CN112803555B - 一种用于跟随主源的跟随系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于跟随主源的跟随系统，包括n个跟随单元；其中，第i个跟随单元Fi包括检测控制模块U1i、跟随模块U2i；检测控制模块U1i根据第i个源放电均衡单元Mi与第i个电池串Bi之间的电流值，以及根据相邻的跟随单元中的检测控制模块所产生的信号，产生其对应的信号Ei，信号Ei为是否对第i个电池串Bi进行均衡操作，并将信号Ei发送至跟随模块U2i中，跟随模块U2i根据检测控制模块U1i所产生的信号Ei，对第i个电池串Bi进行或不进行均衡操作。本发明的跟随系统中的各个跟随单元能够与主源即BMS的源均衡系统中的各个源放电均衡单元保持一致，提高电池组的均衡效率，且兼容性强、成本低，具有很大的市场潜力。
Description
技术领域
本发明涉及电池组的均衡技术领域，尤其是一种用于跟随主源的跟随系统。
背景技术
串联电池组主要用于动力使用或储能使用，由于电池组中各个电池串的电压不一致，容易造成电池组报废。电池管理系统BMS是管理整个电池组的主要的设备，BMS自身具有均衡功能，当电池组中的电池串出现电压不一致的情况时，BMS根据电池组中各个电池串的实际情况，启动BMS的自身均衡，对电池组中各个电池串的电能进行均衡。
但是，BMS自身均衡的电流较小，对很多品质稍低的电池，年限比较长的电池，梯次利用的电池组成的电池组，无法满足快速均衡的需求；并且，BMS无法对外置均衡装置进行统筹管理，现有技术中的BMS除了采样线，没有其他专用均衡控制线，无法直接控制外置均衡装置，现有技术中的一些外置均衡装置是自己独立工作的，不能与BMS的均衡保持的同步工作，BMS也无法对电池组中的各个电池串的外置均衡进行统筹管理。
发明内容
为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种用于跟随主源的跟随系统，各个跟随单元能够与主源中的各个源放电均衡单元保持一致，提高电池组的均衡效率，且兼容性强、成本低，具有很大的市场潜力。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：
一种用于跟随主源的跟随系统，主源为电池管理系统即BMS中的源均衡系统，用于对电池组中各个电池串的电能进行均衡；电池组中包括串联的n个电池串；BMS的源均衡系统包括n个源放电均衡单元，此n个源放电均衡单元分别与电池组中的n个电池串一一对应，用于分别向其对应的电池串进行放电均衡；
跟随系统包括n个跟随单元；其中，跟随系统中的第i个跟随单元Fi分别与BMS中的第i个源放电均衡单元Mi和电池组中的第i个电池串Bi相对应，i＝1，2，3....n；
第i个跟随单元Fi包括：检测控制模块U1i、跟随模块U2i；
所述检测控制模块U1i连接在第i个源放电均衡单元Mi与第i个电池串Bi之间，用于检测第i个源放电均衡单元Mi与第i个电池串Bi之间的电流值，所述电流值为矢量，包括电流的大小和电流方向；
所述跟随模块U2i的两端与第i个电池串Bi的正负极相连接，用于对第i个电池串Bi进行放电均衡；
所述检测控制模块U1i还与相邻的跟随单元中的检测控制模块相连接，用于接收相邻的跟随单元中的检测控制模块所产生的信号；
所述检测控制模块U1i根据第i个源放电均衡单元Mi与第i个电池串Bi之间的电流值，以及根据相邻的跟随单元中的检测控制模块所产生的信号，产生其对应的信号Ei，并将其对应的信号Ei发送至跟随模块U2i中，所述信号Ei为是否对第i个电池串Bi进行放电均衡；
所述跟随模块U2i根据检测控制模块U1i所产生的信号Ei，对第i个电池串Bi进行放电均衡或不进行放电均衡；
所述检测控制模块U1i还将其产生的信号Ei发送给相邻的跟随单元中的检测控制模块。
第i个跟随单元Fi还包括：电阻Ri；
所述电阻Ri连接在电池串Bi的正极与源放电均衡单元Mi之间；
所述电阻Ri的两端还分别与检测控制模块U1i的两个输入端相连接，所述检测控制模块U1i检测电阻Ri上的电流值IRi，电阻Ri上的电流值IRi即为第i个源放电均衡单元Mi与第i个电池串Bi之间的电流值；
所述检测控制模块U1i分别与第i-1个跟随单元Fi-1的检测控制模块U1i-1、第i+1个跟随单元Fi+1中的检测控制模块U1i+1相连接；
所述检测控制模块U1i接收第i+1个跟随单元Fi+1中的检测控制模块U1i+1所产生的信号Ei+1；其中，所述检测控制模块U1i+1的信号Ei+1为是否对第i+1个电池串Bi+1进行放电均衡；
所述检测控制模块U1i根据第i+1个跟随单元Fi+1中的检测控制模块U1i+1所产生的信号Ei+1，以及根据电阻Ri上的电流值IRi，产生其对应的信号Ei；所述检测控制模块U1i与跟随模块U2i相连接，将其所产生的信号Ei发送给跟随模块U2i；所述跟随模块U2i根据检测控制模块U1i所产生的信号Ei，对第i个电池串Bi进行放电均衡或不进行放电均衡；
所述检测控制模块U1i还将其所产生的信号Ei发送给第i-1个跟随单元Fi-1的检测控制模块U1i-1；
其中，第n个跟随单元Fn中的检测控制模块U1n不接收其他跟随单元所产生的信号；第1个跟随单元F1中的检测控制模块U11所产生的信号E1不发送给其他跟随单元。
第i个跟随单元中的检测控制模块U1i根据电阻Ri上的电流值IRi，以及根据第i+1个跟随单元中的检测控制模块U1i+1所输出的信号Ei+1，产生其对应的信号Ei，具体方式如下所示：
