CN111463858A - 主动均衡方法、均衡控制单元、电路、系统及存储介质 - Google Patents

主动均衡方法、均衡控制单元、电路、系统及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN111463858A
CN111463858A CN202010275429.7A CN202010275429A CN111463858A CN 111463858 A CN111463858 A CN 111463858A CN 202010275429 A CN202010275429 A CN 202010275429A CN 111463858 A CN111463858 A CN 111463858A
Authority
CN
China
Prior art keywords
equalization
cell
active
cells
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010275429.7A
Other languages
English (en)
Inventor
梁轶琦
但志敏
侯贻真
张伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Original Assignee
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Contemporary Amperex Technology Co Ltd filed Critical Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority to CN202010275429.7A priority Critical patent/CN111463858A/zh
Publication of CN111463858A publication Critical patent/CN111463858A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0019—Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明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。

Description

主动均衡方法、均衡控制单元、电路、系统及存储介质
技术领域
本发明实施例涉及电池管理技术领域，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。
背景技术
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。
发明内容
本发明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，本发明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。
本发明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。
本发明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。
本发明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。
本发明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。
本发明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收所述均衡控制信号；所述主动均衡单元包含一条所述驱动支路时，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收所述均衡控制信号；或者，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通过所述反相单元接收所述均衡控制信号。本实施例中，反相器降低了两个均衡开关同时导通的风险。
另外，所述主动均衡与驱动电路还包括无线传输单元，各所述驱动开关的控制端连接于所述无线传输单元，且通过所述无线传输单元接收所述均衡控制信号。本实施例的方案中，主动均衡与驱动电路可以无线接收均衡控制信号，即可以实现主动均衡与驱动电路与发送均衡控制信号的均衡控制单元之间的无线通讯，从而避免传统隔离CAN或菊花链通信等方式线束复杂、硬件成本较高且容易失效的问题。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是根据本申请第一实施例中主动均衡与驱动电路的示意图；
图2是根据本申请第二实施例中主动均衡与驱动电路的示意图；
图3是根据本申请第三实施例中主动均衡与驱动电路的示意图；
图4是根据本申请第四实施例中主动均衡与驱动电路的示意图；
图5是根据本申请第五实施例中主动均衡与驱动电路的示意图；
图6是根据本申请第七实施例中主动均衡与驱动电路的示意图；
图7是根据本申请第八实施例中主动均衡系统的示意图；
图8是根据本申请第九实施例中主动均衡方法的流程图；
图9是根据本申请第九实施例中步骤105的具体流程图；
图10是根据本申请第十实施例的均衡控制单元的方框图。
具体实施例
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
本发明的第一实施例涉及一种主动均衡与驱动电路，应用于串联连接的多个电芯，多个电芯中任意相邻的两个电芯形成一对电芯；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。如图1中所示，电池组包含串联连接的n个电芯Cell_1、Cell_2、Cell_3、……、Cell_n-1、Cell_n；n为大于或等于2的整数，Cell_n的正极为该电池组的正极，Cell_1的负极为该电池组的负极，此处该电池组的负极接地。其中，Cell_1、Cell_2为一对电芯，Cell_2、Cell_3为一对电芯，Cell_3、Cell_4为一对电芯，……，Cell_n-1、Cell_n为一对电芯；即n个电芯总共包含n-1对电芯。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，即表示主动均衡与驱动电路10包含的多个主动均衡单元的数量与多对电芯的数量相等，也是n-1个；每个主动均衡单元用于为一对电芯进行电压均衡；如图1中，主动均衡单元10_1用于为Cell_1、Cell_2这对电芯进行电压均衡、主动均衡单元10_2用于为Cell_2、Cell_3这对电芯进行电压均衡、……、主动均衡单元10_n-1用于为Cell_n-1、Cell_n这对电芯进行电压均衡。
