CN103633695A - 一种改进的锂电池组均衡方法及其均衡电路 - Google Patents

一种改进的锂电池组均衡方法及其均衡电路 Download PDF

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CN103633695A CN201310590189.XA CN201310590189A CN103633695A CN 103633695 A CN103633695 A CN 103633695A CN 201310590189 A CN201310590189 A CN 201310590189A CN 103633695 A CN103633695 A CN 103633695A
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Abstract

本发明提出了一种改进的锂电池组均衡方法及其均衡电路，利用聚类分析的方法对电池组各单体电池一个时间段内的各种数据进行聚类分析，对各电池组进行分类，同时结合进行均衡方法判断时刻的各电池的电压，充放电电流等当前信息对前面得到的各分类进行进一步选择，最终得到电池组中需要进行均衡单体电池，并通过控制均衡电路对其进行均衡维护。本发明能够在电池组运行过程中，可以实时的对电池各种特征数据进行分析，挑选出电池组中需要进行均衡充电及均衡放电的单体电池，通过将电池接入均衡电路对需要进行均衡的单体电池进行均衡；而且引入历史电池电压数据，可以有效地避免电压异常电池及电压采集精度的影响，同时结合SOC、SOH等剩余容量相关因素有效地避免了电压与容量不符的情况，有效的保证电池组的一致性，进一步延长电池组的使用寿命。

Description

一种改进的锂电池组均衡方法及其均衡电路
技术领域
本发明涉及电池组均衡领域，尤其涉及一种改进的锂电池组均衡方法及其均衡电路。
背景技术
电动汽车、储能电站、电动自行车等上都需要使用串联单体电池组成的电池组，以适应高电压的需求，所以任何有效地利用成组电池成了目前的关键问题。虽然近年来锂离子电池技术有了巨大的进步，锂电池各种性能都有了明显提高；但锂电池组内单体电池间的不一致性依然普遍存在。锂电池的各个参数在生产过程中存在不同大小的差异，这些差异表现为锂电池内阻、容量、开路电压、充放电电压平台等的不一致。随着锂电池在实际运行中充放电次数的增多，以及温度、自放电等各种因素的影响，这些差异将不断扩大，使得锂电池组电池间的性能差异越来越大，导致电池组中单体电池过充、过放现象，电池组中各单体电池的衰减速度不一致，串联锂电池组的容量由组内最低的单体电池容量决定，故一旦有某个电池出现深度放电，整个电池组就必须停止工作，同样，一旦有某个电池出现过度充电，充电过程也要立即停止，最终导致电池组的使用寿命急剧缩短。
目前均衡方案很多，总结起来一般可分为两种，一种是基于电压的均衡方法，另一种是基于容量的均衡方法。
基于电压的均衡方法是指通过采集得到的单体锂离子电池的电压差异来衡量电池组的不一致现象，并通过各种充电均衡及放电均衡的方式对电压高的电池进行均衡放电、对电压低的电池进行均衡充电。这种方法控制简单，应用广泛。一般有电流分流法与能量转移法两种。电流分流法一般通过电阻等器件调整单体电池上的电流，通过开关等控制均衡电流对电压过高的单体电池进行放电均衡。能量转移法一般是指通过不同介质将能量从高电压电池转移至低电压电池中，进而改善电池组的电压一致性，能量转移的介质可以选取电容、电感、变压器等。
均衡的最根本目的是平衡电池间剩余电量的差异，前面阐述的基于电压的均衡方式能反应容量的特性，但无法准确描述电池的剩余容量状态，可能因此而出现过均衡现象，加剧电池组的一致性变差。锂电池内部的化学材料是造成该现象的原因。锂电池的极化效应导致当电流流过电池时，电池电压偏离其平衡值；由于锂电池生产过程中无法做到完全一致，即在相同的电压下，锂电池的剩余容量值可能不同。所以基于容量的均衡方法弥补了上述不足，在锂电池使用全周期中依然可以提供安全有效的均衡，延长其使用寿命。直接利用均衡模块对剩余容量过大的电池进行均衡放电，对剩余容量过低的电池进行均衡充电。但是基于容量的均衡方法需要准确预估单体电池的SOC，若SOC的准确性得不到保证，均衡的可靠性会大大降低。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种改进的锂电池组均衡方法，能够在电池组运行过程中，可以实时的对电池各种特征数据进行分析，挑选出电池组中需要进行均衡充电及均衡放电的单体电池，同时在需要进行均衡充电的单体电池中可以区分需要进行大电流均衡充电与小电流均衡充电的电池，在需要进行均衡放电的单体电池中可以区分需要进行大电流均衡放电与小电流均衡放电的电池，通过融合均衡方法的均衡模块对需要进行均衡的单体电池进行均衡，有效的保证电池组的一致性，进一步延长电池组的使用寿命。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：
