专利名称：电池管理系统及电池管理方法
技术领域：
本发明涉及电池领域，特别涉及一种电池管理系统及电池管理方法。
背景技术：
为了给电动汽车(Electric Vehicles,简称EVs)和混合动カ电动汽车(HybridElectric Vehicles，简称HEVs)提供相对较高的电能，电池系统中包括多个耦接在一起的电池模块，其中电池模块通常包括多个电池组，电池组包括一个或多个电池単元。电动汽车和混合动カ电动汽车需要使用多个电池模块，以满足总电压额和总电流额的需要，以及满足为辅助系统提供电能的需要。例如电池模块通常既要为汽车提供驱动电能，同时也要为驾驶员和其他乘客所使用的各种电子设备提供电能。由于使用电池为汽车提供电能有很多优势，因此对其设计方面提出了更高的要求，尤其是关于电池模块的充电和放电。例如，制造过程的差别和化学组成等的差异可能会 造成电池模块中的电池单元的容量的偏差。电动汽车和混合动カ电动汽车所使用的电池组包括多个串联在一起的电池单元，以达到较高的工作电压，如200V到300V或更高。由于电池组中包含较大数量的电池单元，因此，包括多个电池单元的电池组比包括ー个电池单元的电池组更容易失效。在一些设计中，将多个电池模块串联连接为负载提供电能；这种设计常用在汽车系统中。这种模式在充电和放电过程中需要所有的电池模块具备同样的功率和性能。如果电池模块之间不均衡，例如电池单元之间功率和性能有差异，电池模块的效能可能会受到影响。制造差异、温度分布不均匀、各电池单元老化特性不同等等，可能使得电池模块中串联连接在一起的多个电池单元中的某个电池单元过压而导致该电池单元过早的失效，进而影响电池模块的性能。为了使得电池模块的输出电能最大化，使电池组被充到最高容量的电池单元所需的最低电压值，会造成那些较低容量的电池单元过充，因此导致电池模块过充。例如，在充电期间，如果电池模块中串联的连接的电池单元中有ー个退化了的电池单元，该退化的电池単元可能最先充满，那么等到其余的电池单元充满时，该退化的电池单元可能会过充。这样可能会导致电池模块温度増加和/或压カ増大，进而损坏电池単元。过充会产生不良的影响，比如減少整个电池模块的寿命。类似地，电池单元充电不足也是不符合要求的，因为充电不足会降低电池模块的效率和过早缩短电池单元的寿命。在放电过程中，电池组中退化了的电池单元的电能可能会释放最深，该电池单元可能比电池组中的其他电池单元更早的失效。因为退化了的电池单元会比其他的电池单元更早的放完电，如果电池组继续放电，可能会使得该退化的电池单元的电压反相，导致该电池単元被损坏。随着每一次充电过程和放电过程的发生，退化了的电池单元会继续退化直到最終被损坏。另外，对于不同的电池组或电池模块，充电状态中的微小变化会导致低效率的能量分布及更频繁的充电过程，这些因素也会缩短电池模块的寿命。综上所述，电池组或电池模块不可能给负载提供其最大容量或100%的能量。造成这ー现象的原因是在放电过程中，每个电池単元的电压和功率会稍有不同，因此有些电池単元在放电过程中会完全放电而另一些电池单元无法完全放电而仍旧保留部分电能。如果电池单元没有充满，这种现象会加剧。另外，当使用电池供能的汽车发生意外或者是升级和维修吋，可能会出现特有的缺陷。比如由于安全的需要，不同类型、容量和寿命的电池不应该混在一起使用。当电池组中的某个电池単元需要维护或维修时，整个电池组中的所有电池单元都不得不维护，这样也会缩短电池模块的寿命。维护过程中，高电压的电池组和电源器件还可能会产生ー个潜在的触电风险。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种电池管理系统以及电池管理方法，以延长电池模块的寿命。为解决上述技术问题，本发明公开了ー种电池管理系统。该电池管理系统包括电 源、中央控制电路以及至少ー个电池模块。电池模块用于接收来自所述电源的电能，并为负载提供电能。所述电池模块包括至少ー个电池组以及电池管理电路。电池管理电路用于检测从所述至少一个电池组接收到的数据。所述中央控制电路用于从所述电池管理电路接收所述数据，井根据所述数据产生控制信号给所述电池管理电路，以控制所述电池模块内的所述至少ー个电池组。