本发明属于电池组系统管理技术领域，具体涉及一种均衡电池组系统的电池单体电压的方法。
背景技术：
在串联成组的电池组系统中，需要保证电池组中每一个电池单体都有一定的使用寿命，这就要求任何一个单体的电压都在一个合理的区间内。这其实也在一定程度上反应了电池单体容量，当某一容量较小的电池单体充满电，或者放完电后，其电压会急剧升高或下降，超过规定的电压区间，bms(即batterymanagementsystem，电池管理系统)就需要切断高压，禁止系统充放电，以保证该单体不至损坏，这就导致其他容量较大的单体不能充满电或者完全释放电能，造成整体电池组容量的降低。因此，整个电池组系统的容量由容量最小的单体决定，电池单体容量的一致性会影响整个电池组的性能，导致电池组实际可用容量降低，电池单体均衡技术是解决以上问题的有效手段，常见的均衡方式有三种：能量耗散型单向均衡(被动均衡)和能量转移型双向均衡(主动均衡)以及充电均衡。
被动均衡是在每串电池上并联一个可以开关的放电电阻，bms控制放电电阻对电压较高的单体放电，电能以热的形式耗散掉，这种方式只能对电压高的单体放电，不能对容量低的单体进行补充电，受放电电阻功率限制，均衡电流一般较小。充电均衡是在充电结束时，对每个电池单体单独使用一个小充电器将其充满电。主动均衡是由bms内部控制一个双向高频开关电源变换器，对电压较高的电池放电，放出的能量用来对电压较低的单体进行充电，能量主要是转移而不是耗散，能量损失较少，由于没有放电电阻功率的限制，均衡电流一般较大。
技术实现要素：
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可避免出现上述技术缺陷的均衡电池组系统的电池单体电压的方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：
一种均衡电池组系统的电池单体电压的方法，包括以下步骤：步骤1)预判断；步骤2)预充；步骤3)均衡；步骤4)结束。
进一步地，所述步骤1)为：bms判断是否需要对电池组系统的各电池单体的电压进行均衡，默认设置为开机就开启均衡，或者当δu>＝设定阈值时开启均衡；δu代表最大电压差，即各电池单体的电压值中的最大值与最小值之差。
进一步地，所述设定阈值为0。
进一步地，所述步骤2)为：当需要开启均衡时，首先驱动预充回路mos开关管导通，同时驱动泄放回路开关关断，bms在5s内如果检测到uab>＝95％u，uab为监测点a和监测点b之间的电压，也即泄放电阻两端的电压，u为电池组总电压，则判断预充成功，否则上报均衡预充失败，bms要使泄放开关导通，预充开关关断，将电荷从电容中及时排出。
进一步地，所述步骤3)为：当bms判定均衡预充完成后，依次导通6个开关，将预充回路短路；在6个电池单体中，使高于平均电压u/6的电池单体为串联均衡电容充电，使电容为低于平均电压u/6的单体充电，始终保持这一趋势，直至完全均衡，整个电池组系统实现动态平衡。
进一步地，所述步骤4)为：bms每隔100ms判断一次均衡是否完成或关闭或故障，当bms检测到关闭均衡或均衡故障时，依次关断各开关，最后关断预充可控硅mos开关管，导通可控硅mos开关管，卸载电容上的电荷。
进一步地，所述电池组系统包括6个电池单体，与每个电池单体一一对应设置有一个保险、一个可控mos开关管以及一个均衡电容，在系统回路上有由预充电阻及预充可控硅mos开关管组成的预充回路，还有由泄放电阻及泄放可控硅mos开关管组成的泄放回路，预充可控硅mos开关管保险设置放在单体电压采集线上，可控mos开关管、预充可控硅mos开关管在无驱动信号时关断，泄放可控硅mos开关管无驱动信号时导通，设置成与预充可控硅mos开关管形成互锁。
进一步地，所有的均衡电容均为相同规格电容，串联在电路中，组成分压稳压电路。