若-I1≤IRi≤I2，且检测控制模块U1i+1的信号Ei+1为对电池串Bi+1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号Ei为对电池串Bi进行放电均衡；
若-I1≤IRi≤I2，且检测控制模块U1i+1的信号Ei+1为不对电池串Bi+1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号Ei为不对电池串Bi进行放电均衡；
若IRi>I2，且检测控制模块U1i+1的信号Ei+1为不对电池串Bi+1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号Ei为对电池串Bi进行放电均衡；
若电流值IRi<-I1，且检测控制模块U1i+1的信号Ei+1为对电池串Bi+1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号为不对电池串Bi进行放电均衡；
其中，-I1～I2为源放电均衡单元与对应电池串之间的静态电流的电流值范围；电流值为负数表示反向电流，电流值为正数表示正向电流；所述反向电流是指电流从电阻Ri流向电池串Bi的正极；所述正向电流是指电流从电池串Bi的正极流向电阻Ri；
其中，第n个跟随单元Fn中的检测控制模块U1n不接收其他跟随单元所产生的信号，默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，再根据电阻Rn上的电流值IRn，产生其对应的信号En，即：
若-I1≤IRn≤I2，且默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，则检测控制模块U1n输出的信号En为不对电池串Bn进行放电均衡；
若电流值IRn>I2，且默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，则检测控制模块U1n输出的信号En为对电池串Bn进行放电均衡。
若电流值IRi<-I1，且检测控制模块U1i+1的信号Ei+1为不对电池串Bi+1进行放电均衡，则表示跟随系统出错，检测控制模块U1i输出的信号Ei不对电池串Bi进行放电均衡；
若IRi>I2，且检测控制模块U1i+1的信号Ei+1为对电池串Bi+1进行放电均衡，则表示跟随系统出错，检测控制模块U1i输出的信号Ei为不对电池串Bi进行放电均衡；
其中，若电流值IRn<-I1，且默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，则表示跟随系统出错，检测控制模块U1n输出的信号En为不对电池串Bn进行放电均衡。
第i个跟随单元Fi包括：电阻Ri；
所述电阻Ri连接在电池串Bi的负极与源放电均衡单元Mi之间；
所述电阻Ri的两端还分别与检测控制模块U1i的两个输入端相连接，所述检测控制模块U1i检测电阻Ri上的电流值IRi，电阻Ri上的电流值IRi即为第i个源放电均衡单元Mi与第i个电池串Bi之间的电流值；
所述检测控制模块U1i还分别与第i-1个跟随单元Fi-1的检测控制模块U1i-1、第i+1个跟随单元Fi+1中的检测控制模块U1i+1相连接；
所述检测控制模块U1i接收第i-1个跟随单元Fi-1中的检测控制模块U1i-1的信号Ei-1；其中，所述检测控制模块U1i-1的信号Ei-1为是否对电池串Bi-1进行放电均衡；
所述检测控制模块U1i根据第i-1个跟随单元Fi-1中的检测控制模块U1i-1所产生的信号Ei-1，以及根据电阻Ri上的电流值IRi，产生其对应的信号Ei；所述检测控制模块U1i与跟随模块U2i相连接，将其所产生的信号Ei发送给跟随模块U2i；所述跟随模块U2i根据检测控制模块U1i所产生的信号Ei，对第i个电池串Bi进行放电均衡或不进行放电均衡；
所述检测控制模块U1i还将其所产生的信号Ei发送给第i+1个跟随单元Fi+1的检测控制模块U1i+1；
其中，第1个跟随单元F1中的检测控制模块U11不接收其他跟随单元所产生的信号；第n个跟随单元Fn中的检测控制模块U1n所产生的信号En不发送给其他跟随单元。
第i个跟随单元中的检测控制模块U1i根据所检测到的电阻Ri上的电流值Ii，以及根据第i-1个跟随单元中的检测控制模块U1i-1所输出的信号Ei-1，产生信号Ei，具体方式如下所示：
若电流值-I1≤IRi≤I2，且检测控制模块U1i-1的信号Ei-1为对电池串Bi-1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号Ei为对电池串Bi进行放电均衡；
若电流值-I1≤IRi≤I2，且检测控制模块U1i-1的信号Ei-1为不对电池串Bi-1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号Ei为不对电池串Bi进行放电均衡；
若电流值IRi>I2，且检测控制模块U1i-1的信号Ei-1为不对电池串Bi-1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号Ei为对电池串Bi进行放电均衡；
若电流值IRi<-I1，且检测控制模块U1i-1的信号Ei-1为对电池串Bi-1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号Ei为不对电池串Bi进行放电均衡；
其中，-I1～I2为源放电均衡单元与对应电池串之间的静态电流的电流值范围；电流值为负数表示反向电流，电流值为正数表示正向电流；所述正向电流是指电流从电阻Ri流向电池串Bi的负极，所述反向电流是指电流从电池串Bi的负极流向电阻Ri；