本发明还公开了ー种电池模块，包括至少ー个电池组以及电池管理电路。电池管理电路用于检测从所述至少ー个电池组接收到的数据，还用于将所述数据提供给中央控制电路；所述中央控制电路根据所述数据产生控制信号给所述电池管理电路，以控制所述至少ー个电池组。本发明还公开了ー种电池管理方法。该方法包括多个电池模块接收电能，并提供电能给负载，所述电池模块包括电池管理电路和至少ー个电池组；所述电池管理电路检测所述至少ー个电池组的数据；所述电池管理电路向中央控制电路提供所述数据；所述中央控制电路根据接收到的所述数据产生控制信号；以及所述电池管理电路接收所述控制信号，以控制所述至少ー个电池组。本发明的电池管理系统和电池管理方法检测从电池模块内的电池组接收到的数据，井根据该数据精确的控制电池模块内的电池组的充电和放电，避免可能出现的过充或充电不足，从而延长了电池模块的寿命。
以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一歩理解本发明的目的、具体特征和优点。图I所示为根据本发明的一个实施例的电池管理系统的方框图；图2所示为根据本发明的另ー个实施例的电池管理系统的方框图；图3所示为根据本发明的一个实施例的开关调节电路的电路图；图4所示为根据本发明的一个实施例的电池管理系统中的电池模块的示意图。
具体实施例方式以下将对本发明的实施例给出详细的參考。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，本发明涵盖后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。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外ー些实例中，对于大家熟知的方法、流程、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。本发明公开了ー种电池管理系统，可用于电动汽车或混合动カ电动汽车。根据负载的需求，电池管理系统中可以包括多个相并联或串联的电池模块。每ー个电池模块包括电池管理电路和至少ー个电池组。电池管理电路用于检测电池组中的电池单元的数据，并将数据传输给中央控制电路。每ー个电池模块通过中央控制电路和电池管理电路而独立于其他电池模块进行充电和放电。本发明所公开的电池管理系统还可以均衡电池组或电池模块，即可以更精确的控制电池模块内的每ー个电池单元的充电和放电，从而避免可能出 现的电池単元过充或充电不足，进而延长电池模块的寿命及提高每一个电池単元的可利用率。以下实施例中所公开的均衡电池组或电池模块的原理除了可以用在电动汽车和混合动力电动汽车的电池组或电池模块外，也可以用于其他电子设备的电池模块或电池组。图I所示为根据本发明的一个实施例的电池管理系统100的方框图。电池管理系统100包括并联连接的电池模块102(1)、电池模块102(2)、…电池模块102 (η)。并联的电池模块102 (I)、电池模块102 (2)、…电池模块102 (η)由电线114相连。为了便于描述，电池管理系统100中的任何一个电池模块都可以描述成“电池模块102”。在本发明的ー个实施例中，电池模块102包括至少ー个电池组108。电池组108可以包括ー个或多个电池单元。根据本发明的实施例的电池例如可以是锂电池、镍氢电池(Nickel-Metal Hydride,即NiMH)、铅酸电池、燃料电池、超级电容器和其他已知或今后会发展的能量储存技木。电池模块102还包括电池管理电路(battery management circuitry,简称BMC)110。电池管理电路110用来监测整个电池模块102的状态和电池组108的状态。电池模块102还包括耦接于电池组108与电池管理电路110之间的直流/直流转换器112。在本发明的一个实施例中，直流/直流转换器112是双向直流/直流转换器。直流/直流转换器112在电池管理电路110的控制下，调整电池组108的充电和放电。电池管理电路110通过电线106与中央控制电路(central controlcircuitry,简称CCC) 104相连。