CN114844181A - 电池簇的均衡系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池簇的均衡系统。电池簇包括多个电池模块，任意相邻两个电池模块串联连接；均衡系统包括：开关模块，过渡储能模块和控制模块；其中，开关模块与每个电池模块连接；过渡储能模块与开关模块连接；控制模块用于控制开关模块中的开关导通和/或关断，以使过渡储能模块通过开关模块中导通的开关，对位置连续的多个目标电池模块进行均衡。由此，可通过控制模块控制开关模块中的开关导通和/或关断，以使过渡储能模块通过开关模块中导通的开关，对位置连续的多个目标电池模块进行均衡，可同时实现多个连续的电池模块的均衡，大大提高了电池簇的均衡速度。

Description

电池簇的均衡系统
技术领域
本发明涉及能源技术领域，特别涉及一种电池簇的均衡系统。
背景技术
目前，随着新能源装机容量的增加，储能正逐渐成为构建新型电力系统的关键支撑技术。电池储能具备响应速度快、建设工期短、占地面积小等优点，得到了广泛应用。电池系统中的电池簇往往由大量单体电池串联组成。串联的单体电池之间容易存在电压、电量不均衡的问题，影响电池簇的可用容量。然而，相关技术中的均衡系统存在均衡速度慢等问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种电池簇的均衡系统，可通过控制模块控制开关模块中的开关导通和/或关断，以使过渡储能模块通过开关模块中导通的开关，对位置连续的多个目标电池模块进行均衡，可同时实现多个连续的电池模块的均衡，大大提高了电池簇的均衡速度。
本发明第一方面实施例提出了一种电池簇的均衡系统，所述电池簇包括多个电池模块，任意相邻两个电池模块串联连接；所述均衡系统包括：开关模块，过渡储能模块和控制模块；其中，所述开关模块与每个所述电池模块连接；所述过渡储能模块与所述开关模块连接；所述控制模块用于控制所述开关模块中的开关导通和/或关断，以使所述过渡储能模块通过所述开关模块中导通的开关，对位置连续的多个目标电池模块进行均衡。
根据本发明实施例的电池簇的均衡系统，可通过控制模块控制开关模块中的开关导通和/或关断，以使过渡储能模块通过开关模块中导通的开关，对位置连续的多个目标电池模块进行均衡，可同时实现多个连续的电池模块的均衡，大大提高了电池簇的均衡速度。
另外，根据本发明上述实施例提出的电池簇的均衡系统还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一个实施例中，所述开关模块包括开关管单元、开关单元、第三开关、电感；其中，
所述开关管单元、所述开关单元、所述电池模块之间一一对应；
任意相邻两个开关管单元串联连接，每个所述开关管单元包括第一开关管和第二开关管，所述第一开关管的第一端与对应的电池模块的正极连接，所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端连接，所述第二开关管的第二端与对应的电池模块的负极连接；
每个所述开关单元包括第一开关和第二开关，每个所述第一开关的第一端与所述电感的第二端连接，所述第一开关的第二端与对应的开关管单元中的第一开关管的第二端连接，每个所述第二开关的第一端与所述过渡储能模块的负极连接，所述第二开关的第二端与对应的开关管单元中的第二开关管的第二端连接；
所述过渡储能模块包括多个过渡储能电池，任意相邻两个过渡储能电池串联连接；
所述第三开关与所述过渡储能电池之间一一对应，所述第三开关的第一端与对应的过渡储能电池的正极连接，每个所述第三开关的第二端与所述电感的第一端连接。
在本发明的一个实施例中，所述电池簇包括m个电池模块，m个电池模块按照编号1至m进行连续编号，编号为1的电池模块的负极为所述电池簇的负极，编号为m的电池模块的正极为所述电池簇的正极，所述目标电池模块包括编号p至q的电池模块，其中，1≤p≤q≤m；
所述控制模块还用于控制第一开关单元中的目标第一开关、第二开关单元中的目标第二开关导通，并控制除所述目标第一开关之外的其余第一开关关断，以及控制除所述目标第二开关之外的其余第二开关关断，其中，所述第一开关单元为编号q的电池模块对应的开关单元，所述第二开关单元为编号p的电池模块对应的开关单元。
