专利名称：用于均衡电池单元的均衡电路、均衡方法及控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电池管理领域，特别是涉及一种用于均衡电池单元的均衡电路、均衡方法以及控制器。
背景技术：
当用作直流电源时，传统的锂电池组通常由多个电池单元串联组成。当对一组串联的电池单元充电时，由于每个电池单元的特性不同，其中一些电池单元的电压上升得比另一些电池单元快。在一种情况下，当一个电池单元的电压高于某一预定阈值时，此电池单元视为未均衡。在另一种情况下，当第一电池单元的第一电压高于第二电池单元的第二电压，并且第一电压和第二电压之间的电压差大于另一预定阈值时，第一电池单兀视为未均衡。由于一些电池单元的电压上升得比另一些电池单元快，在充电周期结束时，各电池单元可能会有不同的电压。图1所示为传统的充电电路100的示意图，充电电路100用于给包括电池单元101、电池单元102和电池单元103的电池组充电。电池单元101、电池单元102和电池单元103与开关130串联。充电器110给电池单元101、电池单元102和电池单元103充电。在充电操作中，如果有任何一个电池单元的电压达到预定阈值时，充电器110断开开关130以停止对电池单元101、电池单元102和电池单元103的充电。其结果是在充电周期结束时，一些电池单元并没有充电完全。图2所示为另一种传统的充电电路200的示意图，充电电路200利用充电器201、充电器202和充电器203分别对电池单元101、电池单元102和电池单元103充电。充电电路200的缺陷是由于每个电池单元需对应一个充电器，增加了电路成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种用于均衡电池单元的均衡电路、均衡方法及控制器，可获得较好的均衡效果，且成本较低。为解决上述问题，本发明公开了一种均衡电路，包括:第一分流路径，与第一电池单元并联，用于流经所述第一电池单元的分流电流；及控制器，与所述第一分流路径耦接，用于检测所述多个电池单元中的每个电池单元的均衡情况并均衡所述多个电池单元；其中，所述控制器包括计时器以及存储单元，计时器用于测量所述多个电池单元中的每个电池单元的均衡时间；存储单元用于存储所述均衡时间和预均衡时间；其中，所述控制器将所述第一分流路径启用第一预均衡时间，以预均衡所述第一电池单元；所述第一预均衡时间结束时，如果所述控制器检测到所述第一电池单元为未均衡，所述控制器将所述第一分流路径启用第一均衡时间，以均衡所述第一电池单元；所述控制器根据所述第一电池单元的当前均衡周期的所述第一预均衡时间和所述第一均衡时间，更新所述第一电池单元的下一个均衡周期的所述第一预均衡时间。本发明还公开了一种控制器，包括:监测单元，用于监测所述多个电池单元中的每个电池单元的电压；计时器，用于测量所述多个电池单元中的每个电池单元的均衡时间；存储单元，用于存储所述多个电池单元中的每个电池单元的所述均衡时间和预均衡时间；控制单元，用于根据所述监测单元监测到的所述电压和从所述存储单元中获取的所述预均衡时间和所述均衡时间，以控制所述多个电池单元中的每个电池单元的预均衡操作和均衡操作；其中，所述控制器将与第一电池单元并联的第一分流路径启用第一预均衡时间，以预均衡所述第一电池单元；所述第一预均衡时间结束时，所述控制器根据所述监测单元监测到的所述多个电池单元中的每个电池单元的电压检测每个电池单元的均衡情况，如果所述控制器检测到所述第一电池单元为未均衡，所述控制器将所述第一分流路径启用第一均衡时间以均衡所述第一电池单元。本发明还公开了一种均衡方法，所述均衡方法包括:将与第一电池单元并联的第一分流路径启用第一预均衡时间，以预均衡所述第一电池单元；所述第一预均衡时间结束时，检测所述第一电池单元的均衡情况；如果所述第一电池单元未均衡，将所述第一分流路径启用第一均衡时间，以均衡所述第一电池单元；测量所述第一电池单元的所述第一均衡时间；以及根据所述第一电池单元的当前均衡周期的所述第一预均衡时间和所述第一均衡时间，更新所述第一电池单元的下一个均衡周期的所述第一预均衡时间。
