CN210454524U - 电池均衡控制系统以及储能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池均衡控制系统以及储能装置，涉及电池组控制的技术领域，电池均衡控制系统设置在至少两个单体电池之间，电池均衡控制系统包括：检测器、控制器以及转换器，第一侧单体电池、第二侧单体电池、以及检测器组成检测回路；第一侧单体电池、第二侧单体电池以及转换器组成转换回路；检测器通过检测回路检测第一侧单体电池和第二侧单体电池的电压值；控制器根据第一侧单体电池和第二侧单体电池的电压值，确定是否满足电池均衡条件，并在满足电池均衡条件后，控制转换器通过转换回路在第一侧单体电池和第二侧单体电池的两侧单体电池之间进行电压均衡。缓解现有技术中存在的现有均衡方案仅适用较小容量且效率较低的技术问题。

Description

电池均衡控制系统以及储能装置

技术领域

本实用新型涉及电池组控制技术领域，尤其是涉及一种电池均衡控制系统以及储能装置。

背景技术

锂电池储能技术在电动车领域有着广泛的应用，也是风能、光伏发电等可再生能源的重要接入方案。受制造工艺和原材料的局限，锂电池组中的单体电芯性能存在些微差别，在充放电应用中会造成单体电芯过冲或过放，严重时会造成不可逆的损伤影响到电池组的使用寿命，因此需要采用均衡控制技术对电池组进行管理。

现有的均衡方案大概分为被动均衡和主动均衡两个方面，被动均衡控制方案通过电阻泄放掉过压单体电芯中的电能来实现均衡控制，泄放的电能转化为热能，受散热条件的限制，被动均衡方案通常只能提供不大于200毫安电流的均衡能力，对单体电芯的放电白白浪费了能量且造成额外发热，因此在较大容量的储能应用中被动均衡技术是不适合的。在现有的主动均衡技术中，可以将单体电芯上的多余电量通过DC-DC变换电路转移至超级电容中，再将超级电容中的电量通过DC-DC变换电路转移至电量不足的电芯实现主动均衡目的，但该种方案在能量转移过程中需要进行两次DC-DC变换，造成效率上的损失且需要更多能量转移时间，采用超级电容也导致成本增加。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供电池均衡控制系统以及储能装置，缓解现有技术中存在的现有均衡方案仅适用较小容量且效率较低的技术问题。

本实用新型提供的一种电池均衡控制系统，所述电池均衡控制系统设置在至少两个单体电池之间，所述电池均衡控制系统包括：检测器、控制器以及转换器；所述检测器与所述控制器相连；所述控制器与所述转换器相连；

至少两个单体电池分别设置在所述检测器和所述转换器的两侧，以形成第一侧单体电池和第二侧单体电池；

所述第一侧单体电池、所述第二侧单体电池、以及所述检测器组成检测回路；

所述第一侧单体电池、所述第二侧单体电池以及所述转换器组成转换回路；

所述检测器用以通过检测回路检测所述第一侧单体电池和所述第二侧单体电池的电压值；

所述控制器用以根据所述第一侧单体电池和所述第二侧单体电池的电压值，确定是否满足电池均衡条件，并在满足电池均衡条件后，控制所述转换器通过转换回路在所述第一侧单体电池和所述第二侧单体电池的两侧单体电池之间进行电压均衡。

进一步的，所述转换器包括变压器和控制开关，所述控制开关、所述第一侧单体电池、所述第二侧单体电池、所述变压器组成转换回路；所述控制开关的状态为常开状态；

所述变压器和所述控制开关的第一端均与所述第一侧单体电池相连，所述变压器和所述控制开关的第二端均与所述第二侧单体电池相连，所述控制开关的控制端与所述控制器相连；

当满足电池均衡条件时，所述控制器用以通过所述控制开关的控制端，控制所述控制开关的第一端和所述控制开关的第二端导通，所述变压器用以对所述第一侧单体电池和所述第二侧单体电池的两侧单体电池的两侧电压之间进行电压交换。

