CN111361453B - 电池管理***、电池组、电动汽车及电池管理方法 - Google Patents

电池管理***、电池组、电动汽车及电池管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例通过提供的一种电池管理***、电池组、电动汽车及电池管理方法，该***包括：控制器、充电开关模块、M个电感、第一开关模块。通过获取每个电池子单元的电荷值及所有电池子单元的平均电荷值，当任一电池子单体的电荷值与所述电池子单元的平均电荷值的差值大于第一预设差值时，控制所述电荷值最大的电池子单元向所述电感充电，再控制所述电感向所述电荷值最小的电池子单元充电，实现了任意两个电池子单元之间的定向充电，提高了电池均衡的效率。

Description

电池管理***、电池组、电动汽车及电池管理方法
技术领域
本发明涉及电气技术领域，尤其涉及一种电池管理***、电池组、电动汽车及电池管理方法。
背景技术
随着能源的紧缺及环保的要求，锂电被广泛应用于电动车行业中。锂电池在电动车的应用中，由于锂电池在出厂时工艺的差异，以及锂电池的多次使用过程中造成单体电池之间的电量不均衡，导致电池组性能降低和使用寿命减少。因此，电池组均衡方法的研究对于提高电池组的性能、延长电池组的使用寿命具有十分重要的意义。
目前，现有锂电池的均衡方案分为被动均衡和主动均衡，锂电池电池组的均衡是通过对电池组中的电池子单元进行均衡控制。其中，电池组中的被动均衡一般是采用旁路放电电阻实现对电池组中高电量的电池子单元放电，使得高电量的电池子单元与最小电量的电池子单元保持一致。主动均衡方法大多采用电感实现的电池子单元均衡，在相邻电池子单元间实现能量的直接转移。
但是采用基于电感的主动均衡方法进行电池均衡时，若两个电池子单元不相邻，则需经多次中间转换均衡，影响均衡的效率，还存在均衡效果差的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种电池管理***、电池组、电动汽车及电池管理方法，通过实现任意两个电池子单元之间的定向充电，提高了电池均衡的效率。
第一方面，本发明实施例提供一种电池管理***，所述***应用于电池单元，所述电池单元包括N个串联的电池子单元，其中N为大于1的正整数；所述***包括：
控制器、充电开关模块、M个电感、第一开关模块；M为正整数；
每个电池子单元的正极、负极均连接两个充电开关模块，所述充电开关模块数量为4N个；
与电池子单元的正极连接的两个充电开关模块分别通过一个第一开关模块与每个电感的两端连接，与电池子单元的负极连接的两个充电开关模块分别通过一个第一开关模块与每个电感的两端连接，所述第一开关模块的个数为4N×M个；
所述控制器用于：
获取每个电池子单元的电荷值及所有电池子单元的平均电荷值；
当任一电池子单体的电荷值与所述电池子单元的平均电荷值的差值大于第一预设差值时，确定所述电池组中电荷值最大的电池子单元及电荷值最小的电池子单元；
若所述电荷值最大的电池子单元与所述电荷值最小的电池子单元的差值大于第二预设差值，则控制与所述电荷值最大的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，并且分别将与所述充电开关模块连接的四个第一开关模块闭合，使得分别通过充电开关模块与所述电荷值最大的电池子单元的正、负极连接的电感与所述电荷值最大的电池子单元的电量方向一致，控制所述电荷值最大的电池子单元向所述电感充电；
控制与所述电荷值最小的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，并且分别将与所述充电开关模块连接的四个第一开关模块闭合，使得分别通过充电开关模块与所述电荷值最小的电池子单元的正、负极连接的电感与所述电荷值最小的电池子单元的电量方向一致，控制所述电感向所述电荷值最小的电池子单元充电。
在一种可能的设计中，还包括M条电阻均衡电路和M个第二开关模块；
每个电感分别与一个第二开关模块串联之后再与电阻均衡电路并联，所述每条电阻均衡电路包括一个电阻和一个第三开关模块；
所述控制器还用于：
检测每个电池子单元的电荷值及电荷值最小的电池子单元；
当任一电池子单体的电荷值与电荷值最小的电池子单元的电荷值差值大于第三预设差值时，控制与所述电池子单元并联的电阻均衡电路中的第三开关模块闭合，并将与通过充电开关模块与所述电池子单体的正、负极连接的电感穿串联的第二开关模块打开，控制所述电池子单元对所述电阻均衡电路中的电阻进行放电，直至所述电池子单体的电荷值与电荷值最小的电池子单元的电荷值的差值小于或者等于第三预设差值充电；