在本发明的一个实施例中，在开关管的每个工作周期内，其中，所述开关管包括所述第一开关管和所述第二开关管，所述控制模块还用于控制目标开关管单元中的目标第二开关管导通第一设定时长，在控制所述目标第二开关管导通的同时控制所述目标开关管单元中的目标第一开关管关断，在控制所述目标第二开关管导通所述第一设定时长之后，控制所述目标第一开关管导通第二设定时长，在控制所述目标第一开关管导通的同时控制所述目标第二开关管关断，以及控制除所述目标开关管单元之外的其余开关管单元中的开关管在所述工作周期内持续关断，其中，所述目标开关管单元为编号为q的电池模块对应的开关管单元。
在本发明的一个实施例中，所述控制模块还用于调节所述目标第二开关管的占空比，来调节流经所述电感的均衡电流。
在本发明的一个实施例中，所述控制模块还用于根据每个所述目标电池模块的剩余电量，确定所述均衡电流的目标值，并根据所述均衡电流的目标值，确定所述占空比的目标值。
在本发明的一个实施例中，所述控制模块包括调节器，所述调节器用于根据所述均衡电流的目标值和所述均衡电流的当前值，调节所述占空比的目标值。
在本发明的一个实施例中，所述过渡储能模块包括j个过渡储能电池，j个过渡储能电池按照编号1至j进行连续编号，编号为1的过渡储能电池的负极为所述过渡储能模块的负极，编号为k的过渡储能电池的正极为所述过渡储能模块的正极，目标过渡储能电池包括编号1至k的过渡储能电池，目标过渡储能电池为对所述目标电池模块进行均衡的过渡储能电池，其中，1≤k≤j；
所述控制模块还用于根据每个所述目标电池模块的电压和所述占空比的取值范围，确定编号k，控制编号k的过渡储能电池对应的第三开关导通，以及控制除编号k的过渡储能电池之外的其余过渡储能电池对应的第三开关关断。
在本发明的一个实施例中，所述控制模块还用于响应于每个所述电池模块的剩余电量之间的方差值大于设定阈值，获取位置连续的多个候选电池模块的剩余电量的平均值，将最大平均值对应的多个候选电池模块作为均衡类别为放电的第一目标电池模块，以及将最小平均值对应的多个候选电池模块作为均衡类别为充电的第二目标电池模块。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的电池簇的均衡系统的结构示意图；
图2为根据本发明另一个实施例的电池簇的均衡系统的结构示意图；
图3为根据本发明另一个实施例的电池簇的均衡系统的结构示意图；
图4为图3所示的电池簇的均衡系统中目标第一开关管S qa 、目标第二开关管S qb 的开关信号，以及均衡电流i L 的示意图；
图5为图3所示的电池簇的均衡系统处于模态一的等效电路图；
图6为图3所示的电池簇的均衡系统处于模态二的等效电路图；
图7为根据本发明另一个实施例的电池簇的均衡系统的结构示意图；
图8为图7所示的电池簇的均衡系统中目标第一开关管S4a 、目标第二开关管S4b 的开关信号，以及均衡电流i L 的示意图；
图9为图7所示电池簇的均衡系统在对电池模块3进行均衡的情况下，处于模态一的等效电路图；
图10为图7所示的电池簇的均衡系统在对电池模块3、4进行均衡的情况下，处于模态二的等效电路图；
图11为图7所示的电池簇的均衡系统中目标第一开关管S2a 、目标第二开关管S2b 的开关信号，以及均衡电流i L 的示意图；
图12为图7所示的电池簇的均衡系统在对电池模块1进行均衡的情况下，处于模态一的等效电路图；
图13为图7所示的电池簇的均衡系统在对电池模块1、2进行均衡的情况下，处于模态二的等效电路图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图来描述本发明实施例的电池簇的均衡系统。
需要说明的是，电池簇包括多个电池模块，任意相邻两个电池模块串联连接。比如，电池模块包括多个单体电池，任意相邻两个单体电池之间串联连接。对电池模块、单体电池的数量均不做过多限定，比如，电池簇包括m个电池模块，每个电池模块均包括n个单体电池。其中，m、n均为正整数。对单体电池的类别不做过多限定，比如，单体电池包括但不限于磷酸铁锂电池、三元聚合物锂电池等。
