CN115864555A - 车辆、能量均衡装置及其均衡方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种车辆、能量均衡装置及其均衡方法，能量均衡装置包括电池包、桥臂单元、储能模块、开关模块以及控制模块，当第一电池组和第二电池组处于不均衡状态时，控制第一功率开关单元和第二功率开关单元交替导通，使储能模块处于交替储能和释能过程中，直至第一电池组与第二电池组处于均衡状态。本申请技术方案仅需要使用现有电路中的器件，无需额外增加均衡电路，将储能模块作为能量均衡的中介，先存储第一电池组和第二电池组中能量较高者输出的能量，再将能量释放给第一电池组和第二电池组中能量较低者，进而实现第一电池组与第二电池组的均衡，均衡速度快，不需要进行能量消耗，同时不需要增加变压器电路，降低了产品的体积和成本。

Description

车辆、能量均衡装置及其均衡方法

技术领域

本申请涉及汽车技术领域，尤其涉及一种车辆、能量均衡装置及其均衡方法。

背景技术

目前，电池组采用串联、并联、混连等多种成组方式，不同的成组方式对电池组存在不一致性的影响；电池组的不一致性会严重影响到电池组的容量、寿命、安全等多个方面，在电池成组后，一般采用能量均衡对电池的不一致性进行管控。根据能量的流动和变换形式，现有电池的均衡方案分为被动均衡和主动均衡，电池组中的被动均衡一般是采用旁路放电电阻实现对电池组中高电量的电池子单元放电，使得高电量的电池子单元与最小电量的电池子单元保持一致。主动均衡采用能量转移的方式，将高电量的电池子单元的能量转移到低电量的电池子单元，常用变压器实现电量的转移。关于被动均衡，其均衡过程是将高电量的电池子单元中的能量通过旁路电阻转化成热能进行消耗，最终实现锂电池组中的电池子单元能量的一致。该过程中需要电池均衡耗电，同时，受限于旁路电阻的耗散功率与体积，均衡速度较慢。关于主动均衡，其均衡过程是将能量从高电量电池子单元中转移到低电量电池的子单元中，无能量耗损，但是电路中变压器成本高，以及体积大。

综上所述，现有电池均衡方式中存在被动均衡方式均衡速度慢，并且需要能量损耗的问题，以及主动均衡方式中存在变压器导致成本高，体积大的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种车辆、能量均衡装置及其均衡方法，以解决现有技术中存在的被动均衡方式均衡速度慢并且需要能量损耗以及主动均衡方式中存在变压器导致成本高体积大的问题。

本申请是这样实现的，本申请第一方面提供一种能量均衡装置，所述能量均衡装置包括：

电池包、桥臂单元、储能模块、开关模块以及控制模块，所述电池包包括第一电池组和第二电池组，所述第一电池组与所述第二电池组串联，所述桥臂单元包括第一功率开关单元和第二功率开关单元，所述第一功率开关单元的第一端连接第一电池组的正极，所述第一功率开关单元的第二端连接所述储能模块的第一端和所述第二功率开关单元的第一端，所述储能模块的第二端连接所述开关模块的第一端，所述开关模块的第二端连接在所述第一电池组和所述第二电池组之间，所述第二电池组的负极连接所述第二功率开关单元的第二端，所述控制模块分别连接所述第一功率开关单元的控制端、所述第二功率开关单元的控制端以及所述开关模块的控制端；

所述控制模块被配置为：当所述第一电池组和所述第二电池组处于不均衡状态时，控制所述开关模块导通，并控制所述第一功率开关单元和所述第二功率开关单元交替导通，使所述储能模块处于交替储能和释能过程中，直至所述第一电池组与所述第二电池组处于均衡状态。

本申请第二方面提供一种能量均衡装置的均衡方法，基于第一方面所述的能量均衡装置，所述均衡方法包括：

当所述第一电池组和所述第二电池组处于不均衡状态时，控制所述开关模块导通，并控制所述第一功率开关单元和所述第二功率开关单元交替导通，使所述储能模块处于交替储能和释能过程中，直至所述第一电池组与所述第二电池组处于均衡状态。