其中，第1个跟随单元F1中的检测控制模块U11不接收其他跟随单元所产生的信号，默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，再根据所检测的电阻R1上的电流值IR1，产生信号E1，具体方式如下所示：
若-I1≤IR1≤I2，且默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，则检测控制模块U11输出的信号E1为不对电池串B1进行放电均衡；
若电流值IR1>I2，且默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，则检测控制模块U11输出的信号E1为对电池串B1进行放电均衡。
若电流值IRi<-I1，且检测控制模块U1i-1的信号Ei-1为不对电池串Bi-1进行放电均衡，则表示跟随系统出错，检测控制模块U1i输出的信号Ei为不对电池串Bi进行放电均衡；
若IRi>I2，且检测控制模块U1i-1的信号Ei-1为对电池串Bi-1进行放电均衡，则表示跟随系统出错，检测控制模块U1i输出的信号Ei为不对电池串Bi进行放电均衡；
其中，若电流值IR1<-I1，且默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，则表示跟随系统出错，检测控制模块U11输出的信号E1为不对电池串B1进行放电均衡。
检测控制模块U1i采集电阻Ri两端的电压Vi，先通过差分运放将电阻Ri两端的电压Vi放大后，再计算电阻Ri上的电流值IRi；
跟随单元Fi采用实时跟随或趋势跟随的方式进行放电均衡；
所述实时跟随是指：检测控制模块U1i实时获取电阻Ri上的电流值IRi，利用实时获取的该电流值IRi产生其对应的信号Ei，并发送给跟随模块U2i，跟随模块U2i对电池串Bi进行放电均衡或不进行放电均衡；
所述趋势跟随是指：检测控制模块U1i对设定时间段内的电阻Ri上的电流值IRi进行时间积分滤波处理后，得到该设定时间段内的电阻Ri上的电流值IRi的平均值，利用该平均值产生其对应的信号Ei，并发送给跟随模块U2i，跟随模块U2i对电池串Bi进行放电均衡或不进行放电均衡；
检测控制模块U1i与相邻的跟随单元中的检测控制模块之间通过光电转换或电磁转换或电平转换的方式进行信号传输。
若BMS的源均衡系统中的第i个源放电均衡单元Mi向其对应的第i个电池串Bi进行充电均衡，则第i个跟随单元Fi中的跟随模块U2i也对第i个电池串Bi也进行充电均衡。
将每个跟随单元制成一个独立电路板，相邻的跟随单元之间通过电线连接；或者，将整个跟随系统制成一个独立的电路板，相邻的跟随单元之间通过电路板内部走线连接。
本发明的优点在于：
(1)本发明可以实现BMS对外置均衡模块的统筹管理，跟随系统可以搭配市面上大多数的本身具有均衡功能的BMS，并且不改变原BMS的采样线，不增加控制线，也不改变原BMS已有均衡方案，就能直接实现跟随系统与BMS保持一致，BMS的源放电均衡系统中开启一个或几个源放电均衡单元，跟随系统也会开启对应的跟随单元，BMS的源放电均衡系统中关闭一个或几个源放电均衡单元，跟随系统也会关闭对应的跟随单元，BMS通过管理自身均衡，通过跟随系统间接地管理了外置均衡单元。本发明的跟随系统兼容性强、成本低，并且能够有效解决传统BMS均衡电流小的缺陷，具有一定的市场潜力。
(2)本发明的各个跟随单元中的检测控制模块直接从其所对应的电池串取电，无需外部再供电，电路结构简单，增加了稳定性。
(3)本发明的跟随单元中的跟随模块可以设计成大功率均衡设备，具有较大的均衡电流，提高电池组的均衡效率。
附图说明
图1为现有技术中电池组与BMS之间的连接示意图。
图2为实施例一中的电池组、BMS、跟随系统之间的连接示意图。
图3为实施例二中的电池组、BMS、跟随系统之间的连接示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
主源为电池管理系统即BMS中的源均衡系统，BMS是管理整个电池组的主要的设备，电池组用于动力使用或储能使用，由于电池组中各个电池串的电压不一致，容易造成电池组报废，电池串可以为单个电池或多个电池组成，此时，BMS需要对电池组中各个电池串进行均衡，BMS自身具有均衡功能，BMS根据电池组的实际情况，启动BMS自身均衡，但是BMS自身均衡的电流较小，对很多品质稍低的电池，年限比较长的电池，梯次利用的电池组成的电池组，满足不了电池组均衡的需要。因此，需要一个跟随系统，跟随BMS的自身均衡对电池组中各个电池串进行协助均衡，且该跟随系统协助均衡的电流较大。
由图1所示，现有技术中，电池组中包括串联的n个电池串；BMS的源均衡系统中设有n个源放电均衡单元，此n个源放电均衡单元分别与电池组中的n个电池串一一对应连接，即源均衡系统中的第i个源放电均衡单元Mi与电池组中的第i个电池串Bi相对应，i＝1，2，3...n；源放电均衡单元用于向其对应的电池串进行放电均衡，消耗该电池的电能；各个源放电均衡单元的两端分别与其对应的电池的正负极相连接，且相邻的两个电池串之间共用同一条连接线分别连接至其对应的源放电均衡单元，以便于降低BMS中电线的占用空间，从而减小BMS设备的体积。
其中，第i个源放电均衡单元Mi包括开关Si、用于消耗电能的元器件即电阻Li，i＝1，2，3...n。
