CN117254553A - 主动均衡电路及主动均衡电路的均衡方法 - Google Patents

主动均衡电路及主动均衡电路的均衡方法 Download PDF

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CN117254553A CN202311165024.8A CN202311165024A CN117254553A CN 117254553 A CN117254553 A CN 117254553A CN 202311165024 A CN202311165024 A CN 202311165024A CN 117254553 A CN117254553 A CN 117254553A
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Abstract

本申请公开了一种主动均衡电路及主动均衡电路的均衡方法，属于电池技术领域。主动均衡电路包括：多个电池管理单元，多个电池管理单元用于一一对应地采集多个电池包的电池状态信息；双向DC/DC模块和矩阵开关，双向DC/DC模块的第一侧与电池簇电连接，双向DC/DC模块的第二侧与矩阵开关电连接，矩阵开关用于导通双向DC/DC模块和多个电池包中的一个电池包电连接；电池簇管理单元，电池簇管理单元与多个电池管理单元以及双向DC/DC模块通信连接；其中，电池簇管理单元用于控制双向DC/DC模块和多个电池管理单元动作，对多个电池包进行主动均衡。该主动均衡电路的结构简单，通过主动均衡的方式进行荷电差异的自动调整。

Description

主动均衡电路及主动均衡电路的均衡方法
技术领域
本申请属于电池技术领域，尤其涉及一种主动均衡电路及主动均衡电路的均衡方法。
背景技术
在储能相关领域中，电池系统一般通过单电芯串联形式组成单个模组，模组进行串联组成电池簇，这种串联的组成形式会给整个储能系统带来木桶效应，即某个电芯在电量偏低或过高时会导致整个系统充放电能量减小，单体电芯电量偏低时系统无法放出剩余容量，单体电芯电量过高时系统无法充入更多能量，导致系统整体可用容量缩减。目前在储能系统中控制电芯电量一致性的方案一般为被动均衡，但被动均衡的电流较小，为毫安级别，会导致均衡速度慢，发热量大，且被动均衡在消耗电池的能量，不利于储能系统的能量高效管理。
主动均衡可以将电芯中能量高的泄放传递给能量低的电芯，均衡电芯间的能量差异，保证电芯的一致性，提高能量的吞吐量。但电芯间的主动均衡电路复杂，矩阵开关设计繁琐，需频繁切换均衡电路，可靠性无法保证，会使得系统过于复杂，不利于控制。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种主动均衡电路及主动均衡电路的均衡方法，主动均衡电路的结构简单、可靠性高，通过主动均衡的方式对电池包间的荷电差异进行自动调整，保证电池簇系统能量一致性，有助于实现储能系统的能量高效管理。
第一方面，本申请提供了一种主动均衡电路，所述主动均衡电路用于对电池簇中串联的多个电池包进行主动均衡，包括：
多个电池管理单元，所述多个电池管理单元用于一一对应地采集所述多个电池包的电池状态信息；
双向DC/DC模块和矩阵开关，所述双向DC/DC模块的第一侧与所述电池簇电连接，所述双向DC/DC模块的第二侧与所述矩阵开关电连接，所述矩阵开关用于导通所述双向DC/DC模块和所述多个电池包中的一个电池包电连接；
电池簇管理单元，所述电池簇管理单元与所述多个电池管理单元以及所述双向DC/DC模块通信连接；
其中，所述电池簇管理单元用于基于所述多个电池包的电池状态信息和所述双向DC/DC模块的电压电流信息，控制所述双向DC/DC模块和所述多个电池管理单元动作，对所述多个电池包进行主动均衡。
根据本申请的主动均衡电路，通过电池簇管理单元控制多个电池管理单元采集电池簇中多个电池包的状态信息，根据多个电池包之间的电量差异确定需要充电或放电的单个电池包，采集双向DC/DC模块的电压电流信息，导通对应的矩阵开关对单个电池包进行充电或放电的均衡操作，主动均衡电路的结构简单、可靠性高，通过主动均衡的方式对电池包间的荷电差异进行自动调整，保证电池簇系统能量一致性，有助于实现储能系统的能量高效管理。
根据本申请的一个实施例，所述电池簇管理单元用于获取所述电池簇的当前功率方向，并基于所述当前功率方向，确定所述主动均衡电路的当前均衡模式，所述当前功率方向基于所述双向DC/DC模块第一侧和第二侧的电压信息确定；
所述电池簇管理单元用于获取各个所述电池包的当前荷电状态，并基于各个所述电池包的当前荷电状态，从所述多个电池包中确定出目标电池包；
所述电池簇管理单元用于向所述目标电池包对应的所述电池管理单元发送第一控制指令，并向所述双向DC/DC模块发送第二控制指令，所述第一控制指令用于控制所述电池管理单元通过所述矩阵开关导通所述双向DC/DC模块和所述目标电池包电连接，所述第二控制指令用于控制所述双向DC/DC模块对所述目标电池包进行所述当前均衡模式对应的均衡操作。