若电池单元中的所有电池子单元的电荷值与所述电池子单元的最小值差值都小于等于第二预设差值时，则控制与所述电池子单元并联的电阻均衡电路中的第三开关模块管关闭，并将与通过充电开关模块与所述电池子单体的正、负极连接的电感穿串联的第二开关模块关闭，控制所述电池子单元停止对所述电阻均衡电路中的电阻充电。
在一种可能的设计中，所述控制所述电荷值最大的电池子单元对电荷值最小的电池子单元充电之后，所述控制器还用于：
当剩余电池单元中的任一个电池子单元的电荷值与所述电池子单元的平均电荷值差值大于第一预设差值时，确定剩余电池单元中的电荷值最大的电池子单元及电荷值最小的电池子单元；
若剩余电池单元中的电荷值最大的电池子单元与剩余电池单元中的电荷值最小的电池子单元的差值大于第二预设差值，则控制与所述剩余电池单元中电荷值最大的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，并且分别将与所述充电开关模块连接的四个第一开关模块打开，使得分别通过充电开关模块与所述电荷值最大的电池子单元的正、负极连接的电感与所述电荷值最大的电池子单元的电量方向一致，控制所述电荷值最大的电池子单元向所述电感充电；
控制与所述剩余电池单元中电荷值最小的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，并且分别将与所述充电开关模块连接的四个第一开关模块打开，使得分别通过充电开关模块与所述剩余电池单元中电荷值最小的电池子单元的正、负极连接的电感与所述电荷值最小的电池子单元的电量方向一致，控制所述电感向所述电荷值最小的电池子单元充电。
在一种可能的设计中，所述获取电池组中所有电池子单元的电荷值，包括：
检测所有电池子单元的初始电荷值及电池电流；
根据所述电池电流确定电池电荷的变化量，根据所述初始电荷值及所述电荷的变化量确定所述电池子单元的电荷值。
在一种可能的设计中，所述控制与所述电荷值最大的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，包括：
所述控制器根据脉冲宽度调制信号控制与所述电荷值最大的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，使得所述电感与所述电荷值最大的电池子单元的电荷方向一致；
所述控制与所述电荷值最小的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，包括：
所述控制器根据脉冲宽度调制信号，使得所述电荷值最小的电池子单元的电荷方向与所述电感一致。
在一种可能的设计中，所述控制所述电感向所述电荷值最小的电池子单元充电之后，所述控制器还用于：
若所述电荷值最大的电池子单元与所述电荷值最小的电池子单元的差值小于等于第二预设差值，则控制与所述电荷值最大的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块关断，并且分别将与所述充电开关模块连接的四个第一开关模块关断，控制所述电荷值最大的电池子单元停止向所述电感充电。
在一种可能的设计中，所述电池单元为电池模组，电池子单元为电池单体；
或者，电池单元为多组电池模组，电池子单元为单个电池模组。
第二方面，本发明实施例提供一种动力电池，包括如第一方面任一项所述的电池管理***。
第三方面，本发明实施例提供一种电动汽车，包括如第二方面所述的动力电池。
第四方面，本发明实施例提供一种电池管理方法，基于第一方面任一项所述的电池管理***，包括：
控制器、充电开关模块、M个电感、第一开关模块；M为正整数；
每个电池子单元的正极、负极均连接两个充电开关模块，所述充电开关模块数量为4N个，其中N为大于1的正整数；
与电池子单元的正极连接的两个充电开关模块分别通过一个第一开关模块与每个电感的两端连接，与电池子单元的负极连接的两个充电开关模块分别通过一个第一开关模块与每个电感的两端连接，所述第一开关模块的个数为4N×M个；
所述控制器用于：
获取每个电池子单元的电荷值及所有电池子单元的平均电荷值；
当任一电池子单体的电荷值与所述电池子单元的平均电荷值的差值大于第一预设差值时，确定所述电池组中电荷值最大的电池子单元及电荷值最小的电池子单元；
若所述电荷值最大的电池子单元与所述电荷值最小的电池子单元的差值大于第二预设差值，则控制与所述电荷值最大的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，并且分别将与所述充电开关模块连接的四个第一开关模块闭合，使得分别通过充电开关模块与所述电荷值最大的电池子单元的正、负极连接的电感与所述电荷值最大的电池子单元的电量方向一致，控制所述电荷值最大的电池子单元向所述电感充电；