每个主动均衡单元包括电感、与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。如图1中，n-1个主动均衡单元中，主动均衡单元10_1中包含一条驱动支路，主动均衡单元10_2、主动均衡单元10_3、……、主动均衡单元10_n中均包含两条驱动支路。
每条驱动支路包括依次串联的驱动开关、两个分压电阻；分压电阻的自由端连接至这对电芯的高电位端；驱动开关的控制端用于接收均衡控制信号；两个分压电阻的连接处连接至驱动支路对应的均衡开关的控制端，以控制均衡开关闭合或断开；均衡开关被控制为闭合时，均衡开关对应的电芯中的电量被转移到电感中或者电感中的电量被转移到均衡开关对应的电芯中。其中，均衡控制信号由均衡控制单元根据采集的各电芯的状态参数生成，并输出至各驱动开关的控制端；本实施例中的均衡控制信号为脉冲宽度调制PWM信号。
本实施例中的各均衡开关、各驱动开关均为场效应晶体管；例如各均衡开关均为P型场效应晶体管，各驱动开关均为N型场效应晶体管；然并不以此为限。由于无需均衡时主动均衡与驱动电路处于非工作状态，即均衡开关、驱动开关被控制为断开，而场效应晶体管的静态功耗极小，从而可以进一步提高均衡效率。
以下对包含一条驱动支路的主动均衡单元10_1进行说明。
在主动均衡单元10_1中，两个均衡开关M1、M2串联连接，且连接处A1通过电感L1连接至Cell_1、Cell_2的连接处B1；均衡开关M1的自由端F1连接至这对电芯Cell_1、Cell_2的低电位端，即电芯Cell_1的负极；均衡开关M2的自由端F2连接至这对电芯Cell_1、Cell_2的高电位端，即电芯Cell_2的正极。如图1中，均衡开关M1的自由端F1是均衡开关M1的源极。
一条驱动支路D1包括依次串联的驱动开关M3、两个分压电阻R3、R4；其中，分压电阻R3连接在驱动开关M3和分压电阻R4之间，分压电阻R4的自由端连接至这对电芯Cell_1、Cell_2的高电位端，即电芯Cell_2的正极。两个分压电阻R3、R4的连接处C1连接至驱动支路对应的均衡开关M2的控制端，即均衡开关M2的栅极，以控制均衡开关M2闭合或断开；驱动开关M3的控制端用于接收均衡控制信号PWM1；均衡开关M1的控制端也用于接收均衡控制信号PWM1。
即，均衡开关M1直接由均衡控制信号PWM1驱动以被控制为闭合或断开，均衡开关M1被控制为闭合时，均衡开关M1对应的电芯Cell_1中的电量被转移到电感L1中或者电感L1中的电量被转移到均衡开关M1对应的电芯Cell_1中。均衡开关M2由被驱动支路D1电压拉升后的均衡控制信号控制为闭合或断开，均衡开关M2被控制为闭合时，均衡开关M2对应的电芯Cell_2中的电量被转移到电感L1中或者电感L1中的电量被转移到均衡开关M2对应的电芯Cell_2中。
如图1中，均衡开关M1的漏极连接于电芯Cell_1的正极，源极连接至电芯Cell_1的负极，且电芯Cell_1的负极接地，即均衡开关M1的源极接地，因此，均衡控制信号PWM1足以驱动均衡开关M1闭合或断开。而均衡开关M2的第一端连接于电芯Cell_2的正极，第二端连接至电芯Cell_2的负极，其中电芯Cell_2的负极是电芯Cell_1的正极，即电芯Cell_2的负极的电压等于电芯Cell_1的电压；由于均衡控制单元输出的均衡控制信号PWM1的电压通常不是很高，因此使用驱动支路来拉升均衡控制信号的电压大小，以能够驱动均衡开关M2闭合或断开。其中，两个分压电阻R3、R4的阻值可以根据需要设定，即只要可以使得从连接处C1输出的经过电压拉升后的均衡控制信号PWM1可以驱动均衡开关M2闭合或断开。均衡开关M2的第二端的电压越高，驱动支路需要将均衡控制信号的电压拉升得越高。
电芯Cell_1、Cell_2之间进行均衡时电荷的转移方式，具体如下。在电感L1中未储存有电量时，若先将均衡开关M1闭合，则电芯Cell_1中的部分电量被转移到电感L1，再将均衡开关M2闭合，电感L1中的部分电量被转移到电芯Cell_2中，从而实现将电芯Cell_1中的部分电量转移到电芯Cell_2中。在电感L1中未储存有电量时，若先将均衡开关M2闭合，则电芯Cell_2中的部分电量被转移到电感L1，再将均衡开关M1闭合，电感L1中的部分电量被转移到电芯Cell_1中，从而实现将电芯Cell_2中的部分电量转移到电芯Cell_1中。
以下对包含两条驱动支路的主动均衡单元进行说明，以主动均衡单元10_2为例进行说明。
在主动均衡单元10_2中，两个均衡开关M4、M5串联连接，且连接处A2通过电感L2连接至Cell_2、Cell_3的连接处B2；均衡开关M4的自由端F4连接至这对电芯Cell_2、Cell_3的低电位端，即电芯Cell_2的负极；均衡开关M5的自由端F5连接至这对电芯Cell_2、Cell_3的高电位端，即电芯Cell_3的正极。
一条驱动支路D2-1包括依次串联的驱动开关M6、两个分压电阻R5、R6；其中，分压电阻R5连接在驱动开关M6和分压电阻R6之间，分压电阻R6的自由端连接至这对电芯Cell_2、Cell_3的高电位端，即电芯Cell_3的正极。两个分压电阻R5、R6的连接处C2-1连接至驱动支路D2-1对应的均衡开关M4的控制端，以控制均衡开关M4闭合或断开；驱动开关M6的控制端用于接收均衡控制信号PWM2。
另一条驱动支路D2-2包括依次串联的驱动开关M7、两个分压电阻R7、R8；其中，分压电阻R7连接在驱动开关M7和分压电阻R8之间，分压电阻R8的自由端连接至这对电芯Cell_2、Cell_3的高电位端，即电芯Cell_3的正极。两个分压电阻R7、R8的连接处C2-2连接至该驱动支路D2-2对应的均衡开关M5的控制端，以控制均衡开关M5闭合或断开；驱动开关M7的控制端用于接收均衡控制信号PWM2。