一种改进的锂电池组均衡方法，所述电池组由若干单体电池串联组成，包括下述步骤：
    （1）对电池组                                               
Figure 201310590189X100002DEST_PATH_IMAGE002
进行分析，
Figure 201310590189X100002DEST_PATH_IMAGE004
为电池组单体电池个数，
Figure 201310590189X100002DEST_PATH_IMAGE006
,且为整数；
（2）收集分析数据；测量并选取m个历史时刻的电压vol，m为大于等于1的整数，并计算得到该时刻的荷电状态SOC和健康状态SOH，再结合各单体电池对应的额定容量cap、均衡持续时间EquiT、均衡电流EquiI，进而得到原始数据矩阵如下：
Figure 201310590189X100002DEST_PATH_IMAGE008
（3）对原始数据矩阵
Figure 201310590189X100002DEST_PATH_IMAGE010
进行各单体电池间各类数据归一化处理，即针对矩阵中每一列独立进行归一化处理，得到数据矩阵
Figure 201310590189X100002DEST_PATH_IMAGE012
，如下：
Figure 201310590189X100002DEST_PATH_IMAGE014
Figure 201310590189X100002DEST_PATH_IMAGE016
为第
Figure 201310590189X100002DEST_PATH_IMAGE018
个单体电池第个信息量归一化后对应的数值，
Figure 201310590189X100002DEST_PATH_IMAGE022
，
Figure 201310590189X100002DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure DEST_PATH_IMAGE018A
、为整数；
（4）单体电池分类
4.1计算矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE012A
中每个信息量的平均值，继而得到各信息量的平均向量
Figure 201310590189X100002DEST_PATH_IMAGE026
，；
4.2计算每个单体电池信息向量
Figure 201310590189X100002DEST_PATH_IMAGE030
与平均向量
Figure DEST_PATH_IMAGE026A
的距离，
Figure 201310590189X100002DEST_PATH_IMAGE032
，计算方法如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE034
Figure DEST_PATH_IMAGE036
为电池各信息量的权值，且
Figure DEST_PATH_IMAGE038
；
进而得到距离向量
4.3根据上述距离向量对各单体电池进行分类，分成3类，根据设定的距离阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE042
、
Figure DEST_PATH_IMAGE044
遍历矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE046
的上三角形部分或下三角形部分，
Figure DEST_PATH_IMAGE048
，
Figure DEST_PATH_IMAGE050
，
Figure DEST_PATH_IMAGE052
；当 
Figure DEST_PATH_IMAGE054
时，第
Figure DEST_PATH_IMAGE056
个单体电池属于第一类，从而得到第一类单体电池集合为
Figure DEST_PATH_IMAGE058
，
Figure DEST_PATH_IMAGE060
；当 
Figure DEST_PATH_IMAGE062
时，得到第二类单体电池集合为
Figure DEST_PATH_IMAGE064
，
Figure DEST_PATH_IMAGE066
；当 
Figure DEST_PATH_IMAGE068
时，得到第三类单体电池集合为
Figure DEST_PATH_IMAGE070
，
Figure DEST_PATH_IMAGE072
；
（5）根据步骤（4）得到第一类单体电池集合为
Figure DEST_PATH_IMAGE058A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE074
，结合实时采集的单体电池电压得到该时刻的平均电压为
Figure DEST_PATH_IMAGE078
