CN208433784U - 一种电池组在线均衡及核容的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池组在线均衡及核容的装置。本实用新型的电池组在线均衡及核容的装置中设置有直流充电单元、被动均衡单元和主动均衡单元，可以根据实际需要断开或者闭合第一可控开关、第二可控开关和第三可控开关，无需更换均衡装置即可实现灵活切换均衡控制方法，并且通过直流充电单元和被动均衡单元可以实现电池组内单体电池的在线核容和电池回冲，核容过程中无需停止电池组的工作和使用专用的核容装置，解决了当前电池组均衡装置功能单一，无法灵活选择均衡控制方法，如需更换均衡控制方法，则需要更换整个均衡装置，更换过程繁琐复杂，并且无法实现在线核容功能，对于电池组内性能较差的电池无法进行在线核容的技术问题。

Description

一种电池组在线均衡及核容的装置

技术领域

本实用新型涉及直流系统电池技术领域，尤其涉及一种电池组在线均衡及核容的装置。

背景技术

电池组是由多个电池单体串联组成的，电池组内任何一个电池单体的性能下降，都将导致电池组整体性能的下降。而在实际使用中，电池单体由于制造工艺和材料等原因，电池单体性能会出现差异。在串联应用的电池组中，电池单体之间的差异会导致电池单体的充放电电压差异增大，部分电池单体出现过充电，部分电池单体出现欠充电，最终导致电池组对外放电能力整体下降。

针对上述情况，为改善电池组不一致导致的差异性，提高电池组整体性能，需对电池组进行均衡控制。

目前对电池组均衡控制方法主要分为两种，主动均衡和被动均衡，主动均衡通过能量转移的方式实现均衡，此种方式无能量损耗，但是均衡速度较慢，效率比较低，无法满足较大电流的均衡要求；被动均衡通过发热负载将偏高的电池单体能量耗散达到均衡，此种方法速度较快，但是会产生热量且造成能量的浪费。

实际均衡控制过程中应当根据实际情况灵活选择均衡控制方法，但是当前的电池组均衡装置的功能单一，只具备其中一种均衡控制方法，无法灵活选择均衡控制方法，如需更换均衡控制方法，则需要更换整个均衡装置。

并且当前的电池组均衡装置无法实现在线核容功能，对于电池组内性能较差的电池无法进行在线核容。

因此，导致了当前电池组均衡装置功能单一，无法灵活选择均衡控制方法，如需更换均衡控制方法，则需要更换整个均衡装置，更换过程繁琐复杂，并且无法实现在线核容功能，对于电池组内性能较差的电池无法进行在线核容的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种电池组在线均衡及核容的装置，解决了当前电池组均衡装置功能单一，无法灵活选择均衡控制方法，如需更换均衡控制方法，则需要更换整个均衡装置，更换过程繁琐复杂，并且无法实现在线核容功能，对于电池组内性能较差的电池无法进行在线核容的技术问题。

本实用新型提供了一种电池组在线均衡及核容的装置，包括：串联电池组、第一开关管、第二开关管、直流充电单元、被动均衡单元、主动均衡单元、电压检测电路、驱动电路和控制器；

串联电池组由Q个单体电池串联组成，Q为正整数；

单体电池与第一开关管和第二开关管为一一对应的关系，每一个单体电池的正极与其对应的第一开关管的第一端电连接，每一个单体电池的负极与其对应的第二开关管的第一端电连接，各个第一开关管的第二端组成结点P，各个第二开关管的第二端组成结点N，各个第一开关管和第二开关管的控制端分别通过驱动电路与控制器的第一端电连接；

主动均衡单元由第一可控开关、主动电容和主动电感串联组成，直流充电单元由第二可控开关和充电子单元串联组成，被动均衡单元由第三可控开关和发热电阻串联组成，主动均衡单元、直流充电单元和被动均衡单元的第一端均与结点P电连接，主动均衡单元、直流充电单元和被动均衡单元的第二端均与结点N电连接，第一可控开关、第二可控开关和第三可控开关的控制端分别与控制器的第二端电连接；