即，均衡开关M4由被驱动支路D2-1电压拉升后的均衡控制信号控制为闭合或断开，均衡开关M4被控制为闭合时，均衡开关M4对应的电芯Cell_2中的电量被转移到电感L2中或者电感L2中的电量被转移到均衡开关M4对应的电芯Cell_2中。均衡开关M5由被驱动支路D2-2电压拉升后的均衡控制信号控制为闭合或断开，均衡开关M5被控制为闭合时，均衡开关M5对应的电芯Cell_3中的电量被转移到电感L2中或者电感L2中的电量被转移到均衡开关M5对应的电芯Cell_3中。
由于均衡开关M4的漏极连接于电芯Cell_2的负极，即电芯Cell_1的正极；均衡开关M5的漏极连接于电芯Cell_3的负极，即电芯Cell_2的正极，因此均衡开关M4、M5的漏极的电压高于地电势，与主动均衡单元10_1中的均衡开关M2同理，需要具有较高电压的均衡控制信号才能控制均衡开关M4、M5的闭合或断开，因此，对应于均衡开关M4、M5，需要分别设置驱动支路D2-1、D2-2来拉升均衡控制信号的电压。其中，分压电阻R5、R6、R7、R8的阻值可以根据需要设定，即只要可以使得从连接处C2-1输出的经过电压拉升后的均衡控制信号可以驱动均衡开关M4闭合或断开，从连接处C2-2输出的经过电压拉升后的均衡控制信号可以驱动均衡开关M5闭合或断开。
需要说明的是，本实施例的例子中，由于一对电芯Cell_1、Cell_2中电位较低的电芯Cell_1的负极接地，故电芯Cell_1对应的均衡开关M1(M1的漏极接地)可以由均衡控制信号直接驱动，因此主动均衡单元10_1中可以仅包含一条驱动支路D1；然并不以此为限，即使电芯的负极不是接地(即该电芯对应的均衡开关的漏极不是接地)，只要均衡控制信号能够驱动该电芯对应的均衡开关，就可以不必设置用于拉伸均衡控制信号的电压的驱动支路。另外，本实施例中的主动均衡单元10_1也可以包含两条驱动支路。
电芯Cell_2、Cell_3之间进行均衡时电荷的转移方式，与电芯Cell_1、Cell_2之间进行均衡时电荷的转移方式类似，即，每对电芯之间进行均衡方式均与电芯Cell_1、Cell_2之间进行均衡时电荷的转移方式类似，此处不再赘述。在对多个电芯进行均衡时，可以根据需要控制多对电芯同时进行均衡。
另外，图1中还示意出了主动均衡单元10_n-1，主动均衡单元10_n-1包含的电感Ln-1，与两个电芯Cell_n-1、Cell_n分别对应的两个均衡开关M4n-7、M4n-8，两条驱动支路以及均衡控制信号PWMn-1；一条驱动支路包含的驱动开关M4n-6，两个分压电阻R4n-7、R4n-6；另一条驱动支路包含的驱动开关M4n-5，两个分压电阻R4n-5、R4n-4。主动均衡单元10_n-1中的各器件的连接关系与主动均衡单元10_2中的类似，此处不再赘述。
相较于现有中采用变压器作为均衡器件而言，本申请中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，可以提高均衡电流，从而提高均衡速度；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；同时，由于每对电芯由一个独立的主动均衡单元进行均衡，即允许多对电芯同时进行均衡，从而进一步提高了提高均衡速度。
本发明的第二实施例涉及一种主动均衡与驱动电路。第二实施例与第一实施例基础上进行的改进，主要改进之处在于：在第二实施例中，主动均衡单元还包括保护电阻，保护电阻与电感并联连接。
如图2中所示，主动均衡单元10_1中的保护电阻R_L1与电感L1并联连接，主动均衡单元10_2中的保护电阻R_L2与电感L2并联连接、……，主动均衡单元10_n-1中的保护电阻R_Ln与电感Ln-1并联连接。
本实施例中的保护电阻可以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。
本发明的第三实施例涉及一种主动均衡与驱动电路。第三实施例与第一或第二实施例基础上进行的改进，主要改进之处在于：在第三实施例中，如图3所示，主动均衡与驱动电路还包括反相单元。
当主动均衡单元包含一条驱动支路时，驱动支路中的驱动开关的控制端通过反相单元接收均衡控制信号；或者，两个电芯中电位较低的电芯对应的均衡开关的控制端通过反相单元接收均衡控制信号。如图3中，主动均衡单元10_1中，两个电芯中电位较低的电芯Cell_1对应的均衡开关M1的控制端通过反相器P1接收均衡控制信号；其中，均衡开关M1的控制端连接于反相器P1的负极。然在其他例子中，也可以是驱动支路D1中的驱动开关M3的控制端通过反相器P1接收均衡控制信号，且驱动开关M3的控制端连接于反相器P1的负极。
当主动均衡单元包含两条所述驱动支路时，其中一条驱动支路中的驱动开关的控制端通过反相单元接收均衡控制信号。如图3中，主动均衡单元10_2中，驱动支路D2-1中的驱动开关M6的控制端通过反相器P2接收均衡控制信号，其中，驱动开关M6的控制端连接于反相器P2的负极。然在其他例子中，也可以是驱动支路D2-2中的驱动开关M7的控制端通过反相器P2接收均衡控制信号，且驱动开关M7的控制端连接于反相器P2的负极。图3中，主动均衡单元10_n-1中，驱动开关M4n-6的控制端通过反相器Pn-1接收均衡控制信号。
本实施例中的反相单元为反相器；但并不以此为限，这里的反相单元可以是任何能够达成反相功能的组合电路。本实施例中的反相单元可以降低一个主动均衡单元中的两个均衡开关同时导通的风险。
本发明的第四实施例涉及一种主动均衡与驱动电路。第四实施例与第一至第三中任一实施例基础上进行的改进，主要改进之处在于：在第四实施例中，如图4所示，主动均衡与驱动电路还包括多个稳压电容，稳压电容与电芯的数量相等，且每个电芯的两端并联连接有一个稳压电容。
如图4中，主动均衡与驱动电路10包括n个稳压电容C1、C2、C3、……、Cn，稳压电容C1与电芯Cell_1并联连接、稳压电容C2与电芯Cell_2并联连接、稳压电容C3与电芯Cell_3并联连接、……、稳压电容Cn与电芯Cell_n并联连接。
本发明的第五实施例涉及一种主动均衡与驱动电路。第五实施例与第一至第四中任一实施例基础上进行的改进，主要改进之处在于：在第五实施例中，如图5所示，所述主动均衡单元还包括保险丝，保险丝与电感串联连接。
如图5中，主动均衡单元10_1包括保险丝Q1，保险丝Q1与电感L1串联连接；主动均衡单元10_2包括保险丝Q2，保险丝Q2与电感L2串联连接；主动均衡单元10_3包括保险丝Q3，保险丝Q3与电感L3串联连接；……；主动均衡单元10_n-1包括保险丝Qn-1，保险丝Qn-1与电感Ln-1串联连接。