控制与所述电荷值最小的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，并且分别将与所述充电开关模块连接的四个第一开关模块闭合，使得分别通过充电开关模块与所述电荷值最小的电池子单元的正、负极连接的电感与所述电荷值最小的电池子单元的电量方向一致，控制所述电感向所述电荷值最小的电池子单元充电。
本发明实施例通过提供的一种电池管理***、电池组、电动汽车及电池管理方法，该控制***包括：控制器、充电开关模块、M个电感、第一开关模块。通过获取每个电池子单元的电荷值及所有电池子单元的平均电荷值，当任一电池子单体的电荷值与所述电池子单元的平均电荷值的差值大于第一预设差值时，控制所述电荷值最大的电池子单元向所述电感充电，再控制所述电感向所述电荷值最小的电池子单元充电，实现了任意两个电池子单元之间的定向充电，大大提高了电池均衡的效率。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明实施例提供的现有的电池管理***示意图；
图2为本发明实施例提供的电池管理***原理示意图；
图3为本发明实施例提供的电池管理***的电池管理流程示意图一；
图4为本发明实施例提供的电池管理***的电池管理流程示意图二；
图5为本发明实施例提供的电池管理***的电池管理流程示意图三。
具体实施方式
通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
图1为本发明实施例提供的现有的电池管理***示意图。如图1所示，现有的电池管理***包括采集模块11、控制器12、执行模块13。其中采集模块11负责检测电池单体或者电池模组的电压、电流、温度、烟雾、绝缘或碰撞情况，用于评估电池的用电状态；控制器12根据获取到的电池的用电状态或者故障情况，及时对电池进行控制，防止电池故障引起事故。控制器12 将控制信号发送至执行模块13，执行模块13根据接收到的控制信号对电池进行管理。
在一种场景下，当采集模块11采集到电池模组中的多个电池单体出现电荷不均衡影响电池性能时，控制器12生成电池均衡控制信号并发送至执行模块13，执行模13根据该电池均衡控制信号对电池模组进行电荷的均衡。例如可通过电感均衡实现电池模组的电荷均衡。
然而，通过电感均衡实现电池模组的电量均衡时，现有的电感均衡方法只能实现相邻的两个电池单体之间的电荷均衡，若两个电池子单元不相邻，则需经多次中间转换均衡，影响均衡的效率，还存在均衡效果差的问题影响故障分析的准确性。为了解决上述技术问题，本实施例提供一种电池管理***，当任一电池子单体的电荷值与所述电池子单元的平均电荷值的差值大于第一预设差值时，控制所述电荷值最大的电池子单元向所述电荷值最大的电池子单元充电，实现了任意两个电池子单元之间的定向充电，大大提高了电池均衡的效率。下面采用详细的实施例进行详细说明。
图2为本发明实施例提供的电池管理***原理示意图，***应用于电池单元，其中电池单元21包括N个串联的电池子单元。本发明实施例提供的电池管理***包括：
控制器22、充电开关模块23、M个电感24、第一开关模块25，其中， M为正整数。每个电池子单元的正极、负极均连接两个充电开关模块，充电开关模块数量为4N个，其中N为大于1的正整数。与电池子单元的正极连接的两个充电开关模块分别通过一个第一开关模块与每个电感的两端连接，与电池子单元的负极连接的两个充电开关模块分别通过一个第一开关模块与每个电感的两端连接，第一开关模块的个数为4N×M个。
控制器用于根据监控的电池特性对电池进行管理，例如均衡控制管理或者温度控制管理等。充电开关模块包括多个Q，控制器通过控制每个Q的导通情况改变电池子单元与充电或者放电的电感的方向。其中，电池单元包括 N个串联的电池子单元，每个电池子单元的正极、负极均连接两个充电开关模块，其中充电开关模块数量为4N个。第一开关模块包括多个接触器开关，与电池子单元的正极连接的两个充电开关模块分别通过一个第一开关模块与每个电感的两端连接，与电池子单元的负极连接的两个充电开关模块分别通过一个第一开关模块与每个电感的两端连接，控制器通过控制每个接触器开关的打开和关闭，用于控制电池子单元选择充电或者放电的电感。电池单元为电池模组，电池子单元为电池单体；或者，电池单元为多组电池模组，电池子单元为单个电池模组。其中，电感的数量M与电池子单元的数量N不做限定。