本发明的用于均衡电池组中多个电池单元的均衡电路、均衡方法以及控制器，根据每个电池单元在当前均衡周期的特性，来动态调整每个电池单元在下一个均衡周期的预均衡时间，当充电器将充电模式从恒流模式转换到恒压模式时，使所有电池单元具有相似的电压，能够获得较好的均衡效果，且成本较低。
以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。图1所示为传统充电电路的示意图；图2所示为另一种传统充电电路的示意图；图3所示为本发明一个实施例的均衡电路的示意图；图4所示为本发明一个实施例的图3所示的均衡电路中的存储单元的存储内容的示意图；图5所示为本发明另一个实施例的图3所示的均衡电路中的存储单元的存储内容的不意图；图6所示为本发明一个实施例的均衡方法的流程图。
具体实施例方式以下将对本发明的实施例给出详细的参考。尽管本发明通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖所附权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式
中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
本发明提供了一种均衡电路及均衡方法，用于均衡电池组内多个电池单元。根据本发明的均衡电路，在均衡周期的第一阶段，无论电池单元是否均衡，通过分流流经电池单元的充电电流对电池单元预均衡。在均衡周期的第二阶段，若电池单元被检测为均衡，则不对该电池单元的充电电流进行分流；若电池单元被检测为未均衡，则均衡电路分流流经该电池单元的充电电流，直到该电池单元达到均衡。具体而言，在第一均衡周期，均衡电路先对电池单元进行时长为第一预均衡时间的预均衡。第一预均衡时间结束时，如果该电池单元未均衡，则对该电池单元进行时长为第一均衡时间的均衡。测量该电池单元在第一均衡周期中的第一均衡时间。均衡电路根据第一均衡周期的第一预均衡时间和第一均衡时间，更新该电池单元的第二均衡周期的第一预均衡时间。对具有多个电池单元的电池组中的电池单元进行预均衡的目的是使当充电器将充电模式从恒流模式转换到恒压模式时，所有电池单元达到相似的电压。预均衡操作包括:在预均衡时间内，对某一特定的电池单元以不同于正常电流值的电流充电。预均衡时间长度根据每个电池单元的实际情况确定，其中每个电池单元的实际情况评价的是前一个均衡周期的未均衡状况，而不是当前均衡周期检测到的未均衡状况。通过对特定电池单元以不同的电流充电，可控制特定电池单元达到期望电压所需的时间。因为能够控制每个电池单元的充电进度，可以确保当充电器将充电模式从恒流模式转换到恒压模式时，所有电池单元达到相似的电压。图3所示为根据本发明一实施例的均衡电路300，用于均衡电池组中的多个电池单元。如图3所示的实施例中，电池组包含三个串联的电池单元CELL-A、电池单元CELL-B和电池单元CELL-C。本领域技术人员可以理解的是，电池组也可以包括其他数目的电池单元。充电器310对电池单元CELL-A、电池单元CELL-B和电池单元CELL-C充电。充电器310设置为先恒流模式对电池单元充电，再转换为恒压模式对电池单元充电。充电器310从恒流模式转换为恒压模式的时刻为Tp。有利的是，均衡电路300可保证在Tp时刻，电池组内所有的电池单元具有相似的电压。均衡电路300包括多个分流路径，每个分流路径与相应的电池单元并联。例如，第一分流路径包括开关301和电阻311，且第一分流路径与电池单元CELL-A并联，用于启用电池单元CELL-A的分流电流。类似地，第二分流路径包括开关302和电阻312，且第二分流路径与电池单元CELL-B并联，用 于启用电池单元CELL-B的分流电流；第三分流路径包括开关303和电阻313，且第三分流路径与电池单元CELL-C并联，用于启用电池单元CELL-C的分流电流。均衡电路300还包括控制器320，其中控制器320与第一分流路径、第二分流路径和第三分流路径耦接。