根据本申请的一个实施例，所述当前均衡模式为充电均衡模式，所述第二控制指令用于控制所述双向DC/DC模块对所述目标电池包进行充电操作，并对所述电池簇中所述目标电池包以外的所述电池包进行放电操作。
根据本申请的一个实施例，所述电池簇管理单元用于按照目标时间间隔获取所述双向DC/DC模块进行均衡操作的荷电状态变化量，所述荷电状态变化量基于所述双向DC/DC模块的电流安时积分值确定；
所述电池簇管理单元用于基于所述荷电状态变化量，更新所述多个电池包的当前荷电状态。
根据本申请的一个实施例，所述电池簇管理单元用于在基于所述多个电池包的当前荷电状态，确定所述多个电池包达到均衡状态的情况下，向所述双向DC/DC模块发送第三控制指令，所述第三控制指令用于控制所述双向DC/DC模块停止均衡操作。
根据本申请的一个实施例，所述双向DC/DC模块和所述电池簇管理单元通过485总线通信连接。
根据本申请的一个实施例，所述电池簇管理单元与所述多个电池管理单元通过菊花链通信连接。
第二方面，本申请提供了一种电池簇，包括：
串联的多个电池包和如上述第一方面所述的主动均衡电路。
根据本申请的电池簇，通过获取电池簇中多个电池包中的电池状态信息，对电池簇中的多个电池包进行主动均衡操作，对电池包间的荷电差异进行自动调整，保证电池簇系统能量一致性。
第三方面，本申请提供了一种储能系统，包括：
多个如上述第二方面所述的电池簇。
根据本申请的储能系统，通过分别对储能系统的电池簇的荷电差异进行均衡，使每个电池包的荷电状态达到均衡，有助于实现储能系统的能量高效管理。
第四方面，本申请提供了一种主动均衡电路的均衡方法，包括：
通过多个电池管理单元获取多个电池包的电池状态信息，并获取双向DC/DC模块的电压电流信息；
基于所述多个电池包的电池状态信息和所述双向DC/DC模块的电压电流信息，控制所述双向DC/DC模块和所述多个电池管理单元动作，对所述多个电池包进行主动均衡。
根据本申请的主动均衡电路的均衡方法，通过电池簇管理单元控制多个电池管理单元采集电池簇中多个电池包的状态信息，根据多个电池包之间的电量差异确定需要充电或放电的单个电池包，采集双向DC/DC模块的电压电流信息，导通对应的矩阵开关对单个电池包进行充电或放电的均衡操作，主动均衡电路的结构简单、可靠性高，通过主动均衡的方式对电池包间的荷电差异进行自动调整，保证电池簇系统能量一致性，有助于实现储能系统的能量高效管理。
根据本申请的一个实施例，所述获取多个电池包的电池状态信息，包括：
获取各个所述电池包的当前荷电状态；
获取双向DC/DC模块的电压电流信息，包括：
获取所述电池簇的当前功率方向；
所述于所述多个电池包的电池状态信息和所述双向DC/DC模块的电压电流信息，控制所述双向DC/DC模块和所述多个电池管理单元动作，包括：
基于所述当前功率方向，确定所述主动均衡电路的当前均衡模式，所述功率方向基于所述双向DC/DC模块的第一侧电压和第二侧电压确定；
基于各个所述电池包的当前荷电状态，从所述多个电池包中确定出目标电池包，所述电池包的当前荷电状态基于所述电池管理单元采集的电池状态信息确定；
向所述目标电池包对应的所述电池管理单元发送第一控制指令，并向所述双向DC/DC模块发送第二控制指令，所述第一控制指令用于控制所述电池管理单元通过所述矩阵开关导通所述双向DC/DC模块和所述目标电池包电连接，所述第二控制指令用于控制所述双向DC/DC模块对所述目标电池包进行所述当前均衡模式对应的均衡操作。
根据本申请的一个实施例，在所述对所述多个电池包进行主动均衡之后，所述方法还包括：
按照目标时间间隔获取所述双向DC/DC模块进行均衡操作的荷电状态变化量，所述荷电状态变化量基于所述双向DC/DC模块的电流安时积分值确定；
基于所述荷电状态变化量，更新所述多个电池包的当前荷电状态。
根据本申请的一个实施例，在所述更新所述多个电池包的当前荷电状态之后，所述方法还包括：
在基于所述多个电池包的当前荷电状态，确定所述多个电池包达到均衡状态的情况下，向所述双向DC/DC模块发送第三控制指令，所述第三控制指令用于控制所述双向DC/DC模块停止均衡操作。
第五方面，本申请提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的主动均衡电路的均衡方法。
第六方面，本申请提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的主动均衡电路的均衡方法。
第七方面，本申请提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的主动均衡电路的均衡方法。
本申请的附加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，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请实施例提供的主动均衡电路的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的主动均衡电路的均衡方法的流程示意图之一；
图3是本申请实施例提供的主动均衡电路的均衡方法的流程示意图之二；