由图2或图3所示，本发明的一种用于跟随主源的跟随系统，主源即为电池管理系统即BMS中的源均衡系统，所述跟随系统中设有n个跟随单元，此n个跟随单元分别与源均衡系统中的n个源放电均衡单元一一对应连接，且此n个跟随单元还分别与其对应的源放电均衡单元所对应的电池串一一对应连接；即，跟随系统中的第i个跟随单元Fi分别与源均衡系统中的第i个源放电均衡单元Mi和电池组中的第i个电池串Bi相对应，i＝1，2，3....n；第i个跟随单元Fi跟随第i个源放电均衡单元Mi，与第i个源放电均衡单元Mi保持一致，同步的对第i个电池串Bi进行放电均衡。
实施例一、
由图2所示，跟随系统包括n个跟随单元，i＝1，2，3....n；其中，跟随系统中的第i个跟随单元Fi分别与BMS中的第i个源放电均衡单元Mi和电池组中的第i个电池串Bi相对应。
第i个跟随单元Fi包括：电阻Ri、检测控制模块U1i、跟随模块U2i。
所述电阻Ri连接在电池串Bi的正极与源放电均衡单元Mi之间。
所述电阻Ri的两端还分别与检测控制模块U1i的两个输入端相连接，所述电阻Ri使用毫欧级小阻值电阻，以减少BMS中的源放电均衡单元对电池串电压采样精度的影响。
所述检测控制模块U1i采集电阻Ri两端的电压Vi，先通过差分运放将电阻Ri两端的电压Vi放大后，再计算出电阻Ri上的电流值IRi，且电阻Ri上的电流值IRi即为第i个源放电均衡单元Mi与第i个电池串Bi之间的电流值；电流值IRi为矢量，包括电流的大小和电流方向，电流值为负数表示反向电流，电流值为正数表示正向电流，由图2所示，电流从电池串Bi的正极流向电阻Ri即为正向电流；电流从电阻Ri流向电池串Bi的正极即为反向电流。
所述检测控制模块U1i还与相邻的跟随单元中的检测控制模块相连接，即分别与第i-1个跟随单元Fi-1的检测控制模块U1i-1、第i+1个跟随单元Fi+1中的检测控制模块U1i+1相连接；且检测控制模块U1i与相邻的跟随单元中的检测控制模块之间通过光电转换电路或电磁转换电路或电平转换或其他电压转换电路实现信号传输，其中，光电转换电路可采用光耦器件实现，电磁转换可采用隔离器件实现。
所述检测控制模块U1i接收第i+1个跟随单元Fi+1中的检测控制模块U1i+1所产生的信号Ei+1；其中，所述检测控制模块U1i+1所产生的信号Ei+1为是否对第i+1个电池串Bi+1进行放电均衡。
所述检测控制模块U1i根据第i+1个跟随单元Fi+1中的检测控制模块U1i+1所产生的信号Ei+1，以及根据电阻Ri上的电流值IRi，产生其对应的信号Ei，信号Ei为是否对第i个电池串Bi进行放电均衡；所述检测控制模块U1i与跟随模块U2i相连接，将其所产生的信号Ei发送给跟随模块U2i。
所述跟随模块U2i的两端与第i个电池串Bi的正负极相连接，用于对第i个电池串Bi进行放电均衡；所述跟随模块U2i根据检测控制模块U1i所产生的信号Ei，对第i个电池串Bi进行放电均衡或不进行放电均衡。
所述检测控制模块U1i还将其所产生的信号Ei发送给第i-1个跟随单元Fi-1的检测控制模块U1i-1。
其中，第n个跟随单元Fn中的检测控制模块U1n不接收其他跟随单元所产生的信号，仅根据第n个跟随单元Fn中的电阻Rn上的电流值IRn，产生其对应的信号En；第1个跟随单元F1中的检测控制模块U11所产生的信号E1不发送给其他跟随单元。
BMS自身具备对电池组中的各个电池进行检测、均衡的功能，BMS根据电池组中的各个电池的实际情况，对应的启动各个源放电均衡单元进行放电均衡，以平衡电池组中的各个电池的电能，即使BMS的源均衡系统中的某源放电均衡单元未启动，但是该源放电均衡单元与对应电池串之间的连接线上也会存在一部分的静态电流，该静态电流值有出厂初始值，也可以在整个系统安装完毕后，根据不同型号的BMS进行静态电流校准，本实施例中，该静态电流的电流值范围为-I1～I2，电流值为负数表示反向电流，电流值为正数表示正向电流，由图2所示，电流从电池串Bi的正极流向电阻Ri即为正向电流；电流从电阻Ri流向电池串Bi的正极即为反向电流。
第i个跟随单元中的检测控制模块U1i根据所检测到的电阻Ri上的电流值Ii，以及根据第i+1个跟随单元中的检测控制模块U1i+1所输出的信号Ei+1，产生其对应的信号Ei，具体方式如下所示：
第i个跟随单元中的检测控制模块U1i根据电阻Ri上的电流值IRi，以及根据第i+1个跟随单元中的检测控制模块U1i+1所输出的信号Ei+1，产生其对应的信号Ei，具体方式如下所示：
若-I1≤IRi≤I2，且检测控制模块U1i+1的信号Ei+1为对电池串Bi+1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号Ei为对电池串Bi进行放电均衡；
若-I1≤IRi≤I2，且检测控制模块U1i+1的信号Ei+1为不对电池串Bi+1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号Ei为不对电池串Bi进行放电均衡；
若IRi>I2，且检测控制模块U1i+1的信号Ei+1为不对电池串Bi+1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号Ei为对电池串Bi进行放电均衡；
若电流值IRi<-I1，且检测控制模块U1i+1的信号Ei+1为对电池串Bi+1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号为不对电池串Bi进行放电均衡；
若电流值IRi<-I1，且检测控制模块U1i+1的信号Ei+1为不对电池串Bi+1进行放电均衡，则表示跟随系统出错，检测控制模块U1i输出的信号Ei不对电池串Bi进行放电均衡；
若IRi>I2，且检测控制模块U1i+1的信号Ei+1为对电池串Bi+1进行放电均衡，则表示跟随系统出错，检测控制模块U1i输出的信号Ei为不对电池串Bi进行放电均衡；