各分流路径的导通由控制器320控制。控制器320包括计时器304、存储单元305、监测单元306及控制单元307。监测单元306用于监测每个电池单元的电压。计时器304用于测量每个电池单元的均衡时间。存储单元305用于存储每个电池单元的均衡时间和预均衡时间。控制单元307用于根据监测单元306监测到的电压和从存储单元305获得的均衡时间和预均衡时间，控制每个电池单元的预均衡操作和均衡操作。图4所示为本发明一实施例的图3中所示的均衡电路中的存储单元305的存储内容的示意图。图4结合图3描述。在第一均衡周期，充电器310对电池单元CELL-A、电池单元CELL-B和电池单元CELL-C充电。控制器320读取存储单元305以获得电池单元CELL-A、电池单元CELL-B和电池单元CELL-C的预均衡时间。在第一均衡周期，电池单元CELL-A、电池单元CELL-B和电池单元CELL-C的预均衡时间被设置为初始值，例如零。预均衡时间结束时，均衡电路300通过监测单元306监测每个电池单元的电压，以检测是否有未均衡情况发生。在一个实施例中，如果某一电池单元的电压高于第一预定阈值电压，此电池单元视为未均衡。在另一个实施例中，如果第一电池单元的第一电压高于第二电池单元的第二电压，且第一电压和第二电压之间的电压差大于第二预定阈值电压，第一电池单元视为未均衡。如果某一电池单元被检测为未均衡，控制器320通过控制单元307启用该电池单元对应的分流路径，即启用该电池单元的分流电流来均衡该电池单元。例如，如果电池单元CELL-A被检测为未均衡，则控制单元307接通开关301以启用第一分流路径，即启用从电池单元CELL-A的正极通过开关301和电阻311流入电池单元CELL-A的负极的分流电流。由于电池单元CELL-A的部分电流通过开关301和电阻311组成的分流路径被分流，使电池单元CELL-A的充电速度下降，从而使电池单元CELL-A的电压的增长速率变慢。如果电池单元CELL-A在时间Tl被均衡，例如，在时间Tl，电池单元CELL-A和另一电池单元之间的电压差降至低于第二预定阈值电压，则控制单元307断开开关301以禁用CELL-A的分流电流。在本发明的一个实施例中，预均衡时间结束时，如果电池单元CELL-A未均衡，控制器320还控制分流电流在多个离散时隙中流经电池单元CELL-A的分流路径。例如，在第一均衡周期中，预均衡时间结束时，如果电池单元CELL-A被检测为未均衡，控制器320在TO时刻接通开关301。如果在Tl时刻，电池单元CELL-A被检测为达到均衡，控制器320在Tl时刻断开开关301以禁用CELL-A的分流电流。如果在T2时刻，电池单元CELL-A又变成未均衡，控制器320再次接通开关301以均衡电池单元CELL-A，直到控制器320在T3时刻检测到电池单元CELL-A变成均衡为止。计时器304测量每个离散时隙。控制器320将每个离散时隙相加，以得到电池单元CELL-A在第一均衡周期的均衡时间Al，并将第一均衡周期的均衡时间Al存储在存储单元305中。假设在上例中，电池单元CELL-A在第一均衡周期的剩余时间内保持均衡，则电池单元CELL-A在第一均衡周期内的均衡时间Al即为(Tl-TO)+ (T3-T2)。这里均衡时间指的是分流电流流经电池单元CELL-A的分流路径的时间段。随后，控制器320根据电池单元CELL-A在第一均衡周期的预均衡时间和均衡时间来确定其在第二均衡周期内的预均衡时间。
如图4中所示，在本发明的一个实施例中，控制器320将电池单元CELL-A在第一均衡周期内的预均衡时间和均衡时间相加，例如上例中的预均衡时间O和均衡时间Al，来确定电池单元CELL-A在第二均衡周期的预均衡时间，例如由此得到电池单元CELL-A在第二均衡周期的预均衡时间为Al，并将其存储在存储单元305中。类似地，控制器320确定电池单元CELL-B和电池单元CELL-C在第二均衡周期的预均衡时间分别为BI和Cl，并将其存储在存储单元305中。