如图2所示，在一种可能的实现方式中，以N为4举例说明，电池单元包括4个电池子单元，4个电池子单元分别为1号电池单体、2号电池单体、 3号电池单体和4号电池单体，4个电池单体串联连接组成电池单元。电感模块包括两个电感，如图所示分别为L1和L2。充电开关模块包括16个MOS 管，如图所示分别为Q1至Q16。第一开关模块包括32个接触器开关，如图所示分别为K1至K32。以1号电池单体为例，1号电池单体的正极与Q1连接，Q1与9号串联后与L1的第一端连接，Q1与K1串联后与L2的第一端连接；1号电池单体的正极同时与Q9连接，Q9与K17连接后与L1的第二端连接，Q1与K25连接后与L2的第二端连接；1号电池单体的负极与Q2 连接，Q2与K10连接后与L1的第一端连接，Q1与K1连接后与L2的第一端连接；1号电池单体的负极同时与Q10连接，Q10与K18连接后与L1的第二端连接，Q1与K26连接后与L2的第二端连接。
本实施例中，控制器通过控制每个Q的导通情况改变电池子单元与充电或者放电的电感的方向，控制器通过控制每个K的打开和关闭，用于控制电池子单元选择充电或者放电的电感。通过设置每个电池子单元的正极、负极均连接两个充电开关模块，与电池子单元的正极连接的两个充电开关模块分别通过一个第一开关模块与每个电感的两端连接，与电池子单元的负极连接的两个充电开关模块分别通过一个第一开关模块与每个电感的两端连接，可完成任意两个电池子单元之间通过选择电感均衡的方式完成电荷转移，即实现了任意两个电池子单元之间的定向充电，大大提高了电池均衡的效率。
图3为本发明实施例提供的电池管理***的电池管理流程示意图一，本实施例的执行主体可以为图2所示实施例中的服务器。如图3所示，该方法包括：
S301：获取每个电池子单元的电荷值及所有电池子单元的平均电荷值。
获取所有电池单体的初始电荷值及电池电流，根据电池电流确定电池电荷的变化量，根据初始电荷值及电荷的变化量确定电池单体的电荷值。
读取存储设备获得电池子单元电荷量的初始值SOCi0，采集模块实时获取电池子单元电流信息Ii，采集模块采集周期Δt，可计算电池子单元的瞬时电荷量为：
Figure BDA0002434191900000081
其中CNi为电池子单元的额定容量，ηCi为电池的库伦效率，电池子单元实时SOC由初始值和充放电过程计算得来，当电池处于充电状态时,Ii数值为正,SOCi不断累加Δt时间内的安时增量，以Δt为周期更新SOCi的值；反之，当电池处于放电状态时，Ii数值为负,SOCi不断累减的Δt时间内的安时增量。通过增加传感器的精度，缩小采样周期Δt，可以进一步提升计算的电荷量精度。
当电池子单元为电池模组时，依据获得的电池子单元电荷量初始值 SOCi0，以及采集模块实时获取电池模组电流信息Ij，可计算电池模组的电荷量如现：
Figure BDA0002434191900000082
其中，
Figure BDA0002434191900000091
电池模组的电荷量可用初始值和充放电过程来计算，初始值通过电池子单元初始状态下总的安时除以额定容量之和计算得到，充放电过程的电荷量增减通过实时计算安时的增减除以额定容量之和得到。
根据电池子单元获得瞬时电荷量可获得电池单元的平均电荷量。例如，如2所示，当前电池单元包括4个电池子单元，则根据获得的每个电池子单元的电荷量可获得该电池单元的平均电荷量。
S302：当任一电池子单体的电荷值与电池子单元的平均电荷值的差值大于第一预设差值时，确定电池单元中电荷值最大的电池子单元及电荷值最小的电池子单元。
当存在一个电池子单体的电荷值与电池子单元的平均电荷值的差值大于第一预设差值时，即当前电池单元中出现了电池子单元的电荷量较高，导致电池单元的电量不均衡，导致电池组性能降低和使用寿命减少。因此需要对当前电池单元中的电池子单元进行电池均衡，确定当前电池单元中电荷值最大的电池子单元及电荷值最小的电池子单元，获得电荷值最大的电池子单元的电荷量为SOCmax和电荷值最小的电池子单元的电荷量为SOCmin。例如，如图所示，当1号电池的电荷量与电池单元的平均电荷量差值大于第一预设差值时，确定当前电荷值最大的电池子单元为1号电池和电荷值最小的电池子单元为4号电池。其中，第一预设差值的设置与电池单元的电量均衡标准相关，第一预设差值设置的越低，电池单元的电量均衡标准越高。
S303：若电荷值最大的电池子单元与电荷值最小的电池子单元的差值大于第二预设差值，则控制与电荷值最大的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，并且分别将与充电开关模块连接的四个第一开关模块闭合，使得分别通过充电开关模块与电荷值最大的电池子单元的正、负极连接的电感与电荷值最大的电池子单元的电量方向一致，控制电荷值最大的电池子单元向电感充电。
