的第二电池组221中每个单体电池的电压与第一电池组211中每个单体电池的电压进行比较。若第二电池组221中每个单体电池的电压均小于第一电池组211中每个单体电池的电压，确定第二电池组221不需要旁路，第二电池管理单元2222控制第六开关KM6断开，并控制第五开关KM5导通，给第二电池组221充电。

示例性的，第一采集单元2121可以包括模拟前端采集芯片，用于采集单体电池的电压，并通过通信总线输入至第一电池管理单元2122。其中，通信总线可以采样I²C、SPI等均可实现。对通信总线的类型不做限定。第一电池管理单元2122包括集成芯片，当集成芯片接收到第一采集单元2121输出的每个单体电池的电压后经过运算和比较，判断第一电池组211是否满足旁路条件。

在本申请的一个实施例中，如图2所示，主控模块10包括主控单元101、主开关单元102、第一输入端口B、第二输入端口D、第一输出端口A和第二输出端口C，主开关单元102串接在第一输入端口B和第一输出端口A之间，第二输入端口D和第二输出端口C电连接，主控单元101分别与主开关单元102的控制端、第一电池模组21中的第一电池管理单元2122和第二电池模组22中的第二电池管理单元2222电连接。第一输入端口B和第二输入端口D用于与充电器30电连接。

具体的，主控单元101可以控制主开关单元102的导通与断开。当电池管理系统需要对串联的电池模组进行充电均衡时，主控单元101控制主开关单元102导通，当电池管理系统未处于充电过程中，或者电池系统不需要对串联的电池模组进行充电均衡时，主控单元101控制主开关单元102断开。主控单元101还用于接收每个电池模组的电压信号，并通过运算和比较，确定需要旁路的目标电池模组。

需要说明的是，主控单元101可以根据每个电池模组的电压信号，选取最大电压对应的电池模组作为目标电池模组，将最大电压对应的电池模组旁路。主控单元101控制充电器30为其他电池模组进行充电。主控单元101还可以将其他电池模组旁路，给最大电压对应的电池模组充电到最大安全电压，以最大安全电压作为目标电压，再将其他电池模组充电到目标电压。

在本申请的一个实施例中，主开关单元102包括第七开关KM7，当电池管理系统需要对串联的电池模组进行充电均衡时，主控单元101控制第七开关KM7导通，当电池管理系统未处于充电过程中，或者电池系统不需要对串联的电池模组进行充电均衡时，主控单元101控制第七开关KM7断开。

在本申请的一个实施例中，如图2所示，第一电池模组21还包括第一保险丝F1、第二保险丝F2和第一电阻R1。第一保险丝F1的第一端与第一电池组211的第一电极电连接，第一保险丝F1的第二端与第二保险丝F2的第一端电连接，第一电阻R1的第一端与第二保险丝F2的第二端电连接，第一电阻R1的第二端与第一续流开关单元2131的第一端电连接。第二电池模组22还包括第三保险丝F3、第四保险丝F4和第二电阻R2。第三保险丝F3的第一端与第二电池组221的第一电极电连接，第三保险丝F3的第二端与第四保险丝F4的第一端电连接，第二电阻R2的第一端与第四保险丝F4的第二端电连接，第二电阻R2的第二端与第二续流开关单元2231的第一端电连接。

具体的，第一保险丝F1和第二保险丝F2均用于保护电路，当电路发生过载或者某个元器件发生短路时，电流会迅速增大从而烧坏元器件。在电路中串接保险丝（第一保险丝F1和第二保险丝F2），可以在电流异常或温度异常时熔断自身切断电流。第一电阻R1起限流作用，当主开关单元102和第一续流开关单元2131均导通时，防止回路中的过大的电流流入第一电池组211，对第一电池组211中的单体电池造成损坏。第一电阻R1还用于避免第一续流开关单元2131和第一充电开关单元2132均导通时，电路形成短路。

需要说明的是，本申请实施例提供的第一保险丝F1和第二保险丝F2均用于保护电路。设计人员可以根据实际情况调整电路保护方式，不限于仅使用保险丝作为保护器件，本申请中对保护电路的方式不做限定。

图3示出了本申请一实施例提供的电池管理方法的流程示意图。电池管理方法包括步骤S101至步骤S103。

步骤S101，电池管理模块采集电池组的电压信号，并将电压信号传送至主控模块和其他电池模组中的电池管理模块。

具体的，电池管理模块可以利用电压采集芯片采集电池组的电压信号，将电压采集芯片并联在电池组的两端，通过检测电池组的第一电极和第二电极之间的差值，可以获取电池组的电压，并将电池组的电压传送至主控模块和其他电池模组中的电池管理模块，同时，电池管理模块还可以获取其他电池模组中的电池组的电压。

