TWI460960B - 電池單元平衡方法、系統及電路 - Google Patents

電池單元平衡方法、系統及電路 Download PDF

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Description

電池單元平衡方法、系統及電路
本發明係有關一種電池管理系統，特別關於一種對多個電池單元進行平衡處理的電池單元平衡系統、方法及電路。
具有多個電池單元的電池組，例如，鋰離子電池組，被廣泛應用於電子產品及電動工具中，以對其進行供電。電動工具例如是電動車和混合動力電動車。然而，各個電池單元會因為老化程度或電池溫度不同而產生差異，隨著充/放電迴圈次數的增加會導致電池單元之間的電壓或容量的差異，從而造成電池單元不平衡。
由於電池單元的不平衡，在某些電池單元未被充滿的情況下，另外有些電池單元卻可能出現過充現象，或者是在某些電池單元未被完全放電時，另外有些電池單元卻可能出現過放電，這都會影響整個電池組的容量或使用壽命。雖然可以採用硬體或軟體保護來避免失衡電池單元的過充電或過放電，但會影響整個電池組的使用效率。因此，當電池組的電池單元出現不平衡時，需要對電池組進行平衡處理。
圖1所示是一種現有技術的電池管理系統100的方框圖。電池組包含多個電池單元102_1、102_2、102_3......102_M。變壓器包含初級線圈104和多個匝數相等的次級線圈106_1、106_2、106_3......106_M。初級線圈104與開關108串聯耦接。每一個電池單元102_K與一個次級線圈106_K(K=1,2,...,M)耦接。
當開關108處於閉合狀態時，電池組的放電電流IDISCHG 從電池單元102流經變壓器的初級線圈104。能量暫時存放在變壓器的磁芯中。開關108斷開之後，在每一個次級線圈中產生感應電流I1 、I2 、I3 ,...、IM 會相應減少，並且流向電池單元102_1-102_M。因此，每一個電池單元102_1-102_M都會獲得從電池組轉移出來的能量。每一個電池單元接收的充電電流與該電池單元相應的電壓成反比。因此，如果電池單元102_1的電壓小於電池單元102_2的電壓，電池單元102_1會比102_2吸收更多的能量。因為每一個電池單元會從電池組中轉移能量，而且電池單元的最大電壓值會對應一個相應的電流值，所以這種電池管理電路100的平衡效果較差。
本發明要解決的技術問題在於提供一種電池單元平衡系統、方法及電路，可以適用於電池的充電過程，放電過程和空閒狀態，並且可以提高平衡效率和降低電路的複雜度。
為解決上述技術問題，本發明提供一種電池單元平衡方法，平衡多個電池單元，其中該多個電池單元分成多個電池模組，該方法包含：分別獲取該多個電池單元的多個單元參數；根據該多個單元參數計算該多個電池模組中每一個的一平均單元參數；根據該平均單元參數從該多個電池模組中確定一提供模組和一接收模組；以及將一能量從該提供模組轉移到該接收模組以平衡該多個電池單元。
本發明進一步提供了一種電池單元平衡系統，平衡多個電池單元，其中，該多個電池單元分成多個電池模組，且該電池單元平衡系統包含：一檢測控制單元，分別獲得該多個電池單元的多個單元參數、分別獲取該多個電池模組的多個平均單元參數、根據該多個平均單元參數從該多個電池模組中確定一提供模組和一接收模組，並根據一確定結果產生多個控制信號；以及一轉換電路，與該檢測控制單元耦接，其中，該轉換電路根據該多個控制信號將一能量從該提供模組轉移到該接收模組以平衡該多個電池單元。
本發明進一步提供了一種電池單元平衡電路，平衡多個電池單元，其中，該電路包含：一第一開關陣列，其中，該多個電池單元根據該第一開關陣列的多個組態，分為一第一組電池模組；一第二開關陣列，其中，該多個電池單元根據該第二開關陣列的多個組態，分為一第二組電池模組，其中，該多個電池單元的每一個具有一單元參數，在該第一組電池模組和該第二組電池模組中的每一個電池模組具有一平均單元參數；以及一轉換器，耦接於該第一開關陣列和第二開關陣列之間，該第一開關陣列根據該平均單元參數從該第一組電池模組中選擇一提供模組，並將一能量從該提供模組轉移到該轉換器，其中，該第二開關陣列根據該平均單元參數從該第二組電池模組中選擇一接收模組，並將該能量從該轉換器轉移到該接收模組。
與現有技術相比，本發明的電池單元平衡系統、方法及電路，將具有最大平均單元參數的電池模組提供組的能量轉移至具有最小平均單元參數的電池模組接收組。參數可以是但不限於電壓，容量或荷電狀態中的一種。在本發明的一個實施例中，將電壓作為參數。本發明的電池單元平衡系統可以適用於電池的充電過程，放電過程和空閒狀態，並且可以提高平衡效率和降低電路的複雜度。
以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方案進行詳細的說明，以使本發明的特性和優點更為明顯。
以下將對本發明的實施例及其附圖給出詳細的說明。雖然本發明將結合實施例進行闡述，但應理解為這並非意指將本發明限定於這些實施例。相反地，本發明意在涵蓋由所附權利要求所界定的本發明精神和範圍內所定義的各種可選項、可修改項和等同項。此外，在以下對本發明的詳細描述中，為了提供針對本發明的完全的理解，闡明了大量的具體細節。然而，本領域技術人員將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外的一些實施例中，對於大家熟知的方案、流程、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明的主旨。
作為舉例，且並不局限於其中，電腦可用的介質可包括電腦可讀存儲介質和通信介質。電腦可讀存儲介質包括以任何方法或技術實現的用以存儲資訊的揮發性和非揮發性的、移動和不可移動的介質，所述資訊可為電腦可讀的指令、資料結構、程式模組或其他資料。電腦可讀存儲介質包括(但不局限於)：隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、電可擦除唯讀記憶體(EEPROM)、快閃記憶體或其他記憶體技術，光碟ROM(CD-ROM)，多功能數位光碟(DVD)或其他光學記憶體、盒式磁帶、磁帶、磁盤記憶體或其他磁的記憶體設備、或任何其他可被用來存儲所需資訊的存儲介質。
通信介質可具體化為電腦可讀的指令、資料結構、程式模組或其他已調製的資料信號(如，載波或其他傳輸機制)中的資料，並包括任何資訊傳輸介質。所述的“已調製的資料信號”指有一個或複數個特徵集或遵循某種信號資訊編碼方式變化的信號。作為舉例且並不局限於，其中，通信介質包括：有線介質，如有線網路或直接線連接(direct-wired connection)；和無線介質，如聲學的、無線電的(RF)、紅外線的和其他無線的介質。上述任何介質的組合都應包括在電腦可讀介質的範圍內。
此外，在以下對本發明的詳細描述中，為了提供針對本發明的完全的理解，提供了大量的具體細節。然而，於本技術領域中具有通常知識者將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外的一些實例中，對於大家熟知的方法、程序、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明之主旨。
圖2所示是根據本發明一個實施例的電池管理系統200的結構框圖。平衡電路200可以平衡電池組和電池單元202_1-202_6之間的能量，其中電池單元202_1-202_6串聯於電池組202中。為了便於描述，電池單元的數量設置為6個。但是，電池組220中電池單元的數量是可以變化的，而且電池組202也可以包含其他數量的電池單元。
在一個實施例中，變壓器203包含一個磁芯205和纏繞在磁芯205上的多個線圈204_1-204_6。線圈204_1-204_6通過開關206_1-206_6分別耦接到電池單元202_1-202_6上。例如，線圈204_1通過開關206_1耦接到電池單元202_1。在一個實施例中，線圈204_1-204_6的匝數相同。如圖2所示，電池單元202_1、202_3和202_5的正極對應地耦接到線圈204_1、204_3、204_5的極端，電池單元202_2、202_4、202_6的負極對應地耦接到線圈204_2、204_4、204_6的極端。線圈204_1-204_6的極端在其對應的末端都用點作了標記。之後的描述中，與對應的線圈204_1-204_6極端耦接的電池單元202_1-202_6的終端都將被稱為點接端(dot-connected terminal)。
當電池單元202_1-202_6中分別耦接第一電池單元和第二電池單元的第一開關和第二開關閉合時，會分別產生第一電流和第二電流，其中第一電流從第一電池單元和與第一電池單元耦接的第一線圈流過，第二電流從第二電池單元和與第二電池單元耦接的第二線圈流過。第一個線圈作為初級線圈，第二個線圈作為次級線圈。如果第一個和第二個電池單元的點接端是相同的極性，根據第一電流產生的第二電流流過第二線圈的方向會與第一電流流過第一線圈的方向相同。否則，電流方向會不同。
相應地，如果第一和第二電池單元的點接端的極性不同，當第一電流從第一電池單元的正極流向負極時，第二電流會從第二電池單元的負極流向正極。因此，第二電流可以為第二電池單元充電，而且能量可以從第一電池單元轉移到第二電池單元。相反地，如果第一和第二電池單元的點接端的極性相同，當第一電流從第一電池單元的正極流向負極時，第二電流也會從第二電池單元的正極極流向負極，此時第二電流不可以為第二電池單元充電。