在第二均衡周期中，控制器320读取存储单元305以获得电池单元CELL-A、电池单元CELL-B和电池单元CELL-C在第二均衡周期的预均衡时间A1、B1和Cl，并分别对电池单元CELL-A、电池单元CELL-B和电池单元CELL-C进行时长为Al、BI和Cl的预均衡。控制器320分别启用电池单元CELL-A、电池单元CELL-B和电池单元CELL-C对应的分流路径相应的预均衡时间A1、B1和Cl，以进行预均衡操作。充电器310对每个电池单元充电，在相应的预均衡时间结束时，相应的电池单元对应的分流路径被切断。控制器320监测每个电池单元的电压，均衡任何处于未均衡状态的电池单元，测量和存储每个电池单元的均衡时间。假设电池单元CELL-A、电池单元CELL-B和电池单元CELL-C在第二均衡周期的均衡时间分别为A2、B2和C2。在本发明的一个实施例中，如图4所示，通过将电池单元CELL-A在第二均衡周期的预均衡时间Al和测量到的均衡时间A2相加得到电池单元CELL-A在第三均衡周期的预均衡时间。预均衡时间A1+A2存储在存储单元305中，并将此作为电池单元CELL-A在第三均衡周期的预均衡时间。类似地，控制器320确定并存储电池单元CELL-B的预均衡时间B1+B2和电池单元CELL-C的预均衡时间C1+C2，并分别将其作为电池单元CELL-B和CELL-C在第三均衡周期的预均衡时间。在第三均衡周期，对电池单元CELL-A、CELL-B和CELL-C分别进行时长为A1+A2、B1+B2和C1+C2的预均衡。在本发明的另一个实施例中，电池单元CELL-A在第(N+1)均衡周期的预均衡时间为电池单元CELL-A在第N均衡周期的预均衡时间AIn和测量到的电池单元CELL-A在第N均衡周期的均衡时间A2n的函数。其中，N为大于等于I的整数。例如，电池单元CELL-A在第(N+1)均衡周期的预均衡时间通过函数K1*A1n+K2*A2n+K3计算得到。其中，系数Kl、K2和K3可为恒量，也可为变量。如上所述，控制器320根据电池单元CELL-A在当前均衡周期内的预均衡时间和均衡时间，以更新电池单元CELL-A在下一个均衡周期的预均衡时间。换句话说，均衡电路300根据每个电池单元在当前均衡周期的实际情况来确定每个电池单元在下一个均衡周期的预均衡时间。例如，在第一均衡周期，如果电池单元CELL-A的均衡时间Al长于电池单元CELL-B的均衡时间BI和电池单元·CELL-C的均衡时间Cl，这意味着电池单元CELL-A的电压在充电期间增长快于电池单元CELL-B和电池单元CELL-C。那么，在第二均衡周期，首先对电池单元CELL-A进行预均衡时间Al的预均衡，其中预均衡时间Al长于预均衡时间BI和预均衡时间Cl。换句话说，在第二均衡周期的初期，控制器320将电池单元CELL-A、CELL-B和电池单元CELL-C对应的分流路径分别开启预均衡时间A1、B1和Cl。由于预均衡时间Al长于预均衡时间BI和预均衡时间Cl，电池单元CELL-B和电池单元CELL-C的分流电流比电池单元CELL-A的分流电流先被禁用。在电池单元CELL-B和电池单元CELL-C的分流电流被禁用后，电池单元CELL-B和电池单元CELL-C开始正常充电，此时电池单元CELL-A的分流电流仍处于启用中。在预均衡时间Al结束时，电池单元CELL-A的分流电流被禁用，电池单元CELL-A也开始正常充电。尽管电池单元CELL-A正常充电迟于电池单元CELL-B和电池单元CELL-C，但由于电池单元CELL-A的电压在充电过充中增长快于电池单元CELL-B和电池单元CELL-C，因此，在第二均衡周期结束时，电池单元CELL-A、电池单元CELL-B和电池单元CELL-C充电后的电压在Tp时刻达到预定电压。在本发明的一个实施例中，充电器310被设置为在Tp时刻前以恒流模式对电池单元充电，在Tp时刻后以恒压模式对电池单元充电。由于在均衡周期的初期，电池单元的电压较低，因此充电电流被限制在预定的恒流等级以防止损坏电池。在均衡周期即将结束时，电池单元的电压增长至预定电压，此后电池单元被设置为以预定电压充电，如此便不会出现充电电压高于预定电压时的过充现象。