TW201325023A - 一種對相互串聯的複數電池單元進行主動平衡的方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種對相互串聯的複數電池單元進行主動平衡的方法，其包括如下步驟：首先擷取所有電池單元中單個電池單元或多個電池單元的電壓值；然後判斷擷取的電壓值中的最高電壓值是否大於或等於第一電壓閾值。如果是，則繼續判斷所述電壓值中是否存在特定電壓值，其中所述特定電壓值與最高電壓值的差值大於或等於第二電壓閾值。如果存在所述特定電壓值，則啟動對所述特定電壓值對應的特定電池單元的主動平衡以進行充電。通過採用這樣的主動平衡的方法，可以及時地給需要平衡的電池單元進行充電平衡，防止電池單元的劣化，並且這種對電池組進行主動平衡的方法簡單，硬體容易實現，提升了系統效率。

Description

一種對相互串聯的複數電池單元進行主動平衡的方法

本發明係屬於電池領域，具體涉及一種對相互串聯的複數電池單元進行主動平衡的方法。

電池管理系統通常負責電池組中電池電量之計算、電池保護，電池間之電量平衡控制、以及電池管理系統內外之信號通訊等。在現有技術中，一般使用到電池之產品，都需要搭配電池管理系統來控制。

由於電池在製造過程中很難確保具有完全之均一性，各串聯之電池單元之間會存在充電或放電特性之差異。因此，當使用串聯電池單元之電池組時，會存在這樣的問題：充電時，同一電池組中，即使某些電池單元被過度充電，也仍然存在某些電池單元尚未達到飽和；又或放電時，同一電池組中，有些電池單元尚未完全放電，但仍有些電池單元被過度放電。此外，如果電池單元長期被過度放電/充電，在構成電池單元之材料中可能會出現顯著劣化，使得電池單元之特性變得不同，而這種劣化是加劇電池單元間差異的原因之一。

所以現有技術中通過提供電池單元管理系統之電量平衡功能來解決上述問題。

現有的電量平衡方法主要有兩種，其中一種為被動式電量平衡，即將電池單元中多餘之電量以電阻方式耗散成熱，但僅能在充電時進行。另一種為主動式電量平衡，其採用能量轉移之方式，將電池組中多餘電量轉移到電量不足之電池單元中，並可以在電池充電、放電以及不工作時都能進行，從而滿足電池組更多情況之需要。

現有技術中，主動式電量平衡常需要較多的判斷、啟動過程，效率較低。

本發明之目的在於提供一種對相互串聯的複數電池單元進行主動平衡的方法，其實現方式簡單，提高了系統效率。

根據本發明的一種實施例，提供一種對相互串聯的複數電池單元進行主動平衡的方法，該方法包括如下步驟：擷取所有電池單元中單個電池單元或多個電池單元的電壓值；判斷所述電壓值中的最高電壓值是否大於或等於第一電壓閾值；如果是，則繼續判斷所述電壓值中是否存在特定電壓值，其中所述特定電壓值與最高電壓值的差值大於或等於第二電壓閾值；如果存在所述特定電壓值，則啟動對所述特定電壓值對應的特定電池單元的主動平衡以進行充電。

於本發明的一具體實施例中，複數電池單元被劃分為複數電池模組，所述對特定電池單元進行主動平衡的步驟包括：確定能夠輸出電能的一個或多個電池模組；從所述一個或多個電池模組中抽取電能，並對所述特定電池單元進行充電。

於本發明的一具體實施例中，所述對特定電池單元進行主動平衡的步驟還包括：計算所述特定電池單元需要充電的電量值；從累加電壓值排名靠前的複數電池模組中，從前往後依次判斷每個模組所允許輸出的電量值，當所允許輸出的電量值累計開始大於或等於所需要充電的電量值時，確定所述能夠輸出電能的一個或多個電池模組。