本申请第三方面提供一种车辆，所述车辆还包括第一方面所述的能量均衡装置。

本申请提供一种车辆、能量均衡装置及其均衡方法，能量均衡装置包括电池包、桥臂单元、储能模块、开关模块以及控制模块，控制模块被配置为：当第一电池组和第二电池组处于不均衡状态时，控制开关模块导通，并控制第一功率开关单元和第二功率开关单元交替导通，使储能模块处于交替储能和释能过程中，直至第一电池组与第二电池组处于均衡状态。本申请技术方案第一电池组和第二电池组处于不均衡状态时，仅需要使用现有电路中的器件，无需额外增加均衡电路，将储能模块作为能量均衡的中介，先存储第一电池组和第二电池组中能量较高者输出的能量，再将能量释放给第一电池组和第二电池组中能量较低者，进而实现第一电池组与第二电池组的均衡，均衡速度快，不需要进行能量消耗，同时不需要增加变压器电路，降低了产品的体积和成本，解决了现有技术中存在的被动均衡方式均衡速度慢并且需要能量损耗以及主动均衡方式中存在变压器导致成本高体积大的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例一提供的一种能量均衡装置的结构示意图；

图2是本申请实施例一提供的一种能量均衡装置的电路图；

图3是本申请实施例一提供的一种能量均衡装置的另一电路图；

图4是本申请实施例一提供的一种能量均衡装置的电流路径图；

图5是本申请实施例一提供的一种能量均衡装置的另一电流路径图；

图6是本申请实施例一提供的一种能量均衡装置的另一电流路径图；

图7是本申请实施例一提供的一种能量均衡装置的另一电流路径图；

图8是本申请实施例一提供的一种能量均衡装置的另一电路图；

图9是本申请实施例二提供的一种能量均衡装置的另一电流路径图；

图10是本申请实施例二提供的一种能量均衡装置的另一电流路径图；

图11是本申请实施例二提供的一种能量均衡装置的另一电流路径图；

图12是本申请实施例二提供的一种能量均衡装置的另一电流路径图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

为了说明本申请的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本申请实施例提供一种能量均衡装置，如图1和图2所示，能量均衡装置包括：

电池包8、桥臂单元5、储能模块4、开关模块3以及控制模块，电池包8 包括第一电池组1和第二电池组2，第一电池组1与第二电池组2串联，桥臂单元5包括第一功率开关单元6和第二功率开关单元7，第一功率开关单元6 的第一端连接第一电池组1的正极，第一功率开关单元6的第二端连接储能模块4的第一端和第二功率开关单元7的第一端，储能模块4的第二端连接开关模块3的第一端，开关模块3的第二端连接在第一电池组1和第二电池组2之间，第二电池组2的负极连接第二功率开关单元7的第二端，控制模块分别连接第一功率开关单元6的控制端、第二功率开关单元7的控制端以及开关模块 3的控制端；

控制模块被配置为：当第一电池组1和第二电池组2处于不均衡状态时，控制开关模块3导通，并控制第一功率开关单元6和第二功率开关单元7交替导通，使储能模块4处于交替储能和释能过程中，直至第一电池组1与第二电池组2处于均衡状态。

其中，电池包8包括第一电池组1和第二电池组2，第一电池组1和第二电池组2串联连接，在第一电池组1和第二电池组2实际工作时，会出现第一电池组1与第二电池组2不均衡的情况，第一电池组1与第二电池组2不均衡是指第一电池组1与第二电池组2之间的电量差值在预设范围之外。第一电池组1与第二电池组2不均衡的原因包括：对整车电流的采样存在偏差，导致电池的放电量与充电量的差异，进而导致两个电池组的电量不均衡；从第一电池组1和第二电池组2之间的连接线引出电流进行交错振荡时两个电池组的充放电回路不同，不同的充放电回路存在寄生参数的差异，导致冲放电电流的差异，进一步导致两电池组电量差异。因此，需要使第一电池组1和第二电池组2保持能量均衡，第一电池组1和第二电池组2能量均衡是指第一电池组1和第二电池组2之间电量的差异在预设范围内。

其中，桥臂单元5包括第一功率开关单元6和第二功率开关单元7，第一功率开关单元6和第二功率开关单元7串联在一起，第一功率开关单元6和第二功率开关单元7可以是一个功率开关，也可以是多个并联在一起的功率开关，功率开关可以根据控制模块输出的信号进行导通或者关断形成不同的电流回路，桥臂单元5可以单独设置，也可以复用其余模块中的一部分，或者复用其余模块，例如，桥臂单元5复用三相逆变器，或者桥臂单元5为三相逆变器中的一相桥臂。

