电池组主动均衡系统及主动均衡方法与流程

本发明涉及动力电池领域，尤其涉及一种电池系统主动均衡构架和均衡方法，全新的设计理念和实施方式方法。

背景技术：

现在所采用的动力电池系统，主要采用磷酸铁锂电池和三元电池及其他类型电池。此种电池被广泛的应用到新能源汽车领域，储能领域以及电动车领域。而此类电池由于生产工艺的限制，导致了配组的单只电芯(即：电池单体)存在电性能的差异性，即均一性不一致。在使用过程中，不断的充放电导致单体电芯的电压差距越来越大，从而影响到整组电池的充放电性能，对电池整体容量和电池的使用寿命产生了很大的影响。以上问题亟需解决。

技术实现要素：

本发明是为了解决由于电池组中电池单体存在电性能的差异性，导致整组电池的充放电性能差的问题，本发明提供了一种电池组主动均衡系统及主动均衡方法。

电池组主动均衡系统，包括主控制器、n个执行单元和电池组；

每个执行单元包括主动均衡执行装置和电池电压采集装置；

电池组包括n个串联连接的电池模块，每个电池模块中由m个电池单体串联而成；n和m均为整数；

n个执行单元分别用于对n个电池模块进行电压采集及电压均衡；

每个执行单元中的电池电压采集装置用于采集所对应电池模块内的所有电池单体的电压，并将采集的电压结果发送至主控制器，主控制器根据接收的电压结果发出控制指令，对该执行单元中主动均衡执行装置进行控制，主动均衡执行装置根据接收到控制指令对其所对应的电池模块中的电池单体进行电压均衡。

优选的是，每个电池模块中的电池单体的类型为磷酸铁锂电池或三元电池。

优选的是，主控制器通过can通讯的方式与n个执行单元进行信息交互。

优选的是，，每个主动均衡执行装置通过控制外部电源供电和控制其所对应的电池模块供电方式中的一种或两种，对相应待均衡电池单体进行补电；

每个主动均衡执行装置通过电阻放电和控制待均衡放电电池单体与其所对应电池模块间能量转换的放电方式中的一种或两种，对相应的待均衡放电电池单体进行放电。

采用所述的电池组主动均衡系统实现的主动均衡方法，该均衡方法包括如下步骤：

步骤一、对电池组中具备均衡条件的电池单体进行标记，标记的类别包括均衡充和均衡放；

步骤二、满足条件一和条件二的情况下，通过所有的电池电压采集装置采集其所对应的电池模块内所有电池单体的电压，并将采集的电压结果发送至主控制器，主控制器根据接收的电压结果计算，获得电池组的1号平均电压以及电池组中所有电池单体之间的最大压差；

条件一为：每个电池模块在充电模式下，各电池单体均有充电电流，且充电时间大于预设时间；

条件二为：在每个电池模块的充电末期时刻；

其中，每个电池模块的充电末期时刻为该电池模块中任意一个电池单体充电电压达到截止电压、充电电流达到预设电流所对应的时刻；

步骤三、当电池组中所有电池单体之间的最大压差大于阈值y1时，在满足条件一和条件二的情况下，对电池组中所有待均衡的电池单体进行均衡充电或均衡放电；

第一种情况：

将电池组的1号平均电压分别减去每个电池模块中所有电池单体的电压，获得n个差值，n个差值分别与阈值y2进行比较；

当差值大于阈值y2时，且满足该差值所对应的电池单体为步骤一中被标记成均衡充的电池单体，则主控制器对相应的主动均衡执行装置发出充电控制指令，主动均衡执行装置根据接收的充电控制指令，对该被标记成均衡充的电池单体进行充电，直至该电池单体的电压达到阈值电压y3或该电池单体的均衡充电时间达到预设均衡时间t1，从而实现对电池组中所有待均衡充电的电池单体的充电操作；

第二种情况：

将每个电池模块中所有电池单体的电压均减去电池组的1号平均电压，获得n个差值，n个差值分别与阈值y4进行比较；

当差值大于阈值y4时，且满足该差值所对应的电池单体为步骤一中被标记成均衡放的电池单体，则主控制器对相应的主动均衡执行装置发出放电控制指令，主动均衡执行装置根据接收的放电控制指令，对该被标记成均衡放的电池单体进行放电，直至该电池单体的电压达到阈值电压y5或该电池单体的均衡放电时间达到预设均衡时间t2，从而实现对电池组中所有待均衡放电的电池单体的放电操作。

优选的是，步骤一中，对电池组中具备均衡条件的电池单体进行标记的具体过程为：

对电池组主动均衡系统进行低压上电，并在电池组处于充电模式的情况下，主控制器根据电池组中所有电池单体的电压，获得电池组的2号平均电压；

使电池组中所有电池单体的电压均减去2号平均电压，获得m*n个差值，当差值大于阈值y6时，将该差值所对应的电池单体进行标记，并标记成均衡放，其中，阈值y6大于0；

使2号平均电压分别减去电池组中所有电池单体的电压，获得m*n个差值，当差值大于阈值y7时，将该差值所对应的电池单体进行标记，并标记成均衡充，其中，阈值y7大于0；

从而完成了对电池组中具备均衡条件的电池单体的标记。

本发明带来的有益效果是，发明提出了一种电池组主动均衡系统及主动均衡方法，本发明系统结构简单，均衡方法处理流程简单，可对电池组中所有待充电和放电均衡的电池单体进行电压均衡，使得电池组的整体性能进行提升，提高电池组的使用寿命。

