CN103248084A - 电池***及其控制方法和包括该电池***的能量存储*** - Google Patents

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Abstract

公开了一种电池***、一种控制该电池***的方法和一种包括该电池***的能量存储***。控制电池***的方法包括如下步骤：通过使用复用器选择多个电池之一；测量选择的电池的电压；基于测量的电压来计算电池的充电容量。因此，可有效地执行电池单体平衡。

Description

电池***及其控制方法和包括该电池***的能量存储***
技术领域
本发明的一个或多个实施例涉及一种电池***、一种控制该电池***的方法以及一种包括该电池***的能量存储***，更具体地讲，涉及一种能够有效地执行电池单体平衡的电池***、一种控制该电池***的方法以及一种包括该电池***的能量存储***。
背景技术
为了解决诸如环境污染和资源枯竭的问题，对开发可存储能量并有效使用存储的能量的***的兴趣增加。对开发在发电期间不导致环境污染的可再生能量的兴趣也增加。因此，为了最小化环境污染，已经积极地进行了关于可以使用可再生能量的能量存储***的研究、关于电力存储电池***的研究以及关于现有电网电力的研究。
在能量存储***中使用的电池的有效管理是用于提高能量存储***的效率的最重要的方面之一。在能量存储***中，可就例如充电、放电或电池单体平衡的各种特征来控制电池。通过有效地控制和管理电池，可增加电池的寿命并且可稳定地将电力供应给外部负载。
发明内容
本发明的一个或多个实施例包括一种能够有效地执行电池单体平衡的电池***、一种控制该电池***的方法以及一种包括该电池***的能量存储***。
根据本发明的一个或多个实施例，一种控制包括多个电池的电池***的方法包括下述步骤：从所述多个电池对将进行电池单体平衡的电池进行归类；通过使用复用器从所述多个电池选择电池；以及当由复用器选择的电池将进行电池单体平衡时，对选择的电池执行电池单体平衡。
根据本发明的一个或多个实施例，一种控制具有多个电池的电池***的方法包括如下步骤：通过使用复用器从多个电池选择电池；测量选择的电池的电压；基于测量的电压来计算电池的充电容量。
为了测量选择的电池的电压，将电容器电连接到复用器。
在电池单体平衡的步骤中，通过使用单个电阻器使将进行电池单体平衡的电池放电。
在电池单体平衡的步骤期间，复用器可仅选择将进行电池单体平衡的电池。
可通过使用开关来控制电池单体平衡的步骤的执行。
将进行电池单体平衡的电池可具有等于或大于参考值的充电容量。
电池单体平衡的步骤可包括：使将进行电池单体平衡的电池放电，使得将进行电池单体平衡的电池的充电容量达到与参考值相应的充电容量。
参考值可以为所述多个电池的充电容量的平均值的90％。
根据本发明的一个或多个实施例，一种电池***包括：多个电池；选择电路单元，包括从所述多个电池选择电池的复用器；感测电路单元，感测选择的电池的电压；平衡电路单元，如果选择的电池是将进行电池单体平衡的电池，则对选择的电池执行电池单体平衡；控制单元，通过基于所述多个电池的感测的电压来计算充电容量并对将进行电池单体平衡的电池进行归类，来控制电池单体平衡。
控制单元可包括：电池选择单元，通过控制复用器来选择电池；容量测量单元，基于由复用器选择的电池的电压来计算该电池的充电容量；参考值设置单元，基于计算的充电容量来设置电池单体平衡的参考值；平衡控制单元，基于计算的充电容量和设置的参考值来对将进行电池单体平衡的电池进行归类，并控制电池单体平衡。
电池单体平衡步骤可包括：通过使用单个电阻器使将进行电池单体平衡的电池放电。
当执行电池单体平衡时，复用器可仅选择将进行电池单体平衡的电池。
可通过使用开关来控制电池单体平衡。
将进行电池单体平衡的电池可具有等于或大于参考值的充电容量。
电池单体平衡步骤可包括：使将进行电池单体平衡的电池放电，使得将进行电池单体平衡的电池的充电容量达到与参考值相应的充电容量。
所述参考值可以为所述多个电池的充电容量的平均值的90％。
