CN113612277A - 一种电池单元及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池单元及其控制方法，其各个功率变换器的输入端分别连接相应的电源；而各个功率变换器的输出端分别与对应的电池串串联连接，构成一个相应的串联支路；进而可以通过各个功率变换器的输出，对各个串联支路的电压进行调整，降低运行过程中各个电池串间的不平衡程度，从而充分利用电池单元的容量。

Description

一种电池单元及其控制方法

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种电池单元及其控制方法。

背景技术

传统电池簇，是由多个电芯串联或多个电池模组PACK串联组成的；以电芯为例，其结构如图1所示。

由于不同电芯的容量和SOC(StateofCharge，电池荷电状态，也称剩余电量)之间存在差异，且电芯的电压工作范围一般为固定范围，电池簇中的电芯为串联连接，所以在给电池簇充电的过程中，必然存在某个电芯提前到达电压上限，此时充电电流必须截止，停止给电池簇充电，则电池簇中必然存在未能充满电的电芯，容量未能得到充分利用。放电过程亦如此。

例如，磷酸铁锂电池的正常工作电压范围为2.7V至3.65V，在充电过程中，某个电芯的电压达到3.65V，则电流立即截止，电池簇中其他电芯无法充满电，电池簇容量未能得到充分利用。在放电时，电池簇中容量最少的电芯最早放电到2.7V，则电池簇放电电流截止，电池簇中的其他未达到2.7V的电芯中存储的电量无法放出，电池簇容量未能充分利用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种电池单元及其控制方法，以充分利用电池簇容量。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种电池单元，包括：至少两个串联连接的串联支路；各所述串联支路中分别包括：至少一个电池串和/或至少一个功率变换器；其中：

至少一个所述串联支路中，所述功率变换器的输出端，串联连接于相应所述电池串内，或者，串联连接于相应所述电池串的正极或负极；

各所述功率变换器的输入端，分别连接相应的电源。

可选的，各所述串联支路中，分别包括：所述电池串，或者，所述功率变换器，又或者，所述电池串及与其串联连接的对应所述功率变换器。

可选的，所述电池串包括：一个电池基本单元，或，至少两个串联连接的所述电池基本单元。

可选的，所述电池基本单元为：电芯或者电池模组。

可选的，所述功率变换器为DCDC变换器，所述电源为直流电源；或者，

所述功率变换器为ACDC变换器，所述电源为交流电源。

可选的，所述直流电源为以下任意一种：交流电的整流输出，蓄电池的输出，光伏系统的输出，至少一个所述电池串。

可选的，所述直流电源为一个所述电池串，且所述DCDC变换器的输入端和输出端，均与同一所述电池串或不同所述电池串，存在连接关系。

可选的，所述功率变换器的输出端正负极之间还设置有电控开关。

可选的，所述功率变换器具备：正电压输出能力、负电压输出能力或者正负电压可调输出能力。

可选的，所述功率变换器的输出端，与相应所述电池串同向串联或反向串联。

可选的，各所述功率变换器均为隔离式功率变换器或者非隔离式功率变换器。

本发明第二方面提供了一种电池单元的控制方法，用于实现对于如上述第一方面任一段落所述电池单元中各电池串的均衡控制；所述电池单元中功率变换器的输出端正负极之间还设置有电控开关，所述控制方法包括：