附图说明

图1为本发明所述的电池组主动均衡系统的原理示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的电池组主动均衡系统，包括主控制器100、n个执行单元200和电池组300；

每个执行单元200包括主动均衡执行装置210和电池电压采集装置220；

电池组300包括n个串联连接的电池模块310，每个电池模块310中由m个电池单体串联而成；n和m均为整数；

n个执行单元200分别用于对n个电池模块310进行电压采集及电压均衡；

每个执行单元200中的电池电压采集装置220用于采集所对应电池模块310内的所有电池单体的电压，并将采集的电压结果发送至主控制器100，主控制器100根据接收的电压结果发出控制指令，对该执行单元200中主动均衡执行装置210进行控制，主动均衡执行装置210根据接收到控制指令对其所对应的电池模块310中的电池单体进行电压均衡。

本实施方式中，电池模块310的电池单体的类型为磷酸铁锂电池、三元电池或其它类型的电池，具体操作过程中可以对所有待均衡的电池单体电压进行均衡，使其电池组300内所有电池单体的电压的一致性，提高电池组300的整体性能。

进一步的，主控制器100通过can通讯的方式与n个执行单元200进行信息交互。

进一步的，每个主动均衡执行装置210通过控制外部电源供电和控制其所对应的电池模块310供电方式中的一种或两种，对相应待均衡电池单体进行补电。

使单体电压过低的电池单体的电压有所提升，到达整体平均电压平台上，达到好的均一性，摆脱这只电池单体随着不断的放电循环电压越来越低的恶性循环，提升电池单体的电压一致性。

进一步的，每个主动均衡执行装置210通过电阻放电和控制待均衡放电电池单体与其所对应电池模块310间能量转换的放电方式中的一种或两种，对相应的待均衡放电电池单体进行放电。

使单体电压过高的电池单体的电压有所下降，到达整体平均电压平台上，达到好的均一性。摆脱这只电池单体随着不断的充电循环电压越来越高的恶性循环，提升电芯的电压一致性。

参见图1说明本实施方式，本实施方式采用所述的电池组主动均衡系统实现的主动均衡方法，该均衡方法包括如下步骤：

步骤一、对电池组300中具备均衡条件的电池单体进行标记，标记的类别包括均衡充和均衡放；

步骤二、满足条件一和条件二的情况下，通过所有的电池电压采集装置220采集其所对应的电池模块310内所有电池单体的电压，并将采集的电压结果发送至主控制器100，主控制器100根据接收的电压结果计算，获得电池组300的1号平均电压以及电池组300中所有电池单体之间的最大压差；

条件一为：每个电池模块310在充电模式下，各电池单体均有充电电流，且充电时间大于预设时间；

条件二为：在每个电池模块310的充电末期时刻；

其中，每个电池模块310的充电末期时刻为该电池模块310中任意一个电池单体充电电压达到截止电压、充电电流达到预设电流所对应的时刻；

步骤三、当电池组300中所有电池单体之间的最大压差大于阈值y1时，在满足条件一和条件二的情况下，对电池组300中所有待均衡的电池单体进行均衡充电或均衡放电；

第一种情况：

将电池组300的1号平均电压分别减去每个电池模块310中所有电池单体的电压，获得n个差值，n个差值分别与阈值y2进行比较；

当差值大于阈值y2时，且满足该差值所对应的电池单体为步骤一中被标记成均衡充的电池单体，则主控制器100对相应的主动均衡执行装置210发出充电控制指令，主动均衡执行装置210根据接收的充电控制指令，对该被标记成均衡充的电池单体进行充电，直至该电池单体的电压达到阈值电压y3或该电池单体的均衡充电时间达到预设均衡时间t1，从而实现对电池组300中所有待均衡充电的电池单体的充电操作；

第二种情况：

将每个电池模块310中所有电池单体的电压均减去电池组300的1号平均电压，获得n个差值，n个差值分别与阈值y4进行比较；

当差值大于阈值y4时，且满足该差值所对应的电池单体为步骤一中被标记成均衡放的电池单体，则主控制器100对相应的主动均衡执行装置210发出放电控制指令，主动均衡执行装置210根据接收的放电控制指令，对该被标记成均衡放的电池单体进行放电，直至该电池单体的电压达到阈值电压y5或该电池单体的均衡放电时间达到预设均衡时间t2，从而实现对电池组300中所有待均衡放电的电池单体的放电操作。

本实施方式中，阈值电压y3和阈值电压y5均是由电池组300的1号平均电压获得，主动均衡方法的具体过程可以对所有待均衡的电池单体电压进行均衡，使其电池组300内所有电池单体的电压的一致性，提高电池组300的整体性能。

进一步的，主动均衡方法，步骤一中，对电池组300中具备均衡条件的电池单体进行标记的具体过程为：

对电池组主动均衡系统进行低压上电，并在电池组300处于充电模式的情况下，主控制器100根据电池组300中所有电池单体的电压，获得电池组300的2号平均电压；

使电池组300中所有电池单体的电压均减去2号平均电压，获得m*n个差值，当差值大于阈值y6时，将该差值所对应的电池单体进行标记，并标记成均衡放，其中，阈值y6大于0；

使2号平均电压分别减去电池组300中所有电池单体的电压，获得m*n个差值，当差值大于阈值y7时，将该差值所对应的电池单体进行标记，并标记成均衡充，其中，阈值y7大于0；

从而完成了对电池组300中具备均衡条件的电池单体的标记。

本实施方式中，电池组300中未被标记的电池单体为无需均衡的电池单体。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其它的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其它所述实施例。