图4是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
附图标记：主动均衡电路100、电池管理单元110、双向DC/DC模块120、矩阵开关130、电池簇管理单元140、电池簇150、电池包151。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，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，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考图1-图3描述根据本申请实施例的主动均衡电路100以及该主动均衡电路100的均衡方法。
本申请实施例的主动均衡电路100用于对电池簇150的多个电池包151进行主动均衡，主动均衡电路100结构简单、可靠性高。
其中，电池簇150(RACK)包括多个串联的电池包151(PACK)，每个电池包151包括多个电芯。
如图1所示，本申请实施例的主动均衡电路100包括：多个电池管理单元110、双向DC/DC模块120、矩阵开关130和电池簇管理单元140。
其中，电池管理单元110(Battery Management Unit，BMU)用于监控和管理电池包151的状态、性能和安全性，保证电池包151的正常运行。
在实际执行中，各个电池包151具有对应的电池管理单元110，可以通过多个电池管理单元110采集对应的电池包151的电池状态信息。
其中，电池状态信息可以包括电池包151的电芯电压、温度等数据，电芯电压、温度等数据可用于计算电池包151的荷电状态(State of Charge，SOC)。
双向DC/DC模块120的第一侧与电池簇150电连接，可以接收电池簇150输出的电能，也可以向电池簇150输出电能。
双向DC/DC模块120的第二侧与矩阵开关130电连接，其中，矩阵开关130用于导通双向DC/DC模块120和多个电池包151中的一个电池包151电连接，使得双向DC/DC模块120可以从多个电池包151中的一个电池包151中接收电能或向多个电池包151中的一个电池包151提供电能。
在实际执行中，可以通过矩阵开关130导通双向DC/DC模块120和需要充电或放电的电池包151，可以实现电池包151之间的电荷转移。
在该实施例中，电池簇管理单元140与多个电池管理单元110及双向DC/DC模块120通信连接。
需要说明的是，可以通过4G、5G等移动通信方式，建立起电池簇管理单元140与多个电池管理单元110及双向DC/DC模块120的通信连接，进行信号传输。
在实际执行中，电池簇管理单元140可用于获取电池管理单元110采集的多个电池包151的电池状态信息和双向DC/DC模块120的电压电流信息，输出控制指令以控制双向DC/DC模块120和多个电池管理单元110动作。
其中，双向DC/DC模块120的电压信息包括双向DC/DC模块120第一侧和第二侧的电压信息，双向DC/DC模块120的电流信息包括流经双向DC/DC模块120的电流大小以及电流方向，可用于确定电池簇150当前的工作状态。
电池簇管理单元140控制双向DC/DC模块120和多个电池管理单元110动作，通过双向DC/DC模块120进行主动均衡，控制电池管理单元110通过矩阵开关130导通双向DC/DC模块120和多个电池包151中的一个电池包151电连接。
在实际执行中，可以通过电池簇管理单元140获取多个电池管理单元110一一对应地采集多个电池包151的电芯电压、温度数据等电池状态信息，计算得到多个电池包151的荷电状态，并根据获取的双向DC/DC模块120的电压电流信息，确定需要充电或放电的电池包151，电池簇管理单元140控制双向DC/DC模块120和多个电池管理单元110动作，对多个电池包151进行电量调节。
本申请实施例中，通过提供单个电池包151与系统的能量流动通道，通过主动均衡的方式调节电池包151之间的电量差异进行自动调整，无需频繁切换均衡电路，通过双向DC/DC模块120和矩阵开关130实现主动均衡，保证电池簇150系统能量一致性。
根据本申请实施例提供的主动均衡电路100，通过电池簇管理单元140控制多个电池管理单元110采集电池簇150中多个电池包151的状态信息，根据多个电池包151之间的电量差异确定需要充电或放电的单个电池包151，采集双向DC/DC模块120的电压电流信息，导通对应的矩阵开关130对单个电池包151进行充电或放电的均衡操作，主动均衡电路100的结构简单、可靠性高，通过主动均衡的方式对电池包151间的荷电差异进行自动调整，保证电池簇150系统能量一致性，有助于实现储能系统的能量高效管理。
在一些实施例中，电池簇管理单元140用于获取电池簇150的当前功率方向，并基于当前功率方向，确定主动均衡电路100的当前均衡模式，当前功率方向基于双向DC/DC模块120第一侧和第二侧的电压信息确定；
电池簇管理单元140用于获取各个电池包151的当前荷电状态，并基于各个电池包151的当前荷电状态，从多个电池包151中确定出目标电池包；