如图2所示，1号电池为最大电荷值的电池子单元和4号电池为最小电荷值的电池子单元。若1号电池的电荷值与4号电池的电荷值的差值大于第二预设差值时，说明当前电池单元的电量，导致电池组性能降低和使用寿命减少，因此需要对当前电池单元中的电池子单元进行电池均衡。其中，第二预设差值的设置与电池单元的电量均衡标准相关，第二预设差值设置的越低，电池单元的电量均衡标准越高。
例如，如图2所示，1号电池和4号电池可以选择L1或者L2进行电池均衡。若1号电池和4号电池选择L1进行电池均衡，此时，1号电池首先对 L1进行充电，控制器通过控制Q1导通、K9闭合、Q10以及K18，使得1号电池向L1充电。
S304：控制与电荷值最小的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，并且分别将与充电开关模块连接的四个第一开关模块闭合，使得分别通过充电开关模块与电荷值最小的电池子单元的正、负极连接的电感与电荷值最小的电池子单元的电量方向一致，控制电感向电荷值最小的电池子单元充电。
如图2所示，控制器通过控制Q7导通、K15闭合、Q16导通以及K24 闭合，使得L1向4号电池充电。
本实施例提供的电池管理***，通过设置每个电池子单元的正极、负极均连接两个充电开关模块，与电池子单元的正极连接的两个充电开关模块分别通过一个第一开关模块与每个电感的两端连接，与电池子单元的负极连接的两个充电开关模块分别通过一个第一开关模块与每个电感的两端连接，可完成任意两个电池子单元之间通过选择电感均衡的方式完成电荷转移，即实现了任意两个电池子单元之间的定向充电，大大提高了电池均衡的效率。
本实施例提供的电池管理***，当电荷值最大的电池子单元与电荷值最小的电池子单元的差值小于等于第二预设差值，通过控制电荷值最大的电池子单元停止向电感充电，保证电池单元内电池子单元的电量均衡，避免出现过充电或者过均衡的问题。
图4为本发明实施例提供的电池管理***的电池管理流程示意图二，如图4所示，在控制电荷值最大的电池子单元对电荷值最小的电池子单元充电之后，该方法包括：
S401：当剩余电池单元中的任一个电池子单元的电荷值与电池子单元的平均电荷值差值大于第一预设差值时，确定剩余电池单元中的电荷值最大的电池子单元及电荷值最小的电池子单元。
如图2所示，当1号电池对4号电池充电后，剩余的电池子单元为2号电池和3号电池，若2号电池和电池单元的平局电荷值的差值大于第一预设差值时，确定剩余电池中电荷值最大的电池子单元及电荷值最小的电池子单元。例如，确定2号电池为剩余电池中电荷值最大的电池子单元，3号电池为剩余电池中电荷值最小的电池子单元。
S402：若剩余电池单元中的电荷值最大的电池子单元与剩余电池单元中的电荷值最小的电池子单元的差值大于第二预设差值，则控制与剩余电池单元中电荷值最大的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，并且分别将与充电开关模块连接的四个第一开关模块打开，使得分别通过充电开关模块与电荷值最大的电池子单元的正、负极连接的电感与电荷值最大的电池子单元的电量方向一致，控制电荷值最大的电池子单元向电感充电。
若确定2号电池的电荷值与3号电池的电荷值的差值的大于第二预设差值，说明当前电池单元的电量，导致电池组性能降低和使用寿命减少，因此需要对当前电池单元中的电池子单元进行电池均衡。L1已经用于1号电池和 4号电池之间的充电，因此2号电池和3号电池可选择L2进行电量均衡。若 2号电池和3号电池选择L2进行电池均衡，此时，2号电池首先对L2进行充电，控制器通过控制Q3导通、K3闭合、11Q导通以及K27闭合，使得2 号电池向L2充电。
S403：控制与剩余电池单元中电荷值最小的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，并且分别将与充电开关模块连接的四个第一开关模块打开，使得分别通过充电开关模块与剩余电池单元中电荷值最小的电池子单元的正、负极连接的电感与电荷值最小的电池子单元的电量方向一致，控制电感向电荷值最小的电池子单元充电。
如图2所示，控制器通过控制Q5导通、K5闭合、Q14导通以及K30闭合，使得L2向3号电池充电。
本实施例提供的电池管理***，通过对剩余电池进行电量均衡，提高了电池单元的电池均衡效果，实现了电池单元中剩余电池子单元的任意两个电池子单元之间的定向充电，大大提高了电池均衡的效率。