在另一個的實施例中，電池單元平衡電路200中電池單元202_1-202_6與線圈204_1-204_6有其他的耦接方式，不限於圖2中的耦接方式。例如，電池單元202_1和202_2的正極可以分別耦接到線圈204_1和204_2的極端。電池單元202_3-202_6的負極可以耦接到線圈204_3-204_6的極端。
更進一步，檢測控制單元208保護狀態參數，例如電池單元202_1-202_6的電壓值，根據檢測結果控制開關206_1-206_6。在一個實施例中，檢測控制單元208從電池組202中選擇第一電池單元和第二電池單元，其中兩個電池單元的狀態參數分別有第一數值和第二數值。第一數值大於第二數值。因此，檢測控制單元208可以通過變壓器203來閉合和斷開相應的開關，來使得能量在第一電池單元和第二電池單元之間轉移。
更具體地說，在充電過程中，檢測控制單元208檢測電池單元202_1-202_6的電壓，並且計算電池單元202_1-202_6的電壓最大值與最小值的差值，如果最大電壓值和最小電壓值的差值大於第一臨界值電壓，例如0.5V，電池組202可能會出現異常情況。除了檢測電壓差值是否大於臨界值電壓之外，電池管理系統200還會檢查電池組202的可行性。
如果最大電壓值和最小電壓值的差值小於第二臨界值電壓，例如0.05V，電池單元202_1-202_6之間就會被認為達到了平衡。臨界值電壓通過電池的每一個參數來設定。
如果最大電壓值和最小電壓值的差值小於第一臨界值電壓且大於第二臨界值電壓，電池組202就會出現電池單元202_1-202_6之間的不平衡。檢測控制單元208就會將能量從一個單元或一組單元移到另一個單元或一組單元，以達到電池單元202_1-202_6之間的能量平衡。
在一個實施例中，如果電池單元的點接端有最大值(例如電池單元202_1)和最小值(例如電池單元202_4)，並且極性不同，那麼檢測控制單元208會將能量從電池單元202_1轉移到電池單元202_4。
檢測控制單元208產生控制開關206_1的第一控制信號和控制開關206_4的第二控制信號，使得這兩個開關交替閉合和斷開。第一和第二控制信號可以是連續信號。在一個週期內，第一控制信號的責任週期和第二控制信號的責任週期幾乎沒有重疊。第一控制信號和第二控制信號的關係如圖3所示，圖3中，波形310中可以看出第一控制信號的頻率F1和責任週期D1，波形320可以看出第二控制信號的頻率等於F1以及對應的責任週期D2，波形330可以看出第二控制信號的頻率等於F1以及對應的責任週期D2 ’，責任週期D2 和責任週期可以由等式(1)得出：
在第一和第二控制信號的控制下，開關206_1和206_4交替閉合。
當第一控制信號控制的開關206_1閉合時，第二控制信號控制的開關206_4會斷開。電池單元202_1和線圈204_1之間有電流I1 流過。在第一個區間中，電流I1 會逐漸增大，同時電池單元202_1的能量發生轉移並且聚集於變壓器203的磁芯205中，例如，圖3中的TON 。在一個實施例中，第一個持續時間TON 可以由等式(2)得出。
其中V代表電池單元202_1的電壓值，代表電流I1 的預定平均值，L代表線圈204_1的電感值，F1 代表第一和第二控制信號的頻率。根據等式(2)，責任週期D1 可以由等式(3)得出：
當第一控制信號控制的開關206_1斷開之後，第二控制信號控制的開關206_4閉合。電流I1 減小到接近於零。在第二個區間中，線圈204_4中的感應電流I4 ，流向電池單元202_4並且為其充電。例如，圖3中的TON ’或TON ”。因此，在磁芯205中存儲的能量會被釋放到電池單元2024。因此，能量就從電池單元202_1轉移到了電池單元202_4中。同時，電池單元202_1的電壓降低，電池單元202_4的電壓升高。檢測控制單元208會交替地閉合開關206_1和206_4，直到電池單元202_1和電池單元202_4的電壓值差值小於第二臨界值電壓。
當檢測控制單元208在平衡電池單元202_1和202_4時，會同時斷開開關206_2，206_3，206_5，206_6。因此，就不會有電流流進電池單元202_2和202_6，同時在電池單元202_1與202_2和202_6之間也沒有能量轉移。
在上述實施例中，線圈204_1和線圈204_4在變壓器203中分別作為初級線圈和次級線圈。然而，如果在電池單元202_1-202_6中，202_4的電壓值最大，202_1的電壓值最小，那麼電池管理系統200將會把能量從電池單元202_4轉移到電池單元202_1。在這種情況下，線圈204_4可以作為初級線圈，線圈204_1可以作為次級線圈。總的來說，線圈204_1-204_6之間的任意一個線圈在不同的環境中既可以作為初級線圈又可以作為次級線圈。
有利的是，電池管理系統200可以平衡目標電池單元，同時可以阻止在平衡操作過程中其他電池單元之間發送或接收能量，這有效地提高了系統效率。
在另一個實施例中，如果具有最大電壓值VH 的點接端，例如電池單元202_1，與具有最小電壓值VL 的點接端的極性相同，那麼基於電流I1 產生的電流I3 將與電流I1 的流向相同，其中電流I1 流經線圈204_1，電流I3 流經線圈204_3。當電流I1 從電池單元202_1的正極流向負極時，電流I3 也將從電池單元202_3的正極流向負極。於是，如果電流I3 是基於電流I1 產生的話，電流I3 就不能給電池單元202_3充電。在這種情況下，電池管理系統200不能直接將能量從202_1轉移到202_3。最終電池管理系統200需要從電池單元組中選擇另外兩個電池單元，這兩個電池單元的點接端與電池單元202_1和202_3點接端的極性不同，然後，再做進一步操作。
更具體地說，檢測控制單元208選擇一個有最大電壓V2H 的電池單元和一個有最小電壓V2L 的電池單元，這兩個電池單元的點接端與電池單元202_1和202_3的點接端極性不同。例如，如圖2所示，檢測控制單元208在電池單元202_2、202_4和202_6中選擇了有最大電壓值V2H 的電池單元202_4和有最小電壓值V2L 的電池單元202_6。接著，檢測控制單元會將能量從電池單元202_1轉移到202_6，同時將能量從202_4轉移到202_3。
檢測控制單元208交替地閉合開關206_1和206_6，用上述的方法將能量從電池單元202_1轉移到電池單元202_6。相應地，電池單元202_1的電壓值會降低。因此，在充電過程中就會避免對電池單元202_1的過度充電。
更進一步，檢測控制單元208交替地閉合開關206_4和206_3，用上述類似的方法將能量從電池單元202_4轉移到電池單元202_3。相應地，電池單元202_3的電壓值會增大。因此，在充電過程終止後就會避免電池單元202_3的充電不足。
在操作過程中，檢測控制單元208可以檢測電池單元202_1-202_6的電壓，根據檢測結果並使用類似的方法來平衡電池單元。因此，當充電過程終止時，每一個電池單元的電壓幾乎相等，因此，可以提高充電效率和防止電池單元過度充電，從而提高電池組202的電池壽命。
而且，在放電過程中，電池管理系統200也可以檢測電池單元202_1-202_6的電壓和使用上述類似的方法平衡電池單元。如果電池單元202_1-202_6的最大電壓和最小電壓的差值小於第一臨界值電壓或大於第二臨界值電壓，檢測控制單元208將會使用上述類似的方法來平衡對應的電池單元。因此，整個電池組202在相對短的時間裏會被很好的平衡。
有利的是，在放電過程中，通過平衡電池單元，具有高放電率和相較其他電池單元具有快速釋放能量的電池單元通過其他電池單元來得到能量補償。因此，電池單元之間的能量可以很好地被平衡，相應地整個電池組202的放電時間可以延長，提高了電池組202的效率。而且，電池單元在放電過程中可以預防過渡放電，也延長了電池組202的壽命。
在其他實施例中，檢測控制單元208可以檢測其他狀態參數，例如充電狀態和/或者電池單元202_1-202_6的容量，根據檢測到的結果來平衡電池單元202_1-202_6。
圖4是根據本發明另一個實施例的電池管理系統的方框圖。電池管理系統400的結構與圖2中電池管理系統200的結構相似。
如圖4所示，電池管理系統400包含電池組402，變壓器403和檢測控制單元408。電池組402包含N個電池單元402_1-402_N，這N個電池單元通過N個開關406_1-406_N對應地耦接到N個線圈404_1-404_N上。N是正整數。變壓器403中，N個線圈404_1-404_N纏繞在磁芯405上。
在一個實施例中，電池單元402_1-402_N分為兩個電池組，電池單元402_1、402_3、...、402_(N-1)分到第一電池單元組，電池單元402_2、402_4、...、402_N分到第二電池單元組。第一電池單元組電池單元402_1、402_3、...、402_(N-1)的點接端的極性與第二電池單元組電池單元402_2、402_4、...、402_N點接端的極性不同。
檢測控制單元408檢測電池組402中電池單元402_1-402_N的電壓，從第一電池組中選擇一個具有最大電壓V1H 的電池單元，例如電池單元402_1，與一個具有最小電壓V1L 的電池單元，例如電池單元402_3；從第二電池組中選擇一個具有最大電壓V2H 的電池單元，例如電池單元402_N，與一個具有最小電壓V2L 的電池單元，例如電池單元402_2。如果V1H 與V1L 的差值D1H1L ，V2H 與V2L 的差值D2H2L ，V1H 與V2L 的差值D1H2L ，或者V2H 與V1L 的差值D2H1L 大於第一臨界值電壓，例如0.5V，電池組402可能出現異常狀況。因此，電池管理系統400將會檢查電池組402的可行性。
如果D1H1L ,D2H2L ,D1H2L ,and D2H1L 都小於第二臨界值電壓，例如50mV，電池單元402_1-402_N都達到了很好的平衡。