其中，储能模块4用于存储第一电池组1或者第二电池组2输出的电能，储能模块4还用于向第一电池组1或者第二电池组2释放所存储的电能，储能模块4可以为电感。

其中，控制模块可以采集第一电池组1或者第二电池组2的电压以及电流，进而获取第一电池组1或者第二电池组2的电量，控制模块可以包括整车控制器、电机控制器的控制电路和BMS电池管理器电路，三者通过CAN线连接，也可以是其中的BMS电池管理器电路。

其中，控制模块检测第一电池组1和第二电池组2处于不均衡状态，是指分别获取第一电池组1的电量和第二电池组2的电量，当计算第一电池组1的电量和第二电池组2的电量之间的差值在预设范围之外时，判定第一电池组1 和第二电池组2处于不均衡状态。

其中，控制模块控制开关模块3导通时，储能模块4分别与第一电池组1 和第二电池组2电连接，控制第一功率开关单元6导通时，第一电池组1、储能模块4、开关模块3以及第一功率开关单元6形成第一电流回路，控制第二功率开关单元7导通时，第二电池组2、储能模块4、开关单模块以及第二功率开关单元7形成第二电流回路，第一电池组1和第二电池组2处于不均衡状态时，第一电池组1和第二电池组2中必然存在其中一个电池组电量高于另一个电池组电量，当第一电池组1和第二电池组2处于不均衡状态且第一电池组1 的电量高于第二电池组2的电量时，控制开关模块3导通，并控制第一功率开关单元6和第二功率开关单元7交替导通，使第一电池组1对储能模块4的放电过程和储能模块4对第二电池组2的充电过程交替进行，直至第一电池组1 与第二电池组2的电量均衡；即先使第一电池组1通过第一电流回路对储能模块4充电，再使储能模块4通过第二电流回路对第二电池组2放电，最终达到第一电池组1与第二电池组2的电量均衡。具体的，当第一电池组1的电量高于第二电池组2的电量时，第一电池组1、开关模块3、储能模块4以及第一功率开关单元6形成第一放电回路，储能模块4、开关模块3、第二电池组2以及第二功率开关单元7形成第一充电回路，控制模块控制第一功率开关单元6、第二功率开关单元7以及开关模块3使第一放电回路和第一充电回路交替工作。当第一电池组1和第二电池组2处于不均衡状态且第一电池组1的电量低于第二电池组2的电量时，控制开关模块3导通，并控制第二功率开关单元7和第一功率开关单元6交替导通，使第二电池组2对储能模块4的放电过程和储能模块4对第一电池组1的充电过程交替进行，直至第一电池组1与第二电池组 2的电量均衡，即先使第二电池组2通过第二电流回路对储能模块4充电，再使储能模块4通过第一电流回路对第一电池组1放电，最终达到第一电池组1 与第二电池组2的电量均衡。具体的，当第一电池组1的电量高于第二电池组 2的电量时，第一电池组1、开关模块3、储能模块4以及第一功率开关单元6 形成第一放电回路，储能模块4、开关模块3、第二电池组2以及第二功率开关单元7形成第一充电回路，控制模块控制第一功率开关单元6、第二功率开关单元7以及开关模块3使第一放电回路和第一充电回路交替工作，直至第一电池组1与第二电池组2的电量均衡。

本申请提供一种能量均衡装置，能量均衡装置包括电池包8、桥臂单元5、储能模块4、开关模块3以及控制模块，控制模块被配置为：当第一电池组1 和第二电池组2处于不均衡状态时，控制开关模块3导通，并控制第一功率开关单元6和第二功率开关单元7交替导通，使储能模块4处于交替储能和释能过程中，直至第一电池组1与第二电池组2处于均衡状态。本申请技术方案第一电池组1和第二电池组2处于不均衡状态时，仅需要使用现有电路中的器件，无需额外增加均衡电路，将储能模块4作为能量均衡的中介，先存储第一电池组1和第二电池组2中能量较高者输出的能量，再将能量释放给第一电池组1 和第二电池组2中能量较低者，进而实现第一电池组1与第二电池组2的均衡，均衡速度快，不需要进行能量消耗，同时不需要增加变压器电路，降低了产品的体积和成本，解决了现有技术中存在的被动均衡方式均衡速度慢并且需要能量损耗以及主动均衡方式中存在变压器导致成本高体积大的问题。