进一步的，所述控制开关包括第一控制开关和第二控制开关；

所述第一控制开关的第一端与所述第一侧单体电池相连，所述第一控制开关的第二端与所述变压器相连，所述第一控制开关的控制端与所述控制器相连；

所述第二控制开关的第一端与所述第二侧单体电池相连，所述第二控制开关的第二端与所述变压器相连，所述第二控制开关的控制端与所述控制器相连；

所述控制器用以通过所述第一控制开关的控制端，控制所述第一控制开关的第一端和所述第一控制开关的第二端导通，且通过所述第二控制开关的控制端，控制所述第二控制开关的第一端和所述第二控制开关的第二端导通，使所述第一侧单体电池和所述第二侧单体电池的两侧单体电池的两侧电压之间进行电压交换，以均衡所述待均衡电池组。

进一步的，所述电池均衡控制系统还包括：至少一个开关组，至少一个开关组的状态为常开状态；

所述至少一个开关组的控制端与所述控制器相连；

所述至少一个开关组的第一端和所述至少一个开关组的第二端还设置在所述转换回路上；

当满足电池均衡条件时，所述控制器用以通过所述至少一个开关组的控制端，控制所述至少一个开关组的第一端和所述至少一个开关组的第二端导通，所述转换器用以使所述第一侧单体电池和所述第二侧单体电池的两侧单体电池的两侧电压之间进行电压交换，以均衡所述待均衡电池组。

进一步的，所述电池均衡控制系统还包括：至少两个开关组，至少两个开关组的状态为常开状态；至少两个开关组分别设置在所述检测器和所述转换器的两侧，以形成第一侧开关组和第二侧开关组；

第一侧开关组的第一端与所述第一侧单体电池相连，第一侧开关组的第二端与所述检测器的第一端相连，所述第一侧开关组的控制端与所述控制器相连；

所述第二侧开关组的第一端与所述第二侧单体电池相连，所述第二侧开关组的第二端与所述检测器的第一端相连，所述第二侧开关组的控制端与所述控制器相连；

所述控制器用以通过所述第一侧开关组的控制端，控制所述第一侧开关组的第一端和第一侧开关组的第二端导通，所述检测器用以检测所述第一侧单体电池的电压值；

所述控制器用以通过所述第二侧开关组的控制端，控制所述第二侧开关组的第一端和第二侧开关组的第二端导通，所述检测器用以检测所述第二侧单体电池的电压值。

进一步的，所述电池均衡控制系统还包括：

所述第一侧开关组的第二端还与所述转换器的第一端相连，所述第二侧开关组的第二端还与所述转换器的第一端相连；

当满足电池均衡条件时，所述控制器用以通过控制所述第一侧开关组的控制端，使所述第一侧开关组的第一端和所述第一侧开关组的第二端导通，且通过控制所述第二侧开关组的控制端，使所述第二侧开关组的第一端和所述第二侧开关组的第二端导通，从而使得所述转换器进行电压均衡。

进一步的，每个开关组均包括第一开关、第二开关以及第三开关；

所述第一开关和所述第二开关设置在检测回路，以在第一开关和第二开关导通时，所述检测器能够检测单体电池的电压值；

所述第一开关和所述第三开关设置在所述转换回路，以在所述第一开关和所述第三开关导通时，所述转换器能够在所述第一侧单体电池和所述第二侧单体电池之间进行电压均衡。

进一步的，所述第一开关、第二开关和第三开关均为双向导通的场效应管。

进一步的，所述开关组还包括：电容，所述电容串联在相邻两个单体电池对应的所述第一开关的第二端之间。本实用新型提供的一种储能装置，包括：至少两个单体电池，以及设置在至少两个单体电池之间的电池均衡控制系统，所述电池均衡控制系统为根据上述实施例任一项所述的电池均衡控制系统。