如果D1H1L ,D2H2L ,D1H2L ,and D2H1L 在第一臨界值電壓和第二臨界值電壓之間，電池單元402_1-402_N就沒有達到平衡。因此，檢測控制單元408從屬於第一電池組的電池單元402_1轉移能量到屬於第二電池組的電池單元402_2，從屬於第二電池組的電池單元402_N轉移能量到屬於第一電池組的電池單元402_3。
檢測1：如果D1H1L 或者D2H2L 比第三臨界值電壓高，例如0.2V，或者D1H1L ,D2H2L ,D2H1L ,和D1H2L 都小於第三臨界值電壓，檢測控制單元408就會按照如上的方法將能量從電池單元402_1轉移到電池單元402_2，從電池單元402_N轉移到電池單元402_3。
更具體地說，檢測控制單元408產生一個控制開關406_1的第一控制信號，該信號的頻率是F1 ，責任週期是D1 ，和一個控制開關406_2的第二控制信號，該信號頻率同樣是F1 ，責任週期等於或者小於(1-D1 )，這兩個控制信號控制開關406_1和406_2交替閉合。當第一控制信號控制的開關406_1閉合時，第二控制信號控制的開關406_2斷開。電池單元402_1到線圈404_1之間有電流I1 通過。因此，電池單元402_1的能量就被轉移並且存儲到磁芯405中。當第一控制信號控制的開關406_1斷開後，第二控制信號控制的開關406_2閉合。一旦開關406_1斷開，電流I1 幾乎變為零。開關406_2閉合後，線圈404_2中的感應電流I2 會流到電池單元402_2中，並且為402_2充電。因此，從電池單元402_1中轉移並且存儲在磁芯405中的能量被釋放到電池單元402_2中，檢測控制單元408繼續交替閉合開關406_1和406_2，直到電池單元402_1和電池單元402_2的電壓幾乎相等。
而且，檢測控制單元408產生一個控制開關406_N的第三控制信號，該信號的頻率是F2 ，責任週期是DN ，和一個控制開關406_3的第四控制信號，該信號頻率同樣是F2 ，責任週期等於或者小於(1-DN )，這兩個控制信號控制開關406_3和406_N交替閉合。在一個實施例中，頻率F1 和頻率F2 可以相同，責任週期D1 和責任週期DN 也可以相同。當第三控制信號控制的開關406_N閉合時，第四控制信號控制的開關406_3斷開。電池單元402_1到線圈404_1之間有電流IN 通過。因此，電池單元402_N的能量就被轉移並且存儲到磁芯405中。當第三控制信號控制的開關406_N斷開後，第四控制信號控制的開關406_3閉合。一旦開關406_N斷開，電流IN 幾乎變為零。開關406_3閉合後，線圈404_3中的感應電流I3 會流到電池單元402_3中，並且為402_3充電。因此，從電池單元402_N中轉移並且存儲在磁芯405中的能量被釋放到電池單元402_3中，檢測控制單元408繼續交替閉合開關406_3和406_N，直到電池單元402_3和電池單元402_N的電壓幾乎相等。
檢測2：如果差值D1H1L 和D2H2L 都小於第三臨界值電壓，但是差值D2H1L 或者D1H2L 大於第三臨界值電壓，檢測控制單元408需要進一步比較D2H1L 和D1H2L 。如果D2H1L 比D1H2L 高，檢測控制單元408就會按照上述類似的方法將能量從電池單元402_N轉移到電池單元402_3。否則，檢測控制單元408按照上述類似的方法將能量從電池單元402_1轉移到電池單元402_2。
總的來說，在電池管理系統400中，電池組402中的電池單元402_1-402_N根據電池單元與對應線圈404_1-404_N之間的不同耦接，分為第一電池組和第二電池組。例如，第一電池組的電池單元402_1,402_3,...,和402_(N-1)的正極耦接到線圈404_1,404_3,...,和404_(N-1)的極端，第二電池組的電池單元402_2,402_4,...,和402_N的負極耦接到線圈404_2,404_4,...,和404_N的極端。檢測控制單元408從第一電池組選擇一個具有最大電壓的第一電池單元和一個具有最小電壓的第二電池單元，從第二電池組選擇一個具有最大電壓的第三電池單元和一個具有最小電壓的第四電池單元。檢測控制單元408進一步地根據所選擇電池單元之間的電壓差值來交替地閉合對應的開關，將能量從第一電池單元轉移到第四電池單元，從第三電池單元轉移到第二電池單元。每一個週期內檢測控制單元408在兩對電池單元之間轉移能量，電池單元的電壓可以得到很好的平衡。
圖5是根據本發明另一個實施例的電池管理系統500的方框圖。與圖3中標號相同的元件具有相似的功能，為簡明起見，這裏不再贅述。
圖5中電池管理系統500的開關506_1-506_6採用金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)。每一個MOSFET都具有一體二極體。假設電池單元302_1具有最高電壓，電池單元302_4具有最低電壓，在MOSFET 506_1閉合時，電池單元302_1多餘的能量轉移到變壓器的磁芯305中，在MOSFET 506_1斷開後，MOSFET 506_4閉合，線圈304_4中出現感應電流。由於體二極體的影響，在MOSFET 506_1斷開後，線圈304_2和304_6中也會出現小的感應電流。感應電流與線圈兩端等效的負載電抗成反比，因此，與閉合開關MOSFET 506_4耦接的電池單元302_4獲得從存儲在磁芯305中轉移出來的大部分能量。
圖6是根據本發明另一個實施例的電池管理系統600的方框圖。電池管理系統600包含串聯耦接的N個電池模組602_1、602_2、......、602_N-1和602_N及變壓器603。602_1、602_2、......、602_N-1或602_N包含多個電池單元(未圖示)。變壓器603包含多個線圈，每一個線圈通過一個開關與對應的電池模組並聯耦接。每一個。
檢測控制單元608檢測每一個電池模組的電壓並選擇具有第一電壓的電池模組和具有第二電壓的電池模組，其中第一電壓大於第二電壓。在本發明的一個實施例中，第一電壓和第二電壓分別是N個電池模組中的最高電壓和最低電壓。
如果第一電壓和第二電壓的差值大於第一臨界值電壓，例如，0.5V，電池模組602_1、602_2、...、602_(N-1)和602_N可能會工作不正常。因此，電池管理系統600將會檢查電池模組602_1、602_2、...、602_(N-1)和602_N的可行性。
如果差值小於第二臨界值電壓，例如，50mV，電池模組602_1、602_2、...、602_(N-1)和602_N就可以被認為達到了很好的平衡。
如果差值在第一臨界值電壓與第二臨界值電壓之間，電池模組602_1、602_2、...、602_(N-1)和602_N就被認為沒有達到平衡。因此，變壓器603交替閉合與第一電池模組對應的第一開關和與第二電池模組對應的第二開關，使得能量從第一模組轉移到第二模組，其中第一電池模組具有第一電壓，第二電池模組具有第二電壓，直到第一電池模組的第一電壓減小到與第二電池模組中的第二電壓近似相等，電池模組602_1、602_2、...、602_(N-1)或602_N可以被認為是上述操作中提到的電池單元。因此，電池管理系統600也就與上述提到的電池管理系統200、400或500的工作原理相似。
如上所述，每一個電池模組602_1、602_2、...、602_(N-1)或602_N都包含多個電池單元。而且，每一個電池模組602_1、602_2、...、602_(N-1)或602_N都包含一個附屬變壓器和附屬檢測控制單元(圖6中未標注)。每一個附屬變壓器同樣包含纏繞在磁芯上的多個線圈(圖6中未標注)。在每一個電池模組602_1、602_2、...、602_(N-1)或602_N中，電池單元通過對應的開關與附屬變壓器的線圈耦接。附屬檢測控制單元檢測電池單元的電壓，根據檢測結果，將能量從一個單元或一組單元轉移到另外一個單元或一組單元來使得電池單元達到平衡。
圖7是根據本發明另一個實施例的電池管理系統700的方框圖。電池組702包含N個串聯耦接的電池單元702_1-702_N。磁性設備，例如變壓器703，包含反向纏繞於磁芯上的第一線圈704和第二線圈705。對於每一個電池單元702_K(1KN)，開關SA_K耦接電池單元702_K的正極和線圈704的一端，開關SB_K耦接電池單元702_K的負極和線圈704的另一端，開關SC_K耦接電池單元702_K的正極和線圈705的一端，開關SD_K耦接電池單元702_K的負極和線圈705的另一端。
檢測控制單元708檢測電池單元702_1-702_N的電壓，並且在檢測結果中計算最大電壓和最小電壓的差值。
如果最大電壓和最小電壓的差值大於第一臨界值電壓，例如0.5V，電池組702可能出現異常情況。因此，電池管理系統700將會檢測電池組702的可行性。
如果差值小於第二臨界值電壓，例如50mV，電池單元702_1-702_N就會被認為達到了平衡。
如果差值在第一臨界值電壓與第二臨界值電壓之間，電池模組702_1-702_N就被認為沒有達到平衡。因此，檢測控制單元708就會分別控制耦接具有最大電壓的第一電池單元的開關，例如電池單元702_1，和耦接具有最小電壓的第二電池單元的開關，例如電池單元702_N，通過第一線圈704和第二線圈705將能量從電池單元702_1轉移到電池單元702_N。
變壓器703中，第一線圈704作為初級線圈，第二線圈705作為次級線圈。這種條件下，檢測控制單元708產生信號頻率為F1 ，責任週期為D1 之第一控制信號來控制耦接到電池單元702_1的開關SA_1和SB_1，(接下來的描述中，開關陣列SAB_1代表SA_1和SB_1的縮寫)；產生信號頻率為F1 ，責任週期為小於或等於(1-D1 )之第二控制信號來控制耦接到電池單元702_N的開關SC_N和SD_N，(接下來的描述中，開關陣列SCD_N代表SC_N和SD_N的縮寫)，從而使得開關陣列SAB_1和SCD_N交替閉合。