其中，设计人员可以选定熔断电流略小于主动均衡单元所允许的最大电流的保险丝。
本发明的第六实施例涉及一种主动均衡与驱动电路。第六实施例与第一至第五中任一实施例基础上进行的改进，主要改进之处在于：主动均衡与驱动电路还包括无线传输单元(图未示)，各驱动开关的控制端连接于无线传输单元，且通过无线传输单元接收均衡控制信号。本实施例中，无线传输单元例如为无线蓝牙传输单元。无线传输单元可以实现主动均衡与驱动电路与均衡控制单元之间的无线通讯，从而避免传统隔离CAN或菊花链通信等方式线束复杂、硬件成本较高且容易失效的问题。
本发明的第七实施例涉及一种主动均衡与驱动电路。第七实施例与第一至第六中任一实施例基础上进行的改进，主要改进之处在于：主动均衡与驱动电路还包括多个均衡电流采样单元，均衡电流采样单元与主动均衡单元的数量相等且一一对应，每个均衡电流采样单元用于从一个主动均衡单元中的电感所在的支路上采样均衡电流。
主动均衡与驱动电路包括n-1个均衡电流采样单元，分别与n-1个主动均衡单元一一对应。均衡电流采样单元可以包括集成有霍尔电流传感器的芯片。由于霍尔电流传感器具有隔离特性，因此可避免采样器件两端电压随着串联电芯数量的增加所产生的耐压问题，简化了电路复杂度并节约了成本。
如图6中，主动均衡单元10_1对应的均衡电流采样单元包括集成有霍尔电流传感器的芯片；其中，B_1是霍尔电流传感器，且设置在电感L1所在支路中。U_1是采样转换芯片，且采样转换芯片U_1连接于集成有霍尔电流传感器B_1的芯片，采样转换芯片U_1例如为差分转单端的运算放大器。每个主动均衡单元对应的均衡电流采样单元的结构和作用均相同，如图6中，主动均衡单元10_2对应的均衡电流采样单元包括集成有霍尔电流传感器B_2的芯片，且集成有霍尔电流传感器B_2的芯片连接于采样转换芯片U_2；……，主动均衡单元10_n-1对应的均衡电流采样单元包括集成有霍尔电流传感器B_n-1的芯片，且集成有霍尔电流传感器B_n-1的芯片连接于采样转换芯片U_n-1；此处不再赘述。
本发明的第八实施例涉及一种主动均衡系统，请一并参考图1至图6、以及图7，主动均衡系统包括：串联连接的多个电芯、多个上述第一至第六中任一实施例所述的主动均衡与驱动电路10、模拟前端采样单元11、均衡控制单元12以及用于为模拟前端采样单元11、均衡控制单元12供电的电源供给单元13。其中，电芯的数量为n个；任意相邻的两个电芯形成一对电芯，每对电芯连接于一个主动均衡单元；即有n-1对电芯，且有n-1个主动均衡单元。其中，串联连接的多个电芯可以理解为一个电池组2中的多个电芯。
模拟前端采样单元11用于采集各电芯的电芯电压，均衡控制单元12用于根据各电芯的状态参数输出均衡控制信号至主动均衡与驱动电路，以实现各电芯之间的均衡控制；状态参数至少包括电芯电压。较佳的，模拟前端采样单元11还用于采集各电芯的电芯温度，即状态参数还包括电芯温度。
在一个例子中，主动均衡与驱动电路还包括多个均衡电流采样单元，均衡电流采样单元与主动均衡单元的数量相等且一一对应，每个均衡电流采样单元用于从一个主动均衡单元中的电感所在的支路上采样均衡电流，并将均衡电流传输至均衡控制单元；状态参数还包括均衡电流。
本实施例中电源供给单元13连接于电池组2，即电源供给单元13从电池组2取电，并为模拟前端采样单元11、均衡控制单元12供电。
不难发现，本实施的主动均衡系统中的主动均衡与驱动电路为第一至第七任一实施例中的主动均衡与驱动电路，因此，第一至第七任一实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一至第七任一实施例中。
值得一提的是，本实施例中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施例中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的单元。
本发明的第九实施例涉及一种主动均衡方法，具体步骤如图8所示。
步骤101，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；
步骤102，判断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是否大于预设差值；若是，进入步骤103，若否，结束。
步骤103，在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。
步骤104，计算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。
步骤105，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；其中，所述m个电芯中相邻的两个电芯组成一对电芯。
步骤106，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。
本发明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。
其中，主动均衡单元可以为上述任一实施例的主动均衡与驱动电路中的主动均衡单元。即，本实施例可以应用于上述任一实施例所述的主动均衡与驱动电路；此时，主动均衡方法的执行者是均衡控制单元，该均衡控制单元例如可以为上述第八实施例的主动均衡系统中的均衡控制单元。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。
需要说明的是，本实施例的方法可以应用于任何满足本实施例中控制方式要求的硬件电路，并不仅限于上述实施例提到的主动均衡与驱动电路。
以下为对本实施例方法中各步骤的具体说明。
在步骤101中，可以根据识别出的各电芯的类型和采集到的各电芯的状态参数，计算所述各电芯的剩余容量。具体的，可以通过如第八实施例的主动均衡系统中的模拟前端采样来采集各电芯的状态参数，状态参数可以包括电芯电压、电芯温度。在一个例子中，状态参数还可以包括均衡电流，该均衡电流可以由主动均衡与驱动电路中包含的均衡电流采样单元进行采集。本实施例中，可以先根据各电芯的状态参数估算各电芯的荷电状态SOC，再根据各电芯的SOC来计算出各电芯的剩余容量S。具体的，当电池组2中各电芯的类型均相同时，均衡控制单元内预设有该种类型的电芯的最大容量；可以根据估算出的各电芯的SOC和预设的该最大容量计算出各电芯的剩余容量S；当电池组2中各电芯的类型不完全相同时，均衡控制单元内预设有不同类型的电芯对应的最大容量；可以先识别出各电芯的类型，并根据各电芯的SOC和各电芯的类型对应的最大容量计算出各电芯的剩余容量S。