在所述电池单元运行时，实时或周期性获取各所述电池串的均衡参数；

判断是否存在至少一个所述均衡参数满足预设开启条件；

若存在至少一个所述均衡参数满足所述预设开启条件，则控制相应所述电控开关断开，并控制相应所述功率变换器运行，以减小各所述均衡参数之间的差值，直至满足预设停止条件。

可选的，在判断是否存在至少一个所述均衡参数满足预设开启条件之后，还包括：

若不存在所述均衡参数满足所述预设开启条件，则控制全部所述电控开关均闭合，并控制全部所述功率变换器的功率均为零。

可选的，所述预设开启条件为：相应所述均衡参数与各所述均衡参数的平均值之间的差值大于预设阈值。

可选的，被控断开的所述电控开关和被控运行的所述功率变换器，均与所述均衡参数满足所述预设开启条件的所述电池串处于同一所述串联支路内；

所述预设停止条件为：相应所述均衡参数不再满足所述预设开启条件。

可选的，各所述电控开关均被控断开，各所述功率变换器均被控运行；

所述预设停止条件为：各所述均衡参数均不满足所述预设开启条件。

可选的，所述预设开启条件为：相应所述均衡参数为各所述均衡参数中的最大值；

被控断开的所述电控开关和被控运行的所述功率变换器，均与所述均衡参数满足所述预设开启条件的所述电池串处于同一所述串联支路内；

所述预设停止条件为：相应所述均衡参数不再满足所述预设开启条件。

可选的，控制相应所述功率变换器运行，包括：

以扩大各所述串联支路的均衡参数之间的差异为目标，控制相应所述功率变换器按照各自的指令电压进行输出。

可选的，所述指令电压正比例于：相应所述串联支路中所述电池串的电压减去预设值之差。

可选的，各所述功率变换器均具备正负电压可调输出能力，或者，部分所述功率变换器具备正电压输出能力而部分所述功率变换器具备负电压输出能力，所述预设值为：各所述电池串的电压平均值。

可选的，至少一个所述串联支路中包括一个所述电池串及与其串联连接的对应所述功率变换器，其他所述串联支路中分别包括一个电池串；两种所述串联支路中所述电池串的电池健康度SOH不同；

所述预设开启条件为：相应所述均衡参数与其他所述均衡参数不同；所述均衡参数为电压或剩余电量SOC；

控制相应所述功率变换器运行，包括：

以所述电池单元各串联支路的电压相同为目标，控制相应所述功率变换器输出补偿电压。

可选的，所述均衡参数为：电压、SOC、SOH或者平均温度。

本发明提供的电池单元，其各个功率变换器的输入端分别连接相应的电源；而各个功率变换器的输出端串联连接于相应电池串内，或者，串联连接于相应电池串的正极或负极，以与相应电池串构成一个相应的串联支路；进而可以通过各个功率变换器的输出，对各个串联支路的电压进行调整，降低运行过程中各个电池串间的不平衡程度，从而充分利用电池单元的容量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的储能系统的结构示意图；

图2、图3、图4a、图4b、图5a、图5b、图6和图7分别为本发明实施例提供的电池单元的八种结构示意图；

图8a和图8b分别为本发明实施例提供的隔离式DCDC变换器的两种结构示意图；

图9为本发明实施例提供的电池单元的控制方法的流程图。

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。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明提供一种电池单元，以充分利用电池簇容量。

参见图2至图5b，该电池单元，包括：至少两个串联连接的串联支路；各串联支路中分别包括：至少一个电池串和至少一个功率变换器；其中：

至少一个串联支路中，功率变换器的输出端，串联连接于电池串内，或者，串联连接于电池串的正极(如图2至图5b中所示)或负极。

各串联支路中，可以仅包括至少一个电池串，也可以包括至少一个电池串及与其串联连接的至少一个功率变换器，还可以仅包括至少一个功率变换器；也即，各串联支路中电池串和功率变换器的个数可以任意取值，比如均为1。

至少两个串联支路内分别存在一个功率变换器时，各功率变换器的输出端可以分别连接于相应电池串的同一极，图2和图3均以各功率变换器的输出端分别串联接入对应电池串的正极为例进行展示，但并不仅限于此。当然，各功率变换器的输出端，也可以分别串联接入对应电池串的不同极，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

实际应用中，各电池串可以包括一个电池基本单元(如图2至图4b和图5b所示)或者至少两个串联连接的电池基本单元(如图5a所示)，该电池基本单元可以是指电芯(如图2至图5a所示的cell)，也可以是指电池模组(如图5b所示的PACK)，均在本申请的保护范围内。值得说明的是，当电池串内包括多个串联连接的电芯(如图5a所示)时，其拓扑结构与由一个电池模组构成的电池串(如图5b所示)可以等同，均会使整个电池单元成为一个电池簇。

如前所述，各电池串并不一定必须串联有一个相应的功率变换器，比如新旧PACK混用的场景下，可以仅为新PACK配备相应的功率变换器(如图6所示)。

各功率变换器的输入端，分别连接相应的电源。功率变换器为DCDC变换器时，该电源是指直流电源，如图2所示；而功率变换器为ACDC变换器时，该电源是指交流电源，如图3所示。

