电池均衡方法、装置及电池系统的制作方法
【专利摘要】本申请提出一种电池均衡方法、装置及系统，其中，该方法包括：获取电池组中第i个电池两端的电压值，其中，i为大于1、且小于等于N的整数，N为电池组中包括电池的数量；根据所述电压值与第一预设值和第二预设值的关系，确定与所述第i个电池并联的第i个电阻接入电路的时间。由此，实现了根据各个电池两端的电压，调节电池的均衡电流，从而使电池组中的各个电池的老化速度、充放电量和温度等均衡，且均衡时间趋于一致，避免了过均衡的发生，延长了电池组的使用寿命。
【专利说明】
电池均衡方法、装置及电池系统
技术领域
[0001] 本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种电池均衡方法、装置及电池系统。
【背景技术】
[0002] 目前，工业领域使用的动力电池，大多是由多个性能和参数相同的单个电池组成 的电池组。对于包含有多个电池的电池组，由于电池的参数不可能做到完全一致，因此会出 现每只电池老化速度、温度、充放电容量不同的问题，这就会导致电池组中某些电池单元与 其他电池单元容量不匹配，进而导致整个电池组的容量失配。
[0003] 充电时，其他串联电池单元还没有充满，老化快的电池单元已经充满。放电时，其 他电池单元还没有放完，老化快的电池已经放完，形成木桶效应，制约整个电池组的性能发 挥。
[0004] 若让电池系统在该情况下运行而不加以管理，电池的使用寿命以及系统的容量均 会受到影响。
【发明内容】
[0005] 本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0006] 为此，本申请的第一个目的在于提出一种电池均衡方法，该方法实现了根据各个 电池两端的电压，调节电池的均衡电流，从而使电池组中的各个电池的老化速度、充放电量 和温度等均衡，且均衡时间趋于一致，避免了过均衡的发生，延长了电池组的使用寿命。
[0007] 本申请的第二个目的在于提出一种电池均衡装置。
[0008] 本申请的第三个目的在于提出一种电池系统。
[0009] 为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种电池均衡方法，包括：
[0010] 获取电池组中第i个电池两端的电压值，其中，i为大于1、且小于等于N的整数，N为 电池组中包括电池的数量;根据所述电压值与第一预设值和第二预设值的关系，确定与所 述第i个电池并联的第i个电阻接入电路的时间。
[0011] 本申请实施例的电池均衡方法，根据电池组中各个电池两端的电压值，与第一预 设的值和第二预设值的关系，确定与各个电池关联的电阻接入电路的时间。由此，实现了根 据各个电池两端的电压，调节电池的均衡电流，从而使电池组中的各个电池的老化速度、充 放电量和温度等均衡，且均衡时间趋于一致，避免了过均衡的发生，延长了电池组的使用寿 命。
[0012] 为达上述目的，本申请第二方面实施例提出了一种电池均衡装置，包括：
[0013] 获取模块，用于获取电池组中第i个电池两端的电压值，其中，i为大于1、且小于等 于N的整数，N为电池组中包括电池的数量;确定模块，用于根据所述电压值与第一预设值和 第二预设值的关系，确定与所述第i个电池并联的第i个电阻接入电路的时间。
[0014] 本申请实施例的电池均衡装置，根据电池组中各个电池两端的电压值，与第一预 设的值和第二预设值的关系，确定与各个电池关联的电阻接入电路的时间。由此，实现了根 据各个电池两端的电压，调节电池的均衡电流，从而使电池组中的各个电池的老化速度、充 放电量和温度等均衡，且均衡时间趋于一致，避免了过均衡的发生，延长了电池组的使用寿 命。
[0015] 为达上述目的，本申请第三方面实施例提出了一种电池系统，包括：电池组、电阻 组件、开关器件组件和如上所述的电池均衡装置；
[0016] 其中，所述电阻组件中第i个电阻与所述开关组件中第i个开关器件串联后，与所 述电池组中的第i个电池串联，i为大于1、且小于等于N的整数，N为电池组中包括电池的数 量。
[0017] 本申请实施例的电池系统，根据电池组中各个电池两端的电压值，与第一预设的 值和第二预设值的关系，确定与各个电池关联的电阻接入电路的时间。由此，实现了根据各 个电池两端的电压，调节电池的均衡电流，从而使电池组中的各个电池的老化速度、充放电 量和温度等均衡，且均衡时间趋于一致，避免了过均衡的发生，延长了电池组的使用寿命。
【附图说明】
[0018] 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得 明显和容易理解，其中：
[0019] 图1是本申请一个实施例的电池均衡方法的流程示意图；
[0020] 图2是本申请一个实施例的电池系统结构示意图；
[0021 ]图3是本申请另一个实施例的电池均衡方法的流程示意图；
[0022] 图4是本申请一个实施例的电池均衡装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0023] 下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