根据本发明的一个或多个实施例，一种具有包括多个电池的电池***并将电池***连接到外部电源以向负载供电的能量存储***包括：电池选择单元，通过控制复用器来选择电池；容量测量单元，测量通过使用复用器选择的电池的电压，并基于测量的电压来计算该电池的充电容量；参考值设置单元，基于充电容量来设置电池单体平衡的参考值；平衡控制单元，基于计算的充电容量和参考值来对将进行电池单体平衡的电池进行归类，并对归类的电池执行电池单体平衡。
根据本发明的实施例，通过减少电池放电电阻器的数量和感测电容器的数量，可有效地测量电池的充电容量，并且电池可有效地执行电池单体平衡。
附图说明
当结合附图进行考虑时，本发明的更全面的理解以及本发明的许多伴随的优点将容易变得明显，并且因参照下面的详细描述而被更好地理解，在附图中，相同的标号表示相同或相似的组件，其中：
图1是示出以本发明的实施例的原理构建的能量存储***的框图；
图2是示出以本发明的实施例的原理构建的电池和控制单元的示例性电路图；
图3是示出以本发明的实施例的原理构建的控制单元的一部分的框图；
图4是示出根据本发明的实施例的使用控制单元执行的控制方法的流程图；
图5是示出以本发明的另一实施例的原理构建的控制单元的一部分的框图；
图6是示出根据本发明的另一实施例的使用控制单元执行的控制方法的流程图。
具体实施方式
现在，将参照附图更充分地描述本发明，其中，本发明的示例性实施例在附图中示出。将详细描述实施例，从而本领域的普通技术人员可容易地实现本发明。应该理解，本发明的实施例可以改变，但不是必须互相排斥。例如，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可在其他实施例中修改根据在本说明书中描述的预定实施例的特定形状、结构和性质。此外，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，也可修改每个实施例的独立的组件的位置或布置。因此，下面的详细描述不应被解释为具有限制意义，而是应解释为包含权利要求的范围及其任何等同范围。在附图中，相同的标号在多个方面上表示相同的元件。
现在，将在下面参照附图更充分地描述本发明，本发明的实施例示出在附图中，从而本领域的普通技术人员可容易地实现本发明。
图1是以本发明的实施例构建的能量存储***1的框图。
参照图1，能量存储***1可与发电***2和电网3一起使用，以将电力提供给负载4。
发电***2通过使用能量源来产生电力，并将电力提供给能量存储***1。发电***2的示例可包括使用可再生能量来产生电力的任何电力***(例如，太阳能发电***、风力发电***或潮汐发电***)。
电网3包括发电站、变电站和电力线等。电网3将电力提供给能量存储***1，从而将电力提供给负载4和/或电池30。可选地，电网3可从能量存储***1接收电力。
负载4消耗由发电***2产生的电力、存储在电池30中的电力或从电网3提供的电力。房屋或工厂可以是负载4的示例。
能量存储***1可将由发电***2产生的电力存储在电池30中，并且可将产生的电力提供给电网3。能量存储***1可将电池30中存储的电力提供给电网3，或者可将从电网3提供的电力存储在电池30中。如果在电网3中存在电力故障，则能量存储***1可执行不间断电源(UPS)操作。
能量存储***1包括控制电力转换的电力转换***(PCS)10、电池管理***(BMS)20、电池30、第一开关50、第二开关60等。
PCS 10将从发电***2、电网3和电池30发送的电力转换为适当的期望的电力，并将转换的电力提供给消费者。PCS 10包括电力转换单元11、直流(DC)链接单元12、逆变器13、转换器14和集成控制器15。
电力转换单元11连接在发电***2和DC链接单元12之间。电力转换单元11将由发电***2产生的电力传送到DC链接单元12。此时，从电力转换单元11输出的电力的输出电压被转换为DC链接电压。
根据发电***2的类型，电力转换单元11可包括转换器或整流器电路等。如果发电***2产生DC电力，则电力转换单元11可包括用于将DC电力转换为DC电力的转换器。如果发电***2产生交流(AC)电力，则电力转换单元11可包括用于将AC电力转换为DC电力的整流器电路。具体地，如果发电***2是太阳能发电***，则电力转换单元11可包括最大功率点跟踪(MPPT)转换器，从而根据太阳辐射或温度等的变化来获得从发电***2输出的最大功率。