值得说明的是，功率变换器为DCDC变换器时，其共用的直流电源可以是由交流电整流输出而得到的电源，也可以是蓄电池的输出而得到的电源，还可以是光伏系统中至少一个光伏组串的直接输出或经电压变换后的间接输出而得到的电源等；而且，图2所示仅为各个DCDC变换器共用同一个直流电源的情况，实际应用中，各个DCDC变换器还可以分别连接各自对应的一个直流电源，比如各DCDC变换器的输入端分别与相应的电池串(如图4a至图6所示)或光伏组件的两端并联；此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。功率变换器为ACDC变换器时，其情况可以以此类推，不再一一赘述。

另外，各DCDC变换器的输入端分别与相应的一个电池串并联时，各DCDC变换器的输入端和输出端，可以与同一电池串相连(如图4a至图7所示)，也可以与不同的电池串相连(未进行图示)。以图4a和图4b为例，同一个DCDC变换器的输入端和输出端，均与同一个电芯相连；具体的：1#DCDC的输入端与1#Cell的两端并联，1#DCDC的输出端串联连接于1#Cell的正极，2#DCDC的输入端与2#Cell的两端并联，2#DCDC的输出端串联连接于2#Cell的正极，n#DCDC的输入端与n#Cell的两端并联，n#DCDC的输出端串联连接于n#Cell的正极。实际应用中，各个功率变换器的连接方式也并不一定相同，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

实际应用中，各功率变换器均为隔离式功率变换器或者非隔离式功率变换器。其具体拓扑可以采用现有技术中的结构，此处不做限定，视其具体应用环境而定即可。

具体的工作原理为：

各功率变换器的功率为零时，其所在串联支路的电压仅为相应电池串的电压；而若某功率变换器的功率不为零时，则其所在串联支路的电压将为其输出电压与相应电池串的电压之和。

更进一步的，各功率变换器的输出端正负极之间还可以设置有电控开关。以图5a所示结构为例，为各个功率变换器的输出端增设电控开关后，其结构如图7所示，每m个电芯共用同一个DCDC变换器，各个DCDC变换器的输出端分别连接有相应的电控开关(如图中所示的K1…Kn)。各电控开关闭合时，相应串联支路中的DCDC变换器被旁路，该串联支路中仅电池串中各个电芯可投入运行，该串联支路的电压即为电池串中各个电芯的串联电压。而电控开关断开时，相应串联支路中的DCDC变换器也投入运行，该串联支路的电压为相应电池串中各电芯的串联电压与该DCDC变换器输出的电压之和。

当各电池串的电压不一致、差值较大时，可以控制各电控开关断开，各功率变换器输出合适的电压，比如正电压或负电压，以调整各个串联支路的电压，扩大各个串联支路之间的压差；则电压较高的电池串所在串联支路的电压会更高，而电压较低的电池串所在串联支路的电压会更低于其他串联支路；因此，系统在充电状态下，能够使电压较低的电池串获得更多电能，而电压较高的电池串获得较少电能；而系统在放电状态下，能够使电压较低的电池串释放较少电能，而电压较高的电池串释放更多电能；进而促使各个电池串之间的SOC趋于均衡，以充分利用电池单元(比如电池簇)的容量。

当然，实际应用中，也可以仅对其中某个或某几个电池串的电压进行调整。值得说明的是，由于电池串的SOC与电压成正比关系，所以实际应用中并不仅限于对上述电压参数进行判断，也可以以SOC来代替电压实现上述判断过程；或者，还可以用SOH(state ofhealth，电池健康度)或者平均温度等，此处不再进行赘述，只要是为了满足各个电池串之间相应指标的均衡要求即可，此处不再进行赘述，均在本申请的保护范围内。

本实施例提供的该电池单元，其各个功率变换器的输入端分别连接相应的电源；而各个功率变换器的输出端分别与对应的电池串串联连接，构成一个相应的串联支路；进而可以通过各个功率变换器的输出，对相应串联支路的电压进行调整，降低运行过程中各个电池串间的不平衡程度，从而充分利用该电池单元的容量。