对于桥臂单元5，作为一种实施方式，桥臂单元5包括三相逆变器，储能模块4包括电机绕组；

能量均衡装置处于驱动模式时，第一电池组1、第二电池组2、开关模块3、三相逆变器、电机绕组以及电机形成电机驱动电路；

能量均衡装置处于均衡模式时，第一电池组1、第二电池组2、开关模块3、三相逆变器以及电机绕组形成均衡电路。

其中，能量均衡装置处于驱动模式时，电池包通过开关模块3、三相逆变器、电机绕组对电机进行供电，驱动车辆行驶。能量均衡装置处于均衡模式时，第一电池组1、第二电池组2、开关模块3、三相逆变器以及电机绕组形成均衡电路，均衡电路包括第一电流回路和第二电流回路，第一电池组1、开关模块3、三相逆变器以及电机绕组形成第一电流回路，第二电池组2、开关模块3、三相逆变器以及电机绕组形成第二电流回路，电机绕组用于存储电能和释放电能，通过第一电流回路和第二电流回路的交替导通实现第一电池组1和第二电池组 2的均衡。

其中，桥臂单元5包括三相逆变器，储能模块4包括电机绕组，桥臂单元 5和储能模块4的连接关系如下：

第一功率开关单元6包括第一功率开关、第二功率开关以及第三功率开关，第二功率开关单元7包括第四功率开关、第五功率开关以及第六功率开关，电机绕组包括第一绕组、第二绕组以及第三绕组，第一功率开关的第一端、第二功率开关的第一端以及第三功率开关的第一端共接为第一功率开关单元6的第一端，第一功率开关的第二端连接第四功率开关的第一端和第一绕组的第二端，第二功率开关的第二端连接第五功率开关的第一端和第二绕组的第二端，第三功率开关的第二端连接第六功率开关的第一端和第三绕组的第二端，第一绕组的第二端、第二绕组的第二端以及第三绕组的第二端共接为储能模块4的第二端。

本实施方式的技术效果为：通过将三相逆变器复用为桥臂单元，电机绕组复用为储能模块，在电机驱动电路和均衡电路中均使用了电机绕组和三相逆变器，当车辆处于行驶状态时，电机绕组和三相逆变器用于驱动车辆，当车辆处于熄火状态时，电机绕组和三相逆变器用于对第一电池组和第二电池组进行均衡，避免增加均衡电路即可以实现均衡功能，简化了电路结构，提升了电路中器件的利用率。

下面通过具体的电路结构对本实施方式进行具体说明：

如图3所示，能量均衡装置包括：第一电池组1、第二电池组2、桥臂单元 5、储能模块4、开关模块3以及控制模块，桥臂单元5为三相逆变器，包括第一功率开关T1、第二功率开关T2、第三功率开关T3、第四功率开关T4、第五功率开关T5、第六功率开关T6，储能模块4为电机绕组，包括第一绕组LU、第二绕组LV以及第三绕组LW，第一功率开关T1的第一端、第二功率开关 T2的第一端、第三功率开关T3的第一端共接后连接第一电池组1的正极，第四功率开关T4的第二端、第五功率开关T5的第二端、第六功率开关T6的第二端共接后连接第二电池组2的负极，第一功率开关T1的第二端连接第四功率开关T4的第一端和第一绕组LU的第一端，第二功率开关T2的第二端连接第五功率开关T5的第一端和第二绕组LV的第一端，第三功率开关T3的第二端连接第六功率开关T4的第一端和第三绕组LW的第一端，第一绕组LU的第二端、第二绕组LV的第二端、第三绕组LW的第二端共接连接开关模块3的第一端，开关模块3的第二端连接第一电池组1的正极和第二电池组2的负极。

当第一电池组1的电量高于第二电池组2的电量，可以通过图4、图5所示拓扑结构，将第一电池组1的电量搬运给第二电池组2。

时序1：如图4所示，控制第一功率开关T1、第二功率开关T2、第三功率开关T3导通，第四功率开关T4、第五功率开关T5、第六功率开关T6断开，第一电池组1通过第一功率开关T1、第二功率开关T2、第三功率开关T3给第一绕组LU、第二绕组LV以及第三绕组LW充电。在此过程中，第一电池组1 由于放电，电量下降，电压下降。