DC链接单元12连接在电力转换单元11和逆变器13之间。DC链接单元12防止发电***2或电网3的瞬时电压降以及负载40中的峰值负载的产生，从而保持稳定的DC链接电压。
逆变器13是连接在DC链接单元12和第一开关50之间的电力转换器。逆变器13可包括这样的逆变器，该逆变器在放电模式下将从发电***2和/或电池30输出的DC链接电压转换为电网3的AC电压并输出AC电压。逆变器13可在充电模式下将从电网3输出的AC电压整流为DC链接电压，并可输出该DC链接电压以将其存储在电池30中。逆变器13可以是输入和输出的方向可以改变的双向逆变器。可选地，逆变器13可包括多个逆变器。
逆变器13可包括：滤波器，用于从输出到电网3的AC电压去除谐波；以及锁相环(PLL)电路，用于将从逆变器13输出的AC电压的相位与电网3的AC电压的相位匹配。此外，逆变器13可执行其他功能，例如，电压变化范围的限制、功率因数校正、DC分量的去除以及瞬变现象的保护。
在放电模式下，转换器14通过将从电池30输出的电力的电压转换为逆变器13所需的电压电平(即，DC链接电压)来执行DC-DC转换，并输出转换的电压。此外，在充电模式下，转换器14通过将从电力转换单元11或逆变器13输出的电力的电压转换为电池30所需的电压电平(即，充电电压)来执行DC-DC转换。转换器14可以是输入和输出的方向可以改变的双向转换器。可选地，转换器14可包括多个转换器。
集成控制器15监视发电***2、电网3、电池30和负载4的状态，并根据监视的结果来控制电力转换单元11、逆变器13、转换器14、第一开关50、第二开关60和BMS 20。例如，集成控制器15可监视电网3中是否出现电力故障、发电***2是否产生电力、由发电***2产生的电力的量、电池30的充电状态、负载4消耗的电力的量以及时间等。
第一开关50和第二开关60串联连接在逆变器13和电网3之间，通过在集成控制器15的控制下闭合或断开来控制在发电***2和电网3之间的电流的流动。第一开关50和第二开关60可根据发电***2、电网3和电池30的状态而闭合或断开。例如，如果负载40需要大量的电力，则第一开关50和第二开关60都闭合，从而可使用发电***2和电网3的全部电力。然而，如果发电***2和电网3的电力不足以满足负载4所需的电力的量，则电池30中存储的电力可被提供给负载。如果在电网3中存在电力故障，则第二开关60断开，并且第一开关50闭合。因此，来自发电***2和/或电池30的电力可被提供给负载4，而不会流动到电网3中，从而防止能量存储***1独自操作，并防止在电网3的配电线路处工作的工人等遭受电击。
BMS 20连接到电池30，并根据集成控制器15的控制来控制电池30的充电和放电。BMS 20可防止过充电、过放电、过电流、过电压或过热等。为此，BMS 20可监视电压、电流、温度、剩余电量、寿命或充电状态等，并可将监视结果发送到集成控制器15。此外，根据本发明的当前实施例，BMS 20可执行电池单体平衡，将在下面参照图2至图6对此进行详细描述。
电池30接收发电***2产生的电力或电网3的电力，并存储接收的电力，并且将存储的电力提供给负载4或电网3。
电池30可包括至少一个电池架(battery rack)或者串联和/或并联连接的多个电池架。电池架是指电池30的子组件。此外，每个电池架可包括至少一个电池座盘(battery tray)或者串联和/或并联连接的多个电池座盘。电池座盘是指电池架的子组件。此外，每个电池座盘可包括多个电池单体。电池30可由诸如镍镉电池、铅蓄电池、NiMH(镍金属氢化物(NoMH))电池、锂离子电池或锂聚合物电池的各种类型的电池单体形成。
图2是示出以本发明的实施例的构建的电池30和BMS 20的示例性电路图。下面，电池30和BMS 20将被共同称为电池***。