本实用新型提供的电池均衡控制系统以及储能装置，电池均衡控制系统设置在至少两个单体电池之间，电池均衡控制系统包括：检测器、控制器以及转换器，检测器与控制器相连，控制器与转换器相连；至少两个单体电池设置在检测器和转换器的两侧转换器；第一侧单体电池、第二侧单体电池、以及检测器组成检测回路；第一侧单体电池、第二侧单体电池以及转换器组成转换回路；检测器通过检测回路检测第一侧单体电池和第二侧单体电池的电压值；控制器根据第一侧单体电池和第二侧单体电池的电压值，确定是否满足电池均衡条件，并在满足电池均衡条件后，控制转换器通过转换回路在第一侧单体电池和第二侧单体电池的两侧单体电池之间进行电压均衡，能够缓解现有均衡方案的不足，实现单体电芯之间的主动均衡，可用于较大容量的储能锂电池组充放电管理。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种电池均衡控制系统的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的电池均衡控制系统的控制方法的流程图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种电池均衡控制系统的结构图；

图4为本实用新型实施例提供的再一种电池均衡控制系统的结构图；

图5为本实用新型实施例提供的电池均衡控制系统设置在两个电池组之间的结构图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合附图进行详细说明：

结合图1所示，本实用新型提供了一种电池均衡控制系统，所述电池均衡控制系统设置在至少两个单体电池之间，所述电池均衡控制系统包括：检测器110、控制器120以及转换器130；检测器110与控制器120相连；控制器120与转换器130相连；

至少两个单体电池分别设置在检测器110和转换器130的两侧，形成第一侧单体电池和第二侧单体电池；其中，第一侧单体电池100和第二侧单体电池200这两侧包括的单体电池的个数可以不相同，也可以相同。

第一侧单体电池100、第二侧单体电池200、以及检测器110组成检测回路；

第一侧单体电池100、第二侧单体电池200以及转换器130组成转换回路；

检测器110用以通过检测回路检测第一侧单体电池100和第二侧单体电池200的电压值；

控制器120用以根据第一侧单体电池100和第二侧单体电池200的电压值，确定是否满足电池均衡条件，并在满足电池均衡条件后，控制转换器130通过转换回路在第一侧单体电池100和第二侧单体电池200的两侧单体电池之间进行电压均衡。

其中，满足电池均衡条件为检测器110和转换器130两侧的单体电压的电压值的压差在大于第一阈值内。结合图2所示，具体过程可以为：步骤S11：判断两侧的单体电压的电压值的压差是否大于第一阈值，如果是，则步骤S12启动电压均衡处理，如果否，则步骤S13继续检测电池电压值，步骤S14判断两侧的单体电压的电压值的压差是否小于第二阈值，如果是，则步骤S15关闭电压均衡处理，如果否，则步骤S16持续进行电压均衡处理。

结合图1所示，当检测器110和转换器130两侧的单体电压，即第一侧单体电池100，第二侧单体电池200，第一侧单体电池100为一个第一单体电池，第二侧单体电池200为一个第二单体电池，检测器110分别设置在连接第一单体电池和第二单体电池，检测第一单体电池和第二单体电池的电压值，可以得到第一单体电池的第一电压值，第二单体电池的第二电压值，并发送给控制器120；控制器120用以判断第一电压值和第二电压值的大小，并第一电压值与第二电压值之间的压差大于第一阈值时，满足启动电压均衡条件，当第一电压值大于第二电压值时，采用转换回路将第一单体电池中的电压传输到第二单体电池中，从而均衡第二单体电池。同样的，当第一电压值小于第二电压值时，采用转换器130将第二单体电池中的电压传输到第一单体电池中，从而均衡第一单体电池。这样能够缓解现有均衡方案的不足，实现至少两个单体电芯之间的主动均衡，可用于较大容量的储能锂电池组充放电管理。

作为一个示例，当检测器110和转换器130两侧的单体电压，即第一侧单体电池，第二侧单体电池，第一侧单体电池可以包括至少两个单体电池，第二侧单体电池可以包括至少两个单体电池，至少两个单体电池作为被均衡方进行均衡。

