本实用新型涉及锂电池的电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，缩写BMS)技术领域，具体来说涉及锂电池的均衡控制系统。
背景技术：
随着人们环保意识的增强，电动汽车已经迅速普及。当前的电动车主要以锂电池为能量来源。其中，锂电池在长期的使用中，成组的锂电池包之间会存在充放电量的差异，当差异越来越大时就会影响到电动车的行驶里程。
为了解决前述问题，一般通过在锂电池管理系统上增加均衡功能来克服。目前的锂电池均衡方式有两种：能量转移式均衡和消耗式均衡。然而，当前应用的均衡方式另存在以下技术问题：
(1)负载消耗式均衡：如图1所示，显示了一种负载消耗式均衡电路的示意图，其在每节电池上并联一个电阻，串联一个开关做控制，当某节电池电压过高时，打开开关，充电电流通过电阻分流，这样电压高的电池充电电流小，电压低的电池充电电流大，通过这种方式来实现电池电压的均衡。由此可知，负载消耗式均衡的原理在于将电能全部转化成热能消耗掉，因此实际应用时会导致发热量大，故均衡电流通常较小，只能适用于小容量电池，对于大容量电池来说是不现实的；此外，多数电池管理系统的均衡电流不超过200毫安，而100毫安以下的均衡电流所能实现的均衡效果差。
(2)能量转移式均衡：如图2所示，显示了一种能量转移式均衡电路的示意图，所述电路将每一节电池并联一个电容，通过开关这个电容既可以并联到本身这节电池上，也可以并联到相邻的电池。当某节电池电压过高，首先将电容与电池并联，电容电压与电池一致，然后将电容切换到相邻的电池，电容给电池放电。实现能量的转移。由于电容并不消耗能量，所以可以实现能量的无损转移。由此可知，能量转移式均衡是一种通过将电池包的电池正极、负极经接插件引出，再与外置的充电或放电设备进行均衡的方式。然而，现有的动力电池动辄包括几十节串联，显然能量转移式均衡为了控制每个电池的均衡，存在引出线、开关布置过多以及每条引出线直接与外置电池连接，进而导致的电路复杂、故障率高以及使用时安全不佳等问题。
综上，现有的电池管理系统的均衡方式确实有其进一步改进的空间。
技术实现要素：
鉴于上述情况，本实用新型提供一种锂电池均衡控制系统，通过将均衡电源外置，解决了现有电池管理系统均衡方式将充电/放电设备外置导致的技术问题，达到一个均衡电源即可满足多个电池包的均衡，并减少了锂电池均衡控制系统的元件，降低了锂电池的电池管理系统成本以及降低故障率等目的。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是提供一种锂电池均衡控制系统，包括所述电池包包括至少二个电池以及电池管理系统，所述电池管理系统包括控制电路以及与所述控制电路连接的电压检测电路及均衡电路；其中，所述电源，外置于所述电池包外部，所述电源包括正极、负极以及通信接口；所述至少二个电池，定义为电池BN及电池B(N+1)，所述N≧1；各所述电池与所述电压检测电路连接；所述均衡电路，包括至少三个选通开关及电源极性翻转开关KA；其中：
各所述选通开关的一端与所述电压检测电路连接，另一端与所述电源极性翻转开关KA连接；定义所述选通开关为开关KN、开关K(N+1)及开关K(N+2)，所述电池BN的正极、负极分别与所述开关KN及所述开关K(N+1)连接，所述电池B(N+1)的正极、负极分别与所述开关K(N+1)及所述开关K(N+2)连接；
所述电源极性翻转开关KA包括正极触点1、负极触点4以及四个选通触点2、3、5、6，所述正极触点1的一端与所述电源的正极连接，另一端与所述选通触点2、3选通连接，以通过所述选通开关连接至所述电池的正极，所述负极触点4的一端与所述电源的负极连接，另一端与所述选通触点5、6选通连接，以通过所述选通开关连接至所述电池的负极。
本实用新型的系统实施例中，所述电池包设有电池包均衡接口与所述电源连接；所述均衡电路设有均衡输入接口与所述电池包均衡接口连接以连通至所述电源。
本实用新型的系统实施例中，所述电源极性翻转开关KA的正极触点1、负极触点4以及所述均衡电路的通信接口，通过所述均衡输入接口与所述电池包均衡接口连接以连通至所述电源。
本实用新型的系统实施例中，所述电池管理系统还包括通信电路，所述通信电路包括所述均衡电路的通信接口以及其他通信端口。
本实用新型的系统实施例中，所述控制电路还包括控制端口，所述电池通过所述控制端口和与其对应的选通开关连接。
本实用新型的系统实施例中，所述电源为单向电源或双向电源。
本实用新型的系统实施例中，所述电池包的电池组成包括串联的单体电池或者由单体电池构成的成串串联电池组；所述电池组设有系统级芯片。
