主动均衡方法、均衡控制单元、电路、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术实施例涉及电池管理技术领域，公开了一种主动均衡方法、均衡控制单元、电路、系统及存储介质。主动均衡方法包括获取电池组中各电芯的剩余容量；若剩余容量最多的电芯和剩余容量最少的电芯之间的剩余容量差值大于预设差值，在电池组中筛选至少一组依次串联连接的电芯，至少一组依次串联连接的电芯包括第一组依次串联连接的电芯；计算第一组依次串联连接的电芯的均衡评估值；基于第一组依次串联连接的电芯的均衡评估值，确定第一组依次串联连接的电芯中每对电芯的均衡控制信号的占空比和频率，以及均衡控制信号的均衡时长；向每对电芯对应的主动均衡单元施加均衡控制信号并持续均衡时长。本申请技术方案可以极大地提高均衡效率及均衡速度。

【技术实现步骤摘要】
主动均衡方法、均衡控制单元、电路、系统及存储介质
本专利技术实施例涉及电池管理
，特别涉及主动均衡方法、均衡控制单元、电路、系统及存储介质。
技术介绍
在锂离子电池组中，电池管理系统需要尽可能保持所有单体电池SOC的一致性，目的是延长电池组寿命，提高能量利用率。均衡电路可以实现这一功能。将SOC较高的单体电池的能量通过热能耗散掉，称之为被动均衡；将SOC较高的单体电池的能量转移到SOC较低的单体电池，称之为主动均衡。主动均衡通常以变压器作为能量传递的媒介，电路较为复杂；受器件限制，均衡电流较小导致均衡速度较慢，且变压器的静态功耗较大导致效率较低。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种主动均衡方法、均衡控制单元、电路、系统及存储介质，可以极大地提高均衡效率及均衡速度。为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供了一种主动均衡方法，包括：获取电池组中各电芯的剩余容量，所述电池组包含串联连接的n个电芯，其中n大于等于2；若剩余容量最多的电芯和剩余容量最少的电芯之间的剩余容量差值大于预设差值，在所述电池组中筛选至少一组依次串联连接的电芯，所述至少一组依次串联连接的电芯包括第一组依次串联连接的电芯，所述第一组依次串联连接的电芯包括m个电芯，所述m大于等于2；其中，所述m个电芯的剩余容量总和等于m与所述n个电芯的剩余容量的平均值的乘积；计算所述第一组依次串联连接的电芯的均衡评估值，所述均衡评估值为所述第一组依次串联连接的所述m个电芯中每个电芯的剩余容量与所有电芯的剩余容量的平均值的差值的总和；基于所述第一组依次串联连接的电芯的均衡评估值，确定所述第一组依次串联连接的电芯中每对电芯的均衡控制信号的占空比和频率，以及所述均衡控制信号的均衡时长；其中，所述m个电芯中相邻的两个电芯组成一对电芯；向所述每对电芯对应的主动均衡单元施加所述均衡控制信号并持续所述均衡时长。本专利技术的实施例还提供了一种均衡控制单元，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述主动均衡方法。本专利技术的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述主动均衡方法。本专利技术的实施例还提供了一种主动均衡与驱动电路，应用于串联连接的多个电芯，所述多个电芯中任意相邻的两个电芯形成一对电芯；所述主动均衡与驱动电路包括与多对电芯一一对应的多个主动均衡单元；每个所述主动均衡单元包括电感、与所述一对电芯中的两个电芯分别对应的两个均衡开关、一条或两条驱动支路；两个所述均衡开关串联连接且连接处通过所述电感连接至两个所述电芯的连接处；两个所述均衡开关的自由端分别连接于这对电芯的高电位端和低电位端；所述驱动支路包括依次串联的驱动开关、两个分压电阻；所述分压电阻的自由端连接至所述这对电芯的高电位端；所述驱动开关的控制端用于接收均衡控制信号；两个所述分压电阻的连接处连接至所述驱动支路对应的均衡开关的控制端。其中，所述驱动支路为一条时，一条所述驱动支路对应的均衡开关为两个所述电芯中电位较高的电芯对应的均衡开关，两个所述电芯中电位较低的电芯对应的均衡开关的控制端用于接收所述均衡控制信号；所述驱动支路为两条时，两条所述驱动支路分别对应于两个所述均衡开关。