电池簇管理单元140用于向目标电池包对应的电池管理单元110发送第一控制指令，并向双向DC/DC模块120发送第二控制指令，第一控制指令用于控制电池管理单元110通过矩阵开关130导通双向DC/DC模块120和目标电池包电连接，第二控制指令用于控制双向DC/DC模块120对目标电池包进行当前均衡模式对应的均衡操作。
其中，电池簇150的当前功率方向可以用于确定电池簇150的工作状态，电池簇150的工作状态可以包括充电状态和放电状态。
在实际执行中，可以通过获取双向DC/DC模块120第一侧和第二侧的电压信息，确定电池簇150的当前功率方向。
例如，当双向DC/DC模块120第一侧电压高于第二侧电压时，当前电池簇150的当前功率方向为正，表明电池簇150正在向外部释放能量，处于放电状态；当双向DC/DC模块120第一侧电压低于第二侧电压时，当前电池簇150的当前功率为方向负时，表明电池簇150正在从外部吸收能量，处于充电状态。
均衡模式可以为对单个电池包151进行充电，对其他电池包151进行放电，实现多个电池包151之间的荷电状态的调节，也可以为对单个电池包151进行放电，对其他电池包151进行充电，实现对多个电池包151荷电状态的调节。
需要说明的是，均衡模式可以通过电池簇管理单元140根据采集的电池状态信息，计算电池包151的荷电状态，并根据采集的双向DC/DC模块120的电压电流信息，确定当前的均衡模式。
在一些实施例中，主动均衡电路100的当前均衡模式可以包括充电均衡模式和放电均衡模式，用于均衡电池包151之间荷电状态。
需要说明的是，充电均衡模式和放电均衡模式均是将电荷从荷电状态高的电池包151转移到荷电状态低的电池包151上，实现电池包151之间的荷电状态的均衡，充电均衡模式可以避免电池包151的过充现象，放电均衡模式可以避免电池包151的过放现象，有利于延长电池簇150的使用寿命。
目标电池包为通过矩阵开关130与双向DC/DC模块120连接的需要进行充电或放电的某个电池包151，目标电池包可以为电池簇150中荷电状态最低的电池包151，也可以为电池簇150中荷电状态最高的电池包151。
在实际执行中，通过电池簇管理单元140获取多个电池管理单元110一一对应地采集的多个电池包151的电池状态信息，计算多个电池包151的当前荷电状态，确定出与其他电池包151差异较大的目标电池包，并根据获取的双向DC/DC模块120第一侧和第二侧的电压信息，得到电池簇150的当前功率方向，确定主动均衡电路100的当前均衡模式，对目标电池包进行均衡操作。
例如，当获取的双向DC/DC模块120第一侧电压高于第二侧电压时，当前电池簇150的当前功率方向为正，电池簇150正在向外部释放能量，处于放电状态，根据得到的多个电池包151的当前荷电状态，将电池簇150中当前荷电状态最低的电池包151确定为目标电池包。
再例如，当获取的双向DC/DC模块120第一侧电压低于第二侧电压时，当前电池簇150的当前功率为方向负，电池簇150正在从外部吸收能量，处于充电状态，根据得到的多个电池包151的当前荷电状态，将电池簇150中当前荷电状态最高的电池包151确定为目标电池包。
第一控制指令为电池簇管理单元140向目标电池包对应的电池管理单元110发送的用于控制电池管理单元110通过矩阵开关130导通双向DC/DC模块120和目标电池包。
第二控制指令为电池簇管理单元140向双向DC/DC模块120发送的用于控制双向DC/DC模块120对目标电池包进行当前均衡模式对应的均衡操作。
例如，在确定目标电池包之后，电池簇管理单元140向目标电池包对应的电池管理单元110发送第一控制指令，导通双向DC/DC模块120和目标电池包，电池簇管理单元140向双向DC/DC模块120发送第二控制指令控制双向DC/DC模块120对目标电池包进行均衡操作，对电池包151间的荷电差异进行自动调整。
在该实施例中，通过电池簇管理单元140获取电池簇150的当前功率方向和各个电池包151的当前荷电状态，确定目标电池包和均衡模式，向电池管理单元110和双向DC/DC模块120发送第二控制指令发送第一控制指令和第二控制指令，对目标电池包进行均衡操作，对电池包151间的荷电差异进行自动调整，保证电池簇150系统能量一致性。
在一些实施例中，当前均衡模式为充电均衡模式，第二控制指令用于控制双向DC/DC模块120对目标电池包进行充电操作，并对电池簇150中目标电池包以外的电池包151进行放电操作。
需要说明的是，当双向DC/DC模块120第一侧电压高于第二侧电压时，电池簇150的当前功率方向为正，表明电池簇150正在向外部释放能量，需要采用放电均衡模式进行均衡。
在实际执行中，在确定当前均衡模式为充电均衡模式后，将电池簇150中荷电状态最低的电池包151作为目标电池包，电池簇管理单元140发出第二控制指令控制DC/DC模块对目标电池包进行充电操作，对电池簇150中目标电池包以外的电池包151进行放电操作，将电池簇150中目标电池包以外的电池包151释放出的电荷通过主动均衡电路100转移到目标电池包中。