本发明提供的均衡电池组系统的电池单体电压的方法，采用电路固有特性将均衡保持在一个动态的过程，整个过程只需在开始阶段固定导通几个可控硅开关即可，节约了cpu资源，实时性好，控制简单，安全可靠，稳定性好，能够将所有的电池单体同时稳定在理想值u/6附近，最大限度地提升了整组容量，可以很好地满足实际应用的需要。
附图说明
图1为本发明的电池组系统的结构图；
图2为均衡电池组系统的电池单体电压的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种电池组系统，包括b1～b6共6个电池单体，与每个电池单体bx(x为1～6的数字)一一对应设置有一个保险fux、一个可控mos开关管sx以及一个均衡电容cx，所有的均衡电容cx均为相同规格电容，串联在电路中，组成分压稳压电路。在系统回路上有由预充电阻rpc及预充可控硅mos开关管spc组成的预充回路，还有由泄放电阻rl及泄放可控硅mos开关管sl组成的泄放回路，spc保险fux可以设置放在单体电压采集线上，其他部分可以集成在bms内部，sx、spc在无驱动信号时关断，sl无驱动信号时导通，可设置成与spc形成互锁。
如图2所示，一种均衡电池组系统的电池单体电压的方法，包括以下步骤：
步骤1)预判断：bms(电池管理系统)判断是否需要对电池组系统的各电池单体的电压进行均衡，默认设置为开机就开启均衡，或者当δu>＝设定阈值(例如可以根据实际需要使设定阈值为0或其他数值)时开启均衡；δu代表最大电压差，即各电池单体的电压值中的最大值与最小值之差；
步骤2)预充：当需要开启均衡时，首先驱动预充回路mos开关管spc导通，同时驱动泄放回路开关sl关断，bms在5s内如果检测到uab>＝95％u(uab是监测点a和监测点b之间的电压，也是泄放电阻rl两端的电压，u为电池组总电压)，则判断预充成功，否则上报均衡预充失败，bms要使泄放开关sl导通，预充开关spc关断，将电荷从电容中及时排出；
预充的目的是为了给均衡电容cx充电时电流不会太大；预充完成后，泄放电阻rl两端的电压(即监测点a和监测点b之间的电压)uab＝u，监测点a、监测点b两极端分别带电荷+q和-q，由于静电感应，中间均衡电容cx各极所带电量也分别为+q或-q，所以串联的每个均衡电容cx带电量都为q，由于均衡电容都是同一规格的电容器，电容都为cx，根据u＝q/c得出各均衡电容c1～c6的电压u1～u6分别为：u1＝q/c1＝q/cx，u2＝q/c2＝q/cx，…，u6＝q/c6＝q/cx。总电压u＝u1+u2+…u6＝6q/cx，另一方面，假设串联回路电容总容量为c，则u＝q/c，因此c＝cx/6，u1＝q/cx＝q/6c＝u/6；这样，每一个均衡电容cx分压得到平均电压u/6，此电压就是均衡后每一个电池单体的理想电压；
步骤3)均衡过程：当bms判定均衡预充完成后，依次导通s1～s6，将预充回路短路；由于b1～b6之间存在压差，而串联均衡电容是使u1～u6之间电压保持稳定，这样，整个电路的趋势就是在b1～b6电池单体中，使高于平均电压u/6的电池单体为串联均衡电容充电，使电容为低于平均电压u/6的单体充电，始终保持这一趋势，直至完全均衡，整个电池组系统实现动态平衡；电路中设置在采集回路上的保险，可以防止电流过大而损坏击穿电容器；
步骤4)结束阶段：bms每隔100ms判断一次均衡是否完成或关闭或故障，当bms检测到均衡完成或关闭或故障时，依次关断s1～s6，最后关断spc，导通sl，卸载电容上的电荷。
本发明提供的均衡电池组系统的电池单体电压的方法，采用电路固有特性将均衡保持在一个动态的过程，整个过程只需在开始阶段固定导通几个可控硅开关即可，节约了cpu资源，实时性好，控制简单，安全可靠，稳定性好，能够将所有的电池单体同时稳定在理想值u/6附近，最大限度地提升了整组容量，可以很好地满足实际应用的需要。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。