在一种实施方式中，如图2所示，电池簇200包括m个电池模块，分别为电池模块1至m，任意相邻两个电池模块串联连接，m个电池模块按照编号1至m进行连续编号，编号为1的电池模块（对应图2中的电池模块1）的负极为电池簇200的负极，编号为m的电池模块（对应图2中的电池模块m）的正极为电池簇200的正极。
图1为根据本发明一个实施例的电池簇的均衡系统的结构示意图。
如图1所示，本发明实施例的电池簇的均衡系统100，包括开关模块101，过渡储能模块102和控制模块103。其中，开关模块101与每个电池模块连接，过渡储能模块102与开关模块101连接，控制模块103用于控制开关模块101中的开关导通和/或关断，以使过渡储能模块102通过开关模块101中导通的开关，对位置连续的多个目标电池模块进行均衡。可以理解的是，目标电池模块之间串联连接。
需要说明的是，过渡储能模块102用于存储电能和/或释放电能，在均衡类别为放电的情况下，过渡储能模块102用于存储每个目标电池模块释放的电能，在均衡类别为充电的情况下，过渡储能模块102用于释放电能以对每个目标电池模块进行充电。
需要说明的是，对目标电池模块的数量不做过多限定。如图3所示，电池簇200包括m个电池模块，分别为电池模块1至m，目标电池模块包括编号p至q的电池模块，即目标电池模块包括电池模块p至q，目标电池模块的数量为q-p+1，其中，p、q均为正整数，1≤p≤q≤m。
在一种实施方式中，目标电池模块的数量小于或者等于电池模块的总数量的一半。继续以图3为例，目标电池模块包括编号p至q的电池模块，其中，p、q满足下述条件：
Figure 577311DEST_PATH_IMAGE001
在一种实施方式中，控制模块103还用于响应于每个电池模块的剩余电量（Stateof charge，SOC）之间的方差值大于设定阈值，表明此时电池模块的剩余电量不均衡，获取位置连续的多个候选电池模块的剩余电量的平均值，将最大平均值对应的多个候选电池模块作为均衡类别为放电的第一目标电池模块，以及将最小平均值对应的多个候选电池模块作为均衡类别为充电的第二目标电池模块。应说明的是，对设定阈值、第一目标电池模块的数量、第二目标电池模块的数量均不做过多限定，比如，第一目标电池模块的数量和第二目标电池模块的数量相等，或者，第一目标电池模块的数量和第二目标电池模块的数量不相等。由此，该系统中可根据电池模块的剩余电量，来确定需要均衡的目标电池模块，避免了不同电池之间性能差异对均衡效果的影响。
在一种实施方式中，第一目标电池模块、第二目标电池模块的数量均小于或者等于电池模块的总数量的一半。
在一种实施方式中，第一目标电池模块、第二目标电池模块之间不存在重复的电池模块。
在一种实施方式中，控制模块103还用于响应于每个电池模块的剩余电量之间的方差值大于设定阈值，获取位置连续的第一数量的候选电池模块的剩余电量的平均值，将最大平均值对应的第一数量的候选电池模块作为均衡类别为放电的第一目标电池模块，以及将最小平均值对应的第一数量的候选电池模块作为均衡类别为充电的第二目标电池模块，识别第一目标电池模块和第二目标电池模块之间存在第二数量的重复的电池模块，则根据第二数量更新第一数量，并返回执行获取位置连续的第一数量的候选电池模块的剩余电量的平均值及其后续步骤，直至第一目标电池模块、第二目标电池模块之间不存在重复的电池模块。
在一种实施方式中，电池簇包括m个电池模块，第一数量为小于m/2的最大整数。
在一种实施方式中，根据第二数量更新第一数量，可包括将第一数量和第二数量之间的差值，作为更新后的第一数量。
在一种实施方式中，过渡储能模块102用于存储每个第一目标电池模块释放的电能，直至所有第一目标电池模块的剩余电量的平均值等于电池簇中所有电池模块的剩余电量的平均值。
过渡储能模块102还用于释放电能以对每个第二目标电池模块进行充电，直至所有第二目标电池模块的剩余电量的平均值等于电池簇中所有电池模块的剩余电量的平均值。
综上，本发明实施例的电池簇的均衡系统，可通过控制模块控制开关模块中的开关导通和/或关断，以使过渡储能模块通过开关模块中导通的开关，对位置连续的多个目标电池模块进行均衡，可同时实现多个连续的电池模块的均衡，大大提高了电池簇的均衡速度。