在步骤102中，均衡开启条件可以包括：所有电芯中，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。因此，步骤102即是判断各电芯的剩余容量是否满足均衡开启条件，如果满足，说明需要对多个电芯进行均衡，此时进入步骤103。
在步骤103中，首先计算出所有电芯的剩余容量的平均值Savg，然后可以从第1个电芯Cell_1或者从第n个电芯Cell_n开始筛选待均衡的至少一组依次串联连接的电芯。其中，所述n个电芯的剩余容量的平均值是指所述n个电芯的剩余容量总和的平均；即，n个电芯的剩余容量的平均值Savg＝(n个电芯的剩余容量总和)/n。
如下为对从第1个电芯Cell_1开始筛选待均衡的至少一组依次串联连接的电芯，进行具体说明。其中，Cell_1的剩余容量记作S1、Cell_2的剩余容量记作S2、……Cell_n的剩余容量记作Sn。
例如，从Cell_1开始确定待均衡的一组电芯，具体为：判断S1是否等于Savg，如果S1等于Savg，那么Cell_1不属于待均衡的电芯，并从Cell_2开始重新确定待均衡的一组电芯；如果S1不等于Savg，判断S1+S2是否等于2*Savg；如果S1+S2等于2*Savg，那么将Cell_1、Cell_2确定为待均衡的一组电芯；并从Cell_3开始重新确定待均衡的下一组电芯；如果S1+S2不等于2*Savg，判断S1+S2+S3是否等于3*Savg；如果S1+S2+S3等于3*Savg，那么将Cell_1、Cell_2、Cell_3确定为待均衡的一组电芯，并从Cell_4开始重新确定待均衡的下一组电芯；如果S1+S2+S3不等于3*Savg，判断S1+S2+S3+S4是否等于4*Savg；……，依次类推。
其中，从Cell_2开始重新确定待均衡的一组电芯，具体为：判断S2是否等于Savg，如果S2等于Savg，那么Cell_2不属于待均衡的电芯，并从Cell_3开始重新确定待均衡的一组电芯；如果S2不等于Savg，判断S2+S3是否等于2*Savg；如果S2+S3等于2*Savg，那么将Cell_2、Cell_3确定为待均衡的一组电芯；并从Cell_4开始重新确定待均衡的下一组电芯；如果S2+S3不等于2*Savg，判断S2+S3+S4是否等于3*Savg；如果S2+S3+S4等于3*Savg，那么将Cell_2、Cell_3、Cell_4确定为待均衡的一组电芯，并从Cell_5开始重新确定待均衡的下一组电芯；如果S2+S3+S4不等于3*Savg，判断S2+S3+S4+S5是否等于4*Savg；……，依次类推。
即，上述从Cell_2开始重新确定待均衡的一组电芯的具体方式，与从Cell_1开始确定待均衡的一组电芯的具体方式是相似的；亦即，从Cell_i开始确定待均衡的一组电芯的具体方式均是相似的；其中，i＝1,2,3，……n。
如下为一个具体例子。假设共6个电芯串联连接，6个电芯的剩余容量分别是：S1＝9Ah、S2＝8Ah、S3＝9Ah、S4＝10Ah、S5＝8Ah、S6＝10Ah。首先，计算出这6个电芯的剩余容量的平均值Savg＝9Ah；然后，先取第1个电芯，第1个电芯的剩余容量S1＝9Ah，那么第1个电芯不属于需要均衡的电芯；接着，从第2个电芯开始确定待均衡的一组电芯，先取第2个电芯，第2个电芯的剩余容量S2＝8Ah，即S2与Savg不相等，判断S2+S3与2*Savg是否相等，由于S2+S3＝17Ah与2*Savg＝18Ah不相等，则判断S2+S3+S4是否等于3*Savg是否相等由于S2+S3+S4＝27Ah与3*Savg＝27Ah相等，因此将第2个电芯、第3个电芯、第4个电芯作为一组电芯进行均衡，并从第5个电芯开始确定待均衡的下一组电芯；先取第5个电芯，第5个电芯的剩余容量S5＝8Ah与Savg＝9Ah不相等，则判断S5+S6与2*Savg是否相等，由于S5+S6＝18Ah与2*Savg＝18Ah相等，因此将第5个电芯、第6个电芯作为筛选出的一组电芯进行均衡。
其中，上述例子中筛选出的第5个电芯、第6个电芯可以理解为筛选出的至少一组依次串联连接的电芯中包括的第一组依次串联连接的电芯。筛选出的至少一组依次串联连接的电芯还可以包括第二组依次串联连接的电芯，第三组依次串联连接的电芯……并且，筛选出的每组依次串联连接的电芯包括m个电芯，所述m大于等于2。每组中的m个电芯的剩余容量总和＝m*Savg＝m*(n个电芯的剩余容量总和)/n。
在步骤104中，第一组的均衡评估值可以理解为：均衡评估值＝(S1-Savg)+(S2-Savg)+(S3-Savg)+……(Sm-Savg)；其中，S1、S2、S3、……Sm，分别表示第一组中m个电芯的剩余容量。
在一个例子中，如图9所示，步骤105可以具体包括如下子步骤。
子步骤1051，判断第一组依次串联连接的电芯的均衡评估值是否大于预设阈值。若是，进入子步骤1052；若否，进入子步骤1054。
子步骤1052，根据主动均衡单元的最大允许电流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。
子步骤1053，根据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，以及每对电芯的均衡控制信号的均衡电流大小，确定每对电芯的所述均衡控制信号的均衡时长；其中，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。
子步骤1054，根据预设的最大容许均衡时长确定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。
第一种情况，如果第一组依次串联连接的电芯的均衡评估值大于预设阈值，表示第一组电芯中的各电芯的剩余容量差异较大，为了快速均衡，可以使用该主动均衡单元的最大允许电流值来作为均衡控制信号的均衡电流大小。其中，该主动均衡单元的最大允许电流值是由该主动均衡单元本身的结构特性决定的，设计人员可以根据实验或理论推导设定。
均衡电流的表达式可以为I＝V*D/2f*L公式(1)；