中央控制电路104和电池模块102内的电池管理电路110通过电线106来通信。电线106可以是用于串行通信的串行总线或用于电池管理电路110和中央控制电路104通信的其他类型的电线。通过电线106，中央控制电路104可以和ー个或多个电池管理电路110之间传输一条或多条信息。每条信息可以包括命令、标识符或数据等。电池模块102与电源116相连，电源116可以将交流电压转换成直流电压，例如电源116可以是整流器。电池模块中的电池组108与负载122相连，用来为负载122提供电能，例如提供电流。负载122可以是发动机,例如电动汽车或混合动カ电动汽车的发动机，或其他类型能提供电カ或能量的负载。电池模块102与用于将直流电转换成交流电的逆变器120相连。充电控制系统(charge control system,简称CCS) 118与电源116相连。充电控制系统118用于调节电流流量，即调节电源116提供给电池模块102的电流，例如増加或减小该电流。充电控制系统118可用于避免电池模块102过充、过压和/或深度放电。电池管理电路110还用于检测从电池组108接收到的数据。该数据包括电池组108中每个电池单元的电压、放电电流、充电电流、电池的状态和放电程度。该数据指示的是电池组108当前的状态。电池管理电路110还用于将从电池组108得到的数据发送给中央控制电路104，并接收来自中央控制电路104的控制信号。电池管理电路110还包括用于存储数据的内存(图I中未示出)。中央控制电路104根据从电池管理电路110接收到的数据产生控制信号给电池管理电路110，以控制电池模块内的至少ー个电池组。当电池模块102处于充电过程时，电池管理电路110接收来自电池组108的数据。该数据包括电池组108中每个电池单元的电压、电流和充电状态，其中，电流是指电池组的充电电流。电池管理电路110根据接收到的数据获取电池组108的充电请求。电池组108中的每个电池単元的充电请求是预设的，即对于确定的电池单元，其充电请求是确定的。电池単元的充电请求指的是该电池単元的最优充电方案，可以包括最优的充电电流和充电电压。某ー时刻电池单元的充电请求和该电池单元在该时刻的充电电压、充电状态等有夫，例如对于某一个电池单兀，在其电压小于第一阈值时，最优的充电电流是A ;在其电压大于该第一阈值时，最优的充电电流是B。此外，电池单元的充电请求还和电池単元的使用时间有·关，电池单元随着使用时间的増加会逐渐老化，其最优的充电电流和充电电压会发生变化。根据电池组108中每个电池单元的数据，电池管理电路110可以获取电池组108的充电请求。电池管理电路110将电池组108的充电请求以及从电池组108得到的数据发送给中央控制电路104。中央控制电路104可根据电池管理电路110发送来的数据获取各电池模块的荷电状态(state of charge，简称S0C)。接收到电池管理电路110发送的数据和充电请求后，中央控制电路104比较电源116的供电能力和电池组108的充电请求，根据比较结果产生第一控制信号，并将第一控制信号发送给电池管理电路110。电源116的供电能力指的是电源116可提供的最大充电电流和充电电压。第一控制信号包括每个电池模块的目标充电电压和充电电流。电池管理电路110接收到中央控制电路104的第一控制信号后，根据第一控制信号来控制直流/直流转换器112。直流/直流转换器112响应第一控制信号将电池组108的充电电流和充电电压调整至目标充电电压和目标充电电流。下面将会更详细讨论调节电池组108的充电电流/电压的方法。当总的充电请求，即所有电池模块需求的总电流和总电压大于电源的供电能力，则中央控制电路104优先满足荷电状态最少的电池模块，即中央控制电路104控制SOC最少的电池模块以最优充电电流和充电电压充电，电源剩余的电压和电流提供给其余的电池模块。例如电源116可以提供120安培的电流，在T时刻，两个电池模块101 (I)和101(2)，其最优充电电流分别是80安培和60安培，电池模块101 (I)的SOC小于电池模块101