其中，由于第n个跟随单元Fn中的检测控制模块U1n不接收其他跟随单元所产生的信号，则默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，再根据电阻Rn上的电流值IRn，产生其对应的信号En，即：
若-I1≤IRn≤I2，且默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，则检测控制模块U1n输出的信号En为不对电池串Bn进行放电均衡；
若电流值IRn>I2，且默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，则检测控制模块U1n输出的信号En为对电池串Bn进行放电均衡；
若电流值IRn<-I1，且默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，则表示跟随系统出错，检测控制模块U1n输出的信号En为不对电池串Bn进行放电均衡。
实施例二、
由图3所示，跟随系统包括n个跟随单元，i＝1，2，3....n；其中，跟随系统中的第i个跟随单元Fi分别与BMS中的第i个源放电均衡单元Mi和电池组中的第i个电池串Bi相对应。
第i个跟随单元Fi包括：电阻Ri、检测控制模块U1i、跟随模块U2i。其中，
所述电阻Ri连接在电池串Bi的负极与源放电均衡单元Mi之间。
所述电阻Ri的两端还分别与检测控制模块U1i的两个输入端相连接，所述电阻Ri使用毫欧级小阻值电阻，以减少BMS中的源放电均衡单元对电池串电压采样精度的影响。
所述检测控制模块U1i采集电阻Ri两端的电压Vi，先通过差分运放将电阻Ri两端的电压Vi放大后，再计算出电阻Ri上的电流值IRi，且电阻Ri上的电流值IRi即为第i个源放电均衡单元Mi与第i个电池串Bi之间的电流值；电流值IRi为矢量，包括电流的大小和电流方向，电流值为负数表示反向电流，电流值为正数表示正向电流，由图3所示，电流从电池串Bi的负极流向电阻Ri即为反向电流；电流从电阻Ri流向电池串Bi的负极即为正向电流。
所述检测控制模块U1i还与相邻的跟随单元中的检测控制模块相连接，即分别与第i-1个跟随单元Fi-1的检测控制模块U1i-1、第i+1个跟随单元Fi+1中的检测控制模块U1i+1相连接；且检测控制模块U1i与相邻的跟随单元中的检测控制模块之间通过光电转换电路或电磁转换电路或电平转换或其他电压转换电路实现信号传输，其中，光电转换电路可采用光耦器件实现，电磁转换可采用隔离器件实现。
所述检测控制模块U1i接收第i-1个跟随单元Fi-1中的检测控制模块U1i-1所产生的信号Ei-1；其中，所述检测控制模块U1i-1所产生的信号Ei-1为是否对第i-1个电池串Bi-1进行放电均衡。
所述检测控制模块U1i根据第i-1个跟随单元Fi-1中的检测控制模块U1i-1所产生的信号Ei-1，以及根据电阻Ri上的电流值IRi，产生其对应的信号Ei，信号Ei为是否对第i个电池串Bi进行放电均衡；所述检测控制模块U1i与跟随模块U2i相连接，将其所产生的信号Ei发送给跟随模块U2i。
所述跟随模块U2i的两端与第i个电池串Bi的正负极相连接，用于对第i个电池串Bi进行放电均衡；所述跟随模块U2i根据检测控制模块U1i所产生的信号Ei，对第i个电池串Bi进行放电均衡或不进行放电均衡。
所述检测控制模块U1i还将其所产生的信号Ei发送给第i+1个跟随单元Fi+1的检测控制模块U1i+1。
第i个跟随单元Fi的检测控制模块U1i的输出端与第i+1个跟随单元Fi+1的检测控制模块U1i+1相连接，将其所产生的信号Ei发送给第i+1个跟随单元Fi+1的检测控制模块U1i+1。
其中，第1个跟随单元F1中的检测控制模块U11不接收其他跟随单元所产生的信号，仅根据第1个跟随单元F1中的电阻R1上的电流值IR1，产生其对应的信号E1；第n个跟随单元Fn中的检测控制模块U1n所产生的信号En不发送给其他跟随单元。
BMS自身具备对电池组中的各个电池进行检测、均衡的功能，BMS根据电池组中的各个电池串的实际情况，对应的启动各个源放电均衡单元进行放电均衡，以平衡电池组中的各个电池的电能，即使BMS的源均衡系统中的某源放电均衡单元未启动，但是该源放电均衡单元与对应电池串之间的连接线上也会存在一部分的静态电流，该静态电流值有出厂初始值，也可以在整个系统安装完毕后，根据不同型号的BMS进行静态电流校准，本实施例中，该静态电流的电流值范围为-I1～I2，电流值为负数表示反向电流，电流值为正数表示正向电流，由图3所示，电流从电池串Bi的负极流向电阻Ri即为反向电流；电流从电阻Ri流向电池串Bi的负极即为正向电流。
第i个跟随单元中的检测控制模块U1i根据所检测到的电阻Ri上的电流值Ii，以及根据第i-1个跟随单元中的检测控制模块U1i-1所输出的信号Ei-1，产生信号Ei，具体方式如下所示：
若电流值-I1≤IRi≤I2，且检测控制模块U1i-1的信号Ei-1为对电池串Bi-1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号Ei为对电池串Bi进行放电均衡；
若电流值-I1≤IRi≤I2，且检测控制模块U1i-1的信号Ei-1为不对电池串Bi-1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号Ei为不对电池串Bi进行放电均衡；