电压检测电路的电压输入端分别对各个单体电池的电压值采样检测，电压检测电路的输出端与控制器的第三端电连接。

优选地，还包括：保险丝；

保险丝设置于各个单体电池与第一开关管和第二开关管之间，第i个保险丝的第一端与第i个单体电池的正极电连接，第i个保险丝的第二端与第i个第一开关管的第一端和第i-1个第二开关管的第一端电连接，i为大于1且小于或等于Q的正整数；

第一个保险丝的第一端与第一个单体电池的正极电连接，第一个保险丝的第二端与第一个第一开关管的第一端电连接，第Q+1个保险丝的第一端与第Q个单体电池的负极电连接，第Q+1个保险丝的第二端与第Q个第二开关管的第一端电连接。

优选地，充电子单元具体为DC-DC变换器；

DC-DC变换器的第一直流输入端与直流母线正极电连接，DC-DC变换器的第二直流输入端与直流母线负极电连接，DC-DC变换器的第一直流输出端与第二可控开关的第一端电连接；

第二可控开关的第二端为直流充电单元的第一端，DC-DC变换器的第二直流输出端为直流充电单元的第二端。

优选地，第一开关管和第二开关管均为MOS管，第一开关管和第二开关管的第一端为MOS管的漏极，第一开关管和第二开关管的第二端为MOS管的源极，第一开关管和第二开关管的控制端为MOS管的栅极。

优选地，第一开关管和第二开关管均为双极型晶体管，第一开关管和第二开关管的第一端为双极型晶体管的集电极，第一开关管和第二开关管的第二端为双极型晶体管的发射极，第一开关管和第二开关管的控制端为双极型晶体管的基极。

优选地，控制器具体为CPU。

优选地，单体电池为铅酸电池、锂电池和镍氢电池任意一种。

从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：

本实用新型的电池组在线均衡及核容的装置中设置有直流充电单元、被动均衡单元和主动均衡单元，可以根据实际需要断开或者闭合第一可控开关、第二可控开关和第三可控开关，无需更换均衡装置即可实现灵活切换均衡控制方法，并且通过直流充电单元和被动均衡单元可以实现电池组内单体电池的在线核容和电池回冲，核容过程中无需停止电池组的工作和使用专用的核容装置，解决了当前电池组均衡装置功能单一，无法灵活选择均衡控制方法，如需更换均衡控制方法，则需要更换整个均衡装置，更换过程繁琐复杂，并且无法实现在线核容功能，对于电池组内性能较差的电池无法进行在线核容的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种电池组在线均衡及核容的装置的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的一种电池组在线均衡及核容的控制方法的流程图；

图3为本实用新型实施例提供的一种电池组在线均衡及核容的装置的主动均衡单元充电原理图；

图4为本实用新型实施例提供的一种电池组在线均衡及核容的装置的主动均衡单元放电原理图；

图5为本实用新型实施例提供的一种电池组在线均衡及核容的装置的直流充电单元充电原理图；

图6为本实用新型实施例提供的一种电池组在线均衡及核容的装置的被动均衡单元放电原理图；

图7为本实用新型实施例提供的一种电池组在线均衡及核容的装置的应用例的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种电池组在线均衡及核容的装置及控制方法，解决了当前电池组均衡装置功能单一，无法灵活选择均衡控制方法，如需更换均衡控制方法，则需要更换整个均衡装置，更换过程繁琐复杂，并且无法实现在线核容功能，对于电池组内性能较差的电池无法进行在线核容的技术问题。

为使得本实用新型的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例提供了一种电池组在线均衡及核容的装置的一个实施例，包括：

串联电池组、第一开关管、第二开关管、直流充电单元1、被动均衡单元2、主动均衡单元3、电压检测电路4、驱动电路5和控制器6；

串联电池组由Q个单体电池串联组成，Q为正整数；

单体电池与第一开关管和第二开关管为一一对应的关系，每一个单体电池的正极与其对应的第一开关管的第一端电连接，每一个单体电池的负极与其对应的第二开关管的第一端电连接，各个第一开关管的第二端组成结点P，各个第二开关管的第二端组成结点N，各个第一开关管和第二开关管的控制端分别通过驱动电路5与控制器6的第一端电连接；