(2)的S0C。两个电池模块101 (I)和101 (2)的总充电需求为140安培，大于电源116可以提供的电流120安培，此时，中央控制电路104会分配给电池模块101 (1)80安培的充电电流，给电池模块101 (2)分配40安培的充电电流。在本发明的实施例中，某个电池模块中的电池组充满电后，其充电请求为零，可避免过充。分配电能时优先满足荷电状态最少的电池模块，使荷电状态最少的电池模块以最优电流/电压充电，充电速度较快；而荷电状态较多的电池模块获得较少的电流/电压，充电速度较慢，有利于各电池模块之间的均衡。当总的充电请求小于电源的供电能力，则中央控制电路104使每个电池模块按最优的充电电流和充电电压充电，可在较短的时间内使电池系统获得更大的电能。当电池模块102处于放电状态时，电池管理电路110向中央控制电路104发送电池组108的数据，该数据包括电池组108中每个电池单元的当前电压和放电程度。一旦接收到电池管理电路110发送的数据，中央控制电路104会根据负载所需的功率调整电池组108输出的功率。具体来说，中央控制电路104收集负载所需功率，并将负载所需功率与电池组108的数据做比较，井根据比较结果产生第二控制信号。第二控制信号包括电池组108给负载122提供的目标功率的大小，即电池组108给负载提供的目标放电电压和目标放电电流的大小。中央控制电路104发送第二控制信号给电池管理电路110，一旦接收到中央控制电路104的第二控制信号，电池管理电路110会根据目标放电电压和目标放电电流来控制直流/直流转换器112。直流/直流转换器112响应第二控制信号将电池组108的放电电流和放电电压调整至目标放电电流和目标放电电压。
电池管理电路110和中央控制电路104会在设定的通讯时间段内交换信息。在一个实施例中，该设定的通讯时间段为IOOms至500ms的范围内。如果在设定的通讯时间段内电池管理电路110没有收到中央控制电路104的控制信号，电池管理电路110会确定通信失败，接下来电池管理电路110会控制直流/直流转换器112调整电池组108的输出，将电池组108的输出电压和输出功率调整至预设的安全电压/安全功率水平，例如调整至12伏特/I瓦特。电池管理电路110还实时检测电池组108中电池单元的状态，以及直流/直流转换器112的输出电流和输出电压。如果电池管理电路110检测到电池组108中ー个或多个电池单元有损坏，则电池管理电路110断开电池模块102内直流/直流转换器112的输出，并中止向中央控制电路104提供电池模块102的数据。电池管理电路110还确定电池模块102的输出电流和输出电压是否超过设定的值，例如超出最大电流和最大电压，如果超出设定的值，电池管理电路Iio控制直流/直流转换器112，将电池组108的输出电压和输出功率调整至预设的安全电压和安全功率水平，例如调整至12伏特/I瓦持。在一个实施例中，中央控制电路104除了与发动机相连外，还可以与汽车中的其他系统,或其他需要电能的系统相连。比如，中央控制电路104可以和加速系统(例如加速器)、故障感应系统(例如EV故障传感器)、刹车系统、以及漏电感应系统(例如EV漏电传感器)相连。如果上述任何ー个系统出现故障，中央控制电路104会进入故障模式。故障模式中，中央控制电路104会向电池模块102中的电池管理电路110提供故障信号，所述故障信号可指示汽车中某一系统出现了故障。电池管理电路110根据故障信号确定电池组108的合适的输入/输出电流和输入/输出电压以响应系统故障。例如，中央控制电路104可通过故障传感器检查故障是否发生。一旦故障发生，中央控制电路104会向电池模块102内的电池管理电路110提供第一故障信号。响应第一故障信号，电池管理电路110会控制直流/直流转换器112中止电池组108的输出。此外，中央控制电路104可通过EV漏电传感器检查是否有漏电产生。如果产生漏电，中央控制电路104会向电池模块102内的电池管理电路110提供第二故障信号。响应第二故障信号，电池管理电路110会控制直流/直流转换器112调整电池组108的输出，将电池组108的输出电压/输出功率调整到安全电压/安全功率水平，例如12伏特/I瓦特。