於本發明的一具體實施例中，確定能夠輸出電能的一個或多個電池模組的步驟還包括，當所有電池模組所允許輸出的電量值累計還無法滿足所需要充電的電量值時，確定所有電池模組輸出電能。

於本發明的一具體實施例中，所述電量值通過特定時間段內電池單元的輸入或輸出功率來表徵。

於本發明的一具體實施例中，當擷取的電壓值為多個電池單元的電壓值時，所述特定電池單元包括與該電壓值對應的所述多個電池單元。

於本發明的一具體實施例中，所述對特定電池單元進行主動平衡的步驟包括，對所述多個電池單元輪流充電。

根據本發明的另一種實施例，提供一種對相互串聯的複數電池模組進行主動平衡的方法，其中每一電池模組包括相互串聯的複數電池單元，該方法包括如下步驟：確定所需要充電的特定電池單元；確定能夠輸出電能的電池模組；以及從所確定的電池模組中抽取電能，對所述特定電池單元進行充電。

於本發明的另一具體實施例中，所述確定特定電池單元的步驟還包括，計算所述特定電池單元需要充電的電量值；所述確定能夠輸出電能的電池模組的步驟還包括，從累加電壓值排名靠前的複數電池模組中，從前往後依次判斷每個電池模組所允許輸出的電量值，當所允許輸出的電量值累計開始大於或等於所需要充電的電量值時，確定所述一個或多個電池模組輸出電能。

於本發明的一具體實施例中，所述特定電池單元包括特定電池模組中的所有電池單元；所述對特定電池單元進行充電的步驟包括，對特定電池模組中的所有電池單元輪流充電。

本發明通過上述實施例，可具有下述功效：提供了一種對相互串聯的複數電池單元進行主動平衡的方法，通過判斷電池組中的電池單元是否存在高於第一電壓閾值的電壓值，並進一步判斷是否存在具有特定電壓值的電池單元，即需要被充電平衡的電池單元。通過這樣的主動平衡的方法，可以及時地給需要平衡的電池單元進行充電平衡，防止電池單元中材料的劣化，並且這種對電池組進行主動平衡的方法簡單，硬體容易實現，提升了系統效率。

以上之概述與接下來的詳細說明及附圖，皆是為了能進一步說明本發明為達成預定目的所採取之方式、手段及功效。而有關本發明的其他目的及優點，將在後續的說明及圖式中加以闡述。

以下將結合附圖所示的各實施方式對本發明進行詳細描述。但該等實施方式並不限制本發明，本領域的普通技術人員根據該等實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本發明的保護範圍內。

在本發明的一些具體實施方式中，電池組包括若干相互串聯的電池單元，在其它實施方式中，若干電池單元可以被劃分為若干電池模組，不同的電池模組包含的電池單元的數量可以相同，也可以不相同。

第一圖所示的是本發明對相互串聯的複數電池單元進行主動平衡的方法中電池管理系統的第一實施例。電池管理系統包括相互串聯的複數電池單元52、電壓偵測模組30、主動平衡模組20、控制器10、以及一對信號總線CH_P、CH_N。在本實施例中，該複數電池單元構成一電池模組，然後與其它電池模組串聯。當然，其它實施例中，該複數電池單元也可直接構成一電池組。

控制器10與電壓偵測模組30以及主動平衡模組20電性連接，其控制電壓偵測模組30可選擇地偵測複數電池單元52之一的電壓，並根據擷取的電壓信號確定需要充電的特定電池單元。控制器10還通過控制主動平衡模組20接收複數電池單元中所有電池單元的總電壓，並給確定的需要充電的特定電池單元進行充電。

信號總線CH_P、CH_N被設置為可選擇地與複數電池單元52之一的正、負極電性連接，同時該信號總線CH_P、CH_N還與電壓偵測模組30以及主動平衡模組20電性連接。這樣，信號總線CH_P、CH_N就同時提供了電壓偵測模組30偵測電池單元52電壓的電流通路，以及主動平衡模組20給特定電池單元進行充電的電流通路。