主动均衡单元3由第一可控开关S₁、主动电容C₁和主动电感L₁串联组成，直流充电单元1由第二可控开关S₂和充电子单元串联组成，被动均衡单元2由第三可控开关S₃和发热电阻R串联组成，主动均衡单元3、直流充电单元1和被动均衡单元2的第一端均与结点P电连接，主动均衡单元3、直流充电单元1和被动均衡单元2的第二端均与结点N电连接，第一可控开关S₁、第二可控开关S₂和第三可控开关S₃的控制端分别与控制器6的第二端电连接；

电压检测电路4的电压输入端分别对各个单体电池的电压值采样检测，电压检测电路4的输出端与控制器6的第三端电连接。

需要说明的是，串联电池组由Q个单体电池[B1，B2，…，BQ]串联组成，Q为正整数。

单体电池与第一开关管和第二开关管为一一对应的关系，即Q个单体电池对应Q个第一开关管[Q₁，Q₃，…，Q_2Q-1]和Q个第二开关管[Q₂，Q₄，…，Q_2Q]。

每一个单体电池的正极与其对应的第一开关管的第一端电连接，每一个单体电池的负极与其对应的第二开关管的第一端电连接。

各个第一开关管的第二端组成结点P，各个第二开关管的第二端组成结点N。

主动均衡单元3由第一可控开关S₁、主动电容C₁和主动电感L₁串联组成。

直流充电单元1由第二可控开关S₂和充电子单元串联组成。

被动均衡单元2由第三可控开关S₃和发热电阻R串联组成。

主动均衡单元3、直流充电单元1和被动均衡单元2的第一端均与结点P电连接，主动均衡单元3、直流充电单元1和被动均衡单元2的第二端均与结点N电连接。

第一可控开关S₁、第二可控开关S₂和第三可控开关S₃的控制端分别与控制器6的第二端电连接。

电压检测电路4具备电压检测的功能，电压检测电路4的电压输入端分别对各个单体电池的电压值采样检测，电压检测电路4的输出端与控制器6的第三端电连接。

此外，还可以设置电流检测电路，电流检测电路的电流输入端可以通过电流互感器检测结点P以及结点N的电流值。

驱动电路5由控制器6进行控制，控制器6通过驱动电路5发送驱动信号控制各个第一开关管和第二开关管的导通或者关断。

控制器6用于接收电压检测电路4输送的电数据信息，并输出控制信号至驱动电路5、主动均衡单元3的第一可控开关S₁、直流充电单元1的第二可控开关S₂和被动均衡单元2的第三可控开关S₃。

同时，控制开路的单体电池两端的两个连在同一结点的开关管同时选通，可以对单体电池跨界，实现对单体电池的开路保护。

应当理解，本实施例中的第一、第二以及其他涉及数字的名称只是用于对某一个或某一类器件进行区分，而非对应某器件的引脚或者表示特定的顺序，例如，控制器6的第二端并非指代控制器6的PIN2引脚，也非指代只有一个端口，而是指代用于控制可控开关的一类端口，当有三个可控开关时，对应应当有三个第二端。

进一步地，还包括：保险丝；

保险丝设置于各个单体电池与第一开关管和第二开关管之间，第i个保险丝F_i的第一端与第i个单体电池Bi的正极电连接，第i个保险丝F_i的第二端与第i个第一开关管Q_2i-1的第一端和第i-1个第二开关管Q_2i-2的第一端电连接，i为大于1且小于或等于Q的正整数；

第一个保险丝F₁的第一端与第一个单体电池B1的正极电连接，第一个保险丝F₁的第二端与第一个第一开关管Q₁的第一端电连接，第Q+1个保险丝F_Q+1的第一端与第Q个单体电池BQ的负极电连接，第Q+1个保险丝F_Q+1的第二端与第Q个第二开关管Q_2Q的第一端电连接。

需要说明的是，每一个单体电池的正负极均连接有保险丝，所以Q个单体电池对应设置有Q+1个保险丝[F₁，F₂，…,F_Q+1]。

保险丝设置于各个单体电池与第一开关管和第二开关管之间，第i个保险丝F_i的第一端与第i个单体电池Bi的正极(第i+1个单体电池的负极)电连接，第i个保险丝F_i的第二端与第i个第一开关管Q_2i-1的第一端和第i-1个第二开关管Q_2i-2的第一端电连接，i为大于1且小于或等于Q的正整数，例如：第2个保险丝的第一端与第2个单体电池的正极电连接，第2个保险丝的第二端与第2个第一开关管Q₃的第一端和第1个第一开关管Q₂的第一端电连接。