电池30可包括电池单体或电池座盘31-1、……、31-n中的至少一个。电池30可连接到BMS 20并将电力提供到外部或接收外部电力。当电池30用于能量存储***1中时，可包括电池单体或电池座盘31-1、……、31-n。在图2中，为了便于描述，能量储存***1的电池30被示出为包括电池单体31-1、……、31-n，电池单体31-1、……、31-n将被定义为多个电池单体。电池单体31-1、……、31-n可被扩展为多个电池座盘或多个电池架。
BMS 20控制电池30的充电或放电，并控制电池***的每个部分，从而电池***可稳定地操作。BMS 20可包括控制单元40、端子单元41、充电控制开关42、放电控制开关43、选择电路单元44、平衡电路单元45和感测电路单元46。
端子单元41至少包括正电极端子41a和负电极端子41b。存储在电池30中的电力可通过端子单元41提供到外部。可选地，外部电力可通过端子单元41被提供到电池30以对电池30充电。当电池30用于移动装置中时，端子单元41可连接到移动装置或充电器。当电池30用于能量存储***1中时，端子单元41可连接到用于电力转换的转换器14或可以连接到其他的电池座盘。
控制单元40通过感测电池30的充电状态或放电状态或者在电池***中的电流流动，来控制电池30的充电或放电。控制单元40可包括电源端子VDD、接地端子VSS、充电控制端子CHG、放电控制端子DCG、复用器(MUX)控制端子MC、电压测量端子Vn、电压测量基础端子Vg以及平衡控制端子BC。
电源电压和地电压分别被施加到电源端子VDD和接地端子VSS。充电控制端子CHG和放电控制端子DCG输出控制充电控制开关42的操作的充电控制信号或控制放电控制开关43的操作的放电控制信号。
MUX控制端子MC可输出用于测量电池***中的电压或者用于选择将被执行电池单体平衡的电池单体的信号。从MUX控制端子MC输出的信号可被施加到第一MUX M1和第二MUX M2这二者。虽然为了示出的清楚在图2中将MUX控制端子MC示出为一个元件，但是MUX控制端子MC的数量不限于此，而是可根据电池单体的数量来确定。即，如果存在n个电池单体，则可包括2n个MUX控制端子MC。
电压测量端子Vn和电压测量基础端子Vg测量包括在电池30中的电池单体31-1、……、31-n中的每个电池单体的电压。即，电压测量端子Vn和电压测量基础端子Vg通过使用包括在感测电路单元46中的电容器C，来测量由第一MUX M1和第二MUX M2选择的电池单体31-1、……、31-n中的每个电池单体的电压。测量的电压与电压测量端子Vn与电压测量基础端子Vg的电压之间的差异对应。电池单体31-1、……、31-n的测量的电压被转换为电信号，并可作为电压数据Dv被发送到容量测量单元22，将在下面描述容量测量单元22(见图3或图5)。
平衡控制端子BC输出平衡控制信号Sb，以闭合或断开包括在平衡电路单元45中的开关SW。平衡控制端子BC闭合或断开开关SW，使得将进行电池单体平衡的电池单体释放与参考值相应的量的电，这将在下面进行描述。此外，当由于平衡控制端子BC闭合或断开开关SW从而第一MUX M1和第二MUX M2选择电池单体31-1、……、31-n时，平衡控制端子BC可进行控制，使得仅对将进行电池单体平衡的那些电池单体31-1、……、31-n执行电池单体平衡。
充电控制开关42和放电控制开关43分别可由场效应晶体管(FET)和寄生二极管形成。即，充电控制开关42包括FET FET1和寄生二极管D1，放电控制开关43包括FET FET2和寄生二极管D2。充电控制开关42的FETFET1的源极和漏极之间的接触方向被设置为与放电控制开关43的FET FET2的源极和漏极之间的接触方向相反的方向。充电控制开关42和放电控制开关43的FET FET1和FET FET2是开关器件，但是本发明的实施例不限于此。可选地，执行不同类型的切换的电子器件可用作FET。例如，当电池30用于能量存储***1中时，大的电流可流过高电流路径；因此，可在此情况下使用继电器。
选择电路单元44是将平衡电路单元45或感测电路单元46电连接到电池单体31-1、……、31-n之一从而形成回路的电路。选择电路单元40可包括第一MUX M1和第二MUX M2。对于第一MUX M1和第二MUX M2的电气构造和功能，可参考本领域已知的典型复用器的细节。