電池管理系統還包括連接在複數電池單元52和控制器10之間的開關模組41。其包括與上述複數電池單元52對應的複數開關矩陣401、402...40n。控制器10可以通過控制開關模組41中與電池單元52對應的開關矩陣的打開和關斷來選擇信號總線CH_P、CH_N與相應的電池單元電性連通。在本實施例中，由於電池單元52的電壓偵測過程與主動平衡過程分別完成於不同的時間段內，所以控制器10至少在偵測期間和主動平衡期間工作。

當控制器10工作在偵測期間時，其通過開關模組41接通需要偵測的電池單元與信號總線CH_P、CH_N電性連接，同時控制電壓偵測模組30通過信號總線CH_P、CH_N擷取該電池單元的電壓信號；進一步地，當控制器10工作在主動平衡期間時，其通過控制需要被充電的特定電池單元與信號總線電性CH_P、CH_N連通，並通過主動平衡模組20對該特定電池單元進行充電。

作為優選的實施例，一個偵測期間和一個主動平衡期間的總時間長度為2秒，把這2秒分為八個時段，其中第一個時段用於偵測，其餘七個時段用於主動平衡。例如，在前0.25秒中，控制器10控制電壓偵測模組30和開關模組41對複數電池單元52進行逐個掃描以偵測電壓，而在接下來的1.75秒中，控制器10控制主動平衡模組20和開關模組41對需要充電的特定電池單元進行充電，並如此循環。應當可以理解的是，在其它實施例中，偵測期間和主動平衡期間的時間長度可根據設計要求而相應調整；此外，偵測時段除偵測電壓外，還可用於偵測電流、電池溫度等資訊。

如本領域普通技術人員所熟知，開關模組41可以包括三極管、可控矽、繼電器開關、或金屬氧化物半導體場效應管(Metallic Oxide Semiconductor Field Effect transistor,MOSFET)等常見的開關形式。在本實施例中，開關模組41採用MOSFET，並且開關模組41中每個開關矩陣都包括四個MOSFET。

控制器10可以包括微處理器(MCU)，該MCU可以包括中央處理單元(Central Processing Unit,CPU)、只讀存儲模組(read-only memory,ROM)、隨機存儲模組(random access memory,RAM)、定時模組、數位類比轉換模組(A/D converter)、以及複數輸入/輸出端口。當然，控制器10也可以採用其它形式的積體電路，如：特定用途積體電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)或現場可程式化閘陣列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等。

繼續參照第一圖，作為優選的實施例，開關模組41和控制器10之間還連接有光隔離模組60，該光隔離模組60包括與開關矩陣401、402...40n分別對應的複數光耦合器。控制器10通過光耦合器來控制開關模組41中相應開關矩陣的打開或關閉。同時，光隔離模組60還可避免電池管理系統中電流產生的雜亂信號對控制器10的影響，保證系統工作的穩定可靠。在本實施例中，主動平衡模組20還包括與電池模組51對應的第二級DC/DC轉換器，來自於電池模組51的主動平衡電流通過該第二級DC/DC轉換器降壓後傳輸至需要平衡的特定電池單元中。

配合參照第三圖至第八圖，以下介紹控制器如何控制構成開關矩陣的四個MOSFET進行工作的一具體實施例。在本實施例中，控制器採用了ARM公司的STM32系列的CPU。MCU首先通過端口16、25、27輸出高電平信號BL_ON、PWR_IN、CH01；接著，如第七圖所示，光耦合器61的端口PIN3、4、13、14被CH01高電平驅動導通，使得電源信號12CD輸入網路CD01。如第八圖所示，由於Q5-A、Q5-B、Q6-A、Q6-B的柵極與網路CD01相連接，因此Q5-A、Q5-B、Q6-A、Q6-B所構成的開關矩陣403導通，並使得B01、B02網路分別與信號總線CH_N、CH_P接通。如第五圖所示，P5、Q20由PWR_IN高電平驅動導通，使得外部電源12E、GNE給第二級DC/DC轉換器供電，此時第二級DC/DC轉換器開始工作，並產生3.5V左右的平衡電壓。P7、Q22-A、Q22-B由BL-ON高電平驅動導通，使得信號總線CH_N與DC_ON接通，至此開關模組41中的開關矩陣403被導通，從而主動平衡模組20、電壓偵測模組30通過被開關矩陣403導通的電路通路偵測相應電池單元的電壓，以及當該電池單元需要平衡時，對其進行充電。