在一些实施例中，转换器130包括变压器、控制开关；控制开关、第一侧单体电池100、第二侧单体电池200、变压器组成转换回路；控制开关的状态为常开状态；

变压器和控制开关的第一端均与第一侧单体电池100相连，变压器和控制开关的第二端均与第二侧单体电池200相连，控制开关的控制端与控制器120相连；

当满足电池均衡条件时，控制器120用以通过控制开关的控制端，控制控制开关的第一端和控制开关的第二端导通，变压器用以对第一侧单体电池100和第二侧单体电池200的两侧单体电池的两侧电压之间进行电压交换。这样可以通过控制开关的设置，在不进行均衡处理时，切断两个单体电池的物理连接，避免转换器130误动。

其中，结合图3所示，控制开关包括第一控制开关132和第二控制开关133；

第一控制开关132的第一端与第一侧单体电池100相连，第一控制开关132的第二端与变压器131相连，第一控制开关132的控制端与控制器120相连；

第二控制开关133的第一端与第二侧单体电池200相连，第二控制开关133的第二端与变压器131相连，第二控制开关133的控制端与控制器120相连。

当满足电池均衡条件时，控制器120用以通过第一控制开关132的控制端，控制第一控制开关132的第一端和第一控制开关132的第二端导通，且通过第二控制开关133的控制端，控制第二控制开关133的第一端和第二控制开关133的第二端导通，使第一侧单体电池100和第二侧单体电池200的两侧单体电池的两侧电压之间进行电压交换。即，在第一侧单体电池100大于第二侧单体电池200时，将第一侧单体电池100将第二侧单体电池200输出给电压，将第二侧单体电池200将第一侧单体电池100输出给电压。

当然为了避免转换器130误动的情况，电池均衡控制系统还包括：至少一个开关组，至少一个开关组的状态为常开状态；

至少一个开关组的控制端与控制器120相连；

至少一个开关组的第一端和至少一个开关组的第二端还设置在转换回路上；

当满足电池均衡条件时，控制器120用以通过至少一个开关组的控制端，控制至少一个开关组的第一端和至少一个开关组的第二端导通，转换器130用以使第一侧单体电池100和第二侧单体电池200的两侧电压之间进行电压交换。

作为一个示例，结合图4所示，至少一个开关组以一个开关组140为例，开关组140的控制端与控制器120相连；开关组140的第一端和转换器130的第一端相连，开关组140的第二端和第一侧单体电池100相连；当满足电池均衡条件时，控制器120用以通过开关组140的控制端，控制开关组140的第一端和开关组140的第二端导通，转换器130使第一侧单体电池100和第二侧单体电池200的两侧电压之间进行电压交换。

当然，本实用新型提供的电池均衡控制系统还包括：至少两个开关组，至少两个开关组的状态为常开状态。至少两个开关组分别设置在检测器110和转换器130的两侧，以形成第一侧开关组和第二侧开关组。

第一侧开关组的第一端与第一侧单体电池相连，第一侧开关组的第二端与检测器的第一端相连，第一侧开关组的控制端与控制器相连；

第二侧开关组的第一端与第二侧单体电池相连，第二侧开关组的第二端与检测器的第一端相连，第二侧开关组的控制端与控制器相连；

控制器用以通过第一侧开关组的控制端，控制第一侧开关组的第一端和第一侧开关组的第二端导通，检测器用以检测第一侧单体电池的电压值；

控制器用以通过第二侧开关组的控制端，控制第二侧开关组的第一端和第二侧开关组的第二端导通，检测器用以检测第二侧单体电池的电压值。

电池均衡控制系统还包括：

第一侧开关组的第二端还与转换器的第一端相连，第二侧开关组的第二端还与转换器的第一端相连。

当满足电池均衡条件时，控制器用以通过控制第一侧开关组的控制端，使第一侧开关组的第一端和第一侧开关组的第二端导通，且通过控制第二侧开关组的控制端，使第二侧开关组的第一端和第二侧开关组的第二端导通，从而使得转换器进行电压均衡。

