CN107994651A - 电池均衡电路和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池均衡电路和方法，电池均衡电路包括电池组以及与电池组连接的均衡控制器；电池组包括四个依次串联的电池单体，第一电容，以及五个并联、用于控制各电池单体与第一电容连接状态的控制开关，其中，每个电池单体的正极和负极分别连接一个控制开关的第一端；各控制开关的第二端与第一电容连接；各控制开关、电池单体和所述第一电容分别与均衡控制器连接。该均衡控制电路和方法能够对实现多个电池单体进行电池均衡，同时在电池组之间进行电池均衡，不仅缩短均衡时间还能保证均衡效率。

Description

电池均衡电路和方法
技术领域
本发明涉及电池均衡技术领域，特别是涉及一种电池均衡电路和方法。
背景技术
通常多个电池单体是以串联方式构成动力电池组来为电动汽车供电，即使忽略由制造原因造成的电池单体间的不一致性，在工作过程中因温度、内阻和老化的影响，不一致性也将会越来越严重，造成电池组的电压不均衡。导致在充放电的过程中会造成过充和过放现象，最终将影响电池组的循环使用寿命，导致电池组提早失效。为延长动力电池组的循环使用寿命，一种有效的措施是对电池组进行均衡控制。
传统对电池组进行均衡的方法包括能量消耗型和能量转移型。由于能量消耗型导致电池发热严重，影响均衡电路的可靠性，并且能量浪费严重不适合用于大功率场合，所以一般会选择能量转移型，但是现有使用能量转移型对电池进行均衡无法实现同时对多个电池单体进行均衡，导致电池均衡时间过长。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够同时对多个电池单体进行电池均衡，缩短均衡时间的电池均衡电路和方法。
一种电池均衡电路，包括：电池组以及与所述电池组连接的均衡控制器；
所述电池组包括：四个依次串联的电池单体，第一电容，以及五个并联、用于控制各电池单体与第一电容连接状态的控制开关，其中，每个所述电池单体的正极和负极分别连接一个控制开关的第一端；各控制开关的第二端与所述第一电容连接；
各所述控制开关、所述电池单体和所述第一电容分别与所述均衡控制器连接。
在其中一种实施例中，所述四个电池单体包括：第一电池单体、第二电池单体、第三电池单体和第四电池单体；所述控制开关包括第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关和第五控制开关；所述第一控制开关和第五控制开关为单刀单掷开关，所述第二控制开关、第三控制开关和第四控制开关为单刀双掷开关；
所述第一控制开关的第一端与所述第一电池单体的正极连接，第二端与所述第一电容连接；所述第二控制开关的不动端与所述第一电池单体的负极、第二电池单体的正极连接，所述第二控制开关的动端与所述第一电容连接；所述第三控制开关的不动端与所述第二电池单体的负极、第三电池单体的正极连接，所述第三控制开关的动端与所述第一电容连接；所述第四控制开关的不动端与所述第三电池单体的负极、第四电池单体的正极连接，所述第四控制开关的动端与所述第一电容连接；所述第五控制开关的第一端所述第四电池单体的负极连接，第二端与所述第一电容连接。
在其中一种实施例中，所述电路还包括：N个依次串联的电池组，电压转换器、第二电容，两个并联、用于控制各电池组与电压转换器连接状态的单刀双掷开关，以及N+1个并联、用于控制各电池组与所述单刀双掷开关连接状态的单刀单掷开关；
每个所述电池组的正极和负极分别连接一个单刀单掷开关的第一端；各单刀单掷开关的第二端与所述单刀双掷开关的动端连接；各单刀双掷开关的不动端与所述电压转换器的第一端连接；电压转换器的第二端与所述第二电容连接；
本发明还提供一种电池均衡方法，执行于如上述电池均衡电路中任一项所述的均衡控制器，包括：
采集并计算各电池单体的电压；
判断相邻电池单体的电压差是否满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压；
当相邻电池单体的电压差满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压大于电池组内各电池单体的总平均电压时；确定相邻电池单体为均衡电池单体，其它电池单体为受均衡电池单体；
控制所述均衡电池单体的控制开关闭合，以使所述均衡电池单体与所述第一电容连接，为所述第一电容充电；
当所述均衡电池单体电压满足条件时，控制所述均衡电池单体对应的控制开关断开；
控制所述受均衡电池单体的控制开关闭合，以使所述受均衡电池单体与所述第一电容连接，所述第一电容对所述受均衡电池单体充电；
当所述受均衡电池单体电压满足条件时，控制所述受均衡电池单体对应的控制开关断开。
在其中一种实施例中，所述方法还包括：