其中，L表示主动均衡单元中电感的电感值，V表示对电感充电的电芯两端的电压；D表示均衡控制信号的占空比，f表示均衡控制信号的频率。其中，主动均衡与驱动电路一旦确定，L的值是不变的；一对电芯进行均衡时，是由剩余容量较高的电芯先对电感充电，再由电感对剩余容量较低的电芯充电，所以这里的V表示一对电芯中剩余容量较高的电芯两端的电压。所以，在上述公式(1)中，L的值一般被认为是定值，V是当前检测到的电芯电压的值。
关于占空比D：在给定频率下，占空比D决定了电芯给电感放电了多少，所以为了在最短时间内实现能量高效转移D应该逼近50％，但因为电路中不可避免的存在损耗，所以充电电芯给电感充电时的占空比，会比电感给被充电电芯充电的占空比稍微大一些，例如根据实际电路的损耗，占空比的取值可以在50％～52％之间选取。即，为了实现能量高效转移，一般会选择最优的占空比的取值。
关于频率f：本实施例中的均衡开关、驱动开关都是场效应晶体管，场效应晶体管支持200k以内的开关频率，但频率高时均衡电流就会比较小，均衡时间比较长而且开关损耗会比较明显。降低频率(＜10k)后均衡电流会提高，但长期使用大电流均衡时，系统的器件和线束会比较容易老化，因此会设定一个较佳的频率范围，例如20kHz～40kHz，可以将30kHz设定为均衡控制信号的最佳频率。
在上述例子中，如果I确定为最大允许电流值，即I也为已知；此时可以先将占空比D设定为预设的最优占空比，例如D＝51％，并基于公式(1)计算出频率f。此时，判断频率f是否在设定的较佳的频率范围内，如果不是，可调节D的取值，以使得基于公式(1)计算出来的f落在较佳的频率范围。因此，D和f的取值可以根据需要调节，以尽可能使得两者均落在预设的较佳的取值范围内。
确定第一组中每对电芯之间的均衡控制信号的持续时长的具体方式如下：确定第一组电芯中的各电芯的剩余容量与所有电芯的剩余容量的平均值的差值，从而可以确定各电芯需要被转移出去多少电量或者需要被转移进来多少电量；并根据每个电芯需要被转移出去的或者需要被转移进来的电量及均衡电流的大小，来确定各对电芯的均衡时长；从而向该对电芯对应的主动均衡单元施加该均衡控制信号并持续该均衡时长。这种情况下，该组电芯中需要进行均衡的各对电芯的均衡电流相等，而均衡时长可能不相等。
这个例子中，均衡评估值大于预设阈值，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。
第二种情况，如果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，可以基于预设的最大容许均衡时长确定该组电芯中各对电芯对应的均衡控制信号。具体的，主动均衡系统对均衡时间是有要求的，比如，多个电芯可能会被要求在预设的满充时长(例如3个小时)内完成一次满充，那么最大容许均衡时长就是该满充时长；即均衡控制信号的均衡时长为预设的最大容许均衡时长。因此，可以根据最大容许均衡时长、该各电芯需要被转移出去或被转移进来的电量来计算出均衡电流的大小；其中，根据不同的需求可以制修订不同的方案，即各对电芯的均衡时长可以被设定为相同，也可以被设定为不相同(只要不超过最大容许均衡时长)；各对电芯的均衡电流大小可以相同，也可以不同。进一步的，根据上述公式(1)，来确定均衡控制信号的频率f和占空比D。其中，该各电芯需要被转移出去或被转移进来的电量、确定均衡控制信号的频率f和占空比D的具体方式，均与上述第一种情况下的方式类似，此处不再赘述。
以下举个例子。假设，有待均衡的一组电池包括5个电芯，剩余容量分别是S1＝2Ah、S2＝3Ah、S3＝4Ah、S4＝5Ah、S5＝6Ah，所有电芯的剩余容量的平均值Savg＝4Ah，预设阈值为8Ah。
首先，计算得到该组电池对应的均衡评估值为6Ah，由于该组电池的均衡评估值小于预设阈值，故采用子步骤1044中所述的方式确定均衡控制信号。假设预设的最大容许均衡时长是3小时。
这5个电芯中，剩余容量与Savg的差值最大的是第1个电芯和第5个电芯，差值均为2；即第5个电芯要转移出去2Ah的电量，第1个电芯要转移进来2Ah的电量。均衡时长不能超过最大容许均衡时长，即不能超过3小时，那么均衡电流就要大于或等于2/3A；其中，可以在上述均衡电流的取值范围内设定具体的均衡电流的大小，例如可以设定为1A，这时再基于公式(1)设定占空比D和频率f。
如果将该组电芯中的每对电芯之间的均衡电流的大小均设定1A，且各对电芯同时进行均衡，那么，一个小时后，这5个电芯的剩余容量为S1＝3Ah、S2＝3Ah、S3＝4Ah、S4＝5Ah、S5＝5Ah；两个小时后，这5个电芯的剩余容量为S1＝4Ah、S2＝3Ah、S3＝4Ah、S4＝5Ah、S5＝4Ah。此时，可以对第3个电芯至第5个电芯进行均衡，即第3个电芯、第4个电芯之间的均衡电流为1A，第4个电芯、第5个电芯之间的均衡电流为1A，又过一个小时，这5个电芯的剩余容量为S1＝4Ah、S2＝4Ah、S3＝4Ah、S4＝4Ah、S5＝4Ah；即这5个电芯完成均衡。
需要说明的是，该组电芯中的每对电芯之间的均衡电流的大小也可以被设定不相同，例如第5个电芯和第4个电芯之间的均衡电流为1.5A，第4个电芯和第3个电芯之间的均衡电流为1A；各对电芯之间设定的均衡时长也可以不相等；各对电芯之间的均衡可以同时进行、也可以不同时进行；设计人员可以根据实际需要设定每组电芯中各对电芯的均衡电流的大小和均衡时长，只要该组电芯能够在最大容许均衡时长内完成均衡即可。
这个例子中，均衡评估值小于或等于预设阈值，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。
不难发现，本实施例可以是与第一至八中任意实施例相对应的方法实施例，本实施例可与第一至八中任意实施例互相配合实施。第一至八中任意实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一至八中任意实施例中。
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
本发明第十实施例涉及一种均衡控制单元，如图10所示，包括至少一个处理器601；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器602；其中，所述存储器602存储有可被所述至少一个处理器601执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器601执行，以使所述至少一个处理器601能够执行上述主动均衡方法。