另外，CCC 104可通过加速器和制动器检查EV是否在加速或刹车。EV在加速或刹车时，表明EV处于驾驶模式，中央控制电路104会向电池模块102内的电池管理电路110提供第三信号。响应第三信号，电池管理电路110会控制直流/直流转换器112调整电池组108的输出。将电池组108的输出电压/输出功率调整至安全电压/安全功率水平，例如调整至12伏特/I瓦持。如果仅仅需要电池系统提供很低的输出功率，例如EV处于静止状态或辅助设备，例如空调，不在运行时，中央控制电路104会进入安全模式。在安全模式下，中央控制电路104会控制电池系统中SOC最強的电池模块提供所需要的低功率，而避免其余的电池模块输出功率。如果需要从电池系统获得较多的功率，中央控制电路104会控制其他的电池模块为负载供电。图2所示为根据本发明的另ー个实施例的电池管理系统200的方框图。图2中与图I标号相同的元件具有相同的功能。图2的电池管理系统200与图I的电池管理系统 100的不同之处在于电池管理系统100中的电池模块为并联连接，而电池管理系统200中的电池模块为串联连接。图3所示为根据本发明的一个实施例的开关调节电路300的电路图。如上所述，电池模块中包括直流/直流转换器，直流/直流转换器可包括开关调节电路。直流/直流转换器可以是本领域技术人员所熟知的降压转换器或升压转换器。这里所说的“降压转换器”通常是指直流-直流转换器，其输出电压低于输入电压。这里说的“升压转换器”通常是指直流-直流转换器，其输出电压高于输入电压。在一个实施例中，图I和图2中的直流/直流转换器中的开关调节电路300可以是升压/降压转换器。开关调节电路300包括晶体管(开关)302、晶体管(开关)304、晶体管(开关)306和晶体管(开关)308。晶体管302、晶体管304、晶体管306和晶体管308排列成四桥臂的形式。在一个实施例中，晶体管302、晶体管304、晶体管306和晶体管308可以是双极型晶体管(bipolar junction transistors,即BJTs)。在另一个实施例中，晶体管302、晶体管304、晶体管306和晶体管308可以是场效应晶体管(f ield-effect transistors，即FETS)。晶体管302、晶体管304、晶体管306和晶体管308分别与控制输入端310、控制输入端312、控制输入端314和控制输入端316相连。控制输入端310、控制输入端312、控制输入端314和控制输入端316与电池管理电路110相连。开关调节电路300还包括ニ极管318、ニ极管320、ニ极管322和ニ极管324，分别与晶体管302、晶体管304、晶体管306和晶体管308相连。开关调节电路300还包括电阻326、用来存储开关调节电路300中的电能的电感328和电容330。开关调节电路300还可包括在电容330的直流输入端的ー个直流滤波器，该直流滤波器在图3中未示出。开关调节电路300包括正向降压、正向升压、反向降压和反向升压四种工作状态。晶体管302、晶体管304、晶体管306和晶体管308被控制处于开/关状态、开状态或关状态。开关的“开/关状态”指的是开关由脉宽调制(pulse-width modulation,简称PWM)信号控制。开关的“开状态”指的是，开关的阻值接近于零。开关的“关状态”指的是，开关的阻值极大。直流/直流转换器在不同的工作状态下，与晶体管302、晶体管304、晶体管306和晶体管308的状态之间的关系如表I所示表I -直流/直流转换器的工作状态与开关模式的关系
晶体管302 晶体管304 晶体管306晶体管308工作状态~
开/关III正向降压
II正向升压
III反向降压