时序2：如图5所示，控制第一功率开关T1、第二功率开关T2、第三功率开关T3断开，第四功率开关T4、第五功率开关T5、第六功率开关T6导通，第一绕组LU、第二绕组LV以及第三绕组LW将储存的能量释放给第二电池组 2。在此过程中，第二电池组2由于充电，电量上升，电压上升。

由上，第一电池组1的能量通过时序1与时序2的交替，利用第一绕组LU、第二绕组LV以及第三绕组LW作为能量传输元件，传递给第二电池组2，直至第一电池组1与第二电池组2均衡。

当第一电池组1的电量小于第二电池组2的电量，可以通过图6、7所示拓扑，将第二电池组2的电量搬运给第一电池组1。

时序3：如图6所示，控制第一功率开关T1、第二功率开关T2、第三功率开关T3断开，第四功率开关T4、第五功率开关T5、第六功率开关T6导通，第二电池组2通过第四功率开关T4、第五功率开关T5、第六功率开关T6给第一绕组LU、第二绕组LV以及第三绕组LW充电。此过程中，第二电池组2 由于放电，电量下降，电压下降。

时序4：如图7所示，控制第一功率开关T1、第二功率开关T2、第三功率开关T3导通，第四功率开关T4、第五功率开关T5、第六功率开关T6断开，第一绕组LU、第二绕组LV以及第三绕组LW将储存的能量释放给第一电池组 1。此过程中，第一电池组1由于充电，电量上升，电压上升。

由上，第二电池组2的能量通过时序3与时序4的交替，利用第一绕组LU、第二绕组LV以及第三绕组LW作为能量搬运元件，传递给第一电池组1，直至第一电池组1与第二电池组2均衡。

作为一种实施方式，能量均衡装置还包括第三功率开关单元、第四功率开关单元、电容以及变压器；

能量均衡装置处于充电模式时，变压器、储能模块、电容、第一功率开关单元、第二功率开关单元、第三功率开关单元、第四功率开关单元、第一电池组、第二电池组形成谐振电路；

能量均衡装置处于均衡模式时，第一电池组1、第二电池组2、开关模块3、第一功率开关单元6、第二功率开关单元7以及储能模块4形成均衡电路。

其中，在上述实施方式中，复用了电机线圈电感及三相逆变器构成能量均衡装置，但是在行车过程中，为了不影响正常行车，不能使用电机电控来完成电池的均衡。在动态工况中，可以复用车载充电机中的器件构成能量均衡装置，动态工况，在本文中统一定义为电机电控正在执行其他任务，例如驱动行车、电机升压、交错加热等功能。由以上的定义，可见在动态工况中电机电控由于正在执行其他任务，将无法按照上述的控制方式动作，由于车载OBC多采用前级PFC+后级LLC谐振电路的结构，为了完成交流电对于电池的直流充电，因此，可以利用LLC谐振电路靠近电池侧的开关管以及谐振电感完成均衡。本实施方式中第三功率开关单元、第四功率开关单元、电容以及变压器均为LLC谐振电路的一部分。能量均衡装置处于充电模式时，变压器通过第一功率开关单元、第二功率开关单元、第三功率开关单元、第四功率开关单元对第一电池组 1和第二电池组2进行充电。能量均衡装置处于均衡模式时，第一电池组1、第二电池组2、开关模块3、第一功率开关单元6、第二功率开关单元7以及储能模块4形成均衡电路，均衡电路包括第一电流回路和第二电流回路，第一电池组1、开关模块3、第一功率开关单元6以及储能模块4形成第一电流回路，第二电池组2、开关模块3、三相逆变器以及储能模块4形成第二电流回路，储能模块4用于存储电能和释放电能，通过第一电流回路和第二电流回路的交替导通实现第一电池组1和第二电池组2的均衡。

其中，LLC谐振电路中各器件的连接关系为：

第一功率开关单元6的第一端连接第三功率开关单元的第一端，第三功率开关单元连接变压器的第一端和第四功率开关单元的第一端，第四功率开关单元的第二端连接第二功率开关单元7的第二端，储能模块4的第二端还连接电容的第二端，电容的第一端连接变压器的第二端。