在上述任一实施例的基础上，开关模块101包括开关管单元、开关单元、电感。其中，开关管单元、开关单元、电池模块之间一一对应。任意相邻两个开关管单元串联连接。
继续以图2为例，开关模块101包括m个开关管单元、m个开关单元和1个电感L。
每个开关管单元包括第一开关管S xa 和第二开关管S xb ，第一开关管S xa 的第一端与对应的电池模块的正极连接，第一开关管S xa 的第二端与第二开关管S xb 的第一端连接，第二开关管S xb 的第二端与对应的电池模块的负极连接。其中，x为正整数，1≤x≤m。应说明的是，如图2所示，S1a 至S ma 为S xa ，S1b 至S mb 为S xb 。比如，S1a 的第一端与电池模块1的正极连接，S1a 的第二端与S1b 的第一端连接，S1b 的第二端与电池模块1的负极连接，S2a 至S ma 的连接方式可参照S1a ，S2b 至S mb 的连接方式可参照S1b ，这里不再赘述。应说明的是，对开关管的类别不做过多限定，比如，开关管可包括金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor，MOSFET），此时开关管的第一端可为漏极，开关管的第二端可为源极。
每个开关单元包括第一开关K xa 和第二开关K xb ，每个第一开关K xa 的第一端与电感L的第二端连接，第一开关K xa 的第二端与对应的开关管单元中的第一开关管S xa 的第二端连接，每个第二开关K xb 的第一端与过渡储能模块102的负极连接，第二开关K xb 的第二端与对应的开关管单元中的第二开关管S xb 的第二端连接。应说明的是，如图2所示，K1a 至K ma 为K xa ，K1b 至K mb 为K xb 。比如，K1a 至K ma 的第一端与电感L的第二端连接，K1a 的第二端与S1a 的第二端连接，K1b 至K mb 的第一端与过渡储能模块102的负极连接，K1b 的第二端与S1b 的第二端连接，K2a 至K ma 的连接方式可参照K1a ，K2b 至K mb 的连接方式可参照K1b ，这里不再赘述。
在一种实施方式中，过渡储能模块102包括多个过渡储能电池，任意相邻两个过渡储能电池串联连接。开关模块101还包括第三开关，第三开关与过渡储能电池之间一一对应，第三开关的第一端与对应的过渡储能电池的正极连接，每个第三开关的第二端与电感的第一端连接。
需要说明的是，对过渡储能电池的数量不做过多限定。继续以图2为例，过渡储能模块102包括j个过渡储能电池，分别为A1至A j ，j个过渡储能电池按照编号1至j进行连续编号，编号为1的过渡储能电池（对应图2中的过渡储能电池A1）的负极为过渡储能模块102的负极，编号为k的过渡储能电池（对应图2中的过渡储能电池A k ）的正极为过渡储能模块102的正极，目标过渡储能电池包括编号1至k的过渡储能电池，即目标过渡储能电池包括过渡储能电池A1至A k ，目标过渡储能电池为对目标电池模块进行均衡的过渡储能电池，其中，k、j均为正整数，1≤k≤j。
继续以图2为例，开关模块101包括j个第三开关，分别为K t1至K tj 。第三开关与过渡储能电池之间一一对应，第三开关K ty 的第一端与对应的过渡储能电池A y 的正极连接，每个第三开关K ty 的第二端与电感L的第一端连接，其中，y为正整数，1≤y≤j。应说明的是，如图2所示，K t1至K tj 为K ty ，A1至Aj为A y 。比如，K t1的第一端与过渡储能电池A1的正极连接，K t1至K tj 的第二端与电感L的第一端连接，K t2至K tj 的连接方式可参照K t1，这里不再赘述。
由此，该系统仅包括一个电感，大大减少了电感数量和电容数量，降低了均衡系统的复杂程度和体积。
在一种实施方式中，继续以图3为例，目标电池模块包括编号p至q的电池模块，即目标电池模块包括电池模块p至q。控制模块103还用于控制第一开关单元中的目标第一开关K qa 、第二开关单元中的目标第二开关K pb 导通，并控制除目标第一开关K qa 之外的其余第一开关关断，以及控制除目标第二开关K pb 之外的其余第二开关关断，其中，第一开关单元为编号q的电池模块（对应图3中的电池模块q）对应的开关单元，第二开关单元为编号p的电池模块（对应图3中的电池模块p）对应的开关单元。由此，控制模块可控制目标第一开关、目标第二开关导通，以及控制其余第一开关、其余第二开关关断，以使过渡储能模块可通过目标第一开关、目标第二开关，对编号p至q的电池模块进行均衡。