參第二圖，介紹本發明對相互串聯的複數電池單元進行主動平衡的方法中電池管理系統的第二實施例。在本實施例中，電池管理系統同樣包括電池組50、控制器10、主動平衡模組、電壓偵測模組、開關模組、光隔離模組等。但為了便於說明，第二圖中省略了電壓偵測模組、並將開關模組與光隔離模組統稱為開關電路40。本實施例中，主動平衡模組包含了用於直流電轉換的DC/DC轉換組件；電池組50包含複數串聯的電池模組51，電池模組51同樣包含了複數串聯的電池單元52。

其中，DC/DC轉換組件包括一第一級DC/DC轉換器211、複數第二級DC/DC轉換器212、以及複數輸出DC/DC轉換器22。第一級DC/DC轉換器211可以擷取電池組50中複數電池模組51的總電壓並經過直流降壓轉換輸出低於總電壓的第一輸出電壓；複數輸出DC/DC轉換器22可以從相對應的電池模組51中的至少一個電池單元52擷取輸出，並輸出第二輸出電壓。本實施例中，輸出DC/DC轉換器22從電池模組51的所有電池單元擷取輸出。第二級DC/DC轉換器212設置為與相應電池模組51對應連接，其可以擷取上述的第一級DC/DC轉換器211的輸出或者至少一個輸出DC/DC轉換器22的輸出，並可選擇地輸出電流給其對應電池模組51中的特定電池單元進行充電。

在本實施例中，控制器10還通過電壓偵測模組擷取複數電池單元52的電壓信號，並根據獲得的電壓信號確定需要充電的特定電池單元，以及確定是否開啟上述的至少一個輸出DC/DC轉換器22來提供特定電池模組的輸出、還是整個電池組的輸出來提供平衡所需的電能。

在更加具體的實施例中，第一級DC/DC轉換器211和輸出DC/DC轉換器22並聯設置，並且輸出DC/DC轉換器22輸出的第二輸出電壓被設置為大於第一級DC/DC轉換器211輸出的第一輸出電壓。這樣設置的目的是為了使輸出DC/DC轉換器可以優先於第一級DC/DC轉換器211輸出電能。例如：第一輸出電壓為12V，第二級輸出電壓為15V，那麼當控制器10確定通過一個或多個電池模組輸出電能時，被確定的輸出DC/DC轉換器22相對於第一級DC/DC轉換器211就可以取得優先權，即由輸出DC/DC轉換器22輸出平衡所需電能，而第一級DC/DC轉換器不會輸出電能。

作為優選的實施例，輸出DC/DC轉換器22可以擷取與其對應的電池模組中所有電池單元的輸出，並通過相應的第二級DC/DC轉換器212對特定電池單元充電。當然，在其它實施例中，輸出DC/DC轉換器22也可以僅從相對應的電池模組中擷取一個或多個具有較高電量的電池單元的輸出，來給特定的電池單元充電。

優選地，本實施例中，電池管理系統還包括與第一級DC/DC轉換器211連接設置在一起的蓄電裝置23，其可以儲存第一級DC/DC轉換器211輸出的電能，並可代替第一級DC/DC轉換器211來給第二級DC/DC轉換器212供電。