若电流值IRi>I2，且检测控制模块U1i-1的信号Ei-1为不对电池串Bi-1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号Ei为对电池串Bi进行放电均衡；
若电流值IRi<-I1，且检测控制模块U1i-1的信号Ei-1为对电池串Bi-1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号Ei为不启对电池串Bi进行放电均衡；
若电流值IRi<-I1，且检测控制模块U1i-1的信号Ei-1为不对电池串Bi-1进行放电均衡，则表示跟随系统出错，检测控制模块U1i输出的信号Ei为不对电池串Bi进行放电均衡；
若IRi>I2，且检测控制模块U1i-1的信号Ei-1为对电池串Bi-1进行放电均衡，则表示跟随系统出错，检测控制模块U1i输出的信号Ei为不对电池串Bi进行放电均衡；
其中，第1个跟随单元F1中的检测控制模块U11不接收其他跟随单元所产生的信号，默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，再根据所检测的电阻R1上的电流值IR1，产生信号E1，具体方式如下所示：
若-I1≤IR1≤I2，且默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，则检测控制模块U11输出的信号E1为不对电池串B1进行放电均衡；
若电流值IR1>I2，且默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，则检测控制模块U11输出的信号E1为对电池串B1进行放电均衡；
若电流值IR1<-I1，且默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，则表示跟随系统出错，检测控制模块U11输出的信号E1为不对电池串B1进行放电均衡。
本发明中在实际制作过程中，可将每个跟随单元制成一个独立电路板，相邻的跟随单元之间通过电线连接；或者，将整个跟随系统制成一个独立的电路板，相邻的跟随单元之间通过电路板的内部走线连接。
本发明的各个跟随单元中的检测控制模块可直接从其所对应的电池串取电，无需外部再供电，使得电路更加结构简单，增加了稳定性。
本发明的跟随单元可采用实时跟随或趋势跟随的方式进行放电均衡。
所述实时跟随是指：检测控制模块U1i实时获取电阻Ri上的电流值IRi，利用实时获取的该电流值IRi产生其对应的信号Ei，并发送给跟随模块U2i，跟随模块U2i对电池串Bi进行放电均衡或不进行放电均衡。
所述趋势跟随是指：检测控制模块U1i对设定时间段内的电阻Ri上的电流值IRi进行时间积分滤波处理后，得到该设定时间段内的电阻Ri上的电流值IRi的平均值，利用该平均值产生其对应的信号Ei，并发送给跟随模块U2i，跟随模块U2i对电池串Bi进行放电均衡或不进行放电均衡。例如，放电均衡为连续开启10分钟，但是实际过程中并非为持续的开启，而且开启900ms，关闭100ms，然后再进行开启、关闭的循环，利用趋势跟随的方式，可以有效的避免跟随单元对源放电均衡单元的错误检测。
本发明的跟随单元中的跟随模块可以设计为大功率的均衡设备，具有很强的均衡功能，这样BMS就可以完全控制这个大功率跟随装置，既满足了BMS的统一管理功能，又具有强大均衡能力，具有很大的市场潜力。
本发明的各个跟随单元之间的也可以不进行通讯连接，适用于相邻的跟随单元不同时开启均衡的BMS系统，若没有接收到相邻的跟随单元所产生的信号时，则默认相邻的跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡。
本发明的跟随系统可以搭配市面上大多数的本身具有均衡功能的BMS，并且不改变原BMS的采样线，不增加控制线，也不改变原BMS已有均衡方案，就能直接实现跟随系统与BMS保持一致，跟随系统的各个跟随单元能够单独的与主源中的各个源放电均衡单元保持一致，各个跟随单元和其对应的源放电均衡单元能够同时开启或关闭对电池组中某个电池的放电均衡，本发明的跟随系统兼容性强、成本低，能够有效解决传统BMS均衡电流小的缺陷，具有一定的市场潜力。
本发明中，若BMS的源均衡系统中的第i个源放电均衡单元Mi向其对应的第i个电池串Bi进行充电均衡，则第i个跟随单元Fi中的跟随模块U2i也对第i个电池串Bi也进行充电均衡。
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于跟随主源的跟随系统，主源为电池管理系统即BMS中的源均衡系统，用于对电池组中各个电池串的电能进行均衡；电池组中包括串联的n个电池串；BMS的源均衡系统包括n个源放电均衡单元，此n个源放电均衡单元分别与电池组中的n个电池串一一对应，用于分别向其对应的电池串进行放电均衡，其特征在于，
跟随系统包括n个跟随单元；其中，跟随系统中的第i个跟随单元Fi分别与BMS中的第i个源放电均衡单元Mi和电池组中的第i个电池串Bi相对应，i＝1，2，3....n；
第i个跟随单元Fi包括：检测控制模块U1i、跟随模块U2i；
所述检测控制模块U1i连接在第i个源放电均衡单元Mi与第i个电池串Bi之间，用于检测第i个源放电均衡单元Mi与第i个电池串Bi之间的电流值，所述电流值为矢量，包括电流的大小和电流方向；
所述跟随模块U2i的两端与第i个电池串Bi的正负极相连接，用于对第i个电池串Bi进行放电均衡；
所述检测控制模块U1i还与相邻的跟随单元中的检测控制模块相连接，用于接收相邻的跟随单元中的检测控制模块所产生的信号；