在一种实施方式中，继续以图3为例，在开关管的每个工作周期内，其中，开关管包括第一开关管S xa 和第二开关管S xb 。应说明的是，如图3所示，S1a 至S ma 为S xa ，S1b 至S mb 为S xb 。控制模块103还用于控制目标开关管单元中的目标第二开关管S qb 导通第一设定时长，在控制目标第二开关管S qb 导通的同时控制目标第一开关管S qa 关断，在控制目标第二开关管S qb 导通第一设定时长之后，控制目标开关管单元中的目标第一开关管S qa 导通第二设定时长，在控制目标第一开关管S qa 导通的同时控制目标第二开关管S qb 关断，以及控制除目标开关管单元之外的其余开关管单元中的开关管在工作周期内持续关断，其中，目标开关管单元为编号为q的电池模块（对应图3中的电池模块q）对应的开关管单元。需要说明的是，第一设定时长和第二设定时长的和值小于或者等于工作周期。由此，在开关管的每个工作周期内，控制模块可控制目标第一开关管、目标第二开关管互补导通，以及控制其余第一开关管、其余第二开关管持续关断，以使过渡储能模块可通过目标第一开关管或者目标第二开关管，对编号p至q的电池模块进行均衡。
在一种实施方式中，目标第一开关管S qa 、目标第二开关管S qb 的导通信号之间存在死区时间，以避免目标第一开关管S qa 、目标第二开关管S qb 同时导通。
在一种实施方式中，目标第一开关管S qa 、目标第二开关管S qb 的开关信号，以及流经电感L的均衡电流i L 如图4所示，此时均衡系统100的工作模态包括模态一和模态二。应说明的是，I L,avg 为均衡电流i L 的平均值。
其中，模态一，即t 0至t 2时间段内，目标第二开关管S qb 导通第一设定时长，目标第一开关管S qa 关断，其中，第一设定时长为目标第二开关管S qb 的占空比D与工作周期T s 的乘积，即第一设定时长为DT s ，均衡电流i L 线性增加，此时均衡系统100的等效电路如图5所示，过渡储能模块102对电池模块p至q-1进行均衡。
其中，模态二，即t 2至t 4时间段内，目标第一开关管S qa 导通第二设定时长，目标第二开关管S qb 关断，其中，忽略死区时间的情况下，第二设定时长为工作周期与第一设定时长的差值，即第二设定时长为（1-D）T s ，均衡电流i L 线性减小，此时均衡系统100的等效电路如图6所示，过渡储能模块102对电池模块p至q进行均衡。
如图4所示，t 0至t 1时间段、t 2至t 3时间段均为死区时间。
电池模块p至q的电压分别为V p 至V q ，过渡储能模块102的电压为V t ，上述电压之间的关系式如下：
Figure 776211DEST_PATH_IMAGE002
Figure 445090DEST_PATH_IMAGE003
可以理解的是，在
Figure 438454DEST_PATH_IMAGE004
的情况下，均衡电流i L 会增加，比如，均衡电流i L 的平均值I L,avg 会增加；反之，在
Figure 68149DEST_PATH_IMAGE005
的情况下，均衡电流i L 会减小，比如，均衡电流i L 的平均值I L,avg 会减小。由上述分析可知，均衡电流i L 与目标第二开关管S qb 的占空比D有关。
在上述任一实施例的基础上，控制模块103还用于调节目标第二开关管S qb 的占空比D，来调节流经电感L的均衡电流i L 。比如，控制模块103还用于调节目标第二开关管S qb 的占空比D，来调节流经电感L的均衡电流i L 的平均值I L,avg 。由此，该系统中可通过调节目标第二开关管的占空比，来调节流经电感的均衡电流，可实现均衡电流的精准控制。
在一种实施方式中，控制模块103还用于根据每个目标电池模块的剩余电量，确定均衡电流i L 的目标值，并根据均衡电流i L 的目标值，确定占空比D的目标值。