本专利技术的实施例还提供了一种主动均衡系统，包括：串联连接的多个电芯、多个如上所述的主动均衡与驱动电路、模拟前端采样单元、均衡控制单元以及用于为所述模拟前端采样单元、所述均衡控制单元供电的电源供给单元；任意相邻的两个电芯形成一对电芯，每对电芯连接于一个所述主动均衡单元；所述模拟前端采样单元用于采集各所述电芯的电芯电压，所述均衡控制单元用于根据各所述电芯的状态参数输出所述均衡控制信号至所述主动均衡与驱动电路，以实现各所述电芯之间的均衡控制；所述状态参数至少包括所述电芯电压。本专利技术实施例相对于现有技术而言，本申请中可以为每对电芯生成均衡控制信号，且允许多对电芯同时进行均衡；从而可以提高均衡速度；同时，由于采用电感与均衡开关作为电荷转移器件且匹配相应的驱动支路，亦可进一步提高均衡电流，提高均衡速度；而且由于在无需均衡时电感的静态功耗极小，从而可以极大地提高均衡效率。另外，所述基于所述第一组依次串联连接的电芯的均衡评估值，确定所述第一组依次串联连接的电芯中每对电芯的均衡控制信号的占空比和频率，以及所述均衡控制信号的均衡时长，包括：若所述第一组依次串联连接的电芯的均衡评估值大于预设阈值，根据所述主动均衡单元的最大允许电流值确定所述第一组依次串联连接的电芯中每对电芯的均衡控制信号的占空比和频率；根据所述每对电芯的电芯的剩余容量与所有电芯的剩余容量的平均值的差值，以及所述每对电芯的所述均衡控制信号的均衡电流大小，确定所述每对电芯的所述均衡控制信号的均衡时长；其中，所述每对电芯的所述均衡控制信号的均衡电流大小为所述主动均衡单元的最大允许电流值。其中，当均衡评估值大于预设阈值时，表示各电芯之间的电量差距较大；此时以最大允许电流值作为均衡电流大小，并进一步确定均衡电流的均衡时长；本实施例提供了生成均衡控制信号的一种方法，可以在各电芯之间的电量差距较大时，尽可能快地实现电量转移，达到快速均衡的目的。另外，所述基于所述第一组依次串联连接的电芯的均衡评估值，确定所述第一组依次串联连接的电芯中每对电芯的均衡控制信号的占空比和频率，以及所述均衡控制信号的均衡时长，包括：若所述第一组依次串联连接的电芯的均衡评估值小于或等于预设阈值，根据预设的最大容许均衡时长确定所述第一组依次串联连接的电芯中每对电芯对应的均衡控制信号的占空比和频率，以及所述均衡控制信号的均衡时长；其中，所述预设的最大容许均衡时长为所述均衡控制信号的均衡时长。其中，当均衡评估值小于或等于预设阈值时，表示各电芯之间的电量差距不是很大，此时以最大容许均衡时长作为均衡时长，并进一步确定均衡电流的均衡电流大小；本实施例提供了生成均衡控制信号的另一种方法，可以在各电芯之间的电量差距不是太大的情况下，尽可能减少大电流导致的能量耗散相对较大的问题。另外，将多个所述电芯中电位最低的所述电芯记作第一电芯、与所述第一电芯相邻的电芯记作第二电芯；所述第一电芯的负极接地；用于均衡所述第一电芯、所述第二电芯这对电芯的主动均衡单元记作第一主动均衡单元，所述第一主动均衡单元包括一条所述驱动电路；所述主动均衡与驱动电路中除所述第一主动均衡单元外的其他主动均衡单元均包含两条所述驱动支路。本实施例提供了一种具体实现方式；即电位最低的一组电芯对应的主动均衡单元中只需一条驱动支路。另外，所述主动均衡单元还包括保护电阻，所述保护电阻与所述电感并联连接。本实施例中，保护电阻用于泄放电感中未能在均衡过程中被转移的多余能量，以避免电感发生磁饱和，增强系统安全性。另外，所述主动均衡与驱动电路还包括反相单元；所述主动均衡单元包含两条所述驱动支路时，其中一条所述驱动支路中的驱动开关的控制端通过所述反相单元接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主动均衡方法，其特征在于，包括：/n获取电池组中各电芯的剩余容量，所述电池组包含串联连接的n个电芯，其中n大于等于2；/n若剩余容量最多的电芯和剩余容量最少的电芯之间的剩余容量差值大于预设差值，在所述电池组中筛选至少一组依次串联连接的电芯，所述至少一组依次串联连接的电芯包括第一组依次串联连接的电芯，所述第一组依次串联连接的电芯包括m个电芯，所述m大于等于2；其中，所述m个电芯的剩余容量总和等于m与所述n个电芯的剩余容量的平均值的乘积；/n计算所述第一组依次串联连接的电芯的均衡评估值，所述均衡评估值为所述第一组依次串联连接的所述m个电芯中每个电芯的剩余容量与所有电芯的剩余容量的平均值的差值的总和；/n基于所述第一组依次串联连接的电芯的均衡评估值，确定所述第一组依次串联连接的电芯中每对电芯的均衡控制信号的占空比和频率，以及所述均衡控制信号的均衡时长；其中，所述m个电芯中相邻的两个电芯组成一对电芯；/n向所述每对电芯对应的主动均衡单元施加所述均衡控制信号并持续所述均衡时长。/n