计算各所述电池单体的平均电压绝对值；
计算所述电池单体电压与平均电压的差的绝对值；
当所述电池单体的电压与平均电压的差的绝对值大于等于阈值时，确定所述电池单体为被均衡电池单体；
所述判断相邻电池单体的电压差是否满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压的步骤，包括：判断所述被均衡电池单体中是否存在相邻电池单体；
若是，则判断相邻电池单体的电压差是否满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压。
在其中一种实施例中，所述方法还包括：
计算各所述电池单体的平均电压绝对值；
计算所述电池单体电压与平均电压的差的绝对值；
当所述电池单体的电压与平均电压的差的绝对值大于等于阈值时，确定所述电池单体为助均衡电池单体；
所述判断相邻电池单体的电压差是否满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压的步骤，包括：判断所述助均衡电池单体中是否存在相邻电池单体；
若是，则判断相邻电池单体的电压差是否满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压。
在其中一种实施例中，所述判断所述被均衡电池单体中是否存在相邻电池单体的步骤还包括：
判断所述被均衡电池单体的数量为三节电池单体或二节电池单体；
当所述被均衡电池单体的数量为三节电池单体时，判断所述三节电池单体中是否存在相邻两节电池单体；
若是，则判断所述相邻两节电池单体的电压差是否满足预设条件，且相邻两节电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压；
若相邻两节电池单体的电压差满足预设条件，且相邻两节电池单体的平均电压大于电池组内各电池单体的总平均电压时；确定所述相邻两节电池单体为均衡电池单体，另一节电池单体为受均衡电池单体；
若不存在，确定所述三节电池单体中电压最高的电池单体为均衡电池单体，电压最低的电池单体为受均衡电池单体；
当所述被均衡电池的数量为二节电池单体时，判断所述二节电池单体是否为相邻电池单体；
若是，则判断相邻电池单体的电压差是否满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压；
若相邻电池单体的电压差满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压大于电池组内各电池单体的总平均电压时；确定所述二节电池单体为均衡电池单体，其他电池单体为受均衡电池单体；
若否，确定所述二节电池单体中电压最高的电池单体为均衡电池单体，电压最低的电池单体为受均衡电池单体。
在其中一种实施例中，当所述被均衡电池单体的数量为四节电池单体时，确定所述四节电池单体数量中电压最高的电池单体为均衡电池单体，电压最低的电池单体为受均衡电池单体。
在其中一种实施例中，所述判断所述助均衡电池单体中是否存在相邻电池单体的步骤还包括：
判断所述助均衡电池单体的数量是否为三节电池单体；
若所述助均衡电池单体的数量为三节电池单体时，判断所述三节电池单体是否为连续相邻的电池单体；
若是，则判断所述三节连续相邻电池单体的电压差是否满足预设条件，且三节连续相邻电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压；
若三节连续相邻电池单体的电压差满足预设条件，且三节连续相邻电池单体的平均电压大于电池组内各电池单体的总平均电压时；确定所述三节电池单体为均衡电池单体，其他电池单体为受均衡电池单体。
在其中一种实施例中，还包括：
采集并计算各电池组的电压；
确定所述电压最高的电池组为均衡电池组，电压最低的电池组为受均衡电池组；
控制所述均衡电池组的控制开关闭合，以使所述均衡电池组与所述第二电容连接，为所述第二电容充电；
当所述均衡电池组电压满足条件时，控制所述均衡电池组对应的控制开关断开；
控制所述受均衡电池组的控制开关闭合，以使所述受均衡电池单体与所述第二电容连接，所述第二电容对所述受均衡电池组充电；
当所述受均衡电池组电压满足条件时，控制所述受均衡电池组对应的控制开关断开。
上述电池均衡电路和方法，电池均衡电路通过均衡控制器采集电池单体和电池组的电压，控制电路中的控制开关的断开和闭合实现了电池均衡方法。通过计算电池单体和电池组的电压与平均电压的差的绝对值确定需要进行电池均衡的电池单体，缩小电池均衡范围，节省了均衡时间；通过判断相邻电池的电压差和平均电压是否满足要求，确定均衡电池与受均衡电池选择不同的优化均衡方法，实现了同时在多个电池单体中进行电池均衡，不仅缩短了均衡时间，还提高了均衡效率，并且同时还能对电池组进行电池组均衡，加快了电池均衡的速度。