在一种实施方式中，控制模块103包括调节器，调节器用于根据均衡电流i L 的目标值和均衡电流i L 的当前值，调节占空比D的目标值。比如，调节器用于根据I L,avg 的目标值和I L,avg 的当前值，调节占空比D的目标值。其中，I L,avg 为均衡电流i L 的平均值。应说明的是，对调节器的类别不做过多限定，比如，调节器包括但不限于比例积分调节器、比例微分调节器等。由此，该系统中可通过调节器来调节占空比的目标值，进而调节均衡电流，可实现均衡电流的精准控制。
在一种实施方式中，继续以图2为例，控制模块103包括电池管理单元1031、调节器1032、驱动单元1033、电流采样单元1034和电压采样单元1035。
其中，电流采样单元1034用于对I L,avg 的当前值进行采样，电池管理单元1031用于根据每个电池模块的剩余电量，确定多个目标电池模块，根据每个目标电池模块的剩余电量，确定I L,avg 的目标值I ref ，调节器1032用于根据I L,avg 的当前值和I L,avg 的目标值I ref ，调节占空比D的目标值，并生成开关占空比信号，其中，开关占空比信号携带占空比D的目标值。
电池管理单元1031还用于生成开关模块101中的开关信号，驱动单元1033用于根据开关信号和开关占空比信号，控制开关模块101中的开关导通和/或关断。
在一种实施方式中，目标电池模块包括编号p至q的电池模块，即目标电池模块包括电池模块p至q。控制模块103还用于根据每个目标电池模块的电压和目标第二开关管S qb 的占空比D的取值范围，确定编号k，控制编号k的过渡储能电池（对应图2中的过渡储能电池A k ）对应的第三开关（对应图2中的第三开关K tk ）导通，以及控制除编号k的过渡储能电池之外的其余过渡储能电池对应的第三开关关断。由此，控制模块可综合考虑每个目标电池模块的电压和目标第二开关管的占空比的取值范围，来确定编号k，即确定目标过渡储能电池，控制编号k的过渡储能电池对应的第三开关导通，以及控制其余第三开关关断，以使每个目标过渡储能电池可通过导通的第三开关，对多个目标电池模块进行均衡。
在一种实施方式中，继续以图2为例，过渡储能电池A1至A j 的电压分别为V t1至V tj 。电压采样单元1035用于对过渡储能电池A1至A j 的电压V t1至V tj 进行采样。
在一种实施方式中，过渡储能模块102的电压（即目标过渡储能电池A1至A k 电压之和）
Figure 805161DEST_PATH_IMAGE006
。
电池模块p至q的电压分别为V p 至V q ，过渡储能模块102的电压为V t ，上述电压之间的关系式如下：
Figure 328546DEST_PATH_IMAGE003
在一种实施方式中，占空比D的取值范围为0.1至0.9，以避免占空比过高或过低影响均衡效率。此时过渡储能模块102的电压V t 满足下述条件：
Figure 758391DEST_PATH_IMAGE007
可知
Figure 16DEST_PATH_IMAGE008
，进而可确定编号k的取值范围，进而确定编号k，以确定目标过渡储能电池。
在上述任一实施例的基础上，如图7所示，电池簇200包括电池模块1至5，每个电池模块包括2个单体电池，其中，电池模块1包括单体电池B1、B2，电池模块2包括单体电池B3、B4，电池模块3包括单体电池B5、B6，电池模块4包括单体电池B7、B8，电池模块5包括单体电池B9、B10。
比如，控制模块103将电池模块3、4作为均衡类别为放电的第一目标电池模块，将电池模块1、2作为均衡类别为充电的第二目标电池模块。
在对电池模块3、4进行均衡的情况下，控制模块103用于控制电池模块4对应的第一开关单元中的目标第一开关K4a 导通，控制电池模块3对应的第二开关单元中的目标第二开关K3b 导通，控制除K4a 之外的其余第一开关关断，以及控制除K3b 之外的其余第二开关关断。
在开关管的每个工作周期内，控制模块103还用于控制电池模块4对应的目标开关管单元中的目标第二开关管S4b 导通第一设定时长，在控制目标第二开关管S4b 导通的同时控制目标第一开关管S4a 关断，在控制目标第二开关管S4b 导通第一设定时长之后，控制电池模块4对应的目标开关管单元中的目标第一开关管S4a 导通第二设定时长，在控制目标第一开关管S4a 导通的同时控制目标第二开关管S4b 关断，以及控制除S4a 、S4b 之外的其余开关管在工作周期内持续关断。