所述检测控制模块U1i根据第i个源放电均衡单元Mi与第i个电池串Bi之间的电流值，以及根据相邻的跟随单元中的检测控制模块所产生的信号，产生其对应的信号Ei，并将其对应的信号Ei发送至跟随模块U2i中，所述信号Ei为是否对第i个电池串Bi进行放电均衡；
所述跟随模块U2i根据检测控制模块U1i所产生的信号Ei，对第i个电池串Bi进行放电均衡或不进行放电均衡；
所述检测控制模块U1i还将其产生的信号Ei发送给相邻的跟随单元中的检测控制模块。
2.根据权利要求1所述的一种用于跟随主源的跟随系统，其特征在于，
第i个跟随单元Fi还包括：电阻Ri；
所述电阻Ri连接在电池串Bi的正极与源放电均衡单元Mi之间；
所述电阻Ri的两端还分别与检测控制模块U1i的两个输入端相连接，所述检测控制模块U1i检测电阻Ri上的电流值IRi，且电阻Ri上的电流值IRi即为第i个源放电均衡单元Mi与第i个电池串Bi之间的电流值；
所述检测控制模块U1i分别与第i-1个跟随单元Fi-1的检测控制模块U1i-1、第i+1个跟随单元Fi+1中的检测控制模块U1i+1相连接；
所述检测控制模块U1i接收第i+1个跟随单元Fi+1中的检测控制模块U1i+1所产生的信号Ei+1；其中，所述检测控制模块U1i+1的信号Ei+1为是否对第i+1个电池串Bi+1进行放电均衡；
所述检测控制模块U1i根据第i+1个跟随单元Fi+1中的检测控制模块U1i+1所产生的信号Ei+1，以及根据电阻Ri上的电流值IRi，产生其对应的信号Ei；所述检测控制模块U1i与跟随模块U2i相连接，将其所产生的信号Ei发送给跟随模块U2i；所述跟随模块U2i根据检测控制模块U1i所产生的信号Ei，对第i个电池串Bi进行放电均衡或不进行放电均衡；
所述检测控制模块U1i还将其所产生的信号Ei发送给第i-1个跟随单元Fi-1的检测控制模块U1i-1；
其中，第n个跟随单元Fn中的检测控制模块U1n不接收其他跟随单元所产生的信号；第1个跟随单元F1中的检测控制模块U11所产生的信号E1不发送给其他跟随单元。
3.根据权利要求2所述的一种用于跟随主源的跟随系统，其特征在于，
第i个跟随单元中的检测控制模块U1i根据电阻Ri上的电流值IRi，以及根据第i+1个跟随单元中的检测控制模块U1i+1所输出的信号Ei+1，产生其对应的信号Ei，具体方式如下所示：
若-I1≤IRi≤I2，且检测控制模块U1i+1的信号Ei+1为对电池串Bi+1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号Ei为对电池串Bi进行放电均衡；
若-I1≤IRi≤I2，且检测控制模块U1i+1的信号Ei+1为不对电池串Bi+1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号Ei为不对电池串Bi进行放电均衡；
若IRi>I2，且检测控制模块U1i+1的信号Ei+1为不对电池串Bi+1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号Ei为对电池串Bi进行放电均衡；
若电流值IRi<-I1，且检测控制模块U1i+1的信号Ei+1为对电池串Bi+1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号为不对电池串Bi进行放电均衡；
其中，-I1～I2为源放电均衡单元与对应电池串之间的静态电流的电流值范围；电流值为负数表示反向电流，电流值为正数表示正向电流；所述反向电流是指电流从电阻Ri流向电池串Bi的正极；所述正向电流是指电流从电池串Bi的正极流向电阻Ri；
其中，第n个跟随单元Fn中的检测控制模块U1n不接收其他跟随单元所产生的信号，默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，再根据电阻Rn上的电流值IRn，产生其对应的信号En，即：
若-I1≤IRn≤I2，且默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，则检测控制模块U1n输出的信号En为不对电池串Bn进行放电均衡；
若电流值IRn>I2，且默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，则检测控制模块U1n输出的信号En为对电池串Bn进行放电均衡。
4.根据权利要求3所述的一种用于跟随主源的跟随系统，其特征在于，
若电流值IRi<-I1，且检测控制模块U1i+1的信号Ei+1为不对电池串Bi+1进行放电均衡，则表示跟随系统出错，检测控制模块U1i输出的信号Ei不对电池串Bi进行放电均衡；
若IRi>I2，且检测控制模块U1i+1的信号Ei+1为对电池串Bi+1进行放电均衡，则表示跟随系统出错，检测控制模块U1i输出的信号Ei为不对电池串Bi进行放电均衡；
其中，若电流值IRn<-I1，且默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，则表示跟随系统出错，检测控制模块U1n输出的信号En为不对电池串Bn进行放电均衡。
5.根据权利要求1所述的一种用于跟随主源的跟随系统，其特征在于，
第i个跟随单元Fi包括：电阻Ri；
所述电阻Ri连接在电池串Bi的负极与源放电均衡单元Mi之间；
所述电阻Ri的两端还分别与检测控制模块U1i的两个输入端相连接，所述检测控制模块U1i检测电阻Ri上的电流值IRi，且电阻Ri上的电流值IRi即为第i个源放电均衡单元Mi与第i个电池串Bi之间的电流值；
所述检测控制模块U1i还分别与第i-1个跟随单元Fi-1的检测控制模块U1i-1、第i+1个跟随单元Fi+1中的检测控制模块U1i+1相连接；