更具體地說，當第一控制信號控制的開關陣列SAB_1閉合時，第二控制信號控制的開關陣列SCD_N斷開。電流1從電池單元702_1流向第一線圈704，電池單元702_1的能量轉移並存儲到變壓器703的磁芯中。第一控制信號控制的開關陣列SAB_1斷開時，第二控制信號控制的開關陣列SCD_N閉合。一旦開關陣列SAB_1斷開，電流I1 幾乎變為零。開關陣列SCD_N閉合時，第二線圈705中的感應電流流向電池單元702_N並為電池單元702_N充電。因此，存貯在變壓器703磁芯的能量被釋放到電池單元702_N中。最後，能量從電池單元702_1轉移到了702_N。對應地，電池單元702_1的電壓減小， 電池單元702_N的電壓增大。檢測控制單元708繼續交替地閉合開關陣列SAB_1和開關陣列SCD_N直到電池單元702_1的電壓減小到幾乎等於電池單元702_N的電壓。
在另一個實施例中，變壓器703中第二線圈705作為初級線圈，第一線圈704作為次級線圈。這種條件下，檢測控制單元708產生控制開關陣列SCD_1的第一控制信號和控制開關SAB_N的第二控制信號，使得兩個開關陣列交替閉合，其中開關陣列SCD_1耦接到電池單元702_1，開關陣列SAB_N耦接到電池單元702_N。
當第一控制信號控制的開關陣列SCD_1閉合時，第二控制信號控制的開關陣列SAB_N斷開。電流I1 從電池單元702_1流向第二線圈705，電池單元702_1中的能量被轉移並存儲在變壓器703的磁芯中。當第一控制信號控制的開關陣列SCD_1斷開後，第二控制信號控制的開關陣列SAB_N閉合。一旦開關陣列SCD_1斷開，電流I1 變得幾乎等於零。當開關陣列SAB_N閉合時，第一線圈704中的感應電流IN 流向電池單元702_N，並且為702_N充電。因此，存儲在變壓器703磁芯中的能量就轉移到電池單元702_N中。檢測控制單元708繼續交替地閉合開關陣列SCD_1和開關陣列SAB_N直到電池單元702_1的電壓減小到幾乎等於電池單元702_N的電壓。
而且，除了開關SA_1、SB_1、SC_N和SD_N，當電池單元702_1和電池單元702_N進行能量平衡操作時其他開關都是斷開的。因此，能量就不會從其他電池單元轉移到變壓器703的磁芯中，或者從變壓器703的磁芯釋放能量到其他電池單元中。
優點在於，因為通過開關SA_1-SA_N和SB_1-SB_N將線圈704耦接到電池單元702_1-702_N，通過開關SC_1-SC_N和SD_1-SD_N將線圈705耦接到電池單元702_1-702_N，使得電池單元702_1-702_N與線圈704和線圈705之間轉移能量到變壓器703和從變壓器703吸收能量的過程可以分開進行。因此，電池管理系統700就可以在兩個電池單元之間轉移能量，通過把第一電池單元耦接到一個線圈上，將能量從第一電池單元轉移到磁芯中，然後，通過把第二電池單元耦接到另一個線圈上，將存儲在磁芯中的能量轉移到第二電池單元中。因此，在電池管理系統700中只需要兩個線圈就可以平衡電池單元702_1-702_N之間的任意兩個電池單元，因此，可以減小成本和系統體積。
圖8是根據本發明一個實施例的電池管理系統(例如，圖7中的電池管理系統700)的工作流程圖800。圖8和圖7結合描述。
在步驟802中，檢測控制單元708檢測多個電池單元702_1-702_N的電壓。在步驟804中，檢測控制單元從多個電池單元702_1-702_N選擇一個具有最大電壓V1 的電池單元，例如電池單元702_1，和一個具有最小電壓V2 的電池單元，例如電池單元702_N。在步驟806中，如果第一電池單元的電壓V1 與第二電池單元的電壓V2 的差值大於第一臨界值電壓VTHR1 ，例如0.5V，電池組702可能出現異常情況。因此，電池管理系統700將會檢測步驟808中電池組702的可行性。如果步驟806中的差值沒有大於第一臨界值電壓，流程圖800進入步驟810。
在步驟810中，如果差值小於第二臨界值電壓，例如50mV，多個電池單元702_1-702_N之間各個單元之間的能量就達到了很好的平衡。然後，流程圖800返回步驟802，繼續監測電池單元702_1-702_N的電壓。
如果步驟810中的差值不小於第二臨界值電壓，多個電池單元702_1-702_N就沒有達到平衡。因此，步驟812中檢測控制單元700將會把能量從電池單元702_1轉移到電池單元702_N。
在一個實施例中，步驟812包含子步驟814-820。在步驟814中，通過閉合第一開關或閉合至少包含兩個開關的第一開關陣列，將電池單元702_1耦接到纏繞在磁芯上的第一線圈上，例如變壓器703的線圈704。在步驟816中，電流 I1 可以從電池單元702_1流到第一線圈，同時第一電池單元702_1的能量可以存儲在磁芯中。在步驟818中，耦接電池單元702_1和第一線圈的第一開關或第一開關陣列斷開，同時閉合耦接電池單元702_N和纏繞在磁芯上第二線圈(例如，變壓器703的線圈705)的第二開關或至少包含兩個開關的第二開關陣列。在步驟820中第二線圈中的感應電流I2 流到電池單元702_N中，並且存儲在磁芯中的能量轉移到電池單元702_N中。然後，電池監控過程返回步驟810。
在步驟810中，如果電池單元702_1的電壓V1 與電池單元702_N的電壓V2 差值小於第二臨界值電壓，流程圖800返回步驟802。否則，流程圖800轉到步驟814。檢測控制單元708繼續從電池單元702_1轉移能量到電池單元702_N直到電壓V1 和V2 的差值小於第二臨界值電壓。
圖9是根據本發明另一個實施例的電池管理系統(例如，圖2中的電池管理系統200)的工作流程圖900。圖9和圖2結合描述。
在步驟902中，檢測控制單元208檢測串聯耦接的多個電池單元202_1-202_6的電壓。在步驟904中，檢測控制單元208計算電池單元202_1-202_6的電壓中最大電壓V1H 和最小電壓V1L 的差值。在步驟906中，如果V1H 和V1L 的差值小於第一臨界值電壓，例如0.5V，電池單元202可能會出現異常狀況。因此，步驟908中電池管理系統200將會檢查電池組202的可行性。如果差值不小於第一臨界值電壓，流程圖900轉到步驟910。
在步驟910中，如果差值小於第二臨界值電壓，例如50mV，電池單元202_1-202_6就被認為達到了平衡。這時流程圖900返回步驟902繼續檢測電池單元的電壓。在步驟910中，如果電壓不小於第二臨界值電壓，流程圖900轉到步驟912。
在步驟912中，如果具有最大電壓V1H 的電池單元B1H 的點接端P1H 與具有最小電壓V1L 的電池單元B1L 的點接端P1L 極性不同，流程圖900轉到步驟914。否則，流程圖900轉到步驟916。
在步驟914中，檢測控制單元208按照步驟812中描述的方法將能量從電池單元B1H 轉移到電池單元B1L 。接著，流程圖900返回步驟902。在步驟916中，檢測控制單元208從電池單元陣列中選擇一個具有最大電壓的電池單元B2H 和具有最小電壓的電池單元B2L ，這兩個電池單元的點接端與P1H 和P1L 的點接端極性不同。在步驟918中，檢測控制單元208按照步驟812中描述的方法將能量從電池單元B1H 轉移到電池單元B2L 。在步驟920中，檢測控制單元208按照步驟812中描述的方法將能量從電池單元B2H 轉移到電池單元B1L 。流程圖900返回步驟902。
圖10是根據本發明另一個實施例的電池管理系統的工作流程圖1000，例如圖4中的電池管理系統400。圖10和圖4結合描述。
在步驟1002中，相串聯的多個電池單元402_1-402_N分成第一組和第二組。第一組中的電池單元(例如，電池單元402_1、402_3、...、402_(N-1))的點接端的極性與第二組中的電池單元(例如，電池單元402_2、402_4、...、402_N)的點接端的極性不同。
在步驟1004中，檢測控制單元408檢測電池單元402_1-402_N的電壓。在步驟1006中，檢測控制單元408從第一電池組中選擇具有最大電壓V1H 的電池單元B1H 和具有最小電壓VIL 的電池單元B1L ，從第二電池組中選擇具有最大電壓V2H 的電池單元B2H 和具有最小電壓V2L 的電池單元B2L 。
在步驟1008中，如果電壓V1H 和電壓V1L 之間的差值D1H1L ，電壓V2H 和電壓V2L 之間的差值D2H2L ，電壓V1H 和電壓V2L 之間的差值D1H2L ，或者電壓V2H 和電壓V1L 之間的差值D2H1L 大於第一臨界值，例如0.5V，電池組402可能出現異常狀況。因此，在步驟1010中，電池管理系統400將會檢查電池組402的可行性。如果差值D1H1L 、D2H2L 、D1H2L 或D2H1L 不大於第一臨界值，流程圖1000轉到步驟1012。
在步驟1012中，如果差值D1H1L 、D2H2L 、D1H2L 和D2H1L 小於第二臨界值，例如50mV，電池單元402_1-402_N被認為達到了平衡，然後，流程圖1000返回步驟1004。否則，流程圖1000轉到步驟1014，將能量從電池單元B1H 轉移到電池單元B2L ，從電池單元B2H 轉移到電池單元B1L 。
本發明的一個實施例，步驟1014更進一步包含多個圖11中所示的步驟。如圖11所示，流程圖1000轉到步驟1102。在步驟1102中，如果差值D1H1L 或者D2H2L 大於第三臨界值，例如0.2V，流程圖1000轉到步驟1106。否則，流程圖1000轉到步驟1104。
在步驟1104中，如果差值D1H2L 或者D2H1L 大於第三臨界值電壓，流程圖1000轉到步驟1110，否則，流程圖1000轉到步驟1106。
在步驟1106中，檢測控制單元408按照步驟812描述的方法將能量從電池單元B1H 轉移到電池單元B2L 。在步驟1108中，檢測控制單元408按照步驟812描述的方法將能量從電池單元B2H 轉移到電池單元B1L 。然後，流程圖1000返回步驟1004。
在步驟1110中，如果差值D2H1L 大於差值D1H2L ，流程圖1000轉到步驟1108，檢測控制單元408按照步驟812描述的方法將能量從電池單元B2H 轉移到電池單元B1L 。然後，流程圖1000返回步驟1004。
在步驟1110中，如果差值D2H1L 不大於差值D1H2L ，流程圖1000轉到步驟1112。在步驟1112中，檢測控制單元408按照步驟812描述的方法將能量從電池單元B1H 轉移到電池單元B2L 。
另外，如上所述，電池管理系統200在放電過程中在多個電池單元之間通過轉移能量來使得電池單元達到平衡。同樣地，電池管理系統400、500、600和700同樣可以在放電過程中在多個電池單元之間通過轉移能量來使得電池單元達到平衡，因此，可以縮短整個電池組的放電時間，而且可以預防在放電過程中電池單元的過度放電，從而可以延長電池組的使用壽命，提高電池組的有效性。
因此，本發明的實施例中提供了一個電池管理系統，將能量從一個單元或一個單元組轉移到另一個單元或一個單元組，使得多個電池單元之間達到平衡。電池管理系統包含一個變壓器。變壓器包含一個磁芯和纏繞在磁芯上的多個線圈。多個電池單元通過多個開關分別耦接到纏繞在磁芯上的線圈上。電池管理系統更進一步包含一個檢測控制單元，檢測電池單元的電壓並且控制電池單元通過線圈進行能量轉移時開關的閉合。當電池管理系統檢測到兩個電池單元的電壓差值大於一個提前設定的臨界值時，電池管理系統會交替地閉合分別耦接在兩個電池單元上的兩個開關，通過對應的線圈將能量從有高電壓的第一電池單元轉移到有低電壓的第二電池單元，直到第一電池單元的電壓接近於第二電池單元的電壓。
當耦接到第一個電池單元的第一開關閉合時，耦接到第二電池單元的第二開關斷開。電流從第一電池單元流向對應的線圈。因此，第一電池單元的能量就被轉移並存儲在磁芯裏。第一開關斷開之後，第二開關閉合。線圈中產生的感應電流流向第二電池單元。因此，存儲在磁芯中的能量就會釋放到第二電池單元中。
而且，當從第一電池單元轉移能量到第二電池單元時，耦接到其他電池單元的開關都斷開。優點在於，電池管理系統可以在兩個目標電池單元間轉移能量，當進行能量平衡操作時其他電池單元既不能發送能量也不能接收能量，這有效地提高了系統效率。
圖12是根據本發明另一個實施例的電池管理系統1200的方框圖。電池管理系統1200包含轉換電路1204和檢測控制單元1208。在一個實施例中，轉換電路1204包含含有多個相串連的電池單元1202_1、1202_2和1202_3的電池組1202。在另一個實施例中，電池組1202在轉換電路1204的外部。
電池組1202中的電池單元1202_1-1202_3可以是，但不限於，聚合物單元，鉛酸單元，鎳氫單元或超級電容。為了便於描述，圖12中的示例中使用了三個電池單元。電池組1202可以包含其他數目的電池單元。每一個電池單元1202_1-1202_3具有一個單元參數。這個單元參數可以是，但不限於，電池單元的充電狀態，電池單元的單元電壓，或者電池單元的容量。在以下的描述中，為了便於描述，單元參數指充電狀態；然而，在本發明中，其他資訊，例如，單元電壓或者單元容量，也可以用作單元參數。
在一個實施例中，電池組1202包含的電池單元分成多個電池模組，每一個電池模組包含一個或多個電池單元。每一個電池單元具有一個充電狀態(SOC)值，每一個電池模組具有一個充電狀態平均值。在一個實施例中，檢測控制單元1208存儲表示哪個單元屬於哪個電池模組的模組資料。
在一個實施例中，檢測控制單元1208通過接收表示電池單元1202_1-1202_3屬性(例如，電池單元1202_1-1202_3的單元電壓、流經電池單元1202_1-1202_3的電流、和/或電池單元1202_1-1202_3的溫度)的多個檢測信號1268來檢測電池單元1202_1-1202_3的充電狀態值。根據檢測信號1268，檢測控制單元1208獲取電池單元1202_1-1202_3的充電狀態值。因此，檢測控制單元1208進一步計算每一個電池模組的充電狀態平均值。
如果電池單元1202_1-1202_3處於不平衡狀態，檢測控制模組根據充電狀態的平均值，從電池單元中挑選出提供模組和接收模組。更具體地說，在一個實施例中，檢測控制單元1208可以決定電池模組提供組和電池模組接收組。檢測控制單元1208根據充電狀態的平均值，將電池模組提供組所在的電池模組確定為提供模組。例如，在電池模組提供組中，提供模組具有最大充電狀態平均值。具有最大充電狀態平均值的提供模組也可以包含具有最大充電狀態值的電池單元。檢測控制單元1208也可以根據充電狀態平均值，將電池模組接收組所在的電池模組確定為接收模組。例如，在電池模組接收組中，接收模組具有最小充電狀態平均值。具有最小的充電狀態平均值的接收模組也可以包含具有最小充電狀態值的電池單元。檢測控制單元1208的確定操作在圖14-16中進一步描述。
在一個實施例中，檢測控制單元1208根據提供模組和接收模組的確定結果，產生一對開關控制信號1264和1266。轉換電路1204接收開關控制信號1264和1266，將能量從提供模組轉移到接收模組，使得電池單元1202_1-1202_3處於平衡狀態。
優點在於，提供模組或接收模組包含一個或多個電池單元。如此一來，通過將能量從提供模組轉移到接收模組，單元平衡過程將更高效。而且，因為能量可以從具有最大充電狀態平均值的提供模組轉移到具有最小充電狀態平均值的接收模組，單元平衡過程進一步提高了效率。換句話說，在完成單元平衡的情況下，相比於使用傳統單元平衡方法的電池組，存儲在電池組1202的能量更多。如此一來，電池組1202在充放電週期中比現有的技術實現出更高的效率，因此，延長了可再充電電池的壽命，提高了能源利用和保護效率。
圖12的例子中，轉換電路1204進一步包含開關陣列1210，開關陣列1220和轉換器1270。轉換器1270可以是一個反激式轉換器，包含纏繞在磁芯1276上的線圈1272和線圈1274。
開關陣列1210包含開關1210_1、1210_2、1210_3、1220_1、1220_2和1220_3，這些開關耦接在電池組1202和線圈1272之間，線圈1272有1260_1和1260_2兩個終端。例如，開關1210_1-1210_3分別耦接在終端1260_2和電池單元1202_1-1202_3的正極之間。開關1220_1-1220_3分別耦接在終端1260_1和電池單元1202_1-1202_3的負極之間。
同樣地，開關陣列1220包含開關1230_1、1230_2、1230_3、1240_1、1240_2和1240_3，這些電池耦接在電池組1202和線圈1274之間，線圈1274有1262_1和1262_2兩個終端。例如，開關1230_1-1230_3分別耦接在終端1262_2和電池單元1202_1-1202_3的正極之間。開關1240_1-1240_3分別耦接在終端1262_1和電池單元1202_1-1202_3的負極之間。
在一個實施例中，電池單元1202_1-1202_3包含於電池模組第一組，受控於開關陣列1210，開關陣列1210耦接到/或斷開於轉換器1270的線圈1272。例如，通過選擇性地閉合1210_1-1210_3之間的一個開關和1220_1-1220_3之間的一個開關，同時斷開開關陣列1210中的其他開關，電池模組第一組包含{1202_1}、{1202_2}、{1202_3}、{1202_1,1202_2}、{1202_2,1202_3}和{1202_1,1202_2,1202_3}並聯地耦接到線圈1272。圖12的例子中，開關陣列1210和開關陣列1220有相同的組態。如此一來，電池單元1202_1-1202_3包含於電池模組第二組，包含{1202_1}、{1202_2}、{1202_3},{1202_1,1202_2}、{1202_2,1202_3}和{1202_1,1202_2,1202_3}。每一個電池模組第二組受控於開關陣列1220，開關陣列1220耦接到/或斷開於轉換器1270的線圈1274。
檢測控制單元1208確定提供組和接收組。在一個實施例中，提供組包含第一組或第二組的所有電池模組，或者同時包含第一組與第二組的所有電池模組。而且，提供組可以從第一組與第二組之間的一個或者同時從第一第二組中選擇一個或多個電池模組，每一個選擇的電池模組包含一個具有最大單元參數的電池單元。同樣地，接收組包含第一組或第二組的所有電池模組，或者同時包含第一第二組的所有電池模組。而且，接收組可以從第一組與第二組之間的一個或者同時從第一第二組中選擇一個或多個電池模組，每一個選擇的電池模組包含一個具有最小單元參數的電池單元。檢測控制單元1208的上述操作將進一步在圖14-圖16中描述。
在一個實施例中，在提供組中具有最大充電狀態平均值的電池模組確定為提供模組，在接收組中具有最小充電狀態平均值的電池模組確定為接收模組。
當不平衡狀況發生時，檢測控制單元1208依據提供模組和接收模組的確定產生開關控制信號1264和1266。開關陣列1210和1220接收開關控制信號1264和1266，閉合和斷開開關陣列1210和1220中對應的開關。因此，轉換器1270將能量從提供模組轉移到接收模組。
作為例子，假定提供組的電池模組{1202_1}確定為提供模組，例如具有最大充電狀態平均值，接收組的電池模組{1202_2,1202_3}確定為接收模組，例如具有最小充電狀態平均值。具體操作中，檢測控制單元1208交替地閉合開關陣列S1210_1-1220_1 和開關陣列S1230_3-1240_2 ，其中S1210_1-1220_1 包含開關1210_1和1220_1，S1230_3-1240_2 包含開關1230_3和1240_2。當S1210_1-1220_1 閉合並且S1230_3-1240_2 斷開，產生電流IFIRST 從電池單元1202_1流向線圈1272，因此，能量從{1202_1}轉移到磁芯1276。當S1210_1-1220_1 斷開並且S1230_3-1240_2 閉合，產生電流ISECOND 從線圈1274流向電池單元1202_2和1202_3，因此，存儲在磁芯1276中的能量就被轉移到{1202_2,1202_3}。因此，提供模組{1202_1}的能量轉移到了接收模組{1202_2,1202_3}中從而實現了單元平衡。轉換器1270可以包含其他元件，例如升壓變換器，降壓變換器，或者升降壓變換器，不僅僅限於圖12中的例子。
圖13是根據本發明一個實施例的檢測控制單元1208的例子。與圖12中標記相同的元件具有相似功能。圖13和圖12結合描述。在圖13的示例中，檢測控制單元1208包含監控電路1302，處理單元1304，記憶體1305，平衡控制器1306和匯流排1308。匯流排1308用來耦接檢測控制單元1208內部的元件。
在一個實施例中，監控電路1302用來接收檢測信號1268。檢測信號1268包含多個表示電池單元1202_1-1202_3的單元電壓的電壓檢測信號、表示流經電池單元1202_1-1202_3的電流ICELL 的電流檢測信號和/或表示電池單元1202_1-1202_3的溫度的溫度檢測信號。而且，在一個實施例中，監控電路1302還將檢測信號1268轉換為多個數位檢測信號1310，數位檢測信號1310通過匯流排1308轉移到處理單元1304。
處理單元1304可以是中央處理單元(CPU)、微處理器、數位信號處理單元或者任何其他可以讀取並執行程式指令的此類裝置。處理單元1304執行存儲在記憶體1305中的機器可執行指令，以作出各種操作。而且，在一個實施例中，記憶體1305存儲機器可讀數據，例如容量資料和模組資料。在一個實施例中，容量資料包含最後一個充放電週期內每一個電池單元的滿容量值CFULL 。模組資料包含表示哪個電池單元屬於哪個電池模組的資料，和表示電池模組屬於第一組或第二組的資料。
在一個實施例中，通過執行機器可執行指令，處理單元1304根據數位檢測信號1310計算電池單元1202_1-1202_3的充電狀態值。更具體地說，在一個實施例中，處理單元1304計算電流ICELL 的庫侖量，以獲得電池單元的電流充電容量CCURRENT ，並且在最後一個充放電週期內從記憶體1305中讀取容量資料，以獲得電池單元的滿容量值CFULL 。電池單元的充電狀態值通過等式(4)獲得：
SOC=(CCURRENT /CFULL )*100%　(4)。
在一個實施例中，電池單元的單元電壓和溫度可以用來校準充電狀態的計算結果。處理單元1304可以採用其他方法獲得電池單元1202_1-1202_3的充電狀態值，並不限於圖15中的例子。
根據計算得到的充電狀態值，處理單元1304判斷電池單元1202_1-1202_3是否處於不平衡的狀態。在一個實施例中，在充電過程中，處理單元1304將電池單元1202_1-1202_3的最大充電狀態值SOCMAX 與預定高臨界值SOCTH_H 進行比較，以判定電池單元是否充滿。在一個實施例中，如果SOCMAX 大於SOCTH_H ，表示在一個相對短的時間裏電池單元充滿，處理單元1304通過將電池單元1202_1-1202_3的SOCMAX 和最小充電狀態值SOCMIN 的差值與不平衡臨界值SOCTH_UNBAL 進行比較，以檢查電池單元的不平衡狀態。如果差值小於SOCTH_UNBAL ，不需要進行平衡。然而，如果差值大於SOCTH_UNBAL ，表示電池單元處於不平衡狀態。由此，處理單元1304讀取表示哪些電池模組屬於第一組和第二組的模組資料。如圖12中所述，處理單元1304根據電池模組的充電狀態平均值來確定提供模組和接收模組，因此，處理單元1304產生控制命令1360。平衡控制器1306接收控制指令1360並產生開關控制信號1264和1266，以相應地平衡電池單元。優點在於，當充電過程終止時(例如，所有電池單元充滿)，電池單元1202_1-1202_3保持平衡狀態。
在一個實施例中，在放電過程中，如果最小充電狀態值SOCMIN 小於預定低臨界值SOCTH_L ，表示在相對短的時間裏電池單元充分放電。處理單元1304將最大充電狀態值SOCMAX 和最小充電狀態值SOCMIN 的差值與不平衡臨界值SOCTH_UNBAL 進行比較。如果差值小於SOCTH_UNBAL ，不進行平衡。如果差值大於SOCTH_UNBAL ，表示電池單元處於不平衡狀態。這種情況下，檢測控制單元1208以與充電過程中單元平衡相似的方式平衡電池單元1202_1-1202_3。優點在於，當放電過程終止時，電池單元1202_1-1202_3保持平衡狀態。
圖14是本發明一個實施例的在充電或放電過程中處理單元1304的工作流程圖。更具體地說，圖14中顯示了在充電或放電過程中確定提供模組和接收模組的操作的示例。圖14和圖12，圖13結合描述。
在步驟1402中，在充電或放電過程中，電池單元1202_1-1202_3處於不平衡狀態。表1顯示了在充電過程中電池單元1202_1-1202_3的充電狀態值的示例。因為最大充電狀態值和最小充電狀態值的差值(例如，71%-67%=4%)大於SOCTH_UNBAL (例如，3%)，表示電池單元1202_1-1202_3處於不平衡狀態。表2顯示了在第一組和第二組中電池模組的充電狀態平均值的示例。
在步驟1404中，在一個實施例中，第一組GFIRST 和第二組GSECOND 中的一組確定為提供組，另一組為接收組。如表2中的示例所示，第一組和第二組包含相同的電池模組。因此，用戶可以預定第一組GFIRST 或第二組GSECOND 是提供組。如果第一組GFIRST 確定為提供組GDONATOR ，那麼第二組GSECOND 確定為接收組GRECEIVER 。換句話說，在一個實施例中，提供組GDONATOR 包含第一組GFIRST 中的所有電池模組，接收組GRECEIVER 包含第二組GSECOND 中的所有電池模組。
在步驟1406，在提供組GDONATOR 中具有最大平均充電狀態值的電池模組確定為提供模組。根據表2，第一組GFIRST 中的{1202_3}是提供模組。
在步驟1408中，在接收組GRECEIVER 中具有最小平均充電狀態值的電池模組確定為接收模組。根據表2，第二組GSECOND 中的{1202_1}、{1202_2}或{1202_1,1202_2}是接收模組。
圖15是本發明一個實施例的在充電過程中處理單元1304的工作流程圖1500。更具體地說，圖15顯示了在充電過程中確定提供模組和接收模組的示例。例如，處理單元1304按照步驟1504，1506和1508或步驟1507和1508確定提供模組，按照步驟1512和1520或步驟1516，1518和1520確定接收模組。圖15和圖12、13、14結合描述，表1和表2給出了示例。
在步驟1502中，在充電過程中，電池單元1202_1-1202_3處於不平衡狀態。流程圖1500轉到步驟1504和1506或步驟1507來確定提供組GDONATOR ，而且進一步轉到步驟1508來確定提供模組。
在步驟1504中，在電池單元1202_1-1202_3中確定一個具有最大充電狀態值的電池單元CMAX 。根據表1，確定了電池單元1202_3。在步驟1506中，確定一個包含從第一組GFIRST 和第二組GSECOND 選擇的一個或多個電池模組的提供組GDONATOR 。每一個選擇的電池模組包含電池單元CMAX 。根據表2，提供組GDONATOR 包含電池模組{1202_3}、{1202_2,1202_3}和{1202_1,1202_2,1202_3}。在步驟1508中，提供組GDONATOR 中具有最大充電狀態值的電池模組確定為提供模組。根據表2，提供模組是{1202_3}。然後，流程圖1500轉到步驟1510。
優點在於，在充電過程中，通過選擇包含具有最大充電狀態值電池單元的提供模組，具有最大充電狀態值電池單元中的能量就會被迫減小。因此，可以提高單元平衡的可靠性。
在另一個實施例中，在步驟1507中，確定了提供組GDONATOR ，提供組包含第一組GFIRST 和第二組GSECOND 中的所有電池模組。這個步驟中，提供組包含{1202_1}、{1202_2},{1202_3}、{1202_1,1202_2}、{1202_1,1202_3}、{1202_2,1202_3}和{1202_1,1202_2,1202_3}。在步驟1508中，提供組中具有最大充電狀態平均值的電池模組確定為提供模組。因此，電池模組{1202_3}根據表2確定為提供模組。然後，流程圖1500轉到步驟1510。
在步驟1510中，提供模組既可以來自第一組GFIRST ，也可以來自第二組GSECOND 。然後，流程圖1500轉到步驟1512或者步驟1516和1518來確定接收組GRECEIVER ，進一步轉到步驟1520來確定接收模組。