步骤S102，主控模块根据所有电池管理模块发送的电压信号，确定需要旁路的目标电池模组，并向目标电池模组中的目标电池管理模块发送旁路信号。

具体的，主控模块获取所有电池管理模块发送的电压信号，即主控模块可以获取每个电池模组的电压，将所有电压值进行比较和运算，从中确定需要旁路的目标电池模组。其中，目标电池模组可以为一个，也可以为多个。当确定目标电池模组后，主控模块向目标电池模组中的目标管理模块发送旁路信号，将目标电池模组旁路后，不会对被旁路的目标电池模组中的电池组进行充电，只对未被旁路的其他电池组进行充电，使各个电池组之间电压均衡，从而实现各个电池模组之间的均衡，提高电池模组的寿命。

需要说明的是，主控模块可以根据每个电池模组的电压信号，选取最大电压对应的电池模组作为目标电池模组，将最大电压对应的电池模组旁路。主控模块控制充电器为其他电池模组进行充电。主控模块还可以向其他电池模组发送旁路信号，给最大电压对应的电池模组充电，直到最大安全电压，以最大安全电压作为目标电压，再将其他电池模组充电到目标电压。主控模块还可以将任意两个电池模组的电压值进行比较，确定目标电池模组，并向目标电池模组发送旁路信号，最终实现各个电池模组之间电压均衡。

示例性的，若三个电池模组串联，三个电池模组的最大安全电压为33V。三个电池模组的电压值分别为30V、29.5V和29.85V。主控模块可以将第一个电池模组旁路，以30V为基准电压对其他两个电池模组进行充电，最终实现三个电池模组之间电压均衡。主控模块也可以将其他两个电池模组旁路，对最大电压的电池模组充电到最大安全电压33V，再以33V为基准电压对其他两个电池模组进行充电，最终实现三个电池模组之间电压均衡。

步骤S102包括步骤S1021至步骤S1023。

步骤S1021，主控模块将电压最小的电池组确定为基准电池组。

具体的，主控模块获取所有电池管理模块发送的电压信号，即主控模块可以获取每个电池模组的电压，将所有电压值进行比较，将电压最小的电池组作为基准电池组。

示例性的，若三个电池模组串联，三个电池模组的电压值分别为30V、29.5V和29.85V。主控模块可以将29.5V的电池组作为基准电池组。

步骤S1022，主控模块将与基准电池组的电压差值大于预设值的电池组，确定为目标电池组。

具体的，主控模块获取到所有电池组的电压，并确定基准电池组之后，将其他电池组的电压与基准电池组的电压做差值。若电池组的电压大于基准电池组的电压，且电池组的电压与基准电池组的电压的差值大于预设值，此时，主控模块将该电池组确定为目标电池组。

示例性的，若三个电池模组串联，三个电池模组中电池组的电压值分别为30V、29.5V和29.52V。此时，确定的基准电池组的电压为29.5V。若设定预设值为0.05V，第一个电池组的电压值大于基准电池组的电压值，且与基准电池组的电压差值（0.5V）大于预设值（0.05V），则确定第一个电池组为目标电池组。第三个电池组的电压值大于基准电池组的电压值，且与基准电池组的电压差值（0.02V）小于预设值（0.05V），则确定第三个电池组不是目标电池组。

步骤S1023，主控模块将目标电池组对应的电池模组，确定为目标电池模组。

具体的，一个电池组对应一个电池模组，电池组的电压即为电池模组的电压。当确定与基准电池组的电压差值大于预设值的电池组为目标电池组后，主控模块将目标电池组对应的电池模组，确定为目标电池模组。其中，目标电池模组可以为一个，也可以为多个。

示例性的，若三个电池模组串联，三个电池模组中电池组的电压值分别为30V、29.5V和29.52V。此时，确定的基准电池组的电压为29.5V。若设定预设值为0.05V，第一个电池组的电压值大于基准电池组的电压值，且与基准电池组的电压差值（0.5V）大于预设值（0.05V），则确定第一个电池组为目标电池组。同理，可以确定第三电池组不是目标电池组。此时，只将第一个电池组对应的第一个电池模组确定为目标电池模组。

在本申请的一个实施例中，在主控模块向目标电池模组中的目标电池管理模块发送旁路信号时，主控模块还向充电器发送电压调节指令，以使充电器调节输出参数。

具体的，当确定目标电池模组后，主控模块向目标电池模组中的目标电池管理模块发送旁路信号。同时，主控模块还根据需要充电的电池模组的电压信号向充电器发送电压调节指令，充电器根据主控模块输出的电压调节指令，调节输出参数，使充电器的输出电压大于所有电池模组的电压，达到给不需要旁路的电池模组充电的目的，进而实现各个电池模组之间电压快速均衡。