有利的，每个电池单元将得到很好的均衡。此外，当电池单元的电压接近预定电压时，电池单元的电压的增长速率会发生突变，其中当电池单元达到预定电压时，充电模式从恒流模式转换为恒压模式。如果此时某一电池单元被检测为未均衡，则需要较大的分流电流对该电池单元进行均衡，此过程会产生很大的热量。然而，根据本发明的实施例，需要较长均衡时间的电池单元，例如上例中的电池单元CELL-A，其电压在增长至预定电压之前，会在均衡周期初期的预均衡阶段进行较长时间的预均衡，减小了在充电模式转换后的未均衡现象的发生。这样，在电池单元CELL-A的电压接近预定电压时，电池单元CELL-A的分流电流仍保持较低值，减少了分流电流产生的热量。优选的，均衡电路300还评价每个电池单元在每个均衡周期的特性，并在当前均衡周期的均衡时间结束后对每个电池单元下一个均衡周期的预均衡时间进行动态调整。由于动态调整，预均衡时间对每个电池单元的特性的反应更准确。例如在上述实施例中，在确定第三均衡周期的预均衡时间时，均衡电路300不仅考虑新测量到的第二均衡周期的均衡时间A2、均衡时间B2和均衡时间C2，还考虑了第二均衡周期的预均衡时间Al、预均衡时间BI和预均衡时间Cl。这样，第三均衡周期的预均衡时间A1+A2、预均衡时间B1+B2和预均衡时间C1+C2反映了电池单元CELL-A、电池单元CELL-B和电池单元CELL-C在先前所有的均衡周期的评价得到的特性。因此，本发明可提高电池单元均衡的效果。在本发明的又一个实施例中，均衡电路3 O O根据下一个均衡周期中电池单元CELL-A,电池单元CELL-B和电池单元CELL-C中的最短的预均衡时间来进一步调整下一个均衡周期中每个电池单元的预均衡时间。图5所示为本发明另一个实施例的图3所示的均衡电路300中存储单元305中的存储内容的示意图，图5结合图3进行描述。在第一均衡周期，控制器320从存储单元305中读取电池单元CELL-A、电池单元CELL-B和电池单元CELL-C的预均衡时间。在第一均衡周期，电池单元CELL-A、电池单元CELL-B和电池单元CELL-C的预均衡时间被设为初始值，例如零。均衡电路300监测每个电池单元以确定是否有任何未均衡状况发生。控制器320通过将每个电池单元在第一均衡周期的预均衡时间(例如上例的零)和均衡时间(例如上例的A1、B1和Cl)相加，将电池单元CELL-A、电池单元CELL-B和电池单元CELL-C的第二均衡周期的预均衡时间分别更新为A1、B1和Cl。更新后的预均衡时间A1、B1和Cl存储在存储单元305中。假设更新后的预均衡时间A1、B1和Cl中的最小值为Ml，则控制器320根据最小值Ml来进一步调整每个电池单元在第二均衡周期的预均衡时间。具体的说，控制器32`0从每个电池单元的预均衡时间A1、B1和Cl中分别减去最小值Ml来调整每个电池单元的第二均衡周期的预均衡时间。调整后的第二均衡周期的预均衡时间Al-Ml、Bl-Ml和Cl-Ml存储在存储单元305中。在第二均衡周期，电池单元CELL-A、电池单元CELL-B和电池单元CELL-C分别进行时长为Al-MUBl-Ml和Cl-Ml的预均衡。随后，控制器320均衡任何未均衡的电池单元，测量并存储电池单元CELL-A、电池单元CELL-B和电池单元CELL-C的均衡时间。假设电池单元CELL-A、电池单元CELL-B和电池单元CELL-C在第二均衡周期的均衡时间分别为A2、B2和C2，控制器320将电池单元CELL-A在第二均衡周期的预均衡时间Al-Ml和均衡时间A2相加，以更新电池单元CELL-A在第三均衡周期的预均衡时间为A1-M1+A2。更新后的预均衡时间A1-M1+A2存储在存储单元305中。类似地，控制器320更新电池单元CELL-B和电池单元CELL-C在第三均衡周期的预均衡时间分别为B1-M1+B2和C1-M1+C2，并将其存储在存储单元305中。假设更新后的预均衡时间A1-M1+A2、B1-M1+B2和C1-M1+C2中的最小值为M2，控制器320通过从更新后的每个电池单元的预均衡时间A1-M1+A2、B1-M1+B2和C1-M1+C2中分别减去最小值M2来进一步调整每个电池单元在第三均衡周期的预均衡时间。调整后的第三均衡周期的预均衡时间分别为A1-M1+A2-M2、B1-M1+B2-M2和C1-M1+C2-M2，并将调整后的预均衡时间存储在存储单元305中。在第三均衡周期，电池单元CELL-A、电池单元CELL-B 和电池单元 CELL-C 分别进行时长为 A1_M1+A2-M2、B1-M1+B2_M2 和 C1-M1+C2-M2 的