而且，该电池单元中，各个功率变换器输出的电压仅需要调整不同电池串之间的电压偏差，所以功率变换器的输出电压可以较低，使得功率变换器的器件耐压较低、耐压和安规的成本均较低；同时，功率变换器的输入端电压可以根据应用场景的条件灵活设计，如追求变换效率时，可以将输入电压值设计成和输出电压值接近；另外，功率变换器的功率容量也不受限于相应电池串的功率容量；也即，其功率容量、输入电压及输出电压设计范围均能够满足电池串之间电压偏差的需求即可，降低了相应成本。而且，由于上述连接关系的设置，经过功率变换器的功率只是电池串功率的很小一部分，而电池串的大部分功率传输并不需要经过功率变换器，所以损耗低、电能传输效率高。

在上一实施例的基础之上，可选的，其各功率变换器分别具备：正电压输出能力、负电压输出能力或者正负电压可调输出能力。

当功率变换器具备正电压输出能力时，其投入运行能够使相应串联支路的电压得到增大。而当功率变换器具备负电压输出能力时，其投入运行能够使相应串联支路的电压得到减小。当功率变换器具备正负电压可调输出能力时，其可以根据实际情况输出正电压和负电压中的任意一种。实际应用中，可以设置各功率变换器均具备正负电压可调输出能力，或者，也可以设置部分功率变换器具备正电压输出能力、而部分功率变换器具备负电压输出能力；各串联支路电压增大或减小的目标可以均为更加远离平均值。

实际应用中，假如功率变换器的输出端仅可以输出一种方向的电压，以隔离式DCDC变换器为例，其拓扑结构如图8a所示，则其与相应电池串同向串联(如图4b所示)时，其输出的电压将正向作用于电池串的电压，即具备正电压输出能力；而当其与相应电池串反向串联(如图4a所示)时，其输出的电压将反向作用于电池串的电压，即具备负电压输出能力。当其具备正负电压可调输出能力时，要求其内部拓扑能够使输出端输出两种方向的电压，仍以隔离式DCDC变换器为例，则其拓扑结构如图8b所示。

对于图2和图3所示的共用电源的方案中，各个功率变换器的输入侧并联，若各功率变换器均具备正负电压可调输出能力，或者，部分功率变换器具备正电压输出能力而部分功率变换器具备负电压输出能力，则在均衡电池基本单元相应均衡参数偏差的同时，多个功率变换器各自运行时带来的功率传输，能够形成功率内循环，实现能量在电池串间转移，几乎不用消耗该共用的电源的电能，进而降低交流源的功率；若各功率变换器的功率之和为零，则可以完全不消耗该共用的电源的电能。

其余结构及原理均与上一实施例相同，此处不再一一赘述。

本发明另一实施例还提供一种电池单元的控制方法，用于实现对于如上述任一实施例所述的电池单元中各电池串的均衡控制。该电池单元的结构和原理可以参见上述实施例，此处不再一一赘述。

该电池单元中功率变换器的输出端正负极之间设置有电控开关时，参见图7，该控制方法包括：

S101、在电池单元运行时，实时或周期性获取各电池串的均衡参数。

该电池单元运行，是指它处于充电状态或放电状态。

该均衡参数可以是电压，也可以是与电压成比例关系的SOC，还可以是SOH或者平均温度等，视其具体应用环境中需要满足的均衡要求而定即可，均在本申请的保护范围内。

S102、判断是否存在至少一个均衡参数满足预设开启条件。

实际应用中，该预设开启条件可以为：相应均衡参数与各均衡参数的平均值之间的差值大于预设阈值；也即只要有均衡参数偏离平均值一定程度，则判定其满足该预设开启条件。

该预设开启条件也可以为：相应均衡参数为各均衡参数中的最大值；也即，只要各个均衡参数之间存在一定差值，其中最大的一个均衡参数就会满足该预设开启条件。

若存在至少一个均衡参数满足预设开启条件，则执行步骤S103。

S103、控制相应电控开关断开，并控制相应功率变换器运行，以减小各均衡参数之间的差值，直至满足预设停止条件。

如果有均衡参数偏离平均值一定程度，就判定其满足该预设开启条件，则步骤S103中可以控制各电控开关均断开，各功率变换器均运行；实际应用中，串联支路内的电池串的均衡参数等于平均值，其所在串联支路中的功率变换器并不需要输出电压，而其他功率变换器均需要输出相应的电压，以使各个均衡参数均向平均值变化。直至全部均衡参数均调整为平均值上下一个预设阈值的幅度之内以后，各个功率变换器停止运行，各个电控开关可以再次闭合。或者，步骤S103中也可以只控制满足该预设开启条件的电池串所在串联支路中的电控开关断开、功率变换器运行，使该均衡参数向平均值变化，直至该均衡参数处于平均值上下的一定范围内。