下面通过具体的电路结构对本实施方式进行具体说明：

图8所示，能量均衡装置包括：第一电池组1、第二电池组2、储能模块 4、LLC谐振电路，开关模块3、LLC谐振电路包括第一功率开关T1、第二功率开关T2、第三功率开关T3、第四功率开关T4、谐振电感L、电容C、变压器B，变压器B次级线圈的第一端连接第三功率开关T3的第二端和第四功率开关T4的第一端，变压器B次级线圈的第二端连接电容C的第一端，电容C 的第二端连接开关模块3的第一端和谐振电感L的第一端，谐振电感L的第二端连接第一功率开关T1的第二端和第二功率开关T2的第一端，开关模块3的第二端连接第一电池组1的负极和第二电池组2的正极，第一电池组1的正极连接第一功率开关T1的第一端和第三功率开关T3的第一端，第一电池组1的负极连接第二功率开关T2的第二端和第四功率开关T4的第二端。

当第一电池组1的电量高于第二电池组2的电量，可以通过图9、10所示拓扑，将第一电池组1的电量传输给第二电池组2。

时序5：如图9所示，控制第一功率开关T1导通，第二功率开关T2断开，第一电池组1通过T1给谐振电感L充电。此过程中，第一电池组1由于放电，电量下降，电压下降。

时序6：如图10所示，控制第一功率开关T1断开，第二功率开关T2导通，谐振电感L将储存的能量释放给第二电池组2。此过程中，第二电池组2由于充电，电量上升，电压上升。

由上，第一电池组1的能量通过时序5与时序6的交替，利用谐振电感L 作为能量传输元件，传递给第二电池组2，直至第一电池组1与第二电池组2 均衡。

当第一电池组1的电量低于第二电池组2的电量，可以通过图11、12所示拓扑，将第二电池组2的电量搬运给第一电池组1。

时序7：如图11所示，控制第一功率开关T1断开，第二功率开关T2导通，第二电池组2通过第二功率开关T2给谐振电感L充电。此过程中，第二电池组2由于放电，电量下降，电压下降。

时序8：如图12所示，控制第一功率开关T1导通，第二功率开关T2，谐振电感L将储存的能量释放给第一电池组1。此过程中，第一电池组1由于充电，电量上升，电压上升。

由上，第一电池组1的能量通过时序7与时序8的交替，利用谐振电感L 作为能量传输元件，传递给第一电池组1，直至第一电池组1与第二电池组2 均衡。

本申请实施例二提供一种能量均衡装置的均衡方法，基于实施例提供的能量均衡装置，该均衡方法包括：

当第一电池组和第二电池组处于不均衡状态时，控制开关模块导通，并控制第一功率开关单元和第二功率开关单元交替导通，使储能模块处于交替储能和释能过程中，直至第一电池组与第二电池组处于均衡状态。

进一步的，该均衡方法具体包括：

获取第一电池组的电量和第二电池组的电量；

当第一电池组的电量高于第二电池组的电量时，控制开关模块导通，并控制第一功率开关单元和第二功率开关单元交替导通，使第一电池组对储能模块的放电过程和储能模块对第二电池组的充电过程交替进行，直至第一电池组与第二电池组的电量均衡；

当第一电池组的电量低于第二电池组的电量时，控制开关模块导通，并控制第二功率开关单元和第一功率开关单元交替导通，使第二电池组对储能模块的放电过程和储能模块对第一电池组的充电过程交替进行，直至第一电池组与第二电池组的电量均衡。

作为一种实施方式，当三相逆变器和电机绕组处于空闲状态时，桥臂单元和储能模块复用三相逆变器和电机绕组，桥臂单元包括三相逆变器，储能模块包括电机绕组，第一功率开关单元包括第一功率开关、第二功率开关以及第三功率开关，第二功率开关单元包括第四功率开关、第五功率开关以及第六功率开关，电机绕组包括第一绕组、第二绕组以及第三绕组；

第一电池组对储能模块的放电过程，包括：

第一电池组通过第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关、第一绕组、第二绕组、第三绕组以及开关模块对储能模块进行放电；

储能模块对第二电池组的充电过程，包括

电机绕组通过开关模块、第四功率开关、第五功率开关以及第六功率开关对第二电池组进行充电。

作为一种实施方式，当三相逆变器和电机绕组处于工况状态时，桥臂单元和储能模块复用三相逆变器和电机绕组复用LLC谐振电路中的部分器件，第一功率开关单元的第一端连接第三功率开关单元的第一端，第三功率开关单元连接变压器的第一端和第四功率开关单元的第一端，第四功率开关单元的第二端连接第二功率开关单元的第二端，储能模块的第二端还连接电容的第二端，电容的第二端连接变压器的第二端；