当电池组外部的电路出现短路时，大电流会熔断保险丝，避免电池组被损坏。

进一步地，充电子单元具体为DC-DC变换器；

DC-DC变换器的第一直流输入端与直流母线7正极电连接，DC-DC变换器的第二直流输入端与直流母线7负极电连接，DC-DC变换器的第一直流输出端与第二可控开关S₂的第一端电连接；

第二可控开关S₂的第二端为直流充电单元1的第一端，DC-DC变换器的第二直流输出端为直流充电单元1的第二端。

需要说明的是，充电子单元用于对电池组进行充电，充电子单元可以选择为DC-DC变换器，通过DC-DC变换器使用直流母线7对电池组进行充电。

进一步地，第一开关管和第二开关管均为MOS管，第一开关管和第二开关管的第一端为MOS管的漏极，第一开关管和第二开关管的第二端为MOS管的源极，第一开关管和第二开关管的控制端为MOS管的栅极。

需要说明的是，第一开关管和第二开关管的开关管类型可以根据需要进行选择，如可以选择MOS管。

当第一开关管和第二开关管均为MOS管时，以MOS管的漏极作为第一开关管和第二开关管的第一端，以MOS管的源极作为第一开关管和第二开关管的第二端，以MOS管的栅极作为第一开关管和第二开关管的控制端。

进一步地，第一开关管和第二开关管均为双极型晶体管，第一开关管和第二开关管的第一端为双极型晶体管的集电极，第一开关管和第二开关管的第二端为双极型晶体管的发射极，第一开关管和第二开关管的控制端为双极型晶体管的基极。

需要说明的是，除了MOS管之外，还可以选择双极型晶体管(三极管)作为开关管。

当第一开关管和第二开关管均为双极型晶体管时，以双极型晶体管的集电极作为第一开关管和第二开关管的第一端，以双极型晶体管的发射极作为第一开关管和第二开关管的第二端，以双极型晶体管的基极作为第一开关管和第二开关管的控制端。

进一步地，控制器6具体为CPU。

需要说明的是，控制器6的类型可以根据需要进行选择，例如可以选择CPU作为控制器6，也可以选择MCU和FPGA等具备逻辑运算和编程功能的电子器件作为控制器6。

进一步地，单体电池为铅酸电池、锂电池和镍氢电池任意一种。

需要说明的是，本实施例的电池组在线均衡及核容的装置适用于任何串联应用的电池组，包括但不限于铅酸电池、锂电池和镍氢电池。

单体电池的电压包括但不限于2V、6V和12V。

如图3和图4所示，当采用主动均衡的控制方法时，可通过主动均衡单元3将电压最高的单体电池B2向电压最低的单体电池BQ进行能量转移，其控制过程为：闭合第一可控开关S₁，选通单体电池B2对应的第一开关管Q₃和第二开关管Q₄，形成单体电池B2对主动均衡单元3充电的回路B2→F₂→Q₃→S₁→L₁→C₁→Q₄→F₃→B2；当主动电容C1充满电后截止第一开关管Q₃和第二开关管Q₄，选通单体电池BQ对应的第一开关管Q_2Q-1和第二开关管Q_2Q，形成主动均衡单元3对单体电池BQ放电的回路C₁→L₁→S₁→Q_2Q-1→F_Q→BQ→F_Q+1→Q_2Q→C₁，通过控制器6控制大功率开关管以一定的频率导通或者截止进行反复的充电放电的过程，可以实现能量的转移。

如图5所示，当采用直流充电单元1进行充电时，如需要对单体电池B2充电，可以闭合第二可控开关S₂，选通单体电池B2对应的第一开关管Q₃和第二开关管Q₄，形成的充电回路为直流母线7正极→充电子单元→S₂→Q₃→F₂→B2→F₃→Q₄→充电子单元→直流母线7负极→直流母线7正极。

如图6所示，当采用被动均衡的控制方法时，例如需要对单体电池B2进行被动均衡，则可以闭合第三可控开关S₃，选通单体电池B2对应的第一开关管Q₃和第二开关管Q₄，形成的放电回路为B2→F₂→Q₃→S₃→R→Q₄→F₃→B2。