在一种可能的实现方式中，若电荷值最大的电池子单元与电荷值最小的电池子单元的差值小于等于第二预设差值，则控制与电荷值最大的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块关断，并且分别将与充电开关模块连接的四个第一开关模块关断，控制电荷值最大的电池子单元停止向电感充电。
如图2所示，确定当前电荷值最大的电池子单元为1号电池和电荷值最小的电池子单元为4号电池，若1号电池的电荷值与4号电池的电荷值的差值大于第二预设差值时，控制器通过控制Q7导通、K15闭合、Q16导通以及 K24闭合，使得L1向4号电池充电，控制器通过控制Q1导通、K9闭合、 Q10导通以及K18闭合，使得L1向4号电池充电。1号电池通过L1向4号电池充电后，若1号电池的电荷值与4号电池的电荷值的差值小于或者等于第二预设差值时，可认为已经完成1号电池和4号电池的电量均衡，则通过控制器通过控制Q1关断、K9打开、Q10关断、K18打开、Q7关断、K15打开、Q16关断以及K24打开，停止1号电池通过L1向4号电池充电。
图5为本发明实施例提供的电池管理***的电池管理流程示意图三，本发明实施例的提供的电池管理***还包括M条电阻均衡电路26和M个第二开关模块27，其中，每个电感分别与一个第二开关模块KL串联之后再与电阻均衡电路并联，每条电阻均衡电路包括一个电阻R和一个第三开关模块 KL。如图2所示，电池管理***还包括2条电阻均衡电路和2个KL，L1与 KL1串联之后再与1号电阻均衡电路并联，L2与KL2串联之后再与2号电阻均衡电路并联，1号电阻均衡电路包括R1和KR1，2号电阻均衡电路包括 R2和KR2。如图4所示，通过电阻均衡电路实现电池均衡的方法包括：
S501：检测每个电池子单元的电荷值及电荷值最小的电池子单元。
检测电池单元中所有电池子单元的电荷值以及确定电荷值最小的电池子单元。
S502：当任一电池子单体的电荷值与电荷值最小的电池子单元的电荷值差值大于第三预设差值时，控制与所述电池子单元并联的电阻均衡电路中的第三开关模块闭合，并将与通过充电开关模块与电池子单体的正、负极连接的电感穿串联的第二开关模块打开，控制电池子单元对电阻均衡电路中的进行放电，直至所述电池子单体的电荷值与电荷值最小的电池子单元的电荷值的差值小于或者等于第三预设差值。
如图2所示，若当前已经根据图3中和图4中电池均衡方法已经完成了电池单元中4个电池子单元的电感均衡，当前电池单元中电荷值最小的电池子单元为3号电池，若1号电池与3号电池的电荷值的差值大于第三预设差值时，控制Q1导通，控制与L1串联的KL1打开，控制1号电阻均衡电路中的KR1，使得1号电池对R1进行放电，直至1号电池的电荷值与电荷值最小的3号电池的电荷值的差值小于或者等于第三预设差值。将电池单元中所有与电荷值最小的电池子单元之间的差值大于第三预设差值的电池子单体通过电阻进行放电，减小电池单元中所有电池子单元之间的电荷量差值，使得电池单元中所有电池子单元与电荷值最小的电池子单元之间的差值在预设的范围内。
本实施例提供的电池管理***，在对电池单元中的电池子单元进行以两个电池子单元为一组的电感均衡控制之后，若当前还存在一个电池子单元的电荷值与电荷值最小的电池的差值大于第三预设差值时，设置电阻均衡，消耗电荷值较大的电池子单元的电量，使得电池单元中所有电池子单元与电荷值最小的电池子单元之间的差值在预设的范围内，提高了电池均衡的效果。
在一种可能的实现方式中，控制与电荷值最大的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，包括：
控制器根据PWM信号控制与电荷值最大的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，使得电感与电荷值最大的电池子单元的电荷方向一致。
控制器根据PWM信号控制与电荷值最大的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，使得电感与电荷值最大的电池子单元的电荷方向一致。
本实施例提供的电池管理***，通过设置控制器根据PWM信号控制与电荷值最大的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，实现了电池单元中的任意两个电池子单元之间的定向充电，大大提高了电池均衡的效率
进一步地，本发明实施例提供一种电池组，包括了上述实施例的电池管理***。