选择电路单元40可允许平衡电路单元45或感测电路单元46被选择性地连接到电池单体。因此，平衡电路单元45或感测电路单元46可测量所有电池单体31-1、……、31-n的电压或者执行电池单体平衡，而非包括针对电池单体31-1、……、31-n中的每个电池单体的平衡电路单元45或感测电路单元46。因此，可减小电路的体积，并可增加电池单体平衡处理的效率。
选择电路单元40的第一MUX M1和第二MUX M2可包括从控制单元40接收电池选择信号的选择端子S。虽然为了示出的清楚在图2中将MUX控制端子MC示出为一个元件，但是MUX控制端子MC的数量不限于此，而是可根据电池单体的数量来确定。即，如果存在n个电池单体，则可包括2n个MUX控制端子MC。
为了平衡电池单体31-1、……、31-n的充电量，平衡电路单元45对电池单体31-1、……、31-n中的至少一个电池单体进行强制放电。平衡电路单元45可包括开关SW和电阻器R。当选择电路单元44根据来自控制单元40的平衡控制信号Sb选择将进行电池单体平衡的电池单体时，平衡电路单元45闭合开关SW，以针对预定电池单体形成回路。因此，将进行电池单体平衡的电池单体自身放电，从而执行电池单体平衡。
感测电路单元46可测量电池单体31-1、……、31-n的电压。感测电路单元46可包括电容器C。在一个实施例中，感测电路单元46可包括单个电容器C。感测电路单元46形成回路，从而电池单体31-1、……、31-n中的由选择电路单元44选择的预定电池单体连接到感测电路单元46中的电容器C。已经与电容器C形成回路的预定电池单体的测量电压被发送到控制单元40。
以下，将描述根据本发明的实施例的控制单元40的电池单体电压感测和电池单体平衡。
图3是示出以本发明的实施例构建的控制单元40的一部分的框图。
参照图3，控制单元40可包括电池选择单元21、容量测量单元22、参考值设置单元23以及平衡控制单元24。
电池选择单元21从所有的电池单体31-1、……、31-n中选择将与平衡电路单元45或感测电路单元46形成回路的电池单体。电池选择单元21产生MUX控制信号Sm，从而第一MUX M1和第二MUX M2可选择电池单体，产生的MUX控制信号Sm经由MUX控制端子MC被发送到选择电路单元44。可从电池30的一端顺序地选择电池单体，或者可根据特定算法来选择电池单体。可通过使用第一MUX M1和第二MUX M2将由电池选择单元21选择的电池单体电连接到平衡电路单元45或感测电路单元46，电池选择单元21将表示选择的电池单体的数据Db发送到容量测量单元22和平衡控制单元24。
容量测量单元22接收表示由电池选择单元21选择的电池单体的数据Db，并经由电压测量端子Vn和电压测量基础端子Vg接收表示选择的电池单体的电压的数据Dv。容量测量单元22基于选择的电池单体的信息和接收的电压数据Dv来计算电池单体31-1、……、31-n中的每个电池单体的充电容量。容量测量单元22将计算的充电容量数据Dc发送到参考值设置单元23。
参考值设置单元23根据多个电池单体的充电容量计算电池单体平衡所需的充电容量参考值。电池单体平衡所需的充电容量参考值是指针对多个电池单体的充电容量之间存在差异的情况被设置为参考值的预定充电容量值，具有比预定充电容量参考值大的充电容量的电池单体被放电，以防止充电容量差异影响所有电池单体的容量和寿命。即，具有比所述参考高的充电容量的电池单体将进行电池单体平衡。
可将各种方法用于设置充电容量参考值。例如，充电容量参考值可以是包括在电池30中的电池单体31-1、……、31-n的充电容量的平均值的90％。在此情况下，可对具有比该平均值的90％高的充电容量的所有电池单体执行电池单体平衡。在此情况下，在执行电池单体平衡之后，电池的充电容量可以不同。
可选地，所述参考值可以是包括在电池30中的电池单体31-1、……、31-n之中的具有最小充电容量的电池单体的充电容量。在此情况下，可对剩余的n-1个电池单体执行电池单体平衡，在执行电池单体平衡之后，所有的电池单体可具有相同的充电容量。