本实用新型的系统实施例中，所述电源极性翻转开关KA及所述选通开关选自一般继电器、磁保持继电器或光MOS继电器。
本实用新型的系统实施例中，所述选通开关选自单刀单掷继电器或者光MOS继电器；所述电源极性翻转开关KA选自双刀双掷继电器或者由光MOS继电器组成的等效电路。
本实用新型由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
(1)本实用新型通过外置的电源对电池包均衡，均衡电流可以做到1A以上，增大了均衡电流、降低了发热量。
(2)本实用新型通过将电源外置，一个电源可以满足多个电池包的均衡，减少了电池管理系统上的元件，降低了电池管理系统成本，也降低故障率。
(3)本实用新型通过电源外置，还缩小了电池管理系统体积，节约电池包空间。
(4)本实用新型的外置均衡电源可以是单向的或单双向的电源，双向电源不但可以对某一串电池充电，还可以对某一串电池放电，利于缩短均衡时间。
附图说明
图1是现有的电池负载消耗式均衡电路示意图。
图2是现有的电池能量转移式均衡电路示意图。
图3是本实用新型锂电池均衡控制系统的第一实施例示意图。
图4是本实用新型锂电池均衡控制系统的第二实施例示意图。
图5是本实用新型锂电池均衡控制系统的第三实施例示意图。
图6是本实用新型锂电池均衡控制系统的第四实施例示意图。
具体实施方式
为利于对本实用新型的了解，以下结合附图及实施例进行说明。
如图3至图6所示，本实用新型提供了一种锂电池均衡控制系统，所述系统包括电源及电池包，所述电池包包括至少二个电池以及电池管理系统(BMS)，所述电池管理系统包括控制电路(图未示)以及与所述控制电路连接的电压检测电路、通信电路及均衡电路。
所述电源外置于所述电池包外部，所述电源包括正极、负极以及通信接口。
所述至少二个电池定义为电池BN及电池B(N+1)，所述N≧1；各所述电池与所述电压检测电路连接。
所述均衡电路包括至少三个选通开关、电源极性翻转开关KA、通信接口及均衡输入接口。
其中，各所述选通开关的一端与所述电压检测电路连接，另一端与所述电源极性翻转开关KA连接；定义所述选通开关为开关KN、开关K(N+1)及开关K(N+2)，所述电池BN的正极、负极分别与所述开关KN及所述开关K(N+1)连接，所述电池B(N+1)的正极、负极分别与所述开关K(N+1)及所述开关K(N+2)连接；
其中，所述电源极性翻转开关KA包括正极触点1、负极触点4以及四个选通触点2、3、5、6，所述正极触点1的一端与所述电源的正极连接，另一端与所述选通触点2、3选通连接，以通过所述选通开关连接至所述电池的正极，所述负极触点4的一端与所述电源的负极连接，另一端与所述选通触点5、6选通连接，以通过所述选通开关连接至所述电池的负极；
其中，所述均衡电路的通信接口通过所述均衡输入接口与所述电源的通信接口连接。
如图3所示，所述电源极性翻转开关KA与所述选通开关之间的连接结构还包括：所述选通触点2、6相连后与所述选通开关中的开关KN及开关K(N+2)连接，以及，所述选通触点3、5相连后与所述选通开关中的开关K(N+1)连接。
如图3所示，所述电池包设有电池包均衡接口与所述电源连接；所述均衡电路设有均衡输入接口与所述电池包均衡接口连接以连通至所述电源；令所述电源极性翻转开关KA的正极触点1、负极触点4以及所述均衡电路的通信接口通过所述均衡输入接口与所述电池包均衡接口连接以连通至所述电源。
于本实用新型实施例中，所述均衡电路的选通开关可以是普通的继电器，也可以是磁保持继电器或光MOS继电器等等效元件；具体地，可选自单刀单掷继电器或者光MOS继电器；所述电源极性翻转开关KA可以选自双刀双掷继电器或者由光MOS继电器组成的等效电路。
于本实用新型实施例中，所述控制电路具体可以是微控制器，所述微控制器通过与电压检测电路连接以采集获得各电池的电压，以找出电量较低的电池，进一步控制相应的继电器(选通开关、电源极性翻转开关KA)动作，并向电源发送充电指令，以在均衡完成后再断开相应的继电器。
其中，于本实用新型实施例中，电池包的电池组成可以是串联的单体电池，或者由单体电池构成的成串串联电池组；所述成串电池组设有系统级芯片(System on Chip，缩写SoC)，令微控制器通过电压检测电路与所述系统级芯片连接以采集获得各成串电池组的电压，进行均衡操作。
如图3所示，所述电池管理系统的控制电路还包括控制端口，例如所述电池通过所述控制端口与所述电池管理系统连接并进一步与其对应的选通开关连接；具体地，所述控制单元通过所述控制端口采集获得电池的电压。
此外，所述电池管理系统的通信电路包括所述均衡电路的通信接口以及其他通信端口。