目标第一开关管S4a 、目标第二开关管S4b 的开关信号，以及流经电感L的均衡电流i L 如图8所示，此时均衡系统100的工作模态包括模态一和模态二，均衡电流i L 的平均值I L,avg < 0。
其中，模态一，即t 0至t 2时间段内，目标第二开关管S4b 导通第一设定时长，目标第一开关管S4a 关断，其中，第一设定时长为目标第二开关管S4b 的占空比D 1与工作周期T s 的乘积，即第一设定时长为D 1 T s ，均衡电流i L 线性增加，此时均衡系统100的等效电路如图9所示，过渡储能模块102用于存储电池模块3释放的电能。
其中，模态二，即t 2至t 4时间段内，目标第一开关管S4a 导通第二设定时长，目标第二开关管S4b 关断，其中，忽略死区时间的情况下，第二设定时长为工作周期与第一设定时长的差值，即第二设定时长为（1-D 1）T s ，均衡电流i L 线性减小，此时均衡系统100的等效电路如图10所示，过渡储能模块102用于存储电池模块3、4释放的电能。
在对电池模块1、2进行均衡的情况下，控制模块103用于控制电池模块2对应的第一开关单元中的目标第一开关K2a 导通，控制电池模块1对应的第二开关单元中的目标第二开关K1b 导通，控制除K2a 之外的其余第一开关关断，以及控制除K1b 之外的其余第二开关关断。
在开关管的每个工作周期内，控制模块103还用于控制电池模块2对应的目标开关管单元中的目标第二开关管S2b 导通第一设定时长，在控制目标第二开关管S2b 导通的同时控制目标第一开关管S2a 关断，在目标第二开关管S2b 导通第一设定时长之后，控制电池模块2对应的目标开关管单元中的目标第一开关管S2a 导通第二设定时长，在控制目标第一开关管S2a 导通的同时控制目标第二开关管S2b 关断，以及控制除S2a 、S2b 之外的其余开关管持续关断。
目标第一开关管S2a 、目标第二开关管S2b 的开关信号，以及流经电感L的均衡电流i L 如图11所示，此时均衡系统100的工作模态包括模态一和模态二，均衡电流i L 的平均值I L,avg > 0。
其中，模态一，即t 0至t 2时间段内，目标第二开关管S2b 导通第一设定时长，目标第一开关管S2a 关断，其中，第一设定时长为目标第二开关管S2b 的占空比D 2与工作周期T s 的乘积，即第一设定时长为D 2 T s ，均衡电流i L 线性增加，此时均衡系统100的等效电路如图12所示，过渡储能模块102释放电能以对电池模块1进行充电。
其中，模态二，即t 2至t 4时间段内，目标第一开关管S2a 导通第二设定时长，目标第二开关管S2b 关断，其中，忽略死区时间的情况下，第二设定时长为工作周期与第一设定时长的差值，即第二设定时长为（1-D 2）T s ，均衡电流i L 线性减小，此时均衡系统100的等效电路如图13所示，过渡储能模块102用于释放电能以对电池模块1、2进行充电。
需要说明的是，图3、图5、图6、图7、图9、图10、图12、图13均省略了控制模块103。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种电池簇的均衡系统，其特征在于，所述电池簇包括多个电池模块，任意相邻两个电池模块串联连接；
所述均衡系统包括：开关模块，过渡储能模块和控制模块；其中，
所述开关模块与每个所述电池模块连接；
所述过渡储能模块与所述开关模块连接；
所述控制模块用于控制所述开关模块中的开关导通和/或关断，以使所述过渡储能模块通过所述开关模块中导通的开关，对位置连续的多个目标电池模块进行均衡。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述开关模块包括开关管单元、开关单元、第三开关、电感；其中，
所述开关管单元、所述开关单元、所述电池模块之间一一对应；