可选地，包括在电池30中的电池单体31-1、……、31-n之中的正常的电池单体(例如，从电池单体31-1、……、31-n排除故障电池单体)的充电容量的平均值的90％可被设置为参考值。该实施例适于异常电池单体可被替换的情况。
参考值设置单元23可将表示设置的充电容量参考值的信号Ds发送到平衡控制单元24。
平衡控制单元24将具有比充电容量参考值高的充电容量的那些电池单体归类为将进行电池单体平衡的电池单体。平衡控制单元24产生用于使归类的将进行电池单体平衡的电池单体放电的平衡控制信号Sb。当平衡电路单元45的开关SW因平衡控制信号Sb而闭合时，对归类的电池单体执行电池单体平衡。
在一个实施例中，电池单体平衡是指使具有比预定的充电容量参考值高的充电容量的电池单体放电直到所述电池单体的充电容量达到充电容量参考值的处理。
在另一实施例中，电池单体平衡是指使具有等于或高于预定的充电容量参考值的充电容量的电池单体放电直到所述电池单体的充电容量达到充电容量参考值的处理。
下面，将描述根据本发明的实施例的通过使用控制单元40执行的控制方法。
图4是示出根据本发明的实施例的使用控制单元40执行的控制方法的流程图。
参照图4，在第一操作步骤S11，控制单元40将1设置为第一MUX M1和第二MUX M2的索引值。第一MUX M1或第二MUX M2的索引值是指为了在内部电连接电池30与平衡电路单元45或感测电路单元46而在内部由第一MUX M1或第二MUX M2选择的电池单体的编号。即，根据本发明的当前实施例，如果第一MUX M1或第二MUX M2的索引值为1，则会选择第一电池单体31-1，如果第一MUX M1或第二MUX M2的索引值为2，则会选择第二电池单体31-2，如果索引值为n，则会选择第n电池单体31-n。
在第二操作步骤S12，控制单元40的容量测量单元22测量与第一MUXM1或第二MUX M2的索引值相应的选择的电池单体的电压，并计算该电池单体的充电容量。容量测量单元22将选择的电池单体的充电容量数据Dc发送到参考值设置单元23。
在第三操作步骤S13，确定第一MUX M1或第二MUX M2的索引值i是否等于n。如果第一MUX M1或第二MUX M2的索引值i等于n，则方法进行到下一操作。如果第一MUX M1或第二MUX M2的索引值i不同于n，即，如果没有完成所有电池单体的顺序电压测量，则将i值增加1，重复操作S12，并且测量下一电池单体的电压。
在第四操作步骤S14，参考值设置单元23基于测量的电池单体31-1、……、31-n的充电容量来确定充电容量参考值。
在第五操作步骤S15，对参考值和测量的电池单体31-1、……、31-n的充电容量进行比较，将具有等于或高于参考值的充电容量的电池单体归类为将进行电池单体平衡的电池单体。在操作S15，为了方便，所述归类的电池单体的编号的集合可被表示为集合A＝{a1，a2，…，ak}。
在第六操作步骤S16，为了从第一电池单体31-1顺序地执行电池单体平衡，再次将1设置为第一MUX M1和第二MUX M2的索引值i。
在第七操作步骤S17，确定第一MUX M1或第二MUX M2的索引值i是否在将进行电池单体平衡的电池单体的集合A中。
如果索引值i属于集合A，则平衡电路单元45的开关SW闭合，在步骤S18，对第i电池单体执行电池单体平衡。相反，如果索引值i不属于集合A，则开关SW断开，从而防止第i电池单体的放电。
在第九操作步骤S19，确定i是否对应于n。如果i不等于n，则将i的值增加1，并重复操作S17。如果i等于n，即，如果针对所有将进行电池单体平衡的电池单体完成了电池单体平衡，则在操作S20断开开关SW，从而结束电池单体平衡。
参考图3和图4，控制单元40通过使用第一MUX M1和第二MUX M2顺序地选择电池单体以测量每个电池单体的电压，然后将顺序选择的电池单体连接到放电电阻器R，并针对具有比参考值高的充电容量的那些电池单体闭合开关SW，从而对具有比参考值高的充电容量的那些电池单体执行电池单体平衡。
图5是示出根据本发明的另一实施例的控制单元40的一部分的框图。
参照图5，控制单元40可包括电池选择单元21、容量测量单元22、参考值设置单元23和平衡控制单元24。
将参照图5和图6描述的本发明的当前实施例是修改后的参照图3和图4描述的实施例。因此，将省略重复的元件的描述。
参照图5，电池选择单元21将用于选择将被连接到平衡电路单元45或感测电路单元46的电池单体的MUX控制信号Sm发送到选择电路单元44，并将包括表示选择的电池单体的数据的信号Db发送到容量测量单元22。
容量测量单元22接收表示选择的电池单体的数据Db和表示选择的电池单体的电压的电压数据Dv，并将选择的电池单体的充电容量数据Dc发送到参考值设置单元23。
参考值设置单元23获得并收集每个电池单体的充电容量数据Dc，以设置用于归类将进行电池单体平衡的电池单体的参考值。容量测量单元22基于从参考值设置单元23发送的参考值数据Ds来确定并发送表示需要电池单体平衡的电池单体的选择数据Db′。
由于在电池单体平衡处理期间电池选择单元21已经接收到表示需要电池单体平衡的电池单体的选择数据Db′，因此第一MUX M1和第二MUX M2不必像在本发明的前面的实施例中那样选择所有的电池单体，并且平衡控制单元24不必像在本发明的前面的实施例那样选择性地闭合和断开开关。在当前的实施例中，在电池单体平衡处理期间，开关可保持在闭合状态，仅包括在选择数据Db′中的将执行电池单体平衡的那些电池单体被第一MUX M1和第二MUX M2选择。当完成电池单体平衡时，开关随后断开。
即，电池选择单元21可仅允许需要电池单体平衡的那些电池单体被选择性地连接到第一MUX M1和第二MUX M2，并且平衡控制单元24可以产生用于对选择的电池单体以基于参考值确定的量执行电池单体平衡的信号Sb，而不必另外地确定电池单体是否将进行电池单体平衡并且不必控制开关SW。
以下，将描述根据本发明的当前实施例的使用控制单元40执行的控制方法。
图6是示出根据本发明的另一实施例的使用控制单元40执行的控制方法的流程图。
参照图6，在第一操作步骤S21，控制单元40将1设置为第一MUX M1和第二MUX M2的索引值。如果索引值为1，则第一电池单体31-1经由第一MUX M1和第二MUX M2连接到平衡电路单元45或感测电路单元46。
在第二操作步骤S22，控制单元40经由电压测量端子Vn和电压测量基础端子Vg测量由第一MUX M1和第二MUX M2选择的电池单体31-1、……、31-n中的每个电池单体的电压，并基于通过使用容量测量单元22测量的电压值计算电池单体31-1、……、31-n中的每个电池单体的充电容量。
在第三操作步骤S23，如果索引值i等于n并且从所有n个电池单体感测电压，则方法进行到下一操作以执行电池单体平衡；如果索引值i小于n，则将索引值i增加1，并在操作S22测量剩余的电池单体的电压。
在第四操作步骤S24，参考值设置单元23基于测量的电池单体的充电容量，计算并设置参考值，具有等于或高于参考值的充电容量的电池单体被归类为将进行电池单体平衡的电池单体。
在第五操作步骤S25，为了方便，所述归类的电池单体的编号的集合可被表示为集合A＝{a1，a2，…，ap，…，ak}。
在第六操作步骤S26，将第一MUX M1和第二MUX M2的索引值i设置为ap。ap的初始值为a1，即，将进行电池单体平衡的第一个电池单体的编号。
在第七操作步骤S27，如果第一MUX M1和第二MUX M2选择第ap电池单体，则平衡控制单元24闭合开关SW，并对第ap电池单体执行电池单体平衡。
在第八操作步骤S28，a(p+1)被应用为第一MUX M1和第二MUX M2的索引值i，从而第一MUX M1和第二MUX M2可顺序地选择包括在集合A中的将进行电池单体平衡的电池单体。
在第九操作步骤S29，当索引值等于表示最后的将进行电池单体平衡的电池单体ak时，电池单体平衡结束，并且断开开关SW以结束电池单体平衡。
即，与图3和图4的实施例不同，根据本发明的图5和图6的当前实施例，当执行电池单体平衡时，第一MUX M1和第二MUX M2仅选择将进行电池单体平衡的电池单体。因此，开关SW仅用于调整放电量。
如上所述，根据本发明的实施例的电池***、控制该电池***的方法以及包括该电池***的能量存储***，可减小电路的体积，但是可有效地执行电池单体平衡。
