【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池均衡控制，具体涉及一种对电池进行主动均衡的控制系统与方法。
技术介绍
1、目前，电池储能装置已经广泛应用于充电式汽车、电单车、电摩和家储系统等应用领域。电池储能装置主要通过多个蓄电单体进行串联，以达到电池储能装置所在系统的电压需求。至今，如何延长电池储能装置的使用寿命，是电池行业新兴发展的一个技术攻关难题。
2、在电池均衡控制
中，蓄电单体也被称为电芯，串联的多个蓄电单体被称做电芯串。美国的德州仪器公司（texas instruments，ti）曾发表了大量文章阐述，电池中的电芯电压使用一段时间后会产生不均衡，而造成电池寿命减短、续航力衰减，以及增加发生燃烧爆炸概率。文章中论证了对电池的电芯进行均衡后就能够延长电池的使用寿命，以及延长电动车行驶续航能力，并且能够降低燃烧和爆炸危险的概率。由此，推动了电池管理系统（battery management system，bms）中的“均衡技术”的蓬勃发展。为实现整个系统需要的安培小时电量，可以将需要的安培小时电量对应的多个电芯串进行并联。由于电池领域的生产工艺限制，串联的多个电芯存在个体性能差异。具体表现为，不同电芯的容量和电压不完全一致；特别是串联在一起的多个电芯，随着充放电次数的增多，电芯之间的电压差异会越加明显。如果不采取有效措施解决，会影响电芯串的蓄电能力，严重的会导致电芯的损坏，甚至引发爆炸等安全事故。
3、在本
中，电池均衡技术分为被动均衡与主动均衡两大类。一般的被动均衡技术是利用电阻承担电压高的电芯释放的电荷，以匹配电
4、电池均衡技术中的另一种技术为主动均衡，则是真正的去重新分配电荷，相对于被动均衡技术，主动均衡技术不是利用外部并联的电阻分流以提升内阻高的电芯在充电中的理想电池电压。利用主动均衡技术，并不只是为了节省被动均衡技术中外部并联的电阻所消耗掉的能量，更重要的是，在电芯断开充放的开路状态量测电压，使得量测到的电芯电压等于内部理想电池电压，不受电池内阻变化大小影响的状况下，主动均衡达到各个电芯电压的一致性平衡，这才能真实有效的提升电池的续航力。当然想要缩短充电时间，就需要放弃部分理想的实现方式，权衡调整测量电压的方式。
5、ti提出一系列主动均衡方案，以将电芯电压较高的电芯的能量搬运到电芯电压较低的电芯去，具体实现是利用多绕线组变压器做电芯电压均衡的媒介，以实现主动均衡。由于变压器的绕线组通过电流时会产生电感，电感的感抗z=jwl,其中w=2πf,π是圆周率，f是频率，电感在高频的阻抗很高，所以一个电压经过高频开关电路在绕线组中产生高频电流，而绕线组在高频的感抗很高。因此可以将绕线组视为电流源，用电流源来连接电压不相等的电压源，可以解决不相等的电压不能并联相接的问题，这是以高频开关电路做升压电路和降压电路的电路基本原理。
6、通过变压器做电芯电压均衡的媒介以实现主动均衡的过程中，是先量测每个电芯的电压，然后主动的将某一节较高电压电芯的能量转换成电感中的磁能，再将磁能转换回电流充到某一节电压较低的电芯。由于要在串联电压高低不同的电芯之间任意切换能量转换的方向，需要极大的双向开关矩阵，并且开关电流要够大，进而造成这个主动均衡的电路非常复杂并且成本昂贵。
7、为了降低主动均衡的成本以及复杂度，其中一种技术是类似ti的方法，即利用多绕线组变压器做电芯电压均衡的媒介，电芯串的顶部和底部接在初级线圈，每单一电芯连接一组次级线圈和一对mos开关能双向导通电流，当某节电芯电压值低于所有串联电芯的电芯平均电压值时，就以反激方式前半周期从所有串联电芯对初级绕线充磁，后半周期再对电芯电压值低于平均电芯电压值的电芯对应的次级线圈放磁，该放磁过程亦即对该节电芯充电，称为底部平衡(bottom balancing)。而当某节电芯电压值高于所有串联电芯的平均电芯电压值时，就以反激方式前半周期从该电芯电压值高于电芯平均电压值电芯对其次级绕线充磁，后半周期再对所有串联电芯对应的初级线圈放磁，该放磁过程亦即对所有电芯一起充电，此称为顶部平衡(top balancing)。具体解释一下充磁过程，即电芯经过开关电路以及绕线导通，导通后电流方向是从电芯流到绕线组，电芯电压在绕线组产生的电流逐渐增加，电能逐渐转换成磁芯中的磁通量，就是电能转成了磁能。因此，这个逐渐建立磁通量的过程称为“充磁”。另外具体解释一下放磁过程，相对充磁过程，反之在放磁过程中，电芯经过开关电路以及绕线导通，导通后电流方向是流回电芯，磁芯中的磁通量逐渐转减少。因此，这个磁能经过绕线组转换回电流逐渐流回到电芯的过程称为“放磁”。