本实施例的电池组在线均衡及核容的装置中设置有直流充电单元1、被动均衡单元2和主动均衡单元3，可以根据实际需要断开或者闭合第一可控开关S₁、第二可控开关S₂和第三可控开关S₃，无需更换均衡装置即可实现灵活切换均衡控制方法，并且通过直流充电单元1和被动均衡单元2可以实现电池组内单体电池的在线核容和电池回冲，核容过程中无需停止电池组的工作和使用专用的核容装置，解决了当前电池组均衡装置功能单一，无法灵活选择均衡控制方法，如需更换均衡控制方法，则需要更换整个均衡装置，更换过程繁琐复杂，并且无法实现在线核容功能，对于电池组内性能较差的电池无法进行在线核容的技术问题。

以上为本实用新型实施例提供的一种电池组在线均衡及核容的装置的一个实施例，以下为本实用新型实施例提供的一种电池组在线均衡及核容的控制方法的一个实施例。

请参阅图2，本实用新型实施例提供了一种电池组在线均衡及核容的控制方法的一个实施例，包括：

步骤201：获取各个单体电池的电压值并计算各个电压值的实际离散度和实际平均电压，获取电池组的工作状态，当电池组为充电状态时，执行步骤202，当电池组为放电状态时，执行步骤207，当电池组为核容状态时，执行步骤209；

需要说明的是，通过电压检测电路4可以获取各个单体电池的电压值，通过各个单体电池的电压值可以计算实际离散度和实际平均电压。

之后获取电池组的工作状态，如果电池组为充电状态，则执行步骤202，如果电池组为放电状态时，执行步骤207，如果电池组为核容状态时，执行步骤209。

步骤202：判断实际离散度是否小于预置离散度阈值，若是，则执行步骤203，若否，则执行步骤204；

需要说明的是，当电池组为充电状态时，需要判断电池组内各个单体电池的电压值的实际离散度是否小于预置离散度阈值，如果是，则执行步骤203，如果否，则执行步骤204。

步骤203：闭合第一可控开关S₁、与电压值最高的单体电池的正极电连接的第一开关管和与电压值最高的单体电池的负极电连接的第二开关管，使得电压值最高的单体电池对主动均衡单元3进行充电直至截止，截止后关断与电压值最高的单体电池的正极电连接的第一开关管和与电压值最高的单体电池的负极电连接的第二开关管，闭合与电压值最低的单体电池的正极电连接的第一开关管和与电压值最低的单体电池的负极电连接的第二开关管，使得主动均衡单元3对电压值最低的单体电池进行充电；

需要说明的是，如果实际离散度小于预置离散度阈值，则此时可以采用主动均衡的控制方法，通过能量转移的方式实现均衡，避免电池组能量损耗。

可参照图3和图4，闭合第一可控开关S₁、与电压值最高的单体电池的正极电连接的第一开关管和与电压值最高的单体电池的负极电连接的第二开关管，使得电压值最高的单体电池对主动均衡单元3进行充电直至主动电容C₁截止。

主动电容C₁截止后关断与电压值最高的单体电池的正极电连接的第一开关管和与电压值最高的单体电池的负极电连接的第二开关管，闭合与电压值最低的单体电池的正极电连接的第一开关管和与电压值最低的单体电池的负极电连接的第二开关管，使得主动均衡单元3对电压值最低的单体电池进行充电。

步骤204：判断实际平均电压是否大于第一预置电压阈值，若是，则执行步骤205，若否，则执行步骤206；

需要说明的是，如果实际离散度大于预置离散度阈值，则说明此事各个单体电池之间电压偏差较大，此时需要根据实际平均电压判断是对电压值最高的单体电池放电还是对电压值最低的单体电池充电。

判断实际平均电压是否大于第一预置电压阈值，如果是，则执行步骤205，如果否，则执行步骤206。

步骤205：闭合第三可控开关S₃、与电压值最高的单体电池的正极电连接的第一开关管和与电压值最高的单体电池的负极电连接的第二开关管，通过被动均衡单元2对电压值最高的单体电池放电；