需要说明的是，主控模块可以根据获取的每个电池模组的实时电压信号，向充电器输出不同的电压调节指令。充电器根据电压调节指令，实时调整充电电压和充电电流，确保每个电池模组之间的电压可以快速的达到均衡。

步骤S103，目标电池管理模块确定是否满足旁路条件，在满足旁路条件时，控制目标电池模组中的目标电池控制电路将目标电池模组中的目标电池组旁路。

具体的，目标电池管理模块可以利用电压采集模块和电压采集芯片采集电池组的电压，并将电池组的电压与基准电压进行比较。若电池组的电压大于基准电压，且电池组的电压与基准电压的差值大于预设值。此时，目标电池管理模块确定满足旁路条件，目标电池管理模块控制目标电池模组中的目标电池控制电路将目标电池模组中的目标电池组旁路。

步骤S103包括步骤S1031至步骤S1033。

步骤S1031，目标电池管理模块确定其他电池组中电压最小的单体电池，作为基准单体电池。

具体的，目标电池管理模块获取其他电池管理模块发送的电压信号，即目标电池管理模块可以获取其他电池组的电压，并可以获取电池组中每个单体电池的电压。将所有单体电池的电压值进行比较，将电压最小的单体电池作为基准单体电池。

示例性的，若两个电池模组串联，且两个电池模组中的电池组均由三个单体电池串联，第一个电池组中三个单体电池的电压分别为3.5V、3.62V和3.6V，第二个电池组中三个单体电池的电压分别为3.55V、3.61V和3.65V。若确定第一个电池组对应的电池管理模块为目标管理模块。此时，可以确定第二个电池组中电压最小的单体电池为第一个单体电池，将第二个电池组中的第一个单体电池作为基准单体电池。

步骤S1032，目标电池管理模块将目标电池组中的每个单体电池的电压与基准单体电池的电压进行比较。

具体的，目标电池管理模块获取到其他电池组中的每个单体电池的电压，并确定基准单体电池之后，将目标电池组中每个单体电池的电压与基准单体电池的电压做差值。

步骤S1033，当目标电池组中的每个单体电池的电压与基准单体电池的电压的差值均大于预设值时，目标电池管理模块确定满足旁路条件。

具体的，若目标电池组中每个单体电池的电压均大于基准单体电池的电压，且目标电池组中每个单体电池的电压均与基准单体电池电压的差值大于预设值。此时，目标电池管理模块确定满足旁路条件。

示例性的，若两个电池模组串联，且两个电池模组中的电池组均由三个单体电池串联，第一个电池组中三个单体电池的电压分别为3.64V、3.67V和3.69V，第二个电池组中三个单体电池的电压分别为3.55V、3.61V和3.63V。若设定预设值为0.05V，基准单体电池为第二个电池组中的第一个单体电池，第一个电池组为目标电池组。此时，第一个电池组中每个单体电池的电压均大于基准单体电池的电压（3.55V），目标电池管理模块确定满足旁路条件。

在本申请的一个实施例中，步骤S103还包括步骤S1034。

步骤S1034，目标电池管理模块控制目标电池控制电路中的充电开关单元断开，并控制目标电池控制电路中的旁路开关单元导通。

具体的，当目标电池管理模块确定满足旁路条件时，控制目标管理模块中的电池控制电路将目标电池组旁路，即电池管理模块控制将目标电池控制电路中的充电开关单元断开，并控制目标电池控制电路中的旁路开关单元导通。

需要说明的是，确定需要将目标电池组旁路后，在充电开关单元断开之前，电池管理模块先控制续流开关单元导通，电能可以经过续流开关单元传输至其他电池模组，为整个电池管理系统提供供电回路，保证电池管理系统的正常供电。再控制充电开关单元断开，并控制旁路开关单元导通，最后控制续流开关单元断开。实现对目标电池组旁路，使各个电池模组之间电压达到均衡。

本申请还公开了一种电源设备，包括上述的电池管理系统，并采用上述的电池管理方法，可以实现电池模组之间电压均衡，提高电池模组的寿命。

由于本实施例中电源设备所实现的处理及功能基本相应于前述电池管理系统的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，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、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

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单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池管理系统，其特征在于，包括主控模块和多个依次串联的电池模组，所述电池模组包括电池组、电池管理模块和电池控制电路，所述电池控制电路分别与所述电池管理模块和所述电池组电连接，所述电池管理模块分别与所述主控模块和其他所述电池模组中的电池管理模块电连接；