I^I反向升压图4所示为根据本发明的一个实施例的电池模块402A的示意图。在一个实施例中，电池模块402A包括ー个电池组408A，电池组408A包括电池单元409A、电池单元409B和电池单元409C。本领域技术人员可以理解的是，在其他实施例中，电池模块402A可以包 括其他数目的电池组，电池组408A可以包括其他数目的电池单元。电池模块402A通过电源电路414与内部或外部的电源(图4中未示出)及负载，如负载L1、L2、L3和L4相连。电池模块402A包括电池管理电路410。电池管理电路410与电池组408A相连，更具体的说，电池管理电路410通过直流/直流转换器412与电池组408A中的电池单元409A、电池单元409B和电池单元409C相连。直流/直流转换器412根据电池管理电路410的控制来调整电池组408A的充电和放电，即调节电池单元409A、电池单元409B和电池单元409C的充电和放电。电池管理电路410可用于均衡电池组408A内的电池单元409A、电池单元409B和电池单元409C。比如，当电池模块402A处于充电状态时，电池管理电路410检测电池组408A中的每个电池単元的数据，该数据包括电流、电压和充电状态。电池管理电路410根据检测的数据确定电池单元409A至电池单元409C中是否有ー个或多个电池单元不均衡。电池管理电路410还可用于根据检测到的数据获取合适的电流和电压来均衡不均衡的电池単元。一旦确定了合适的电流和电压，电池管理电路410会控制直流/直流转换器412提供合适的电流和电压给不均衡的电池单元。此处合适的电流和电压可以指不均衡的电池单元的最优充电电流和充电电压。在一个实施例中，电池单元409A、电池单元409B和电池单元409C通过开关与直流/直流转换器412相连，例如通过开关K1A’、开关K2A’、开关K3A’、开关K1B’、开关K2B’和开关K3B’与直流/直流转换器412相连。开关K1A’ -K3A’和K1B’ -K3B’通过电线426与电池单元409A-409B相连。负载，例如负载LI、负载L2、负载L3和负载L4，与电池管理电路410相连。电池管理电路410输出开关控制信号K1A-K3A和K1B-K3B，分别用于控制开关K1A’ -K3A’和K1B’ -K3B’的闭合和断开。电池管理电路410输出开关控制信号，控制相应的开关，以将不均衡的电池单元连接至电线426充电。一旦电池单元均衡，电池管理电路410会根据电池模块402A内的每个电池単元的数据重新获取合适的电流和电压来对电池模块402A内的所有电池单元充电。例如，电池管理电路410检测到只有电池单元409A不均衡，电池管理电路410根据检测到的电池单元409A的数据，获取均衡电池单元409A所需的合适的电流和电压，并控制直流/直流转换器412提供该合适的电流和电压给电线426。电池管理电路410输出开关控制信号，以闭合开关K1A’和K1B’，并断开其他开关，从而将电池单元409A与电线426相连，直流/直流转换器412通过电线426提供合适的电流和电压对电池单元409A充电。在另ー个实施例中，如果电池管理电路410检测到只有电池单元409B不均衡，BMC 410会输出开关控制信号，以闭合开关K2A’和K2B’，并断开其他开关，从而将电池单元409B连接在电线426上充电。如果电池管理电路410检测到只有电池单元409C不均衡，电池管理电路410会输出开关控制信号以闭合开关K3A’和K3B’，并断开其他开关，从而将电池单元409C连接在电线426上充电。本领域的技术人员可以通过上述的实施例理解电池单元409A-409C可以在各种不同的组合下同时充电。比如，电池管理电路410检测出电池单元409A和409B不均衡，则电池管理电路410闭合开关K1A’和开关K2B’，并断开其他开关。在这种情况下，只有电池单元409A和409B连接在电线426上充电，而电池单元409C没有与电线426连接。如果电池単元409B和409C不均衡，电池管理电路410闭合开关K2A’和开关K3B’，并断开其他开关，则电池单元409B和409C连接在电线426上充电，而电池单元409A与电线426断开。如果电池单元409A和409C被检测为不均衡，则电池管理电路410闭合开关K1A’、K1B’、K3A’和K3B’，并断开其他开关，从而将电池单元409A和409C连接在电线426上充电。 最后所应说明的是以上实施例仅用以说明本发明而非限制，尽管參照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种电池管理系统,其特征在于,包括 电源； 中央控制电路；以及 至少一个电池模块，用于接收来自所述电源的电能，并为负载提供电能； 所述电池模块包括 至少一个电池组；以及 电池管理电路，用于检测从所述至少一个电池组接收到的数据； 所述中央控制电路用于从所述电池管理电路接收所述数据，并根据所述数据产生控制信号给所述电池管理电路，以控制所述电池模块内的所述至少一个电池组。