基于上述锂电池均衡控制系统，本实用新型提供了一种锂电池均衡控制方法，所述方法的步骤包括：
将均衡电源外置于电池包外侧，
当电池管理系统采集到的电池间的电量差超过预设值时，连接所述电源及所述电池包；
所述电池管理系统通过其控制电路根据采集到的电池电压判断找出电量较低的电池；
所述控制电路控制所述均衡电路的继电器动作，并向所述电源发送充电指令；
待所述电量较低的电池均衡完成后，所述控制电路控制所述均衡电路断开相应的继电器。
以上说明了本实用新型锂电池均衡控制系统及其控制方法，以下请配合参阅图3至图6，以锂电池均衡控制系统包括四个电池、五个选通开关为例说明各电池的均衡操作。
如图3至图6所示，定义所述四个电池为电池B1、B2、B3、B4；定义所述选通开关包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4及第五开关K5。
如图3所示，说明所述电池B1的均衡电路。当所述电池B1电量较低时，本实用新型锂电池均衡控制系统通过所述电池管理系统(BMS)的控制电路控制第一开关K1及第二开关K2处于闭合状态(连通电源极性翻转开关KA与电压检测电路、电池B1)，同时使电源极性翻转开关KA处于正极触点1和选通触点2连通、负极触点4和选通触点5连通的状态；接着由控制电路通过通信接口发送充电指令至外置均衡电源。借此，电源将输出电流将依序经过正极触点1、选通触点2、第一开关K1、电池B1、第二开关K2、选通触点5、负极触点4，从而使均衡电源对电池B1进行充电，实现电池均衡目的。当电池B1充电到预设的电压时，再次由控制电路向电源发送停止充电指令，并断开第一开关K1及第二开关K2，完成电池B1的均衡操作。
如图4所示，说明所述电池B2的均衡电路。当所述电池B2电量较低时，本实用新型锂电池均衡控制系统通过所述电池管理系统(BMS)的控制电路控制第二开关K2及第三开关K3处于闭合状态(连通电源极性翻转开关KA与电压检测电路、电池B2)，同时使电源极性翻转开关KA处于正极触点1和选通触点3连通、负极触点4和选通触点6连通的状态；接着由控制电路通过通信接口发送充电指令至外置均衡电源。借此，电源将输出电流将依序经过正极触点1、选通触点3、第二开关K2、电池B2、第三开关K3、选通触点6、负极触点4，从而使均衡电源对电池B2进行充电，实现电池均衡目的。当电池B2充电到预设的电压时，再次由控制电路向电源发送停止充电指令，并断开第二开关K2及第三开关K3，完成电池B2的均衡操作。
如图5所示，说明所述电池B3的均衡电路。当所述电池B3电量较低时，本实用新型锂电池均衡控制系统通过所述电池管理系统(BMS)的控制电路控制第三开关K3及第四开关K4处于闭合状态(连通电源极性翻转开关KA与电压检测电路、电池B3)，同时使电源极性翻转开关KA处于正极触点1和选通触点2连通、负极触点4和选通触点5连通的状态；接着由控制电路通过通信接口发送充电指令至外置均衡电源。借此，电源将输出电流将依序经过正极触点1、选通触点2、第三开关K3、电池B3、第四开关K4、选通触点5、负极触点4，从而使均衡电源对电池B3进行充电，实现电池均衡目的。当电池B3充电到预设的电压时，再次由控制电路向电源发送停止充电指令，并断开第三开关K3及第四开关K4，完成电池B3的均衡操作。
如图6所示，说明所述电池B4的均衡电路。当所述电池B4电量较低时，本实用新型锂电池均衡控制系统通过所述电池管理系统(BMS)的控制电路控制第三开关K3及第四开关K4处于闭合状态(连通电源极性翻转开关KA与电压检测电路、电池B4)，同时使电源极性翻转开关KA处于正极触点1和选通触点3连通、负极触点4和选通触点6连通的状态；接着由控制电路通过通信接口发送充电指令至外置均衡电源。借此，电源将输出电流将依序经过正极触点1、选通触点3、第四开关K4、电池B4、第五开关K5、选通触点6、负极触点4，从而使均衡电源对电池B4进行充电，实现电池均衡目的。当电池B4充电到预设的电压时，再次由控制电路向电源发送停止充电指令，并断开第四开关K4及第五开关K5，完成电池B4的均衡操作。
综上，本实用新型通过前述锂电池均衡控制系统及其控制方法，将电源外置于电池包外部以及所述均衡电路的电源极性翻转开关KA及选通开关的布置连接关系，使均衡电流可以做到1A以上，增大了均衡电流、降低了发热量，同时能够以一个电源模块满足多个电池包的均衡，不仅减少了电池管理系统上的元件，也降低了电池管理系统成本及故障率，亦缩小了电池管理系统的体积节约电池包所占空间。
以上结合附图及实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。