进一步地，本发明实施例提供一种电动汽车，包括了上述电池组。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种电池管理***，其特征在于，所述***应用于电池单元，所述电池单元包括N个串联的电池子单元，其中N为大于1的正整数；所述***包括：
控制器、充电开关模块、M个电感、第一开关模块，其中，M为正整数；
每个电池子单元的正极、负极均连接两个充电开关模块，所述充电开关模块数量为4N个；
与电池子单元的正极连接的两个充电开关模块分别通过一个第一开关模块与每个电感的两端连接，与电池子单元的负极连接的两个充电开关模块分别通过一个第一开关模块与每个电感的两端连接，所述第一开关模块的个数为4N×M个；
所述控制器用于：
获取每个电池子单元的电荷值及所有电池子单元的平均电荷值；
当任一电池子单体的电荷值与所述电池子单元的平均电荷值的差值大于第一预设差值时，确定所述电池单元中电荷值最大的电池子单元及电荷值最小的电池子单元；
若所述电荷值最大的电池子单元与所述电荷值最小的电池子单元的差值大于第二预设差值，则控制与所述电荷值最大的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，并且分别将与所述充电开关模块连接的四个第一开关模块闭合，使得分别通过充电开关模块与所述电荷值最大的电池子单元的正、负极连接的电感与所述电荷值最大的电池子单元的电量方向一致，控制所述电荷值最大的电池子单元向所述电感充电；
控制与所述电荷值最小的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，并且分别将与所述充电开关模块连接的四个第一开关模块闭合，使得分别通过充电开关模块与所述电荷值最小的电池子单元的正、负极连接的电感与所述电荷值最小的电池子单元的电量方向一致，控制所述电感向所述电荷值最小的电池子单元充电；
其中，所述控制所述电荷值最大的电池子单元对电荷值最小的电池子单元充电之后，所述控制器还用于：
当剩余电池单元中的任一个电池子单元的电荷值与所述电池子单元的平均电荷值差值大于第一预设差值时，确定剩余电池单元中的电荷值最大的电池子单元及电荷值最小的电池子单元；
若剩余电池单元中的电荷值最大的电池子单元与剩余电池单元中的电荷值最小的电池子单元的差值大于第二预设差值，则控制与所述剩余电池单元中电荷值最大的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，并且分别将与所述充电开关模块连接的四个第一开关模块打开，使得分别通过充电开关模块与所述电荷值最大的电池子单元的正、负极连接的电感与所述电荷值最大的电池子单元的电量方向一致，控制所述电荷值最大的电池子单元向所述电感充电；
控制与所述剩余电池单元中电荷值最小的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，并且分别将与所述充电开关模块连接的四个第一开关模块打开，使得分别通过充电开关模块与所述剩余电池单元中电荷值最小的电池子单元的正、负极连接的电感与所述电荷值最小的电池子单元的电量方向一致，控制所述电感向所述电荷值最小的电池子单元充电。
2.根据权利要求1所述的电池管理***，其特征在于，所述控制所述电感向所述电荷值最小的电池子单元充电之后，所述控制器还用于：
若所述电荷值最大的电池子单元与所述电荷值最小的电池子单元的差值小于等于第二预设差值，则控制与所述电荷值最大的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块关断，并且分别将与所述充电开关模块连接的四个第一开关模块关断，控制所述电荷值最大的电池子单元停止向所述电感充电。
3.根据权利要求2所述的电池管理***，其特征在于，还包括M条电阻均衡电路和M个第二开关模块；
每个电感分别与一个第二开关模块串联之后再与电阻均衡电路并联，每条所述电阻均衡电路包括一个电阻和一个第三开关模块；
在所述分别将与所述充电开关模块连接的四个第一开关模块关断，控制所述电荷值最大的电池子单元停止向所述电感充电之后，所述控制器还用于：
检测每个电池子单元的电荷值及电荷值最小的电池子单元；
当任一电池子单体的电荷值与电荷值最小的电池子单元的电荷值差值大于第三预设差值时，控制与所述电池子单元并联的电阻均衡电路中的第三开关模块闭合，并将与通过充电开关模块与所述电池子单体的正、负极连接的电感穿串联的第二开关模块打开，控制所述电池子单元对所述电阻均衡电路中的电阻进行放电，直至所述电池子单体的电荷值与电荷值最小的电池子单元的电荷值的差值小于或者等于第三预设差值。
4.根据权利要求1所述的电池管理***，其特征在于，所述获取电池组中所有电池子单元的电荷值，包括：