作为一个示例，两个开关组均包括第一开关、第二开关以及第三开关；其中，第一开关、第二开关以及第三开关的个数均可以为1个或者2个，如图5所示，为2个。

第一开关和第二开关设置在检测回路，以在第一开关和第二开关导通时，检测器能够检测单体电池的电压值。

第一开关和第三开关设置在转换回路，以在第一开关和第三开关导通时，转换器能够在第一侧单体电池和第二侧单体电池之间进行电压均衡。

其中，检测回路具体的连接关系可以为：以下为第一侧开关组连接关系，第一开关的第一端与第一侧单体电池100的正极相连，第一开关的第二端与检测器110相连，第一开关的控制端与控制器120相连，第二开关的第一端与第一侧单体电池100的负极相连，第二开关的第二端与检测器110相连，第二开关的控制端与控制器120相连；当检测器检测第一侧单体电池100的电压值时，控制器通过第一开关的控制端，控制第一开关的第一端和第一开关的第二端导通，通过第二开关的控制端，控制第二开关的第一端和第二开关的第二端导通，从而在第一开关和第二开关导通时，检测器110能够检测单体电池的电压值。同样的，第二侧开关组的连接关系与第一侧开关组的相似，仅仅在于连接不同的单体电池，即，第二侧开关组中的第一开关的第一端与第二侧单体电池200的正极相连，第二侧开关组中的第二开关的第一端与第二侧单体电池200的负极相连，从而在关闭第二侧开关组中的第一开关和第二开关时，检测器检测第二侧单体电池200的电压值。

转换回路具体的连接关系可以为：以下为第一侧开关组连接关系，第一开关的第一端与第一侧单体电池100的正极相连，第一开关的第二端与转换器130相连，第一开关的控制端与控制器120相连，第三开关的第一端与第一侧单体电池100的负极相连，第三开关的第二端与转换器130相连，第三开关的控制端与控制器120相连；与第一侧单体电池100相同的，第二侧开关组连接关系与第一侧开关组连接关系相似，不同点在于，与第二侧单体电池200相连，在转换器130进行电压均衡时，需要控制第一侧开关组中的第一开关和第三开关，以及第二侧开关组中的第一开关和第三开关导通，从而能够在两个单体电池之间进行均衡。

其中，所述第一开关、第二开关以及第三开关均为双向导通的场效应管。

当开关组的个数与单体电池的个数相同时，每个开关组均与每一个单体电池相连，第一侧的开关组与上述第一侧开关组的连接方法相似，第二侧的开关组与上述第二侧开关组的连接方法相似。其中可以形成如图5所示，即，电池均衡控制系统设置在两个电池组之间。

结合图5所示，所述电池均衡控制系统包括：至少两个开关组组成第一开关阵列和至少两个开关组组成第二开关阵列，一个检测器、一个控制器、以及一个转换器。两侧的单体电池为锂电池组串。

锂电池组串1，用于储存输入的电能和对负载的放电输出，由LIP11至LIP1n的单体锂电芯组成。优选地，锂电池组串1的单体电芯数量不大于10；锂电池组串2，用于储存输入的电能和对负载的放电输出，由LIP21至LIP2n的单体锂电芯组成。优选地，锂电池组串1的单体电芯数量不大于10；具体地，单体锂电芯的电压为2.3V至4.2V。

开关阵列1，根据控制器的指令将电池组串1中的LIP11至LIP1n的单体电芯依次桥接至阵列母线1；开关阵列2，根据控制器的指令将电池组串2中的LIP21至LIP2n的单体电芯依次桥接至阵列母线2；开关阵列1和开关阵列2由N沟道MOSFET按图4所示联结组成，实施例中，MOSFET选用LRC公司的LN2324，VDS＝20V，RDS≤12.5毫欧，VGS@2.5V，IDS＝8A。

阵列母线1，将开关阵列1选择的锂电池组串1中的单体电芯与检测器和转换器连接；阵列母线2，将开关阵列2选择的锂电池组串2中的单体电芯与检测器和转换器连接。

检测器，对阵列母线1和阵列母线2上连接的单体电芯进行电压采样，送至控制器进行AD转换，作为控制器的一项输入参数。通过阵列母线1，将开关阵列1选择的锂电池组串1中的单体电芯与检测器和转换器连接；通过阵列母线2，将开关阵列2选择的锂电池组串2中的单体电芯与检测器和转换器连接。