尽管已经参照本发明的示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将理解，在不脱离下面的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。实施例应被认为仅是描述性的而非为了限制的目的。因此，本发明的范围不是由本发明的详细描述所限定，而是由所附权利要求所限定，该范围内的所有不同将被认为包括在本发明中。

Claims (18)

1.一种控制电池***的方法，该电池***包括多个电池，所述方法包括下述步骤：
从所述多个电池对将进行电池单体平衡的电池进行归类；
通过使用复用器从所述多个电池选择电池；以及
当由复用器选择的电池将进行电池单体平衡时，对选择的电池执行电池单体平衡。
2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括下述步骤：
测量选择的电池的电压；
基于测量的电压来计算电池的充电容量。
3.如权利要求2所述的方法，其中，在测量选择的电池的电压的步骤，将电容器电连接到复用器。
4.如权利要求1所述的方法，其中，电池单体平衡步骤包括：通过使用单个电阻器使将进行电池单体平衡的电池放电。
5.如权利要求1所述的方法，其中，复用器仅选择将进行电池单体平衡的电池。
6.如权利要求1所述的方法，其中，通过使用开关来控制电池单体平衡步骤的执行。
7.如权利要求1所述的方法，其中，将进行电池单体平衡的电池具有等于或大于参考值的充电容量。
8.如权利要求7所述的方法，其中，电池单体平衡步骤包括：使将进行电池平单体衡的电池放电，使得将进行电池单体平衡的电池的充电容量达到与参考值相应的充电容量。
9.如权利要求7所述的方法，其中，参考值为所述多个电池的充电容量的平均值的90％。
10.一种电池***，包括：
多个电池；
选择电路单元，包括从所述多个电池选择电池的复用器；
感测电路单元，测量选择的电池的电压；
平衡电路单元，在选择的电池被确定为将进行电池单体平衡的情况下对选择的电池执行电池单体平衡；
控制单元，通过基于所述多个电池的测量的电压来计算电池的充电容量并对将进行电池单体平衡的电池进行归类，来控制电池单体平衡。
11.如权利要求10所述的电池***，其中，控制单元包括：
电池选择单元，通过控制复用器来选择电池；
容量测量单元，基于由复用器选择的电池的电压来计算该电池的充电容量；
参考值设置单元，基于由容量测量单元计算的充电容量来确定充电容量参考值；
平衡控制单元，通过基于计算的充电容量和确定的充电容量参考值对将进行电池单体平衡的电池进行归类，来控制电池单体平衡。
12.如权利要求11所述的电池***，其中，电池单体平衡步骤包括：通过将单个电阻器电连接到将进行电池单体平衡的电池，来使将进行电池单体平衡的电池放电。
13.如权利要求11所述的电池***，其中，当执行电池单体平衡时，复用器仅选择将进行电池单体平衡的电池。
14.如权利要求11所述的电池***，其中，通过使用开关来控制电池单体平衡。
15.如权利要求11所述的电池***，其中，将进行电池单体平衡的电池具有等于或大于充电容量参考值的充电容量。
16.如权利要求15所述的电池***，其中，电池单体平衡步骤包括：使将进行电池单体平衡的电池放电，使得将进行电池单体平衡的电池的充电容量达到与充电容量参考值相应的充电容量。
17.如权利要求15所述的电池***，其中，充电容量参考值为所述多个电池的充电容量的平均值的90％。
18.一种能量存储***，该能量存储***包括电池***，该电池***包括多个电池，该能量存储***将电池***连接到外部电源以向负载供电，该能量存储***包括：
电池选择单元，通过使用复用器来选择电池；
容量测量单元，测量通过使用复用器选择的电池的电压，并基于测量的电压来计算该电池的充电容量；
参考值设置单元，基于计算的充电容量来确定充电容量参考值；
平衡控制单元，基于计算的充电容量和确定的充电容量参考值来对将进行电池单体平衡的电池进行归类，并对归类的电池执行电池单体平衡。
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