在该实施例中，采用充电均衡模式对目标电池包进行充电，对目标电池包以外的电池包151进行放电，可以实现电池包151之间荷电状态的动态均衡。
在一些实施例中，当前均衡模式为放电均衡模式，第二控制指令用于控制双向DC/DC模块120对目标电池包进行放电操作，并对电池簇150中目标电池包以外的电池包151进行充电操作。
需要说明的是，当双向DC/DC模块120第一侧电压低于第二侧电压时，电池簇150的当前功率为负，表明电池簇150正在吸收能量，需要采用充电均衡模式进行均衡。
在实际执行中，在确定当前均衡模式为放电均衡模式后，将电池簇150中荷电状态最高的电池包151作为目标电池包，电池簇管理单元140发出第二控制指令控制DC/DC模块对目标电池包进行放电操作，并对电池簇150中目标电池包以外的电池包151进行充电操作，将目标电池包释放出的电荷通过主动均衡电路100转移到电池簇150中目标电池包以外的电池包151。
在该实施例中，采用放电均衡模式对目标电池包进行放电，对电池簇150中目标电池包以外的电池包151进行充电，可以实现电池包151之间荷电状态的动态均衡。
在一些实施例中，电池簇管理单元140用于按照目标时间间隔获取双向DC/DC模块120进行均衡操作的荷电状态变化量，荷电状态变化量基于双向DC/DC模块120的电流安时积分值确定；
电池簇管理单元140用于基于荷电状态变化量，更新多个电池包151的当前荷电状态。
其中，电流安时积分值用于表示单位时间内经过DC/DC模块的电荷量，可以包括充电安时积分值和放电安时积分值，分别用于表示电池包151进行充电和放电的过程中单位时间内经过DC/DC模块的电荷量。
以目标时间间隔为20s为例，可以通过电池簇管理单元140每20s下发一次查询指令获取双向DC/DC模块120和双向DC/DC模块120进行均衡操作的荷电状态变化量，更新多个电池包151的当前荷电状态。
需要说明的是，通过双向DC/DC模块120计算双向DC/DC模块120的第一侧和双向DC/DC模块120的第二侧电流的安时积分值，对多个电池包151的荷电状态进行更新，减小多个电池包151之间的荷电差异。
若当前均衡模式为充电均衡模式时，目标电池包以Ibat电流大小进行充电，电池簇150中目标电池包以外的电池包151以Isys电流大小进行放电，减小电池簇150中电池包151之间的电荷差异，充电安时积分值为：
an_change＝I充*Δt
其中，an_change为充电安时积分值，Δt为目标时间间隔，I充＝Ibat-Isys。
放电安时积分值为：
an_dischange＝I放*Δt
其中，an_dischange为放电安时积分值，Δt为目标时间间隔，I放＝Ibat。
在一些实施例中，电池簇管理单元140用于在基于多个电池包151的当前荷电状态，确定多个电池包151达到均衡状态的情况下，向双向DC/DC模块120发送第三控制指令，第三控制指令用于控制双向DC/DC模块120停止均衡操作。
在实际执行中，可以通过电池簇管理单元140获取多个电池管理单元110采集的多个电池包151的电池状态信息，确定多个电池包151的荷电状态信息，当多个电池包151的荷电状态信息达到一致，即多个电池包151达到均衡状态后，电池簇管理单元140向双向DC/DC模块120发送第三控制指令，控制双向DC/DC模块120停止均衡操作。
在一些实施例中，双向DC/DC模块120和电池簇管理单元140通过485总线通信连接。
其中，485总线是一种常用的串行通信总线标准，具有抗干扰能力强、数据传输稳定的特点。
在该实施例中，通过485通信连接双向DC/DC模块120和电池簇管理单元140，使得双向DC/DC模块120和电池簇管理单元140可以稳定进行通信，提高了主动均衡电路100的可靠性。
需要说明的是，电池簇管理单元140和双向DC/DC模块120通过模拟仪器通信协议(Modbus)进行通讯，实现电池簇管理单元140和双向DC/DC模块120之间的信息传输。
在一些实施例中，电池簇管理单元140与多个电池管理单元110通过菊花链通信连接。
其中，菊花链是由多个设备通过串行连接而成的网络拓扑结构，具有布线简单、可靠的特点。
在该实施例中，通过菊花链通信连接电池簇管理单元140与多个电池管理单元110，减小了主动均衡电路100的复杂程度，能够稳定传输数据。
下面介绍一个具体的实施例。
主动均衡电路100包括多个电池管理单元110、双向DC/DC模块120、矩阵开关130、电池簇管理单元140，电池簇150可以包括多个串联的矩电池包151，双向DC/DC模块120的第一侧与电池簇150电连接，双向DC/DC模块120的第二侧与矩阵开关130电连接，电池簇管理单元140与多个电池管理单元110以及双向DC/DC模块120通信连接。
在该实施例中，通过电池簇管理单元140获取多个电池管理单元110采集的电池簇150中多个电池包151的电池状态信息以及双向DC/DC模块120的电压电流信息，确定多个电池包151的荷电状态，确定目标电池包和主动均衡电路100的当前均衡模式，电池簇管理单元140控制电池管理单元110通过矩阵开关130导通双向DC/DC模块120和目标电池包电连接，控制双向DC/DC模块120对电池簇150中多个电池包151进行均衡操作，减小多个电池包151的荷电差异，实现多个电池包151之间的荷电状态的均衡，提高主动均衡的可控性和可靠性。