；根据设定的电压阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE080
、
Figure DEST_PATH_IMAGE082
遍历
Figure DEST_PATH_IMAGE058AA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE084
，
Figure DEST_PATH_IMAGE086
，对应的实时采集单体电压为
Figure DEST_PATH_IMAGE088
；当
Figure DEST_PATH_IMAGE090
时，则认为
Figure DEST_PATH_IMAGE092
需要进行大电流均衡充电，当
Figure DEST_PATH_IMAGE094
时，则认为
Figure DEST_PATH_IMAGE092A
需要进行小电流均衡放电；当时，则认为
Figure DEST_PATH_IMAGE092AA
需要进行大电流均衡放电；当
Figure DEST_PATH_IMAGE098
时，则认为
Figure DEST_PATH_IMAGE092AAA
需要进行小电流均衡放电；进而得到需要进行大电流均衡充电的电池集合
Figure DEST_PATH_IMAGE100
，
Figure DEST_PATH_IMAGE102
，需要进行大电流均衡放电的电池集合
Figure DEST_PATH_IMAGE104
，
Figure DEST_PATH_IMAGE106
；
（6）根据步骤（4）得到第二类单体电池集合为
Figure DEST_PATH_IMAGE064A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE066A
，结合实时采集的单体电池电压
Figure DEST_PATH_IMAGE108
得到该时刻的平均电压为
Figure DEST_PATH_IMAGE078A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE032A
；根据设定的电压阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE110
遍历
Figure DEST_PATH_IMAGE064AA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE112
，对应的实时采集单体电压为
Figure DEST_PATH_IMAGE114
，
Figure DEST_PATH_IMAGE116
；当时，则认为
Figure DEST_PATH_IMAGE120
需要进行小电流均衡充电，结合步骤（5）中得到的需要小电流均衡充电的单体电池，从而得到需要进行小电流充电的电池集合
Figure DEST_PATH_IMAGE122
，
Figure DEST_PATH_IMAGE124
；当
Figure DEST_PATH_IMAGE126
时，则认为
Figure DEST_PATH_IMAGE120A
需要进行小电流均衡放电，结合步骤（5）中得到的需要小电流均衡放电的单体电池，从而得到需要进行小电流放电的电池集合
Figure DEST_PATH_IMAGE128
，
Figure DEST_PATH_IMAGE130
；
（7）采用电池组均衡电路对上述电池集合
Figure DEST_PATH_IMAGE100A
进行大电流均衡充电，对电池集合
Figure DEST_PATH_IMAGE104A
进行大电流均衡放电，对电池集合
Figure DEST_PATH_IMAGE122A
进行小电流均衡充电，对电池集合
Figure DEST_PATH_IMAGE128A
进行小电流均衡放电，其它电池无需操作，从而达到维护电池组的目的。
荷电状态SOC(state of charge)是指蓄电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示。其取值范围为0～1，当SOC=0时表示电池放电完全，当SOC=1时表示电池完全充满。
电池的健康状态SOH（State of Health）用来描述动力电池的健康状态，特别用于电动汽车领域各种动力电池，比如铅酸电池、镍氢电池、锂电池等的健康状况，剩余寿命等。SOH的计算或估算可参照现有技术中公开的方法，如中国专利102508164A、101208847、 102866361A、 102520361A等公开的方法。
作为优选，步骤（2）中每个单体电池在m个时刻的电压取值均不相同。
一种锂电池组均衡电路，电池组由n个单体电池B串联而成，
Figure 201310590189X100002DEST_PATH_IMAGE006A