[0024] 下面参考附图描述本申请实施例的电池均衡方法、装置及电池系统。
[0025] 图1是本申请一个实施例的电池均衡方法流程示意图。
[0026]如图1所示，该电池均衡方法包括：
[0027] 步骤101，获取电池组中第i个电池两端的电压值，其中，i为大于1、且小于等于N的 整数，N为电池组中包括电池的数量。
[0028] 具体的，本实施例提供的电池均衡方法的执行主体，为本申请实施例提供的电池 均衡装置，该装置可以被配置在任何具有多个电池组成的电池系统中，用于控制电池系统 的电池组中各个电池的均衡。
[0029] 其中，电池均衡装置可以采用多种方式，获取第i个电池两端的电压值。比如，可以 采用电压传感器对电池两端的电压进行监控，或者，还可以通过监控流入各个电池的电流， 来确定各个电池两端的电压值等等。
[0030] 步骤102,根据所述电压值与第一预设值和第二预设值的关系，确定与所述第i个 电池并联的第i个电阻接入电路的时间。
[0031 ]具体的，本实施例中，在控制电池组中各个电池的均衡时，可以通过根据每个电池 两端的电压值，控制与该电池并联的电阻值，从而控制各个电池的均衡电流，进而使电池组 中各个电池保持均衡。
[0032] 其中，第一预设的值和第二预设的值可以根据电池的规格和额定工作参数确定， 比如，根据电池的额定电压、最低电压、及电池组中各个电池之间电压差的容许范围等确定 第一预设的值和第二预设的值。
[0033] 需要说明的是，可以利用开关器件控制电阻接入电路中的时间，比如，利用开关器 件与电阻串联连接，来控制电阻接入电路的时间。
[0034] 即上述步骤102,包括:根据所述电压值与第一预设值和第二预设值的关系，确定 与所述第i个电阻串联的第i个开关器件的导通时间。
[0035] 具体的，为对上述方法进行清楚的说明，下面介绍一下本申请实施例提供的电池 系统。
[0036] 图2是本申请一个实施例的电池系统结构示意图。
[0037] 如图2所示，该电池系统包括：电池组21、电阻组件22、开关组件23和电池均衡装置 24。
[0038] 其中，所述电阻组件22中第i个电阻22i与所述开关组件23中第i个开关器件23i串 联后，与所述电池组21中的第i个电池2Π 并联，i为大于1、且小于等于N的整数，N为电池组 中包括电池的数量。
[0039] 实际使用时，上述电阻组件22由N个互相绝缘的电阻组成，这N个电阻的阻值和功 率等级可以根据电池组的功率等级确定，且N个电阻在正常工作时的发热升温，需要在其温 度可控范围内。另外，开关组件23中的N个开关器件为可控开关器件，比如可以为功率场效 应管(M0SFET)、绝缘概双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)等 等。其中，各个开关器件的参数，也需要根据电池的功率等级及使用场景确定。比如电池放 电或充电的最大电流为10A，若考虑20%的余量，选择的开关器件的额定电流需要为12A。
[0040] 具体的，如图2所示，在电池系统中，电池组21中的每个电池2Π 都与一个电阻22i 和一个开关器件23i并联。当开关器件23i导通时，电池21i通过电阻22i进行放电；当开关器 件23i断开时，电阻22i与电池2Π 断开。由此，使得电池2Π 上的电压，通过电阻22i可进行灵 活的调节，从而对电池21 i的充电电流和放电电流进行有效调节。
[0041] 本实施例中，通过判断电池组中任何一个电池两端的电压值与预设值的关系，确 定开关器件的导通时间，控制各个电池的充、放电时间，从而使电池组中的各个电池实现均 衡。
[0042] 本申请实施例的电池均衡方法，根据电池组中各个电池两端的电压值，与第一预 设的值和第二预设值的关系，确定与各个电池关联的电阻接入电路的时间。由此，实现了根 据各个电池两端的电压，调节电池的均衡电流，从而使电池组中的各个电池的老化速度、充 放电量和温度等均衡，且均衡时间趋于一致，避免了过均衡的发生，延长了电池组的使用寿 命。
[0043] 图3是本申请另一个实施例的电池均衡方法流程示意图。
[0044] 如图3所示，该电池均衡方法，包括：
[0045] 步骤301，获取电池组中第i个电池两端的电压值。
[0046] 步骤302,判断所述电压值是否小于第一预设的值，若是，则执行步骤303,否则，执 行步骤304。
[0047]步骤303,确定与所述第i个电阻串联的第i个开关器件在整个周期内一直关断。 [0048]步骤304,判断所述电压值是否大于第二预设的值，若是，则执行步骤305,否则，执 行步骤306。
[0049] 步骤305,确定与所述第i个电阻串联的第i个开关器件在整个周期内一直导通。
[0050] 步骤306,根据预设的规则，确定与所述第i个电阻串联的第i个开关器件的导通时 间。
[0051 ] 具体的，上述步骤306,包括：
[0053]其中，Sl为第i个开关的占空比，m为第i个电池两端当前的电压，m为第一预设的 值，U2为第二预设的值。