控制器，根据程序设定和各项条件对电池均衡控制系统进行控制。控制器可以采用ARM公司的STM32F030R8C6,内嵌16通道12位ADC，可以满足系统对外部信号采样精度的需求；

转换器，根据控制器的指令将阵列母线1连接的单体电芯中的能量向阵列母线2上连接的单体电芯中转移，或将阵列母线2连接的单体电芯中的能量向阵列母线1上连接的单体电芯中转移，实现锂电池组串1和锂电池组串2中的单体电芯之间的双向主动均衡控制。转换器由N沟道MOSFET Q25、Q26和高频变压器T1组成，实施例中，Q25、Q26选用LRC公司的LN2324，VDS＝20V，RDS≤12.5毫欧，VGS@2.5V，IDS＝8A。T1采用TDK公司的PQ20/16型磁芯绕制，磁芯材质为PC40，在50KHz的反激模式下可以满足20W左右的功率传递。

如图4所述的电池均衡控制系统的一种工作过程为：控制器先进行初始化，然后输出控制信号到开关阵列驱动，进一步控制开关阵列1和开关阵列2上的MOSFET，按递增的排序依次将锂电池组串1和锂电池组串2上的单体电芯桥接至阵列母线1和阵列母线2，对全部单体锂电芯的电压进行检测。具体地，先开通Q31、Q32、Q21、Q22，将锂电池组串1中的单体电芯LIP11桥接至阵列母线1，同时开通Q33、Q34、Q23、Q24，将锂电池组串2中的单体电芯LIP21桥接至阵列母线2；进一步，阵列母线1和阵列母线2上的电压经检测器模块处理后送至控制器的AD转换口，完成对单体电芯LIP11和LIP21的电压采样转换；下一步骤，关闭Q31、Q32、Q21、Q22，使锂电池组串1中的单体电芯LIP11脱离阵列母线1，同时关闭Q33、Q34、Q23、Q24，使锂电池组串2中的单体电芯LIP21脱离阵列母线2；下一步骤，开通Q27、Q28、Q13、Q14，将锂电池组串1中的单体电芯LIP12桥接至阵列母线1；在电容C1上表现为上正下负，同时开通Q29、Q30、Q15、Q16，将锂电池组串2中的单体电芯LIP22桥接至阵列母线2，在电容C2上表现为上正下负。进一步，阵列母线1和阵列母线2上的电压经检测器模块处理后送至控制器的AD转换口，完成对单体电芯LIP12和LIP22的电压采样转换；依此类推，按递增顺序完成对全部单体锂电芯的电压采样转换，不再赘述。对全部单体锂电芯的电压采样转换数据用于均衡控制的判断依据，具体为：取锂电池组串1中的单体电芯电压最大值和锂电池组串2中的单体电芯电压最小值，当锂电池组串1中的单体电芯电压最大值减去锂电池组串2中的单体电芯电压最小值的压差大于设定值，符合均衡条件时，将锂电池组串1中对应的最大电压值的单体电芯通过开关阵列1桥接至阵列母线1，将锂电池组串2中对应的最小电压值的单体电芯通过开关阵列2桥接至阵列母线2，控制器输出PWM控制信号经开关阵列驱动后送至转换器中的Q26，Q26、T1、Q25组成反激变换电路，将阵列母线1上的单体电芯中的电能向阵列母线2上的单体电芯中输送，此时N沟道MOSFET Q25的体二极管为反激电路输出侧的整流二极管。反激电路的具体工作过程为：当Q26导通时，高频变压器T1的输入侧绕组为上正下负，在高频变压器T1的输出侧绕组上感应出上负下正的电压，Q25漏-源之间电压为上正下负，Q25的体二极管反向截止，阵列母线1上的单体电芯向高频变压器T1储能。当Q26断开时，高频变压器T1的输入侧绕组为上负下正，在高频变压器T1的输出侧绕组上感应出上正下负的电压，Q25漏-源之间电压为上负下正，Q25的体二极管正向导通，高频变压器T1中储存的能量馈送至阵列母线2上的单体电芯中，接着进行下一个开关周期的能量变送。进一步地，当检测到阵列母线1上的最大电压减去阵列母线2上的最小电压差值小于设定值时，退出均衡状态。开通均衡的压差设定值大于退出均衡的压差设定值，本实施例中，此开通均衡的压差设定值比退出均衡的压差设定值大50mV，实现迟滞均衡控制；下一个步骤，取锂电池组串2中的单体电芯电压最大值和锂电池组串1中的单体电芯电压最小值，当锂电池组串2中的单体电芯电压最大值减去锂电池组串1中的单体电芯电压最小值的压差大于设定值，符合均衡条件时，将锂电池组串2中对应的最大电压值的单体电芯通过开关阵列2桥接至阵列母线2，将锂电池组串1中对应的最小电压值的单体电芯通过开关阵列1桥接至阵列母线1，控制器输出PWM控制信号经开关阵列驱动后送至转换器中的Q25，Q25、T1、Q26组成反激变换电路，将阵列母线2上的单体电芯中的电能向阵列母线1上的单体电芯中输送，此时N沟道MOSFET Q26的体二极管为反激电路输出侧的整流二极管。反激电路的具体工作过程为：当Q25导通时，高频变压器T1的输入侧绕组为上正下负，在T1的输出侧绕组上感应出上负下正的电压，Q26漏-源之间电压为上正下负，Q26的体二极管反向截止，阵列母线2上的单体电芯向高频变压器T1储能。当Q25断开时，高频变压器T1的输入侧绕组为上负下正，在T1的输出侧绕组上感应出上正下负的电压，Q26漏-源之间电压为上负下正，Q26的体二极管正向导通，高频变压器T1中储存的能量馈送至阵列母线1上的单体电芯中，接着进行下一个开关周期的能量变送。进一步地，当检测到阵列母线2上的最大电压减去阵列母线1上的最小电压差值小于设定值时，退出均衡状态。开通均衡的压差设定值大于退出均衡的压差设定值，本实施例中，此开通均衡的压差设定值比退出均衡的压差设定值大50mV，实现迟滞均衡控制；依此类推，电池组串1和电池组串2上的单体电芯在控制器的控制逻辑下配对进行均衡充放电，使单体电芯上的压差减小，实现储能锂电池组较大容量的主动均衡控制。