当处于行车模式时，第一电池组对储能模块的放电过程，包括：

第一电池组通过第一功率开关单元和开关模块对储能模块进行放电；

储能模块对第二电池组的充电过程，包括：

储能模块通过开关模块和第二功率开关单元对第二电池组进行充电。

本实施例二中的方法步骤具体可以参见实施例一中的具体描述，在此不再赘述。

本申请另一种实施例提供一种车辆，车辆还包括上述实施例提供的能量均衡装置。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种能量均衡装置，其特征在于，所述能量均衡装置包括：

电池包、桥臂单元、储能模块、开关模块以及控制模块，所述电池包包括第一电池组和第二电池组，所述第一电池组与所述第二电池组串联，所述桥臂单元包括第一功率开关单元和第二功率开关单元，所述第一功率开关单元的第一端连接第一电池组的正极，所述第一功率开关单元的第二端连接所述储能模块的第一端和所述第二功率开关单元的第一端，所述储能模块的第二端连接所述开关模块的第一端，所述开关模块的第二端连接在所述第一电池组和所述第二电池组之间，所述第二电池组的负极连接所述第二功率开关单元的第二端，所述控制模块分别连接所述第一功率开关单元的控制端、所述第二功率开关单元的控制端以及所述开关模块的控制端；

所述控制模块被配置为：当所述第一电池组和所述第二电池组处于不均衡状态时，控制所述开关模块导通，并控制所述第一功率开关单元和所述第二功率开关单元交替导通，使所述储能模块处于交替储能和释能过程中，直至所述第一电池组与所述第二电池组处于均衡状态。

2.如权利要求1所述的能量均衡装置，其特征在于，所述控制模块被配置为：

当所述第一电池组和所述第二电池组处于不均衡状态且所述第一电池组的电量高于所述第二电池组的电量时，控制所述开关模块导通，并控制所述第一功率开关单元和所述第二功率开关单元交替导通，使所述第一电池组对所述储能模块的放电过程和所述储能模块对所述第二电池组的充电过程交替进行，直至所述第一电池组与所述第二电池组的电量均衡；

当所述第一电池组和所述第二电池组处于不均衡状态且所述第一电池组的电量低于所述第二电池组的电量时，控制所述开关模块导通，并控制所述第二功率开关单元和所述第一功率开关单元交替导通，使所述第二电池组对所述储能模块的放电过程和所述储能模块对所述第一电池组的充电过程交替进行，直至所述第一电池组与所述第二电池组的电量均衡。

3.如权利要求2所述的能量均衡装置，其特征在于，所述桥臂单元包括三相逆变器，所述储能模块包括电机绕组；

所述能量均衡装置处于驱动模式时，所述第一电池组、所述第二电池组、所述开关模块、所述三相逆变器、所述电机绕组以及电机形成电机驱动电路；

所述能量均衡装置处于均衡模式时，所述第一电池组、所述第二电池组、所述开关模块、所述三相逆变器以及所述电机绕组形成均衡电路。

4.如权利要求3所述的能量均衡装置，其特征在于，所述第一功率开关单元包括第一功率开关、第二功率开关以及第三功率开关，所述第二功率开关单元包括第四功率开关、第五功率开关以及第六功率开关，所述电机绕组包括第一绕组、第二绕组以及第三绕组，所述第一功率开关的第一端、第二功率开关的第一端以及第三功率开关的第一端共接为所述第一功率开关单元的第一端，所述第一功率开关的第二端连接所述第四功率开关的第一端和所述第一绕组的第二端，所述第二功率开关的第二端连接所述第五功率开关的第一端和所述第二绕组的第二端，所述第三功率开关的第二端连接所述第六功率开关的第一端和所述第三绕组的第二端，所述第一绕组的第二端、所述第二绕组的第二端以及所述第三绕组的第二端共接为所述储能模块的第二端。

5.如权利要求1所述的能量均衡装置，其特征在于，所述能量均衡装置还包括第三功率开关单元、第四功率开关单元、电容以及变压器；

所述能量均衡装置处于充电模式时，所述变压器、所述储能模块、所述电容、所述第一功率开关单元、所述第二功率开关单元、所述第三功率开关单元、所述第四功率开关单元、所述第一电池组、所述第二电池组形成谐振电路；