检测所有电池子单元的初始电荷值及电池电流；
根据所述电池电流确定电池电荷的变化量，根据所述初始电荷值及所述电荷的变化量确定所述电池子单元的电荷值。
5.根据权利要求1所述的电池管理***，其特征在于，所述控制与所述电荷值最大的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，包括：
所述控制器根据脉冲宽度调制信号控制与所述电荷值最大的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，使得所述电感与所述电荷值最大的电池子单元的电荷方向一致；
所述控制与所述电荷值最小的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，包括：
所述控制器根据脉冲宽度调制信号，使得所述电荷值最小的电池子单元的电荷方向与所述电感一致。
6.根据权利要求1所述的电池管理***，其特征在于，所述电池单元为电池模组，电池子单元为电池单体；
或者，电池单元为多组电池模组，电池子单元为单个电池模组。
7.一种动力电池，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的电池管理***。
8.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求7所述的动力电池。
9.一种电池管理方法，基于权利要求1至6任一项所述的电池管理***，所述***包括：控制器、充电开关模块、M个电感、第一开关模块；M为正整数；每个电池子单元的正极、负极均连接两个充电开关模块，所述充电开关模块数量为4N个，其中N为大于1的正整数；与电池子单元的正极连接的两个充电开关模块分别通过一个第一开关模块与每个电感的两端连接，与电池子单元的负极连接的两个充电开关模块分别通过一个第一开关模块与每个电感的两端连接，所述第一开关模块的个数为4N×M个；其特征在于，
所述控制器用于执行如下方法：
获取每个电池子单元的电荷值及所有电池子单元的平均电荷值；
当任一电池子单体的电荷值与所述电池子单元的平均电荷值的差值大于第一预设差值时，确定所述电池组中电荷值最大的电池子单元及电荷值最小的电池子单元；
若所述电荷值最大的电池子单元与所述电荷值最小的电池子单元的差值大于第二预设差值，则控制与所述电荷值最大的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，并且分别将与所述充电开关模块连接的四个第一开关模块闭合，使得分别通过充电开关模块与所述电荷值最大的电池子单元的正、负极连接的电感与所述电荷值最大的电池子单元的电量方向一致，控制所述电荷值最大的电池子单元向所述电感充电；
控制与所述电荷值最小的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，并且分别将与所述充电开关模块连接的四个第一开关模块闭合，使得分别通过充电开关模块与所述电荷值最小的电池子单元的正、负极连接的电感与所述电荷值最小的电池子单元的电量方向一致，控制所述电感向所述电荷值最小的电池子单元充电；
其中，所述控制器还用于执行如下方法：
在控制所述电荷值最大的电池子单元对电荷值最小的电池子单元充电之后，当剩余电池单元中的任一个电池子单元的电荷值与所述电池子单元的平均电荷值差值大于第一预设差值时，确定剩余电池单元中的电荷值最大的电池子单元及电荷值最小的电池子单元；
若剩余电池单元中的电荷值最大的电池子单元与剩余电池单元中的电荷值最小的电池子单元的差值大于第二预设差值，则控制与所述剩余电池单元中电荷值最大的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，并且分别将与所述充电开关模块连接的四个第一开关模块打开，使得分别通过充电开关模块与所述电荷值最大的电池子单元的正、负极连接的电感与所述电荷值最大的电池子单元的电量方向一致，控制所述电荷值最大的电池子单元向所述电感充电；
控制与所述剩余电池单元中电荷值最小的电池子单元正极连接的两个充电开关模块以及负极连接的两个充电开关模块导通，并且分别将与所述充电开关模块连接的四个第一开关模块打开，使得分别通过充电开关模块与所述剩余电池单元中电荷值最小的电池子单元的正、负极连接的电感与所述电荷值最小的电池子单元的电量方向一致，控制所述电感向所述电荷值最小的电池子单元充电。
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