，其包括均衡控制器U、n个能量转移式电路、充放电电路、恒流源VS、恒流负载R、开关KA和开关KC，所述恒流源VS、充放电电路、开关KC、开关KA和单体电池B构成大电流均衡充电电路，所述恒流负载R、充放电电路、开关KC、开关KA和单体电池B构成大电流均衡放电电路；每个能量转移式电路包括变压器T、恒流模块Rx和开关KB，所述变压器T的主线圈的输入端相互串联，并连接电池组的正极，所述变压器T的主线圈的输出端相互串联，并连接电池组的负极，每个能量转移式电路连接在对应单体电池的正负极，所述均衡控制器U控制开关KA、开关KB、开关KC的导通和断开。
作为优选，所述开关KC为双刀双掷开关。
作为优选，所述单体电池B正负极连接在变压器T的副线圈的两端，所述恒流模块Rx的一端连接在单体电池的正极，恒流模块Rx的另一端连接在副线圈的输入端。
作为优选，所述恒流负载R包括集成电路U1、三极管Q1、电源BAT和滑动电阻RS，所述集成电路U1的负极输入端连接三极管Q1的集电极，集成电路U1的输出端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接电源BAT的正极，三极管Q1的集电极连接滑动电阻RS的一端，滑动电阻RS的另一端连接到电源BAT的负极。
本发明利用聚类分析的方法对电池组各单体电池一个时间段内的各种数据进行聚类分析，对各电池组进行分类，同时结合进行均衡方法判断时刻的各电池的电压，充放电电流等当前信息对前面得到的各分类进行进一步选择，最终得到电池组中需要进行均衡单体电池，并通过控制均衡电路对其进行均衡维护。本发明能够在电池组运行过程中，可以实时的对电池各种特征数据进行分析，挑选出电池组中需要进行均衡充电及均衡放电的单体电池，通过将需要均衡的单体电池接入电池均衡电路，对需要进行均衡的单体电池进行均衡；而且引入历史电池电压数据，可以有效地避免电压异常电池及电压采集精度的影响，同时结合SOC、SOH等剩余容量相关因素有效地避免了电压与容量不符的情况，有效的保证电池组的一致性，进一步延长电池组的使用寿命。
附图说明
图1为本发明所述的一种锂电池组的均衡电路的电路示意图。
图2为本发明所述的均衡负载的电路示意图。
具体实施方式
本发明的特征及优点将通过实施例进行详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
一种改进的锂电池组均衡方法，所述电池组由若干单体电池串联组成，包括下述步骤：
   （1）对电池组
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
进行分析，
Figure DEST_PATH_IMAGE004AA
为电池组单体电池个数，
Figure 201310590189X100002DEST_PATH_IMAGE006AA
,且
Figure DEST_PATH_IMAGE004AAA
为整数；
（2）收集分析数据；测量并选取m个历史时刻的电压vol，m为大于等于1的整数，并计算得到该时刻的荷电状态SOC和健康状态SOH，再结合各单体电池对应的额定容量cap、均衡持续时间EquiT、均衡电流EquiI，进而得到原始数据矩阵如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE008A
（3）对原始数据矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE010A
进行各单体电池间各类数据归一化处理，即针对矩阵中每一列独立进行归一化处理，得到数据矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE012AA
，如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE014A
Figure DEST_PATH_IMAGE016A
为第
Figure DEST_PATH_IMAGE018AA
个单体电池第
Figure DEST_PATH_IMAGE020AA
个信息量归一化后对应的数值，
Figure DEST_PATH_IMAGE022A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE024A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE018AAA
、
Figure DEST_PATH_IMAGE020AAA
为整数；
（4）单体电池分类
4.1计算矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE012AAA
中每个信息量的平均值，继而得到各信息量的平均向量
Figure DEST_PATH_IMAGE026AA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE028A
；
4.2 计算每个单体电池信息向量
Figure DEST_PATH_IMAGE030A