本申请实施例还提供一种电池簇150，包括：
串联的多个电池包151和如上述的主动均衡电路100。
在该实施例中，主动均衡电路100和串联的多个电池包151进行连接，通过主动均衡电路100中的电池管理单元110一一对应地采集多个电池包151的电池状态信息，得到多个电池包151的荷电状态，对多个电池包151进行主动均衡操作，对电池包151间的荷电差异进行自动调整。
根据本申请实施例提供的电池簇150，通过获取电池簇150中多个电池包151中的电池状态信息，对电池簇150中的多个电池包151进行主动均衡操作，对电池包151间的荷电差异进行自动调整，保证电池簇150系统能量一致性。
本申请实施例还提供一种储能系统，包括：
多个如上述的电池簇150。
在该实施例中，多个电池簇150可以通过串联连接、并联连接或混合连接的方式存储于储能系统中，通过主动均衡电路100分别对储能系统中的电池簇150的荷电差异进行均衡，有助于实现储能系统的能量高效管理。
根据本申请实施例提供的储能系统，通过分别对储能系统的电池簇150的荷电差异进行均衡，使每个电池包151的荷电状态达到均衡，有助于实现储能系统的能量高效管理。
本申请实施例还提供一种主动均衡电路100的均衡方法。
如图2所示，该主动均衡电路100的均衡方法包括：步骤210和步骤220。
步骤210、通过多个电池管理单元110获取多个电池包151的电池状态信息，并获取双向DC/DC模块120的电压电流信息。
在该步骤中，通过电池簇管理单元140获取多个电池管理单元110一一采集多个电池包151的电池状态信息，并获取双向DC/DC模块120的电压电流信息。
其中，多个电池包151的电池状态信息包括多个电池包151的电芯电压、温度数据等，双向DC/DC模块120的电压信息包括双向DC/DC模块120第一侧和第二侧的电压信息，双向DC/DC模块120的电流信息包括流经双向DC/DC模块120的电流大小以及电流方向。
步骤220、基于多个电池包151的电池状态信息和双向DC/DC模块120的电压电流信息，控制双向DC/DC模块120和多个电池管理单元110动作，对多个电池包151进行主动均衡。
在该实施例中，通过多个电池包151的电池状态信息和双向DC/DC模块120的电压电流信息，确定主动均衡电路100的均衡模式，电池簇管理单元140控制双向DC/DC模块120多个电池包151进行主动均衡。
根据本申请实施例提供的主动均衡电路100的均衡方法，通过电池簇管理单元140控制多个电池管理单元110采集电池簇150中多个电池包151的状态信息，根据多个电池包151之间的电量差异确定需要充电或放电的单个电池包151，采集双向DC/DC模块120的电压电流信息，导通对应的矩阵开关130对单个电池包151进行充电或放电，对其他电池包151进行放电或充电的均衡操作，主动均衡电路100的结构简单、可靠性高，通过主动均衡的方式对电池包151间的荷电差异进行自动调整，保证电池簇150系统能量一致性，有助于实现储能系统的能量高效管理。
在一些实施例中，获取多个电池包151的电池状态信息，包括：
获取各个电池包151的当前荷电状态；
获取双向DC/DC模块120的电压电流信息，包括：
获取电池簇150的当前功率方向；
于多个电池包151的电池状态信息和双向DC/DC模块120的电压电流信息，控制双向DC/DC模块120和多个电池管理单元110动作，包括：
基于当前功率方向，确定主动均衡电路100的当前均衡模式，功率方向基于双向DC/DC模块120的第一侧电压和第二侧电压确定；
基于各个电池包151的当前荷电状态，从多个电池包151中确定出目标电池包，电池包151的当前荷电状态基于电池管理单元110采集的电池状态信息确定；
向目标电池包对应的电池管理单元110发送第一控制指令，并向双向DC/DC模块120发送第二控制指令，第一控制指令用于控制电池管理单元110通过矩阵开关130导通双向DC/DC模块120和目标电池包电连接，第二控制指令用于控制双向DC/DC模块120对目标电池包进行当前均衡模式对应的均衡操作。
在该实施例中，通过获取各个电池包151的当前荷电状态，电池簇150的当前功率方向，确定主动均衡电路100的当前均衡模式，根据各个电池包151的当前荷电状态，从多个电池包151中确定出目标电池包，控制矩阵开关130导通双向DC/DC模块120和目标电池包电连接，控制双向DC/DC模块120对目标电池包进行当前均衡模式对应的均衡操作，实现均衡操作。
在一些实施例中，在对多个电池包151进行主动均衡之后，方法还包括：
按照目标时间间隔获取双向DC/DC模块120进行均衡操作的荷电状态变化量，荷电状态变化量基于双向DC/DC模块120的电流安时积分值确定；
基于荷电状态变化量，更新多个电池包151的当前荷电状态。