每一第二級DC/DC轉換器212和相應的電池模組之間設置有開關電路40，該開關電路40包括與相應電池模組中複數電池單元對應的開關矩陣401、402...40n，和光耦合器。控制器10通過控制開關矩陣401、402...40n的打開和關斷來選擇建立相應電池模組中特定電池單元和相應第二級DC/DC轉換器212之間的電性通路。關於控制器控制開關矩陣的原理已在上述實施例中詳細說明，申請人在此不再贅述。在其它實施例中，也可對相應電池模組中所有電池單元進行充電，在這種情況下，對該電池模組中所有電池單元輪流進行充電，即控制器10依次控制打開開關矩陣中的一個，同時關斷其他，如此輪轉以完成充電過程。

作為優選的實施例，電池組50與第一級DC/DC轉換器211之間還設置有開關70，通過關斷開關70，以避免控制器10在停止電池組50供電時(如電池過放)，電池組50仍通過第一級DC/DC轉換器211或蓄電裝置23消耗電能，從而影響了電池組的使用壽命。

繼續參照第二圖，事實上，在本實施例中，DC/DC轉換組件至少具有兩種不同的工作模式。在第一模式：DC/DC轉換組件接收複數電池單元(即電池組50)中所有電池單元52的總電壓，並降壓後傳輸給特定的電池單元進行充電；在第二模式：DC/DC轉換組件接收複數電池單元52中部分電池單元的累加電壓，並經過電壓轉換後傳輸給特定的電池單元以進行充電。應當理解的是，這裡所說的複數電池單元52的累加電壓可以包括單個或多個電池模組51中所有電池單元的累加電壓。

如前所述：當DC/DC轉換組件中的第一級DC/DC轉換器211輸出的第一輸出電壓小於輸出DC/DC轉換器212輸出的第二輸出電壓時，控制器10可以控制DC/DC轉換組件工作在第二模式下，此時第二級DC/DC轉換器212中的一個或多個被選擇來擷取複數輸出DC/DC轉換器22中一個或多個的輸出電能。反之，當控制器控制DC/DC轉換組件在第一模式下工作時，第二級DC/DC轉換器212中的一個或多個被選擇來擷取第一級DC/DC轉換器211的輸出電能。

以下結合第九圖說明本發明對相互串聯的複數電池單元進行主動平衡的方法中，控制器10對複數電池單元進行主動平衡的一個具體實施例。首先，控制器10偵測電池組50中各電池單元或電池模組的電壓、電流、溫度等參數資訊(步驟801)。其中對電壓的偵測包括擷取所有電池單元中單個電池單元或多個電池單元(如由多個電池單元構成的一個或多個電池模組)的電壓值。

然後對獲得的參數進行分析判斷(步驟802)，並決定是否需要開啟保護，如過充保護、過放保護、短路保護、過溫保護等。例如：將獲得的電壓參數與一預定閾值範圍進行比較，如果測得的電壓值超出該預定閾值範圍的上限，則開啟過充保護；如果測得的電壓值小於該預定閾值範圍的下限，則開啟過放保護。在其它的實施例中，也可以將獲得的電流參數與一預定閾值進行比較，如果測得的電流過大，則開短路保護；類似地，對於獲得的溫度參數，也會與一對應的閾值比較，如果溫度過高超出該閾值，則需要開啟過溫保護。

接著如果電池組被判斷為需要進行保護，則開啟對應的過充保護、和/或過放保護、和/或短路保護、和/或過溫保護(步驟804)。具體到電路中，可以為斷開外部充電器與電池組的連接，和/或斷開電池組與用電負載的連接。

如果不需要對電池組進行保護，則對其進行是否需要主動平衡啟動條件的判定(步驟803)。其中，判定是否需要平衡的步驟如下：首先，根據控制器偵測到的單個或多個各電池單元的電壓值，判斷其中的最高電壓值是否大於或等於第一電壓閾值；如果是，則繼續判斷偵測到的電壓值中是否存在特定電壓值，所謂特定電壓值即是與最高電壓值的差值大於或等於第二電壓閾值的電壓值；如果存在所謂的特定電壓值，則控制器控制啟動主動平衡。