8、上述的底部平衡和顶部平衡是以多绕线组变压器减少了ti提出的开关矩阵大约一半的开关数量。可是即便如此，控制单一电芯从次级绕线组对初级绕线组充磁以及从初级绕线组对从单一电芯的次级绕线组放磁的双向开关矩阵和控制电路仍然非常复杂。于是又产生了很多新的所谓的主动均衡的方法是利用多抽头绕线组变压器做电芯电压均衡的媒介，所有的电芯对变压器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种对电池进行主动均衡的控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的对电池进行主动均衡的控制系统，其特征在于，所述a%的大小与平均电压最高值和平均电压最低值的差值成正比关系;
3.根据权利要求1所述的对电池进行主动均衡的控制系统，其特征在于，所述主控单元，还用于控制除所述平均电压最高的电池组以及除所述平均电压最低的电池组以外的其他电池组进行充磁时的波宽调制占空比为50%，以及控制除所述平均电压最高的电池组以及除所述平均电压最低的电池组以外的其他电池组进行放磁时的波宽调制占空比为50%;
4.根据权利要求2所述的对电池进行主动均衡的控制系统，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的对电池进行主动均衡的控制系统，其特征在于，
6.一种对电池进行主动均衡的控制方法，其特征在于，所述方法应用于上述权利要求1-5中任一所述的对电池进行主动均衡的控制系统，所述系统包括变压器，所述变压器包括N个抽头的绕线组；以及所述系统还包括与所述变压器的所述N个带抽头的绕线组的N个抽头一一对应连接的N个电芯，所述系统还包括模数转换器、主
7.根据权利要求6所述的对电池进行主动均衡的控制方法，其特征在于，所述a%的大小与平均电压最高值和平均电压最低值的差值成正比关系，所述主控单元确认平均电压最高的电池组和平均电压最低的电池组后，所述方法还包括：
8.根据权利要求6所述的对电池进行主动均衡的控制方法，其特征在于，还包括：
9.根据权利要求7所述的对电池进行主动均衡的控制方法，其特征在于，还包括：
10.根据权利要求6所述的对电池进行主动均衡的控制方法，其特征在于，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种对电池进行主动均衡的控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的对电池进行主动均衡的控制系统，其特征在于，所述a%的大小与平均电压最高值和平均电压最低值的差值成正比关系;
3.根据权利要求1所述的对电池进行主动均衡的控制系统，其特征在于，所述主控单元，还用于控制除所述平均电压最高的电池组以及除所述平均电压最低的电池组以外的其他电池组进行充磁时的波宽调制占空比为50%，以及控制除所述平均电压最高的电池组以及除所述平均电压最低的电池组以外的其他电池组进行放磁时的波宽调制占空比为50%;
4.根据权利要求2所述的对电池进行主动均衡的控制系统，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的对电池进行主动均衡的控制系统，其特征在于，
6.一种对电池进行主动均衡的控制方法，其特征在于，所述方法应用于上述权利要求1-5中任一所述的对电池进行主动均衡的控制系统，所述系统包括变压器，所述变压器包括n个抽头的绕线组；以及所述系统还包括与所...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄世蔚，
申请(专利权)人：深圳市沃德芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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