与平均向量的距离，
Figure DEST_PATH_IMAGE032AA
，计算方法如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE034A
为电池各信息量的权值，且
Figure DEST_PATH_IMAGE038A
；
进而得到距离向量
Figure DEST_PATH_IMAGE040A
4.3根据上述距离向量对各单体电池进行分类，分成3类，根据设定的距离阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE042A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE044A
遍历矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE046A
的上三角形部分或下三角形部分，
Figure DEST_PATH_IMAGE048A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE050A
，；当 
Figure DEST_PATH_IMAGE054A
时，第
Figure DEST_PATH_IMAGE056A
个单体电池属于第一类，从而得到第一类单体电池集合为
Figure DEST_PATH_IMAGE058AAA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE060A
；当 
Figure DEST_PATH_IMAGE062A
时，得到第二类单体电池集合为
Figure DEST_PATH_IMAGE064AAA
，；当 时，得到第三类单体电池集合为
Figure DEST_PATH_IMAGE070A
，；
（5）根据步骤（4）得到第一类单体电池集合为，
Figure DEST_PATH_IMAGE074A
，结合实时采集的单体电池电压
Figure DEST_PATH_IMAGE076A
得到该时刻的平均电压为
Figure DEST_PATH_IMAGE078AA
；根据设定的电压阈值、
Figure DEST_PATH_IMAGE082A
遍历
Figure DEST_PATH_IMAGE058AAAAA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE084A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE086A
，对应的实时采集单体电压为
Figure DEST_PATH_IMAGE088A
；当时，则认为
Figure DEST_PATH_IMAGE092AAAA
需要进行大电流均衡充电，当
Figure DEST_PATH_IMAGE094A
时，则认为
Figure DEST_PATH_IMAGE092AAAAA
需要进行小电流均衡放电；当
Figure DEST_PATH_IMAGE096A
时，则认为
Figure DEST_PATH_IMAGE092AAAAAA
需要进行大电流均衡放电；当
Figure DEST_PATH_IMAGE098A
时，则认为
Figure DEST_PATH_IMAGE092AAAAAAA
需要进行小电流均衡放电；进而得到需要进行大电流均衡充电的电池集合
Figure DEST_PATH_IMAGE100AA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE102A
，需要进行大电流均衡放电的电池集合
Figure DEST_PATH_IMAGE104AA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE106A
；
（6）根据步骤（4）得到第二类单体电池集合为
Figure DEST_PATH_IMAGE064AAAA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE066AAA
，结合实时采集的单体电池电压
Figure DEST_PATH_IMAGE108A
得到该时刻的平均电压为
Figure DEST_PATH_IMAGE078AAA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE032AAA
；根据设定的电压阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE110A
遍历
Figure DEST_PATH_IMAGE064AAAAA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE112A
，对应的实时采集单体电压为
Figure DEST_PATH_IMAGE114A
，；当