在步驟1512中，在一個實施例中，確定了接收組GRECEIVER 。如果提供模組來自第二組GSECOND ，那麼接收組GRECEIVER 包含第一組GFIRST 中的全部電池模組；如果提供模組來自第一組GFIRST ，那麼接收組GRECEIVER 包含第二組GSECOND 中的全部電池模組。在一個實施例中，提供模組{1202_3}來自第一組GFIRST ，那麼接收組GRECEIVER 包含第二組GSECOND 中的全部電池模組。相反地，提供模組來自第二組GSECOND ，那麼接收組GRECEIVER 包含第一組GFIRST 中的全部電池模組。因此，接收組GRECEIVER 包含第一組GFIRST 中的全部電池模組。在步驟1520中，接收組GRECEIVER 中具有最小充電狀態平均值的電池模組確定為接收模組。根據表2，{1202_1}、{1202_2}或{1202_1,1202_2}就是接收模組。
在另一個實施例中，在步驟1516中，確定了電池單元1202_1-1202_3中具有最小充電狀態值的電池單元CMIN 。根據表1，確定了電池單元1202_1或1202_2。在步驟1518中，確定了接收組GRECEIVER 。接收組GRECEIVER 包含一個或多個電池模組，每一個電池模組包含電池單元CMIN 。如果提供組從第二組GSECOND 中選擇，接收組GRECEIVER 的電池模組從第一組GFIRST 中選擇；如果提供組從第一組GFIRST 中選擇，接收組GRECEIVER 的電池模組從第二組GSECOND 中選擇。根據表2，接收組GRECEIVER 包含電池模組{1202_1}、{1202_2}、{1202_1,1202_3}、{1202_1,1202_2}、{1202_2,1202_3}和{1202_1,1202_2,1202_3}。在步驟1520中，接收組GRECEIVER 中具有最小充電狀態平均值的電池模組確定為接收模組。根據表2，接收模組是{1202_1}、{1202_2}或{1202_1,1202_2}。
圖16是本發明一個實施例在放電過程中處理單元1304的工作流程圖1600。更具體地說，圖16中確定了在放電過程中的提供模組和接收模組。例如，操作單元1304在步驟1604，1606和1608或步驟1607和1608中確定了接收組，在步驟1612和1620或步驟1616、1618和1620中確定了提供模組。圖16和圖12-15結合描述。
在步驟1602中，電池單元1202_1-1202_3在放電過程中處於不平衡狀態。流程圖1600轉到步驟1604和1606或步驟1607確定接收組，進一步轉到步驟1608確定接收模組。
在步驟1604中，確定了電池單元CMIN ，CMIN 在電池單元1202_1-1202_3中具有最小充電狀態值。在步驟1606中，確定了接收組GRECEIVER ，接收組GRECEIVER 包含從第一組或第二組選擇的一個或多個電池模組。每一個選擇的電池模組都包含電池單元CMIN 。在步驟1608中，接收組GRECEIVER 中具有最小充電狀態值的電池模組確定為接收模組。流程圖1600轉到步驟1610。
優點在於，通過在放電過程中選擇包含具有最小充電狀態值電池單元的接收模組，具有最小充電狀態值電池單元的能量會增加。因此，單元平衡的可靠性得到進一步提高。
在另一個實施例中，在步驟1607中，確定了接收組GRECEIVER ，包含第一組GFIRST 和第二組GSECOND 的所有電池模組。在步驟1608中，接收組GRECEIVER 中具有最小充電狀態平均值的電池模組確定為接收模組。因此，流程圖1600轉到步驟1610。
在步驟1610中，確定了接收模組，不論接收模組來自第一組GFIRST ，還是來自第二組GSECOND 。然後，流程圖1600轉到步驟1612或者步驟1616和1618來確定提供組GDONATOR ，而且進一步轉到步驟1620來確定提供模組。
在步驟1612中，在一個實施例中，確定了提供組GDONATOR ，如果接收模組來自第二組GSECOND ，那麼提供組GDONATOR 包含第一組GFIRST 中的全部電池模組；如果接收模組來自第一組GFIRST ，那麼提供組GDONATOR 包含第二組GSECOND 中的全部電池模組。在步驟1620中，提供組GDONATOR 中具有最大充電狀態平均值的電池模組確定為提供模組。
在另一個實施例中，在步驟1616中，確定了電池單元CMAX 。CMAX 在電池單元1202_1-1202_3中具有最大充電狀態值。在步驟1618中，確定了提供組GDONATOR ，包含一個或多個電池模組，每一個電池模組都包含電池單元CMAX 。如果接收組的電池模組從第二組GSECOND 中選擇，那麼提供組GDONATOR 的電池模組從第一組GFIRST 中選擇；如果接收組的電池模組從第一組GFIRST 中選擇，那麼提供組GDONATOR 的電池模組從第二組GSECOND 中選擇。在步驟1620中，提供組GDONATOR 中具有最大充電狀態平均值的電池模組確定為提供模組。檢測控制單元1208可以確定其他提供模組或接收模組，不局限於圖14-圖16的例子。
在一個實施例中，如果出現異常情況，單元平衡操作就會停止，可以防止電池單元遭到損壞。參考圖12和圖13，開關陣列1210和1220中的開關是MOS電晶體。由於老化原因，一個或多個電晶體損壞，在這種情況下單元平衡操作就會終止。在一個實施例中，處理單元1304依據電池單元的最大充電狀態值和最小充電狀態值的差值來控制單元平衡操作的終結。更具體地說，處理單元1304計算最大充電狀態值和最小充電狀態值的差值DMAX-MIN1 ，例如，在T0時刻。當轉換電路1204在T0之後平衡電池單元1202_1-1202_3，處理單元1304重新計算最大充電狀態值和最小充電狀態值的差值DMAX-MIN2 。處理單元1304比較DMAZ-MIN1 和DMAX-MIN2 。在一個實施例中，如果DMAX-MIN1 小於DMAX-MIN2 ，表示出現不正常的情況，處理單元1304產生一個終止命令1362來終止單元平衡操作。例如，平衡控制器1306控制開關控制信號1264和1266來斷開開關陣列1210和開關陣列1220中的開關。
圖17是本發明實施例中另一個電池管理系統1700的方框圖。與圖12中標號相同的元件功能相同。圖17與圖12-16結合描述。
圖17的例子中，檢測電路1204包含開關陣列1710和開關陣列1720。開關陣列1710與開關陣列1720組態不同。更具體地說，開關陣列1710包含多個開關1710_1、1710_2、1720_1和1720_2，與電池組1202和線圈1272耦接。例如，開關1710_1和1710_2分別耦接於1260_2的一端和電池單元1202_1和1202_3的正極。開關1720_1和1720_2分別耦接於1260_1的一端和電池單元1202_1和1202_2的負極。
開關陣列1720包含開關1730和1740，耦接於電池組1202和線圈1274之間。例如，開關1730耦接於1262_2的一端和電池單元1202_3的正極。開關1740耦接於1262_1的一端和電池單元1202_1的負極。
根據開關陣列1710的組態，電池單元1202_1-1202_3分為多個電池模組，併入第一組。例如，第一組包含電池模組{1202_1}、{1202_2,1202_3}、{1202_1,1202_2,1202_3}。同樣地，根據開關陣列1720的組態，電池單元1202_1-1202_3分為一個或多個電池模組，併入第二組。例如，第二組包含電池模組{1202_1,1202_2,1202_3}。
如上圖12-圖16所述，檢測控制單元1208在電池模組中確定提供模組和接收模組，並且產生開關控制信號1264和1266來控制開關陣列1710和1720。如此一來，能量從提供模組轉移到接收模組從而達到單元平衡。
優點在於，通過減少開關陣列1710和1720的開關數量，電池管理系統的成本減小。而且，電池陣列有其他組態，圖12-圖16中提到的平衡方法也適用於其他開關陣列組態。如此一來，電池管理系統的靈活性得到了提高。
圖18是本發明實施例中電池管理系統的工作流程圖1800。圖18和圖1-17結合描述。儘管在圖18中對特別的步驟進行了說明，但這些步驟是例子。也就是說，本發明可以應用於圖18中列舉的各種其他步驟。
在步驟1802中，獲取單元參數，例如1202_1-1202_3的單元參數，例如充電狀態值。在步驟1804中，計算每一個電池模組的平均單元參數，例如充電狀態平均值。在步驟1806中，根據平均單元參數確定電池模組中的提供模組和接收模組。在步驟1808中，將能量從提供模組轉移到接收模組來平衡電池單元。在步驟1810中，根據最大單元參數值和最小單元參數值的差值終止單元平衡。
公開的實施例中提供了平衡電池單元的系統和方法。電池單元合併歸為電池模組。根據電池模組的平均參數，確定接收模組和提供模組。將能量從提供模組轉移到接收模組實現單元平衡。優點在於，提供模組和接收模組包含一個或多個電池單元。如此一來，通過將能量從提供模組轉移到接收模組，可更進一步改善單元平衡效率。而且，因為能量從具有最大充電狀態平均值的提供模組轉移到具有最小充電狀態平均值的接收模組，單元平衡的效率進一步得到了提高。換句話說，在單元平衡的基礎上，存儲在電池組1202中的能量比使用傳統平衡方法存儲在電池組中的能量高。如此一來，電池組1202比現有的技術在充放電週期中表現出更高的能量效率，延長了可再充電的電池壽命，提高了能量利用和保存效率。
上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然，在不脫離申請專利範圍所界定的本發明精神和發明範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本領域技術人員應該理解，本發明在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、佈局、比例、材料、元件、元件及其它方面有所變化。因此，在此披露之實施例僅說明而非限制，本發明之範圍由後附申請專利範圍及其合法等同物界定，而不限於此前之描述。