预均衡。有利的，在本发明的又一实施例中，通过减去公有的预均衡时间，例如各电池单元的预均衡时间中的最小值，以确定各电池单元的预均衡时间，进一步提高了电池单元的均
衡效率。图6所示为本发明一实施例的均衡方法的流程图，该均衡方法采用图3所示的均衡电路300均衡电池组中多个电池单元。该均衡方法包括多个均衡周期。图6结合图3描述。在步骤602中，启动均衡周期，对电池组中多个电池单元进行均衡。其中充电器310对电池单元充电。在步骤604中，对电池单元进行时长为预均衡时间的预均衡。电池单元第一次充电时预均衡时间可以设置为0，其中预均衡时间从存储单元305中获取。在步骤606中，预均衡时间结束时，检测各电池单元的电压以检测电池单元的均衡情况。在步骤608中，如果某电池单元未均衡，对该电池单元进行时长为均衡时间的均衡。
在步骤610中，通过计时器304测量电池单元的当前均衡周期(例如步骤608中的均衡时间)的均衡时间，并将电池单元的当前均衡周期的均衡时间存储在存储单元305中。在步骤612中，根据当前均衡周期的预均衡时间和均衡时间，更新下一个均衡周期的预均衡时间。在本发明的一个实施例中，控制器320将电池单元在当前均衡周期的预均衡时间和均衡时间相加以产生该电池单元在下一个均衡周期的预均衡时间。在本发明的另一个实施例中，电池单元的下一个均衡周期的预均衡时间是该电池单元的当前均衡周期的预均衡时间和均衡时间的函数。例如，电池单元CELL-A在第(N+1)均衡周期的预均衡时间是电池单元CELL-A在第N均衡周期的预均衡时间AIn和测量的均衡时间A2N的函数。其中，N为大于等于I的整数。例如，电池单元CELL-A在第(N+1)均衡周期的预均衡时间通过函数K1*A1N+K2*A2N+K3计算得到。系数K1、K2和K3可为恒量，也可为变量。在本发明的又一实施例中，控制器320还根据多个电池单元在下一个均衡周期的预均衡时间中的最小值来进一步调整电池单元在下一个均衡周期的预均衡时间。在步骤614中，对电池单元继续执行下一个均衡周期的操作，直到充电器的充电模式从恒流模式转换为恒压模式时，所有的电池单元均衡。图6的均衡方法可以由与电池单元CELL-A、电池单元CELL-B和电池单元CELL-C耦接的控制器320执行。控制器320包括控制单元307、存储单元305、计时器304和多个I/O接口。控制单元307执行存储在存储单元305中的程序以执行图6的均衡方法的各步骤。控制器320通过I/O接口获得电池单元的电压，并控制电池单元的分流路径。计时器304测量每个电池单元的均衡时间。控制单元307根据电池单元在当前均衡周期的预均衡时间和均衡时间更新电池单元在下一个均衡周期的预均衡时间，还可以进一步调整电池单元在下一个均衡周期的预均衡时间，并将每个电池单元在下一个均衡周期的预均衡时间存储在存储单元305中。如上所述，本发明提供了一种均衡电路、均衡方法以及控制器，用于均衡电池组内多个电池单元。本发明评价电池单元在当前均衡周期的特征以动态调整每个电池单元在下一个均衡周期的预均衡时间。因此，每个电池单元得到很好的均衡，同时在电池单元的电压接近预定电压时，保持较低的分流电流，减少了分流电流产生的热量。在此使用之措辞和表达都是用于说明而非限制，使用这些措辞和表达并不将在此图示和描述的特性之任何等同物或部分等同物排出在发明范围之外，在权利要求的范围内可能存在各种修改。其他的修改、变体和替代物也可能存在。因此，权利要求旨在涵盖所有此类等同物 。
权利要求