2.根据权利要求I所述的电池管理系统，其特征在于，所述数据包括所述至少一个电池组的电压、电流、电池组状态、充电状态和放电程度。
3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述电流是所述至少一个电池组的放电电流或充电电流。
4.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池模块还包括耦接于所述至少一个电池组与所述电池管理电路之间的直流/直流转换器，所述直流/直流转换器在所述电池管理电路的控制下，调整所述至少一个电池组的充电和放电。
5.根据权利要求I所述的电池管理系统，其特征在于，当所述至少一个电池模块中的一个电池模块处于充电状态时，所述电池管理电路根据所述数据获取所述电池模块中的所述电池组的充电请求，并将所述电池组的充电请求发送至所述中央控制电路，所述中央控制电路比较所述电池组的充电请求与所述电源的供电能力，并根据比较结果产生所述控制信号给对应的电池管理电路，所述电池管理电路根据所述控制信号控制直流/直流转换器，所述直流/直流转换器响应所述控制信号调整所述至少一个电池组的充电。
6.根据权利要求5所述的电池管理系统，其特征在于，所述控制信号包括目标充电电流和目标充电电压。
7.根据权利要求I所述的电池管理系统，其特征在于，当所述至少一个电池模块中的一个电池模块处于放电状态时，所述中央控制电路比较所述数据与负载所需功率，并根据比较结果产生所述控制信号给对应的电池管理电路，所述电池管理电路根据所述控制信号控制直流/直流转换器，所述直流/直流转换器响应所述控制信号调整所述至少一个电池组的放电。
8.根据权利要求7所述的电池管理系统，其特征在于，所述控制信号包括目标放电电流和目标放电电压。
9.根据权利要求I所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理电路和所述中央控制电路在设定的通讯时间段内交换信息。
10.根据权利要求9所述的电池管理系统，其特征在于，如果在所述设定的通讯时间段内，所述电池管理电路没有接收到所述中央控制电路发送的所述控制信号，所述电池管理电路控制直流/直流转换器调整所述至少一个电池组的输出电压和输出功率至安全电压及安全功率。
11.一种电池模块，用于从电源接收电能，并输出电能给负载，其特征在于，所述电池模块包括至少ー个电池组；以及电池管理电路，用于检测从所述至少ー个电池组接收到的数据，还用于将所述数据提供给中央控制电路；所述中央控制电路根据所述数据产生控制信号给所述电池管理电路，以控制所述至少ー个电池组。
12.根据权利要求11所述的电池模块，其特征在于，所述数据包括所述至少一个电池组的电压、电流、电池组状态、充电状态和放电程度。
13.根据权利要求12所述的电池模块，其特征在于，所述电流是所述至少ー个电池组的放电电流或充电电流。
14.根据权利要求11所述的电池模块，其特征在干，当所述电池模块处于充电状态时，所述电池管理电路根据所述数据获取电池组的充电请求，并将所述电池组的充电请求发送至所述中央控制电路，所述中央控制电路比较所述电池组的充电请求和所述电源的供电能力，并根据比较结果产生所述控制信号给所述电池管理电路，所述电池管理电路控制直流/直流转换器，所述直流/直流转换器响应所述控制信号调整所述至少ー个电池组的充电。
15.根据权利要求14所述的电池模块，其特征在于，所述控制信号包括目标充电电流和目标充电电压。
16.根据权利要求11所述的电池模块，其特征在干，当所述电池模块处于放电状态时，所述中央控制电路比较所述数据与负载所需功率，井根据比较结果产生所述控制信号给所述电池管理电路，所述电池管理电路控制直流/直流转换器，所述直流/直流转换器响应所述控制信号调整所述至少ー个电池组的放电。