再结合图4所示，锂电池组的均衡系统的第二种工作过程为：可以将均衡双方的单体电池个数包括至少两个，与均衡双方的单体电池为一个时相似，例如，检测出LIP11和LIP12的电压之和与LIP21的电压压差在阈值范围内时，即满足均衡条件时，在LIP11和LIP12的电压之和小于LIP21的电压时，需要LIP21将电压度给LIP11和LIP12，其中，可以将LIP21的电压均与分配给LIP11和LIP12，也可以将LIP21的电压按照比例分配给LIP11和LIP12，该比例为LIP11和LIP12剩余电量的比例而定，具体来说，控制器生成LIP11和LIP12需要均衡的电压量，控制器120控制Q21、Q22、Q31、Q32导通，控制Q26、Q25导通，控制Q23、Q24、Q33、Q34导通，使得LIP21按照控制器生成的LIP11需要均衡的电压量均衡给LIP11，然后，断开Q21、Q22、Q31、Q32，控制Q13、Q14、Q27、Q28导通，使得LIP21按照控制器生成的LIP12需要均衡的电压量均衡给LIP12。

当然，还可以将均衡方为至少两个，被均衡方为一个；还可以将均衡方为至少两个，被均衡方为至少两个，工作过程可以如上述所述。

所述电池均衡控制系统还包括：通讯接口模块，可与外部设备连接实现通讯功能。实施例中，通讯接口模块采用RS485双工模式，控制器120检测通讯接口状态，当有匹配的外部设备连接时，每5秒报送一次特定编码格式的电池组参数和工作状态。