如果只要各个均衡参数之间存在一定差值，就判定其中最大的一个均衡参数满足该预设开启条件，则步骤S103中可以只控制均衡参数最大的电池串所在串联支路中的电控开关断开、功率变换器运行，使该均衡参数变小；由于电能在各个电池串之间转移，所以该均衡参数变小的同时，会导致其他均衡参数变大；如果出现另一均衡参数代替该均衡参数成为新的最大值，则该均衡参数不再满足该预设开启条件，即可控制其功率变换器停止运行、其电控开关闭合；然后由于步骤S101是实时或周期性执行的，所以当前最大的均衡参数成为了新的满足该预设开启条件的均衡参数，下一轮步骤S103将会控制当前最大的均衡参数所对应的电控开关断开、功率变换器运行，使这一均衡参数变小；循环往复，可以使各个均衡参数均处于平均值上下的一定范围内。

也即，以图7所示结构以及均衡参数取SOC为例进行说明，假设第一个电池串(也即1#Cell至m#Cell的串联结构，实际应用中可以是一个电池模组)的SOC是SOC1，第二个电池串(也即(m+1)#Cell至2m#Cell的串联结构)的SOC是SOC2，第n个电池串(也即((n-1)m+1)#Cell至nm#Cell的串联结构)的SOC是SOCn；实际应用中可以选择下述任一方法来实现各个电池串之间的均衡：

(1)当所有SOC与平均SOC的差值不大于所设置的阈值时，所有DCDC变换器的开关K1…Kn全部闭合；当其中有一个SOC与平均SOC的差值大于该阈值时，断开对应的DCDC变换器的开关，启动相应DCDC变换器进行调压，直到其SOC与平均SOC差值小于该阈值时，闭合对应的开关，停止相应DCDC变换器运行。

(2)当所有SOC与平均SOC的差值不大于所设置的阈值时，所有DCDC变换器的开关K1…Kn全部闭合；当其中有一个SOC与平均SOC的差值大于该阈值时，启动所有DCDC变换器运行，断开所有开关，开始均衡，一直到所有的SOC值与平均SOC值的差值都小于该阈值，则闭合所有开关，停止所有DCDC变换器，停止均衡。

(3)实时判断比较所有SOC值，找到最大的SOC对应的电池串，断开其所在串联支路内的开关，开启对应的DCDC变换器进行均衡；并且继续判断所有SOC值，如果出现有其他电池串的SOC值大于正在均衡的电池串，则正在均衡的电池串停止均衡，闭合开关，停止DCDC变换器，新的SOC值最大的电池串断开开关，开启DCDC变换器进行均衡，如此，循环往复。

实际应用中，该电池单元的控制方法如图9所示，在步骤S102之后，若不存在均衡参数满足预设开启条件，则可以执行步骤S104。

S104、控制全部电控开关均闭合，并控制全部功率变换器的功率均为零。

也即，功率变换器可以在各均衡参数均处于平均值上下的一定范围内一致时停止运行，而仅在均衡参数差异较大时，才控制功率变换器运行，进而可以进一步降低损耗。

另外，该电池单元的控制方法，可以在系统运行时实时执行，进而使各电池串趋于SOC均衡状态，以充分利用该电池单元的容量。

在上一实施例的基础之上，优选的，步骤S103中，控制电池单元中相应功率变换器运行，具体包括：以扩大各串联支路的均衡参数之间的差异为目标，控制相应功率变换器按照各自的指令电压进行输出。