在具體的實施例中，可以設第一電壓閾值為3.45V，第二電壓閾值為30mV。也就是說，當電池組中電池單元的最高電壓大於3.45V，並且存在與該最高電壓的差值大於或等於30mV的特定電池單元，則電池管理系統的主動平衡啟動。

在其它的實施例中，如果主動平衡的物件非單個電池單元，而是電池模組的話，則第一電壓閾值設為3.45V×單個電池模組中所有電池單元的數量，第二電壓閾值相應地設為30mV×單個電池模組中所有電池單元的數量。應當理解的是，該第一電壓閾值和第二電壓閾值可以根據不同設計需要進行相應的調整。

在電池管理系統啟動了相關保護的情況下，則需要進一步對其開啟的保護是否與平衡相關聯進行判定(步驟805)。也就是說，如果該保護對應的情況是由於電池組中電池單元電壓過低，例如都低於3.45V，則關閉平衡(步驟806)，隨後本輪分析結束(步驟813)；如果該保護是對應到其它類型的保護，則繼續對該電池組進行是否需要進行主動平衡的條件判定(步驟803)。

對於需要進行主動平衡的狀況，則還需要對偵測到的各電池單元的電壓進一步地分析。

如果電池組內一個或複數個電池模組中的部分電池單元需要進行平衡，則對其進行組內平衡，此時控制器執行組內平衡策略(步驟807)。控制器計算需要平衡的特定電池單元需要充電的電量值(步驟808)，以及累加電壓值排名靠前的複數電池模組，並按照電壓值排名的高低從前往後依次計算判斷每個電池模組允許輸出的電量值；當所允許輸出的電量值累計開始大於或等於平衡所需的電量值時，也就確定了能夠輸出電能的一個或電池模組，此時開始對需要平衡的電池模組中的需要平衡的電池單元進行充電(步驟809)。

在本實施例中，電量值的大小是通過特定時間內電池單元的輸入或輸出的功率來表徵。例如，假設電池組中包括電池模組BM1、BM2...BM8，並且電池模組BM1、BM2...BM8中電池單元的最高電壓大於3.45V，同時電池模組BM1和BM4中分別有2顆和3顆電池單元的電壓與該最高電壓的差值大於或等於30mV，則BM1中的這2顆電池單元和BM4中的這3顆電池單元確定為需要進行充電的特定電池單元。隨後，確定所有電池模組中累加電壓值排名前五的模組，按從高到低排名依次為BM6、BM7、BM8、BM9、BM10，則依次計算這五個電池模組允許輸出的功率，直至允許輸出的功率累加值大於或等於需要平衡的功率，隨後進行主動平衡。但是，在其它的實施例中，也可以通過電容、電壓、電感等其它物理特性參數來表徵電池單元的電量值；並且在對需要平衡的電池單元進行平衡時，也可先輸出BM6允許輸出的功率，如果不夠，則繼續輸出BM7允許輸出的功率，依次類推，直至滿足平衡的最低功率需求。

如果電池組內同一電池模組中各電池單元的電壓差異很小，則可直接對該電池模組進行充電，即對其進行組間平衡，此時控制器執行組間平衡策略(步驟810)。此時，控制器計算需要平衡的特定電池模組需要充電的電量值(步驟811)，以及累加電壓值排名靠前的複數電池模組，並按照電壓值排名的高低從前往後依次計算判斷每個電池模組允許輸出的電量值。當所允許輸出的電量值累計開始大於或等於平衡所需的電量值時，也就確定了能夠輸出電能的一個或電池模組。此時組外的電池模組開始對需要平衡的電池模組中的所有電池單元輪流進行充電(步驟812)。