在该实施例中，通过获取双向DC/DC模块120的电流安时积分值，确定目标时间间隔双向DC/DC模块120进行均衡操作的荷电状态变化量，更新多个电池包151的当前荷电状态，通过主动均衡的方式对电池包151间的荷电差异进行自动调整，保证电池簇150系统能量一致性。
在一些实施例中，在更新多个电池包151的当前荷电状态之后，方法还包括：
在基于多个电池包151的当前荷电状态，确定多个电池包151达到均衡状态的情况下，向双向DC/DC模块120发送第三控制指令，第三控制指令用于控制双向DC/DC模块120停止均衡操作。
在该实施例中，可以通过电池簇管理单元140通过多个电池管理单元110获取多个电池包151的荷电状态信息，当检测到电池簇150中的各个电池包151的荷电状态达到均衡状态后，电池簇管理单元140向双向DC/DC模块120发送第三控制指令，控制双向DC/DC模块120停止均衡操作。
下面介绍一个具体的实施例。
如图3所示，电池簇管理单元140下发启机指令，获取多个电池管理单元110采集的各个电池包151电池状态信息，电池簇管理单元140根据电池状态信息计算得到当前荷电状态，并根据获取的双向DC/DC模块120的电压电流信息，确定主动均衡电路100的当前均衡模式。
根据计算的当前荷电状态，对单个电池包151通过均衡控制调节电量以使系统达到均衡，判断主动均衡电路100的当前均衡模式是否为充电均衡模式，当主动均衡电路100的当前均衡模式为充电均衡模式时，对单个目标电池包进行充电，具体公式为：ah_change＝Ibat-Isys*Δt；对目标电池包以外的电池包151进行放电，具体公式为：ah_dischange＝Isys*Δt。
当判断主动均衡电路100的当前均衡模式不是充电均衡模式，即处于放电均衡模式时，对单个目标电池包进行放电，具体公式为：ah_dischange＝Ibat-Isys*Δt；对目标电池包以外的电池包151进行充电，具体公式为：ah_change＝Isys*Δt。
CMU发送指令至相应的BMU选通对应的矩阵开关130，并控制双向DC/DC模块120对电池包151进行充电或放电操作。
CMU每20ms下发一次查询指令获取双向DC/DC模块120工作状态及SOC变化量等信息，CMU获取数据后对各电池包151的SOC进行更新修正，当电池包151的SOC达到均衡状态后CMU下发停机指令，双向DC/DC模块120获取指令后进行停机关闭均衡控制。
在一些实施例中，如图4所示，本申请实施例还提供一种电子设备400，包括处理器401、存储器402及存储在存储器402上并可在处理器401上运行的计算机程序，该程序被处理器401执行时实现上述主动均衡电路100的均衡方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
需要说明的是，本申请实施例中的电子设备包括上述所述的移动电子设备和非移动电子设备。
本申请实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述主动均衡电路100的均衡方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
其中，所述处理器为上述实施例中所述的电子设备中的处理器。所述可读存储介质，包括计算机可读存储介质，如计算机只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、磁碟或者光盘等。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述主动均衡电路100的均衡方法。
其中，所述处理器为上述实施例中所述的电子设备中的处理器。所述可读存储介质，包括计算机可读存储介质，如计算机只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、磁碟或者光盘等。
应理解，本申请实施例提到的芯片还可以称为系统级芯片、系统芯片、芯片系统或片上系统芯片等。
需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以计算机软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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申请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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种主动均衡电路，其特征在于，所述主动均衡电路用于对电池簇中串联的多个电池包进行主动均衡，包括：
多个电池管理单元，所述多个电池管理单元用于一一对应地采集所述多个电池包的电池状态信息；
双向DC/DC模块和矩阵开关，所述双向DC/DC模块的第一侧用于与所述电池簇电连接，所述双向DC/DC模块的第二侧与所述矩阵开关电连接，所述矩阵开关用于导通所述双向DC/DC模块和所述多个电池包中的一个电池包电连接；