附图说明
图1为一个实施例中电池单体的均衡电路图；
图2为一个实施例中电池均衡电路图；
图3为一个实施例中电池单体的均衡方法的步骤流程图；
图4为电池单体的均衡方法另一个实施例的步骤流程图；
图5为电池单体的均衡方法另一个实施例的步骤流程图；
图6为一个实施例中电池组的均衡方法的步骤流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
图1为一个实施例中电池单体的电池均衡电路图，如图1所示，电池组的电池均衡电路包括电池组10以及与电池组10连接的均衡控制器30。
电池组10包括四个依次串联的电池单体，第一电容C1，以及五个并联、用于控制各电池单体与第一电容连接状态的控制开关，其中，每个所述电池单体的正极和负极分别连接一个控制开关的第一端；各控制开关的第二端与所述第一电容连接；
具体地，四个电池单体包括第一电池单体BM1-C1、第二电池单体BM1-C2、第三电池单体BM1-C3和第四电池单体BM1-C4。控制开关包括第一控制开关S11、第二控制开关K11、第三控制开关K12、第四控制开关K13和第五控制开关S12。第一控制开关S11和第五控制开关S12为单刀单掷开关，第二控制开关K11、第三控制开关K12和第四控制开关K13为单刀双掷开关。
第一控制开关S11的第一端与第一电池单体BM1-C1的正极连接，第二端与第一电容C1连接。第二控制开关K11的不动端与第一电池单体BM1-C1的负极、第二电池单体BM1-C2的正极连接，第二控制开关K11的动端与第一电容C1连接。第三控制开关K12的不动端与第二电池单体BM1-C2的负极、第三电池单体BM1-C3的正极连接，第三控制开关K12的动端与第一电容C1连接。第四控制开关K13的不动端与第三电池单体BM1-C3的负极、第四电池单体BM1-C4的正极连接，第四控制开关K13的动端与第一电容C1连接。第五控制开关S12的第一端与第四电池单体BM1-C4的负极连接，第二端与第一电容C1连接。第二控制开关K11的动端包括a+和a-端，第三控制开关K12的动端包括b+端和b-端，第四控制开关K13的动端包括c+端和c-端。
第一电容C1为小容量电容器，用于存储和释放电池单体能量的中间装置。均衡控制器30用于采集电池组10中第一电池单体BM1-C1、第二电池单体BM1-C2、第三电池单体BM1-C3和第四电池单体BM1-C4的电压、电流和温度等数据进行处理，根据电池单体中数据的情况制定电池单体均衡策略，同时控制第一控制开关S11、第二控制开关K11、第三控制开关K12、第四控制开关K13和第五控制开关S12的闭合和断开。
图2为一个实施例中电池均衡电路图，如图2所示，电池均衡电路包括N个依次串联的电池组10、电压转换器20、第二电容C2，两个并联、用于控制各电池组与电压转换器连接状态的单刀双掷开关K1和K2，以及N+1个并联、用于控制各电池组与单刀双掷开关K1和K2连接状态的单刀单掷开关S1、S2、S3……SN+1。
具体地，电压转换器20用于实现电池组10之间能量双向转移，第二电容C2为大容量电容器，用于存储和释放电池组10的能量的中间装置。
上述电池均衡电路，通过均衡控制器控制由电容、电压转换器、控制开关以及电池组成的电池均衡电路，通过均衡控制器判断电池的电参数据情况控制电路实现不同电池均衡的方法，实现了同时在多个电池单体中进行电池均衡，不仅缩短了均衡时间，还提高了均衡效率，并且同时还能对电池组进行电池组均衡，加快了电池均衡的速度。
图3为一个实施例中电池单体的均衡方法的步骤流程图，如图3所示，包括步骤S302至步骤S314。
S302：采集并计算各电池单体的电压；
具体地，电池单体为单独的一个电池，通过均衡控制器30采集并计算电池单体的电压可以得知电池单体电压是否均衡的情况。
S304：判断相邻电池单体的电压差是否满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压。
具体地，相邻电池单体为邻接的电池单体，相邻电池单体的电压差为高电压电池单体减去低电压电池的差值，通过相邻电池单体的电压差可以反应该相邻的电池单体之间的关系，电压差值越小相邻的电池单体电压越平衡，电压差值越大表明相邻的电池单体之间电压越不平衡；比较相邻电池单体的平均电压和电池组内各电池单体的总平均电压反应了该相邻电池单体的电压在电池组中是否属于高电压的电池单体。
S306：当相邻电池单体的电压差满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压大于电池组内各电池单体的总平均电压时；确定相邻电池单体为均衡电池单体，其它电池单体为受均衡电池单体.