100．．．電池管理系統
102．．．電池單元
102_1~102_M．．．電池單元
104．．．初級線圈
106_1~106_M．．．次級線圈
108．．．開關
IDISCHG ．．．放電電流
I1 ~IM ．．．感應電流
200．．．電池管理系統
202．．．電池單元
202_1~202_6．．．電池單元
204_1~204_6．．．線圈
205．．．磁芯
206_1~206_6．．．開關
302_1~306_6．．．電池單元
304_1~304_6．．．線圈
305‧‧‧磁芯
310‧‧‧波形
320‧‧‧波形
330‧‧‧波形
400‧‧‧電池管理系統
402‧‧‧電池組
402_1~402_N‧‧‧電池單元
403‧‧‧變壓器
404_1~404_N‧‧‧線圈
405‧‧‧磁芯
406_1~406_N‧‧‧控制開關
I1 ~IN ‧‧‧電流
408‧‧‧檢測控制單元
500‧‧‧電池管理系統
506_1~506_6‧‧‧開關
600‧‧‧電池管理系統
602_1~602_N‧‧‧電池模組
603‧‧‧變壓器
608‧‧‧檢測控制單元
700‧‧‧電池管理系統
702‧‧‧電池組
702_1~702_N‧‧‧電池單元
703‧‧‧變壓器
704‧‧‧第一線圈
705‧‧‧第二線圈
708．．．檢測控制單元
SA_1~SA_N．．．開關
SB_1~SB_N．．．開關
SC_1~SC_N．．．開關
SD_1~SD_N．．．開關
800．．．流程圖
802~820．．．步驟
900．．．流程圖
902~920．．．步驟
1000．．．流程圖
1002~1014．．．步驟
1102~1112．．．步驟
1200．．．電池管理系統
1202．．．電池組
1202_1~1202_3．．．電池單元
1204．．．轉換電路
1208．．．檢測控制單元
1210．．．開關陣列
1210_1~1210_3．．．開關
1220．．．開關
1220_1~1220_2．．．開關
1230_1~1230_3．．．開關
1240_1~1240_2．．．開關
1260_1~1260_2．．．終端
1262_1~1262_2．．．終端
1264．．．開關控制信號
1266．．．開關控制信號
1270．．．轉換器
1272．．．線圈
1274．．．線圈
1276．．．磁芯
IFIRST ．．．電流
ISECOND ．．．電流
1302．．．監控電路
1304．．．處理單元
1305．．．記憶體
1306．．．平衡控制器
1308．．．匯流排
1310．．．數位檢測信號
1360．．．控制命令
1362．．．終止命令
1402~1408．．．步驟
1500．．．流程圖
1502~1520．．．步驟
1600．．．流程圖
1602~1620．．．步驟
1700．．．電池管理系統
1710．．．開關陣列
1710_1~1710_2．．．開關
1720．．．電池組
1720_1~1720_2．．．開關
1730．．．開關
1740．．．開關
1800．．．流程圖
1802~1810．．．步驟
圖1是一種現有技術的電池管理系統的方框圖；
圖2是根據本發明一個實施例的電池管理系統的方框圖；
圖3是根據本發明一個實施例的由電池管理系統的保護控制單元產生的第一控制信號和第二控制信號之間的關係圖；
圖4是根據本發明另一個實施例的電池管理系統的方框圖；
圖5是根據本發明另一個實施例的電池管理系統的方框圖；
圖6是根據本發明另一個實施例的電池管理系統的方框圖；
圖7是根據本發明另一個實施例的電池管理系統的方框圖；
圖8是根據本發明一個實施例的電池管理系統的工作流程圖；
圖9是根據本發明另一個實施例的電池管理系統的工作流程圖；
圖10是根據本發明另一個實施例的電池管理系統的工作流程圖；
圖11是圖10中根據本發明一個實施例的電池管理系統的擴展工作流程圖；
圖12是根據本發明另一個實施例的電池管理系統的方框圖；
圖13是根據本發明一個實施例的檢測控制單元的例子；
圖14是根據本發明一個實施例的在充電或放電過程中的處理單元工作流程圖；
圖15是根據本發明一個實施例的在充電過程中的處理單元工作流程圖；
圖16是根據本發明一個實施例的在放電過程中的處理單元工作流程圖；
圖17是根據本發明另一個實施例的電池管理系統的方框圖；以及
圖18是根據本發明另一個實施例的電池管理系統的工作流程圖。
1800‧‧‧流程圖
1802~1810‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種電池單元平衡方法，平衡多個電池單元，其中該多個電池單元分成多個電池模組，該方法包含：分別獲取該多個電池單元的多個單元參數；根據該多個單元參數計算該多個電池模組中每一個的一平均單元參數；根據該平均單元參數從該多個電池模組中確定一提供模組和一接收模組；以及將一能量從該提供模組轉移到該接收模組以平衡該多個電池單元，其中，該根據該平均單元參數從該多個電池模組中確定提供模組和接收模組的步驟進一步包括：從該多個電池模組中識別一第一組電池模組和一第二組電池模組；從該第一組電池模組和/或第二組電池模組中確定一電池模組提供組，該電池模組提供組中的每一個電池模組包括在該多個電池單元中一具有最大單元參數的電池單元；從該第二組電池模組和/或第一組電池模組中確定一電池模組接收組，該電池模組接收組中的每一個電池模組包括在該多個電池單元中一具有最小單元參數的電池單元；從該電池模組提供組中確定一具有最大平均單元參數的電池模組作為該提供模組；以及從該電池模組接收組中確定一具有最小平均單元參數的 電池模組作為該接收模組。
  2. 如申請專利範圍第1項的電池單元平衡方法，進一步包含：從該多個電池單元中確定一具有最大單元參數的電池單元，該電池模組提供組中的每一個電池模組包含該具有最大單元參數的電池單元。
  3. 如申請專利範圍第1項的電池單元平衡方法，進一步包含：從該多個電池單元中確定一個具有最小單元參數的電池單元，該電池模組接收組中每一個電池模組包含該具有最小單元參數的電池單元。
  4. 如申請專利範圍第1項的電池單元平衡方法，進一步包含：根據該多個電池單元的該多個單元參數中最大單元參數和最小單元參數之間的一差值終止對該電池單元進行平衡。
  5. 一種電池單元平衡系統，平衡多個電池單元，其中，該多個電池單元分成多個電池模組，且該電池單元平衡系統包含：一檢測控制單元，分別獲得該多個電池單元的多個單元參數、分別獲取該多個電池模組的多個平均單元參數、根據該多個平均單元參數從該多個電池模組中確定一提供模組和一接收模組，並根據一確定結果產生多個控制信號；以及一轉換電路，與該檢測控制單元耦接， 其中，該轉換電路根據該多個控制信號將一能量從該提供模組轉移到該接收模組以平衡該多個電池單元，該轉換電路進一步包含：一第一開關陣列，與該多個電池單元耦接，並根據該第一開關陣列的多個組態，在該電池模組中確定一第一組電池模組；以及一第二開關陣列，與該多個電池單元耦接，並根據該第二開關陣列的多個組態，在該電池模組中確定一第二組電池模組，該檢測控制單元進一步包含：一處理單元，從該第一組電池模組和/或第二組電池模組中確定一電池模組提供組，該電池模組提供組中的每一個電池模組包含該多個電池單元中一具有最大單元參數的電池單元，其中，在該電池模組提供組中確定一具有最大平均單元參數的電池模組作為該提供模組，該處理單元還從該第二組電池模組和/或第一組電池模組中確定一電池模組接收組，該電池模組接收組中的每一個電池模組包含在該多個電池單元中一具有最小單元參數的電池單元，其中，在該電池模組接收組中確定一具有最小平均單元參數的電池模組作為該接收模組。
  6. 如申請專利範圍第5項的電池單元平衡系統，其中，該電池模組提供組包括至少一個電池模組。
  7. 如申請專利範圍第5項的電池單元平衡系統，其中，該電池模組接收組包括至少一個電池模組。
  8. 如申請專利範圍第5項的電池單元平衡系統，其中，該 多個單元參數包含一充電狀態值，且該多個平均單元參數包含一平均充電狀態值。
  9. 一種電池單元平衡電路，平衡多個電池單元，其中，該電池單元平衡電路包含：一第一開關陣列，其中，該多個電池單元根據該第一開關陣列的多個組態，分為一第一組電池模組；一第二開關陣列，其中，該多個電池單元根據該第二開關陣列的多個組態，分為一第二組電池模組，其中，該多個電池單元的每一個具有一單元參數，在該第一組電池模組和該第二組電池模組中的每一個電池模組具有一平均單元參數；以及一轉換器，耦接於該第一開關陣列和第二開關陣列之間，其中，從該第一組電池模組和/或第二組電池模組中確定一電池模組提供組，該電池模組提供組中的每一個電池模組包括在該多個電池單元中一具有最大單元參數的電池單元，根據該平均單元參數從該電池模組提供組中選擇具有最大平均單元參數的電池模組作為一提供模組，並將一能量從該提供模組轉移到該轉換器，從該第二組電池模組和/或第一組電池模組中確定一電池模組接收組，該電池模組提供組中的每一個電池模組包括在該多個電池單元中一具有最小單元參數的電池單元，根據該平均單元參數從該電池模組接收組中選擇具有最小平均單元參數的電池模組作為一接收模組，並將該能量從該轉換器轉移到該接收模組。
  10. 如申請專利範圍第9項的電池單元平衡電路，其中，該 多個單元參數包含一充電狀態值，該平均單元參數包含一平均充電狀態值。
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