其中，存储器602和处理器601采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器601和存储器602的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器601处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器601。
处理器601负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器602可以被用于存储处理器601在执行操作时所使用的数据。
本发明第十一实施例涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。
即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (16)

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。
8.根据权利要求7所述的主动均衡与驱动电路，其特征在于，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。
9.根据权利要求7所述的主动均衡与驱动电路，其特征在于，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。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的主动均衡与驱动电路，其特征在于，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收所述均衡控制信号；
所述主动均衡单元包含一条所述驱动支路时，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收所述均衡控制信号；或者，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通过所述反相单元接收所述均衡控制信号。
11.根据权利要求7至9中任一项所述的主动均衡与驱动电路，其特征在于，所述主动均衡与驱动电路还包括多个稳压电容，所述稳压电容与所述电芯的数量相等，且每个所述电芯的两端并联连接有一个所述稳压电容。
12.根据权利要求7至9中任一项所述的主动均衡与驱动电路，其特征在于，所述主动均衡单元还包括保险丝，所述保险丝与所述电感串联连接。
13.根据权利要求7至9中任一项所述的主动均衡与驱动电路，其特征在于，所述主动均衡与驱动电路还包括无线传输单元，各所述驱动开关的控制端连接于所述无线传输单元，且通过所述无线传输单元接收所述均衡控制信号。
14.根据权利要求7至9中任一项所述的主动均衡与驱动电路，其特征在于，所述主动均衡与驱动电路还包括多个均衡电流采样单元，所述均衡电流采样单元与所述主动均衡单元的数量相等且一一对应，每个所述均衡电流采样单元用于从一个所述主动均衡单元中的所述电感所在的支路上采样均衡电流。
15.一种主动均衡系统，其特征在于，包括：串联连接的多个电芯、多个如权利要求7至13中任意项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。
16.根据权利要求15所述的主动均衡系统，其特征在于，所述主动均衡与驱动电路还包括多个均衡电流采样单元，所述均衡电流采样单元与所述主动均衡单元的数量相等且一一对应，每个所述均衡电流采样单元用于从一个所述主动均衡单元中的所述电感所在的支路上采样均衡电流，并将所述均衡电流传输至所述均衡控制单元；所述状态参数还包括所述均衡电流。
CN202010275429.7A 2020-04-09 2020-04-09 主动均衡方法、均衡控制单元、电路、系统及存储介质 Pending CN111463858A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010275429.7A CN111463858A (zh) 2020-04-09 2020-04-09 主动均衡方法、均衡控制单元、电路、系统及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010275429.7A CN111463858A (zh) 2020-04-09 2020-04-09 主动均衡方法、均衡控制单元、电路、系统及存储介质

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111463858A true CN111463858A (zh) 2020-07-28

Family

ID=71679366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010275429.7A Pending CN111463858A (zh) 2020-04-09 2020-04-09 主动均衡方法、均衡控制单元、电路、系统及存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111463858A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022044004A1 (en) * 2020-08-25 2022-03-03 Irp Nexus Group Ltd Advanced battery management system (bms) for charge equalization of serially connected electrical storage cells
CN117319126A (zh) * 2023-11-29 2023-12-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 芯片功耗控制方法、装置、计算机设备和存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120013194A1 (en) * 2010-07-16 2012-01-19 Kouichi Yamanoue Remaining capacity equalizing device and method, and remaining capacity equalizing device set