具体地，均衡电池单体为高电压的电池单体，需要降低该电压值以获得均衡的电池单体，受均衡电池单体为低电压的电池单体，是需要提高该电压值以获得均衡的电池单体。当相邻电池单体的电压差满足预设条件时，即相邻电池单体的电压差小于10，并且相邻电池单体的平均电压大于电池组内各电池单体的总平均电压时，可以确定该电池单体为电压不平衡且为高电压，即为均衡电池单体，其他电池单体则为受均衡电池单体。
S308：控制均衡电池单体的控制开关闭合，以使均衡电池单体与第一电容连接，为第一电容充电。
具体地，控制开关为控制电池单体与电容之间的连接状态的开关，第一电容用于存储和释放电池单体能量的中间装置，第一电容为电池单体之间进行电池均衡的中间装置。控制均衡电池单体对应的开关闭合，使得均衡电池单体与第一电容之间相连接，形成闭合通路，形成闭合通路之后均衡电池单体可以为第一电容进行充电。
如图1所示的电池单体的电池均衡电路图，若均衡电池单体为第一电池单体BM1-C1和第二电池单体BM1-C2，第一电池单体BM1-C1和第二电池单体BM1-C2对应的开关为第一控制开关S11和第三控制开关K12，闭合第一控制开关S11，第二控制开关K12的动端闭合置于b-端，即第一电池单体BM1-C1、第二电池单体BM1-C2和第一电容C1形成了闭合通路，第一电池单体BM1-C1和第二电池单体BM1-C2为第一电容C1进行充电。
S310：当均衡电池单体电压满足条件时，控制均衡电池单体对应的控制开关断开。、第三电池单体BM1-C3和第四电池单体BM1-C4
具体地，当均衡电池单体开始为第一电容充电后，均衡电池单体的电压满足条件时，就是均衡电池单体的电压与电池组内各个电池单体的总平均电压的差值的绝对值小于10，则表明该均衡电池单体的电压已经处于均衡状态，即可断开均衡电池单体对应的控制开关，结束均衡电池单体对第一电容充电。
当第一电池单体BM1-C1和第二电池单体BM1-C2的电压与第一电池单体BM1-C1、第二电池单体BM1-C2、第三电池单体BM1-C3和第四电池单体BM1-C4的平均电压的差值的绝对值小于10，则表明可以结束第一电池单体BM1-C1和第二电池单体BM1-C2对第一电容C1充电的状态，断开第一控制开关S11和第三控制开关K12。
S312：控制受均衡电池单体的控制开关闭合，以使受均衡电池单体与第一电容连接，第一电容对受均衡电池单体充电。
具体地，受均衡电池单体为需要电容对其进行充电的电池单体。控制受均衡电池单体相应的控制开关闭合，以使得受均衡电池单体与第一电容形成闭合通路，形成闭合通路后第一电容即可为受均衡电池单体进行充电。
如图1所示的电池单体的电池均衡电路图，若受均衡电池单体为第三电池单体BM1-C3，第三电池单体BM1-C3对应的开关为第三控制开关K12和第四控制开关K13，第三控制开关K12的动端闭合置于b+端，第四控制开关K13的动端闭合置于C-端，即第三电池单体BM1-C3和第一电容C1形成了闭合通路，第一电容C1为第三电池单体BM1-C3进行充电。
S314：当受均衡电池单体电压满足条件时，控制受均衡电池单体对应的控制开关断开。
具体地，当第一电容为受均衡电池单体开始充电后，受均衡电池单体的电压满足条件时，同样是受均衡电池单体的电压与电池组内各个电池单体的总平均电压的差值的绝对值小于10，则表明该受均衡电池单体的电压已经处于平衡状态，即可断开受均衡电池单体对应的控制开关，结束第一电容对受均衡电池单体进行充电的状态。
当第三电池单体BM1-C3的电压与第一电池单体BM1-C1、第二电池单体BM1-C2、第三电池单体BM1-C3和第四电池单体BM1-C4的平均电压的差值的绝对值小于10，则表明可以结束第一电容C1对第三电池单体BM1-C3进行充电的状态，断开第三控制开关K12的b+端和第四控制开关K13的C-端，结束充电。
图4为电池单体的均衡方法另一个实施例的步骤流程图，如图4所示，包括步骤S402至步骤S410。
S402：计算各电池单体的平均电压。
具体地，各电池单体的平均电压为电池组内四个串联的电池单体电压的平均电压值。
S404：计算各电池单体电压与平均电压的差的绝对值。
具体地，各电池单体电压与电池组内四个电池单体的电压平均值的差的绝对值为该电池单体电压与电池组电压的差距，通过该差距可以确定该电池单体是否需要进行电池均衡。
S406：当电池单体的电压与平均电压的差的绝对值大于等于阈值时，确定电池单体为被均衡电池单体。
具体地，被均衡电池单体是本身需要进行均衡的电池单体。也就是当电池单体的电压与平均电压的差的绝对值大于等于10时，即可确定该电池单体是需要进行均衡的电池单体，为被均衡电池单体。
S408：判断相邻电池单体的电压差是否满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压的步骤，包括：判断被均衡电池单体中是否存在相邻电池单体。
具体地，通过判断被均衡电池单体是否存在相邻电池单体，把相邻电池单体作为一个整体与其他电池单体进行均衡，可以打破传统只能一对一进行电池均衡的方式，实现多对一的电池均衡方法。
S410：若是，则判断相邻电池单体的电压差是否满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压。
具体地，在一个实施例中，包括步骤S1至S9。
S1：判断被均衡电池单体的数量为三节电池单体或者二节电池单体。
具体地，当被均衡电池单体的数量为三节电池单体和二节电池单体时，才能从被均衡电池单体中判断是否存在相邻的电池单体。
S2：当被均衡电池单体的数量为三节电池单体时，判断三节电池单体中是否存在相邻两节电池单体。
具体地，当被均衡电池单体数量为三节电池单体时，若在这三节电池当中存在两节相邻的电池单体，可以视为一个整体进行电池均衡，节省均衡步骤，缩短均衡时间。
S3：若是，则判断相邻两节电池单体的电压差是否满足预设条件，且相邻两节电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压。
具体地，判断相邻两节的电池单体的电压差，也就是在这两节相邻的电池单体中，电压高的电池单体的电压减去电压低的电池单体的电压的差值小于等于10时，表明该两节相邻的电池单体为电压相差不大的电池单体，只有两节相邻电池单体电压相差不大才能作为一个整体进行电池均衡。并且两节相邻电池单体的平均电压大于电池组内各电池单体的总平均电压时，则可以确定这两节电池单体在被均衡电池组是否为高电压的电池单体。
S4：若相邻两节电池单体的电压差满足预设条件，且相邻两节电池单体的平均电压大于电池组内各电池单体的总平均电压时；确定相邻两节电池单体为均衡电池单体，另一节电池单体为受均衡电池单体。
具体地，当相邻电池单体电压相差不大并且为高电压的电池单体，即可确定该相邻电池单体为均衡电池单体，三节中剩余的另一节即为受均衡电池单体。
S5：若不存在，确定三节电池单体中电压最高的电池单体为均衡电池单体，电压最低的电池单体为受均衡电池单体。
具体的，若被均衡电池单体中不存在相邻的电池单体，即无法判断相邻的电池单体的电压差和平均电压是否都满足条件，则不能实现多对一的电池均衡方法，采用传统的一对一方法，在这三节电池单体中确定电压最高和电压最低的电池单体，电压最高的电池单体为均衡电池单体，电压最低的电池单体为受均衡电池单体，电压最高的电池单体与电压最低的电池单体通过第一电容进行电池均衡，当均衡完成后，均衡控制器判断三节电池单体的电压与电池组内各电池单体的平均电压的差值的绝对值是否都小于10，若不满足，则再次在三节电池中判断电压最高和电压最低的电池单体，再次进行电池均衡，直到三节电池单体的电压与电池组内各电池单体的平均电压的差值的绝对值都小于10时，即可结束电池均衡。
S6：当被均衡电池的数量为二节电池单体时，判断二节电池单体是否为相邻电池单体。
S7：若是，则判断相邻电池单体的电压差是否满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压。
具体地，若被均衡电池单体的数量为二节电池单体，且两节电池单体为相邻的电池单体。只有两种情况，即在串联的四节电池单体中，第一二节或第三四节为被均衡电池单体。
S8：若相邻电池单体的电压差满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压大于电池组内各电池单体的总平均电压时；确定所述二节电池单体为均衡电池单体，其他电池单体为受均衡电池单体。
具体地，当第一二节为被均衡电池单体时，第一二节电池单体的电压差小于10，且平均电压大于电池组内各电池单体的总平均电压时，因此，第一二节电池单体为均衡电池单体，第三四节电池单体为受均衡电池单体，首先将受均衡电池单体第三四节采用一对一均衡方式进行电池均衡，再将进行均衡过的第三四节电池单体与第一二节电池单体进行均衡，即把第一二节和第三四节分别作为一个整体进行电池均衡。
同样的，当第三四节为被均衡电池单体时，第三四节电池单体的电压差小于10，且平均电压大于电池组内各电池单体的总平均电压时，因此，第三四节电池单体为均衡电池单体，第一二节电池单体为受均衡电池单体，首先将受均衡电池单体第一二节采用一对一均衡方式进行电池均衡，再将进行均衡过的第一二节电池单体与第三四节电池单体进行均衡。
S9：若否，确定二节电池单体中电压最高的电池单体为均衡电池单体，电压最低的电池单体为受均衡电池单体。
具体地，若不存在相邻的电池单体，即从二节被均衡电池单体中确定电压最高和电压最低的电池单体，将电压最高的电池单体作为均衡电池单体，电压最低的电池单体作为受均衡电池单体。
在另一个实施例中，当被均衡电池单体的数量为四节电池单体时，确定四节电池单体数量中电压最高的电池单体为均衡电池单体，电压最低的电池单体为受均衡电池单体。
图5为电池单体的均衡方法另一个实施例的步骤流程图，如图5所示，包括步骤S502至步骤S510。
S502：计算各电池单体的平均电压。
具体地，各电池单体的平均电压为电池组内四个串联的电池单体电压的平均电压值。
S504：计算各电池单体电压与平均电压的差的绝对值。
具体地，各电池单体电压与电池组内四个电池单体的电压平均值的差的绝对值为该电池单体电压与电池组电压的差距，差距较大的电池单体为电压较高或较低，电压较高或较低都是电池没有均衡的表现，通过该差值可以确定没有均衡的电池单体。
S506：当电池单体的电压与平均电压的差的绝对值小于阈值时，确定电池单体为助均衡电池单体。
具体地，助均衡电池单体为本身不需要进行电池均衡的电池单体，但是需要帮助其他需要进行均衡的电池单体。因此当电池单体的电压与平均电压的差的绝对值小于10时，即为助均衡电池单体。
S508：所述判断相邻电池单体的电压差是否满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压的步骤，包括：判断所述助均衡电池单体中是否存在相邻电池单体。
S510：若是，则判断相邻电池单体的电压差是否满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压。
具体地，在一个实施例中，包括步骤S1至S4。
S1：判断助均衡电池单体的数量是否为三节电池单体。
具体地，当助均衡电池单体的数量为三节电池单体时，即剩余一节电池单体是需要进行均衡的电池单体，当只有一节电池单体是需要均衡的电池时，只有借助其他电池单体才能进行均衡。因此，需要助均衡电池单体的情况只有这一种情况。
S2：若助均衡电池单体的数量为三节电池单体时，判断所述三节电池单体是否为连续相邻的电池单体。
S3：若是，则判断三节连续相邻电池单体的电压差是否满足预设条件，且三节连续相邻电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压。
S4：若三节连续相邻电池单体的电压差满足预设条件，且三节连续相邻电池单体的平均电压大于电池组内各电池单体的总平均电压时；确定三节电池单体为均衡电池单体，其他电池单体为受均衡电池单体。
图6为一个实施例中电池组的均衡方法的步骤流程图，如图6所示，包括步骤S602至步骤S612。
S602：采集并计算各电池组的电压。
具体地，电池组的电压是四个串联的电池单体的电压之和，采集计算四个串联的电池单体的电压之和。
S604：确定电压最高的电池组为均衡电池组，电压最低的电池组为受均衡电池组。
具体地，确定电压最高的电池组为均衡电池组，均衡电池组是为第二电容充电的电池组；电压最低的电池组为受均衡电池组，受均衡电池组是由第二电容为其充电的电池组。
S606：控制均衡电池组的控制开关闭合，以使均衡电池组与第二电容连接，为第二电容充电。
具体地，控制均衡电池组对应的控制开关闭合，使得均衡电池组与第二电容连接，形成闭合通路，即可为第二电容充电。
S608：当均衡电池组电压满足条件时，控制均衡电池组对应的控制开关断开。
具体地，当均衡电池组的电压减去所有N个电池的总平均电压的差值的绝对值小于10时，即均衡电池组电压满足条件，控制均衡电池组对应的控制开关断开，均衡电池组与第二电容断开连接，结束均衡电池为第二电容充电。
S610：控制受均衡电池组的控制开关闭合，以使受均衡电池单体与第二电容连接，第二电容对受均衡电池组充电。
具体地，控制受均衡电池组对应的控制开关闭合，使得受均衡电池单体与的人电容连接，形成环形通路，使得第二电容可以为受均衡电池充电。
S612：当受均衡电池组电压满足条件时，控制受均衡电池组对应的控制开关断开。
具体地，当受均衡电池组的电压减去所有N个电池组的总平均电压的差的绝对值小于10，即受均衡电池组电压满足条件，受均衡电池充电结束，控制受均衡电池组对应的开关断开，第二电容与受均衡电池组断开拦连接，完成电池组均衡。通过电池组同时进行电池均衡，加快均衡速度，提高均衡的效率。
上述电池均衡电路和方法，电池均衡电路通过均衡控制器采集电池单体和电池组的电压，控制电路中的控制开关的断开和闭合实现了电池均衡方法。电池均衡方法通过计算电池单体和电池组的电压与平均电压的差的绝对值确定需要进行电池均衡的电池单体，缩小电池均衡范围，节省了均衡时间；通过判断相邻电池的电压差和平均电压是否满足要求，确定均衡电池与受均衡电池选择不同的优化均衡方法，实现了同时在多个电池单体中进行电池均衡，不仅缩短了均衡时间，还提高了均衡效率，并且同时还能对电池组进行电池组均衡，加快了电池均衡的速度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池均衡电路，其特征在于，包括：电池组以及与所述电池组连接的均衡控制器；
所述电池组包括：四个依次串联的电池单体，第一电容，以及五个并联、用于控制各电池单体与第一电容连接状态的控制开关，其中，每个所述电池单体的正极和负极分别连接一个控制开关的第一端；各控制开关的第二端与所述第一电容连接；
各所述控制开关、所述电池单体和所述第一电容分别与所述均衡控制器连接。
2.根据权利要求1所述的电池均衡电路，其特征在于，所述四个电池单体包括：第一电池单体、第二电池单体、第三电池单体和第四电池单体；所述控制开关包括第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关和第五控制开关；所述第一控制开关和第五控制开关为单刀单掷开关，所述第二控制开关、第三控制开关和第四控制开关为单刀双掷开关；
所述第一控制开关的第一端与所述第一电池单体的正极连接，第二端与所述第一电容连接；所述第二控制开关的不动端与所述第一电池单体的负极、第二电池单体的正极连接，所述第二控制开关的动端与所述第一电容连接；所述第三控制开关的不动端与所述第二电池单体的负极、第三电池单体的正极连接，所述第三控制开关的动端与所述第一电容连接；所述第四控制开关的不动端与所述第三电池单体的负极、第四电池单体的正极连接，所述第四控制开关的动端与所述第一电容连接；所述第五控制开关的第一端所述第四电池单体的负极连接，第二端与所述第一电容连接。
3.根据权利要求1和2所述的电池均衡电路，其特征在于，所述电路还包括：N个依次串联的电池组，电压转换器、第二电容，两个并联、用于控制各电池组与电压转换器连接状态的单刀双掷开关，以及N+1个并联、用于控制各电池组与所述单刀双掷开关连接状态的单刀单掷开关；
每个所述电池组的正极和负极分别连接一个单刀单掷开关的第一端；各单刀单掷开关的第二端与所述单刀双掷开关的动端连接；各单刀双掷开关的不动端与所述电压转换器的第一端连接；电压转换器的第二端与所述第二电容连接。
4.一种电池均衡方法，执行于如权利要求1至3任一项所述的均衡控制器，其特征在于，包括：
采集并计算各电池单体的电压；
判断相邻电池单体的电压差是否满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压；
当相邻电池单体的电压差满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压大于电池组内各电池单体的总平均电压时；确定相邻电池单体为均衡电池单体，其它电池单体为受均衡电池单体；
控制所述均衡电池单体的控制开关闭合，以使所述均衡电池单体与所述第一电容连接，为所述第一电容充电；
当所述均衡电池单体电压满足条件时，控制所述均衡电池单体对应的控制开关断开；
控制所述受均衡电池单体的控制开关闭合，以使所述受均衡电池单体与所述第一电容连接，所述第一电容对所述受均衡电池单体充电；
当所述受均衡电池单体电压满足条件时，控制所述受均衡电池单体对应的控制开关断开。
5.根据权利要求4所述的电池均衡方法，其特征在于，所述方法还包括：计算各所述电池单体的平均电压；