[0054] 具体的，本实施例中，根据电池两端的电压，控制与电池并联的电阻支路接入电路 的时间，当电池两端电压较高时，即大于第二预设的值时，则控制开关器件一直导通，从而 利用电阻对该节电池进行持续放电处理；当电池两端电压在第一预设的值和第二预设的值 之间时，根据当前电压值与第一预设的值和第二预设的值的大小关系，调整开关器件的导 通时间，从而利用电阻对该节电池进行断续且时间可控的放电；当电池两端电压低于第一 预设的值时，则控制开关器件一直断开，从而不对该节电池进行放电，从而保证电池组中各 个电池两端的电压均衡。
[0055] 本申请实施例的电池均衡方法，首先获取电池组中各个电池两端的电压值，然后 判断电池两端的电压值低于第一预设的值时，则控制开关器件在整个周期内一直关断，若 电池两端的电压值高于第二预设的值，则控制开关器件在整个周期内一直导通，若电池两 端的电压值在第一预设的值与第二预设的值之间，则根据电池两端的电压值和第一预设的 值与第二预设的值的大小，确定开关器件的导通时间。由此，实现了使电池组中各个电池两 端的电压均衡，从而使电池组中的各个电池的老化速度、充放电量和温度等均衡，且均衡时 间趋于一致，避免了过均衡的发生，延长了电池组的使用寿命。
[0056] 为实现上述方法，本申请再一方面提供一种电池均衡装置。
[0057]图4是本申请一个实施例的电池均衡装置结构示意图。
[0058]如图4所示，该电池均衡装置，包括：
[0059] 获取模块41，用于获取电池组中第i个电池两端的电压值，其中，i为大于1、且小于 等于N的整数，N为电池组中包括电池的数量；
[0060] 确定模块42,用于根据所述电压值与第一预设值和第二预设值的关系，确定与所 述第i个电池并联的第i个电阻接入电路的时间。
[0061] 具体的，本实施例提供的电池均衡装置，用来执行上述实施例提供的电池均衡方 法。
[0062]在一种可能的实现形式中，上述确定模块42,具体用于：
[0063] 确定与所述第i个电阻串联的第i个开关器件的导通时间。
[0064] 本申请实施例的电池均衡装置，根据电池组中各个电池两端的电压值，与第一预 设的值和第二预设值的关系，确定与各个电池关联的电阻接入电路的时间。由此，实现了根 据各个电池两端的电压，调节电池的均衡电流，从而使电池组中的各个电池的老化速度、充 放电量和温度等均衡，且均衡时间趋于一致，避免了过均衡的发生，延长了电池组的使用寿 命。
[0065]进一步地，上述确定模块42,具体用于：
[0066] 判断所述电压值是否小于第一预设的值；
[0067] 若是，则确定与所述第i个电阻串联的第i个开关器件在整个周期内一直关断。 [0068]在一种可能的实现形式中，所述确定模块42,具体用于：
[0069] 判断所述电压值是否大于第二预设的值；
[0070] 若是，则确定与所述第i个电阻串联的第i个开关器件在整个周期内一直导通。
[0071] 在另一种可能的实现形式中，上述确定模块42,具体用于：
[0072] 判断所述电压值是否小于第二预设的值，且大于第一预设的值；
[0073] 若是，则根据预设的规则，确定与所述第i个电阻串联的第i个开关器件的导通时 间。
[0074]进一步的，确定模块42,具体用于：
[0076] 其中，Sl为第i个开关关的占空比，m为第i个电池两端当前的电压，m为第一预设 的值，u2为第二预设的值。
[0077] 本申请实施例的电池均衡装置，首先获取电池组中各个电池两端的电压值，然后 判断电池两端的电压值低于第一预设的值时，则控制开关器件在整个周期内一直关断，若 电池两端的电压值高于第二预设的值，则控制开关器件在整个周期内一直导通，若电池两 端的电压值在第一预设的值与第二预设的值之间，则根据电池两端的电压值和第一预设的 值与第二预设的值的大小，确定开关器件的导通时间。由此，实现了使电池组中各个电池两 端的电压均衡，从而使电池组中的各个电池的老化速度、充放电量和温度等均衡，且均衡时 间趋于一致，避免了过均衡的发生，延长了电池组的使用寿命。
[0078] 在本说明书的描述中，参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示例"、"具体示 例"、或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的， 而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
[0079] 应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述 实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件 或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下 列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路 的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场 可编程门阵列(FPGA)等。