【技术特征摘要】
1.一种主动均衡方法，其特征在于，包括：
获取电池组中各电芯的剩余容量，所述电池组包含串联连接的n个电芯，其中n大于等于2；
若剩余容量最多的电芯和剩余容量最少的电芯之间的剩余容量差值大于预设差值，在所述电池组中筛选至少一组依次串联连接的电芯，所述至少一组依次串联连接的电芯包括第一组依次串联连接的电芯，所述第一组依次串联连接的电芯包括m个电芯，所述m大于等于2；其中，所述m个电芯的剩余容量总和等于m与所述n个电芯的剩余容量的平均值的乘积；
计算所述第一组依次串联连接的电芯的均衡评估值，所述均衡评估值为所述第一组依次串联连接的所述m个电芯中每个电芯的剩余容量与所有电芯的剩余容量的平均值的差值的总和；
基于所述第一组依次串联连接的电芯的均衡评估值，确定所述第一组依次串联连接的电芯中每对电芯的均衡控制信号的占空比和频率，以及所述均衡控制信号的均衡时长；其中，所述m个电芯中相邻的两个电芯组成一对电芯；
向所述每对电芯对应的主动均衡单元施加所述均衡控制信号并持续所述均衡时长。


2.根据权利要求1所述的主动均衡方法，其特征在于，所述基于所述第一组依次串联连接的电芯的均衡评估值，确定所述第一组依次串联连接的电芯中每对电芯的均衡控制信号的占空比和频率，以及所述均衡控制信号的均衡时长，包括：
若所述第一组依次串联连接的电芯的均衡评估值大于预设阈值，根据所述主动均衡单元的最大允许电流值确定所述第一组依次串联连接的电芯中每对电芯的均衡控制信号的占空比和频率；
根据所述每对电芯的电芯的剩余容量与所有电芯的剩余容量的平均值的差值，以及所述每对电芯的所述均衡控制信号的均衡电流大小，确定所述每对电芯的所述均衡控制信号的均衡时长；其中，所述每对电芯的所述均衡控制信号的均衡电流大小为所述主动均衡单元的最大允许电流值。


3.根据权利要求1或2所述的主动均衡方法，其特征在于，所述基于所述第一组依次串联连接的电芯的均衡评估值，确定所述第一组依次串联连接的电芯中每对电芯的均衡控制信号的占空比和频率，以及所述均衡控制信号的均衡时长，包括：
若所述第一组依次串联连接的电芯的均衡评估值小于或等于预设阈值，根据预设的最大容许均衡时长确定所述第一组依次串联连接的电芯中每对电芯对应的均衡控制信号的占空比和频率，以及所述均衡控制信号的均衡时长；其中，所述预设的最大容许均衡时长为所述均衡控制信号的均衡时长。


4.根据权利要求1所述的主动均衡方法，其特征在于，所述获取电池组中各电芯的剩余容量，包括：
根据识别出的所述各电芯的类型和采集到的所述各电芯的状态参数，计算所述各电芯的剩余容量。


5.一种均衡控制单元，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至4中任一所述的主动均衡方法。


6.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的主动均衡方法。


7.一种主动均衡与驱动电路，其特征在于，应用于串联连接的多个电芯，所述多个电芯中任意相邻的两个电芯形成一对电芯；所述主动均衡与驱动电路包括与多对电芯一一对应的多个主动均衡单元；每个所述主动均衡单元包括电感、与所述一对电芯中的两个电芯分别对应的两个均衡开关、一条或两条驱动支路；
两个所述均衡开关串联连接且连接处通过所述电感连接至两个所述电芯的连接处；两个所述均衡开关的自由端分别连接于这对电芯的高电位端和低电位端；
所述驱动支路包括依次串联...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁轶琦，但志敏，侯贻真，张伟，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35