指令电压正比例于：相应串联支路中电池串的电压减去预设值之差。由于功率变换器的运行，会使得电能在各个电池串之间转移来实现均衡，所以实际应用中应当设置各功率变换器均具备正负电压可调输出能力，或者，设置部分功率变换器具备负电压输出能力、而部分功率变换器具备正电压输出能力；且该预设值的取值应为各电池串的电压平均值，也即上述提及的平均值。

仍以图7所示结构为例，假设各功率变换器均可以输出正负电压，第一个电池串(也即1#Cell至m#Cell的串联结构)的电压为V1，1#DCDC的输出电压指令为Vref1，第二个电池串(也即(m+1)#Cell至2m#Cell的串联结构)的电压为V2，2#DCDC的输出电压指令为Vref2，第n个电池串(也即((n-1)m+1)#Cell至n m#Cell的串联结构)的电压为Vn，n#DCDC的输出电压指令为Vrefn；假设电池串之间电压的不均衡程度最大为ΔU，也即各电池串的电压之间的最大压差为ΔU；假设电池串中的最高电压为Vmax，最低电压为Vmin，各电池串的电压平均值为Vavg＝(V1+V2+…+Vn)/n，则该平均值即为该预设值，每个电池串对应的功率变换器的输出电压指令为Vrefi＝(Vi-Vavg)*k；其中，i的取值为0～n，k的取值可以根据均衡速率要求的快慢来调整。

实际应用中，k的取值具体选择多大，可以根据工程应用背景来选择，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

特殊的，对于新旧PACK混用的场景，由于新PACK比旧PACK的容量大，在电池簇充放电过程中，如图1所示的传统方案由于新PACK的使用容量与旧PACK相同，会损失新PACK的部分容量；本实施例提供的控制方法，能够通过为新PACK增设功率变换器来实现容量调节，进而充分利用新PACK的容量。

以图6所示结构为例，至少一个串联支路中包括一个电池串(如图中所示的(n-1)#PACK)及与其串联连接的对应功率变换器，其他串联支路中分别包括一个电池串(如图中所示的1#PACK…(n-2)#PACK及n#PACK)；两种串联支路中，各个电池串均包括m个电芯，但这两种串联支路中电池串的SOH不同，(n-1)#PACK为新PACK，其他电池串均为旧PACK。

默认所有的旧PACK的一致性很好，电压基本相同，假设旧PACK的电压为U1，新PACK的电压为U2，所以要想将新PACK替换原来位置的旧PACK，必须将新PACK的电压调整跟旧PACK相同，才可以串入电池簇中。本实施例在新PACK内集成DCDC变换器，通过DCDC变换器输出电压串联至PACK输出端，DCDC变换器输出电压ΔU，ΔU＝U2-U1，通过ΔU来补偿新旧PACK的电压差(SOC差值)，进而无需调整新PACK的电压即可将其串入电池簇中，可以提高电池簇运维的效率。

也即，对于新旧PACK混用的场景，该预设开启条件为：相应均衡参数与其他均衡参数不同；此时，该均衡参数为电压或SOC；而且，步骤S103中控制相应所述功率变换器运行，具体包括：以电池单元各串联支路的电压相同为目标，控制相应功率变换器输出补偿电压。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (22)

1.一种电池单元，其特征在于，包括：至少两个串联连接的串联支路；各所述串联支路中分别包括：至少一个电池串和/或至少一个功率变换器；其中：

至少一个所述串联支路中，所述功率变换器的输出端，串联连接于相应所述电池串内，或者，串联连接于相应所述电池串的正极或负极；

各所述功率变换器的输入端，分别连接相应的电源。

2.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，各所述串联支路中，分别包括：所述电池串，或者，所述功率变换器，又或者，所述电池串及与其串联连接的对应所述功率变换器。

3.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述电池串包括：一个电池基本单元，或，至少两个串联连接的所述电池基本单元。

4.根据权利要求3所述的电池单元，其特征在于，所述电池基本单元为：电芯或者电池模组。

5.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述功率变换器为DCDC变换器，所述电源为直流电源；或者，

所述功率变换器为ACDC变换器，所述电源为交流电源。

6.根据权利要求5所述的电池单元，其特征在于，所述直流电源为以下任意一种：交流电的整流输出，蓄电池的输出，光伏系统的输出，至少一个所述电池串。

7.根据权利要求5所述的电池单元，其特征在于，所述直流电源为一个所述电池串，且所述DCDC变换器的输入端和输出端，均与同一所述电池串或不同所述电池串，存在连接关系。