類似地，在具體的實施例中，假設電池組中包括電池模組BM1、BM2...BM8，並且同一電池模組內各電池單元的電壓幾乎一致。此時，如果電池模組BM1、BM2...BM8中的最高電壓大於3.45V×對應電池模組中所有電池單元的數量，並且存在與該最高電壓電池模組的電壓差值大於或等於30mV×對應電池模組中所有電池單元的數量的電池模組。則按照與組內平衡策略類似的方法，按照各電池模組的電壓高低，依次對需要平衡的電池模組內的電池單元輪流進行充電，直至平衡結束。關於主動平衡的具體過程，申請人在此不再贅述。

在其它實施例中，如果按照計算判斷出電池組中所有電池模組允許輸出的電量的累加值都小於平衡所需的電量值時，則確定由第一級DC/DC轉換器，即所有電池模組，來輸出電能，以對需要平衡的電池單元或電池模組進行充電。

本發明的技術方案有益效果如下：

採用了與電壓偵測模組30以及主動平衡模組20電性連接的信號總線CH_P、CH_N，控制器10可以控制電壓偵測模組30通過信號總線CH_P、CH_N傳輸電壓偵測信號，同時控制器10還可以控制主動平衡模組20通過信號總線CH_P、CH_N對特定的電池單元進行充電。簡化了線路架構的複雜程度，並進而減少了使用的光耦合器的數量，降低了設計製造成本。

採用了第一級DC/DC轉換器211、輸出DC/DC轉換器22配合輸出電能至第二級DC/DC轉換器212，並進而對特定電池單元充電。並且優先地，控制器10可以控制輸出DC/DC轉換器22將具有較高電量的電池模組直接輸出電流給需要補充電量的電池單元或電池模組，這樣就可不必都需要通過第一級DC/DC轉換器將所有電池單元的電能輸出來給需要充電的電池單元或電池模組進行充電，從而減少了電能平衡所需要的時間，提高了系統效率。

由於電池管理系統具有兩種工作模式，即第一模式：將複數電池單元中所有電池單元的總電壓降壓後傳輸給特定電池單元以進行充電；和第二模式：將複數電池單元中部分電池單元的累加電壓經電壓轉換後傳輸給特定的電池單元以進行充電。電池管理系統可以根據不同的情況採取不同的模式對特定電池單元進行充電，而不需要總是由所有電池單元對特定電池單元充電，更加靈活，從而減少了電能平衡所需要的時間，並且提高了系統效率。

通過判斷電池組中的電池單元是否存在高於第一電壓閾值的電壓值，並進一步判斷是否存在具有特定電壓值的電池單元，即需要被充電平衡的電池單元。通過這樣的主動平衡的方法，可以及時地給需要平衡的電池單元進行充電平衡，防止電池單元中材料的劣化。並且這種對電池組進行主動平衡的方法簡單，硬體容易實現，提升了系統效率。

對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附申請專利範圍而不是上述說明限定，因此旨在將落在申請專利範圍的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將申請專利範圍中的任何附圖標記視為限制所涉及的申請專利範圍。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施例加以描述，但並非每個實施例僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。

10．．．控制器

20．．．主動平衡模組

211．．．第一級DC/DC轉換器

212．．．第二級DC/DC轉換器

22．．．輸出DC/DC轉換器

23．．．蓄電裝置

30．．．電壓偵測模組

40．．．開關電路

41．．．開關模組

401、402、403...40n．．．開關矩陣

50．．．電池組

51．．．電池模組

52．．．電池單元

60．．．光隔離模組

61．．．光耦合器

70．．．開關

第一圖係本發明電池管理系統之一具體實施例之電路原理示意框圖；

第二圖係本發明電池管理系統之又一具體實施例之電路原理示意框圖；

第三圖係本發明電池管理系統中控制器之一具體實施例之電路示意圖；

第四圖係本發明電池管理系統中電壓偵測模組之一具體實施例之電路示意圖；

第五圖係本發明電池管理系統中第二級DC/DC轉換器之一具體實施例之電路示意圖；

第六圖係本發明電池管理系統中輸出DC/DC轉換器之一具體實施例之電路示意圖；

第七圖係本發明電池管理系統中光隔離模組之一具體實施例之電路示意圖；

第八圖係本發明電池管理系統中開關模組之一具體實施例之電路示意圖；

第九圖係本發明電池管理系統一具體實施例中對特定電池單元進行平衡之流程示意圖。

Claims (10)