Figure DEST_PATH_IMAGE118A
时，则认为
Figure DEST_PATH_IMAGE120AA
需要进行小电流均衡充电，结合步骤（5）中得到的需要小电流均衡充电的单体电池，从而得到需要进行小电流充电的电池集合
Figure DEST_PATH_IMAGE122AA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE124A
；当时，则认为需要进行小电流均衡放电，结合步骤（5）中得到的需要小电流均衡放电的单体电池，从而得到需要进行小电流放电的电池集合
Figure DEST_PATH_IMAGE128AA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE130A
；
（7）采用电池组均衡电路对上述电池集合
Figure DEST_PATH_IMAGE100AAA
进行大电流均衡充电，对电池集合
Figure DEST_PATH_IMAGE104AAA
进行大电流均衡放电，对电池集合
Figure DEST_PATH_IMAGE122AAA
进行小电流均衡充电，对电池集合
Figure DEST_PATH_IMAGE128AAA
进行小电流均衡放电，其它电池无需操作，从而达到维护电池组的目的。
如图1和2所示，一种锂电池组的均衡电路，电池组由n个单体电池B串联而成，，其包括均衡控制器U、n个能量转移式电路、充放电电路、恒流源VS、恒流负载R、开关KA和开关KC，所述恒流源VS、充放电电路、开关KC、开关KA和单体电池B构成大电流均衡充电电路，所述恒流负载R、充放电电路、开关KC、开关KA和单体电池B构成大电流均衡放电电路；每个能量转移式电路包括变压器T、恒流模块Rx和开关KB，所述变压器T的主线圈的输入端相互串联，并连接电池组的正极，所述变压器T的主线圈的输出端相互串联，并连接电池组的负极；每个能量转移式电路连接在对应单体电池的正负极，所述均衡控制器U控制开关KA、开关KB、开关KC的导通和断开；所述开关KC为双刀双掷开关；所述单体电池B正负极连接在变压器T的副线圈的两端，所述恒流模块Rx的一端连接在单体电池的正极，恒流模块Rx的另一端连接在副线圈的输入端；所述恒流负载R包括集成电路U1、三极管Q1、电源BAT和滑动电阻RS，所述集成电路U1的负极输入端连接三极管Q1的集电极，集成电路U1的输出端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接电源BAT的正极，三极管Q1的集电极连接滑动电阻RS的一端，滑动电阻RS的另一端连接到电源BAT的负极。
本发明的工作原理：先将电池组中的需要均衡的单体电池B1～Bn分别并联连接到对应的电路中，当单体电池Bi，i∈n，需要进行充电时，均衡控制器U输出信号，开关KC打向恒流源VS，闭合开关KAi、断开剩余开关，构成充电回路，可以对单体电池Bi进行充电；
当单体电池Bj，j∈n，需要进行放电时，均衡控制器U输出信号，开关KC打向恒流负载R，闭合开关KAj，断开剩余开关，构成放电回路，可以对单体电池Bj进行放电；
当需要给电池Bx、By，x,y∈n，转移能量时，均衡控制器输U出信号，闭合开关KBx、KBy，断开剩余开关，导通电池Bx、By的转移回路，这时整组电池的能量通过变压器Tx、Ty以恒定电流给Bx、By充电，电池回路上的恒定均衡电流通过恒流模块Rx控制。
利用本发明提出的均衡方法和均衡电路对电池组进行维护，选取10节的锂离子电池串联成电池组，电池组内各单体锂电池参数如下：额定电压3.2V，额定容量为60Ah，充电截止电压3.65V。
下面以一次数据为例，选取4次历史电压数据，结合剩余容量与额定容量数据，得到如下数据矩阵：
对上述数据矩阵进行处理，得到需要大电流均衡充电单体电池集合
Figure 201310590189X100002DEST_PATH_IMAGE134
，需要均衡放电的单体电池集合
Figure DEST_PATH_IMAGE136
。
采用均衡电路对电池组进行均衡，将单体电池5和单体电池9接入均衡电路中，通过大电流均衡充电电路对单体电池5进行均衡充电，通过大电流均衡放电电路单体电池9进行均衡放电。
经过一次完整的充放电操作后，均衡前后的效果如下：
电池号 均衡前电压 均衡后电压 均衡前SOC 均衡后SOC
1 3.322 3.222 43.9 10.6
2 3.316 3.216 43.1 9.8
3 3.33 3.225 44.2 10.9
4 3.319 3.218 43.4 10.1
5 3.302 3.211 36.6 8.3
6 3.323 3.222 44.0 10.7
7 3.317 3.217 43.3 10.0
8 3.320 3.220 43.6 10.3
9 3.321 3.230 48.1 12.1
10 3.320 3.220 43.8 10.5