所述电池管理模块用于采集所述电池组的电压信号，并将电压信号传送至所述主控模块和其他所述电池模组中的电池管理模块；

所述主控模块用于根据所有所述电池管理模块发送的电压信号，确定需要旁路的目标电池模组，并向所述目标电池模组中的目标电池管理模块发送旁路信号；

当接收到所述旁路信号后，所述目标电池管理模块用于确定是否满足旁路条件，在满足旁路条件时，控制所述目标电池模组中的目标电池控制电路将所述目标电池模组中的目标电池组旁路。

2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池控制电路包括续流开关单元、充电开关单元和旁路开关单元；

所述续流开关单元的控制端、所述充电开关单元的控制端和所述旁路开关单元的控制端均与所述电池管理模块电连接；

所述续流开关单元的第一端分别与所述充电开关单元的第一端和所述电池组的第一电极电连接；

所述续流开关单元的第二端分别与所述充电开关单元的第二端、所述旁路开关单元的第一端和所述主控模块的第一输出端口电连接，或者，所述续流开关单元的第二端分别与所述充电开关单元的第二端、所述旁路开关单元的第一端和相邻所述电池模组中的电池控制电路电连接；

所述旁路开关单元的第二端分别与所述电池组的第二电极和相邻所述电池模组中的续流开关单元的第二端电连接，或者，所述旁路开关单元的第二端分别与所述电池组的第二电极和所述主控模块的第二输出端口电连接。

3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池组包括多个依次串联的单体电池，第一个所述单体电池的第一电极分别与所述续流开关单元的第一端和所述充电开关单元的第一端电连接，最后一个所述单体电池的第二电极与所述旁路开关单元的第二端电连接。

4.根据权利要求3所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理模块包括采集单元和电池管理单元；

所述采集单元分别与所述电池管理单元和每个所述单体电池电连接，所述电池管理单元分别与所述主控模块和其他所述电池模组中的电池管理单元电连接。

5.根据权利要求4所述的电池管理系统，其特征在于，所述主控模块包括主控单元、主开关单元、第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口和第二输出端口，所述主开关单元串接在所述第一输入端口和所述第一输出端口之间，所述第二输入端口和所述第二输出端口电连接，所述主控单元分别与所述主开关单元的控制端和所有所述电池模组中的电池管理单元电连接；所述第一输入端口和所述第二输入端口用于与充电器电连接。

6.一种电池管理方法，其特征在于，应用于权利要求1-5任一项所述的电池管理系统，所述电池管理方法包括：

电池管理模块采集电池组的电压信号，并将所述电压信号传送至主控模块和其他电池模组中的电池管理模块；

所述主控模块根据所有所述电池管理模块发送的电压信号，确定需要旁路的目标电池模组，并向所述目标电池模组中的目标电池管理模块发送旁路信号；

所述目标电池管理模块确定是否满足旁路条件，在满足旁路条件时，控制所述目标电池模组中的目标电池控制电路将所述目标电池模组中的目标电池组旁路。

7.根据权利要求6所述的电池管理方法，其特征在于，所述主控模块根据所有所述电池管理模块发送的电压信号，确定需要旁路的目标电池模组，包括：

所述主控模块将电压最小的电池组确定为基准电池组；

所述主控模块将与所述基准电池组的电压差值大于预设值的电池组，确定为目标电池组；

所述主控模块将所述目标电池组对应的电池模组，确定为所述目标电池模组。

8.根据权利要求6所述的电池管理方法，其特征在于，所述目标电池管理模块确定是否满足旁路条件，包括：

所述目标电池管理模块确定其他所述电池组中电压最小的单体电池，作为基准单体电池；

所述目标电池管理模块将所述目标电池组中的每个单体电池的电压与所述基准单体电池的电压进行比较；

当所述目标电池组中的每个单体电池的电压与所述基准单体电池的电压的差值均大于预设值时，所述目标电池管理模块确定满足旁路条件。

9.根据权利要求6所述的电池管理方法，其特征在于，所述控制所述目标电池模组中的目标电池控制电路将所述目标电池模组中的目标电池组旁路，包括：

所述目标电池管理模块控制所述目标电池控制电路中的充电开关单元断开，并控制所述目标电池控制电路中的旁路开关单元导通。

10.根据权利要求6-9任一项所述的电池管理方法，其特征在于，在所述主控模块向所述目标电池模组中的目标电池管理模块发送旁路信号时，还包括：

所述主控模块向充电器发送电压调节指令，以使所述充电器调节输出参数。

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