需要说明的是，当实际平均电压大于第一预置电压阈值时，此时应当对电压值最高的单体电池放电，避免电压值最高的单体电池出现过充电现象。

如图5所示，此时需要闭合第三可控开关S₃、与电压值最高的单体电池的正极电连接的第一开关管和与电压值最高的单体电池的负极电连接的第二开关管，通过被动均衡单元2对电压值最高的单体电池放电。

步骤206：闭合第二可控开关S₂、与电压值最低的单体电池的正极电连接的第一开关管和与电压值最低的单体电池的负极电连接的第二开关管，通过直流充电单元1对电压值最低的单体电池充电；

当实际平均电压小于第一预置电压阈值时，此时应当对电压值最低的单体电池放电，避免电压值最低的单体电池出现欠充电现象。

如图6所示，此时需要闭合第二可控开关S₂、与电压值最低的单体电池的正极电连接的第一开关管和与电压值最低的单体电池的负极电连接的第二开关管，通过直流充电单元1对电压值最低的单体电池充电。

步骤207：判断实际电压平均是否小于第二预置电压阈值，若是，则执行步骤208；

需要说明的是，当电池组处于放电状态时，此时需要判断实际电压平均是否小于第二预置电压阈值，如果是，则执行步骤208；

步骤208：通过主动均衡单元3控制电压值最高的单体电池对电压值最低的单体电池充电；

需要说的是，当实际电压平均小于第二预置电压阈值，采用如图3和图4的主动均衡控制方式控制电压值最高的单体电池对电压值最低的单体电池充电，均衡电池组内各个单体电池的电量，延长电池组的整体放电时间。

步骤209：闭合第三可控开关S₃、与待核容的单体电池的正极电连接的第一开关管和与待核容的单体电池的负极电连接的第二开关管，通过被动均衡单元2对待核容的单体电池进行恒流放电并计算待核容电池的放电容量；

需要说明的是，当需要对电池组进行在线核容时，闭合第三可控开关S₃、与待核容的单体电池的正极电连接的第一开关管和与待核容的单体电池的负极电连接的第二开关管，通过被动均衡单元2对待核容的单体电池进行恒流放电并计算待核容电池的放电容量。

步骤210：断开第三可控开关S₃，闭合第二可控开关S₂对待核容的单体电池进行充电，充电完成后断开第二可控开关S₂、与待核容的单体电池的正极电连接的第一开关管和与待核容的单体电池的负极电连接的第二开关管，选择下一个待核容的单体电池，返回步骤209直至完成所有待核容的单体电池的核容工作。

需要说明的是，由于是在线核容，电池组处于工作状态，因此对待核容的单体电池核容后需要通过直流充电单元1对该单体电池进行程控充电，充电完成后才进入下一个待核容电池的核容工作，重复上述操作直至完成所有待核容电池的核容工作。

以图7中4个2V的铅酸电池单体串联的电池组在充电状态下的均衡控制为例，其中第一预置电压阈值V₀为2.1V，预置离散度阈值D₀为0.05。

若此时检测到串联电池组B1-B4中，V_B1＝2.2V、V_B2＝2.1，V_B3＝2.0V，V_B4＝1.9V，由于实际平均电压V_i＝2.05小于V₀，实际离散度D_i＝0.1大于D₀，则CPU控制S₂导通，选通Q₇和Q₈，使直流充电单元1对B4进行大电流均衡充电。

若此时检测到串联电池组B1-B4中，V_B1＝2.3V、V_B2＝2.2，V_B3＝2.1V，V_B4＝2.0V。由于实际平均电压V_i＝2.15大于V₀，实际离散度D_i＝0.1大于D₀，则CPU控制S₃导通，选通Q₁、Q₂，使B1对发热电阻R放电，避免B1的过充电。

若此时检测到串联电池组B1-B4中，V_B1＝2.25V、V_B2＝2.22V，V_B3＝2.2V，V_B4＝2.15V。由于V_i＝2.205大于V₀，D_i＝0.03小于D₀，则CPU控制S₁导通，选通Q₁、Q₂，使B1对主动均衡单元3进行充电；当主动电容C1充满电后截止Q₁和Q₂，选通Q₇和Q₈，使主动均衡单元3对B4进行放电，放电完成后又重新选通Q₁、Q₂进行充电，如此多个循环充电放电过程循环后，即可实现能量的从B1到B4的转移。