所述检测控制模块U1i接收第i-1个跟随单元Fi-1中的检测控制模块U1i-1的信号Ei-1；其中，所述检测控制模块U1i-1的信号Ei-1为是否对电池串Bi-1进行放电均衡；
所述检测控制模块U1i根据第i-1个跟随单元Fi-1中的检测控制模块U1i-1所产生的信号Ei-1，以及根据电阻Ri上的电流值IRi，产生其对应的信号Ei；所述检测控制模块U1i与跟随模块U2i相连接，将其所产生的信号Ei发送给跟随模块U2i；所述跟随模块U2i根据检测控制模块U1i所产生的信号Ei，对第i个电池串Bi进行放电均衡或不进行放电均衡；
所述检测控制模块U1i还将其所产生的信号Ei发送给第i+1个跟随单元Fi+1的检测控制模块U1i+1；
其中，第1个跟随单元F1中的检测控制模块U11不接收其他跟随单元所产生的信号；第n个跟随单元Fn中的检测控制模块U1n所产生的信号En不发送给其他跟随单元。
6.根据权利要求5所述的一种用于跟随主源的跟随系统，其特征在于，
第i个跟随单元中的检测控制模块U1i根据所检测到的电阻Ri上的电流值Ii，以及根据第i-1个跟随单元中的检测控制模块U1i-1所输出的信号Ei-1，产生信号Ei，具体方式如下所示：
若电流值-I1≤IRi≤I2，且检测控制模块U1i-1的信号Ei-1为对电池串Bi-1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号Ei为对电池串Bi进行放电均衡；
若电流值-I1≤IRi≤I2，且检测控制模块U1i-1的信号Ei-1为不对电池串Bi-1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号Ei为不对电池串Bi进行放电均衡；
若电流值IRi>I2，且检测控制模块U1i-1的信号Ei-1为不对电池串Bi-1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号Ei为对电池串Bi进行放电均衡；
若电流值IRi<-I1，且检测控制模块U1i-1的信号Ei-1为对电池串Bi-1进行放电均衡，则检测控制模块U1i输出的信号Ei为不对电池串Bi进行放电均衡；
其中，-I1～I2为源放电均衡单元与对应电池串之间的静态电流的电流值范围；电流值为负数表示反向电流，电流值为正数表示正向电流；所述正向电流是指电流从电阻Ri流向电池串Bi的负极，所述反向电流是指电流从电池串Bi的负极流向电阻Ri；
其中，第1个跟随单元F1中的检测控制模块U11不接收其他跟随单元所产生的信号，默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，再根据所检测的电阻R1上的电流值IR1，产生信号E1，具体方式如下所示：
若-I1≤IR1≤I2，且默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，则检测控制模块U11输出的信号E1为不对电池串B1进行放电均衡；
若电流值IR1>I2，且默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，则检测控制模块U11输出的信号E1为对电池串B1进行放电均衡。
7.根据权利要求6所述的一种用于跟随主源的跟随系统，其特征在于，
若电流值IRi<-I1，且检测控制模块U1i-1的信号Ei-1为不对电池串Bi-1进行放电均衡，则表示跟随系统出错，检测控制模块U1i输出的信号Ei为不对电池串Bi进行放电均衡；
若IRi>I2，且检测控制模块U1i-1的信号Ei-1为对电池串Bi-1进行放电均衡，则表示跟随系统出错，检测控制模块U1i输出的信号Ei为不对电池串Bi进行放电均衡；
其中，若电流值IR1<-I1，且默认其他跟随单元所产生的信号为不对相应的电池串进行放电均衡，则表示跟随系统出错，检测控制模块U11输出的信号E1为不对电池串B1进行放电均衡。
8.根据权利要求2或5所述的一种用于跟随主源的跟随系统，其特征在于，检测控制模块U1i采集电阻Ri两端的电压Vi，先通过差分运放将电阻Ri两端的电压Vi放大后，再计算电阻Ri上的电流值IRi；
跟随单元Fi采用实时跟随或趋势跟随的方式进行放电均衡；
所述实时跟随是指：检测控制模块U1i实时获取电阻Ri上的电流值IRi，利用实时获取的该电流值IRi产生其对应的信号Ei，并发送给跟随模块U2i，跟随模块U2i对电池串Bi进行放电均衡或不进行放电均衡；
所述趋势跟随是指：检测控制模块U1i对设定时间段内的电阻Ri上的电流值IRi进行时间积分滤波处理后，得到该设定时间段内的电阻Ri上的电流值IRi的平均值，利用该平均值产生其对应的信号Ei，并发送给跟随模块U2i，跟随模块U2i对电池串Bi进行放电均衡或不进行放电均衡；
检测控制模块U1i与相邻的跟随单元中的检测控制模块之间通过光电转换或电磁转换或电平转换的方式进行信号传输。
9.根据权利要求1所述的一种用于跟随主源的跟随系统，其特征在于，若BMS的源均衡系统中的第i个源放电均衡单元Mi向其对应的第i个电池串Bi进行充电均衡，则第i个跟随单元Fi中的跟随模块U2i也对第i个电池串Bi也进行充电均衡。
10.根据权利要求1所述的一种用于跟随主源的跟随系统，其特征在于，将每个跟随单元制成一个独立电路板，相邻的跟随单元之间通过电线连接；或者，将整个跟随系统制成一个独立的电路板，相邻的跟随单元之间通过电路板内部走线连接。
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