由上表可以看出，均衡前各单体电池最大压差为28mv，均衡后的最大压差为19mv，经过一个充放电循环的均衡维护最大压差缩小了7mv，可以说明均衡的有效性；同时，均衡前各单体电池最大的容量差为11.5%，均衡后的容量差为3.8%，经过一个充放电循环的均衡维护容量差缩短了7.7%。由上述数据及结果显示，该均衡电路与方法是合理有效的，能在较短的时间能改善电池组的电压一致性及容量一致性。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种改进的锂电池组均衡方法，其特征在于：所述电池组由若干单体电池串联组成，包括下述步骤：
    （1）对电池组                                                
Figure 272895DEST_PATH_IMAGE002
进行分析，为电池组单体电池个数，,且
Figure 692353DEST_PATH_IMAGE004
为整数；
（2）收集分析数据；测量并选取m个历史时刻的电压vol，m为大于等于1的整数，并计算得到该时刻的荷电状态SOC和健康状态SOH，再结合各单体电池对应的额定容量cap、均衡持续时间EquiT、均衡电流EquiI，进而得到原始数据矩阵如下：
Figure 201310590189X100001DEST_PATH_IMAGE007
（3）对原始数据矩阵
Figure 201310590189X100001DEST_PATH_IMAGE009
进行各单体电池间各类数据归一化处理，即针对矩阵中每一列独立进行归一化处理，得到数据矩阵，如下：
Figure 91104DEST_PATH_IMAGE012
Figure 520949DEST_PATH_IMAGE014
为第
Figure 762574DEST_PATH_IMAGE016
个单体电池第个信息量归一化后对应的数值，，
Figure 954018DEST_PATH_IMAGE022
，
Figure 682940DEST_PATH_IMAGE016
、为整数；
（4）单体电池分类
4.1计算矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE023
中每个信息量的平均值，继而得到各信息量的平均向量
Figure DEST_PATH_IMAGE025
，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
；
4.2 计算每个单体电池信息向量
Figure DEST_PATH_IMAGE029
与平均向量
Figure 135098DEST_PATH_IMAGE025
的距离，
Figure 201310590189X100001DEST_PATH_IMAGE031
，计算方法如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE033
Figure DEST_PATH_IMAGE035
为电池各信息量的权值，且
Figure DEST_PATH_IMAGE037
；
进而得到距离向量
Figure DEST_PATH_IMAGE039
4.3根据上述距离向量对各单体电池进行分类，分成3类，根据设定的距离阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE041
、遍历矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE045
的上三角形部分或下三角形部分，
Figure DEST_PATH_IMAGE047
，
Figure DEST_PATH_IMAGE049
，；当 
Figure DEST_PATH_IMAGE053
时，第
Figure DEST_PATH_IMAGE055
个单体电池属于第一类，从而得到第一类单体电池集合为
Figure DEST_PATH_IMAGE057
，
Figure DEST_PATH_IMAGE059
；当 
Figure DEST_PATH_IMAGE061
时，得到第二类单体电池集合为
Figure DEST_PATH_IMAGE063
，
Figure DEST_PATH_IMAGE065
；当 
Figure DEST_PATH_IMAGE067
时，得到第三类单体电池集合为
Figure DEST_PATH_IMAGE069
，
Figure DEST_PATH_IMAGE071
；
（5）根据步骤（4）得到第一类单体电池集合为，
Figure 418235DEST_PATH_IMAGE074
，结合实时采集的单体电池电压
Figure 238424DEST_PATH_IMAGE076
得到该时刻的平均电压为
Figure 590908DEST_PATH_IMAGE078
；根据设定的电压阈值、
Figure 909074DEST_PATH_IMAGE082
遍历
Figure 329691DEST_PATH_IMAGE057