1.一种均衡电路，用于均衡电池组中多个串联的电池单元，其特征在于，所述均衡电路包括: 第一分流路径，与第一电池单元并联，用于流经所述第一电池单元的分流电流；及 控制器，与所述第一分流路径耦接，用于检测所述多个电池单元中的每个电池单元的均衡情况并均衡所述多个电池单元； 其中，所述控制器包括: 计时器，用于测量所述多个电池单元中的每个电池单元的均衡时间；以及 存储单元，用于存储所述均衡时间和预均衡时间； 其中，所述控制器将所述第一分流路径启用第一预均衡时间，以预均衡所述第一电池单元；所述第一预均衡时间结束时，如果所述控制器检测到所述第一电池单元为未均衡，所述控制器将所述第一分流路径启用第一均衡时间，以均衡所述第一电池单元； 所述控制器根据所述第一电池单元的当前均衡周期的所述第一预均衡时间和所述第一均衡时间，更新所述第一电池单元的下一个均衡周期的所述第一预均衡时间。
2.根据权利要求1所述的均衡电路，其特征在于，所述控制器根据所述第一电池单元的所述当前均衡周期的所述第一预均衡时间和所述第一均衡时间的总和，更新所述第一电池单元的所述下一个均衡周期的所述第一预均衡时间。
3.根据权利要求1所述的均衡电路，其特征在于，所述第一电池单元的所述下一个均衡周期的所述第一预均衡时间是所述第一电池单元的所述当前均衡周期的所述第一预均衡时间和所述第一均衡时间的函数。
4.根据权利要求1所·述的均衡电路，其特征在于，所述均衡电路还包括第二分流路径，与第二电池单元并联，其中所述控制器将所述第二分流路径启用第二预均衡时间，以预均衡所述第二电池单元；所述第二预均衡时间结束时，如果所述控制器检测到所述第二电池单元为未均衡，所述控制器将所述第二分流路径启用第二均衡时间以均衡所述第二电池单元; 所述控制器根据所述第二电池单元的当前均衡周期的所述第二预均衡时间和所述第二均衡时间，更新所述第二电池单元的下一个均衡周期的所述第二预均衡时间； 所述控制器根据更新的第一预均衡时间和更新的第二预均衡时间中的最小值，进一步调整所述第一电池单元的所述下一个均衡周期的所述第一预均衡时间和所述第二电池单元的所述下一个均衡周期的所述第二预均衡时间。
5.根据权利要求4所述的均衡电路，其特征在于，所述控制器从更新的第一预均衡时间中减去所述最小值，以调整所述第一电池单元的所述下一个均衡周期的所述第一预均衡时间。
6.根据权利要求1所述的均衡电路，其特征在于，如果所述第一电池单元未均衡，所述控制器在多个离散时隙中启用所述第一分流路径，并通过将所述多个离散时隙相加以产生所述第一电池单元的所述第一均衡时间。
7.—种控制器，用于均衡电池组中多个串联的电池单元，其特征在于，所述控制器包括: 监测单元，用于监测所述多个电池单元中的每个电池单元的电压； 计时器，用于测量所述多个电池单元中的每个电池单元的均衡时间；存储单元，用于存储所述多个电池单元中的每个电池单元的所述均衡时间和预均衡时间； 控制单元，用于根据所述监测单元监测到的所述电压和从所述存储单元中获取的所述预均衡时间和所述均衡时间，以控制所述多个电池单元中的每个电池单元的预均衡操作和均衡操作； 其中，所述控制器将与第一电池单元并联的第一分流路径启用第一预均衡时间，以预均衡所述第一电池单元；所述第一预均衡时间结束时，所述控制器根据所述监测单元监测到的所述多个电池单元中的每个电池单元的电压检测每个电池单元的均衡情况,如果所述控制器检测到所述第一电池单元为未均衡，所述控制器将所述第一分流路径启用第一均衡时间以均衡所述第一电池单元。
8.根据权利要求7所述的控制器，其特征在于，所述控制器根据所述第一电池单元的当前均衡周期的所述第一预均衡时间和所述第一均衡时间，更新所述第一电池单元的下一个均衡周期的所述第一预均衡时间。
9.根据权利要求8所述的控制器，其特征在于，所述控制器根据所述第一电池单元的所述当前均衡周期的所述第一预均衡时间和所述第一均衡时间的总和，更新所述第一电池单元的所述下一个均衡周期的所述第一预均衡时间。