计算所述各电池单体电压与平均电压的差的绝对值；
当所述电池单体的电压与平均电压的差的绝对值大于等于阈值时，确定所述电池单体为被均衡电池单体；
所述判断相邻电池单体的电压差是否满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压的步骤，包括：判断所述被均衡电池单体中是否存在相邻电池单体；
若是，则判断相邻电池单体的电压差是否满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压。
6.根据权利要求4所述的电池均衡方法，其特征在于，所述方法还包括：
计算各所述电池单体的平均电压绝对值；
计算所述电池单体电压与平均电压的差的绝对值；
当所述电池单体的电压与平均电压的差的绝对值大于等于阈值时，确定所述电池单体为助均衡电池单体；
所述判断相邻电池单体的电压差是否满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压的步骤，包括：判断所述助均衡电池单体中是否存在相邻电池单体；
若是，则判断相邻电池单体的电压差是否满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压。
7.根据权利要求4和5所述的电池均衡方法，其特征在于，所述判断所述被均衡电池单体中是否存在相邻电池单体的步骤还包括：
判断所述被均衡电池单体的数量为三节电池单体或二节电池单体；
当所述被均衡电池单体的数量为三节电池单体时，判断所述三节电池单体中是否存在相邻两节电池单体；
若是，则判断所述相邻两节电池单体的电压差是否满足预设条件，且相邻两节电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压；
若相邻两节电池单体的电压差满足预设条件，且相邻两节电池单体的平均电压大于电池组内各电池单体的总平均电压时；确定所述相邻两节电池单体为均衡电池单体，另一节电池单体为受均衡电池单体；
若不存在，确定所述三节电池单体中电压最高的电池单体为均衡电池单体，电压最低的电池单体为受均衡电池单体；
当所述被均衡电池的数量为二节电池单体时，判断所述二节电池单体是否为相邻电池单体；
若是，则判断相邻电池单体的电压差是否满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压；
若相邻电池单体的电压差满足预设条件，且相邻电池单体的平均电压大于电池组内各电池单体的总平均电压时；确定所述二节电池单体为均衡电池单体，其他电池单体为受均衡电池单体；
若否，确定所述二节电池单体中电压最高的电池单体为均衡电池单体，电压最低的电池单体为受均衡电池单体。
8.根据权利要求7所述的电池均衡方法，其特征在于，当所述被均衡电池单体的数量为四节电池单体时，确定所述四节电池单体数量中电压最高的电池单体为均衡电池单体，电压最低的电池单体为受均衡电池单体。
9.根据权利要求4和6所述的电池均衡方法，其特征在于，所述判断所述助均衡电池单体中是否存在相邻电池单体的步骤还包括：
判断所述助均衡电池单体的数量是否为三节电池单体；
若所述助均衡电池单体的数量为三节电池单体时，判断所述三节电池单体是否为连续相邻的电池单体；
若是，则判断所述三节连续相邻电池单体的电压差是否满足预设条件，且三节连续相邻电池单体的平均电压是否大于电池组内各电池单体的总平均电压；
若三节连续相邻电池单体的电压差满足预设条件，且三节连续相邻电池单体的平均电压大于电池组内各电池单体的总平均电压时；确定所述三节电池单体为均衡电池单体，其他电池单体为受均衡电池单体。
10.根据权利要求4所述的电池均衡方法，其特征在于，还包括：
采集并计算各电池组的电压；
确定所述电压最高的电池组为均衡电池组，电压最低的电池组为受均衡电池组；
控制所述均衡电池组的控制开关闭合，以使所述均衡电池组与所述第二电容连接，为所述第二电容充电；
当所述均衡电池组电压满足条件时，控制所述均衡电池组对应的控制开关断开；
控制所述受均衡电池组的控制开关闭合，以使所述受均衡电池单体与所述第二电容连接，所述第二电容对所述受均衡电池组充电；
当所述受均衡电池组电压满足条件时，控制所述受均衡电池组对应的控制开关断开。
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