17.根据权利要求16所述的电池模块，其特征在于，所述控制信号包括目标放电电流和目标放电电压。
18.根据权利要求11所述的电池模块，其特征在于，所述电池管理电路和所述中央控制电路在设定的通讯时间段内交換信息。
19.根据权利要求18所述的电池模块，其特征在于，如果在所述设定的通讯时间段内，所述电池管理电路没有接收到所述中央控制电路发送的所述控制信号，所述电池管理电路控制直流/直流转换器调整所述至少一个电池组的输出电压和输出功率至安全电压和安全功率。
20.根据权利要求11所述的电池模块，其特征在于，所述电池模块还包括耦接于所述至少ー个电池组与所述电池管理电路之间的直流/直流转换器，所述直流/直流转换器在所述电池管理电路的控制下，调整所述至少ー个电池组的充电和放电。
21.根据权利要求20所述的电池模块，其特征在于，所述电池组包括多个电池単元；所述电池模块还包括与所述直流/直流转换器和所述多个电池单元耦接的开关；所述电池管理电路根据所述数据检测所述多个电池单元是否均衡，若所述电池管理电路检测到第一电池单元未均衡，则所述电池管理电路闭合所述多个开关中与所述第一电池单元对应的开关，以使所述第一电池单元与所述直流/直流转换器相连。
22.根据权利要求21所述的电池模块，其特征在于，所述电池管理电路还用于根据所述数据获取均衡所述第一电池单元的均衡电流，并控制所述直流/直流转换器提供所述均衡电流给所述第一电池单元。
23.一种电池管理方法，其特征在于，所述电池管理方法包括至少ー个电池模块接收来自电源的电能，并提供电能给负载，所述电池模块包括电池管理电路和至少ー个电池组；所述电池管理电路检测所述至少ー个电池组的数据；所述电池管理电路向中央控制电路提供所述数据；所述中央控制电路根据接收到的所述数据产生控制信号；以及所述电池管理电路接收所述控制信号，以控制所述至少ー个电池组。
24.根据权利要求23所述的电池管理方法，其特征在干，所述数据包括所述至少ー个电池组的电压、电流、电池组状态、充电状态和放电程度。
25.根据权利要求24所述的电池管理方法，其特征在于，所述电流是所述至少ー个电池组的放电电流或充电电流。
26.根据权利要求23所述的电池管理方法，其特征在于，所述电池管理方法还包括当所述至少一个电池模块中的ー个电池模块为充电状态时，所述电池管理电路根据所述数据获取所述电池模块中的电池组的充电请求，并将所述电池组的充电请求发送至所述中央控制电路，所述中央控制电路比较所述电池组的充电请求和所述电源的供电能力，并根据比较结果产生所述控制信号给对应的电池管理电路，所述电池管理电路控制直流/直流转换器，所述直流/直流转换器响应所述控制信号调整所述至少ー个电池组的充电，所述控制信号包括目标充电电流和目标充电电压。
27.根据权利要求23所述的电池管理方法，其特征在于，所述电池管理方法还包括当所述至少一个电池模块中的ー个电池模块为放电状态时，所述中央控制电路比较所述数据与负载所需功率，井根据比较结果产生所述控制信号给对应的电池管理电路，所述电池管理电路控制直流/直流转换器，所述直流/直流转换器响应所述控制信号调整所述 至少ー个电池组的放电，所述控制信号包括目标放电电流和目标放电电压。
全文摘要
本发明公开了一种电池管理系统和电池管理方法。电池管理系统包括电源、中央控制电路以及至少一个电池模块，其中至少一个电池模块用于接收来自所述电源的电能，并为负载提供电能。所述电池模块包括至少一个电池组以及电池管理电路。电池管理电路用于检测从所述至少一个电池组接收到的数据。所述中央控制电路用于从所述电池管理电路接收所述数据，并根据所述数据产生控制信号给所述电池管理电路，以控制所述电池模块内的所述至少一个电池组。本发明的电池管理系统和方法可以延长电池模块的寿命。
文档编号H02J7/00GK102832657SQ20121019823
公开日2012年12月19日 申请日期2012年6月15日 优先权日2011年6月16日
发明者柯景波, 栗国星 申请人:凹凸电子(武汉)有限公司