10.根据权利要求8所述的控制器，其特征在于，所述控制器将与第二电池单元并联的第二分流路径启用第二预均衡时间，以预均衡所述第二电池单元；所述第二预均衡时间结束时，如果所述控制器检测到所述第二电池单元未均衡，所述控制器将所述第二分流路径启用第二均衡时间，以均衡所述第二电池单元；所述控制器根据所述第二电池单元的当前均衡周期的所述第二预均衡时间和所述第二均衡时间，更新所述第二电池单元的下一个均衡周期的所述第二预均衡时间； 所述控制器根据更新的第一预均`衡时间和更新的第二预均衡时间中的最小值，来进一步调整所述第一电池单元的所述下一个均衡周期的所述第一预均衡时间和所述第二电池单元的所述下一个均衡周期的所述第二预均衡时间。
11.根据权利要求10所述的控制器，其特征在于，所述控制器从更新的第一预均衡时间中减去所述最小值，以进一步调整所述第一电池单元的所述下一个均衡周期的所述第一预均衡时间。
12.—种均衡方法，用于均衡电池组内多个串联的电池单元，其特征在于，所述均衡方法包括: 将与第一电池单元并联的第一分流路径启用第一预均衡时间，以预均衡所述第一电池单元； 所述第一预均衡时间结束时，检测所述第一电池单元的均衡情况； 如果所述第一电池单元未均衡，将所述第一分流路径启用第一均衡时间，以均衡所述第一电池单兀； 测量所述第一电池单元的所述第一均衡时间；以及 根据所述第一电池单元的当前均衡周期的所述第一预均衡时间和所述第一均衡时间，更新所述第一电池单元的下一个均衡周期的所述第一预均衡时间。
13.根据权利要求12所述的均衡方法，其特征在于，所述根据所述第一电池单元的当前均衡周期的所述第一预均衡时间和所述第一均衡时间，更新所述第一电池单元的下一个均衡周期的所述第一预均衡时间的步骤进一步包括: 将所述第一电池单元的所述当前均衡周期的所述第一预均衡时间和所述第一均衡时间相加，以更新所述第一电池单元的所述下一个均衡周期的所述第一预均衡时间。
14.根据权利要求12所述的均衡方法，其特征在于，所述均衡方法还包括: 将与第二电池单元并联的第二分流路径启用第二预均衡时间，以预均衡所述第二电池单元； 所述第二预均衡时间结束时，检测所述第二电池单元的均衡情况； 如果所述第二电池单元未均衡，通过将所述第二分流路径启用第二均衡时间，以均衡所述第二电池单元； 测量所述第二电池单元的所述第二均衡时间； 根据所述第二电池单元的当前均衡周期的所述第二预均衡时间和所述第二均衡时间，更新所述第二电池单元的下一个均衡周期的所述第二预均衡时间；以及 根据更新的第一预均衡时间和更新的第二预均衡时间中的最小值，进一步调整所述第一电池单元的所述下一个均衡周期的所述第一预均衡时间和所述第二电池单元的所述下一个均衡周期的所述第二预均衡时间。
15.根据权利要求14所述的均衡方法，其特征在于，所述进一步调整所述第一电池单元的所述下一个均衡周期的所述第一预均衡时间和所述第二电池单元的所述下一个均衡周期的所述第二预均衡时间的步 骤进一步包括:从所述第一预均衡时间中减去所述最小值，以调整所述第一电池单元的所述下一个均衡周期的所述第一预均衡时间。
16.根据权利要求12所述的均衡方法，其特征在于，所述均衡方法还包括: 如果所述第一电池单元未均衡，在多个离散时隙中启用所述第一分流路径；以及 将所述多个离散时隙相加以产生所述第一均衡时间。
全文摘要
公开了一种均衡电池单元的均衡电路、均衡方法及控制器。均衡电路包括第一分流路径，用于流经第一电池单元的分流电流；及控制器，用于检测每个电池单元的均衡情况并均衡电池单元。控制器包括计时器和存储单元，计时器测量每个电池单元的均衡时间，存储单元存储均衡时间和预均衡时间。控制器将第一分流路径启用第一预均衡时间，以预均衡第一电池单元；第一预均衡时间结束时，如果控制器检测到第一电池单元为未均衡，则将第一分流路径启用第一均衡时间，以均衡第一电池单元。控制器根据第一电池单元的当前均衡周期的第一预均衡时间和第一均衡时间，更新下一个均衡周期的第一预均衡时间。本发明的均衡电路和方法可获得较好的均衡效果，且成本较低。
文档编号H02J7/00GK103248083SQ20121016362
公开日2013年8月14日 申请日期2012年5月23日 优先权日2012年2月8日
发明者柯景波 申请人:凹凸电子(武汉)有限公司