，，，对应的实时采集单体电压为
Figure 778624DEST_PATH_IMAGE088
；当时，则认为
Figure 22619DEST_PATH_IMAGE092
需要进行大电流均衡充电，当时，则认为
Figure 657180DEST_PATH_IMAGE092
需要进行小电流均衡放电；当时，则认为
Figure 804445DEST_PATH_IMAGE092
需要进行大电流均衡放电；当
Figure 994118DEST_PATH_IMAGE098
时，则认为
Figure 831624DEST_PATH_IMAGE092
需要进行小电流均衡放电；进而得到需要进行大电流均衡充电的电池集合
Figure 397734DEST_PATH_IMAGE100
，，需要进行大电流均衡放电的电池集合
Figure 997660DEST_PATH_IMAGE104
，
Figure 384779DEST_PATH_IMAGE106
；
（6）根据步骤（4）得到第二类单体电池集合为
Figure DEST_PATH_IMAGE107
，
Figure 754580DEST_PATH_IMAGE065
，结合实时采集的单体电池电压
Figure DEST_PATH_IMAGE109
得到该时刻的平均电压为
Figure 582859DEST_PATH_IMAGE078
，
Figure 379914DEST_PATH_IMAGE031
；根据设定的电压阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE111
遍历
Figure 926433DEST_PATH_IMAGE112
，
Figure 99925DEST_PATH_IMAGE114
，对应的实时采集单体电压为
Figure 48289DEST_PATH_IMAGE116
，
Figure 16245DEST_PATH_IMAGE118
；当
Figure 112377DEST_PATH_IMAGE120
时，则认为
Figure 758735DEST_PATH_IMAGE122
需要进行小电流均衡充电，结合步骤（5）中得到的需要小电流均衡充电的单体电池，从而得到需要进行小电流充电的电池集合，
Figure 762780DEST_PATH_IMAGE126
；当
Figure 346208DEST_PATH_IMAGE128
时，则认为需要进行小电流均衡放电，结合步骤（5）中得到的需要小电流均衡放电的单体电池，从而得到需要进行小电流放电的电池集合，
Figure DEST_PATH_IMAGE132
；
（7）采用电池组均衡电路对上述电池集合进行大电流均衡充电，对电池集合
Figure 766322DEST_PATH_IMAGE104
进行大电流均衡放电，对电池集合
Figure DEST_PATH_IMAGE134
进行小电流均衡充电，对电池集合
Figure DEST_PATH_IMAGE135
进行小电流均衡放电，其它电池无需操作，从而达到维护电池组的目的。
2.如权利要求1所述的一种改进的锂电池组均衡方法，其特征在于：步骤（2）中每个单体电池在m个时刻的电压取值均不相同。
3.一种锂电池组均衡电路，电池组由n个单体电池B串联而成，
Figure 774730DEST_PATH_IMAGE006
，其特征在于：其包括均衡控制器U、n个能量转移式电路、充放电电路、恒流源VS、恒流负载R、开关KA和开关KC，所述恒流源VS、充放电电路、开关KC、开关KA和单体电池B构成大电流均衡充电电路，所述恒流负载R、充放电电路、开关KC、开关KA和单体电池B构成大电流均衡放电电路；每个能量转移式电路包括变压器T、恒流模块Rx和开关KB，所述变压器T的主线圈的输入端相互串联，并连接电池组的正极，所述变压器T的主线圈的输出端相互串联，并连接电池组的负极，每个能量转移式电路连接在对应单体电池的正负极，所述均衡控制器U控制开关KA、开关KB、开关KC的导通和断开。
4.如权利要求3所述的一种锂电池组均衡电路，其特征在于:所述开关KC为双刀双掷开关。
5.如权利要求3所述的一种锂电池组均衡电路，其特征在于:所述单体电池B正负极连接在变压器T的副线圈的两端，所述恒流模块Rx的一端连接在单体电池的正极，恒流模块Rx的另一端连接在副线圈的输入端。
6.如权利要求3所述的一种锂电池组均衡电路，其特征在于：所述恒流负载R包括集成电路U1、三极管Q1、电源BAT和滑动电阻RS，所述集成电路U1的负极输入端连接三极管Q1的集电极，集成电路U1的输出端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接电源BAT的正极，三极管Q1的集电极连接滑动电阻RS的一端，滑动电阻RS的另一端连接到电源BAT的负极。
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