本实施例的电池组在线均衡及核容的控制方法，可以根据电池的工作状态以及电池组内各个单体电池的电压值选择合适的均衡控制方法和核容方法，方便快捷，无需更换均衡装置即可实现灵活切换均衡控制方法，并且通过直流充电单元1和被动均衡单元2可以实现电池组内单体电池的在线核容和电池回冲，核容过程中无需停止电池组的工作和使用专用的核容装置，解决了当前电池组均衡装置功能单一，无法灵活选择均衡控制方法，如需更换均衡控制方法，则需要更换整个均衡装置，更换过程繁琐复杂，并且无法实现在线核容功能，对于电池组内性能较差的电池无法进行在线核容的技术问题。

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种电池组在线均衡及核容的装置，其特征在于，包括：串联电池组、第一开关管、第二开关管、直流充电单元、被动均衡单元、主动均衡单元、电压检测电路、驱动电路和控制器；

串联电池组由Q个单体电池串联组成，Q为正整数；

单体电池与第一开关管和第二开关管为一一对应的关系，每一个单体电池的正极与其对应的第一开关管的第一端电连接，每一个单体电池的负极与其对应的第二开关管的第一端电连接，各个第一开关管的第二端组成结点P，各个第二开关管的第二端组成结点N，各个第一开关管和第二开关管的控制端分别通过驱动电路与控制器的第一端电连接；

主动均衡单元由第一可控开关、主动电容和主动电感串联组成，直流充电单元由第二可控开关和充电子单元串联组成，被动均衡单元由第三可控开关和发热电阻串联组成，主动均衡单元、直流充电单元和被动均衡单元的第一端均与结点P电连接，主动均衡单元、直流充电单元和被动均衡单元的第二端均与结点N电连接，第一可控开关、第二可控开关和第三可控开关的控制端分别与控制器的第二端电连接；

电压检测电路的电压输入端分别对各个单体电池的电压值采样检测，电压检测电路的输出端与控制器的第三端电连接。

2.根据权利要求1所述的一种电池组在线均衡及核容的装置，其特征在于，还包括：保险丝；

保险丝设置于各个单体电池与第一开关管和第二开关管之间，第i个保险丝的第一端与第i个单体电池的正极电连接，第i个保险丝的第二端与第i个第一开关管的第一端和第i-1个第二开关管的第一端电连接，i为大于1且小于或等于Q的正整数；

第一个保险丝的第一端与第一个单体电池的正极电连接，第一个保险丝的第二端与第一个第一开关管的第一端电连接，第Q+1个保险丝的第一端与第Q个单体电池的负极电连接，第Q+1个保险丝的第二端与第Q个第二开关管的第一端电连接。

3.根据权利要求1所述的一种电池组在线均衡及核容的装置，其特征在于，充电子单元具体为DC-DC变换器；

DC-DC变换器的第一直流输入端与直流母线正极电连接，DC-DC变换器的第二直流输入端与直流母线负极电连接，DC-DC变换器的第一直流输出端与第二可控开关的第一端电连接；

第二可控开关的第二端为直流充电单元的第一端，DC-DC变换器的第二直流输出端为直流充电单元的第二端。

4.根据权利要求1所述的一种电池组在线均衡及核容的装置，其特征在于，第一开关管和第二开关管均为MOS管，第一开关管和第二开关管的第一端为MOS管的漏极，第一开关管和第二开关管的第二端为MOS管的源极，第一开关管和第二开关管的控制端为MOS管的栅极。

5.根据权利要求1所述的一种电池组在线均衡及核容的装置，其特征在于，第一开关管和第二开关管均为双极型晶体管，第一开关管和第二开关管的第一端为双极型晶体管的集电极，第一开关管和第二开关管的第二端为双极型晶体管的发射极，第一开关管和第二开关管的控制端为双极型晶体管的基极。

6.根据权利要求1所述的一种电池组在线均衡及核容的装置，其特征在于，控制器具体为CPU。

7.根据权利要求1所述的一种电池组在线均衡及核容的装置，其特征在于，单体电池为铅酸电池、锂电池和镍氢电池任意一种。