[0080] 本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步 骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介 质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0081] 上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描 述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限 制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变 型。
【主权项】
1. 一种电池均衡方法，其特征在于，包括以下步骤： 获取电池组中第i个电池两端的电压值，其中，i为大于1、且小于等于N的整数，N为电池 组中包括电池的数量； 根据所述电压值与第一预设值和第二预设值的关系，确定与所述第i个电池并联的第i 个电阻接入电路的时间。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定与所述第i个电池并联的第i个电阻 接入电路的时间，包括： 确定与所述第i个电阻串联的第i个开关器件的导通时间。3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定与所述第i个电阻串联的第i个开关 器件的导通时间，包括： 判断所述电压值是否小于第一预设的值； 若是，则确定与所述第i个电阻串联的第i个开关器件在整个周期内一直关断。4. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定与所述第i个电阻串联的第i个开关 器件的导通时间，包括： 判断所述电压值是否大于第二预设的值； 若是，则确定与所述第i个电阻串联的第i个开关器件在整个周期内一直导通。5. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定与所述第i个电阻串联的第i个开关 器件的导通时间，包括： 判断所述电压值是否小于第二预设的值，且大于第一预设的值； 若是，则根据预设的规则，确定与所述第i个电阻串联的第i个开关器件的导通时间。6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据预设的规则，确定与所述第i个电阻 串联的第i个开关器件的导通时间，包括： 根据Λ'· 确定第i个开关器件的导通时间； 11 ： "liI 其中，S1为第i个开关关的占空比，U1为第i个电池两端当前的电压，U1为第一预设的值， U2为第二预设的值。7. -种电池均衡装置，其特征在于，包括： 获取模块，用于获取电池组中第i个电池两端的电压值，其中，i为大于1、且小于等于N 的整数，N为电池组中包括电池的数量； 确定模块，用于根据所述电压值与第一预设值和第二预设值的关系，确定与所述第i个 电池并联的第i个电阻接入电路的时间。8. 如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于： 确定与所述第i个电阻串联的第i个开关器件的导通时间。9. 如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于： 判断所述电压值是否小于第一预设的值； 若是，则确定与所述第i个电阻串联的第i个开关器件在整个周期内一直关断。10. 如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于： 判断所述电压值是否大于第二预设的值； 若是，则确定与所述第i个电阻串联的第i个开关器件在整个周期内一直导通。11. 如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于： 判断所述电压值是否小于第二预设的值，且大于第一预设的值； 若是，则根据预设的规则，确定与所述第i个电阻串联的第i个开关器件的导通时间。12. 如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于： 根据'确定第i个开关器件的导通时间； "3 _"丨 其中，S1为第i个开关关的占空比，U1为第i个电池两端当前的电压，U1为第一预设的值， U2为第二预设的值。13. -种电池系统，其特征在于，包括：电池组、电阻组件、开关器件组件和如权利要求 7-12任一所述的电池均衡装置； 其中，所述电阻组件中第i个电阻与所述开关组件中第i个开关器件串联后，与所述电 池组中的第i个电池串联，i为大于1、且小于等于N的整数，N为电池组中包括电池的数量。
【文档编号】H01M10/44GK106026226SQ201610340965
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】陈明亮, 张晓璐, 宋春东
【申请人】东软集团股份有限公司, 东软睿驰汽车技术（上海）有限公司