任意相邻两个开关管单元串联连接，每个所述开关管单元包括第一开关管和第二开关管，所述第一开关管的第一端与对应的电池模块的正极连接，所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端连接，所述第二开关管的第二端与对应的电池模块的负极连接；
每个所述开关单元包括第一开关和第二开关，每个所述第一开关的第一端与所述电感的第二端连接，所述第一开关的第二端与对应的开关管单元中的第一开关管的第二端连接，每个所述第二开关的第一端与所述过渡储能模块的负极连接，所述第二开关的第二端与对应的开关管单元中的第二开关管的第二端连接；
所述过渡储能模块包括多个过渡储能电池，任意相邻两个过渡储能电池串联连接；
所述第三开关与所述过渡储能电池之间一一对应，所述第三开关的第一端与对应的过渡储能电池的正极连接，每个所述第三开关的第二端与所述电感的第一端连接。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电池簇包括m个电池模块，m个电池模块按照编号1至m进行连续编号，编号为1的电池模块的负极为所述电池簇的负极，编号为m的电池模块的正极为所述电池簇的正极，所述目标电池模块包括编号p至q的电池模块，其中，1≤p≤q≤m；
所述控制模块还用于控制第一开关单元中的目标第一开关、第二开关单元中的目标第二开关导通，并控制除所述目标第一开关之外的其余第一开关关断，以及控制除所述目标第二开关之外的其余第二开关关断，其中，所述第一开关单元为编号q的电池模块对应的开关单元，所述第二开关单元为编号p的电池模块对应的开关单元。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在开关管的每个工作周期内，其中，所述开关管包括所述第一开关管和所述第二开关管，所述控制模块还用于控制目标开关管单元中的目标第二开关管导通第一设定时长，在控制所述目标第二开关管导通的同时控制所述目标开关管单元中的目标第一开关管关断，在控制所述目标第二开关管导通所述第一设定时长之后，控制所述目标第一开关管导通第二设定时长，在控制所述目标第一开关管导通的同时控制所述目标第二开关管关断，以及控制除所述目标开关管单元之外的其余开关管单元中的开关管在所述工作周期内持续关断，其中，所述目标开关管单元为编号为q的电池模块对应的开关管单元。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制模块还用于调节所述目标第二开关管的占空比，来调节流经所述电感的均衡电流。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制模块还用于根据每个所述目标电池模块的剩余电量，确定所述均衡电流的目标值，并根据所述均衡电流的目标值，确定所述占空比的目标值。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制模块包括调节器，所述调节器用于根据所述均衡电流的目标值和所述均衡电流的当前值，调节所述占空比的目标值。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述过渡储能模块包括j个过渡储能电池，j个过渡储能电池按照编号1至j进行连续编号，编号为1的过渡储能电池的负极为所述过渡储能模块的负极，编号为k的过渡储能电池的正极为所述过渡储能模块的正极，目标过渡储能电池包括编号1至k的过渡储能电池，目标过渡储能电池为对所述目标电池模块进行均衡的过渡储能电池，其中，1≤k≤j；
所述控制模块还用于根据每个所述目标电池模块的电压和所述占空比的取值范围，确定编号k，控制编号k的过渡储能电池对应的第三开关导通，以及控制除编号k的过渡储能电池之外的其余过渡储能电池对应的第三开关关断。
9.根据权利要求1-8任一项所述的系统，其特征在于，所述控制模块还用于响应于每个所述电池模块的剩余电量之间的方差值大于设定阈值，获取位置连续的多个候选电池模块的剩余电量的平均值，将最大平均值对应的多个候选电池模块作为均衡类别为放电的第一目标电池模块，以及将最小平均值对应的多个候选电池模块作为均衡类别为充电的第二目标电池模块。
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