电池簇管理单元，所述电池簇管理单元与所述多个电池管理单元以及所述双向DC/DC模块通信连接；
其中，所述电池簇管理单元用于基于所述多个电池包的电池状态信息和所述双向DC/DC模块的电压电流信息，控制所述双向DC/DC模块和所述多个电池管理单元动作，对所述多个电池包进行主动均衡。
2.根据权利要求1所述的主动均衡电路，其特征在于，所述电池簇管理单元用于获取所述电池簇的当前功率方向，并基于所述当前功率方向，确定所述主动均衡电路的当前均衡模式，所述当前功率方向基于所述双向DC/DC模块第一侧和第二侧的电压信息确定；
所述电池簇管理单元用于获取各个所述电池包的当前荷电状态，并基于各个所述电池包的当前荷电状态，从所述多个电池包中确定出目标电池包；
所述电池簇管理单元用于向所述目标电池包对应的所述电池管理单元发送第一控制指令，并向所述双向DC/DC模块发送第二控制指令，所述第一控制指令用于控制所述电池管理单元通过所述矩阵开关导通所述双向DC/DC模块和所述目标电池包电连接，所述第二控制指令用于控制所述双向DC/DC模块对所述目标电池包进行所述当前均衡模式对应的均衡操作。
3.根据权利要求2所述的主动均衡电路，其特征在于，所述当前均衡模式为充电均衡模式，所述第二控制指令用于控制所述双向DC/DC模块对所述目标电池包进行充电操作，并对所述电池簇中所述目标电池包以外的所述电池包进行放电操作。
4.根据权利要求2所述的主动均衡电路，其特征在于，所述当前均衡模式为放电均衡模式，所述第二控制指令用于控制所述双向DC/DC模块对所述目标电池包进行放电操作，并对所述电池簇中所述目标电池包以外的所述电池包进行充电操作。
5.根据权利要求1所述的主动均衡电路，其特征在于，所述电池簇管理单元用于按照目标时间间隔获取所述双向DC/DC模块进行均衡操作的荷电状态变化量，所述荷电状态变化量基于所述双向DC/DC模块的电流安时积分值确定；
所述电池簇管理单元用于基于所述荷电状态变化量，更新所述多个电池包的当前荷电状态。
6.根据权利要求5所述的主动均衡电路，其特征在于，所述电池簇管理单元用于在基于所述多个电池包的当前荷电状态，确定所述多个电池包达到均衡状态的情况下，向所述双向DC/DC模块发送第三控制指令，所述第三控制指令用于控制所述双向DC/DC模块停止均衡操作。
7.根据权利要求1-6任一项所述的主动均衡电路，其特征在于，所述双向DC/DC模块和所述电池簇管理单元通过485总线通信连接。
8.根据权利要求1-6任一项所述的主动均衡电路，其特征在于，所述电池簇管理单元与所述多个电池管理单元通过菊花链通信连接。
9.一种电池簇，其特征在于，包括：
串联的多个电池包和如权利要求1-8任一项所述的主动均衡电路。
10.一种储能系统，其特征在于，包括：
多个如权利要求9所述的电池簇。
11.一种基于权利要求1-8任一项所述的主动均衡电路的均衡方法，其特征在于，包括：
通过多个电池管理单元获取多个电池包的电池状态信息，并获取双向DC/DC模块的电压电流信息；
基于所述多个电池包的电池状态信息和所述双向DC/DC模块的电压电流信息，控制所述双向DC/DC模块和所述多个电池管理单元动作，对所述多个电池包进行主动均衡。
12.根据权利要求11所述的主动均衡电路的均衡方法，其特征在于，所述获取多个电池包的电池状态信息，包括：
获取各个所述电池包的当前荷电状态；
获取双向DC/DC模块的电压电流信息，包括：
获取所述电池簇的当前功率方向；
所述于所述多个电池包的电池状态信息和所述双向DC/DC模块的电压电流信息，控制所述双向DC/DC模块和所述多个电池管理单元动作，包括：
基于所述当前功率方向，确定所述主动均衡电路的当前均衡模式，所述功率方向基于所述双向DC/DC模块的第一侧电压和第二侧电压确定；
基于各个所述电池包的当前荷电状态，从所述多个电池包中确定出目标电池包，所述电池包的当前荷电状态基于所述电池管理单元采集的电池状态信息确定；
向所述目标电池包对应的所述电池管理单元发送第一控制指令，并向所述双向DC/DC模块发送第二控制指令，所述第一控制指令用于控制所述电池管理单元通过所述矩阵开关导通所述双向DC/DC模块和所述目标电池包电连接，所述第二控制指令用于控制所述双向DC/DC模块对所述目标电池包进行所述当前均衡模式对应的均衡操作。
13.根据权利要求11或12所述的主动均衡电路的均衡方法，其特征在于，在所述对所述多个电池包进行主动均衡之后，所述方法还包括：
按照目标时间间隔获取所述双向DC/DC模块进行均衡操作的荷电状态变化量，所述荷电状态变化量基于所述双向DC/DC模块的电流安时积分值确定；
基于所述荷电状态变化量，更新所述多个电池包的当前荷电状态。
14.根据权利要求13所述的主动均衡电路的均衡方法，其特征在于，在所述更新所述多个电池包的当前荷电状态之后，所述方法还包括：
在基于所述多个电池包的当前荷电状态，确定所述多个电池包达到均衡状态的情况下，向所述双向DC/DC模块发送第三控制指令，所述第三控制指令用于控制所述双向DC/DC模块停止均衡操作。
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