1. 一種對相互串聯的複數電池單元進行主動平衡的方法，該方法包括如下步驟：擷取所有電池單元中單個電池單元或多個電池單元的電壓值；判斷所述電壓值中的最高電壓值是否大於或等於第一電壓閾值；如果是，則繼續判斷所述電壓值中是否存在特定電壓值，其中所述特定電壓值與最高電壓值的差值大於或等於第二電壓閾值；如果存在所述特定電壓值，則啟動對所述特定電壓值對應的特定電池單元的主動平衡以進行充電。
2. 如申請專利範圍第1項所述之對相互串聯的複數電池模組進行主動平衡的方法，複數電池單元被劃分為複數電池模組，所述對特定電池單元進行主動平衡的步驟包括：確定能夠輸出電能的一個或多個電池模組；從所述一個或多個電池模組中抽取電能，並對所述特定電池單元進行充電。
3. 如申請專利範圍第2項所述之對相互串聯的複數電池模組進行主動平衡的方法，所述對特定電池單元進行主動平衡的步驟還包括：計算所述特定電池單元需要充電的電量值；從累加電壓值排名靠前的複數電池模組中，從前往後依次判斷每個模組所允許輸出的電量值，當所允許輸出的電量值累計開始大於或等於所需要充電的電量值時，確定所述能夠輸出電能的一個或多個電池模組。
4. 如申請專利範圍第3項所述之對相互串聯的複數電池模組進行主動平衡的方法，確定能夠輸出電能的一個或多個電池模組的步驟還包括，當所有電池模組所允許輸出的電量值累計還無法滿足所需要充電的電量值時，確定所有電池模組輸出電能。
5. 如申請專利範圍第3項或第4項所述之對相互串聯的複數電池模組進行主動平衡的方法，所述電量值通過特定時間段內電池單元的輸入或輸出功率來表徵
6. 如申請專利範圍第1項所述之對相互串聯的複數電池模組進行主動平衡的方法，當擷取的電壓值為多個電池單元的電壓值時，所述特定電池單元包括與該電壓值對應的所述多個電池單元。
7. 如申請專利範圍第6項所述之對相互串聯的複數電池模組進行主動平衡的方法，所述對特定電池單元進行主動平衡的步驟包括，對所述多個電池單元輪流充電。
8. 一種對相互串聯的複數電池模組進行主動平衡的方法，其中每一電池模組包括相互串聯的複數電池單元，該方法包括如下步驟：確定所需要充電的特定電池單元；確定能夠輸出電能的電池模組；以及從所確定的電池模組中抽取電能，對所述特定電池單元進行充電。
9. 如申請專利範圍第8項所述之對相互串聯的複數電池模組進行主動平衡的方法，所述確定特定電池單元的步驟還包括，計算所述特定電池單元需要充電的電量值；所述確定能夠輸出電能的電池模組的步驟還包括，從累加電壓值排名靠前的複數電池模組中，從前往後依次判斷每個電池模組所允許輸出的電量值，當所允許輸出的電量值累計開始大於或等於所需要充電的電量值時，確定所述一個或多個電池模組輸出電能。
10. 如申請專利範圍第8項所述之對相互串聯的複數電池模組進行主動平衡的方法，所述特定電池單元包括特定電池模組中的所有電池單元；所述對特定電池單元進行充電的步驟包括，對特定電池模組中的所有電池單元輪流充電。