8.根据权利要求1-7任一项所述的电池单元，其特征在于，所述功率变换器的输出端正负极之间还设置有电控开关。

9.根据权利要求1-7任一项所述的电池单元，其特征在于，所述功率变换器具备：正电压输出能力、负电压输出能力或者正负电压可调输出能力。

10.根据权利要求1-7任一项所述的电池单元，其特征在于，所述功率变换器的输出端，与相应所述电池串同向串联或反向串联。

11.根据权利要求1-7任一项所述的电池单元，其特征在于，各所述功率变换器均为隔离式功率变换器或者非隔离式功率变换器。

12.一种电池单元的控制方法，其特征在于，用于实现对于如权利要求1-11任一项所述电池单元中各电池串的均衡控制；所述电池单元中功率变换器的输出端正负极之间还设置有电控开关，所述控制方法包括：

在所述电池单元运行时，实时或周期性获取各所述电池串的均衡参数；

判断是否存在至少一个所述均衡参数满足预设开启条件；

若存在至少一个所述均衡参数满足所述预设开启条件，则控制相应所述电控开关断开，并控制相应所述功率变换器运行，以减小各所述均衡参数之间的差值，直至满足预设停止条件。

13.根据权利要求12所述的电池单元的控制方法，其特征在于，在判断是否存在至少一个所述均衡参数满足预设开启条件之后，还包括：

若不存在所述均衡参数满足所述预设开启条件，则控制全部所述电控开关均闭合，并控制全部所述功率变换器的功率均为零。

14.根据权利要求12所述的电池单元的控制方法，其特征在于，所述预设开启条件为：相应所述均衡参数与各所述均衡参数的平均值之间的差值大于预设阈值。

15.根据权利要求14所述的电池单元的控制方法，其特征在于，被控断开的所述电控开关和被控运行的所述功率变换器，均与所述均衡参数满足所述预设开启条件的所述电池串处于同一所述串联支路内；

所述预设停止条件为：相应所述均衡参数不再满足所述预设开启条件。

16.根据权利要求14所述的电池单元的控制方法，其特征在于，各所述电控开关均被控断开，各所述功率变换器均被控运行；

所述预设停止条件为：各所述均衡参数均不满足所述预设开启条件。

17.根据权利要求12所述的电池单元的控制方法，其特征在于，所述预设开启条件为：相应所述均衡参数为各所述均衡参数中的最大值；

被控断开的所述电控开关和被控运行的所述功率变换器，均与所述均衡参数满足所述预设开启条件的所述电池串处于同一所述串联支路内；

所述预设停止条件为：相应所述均衡参数不再满足所述预设开启条件。

18.根据权利要求12-17任一项所述的电池单元的控制方法，其特征在于，控制相应所述功率变换器运行，包括：

以扩大各所述串联支路的均衡参数之间的差异为目标，控制相应所述功率变换器按照各自的指令电压进行输出。

19.根据权利要求18所述的电池单元的控制方法，其特征在于，所述指令电压正比例于：相应所述串联支路中所述电池串的电压减去预设值之差。

20.根据权利要求19所述的电池单元的控制方法，其特征在于，各所述功率变换器均具备正负电压可调输出能力，或者，部分所述功率变换器具备正电压输出能力而部分所述功率变换器具备负电压输出能力，所述预设值为：各所述电池串的电压平均值。

21.根据权利要求12所述的电池单元的控制方法，其特征在于，至少一个所述串联支路中包括一个所述电池串及与其串联连接的对应所述功率变换器，其他所述串联支路中分别包括一个电池串；两种所述串联支路中所述电池串的电池健康度SOH不同；

所述预设开启条件为：相应所述均衡参数与其他所述均衡参数不同；所述均衡参数为电压或剩余电量SOC；

控制相应所述功率变换器运行，包括：

以所述电池单元各串联支路的电压相同为目标，控制相应所述功率变换器输出补偿电压。

22.根据权利要求12-17任一项所述的电池单元的控制方法，其特征在于，所述均衡参数为：电压、SOC、SOH或者平均温度。

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