CN106208236A (zh) * 2016-08-17 2016-12-07 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种电池的均衡管理系统及主动均衡控制方法
CN110120558A (zh) * 2019-03-07 2019-08-13 上海电气集团股份有限公司 一种锂离子电池的主动均衡控制方法及控制系统
CN110970964A (zh) * 2019-04-24 2020-04-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池组均衡控制方法、装置、设备和介质

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120013194A1 (en) * 2010-07-16 2012-01-19 Kouichi Yamanoue Remaining capacity equalizing device and method, and remaining capacity equalizing device set
CN106208236A (zh) * 2016-08-17 2016-12-07 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种电池的均衡管理系统及主动均衡控制方法
CN110120558A (zh) * 2019-03-07 2019-08-13 上海电气集团股份有限公司 一种锂离子电池的主动均衡控制方法及控制系统
CN110970964A (zh) * 2019-04-24 2020-04-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池组均衡控制方法、装置、设备和介质

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022044004A1 (en) * 2020-08-25 2022-03-03 Irp Nexus Group Ltd Advanced battery management system (bms) for charge equalization of serially connected electrical storage cells
CN117319126A (zh) * 2023-11-29 2023-12-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 芯片功耗控制方法、装置、计算机设备和存储介质
CN117319126B (zh) * 2023-11-29 2024-04-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 芯片功耗控制方法、装置、计算机设备和存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107359662B (zh) 一种具有并行均衡功能的电池管理系统及均衡方法
TWI418112B (zh) 功率轉換器、充電方法以及充電系統
CN103997073B (zh) 大电池组中电压均衡的电路和方法
CN102315671B (zh) 电池组电池均衡器系统
TWI568122B (zh) 電池系統與其控制方法
US20170005487A1 (en) Method of forming a balancing circuit for a plurality of battery cells and structure therefor
US8872476B2 (en) Charging management system and charger with the same
CN103329390B (zh) 可充电电池系统及可充电电池系统操作方法
EP2201660A2 (en) Battery management system with integration of voltage sensor and charge equalizer
EP2685592A1 (en) Balance correction device and electricity storage system
US10416239B2 (en) Battery monitoring apparatus with monitoring integrated circuit selectively powered by a high voltage battery or low voltage power supply powered by a low voltage battery
CN103329389A (zh) 可充电电池系统及可充电电池系统操作方法
US9030156B2 (en) Power supply system using an assembled battery
CN102231554B (zh) 一种全兼容动力电池均衡装置及方法
CN107276171B (zh) 一种基于滑模控制的电池组均衡方法
CN109742459B (zh) 一种无人机快速充电的锂电池管理系统
CN111463858A (zh) 主动均衡方法、均衡控制单元、电路、系统及存储介质
US20130099726A1 (en) System and Method for Charging of Battery
KR20120112072A (ko) 보조 배터리 충전 장치
WO2020022344A1 (ja) 電源システム、及び管理装置
US9166431B2 (en) Battery charge circuit
CN112886666B (zh) 一种适于级联锂电池组的分散式主动均衡方法
EP3731367A1 (en) Management device and power supply system
CN209982047U (zh) 电池组热插拔保护电路
CN211296233U (zh) 自均衡电池充电电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination