一种电池管理装置、电源系统及电池均衡的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种电池管理装置、电源系统及电池均衡的方法。
【背景技术】
[0002]电动车等以电源为动能的设备使用的电源通常由多个电池包(也称为电池组)形成,例如，由5组电池组形成的电源，其中4组中每组由24个电池串联形成，另一组由18个电池串联而成，总共形成由114个电池串联而成的电源。在电动车工作时，所述114个电池同时进行放电，以提供电动车工作所需的电能，在电动车充电时，该114个电池同时充电，以储备能量。但随着电动车的使用，该114个电池会逐渐出现充电和/或放电不均匀的情况。这将直接导致某些电池处于过充或过放状态，从而降低了这些电池的使用寿命，进而114个电池的使用寿命不均匀。在电池组中，如果一组内的24或18个电池中有任何一个电池提前终止寿命，则该组电池需要整组替换，以致降低了整组电池的使用寿命。
[0003]所以，现有技术中电池包，尤其是二次电池形成的电池包会出现部分电池的能量不均衡以致影响整体电源的使用的情况。然而，随着能源危机的发展，二次电池得到了越来越广泛的应用。二次电池例如锂电池具有诸多的优势，但是其仍然存在一些缺点。例如，存储能量少、串并联使用、电池电量难估算、电池的性能复杂等。所以二次电池通常需要电池管理系统(BMS , BATTERY MANAGEMENT SYSTEM,也叫电池管理装置)进行配套使用，以较好的监控及管理电池。BMS可以在电池充放电过程中，实时采集电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压等参数，以防止电池发生过充电或过放等现象。同时BMS能够及时给出电池状况，挑选出有问题的电池，以保持整组电池运行的可靠性和高效性。但是，现有技术中缺乏可以对电池包之间的能量进行均衡，以提高电池包形成的电源的使用寿命的电池管理系统。
[0004]上述电池包的能量主要包括电池的电量及热量。如果电池包里电量和/或热量不均衡，都会影响整个电源的一致性及使用寿命。然而，现有技术中缺乏同时能均衡电池包的电量及热量的管理。对于电池包之间的热量不一致，现有技术常用的电池系统拓扑如图1和图2所示，电池模组外围和电池单体间通过导热通道以风冷/液冷的方式，实现对电池模组和电池单体的热量传递。这些导热通道需要进行散热的设计使得热量传递地迅速均匀，但是这样设计会占用较大的结构空间，降低电池的整体能量体积密度，并且大大增加了成本。对于电池包之间的电量的均衡,现有技术主要是将电池包中电量偏高的电池的电量通过电阻泄放掉，这样大大浪费了能量。因此，现有电池系统的能量管理技术需要进行改进。
[0005]可以理解的是，本部分的陈述仅提供与本发明相关的背景信息，可能构成或不构成所谓的现有技术。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术中电池包中电池能量不均衡以致其寿命较短的缺陷，提供一种可以自动快捷的均衡电池包中各个电池的热量及电量的电池管理装置。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种电池管理装置，其包括: 电池检测模块，用于检测该电池包中每个电池的状态信息，所述每个电池的状态信息包括每个电池的电量信息和温度信息；
若干个模式选择模块，每个模式选择模块用于将电池包中的某个电池与其它电池包接通以进行充电或放电，模式选择模块的数量与本电池包中电池数量相同；
若干个热操作模块，每个热操作模块对应一个电池且每个热操作模块均与均衡模块电连接，每个热操作模块用于将与其对应的电池进行加热或制冷；
主控模块，用于与外界信息交互，及在本电池包需要进行电量均衡时，主控模块发出指令控制均衡模块及所述模式选择模块进行电量均衡，在本电池包需要进行热量均衡时，主控模块发出指令控制均衡模块进行热量均衡；
均衡模块，用于根据主控模块的指令将本电池包与其它电池包进行充电或放电以使本电池包与其它电池包中所有电池的电量一致，以及用于根据主控模块的指令控制本电池包中需进行热量均衡的电池对应的热操作模块进行加热或制冷，以使本电池包中每个电池均达到预定温度。
[0008]在上述电池管理装置中，所述均衡模块包括:
双向DC/DC转换器，用于本电池包与其它电池包之间的电量的转移，及给热操作模块提供热量转移的方式；
均衡控制器，根据主控模块的指令控制双向DC/DC转换器的工作状态；
热管理单元，用于根据均衡控制器的指令控制所述热操作模块进行加热或制冷，以使本电池包中每个电池均达到预定温度。
[0009]在上述电池管理装置中，所述均衡模块还包括均衡状态采集单元，用于采集双向DC/DC转换器的工作状态并将双向DC/DC转换器的工作状态反馈给均衡控制器，所述均衡控制器还用于根据均衡状态采集单元采集的双向DC/DC转换器的工作状态调整双向DC/DC转换器的工作状态。
[0010]在上述电池管理装置中，每个模式选择模块包括相互并联的二极管及开关。
[0011]在上述电池管理装置中，所述开关为继电器。
[0012]在上述电池管理装置中，所述热操作模块包括用于对电池进行加热的制热组件和对电池降温的制冷组件，所述制冷组件及制热组件均与所述均衡模块电连接。
[0013]在上述电池管理装置中，所述热操作模块包括与均衡模块电连接的半导体热电器件，所述均衡模块通过控制流过所述半导体热电器件的电流方向以使所述热操作模块进行制热或制冷的热操作。
[0014]在上述电池管理装置中，所述双向DC/DC转换器的工作状态包括双向DC/DC转换器的工作电压、工作电流及工作时间。
[0015]为了更好的解决上述技术问题，本发明还提供了一种电源系统，其包括:若干个串联的电池包、若干个用于管理电池包的电池管理装置、及用于控制所述若干个电池管理装置的中央控制器，每个电池包电连接一电池管理装置后通过总线与中央控制器电连接，所述电池管理装置为上述电池管理装置中的任意一种。
[0016]为了更好的解决上述技术问题，本发明还提供了一种电源系统的电池均衡的方法，其包括以下步骤:
S10、每个电池管理装置检测与其连接的电池包中每个电池的状态信息，所述每个电池的状态信息包括每个电池的电量信息和温度信息；
S20、中央控制器根据每个电池管理装置反馈的每个电池的电量信息判断出电源系统是否需要进行电量均衡处理，若是，则执行步骤S30，若否，则返回步骤S10，而且，中央控制器根据预定温度及每个电池管理装置反馈的每个电池的温度信息判断出电源系统是否需要进行热量均衡处理，若是，则执行步骤S40，若否，则返回步骤S10 ；
S30、中央控制器根据反馈的每个电池的电量计算出所有电池的平均电量、并根据平均电量判断出哪些电池需要电量均衡及每个电池达到平均电量所需的电量Q，然后，中央控制器给需要电量均衡的电池所连接的电池管理装置中主控模块发出电量均衡指令，所述主控模块根据所述电量均衡指令使其所连接的电池包中需要电量均衡的电池所接的模式选择模块与总线接通，且主控模块根据所述电量均衡指令控制与该主控模块相连的均衡模块对总线放出电量Q或从总线处吸收电量Q ；
S40、中央控制器根据反馈的每个电池的温度信息判断出哪些电池需要热量均衡并给需要热量均衡的电池所连接的电池管理装置中主控模块发出热量均衡指令，所述主控模块根据所述热量均衡指令使其所连接的电池包中需要热量均衡的电池所对应的热操作模块进行制冷或制热，以使本电池包中每个电池均达到预定温度。
[0017]在上述电池均衡的方法中，在步骤S30中进行电量均衡处理时，还包括采集所述均衡模块中充电或放电时的工作电压、工作电流及工作时间，且所述均衡模块根据采集的所述工作电压、工作电流及工作时间调节其充电或放电的方式。
[0018]在上述电池均衡的方法中，所述使其所连接的电池包中需要热量均衡的电池所对应的热操作模块进行制冷或制热是通过控制流过热操作模块里的半导体热电器件的电流方向，以使所述热操作模块进行制冷或制热。
[0019]本发明提供的电池管理装置、电源系统及电池均衡的方法主要通过电池检测模块检测每个电池的状态信息，并通过均衡模块及模式选择模块在主控模块的控制下，可以自动有效的使本电池包与其它电池包相互进行充电或放电，进而实现电池包之间能量的均衡，同时，均衡模块及热操作模块在主控模块的控制下，可以自动有效的对