所述能量均衡装置处于均衡模式时，所述第一电池组、所述第二电池组、所述开关模块、所述第一功率开关单元、所述第二功率开关单元以及所述储能模块形成均衡电路。

6.如权利要求5所述的能量均衡装置，其特征在于，所述第一功率开关单元的第一端连接所述第三功率开关单元的第一端，所述第三功率开关单元连接所述变压器的第一端和所述第四功率开关单元的第一端，所述第四功率开关单元的第二端连接所述第二功率开关单元的第二端，所述储能模块的第二端还连接电容的第二端，所述电容的第一端连接变压器的第二端。

7.如权利要求1所述的能量均衡装置，其特征在于，当所述第一电池组的电量高于所述第二电池组的电量时，所述第一电池组、所述开关模块、所述储能模块以及所述第一功率开关单元形成第一放电回路，所述储能模块、所述开关模块、所述第二电池组以及所述第二功率开关单元形成第一充电回路，所述控制模块控制所述第一功率开关单元、所述第二功率开关单元以及所述开关模块使所述第一放电回路和所述第一充电回路交替工作；

当所述第一电池组的电量低于所述第二电池组的电量时，所述第二电池组、所述开关模块、所述储能模块以及所述第二功率开关单元形成第二放电回路，所述储能模块、所述开关模块、所述第一电池组以及所述第一功率开关单元形成第二充电回路，所述控制模块控制所述第一功率开关单元、所述第二功率开关单元以及所述开关模块使所述第二放电回路和所述第二充电回路交替工作。

8.一种能量均衡装置的均衡方法，基于权利要求1-7任意一项所述的能量均衡装置，其特征在于，所述均衡方法包括：

当所述第一电池组和所述第二电池组处于不均衡状态时，控制所述开关模块导通，并控制所述第一功率开关单元和所述第二功率开关单元交替导通，使所述储能模块处于交替储能和释能过程中，直至所述第一电池组与所述第二电池组处于均衡状态。

9.如权利要求8所述的均衡方法，其特征在于，所述第一电池组和所述第二电池组处于不均衡状态，之后还包括；

当所述第一电池组的电量高于所述第二电池组的电量时，控制所述开关模块导通，并控制所述第一功率开关单元和所述第二功率开关单元交替导通，使所述第一电池组对所述储能模块的放电过程和所述储能模块对所述第二电池组的充电过程交替进行，直至所述第一电池组与所述第二电池组的电量均衡；

当所述第一电池组的电量低于所述第二电池组的电量时，控制所述开关模块导通，并控制所述第二功率开关单元和所述第一功率开关单元交替导通，使所述第二电池组对所述储能模块的放电过程和所述储能模块对所述第一电池组的充电过程交替进行，直至所述第一电池组与所述第二电池组的电量均衡。

10.如权利要求8所述的均衡方法，其特征在于，所述桥臂单元包括三相逆变器，所述储能模块包括电机绕组，所述第一功率开关单元包括第一功率开关、第二功率开关以及第三功率开关，所述第二功率开关单元包括第四功率开关、第五功率开关以及第六功率开关，所述电机绕组包括第一绕组、第二绕组以及第三绕组；

所述第一电池组对所述储能模块的放电过程，包括：

所述第一电池组通过所述第一功率开关、所述第二功率开关、所述第三功率开关、所述第一绕组、所述第二绕组、所述第三绕组以及所述开关模块对所述储能模块进行放电；

所述储能模块对所述第二电池组的充电过程，包括

所述电机绕组通过所述开关模块、所述第四功率开关、所述第五功率开关以及所述第六功率开关对所述第二电池组进行充电。

11.如权利要求8所述的均衡方法，其特征在于，所述第一功率开关单元的第一端连接第三功率开关单元的第一端，所述第三功率开关单元连接变压器的第一端和第四功率开关单元的第一端，所述第四功率开关单元的第二端连接所述第二功率开关单元的第二端，所述储能模块的第二端还连接电容的第二端，所述电容的第二端连接变压器的第二端；

当处于行车模式时，所述第一电池组对所述储能模块的放电过程，包括：

所述第一电池组通过所述第一功率开关单元和所述开关模块对所述储能模块进行放电；

所述储能模块对所述第二电池组的充电过程，包括

所述储能模块通过所述开关模块和所述第二功率开关单元对所述第二电池组进行充电。

12.一种车辆，其特征在于，所述车辆还包括权利要求1至7任意一项所述的能量均衡装置。

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