本实用新型提供了一种储能装置，包括：至少两个单体电池，以及设置在至少两个单体电池之间的电池均衡控制系统，所述电池均衡控制系统为根据上述实施例任一项所述的电池均衡控制系统。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种电池均衡控制系统，其特征在于，所述电池均衡控制系统设置在至少两个单体电池之间，所述电池均衡控制系统包括：检测器、控制器以及转换器；所述检测器与所述控制器相连；所述控制器与所述转换器相连；

至少两个单体电池分别设置在所述检测器和所述转换器的两侧，以形成第一侧单体电池和第二侧单体电池；

所述第一侧单体电池、所述第二侧单体电池、以及所述检测器组成检测回路；

所述第一侧单体电池、所述第二侧单体电池以及所述转换器组成转换回路；

所述检测器用以通过检测回路检测所述第一侧单体电池和所述第二侧单体电池的电压值；

所述控制器用以根据所述第一侧单体电池和所述第二侧单体电池的电压值，确定是否满足电池均衡条件，并在满足电池均衡条件后，控制所述转换器通过转换回路在所述第一侧单体电池和所述第二侧单体电池的两侧单体电池之间进行电压均衡。

2.根据权利要求1所述的电池均衡控制系统，其特征在于，所述转换器包括变压器和控制开关，所述控制开关、所述第一侧单体电池、所述第二侧单体电池、所述变压器组成转换回路；所述控制开关的状态为常开状态；

所述变压器和所述控制开关的第一端均与所述第一侧单体电池相连，所述变压器和所述控制开关的第二端均与所述第二侧单体电池相连，所述控制开关的控制端与所述控制器相连；

当满足电池均衡条件时，所述控制器用以通过所述控制开关的控制端，控制所述控制开关的第一端和所述控制开关的第二端导通，所述变压器用以对所述第一侧单体电池和所述第二侧单体电池的两侧单体电池的两侧电压之间进行电压交换。

3.根据权利要求2所述的电池均衡控制系统，其特征在于，所述控制开关包括第一控制开关和第二控制开关；

所述第一控制开关的第一端与所述第一侧单体电池相连，所述第一控制开关的第二端与所述变压器相连，所述第一控制开关的控制端与所述控制器相连；

所述第二控制开关的第一端与所述第二侧单体电池相连，所述第二控制开关的第二端与所述变压器相连，所述第二控制开关的控制端与所述控制器相连；

所述控制器用以通过所述第一控制开关的控制端，控制所述第一控制开关的第一端和所述第一控制开关的第二端导通，且通过所述第二控制开关的控制端，控制所述第二控制开关的第一端和所述第二控制开关的第二端导通，使所述第一侧单体电池和所述第二侧单体电池的两侧单体电池的两侧电压之间进行电压交换。

4.根据权利要求1所述的电池均衡控制系统，其特征在于，所述电池均衡控制系统还包括：至少一个开关组，至少一个开关组的状态为常开状态；

所述至少一个开关组的控制端与所述控制器相连；

所述至少一个开关组的第一端和所述至少一个开关组的第二端还设置在所述转换回路上；

当满足电池均衡条件时，所述控制器用以通过所述至少一个开关组的控制端，控制所述至少一个开关组的第一端和所述至少一个开关组的第二端导通，所述转换器用以使所述第一侧单体电池和所述第二侧单体电池的两侧电压之间进行电压交换。

5.根据权利要求1所述的电池均衡控制系统，其特征在于，所述电池均衡控制系统还包括：至少两个开关组，至少两个开关组的状态为常开状态；至少两个开关组分别设置在所述检测器和所述转换器的两侧，以形成第一侧开关组和第二侧开关组；

第一侧开关组的第一端与所述第一侧单体电池相连，第一侧开关组的第二端与所述检测器的第一端相连，所述第一侧开关组的控制端与所述控制器相连；

所述第二侧开关组的第一端与所述第二侧单体电池相连，所述第二侧开关组的第二端与所述检测器的第一端相连，所述第二侧开关组的控制端与所述控制器相连；

所述控制器用以通过所述第一侧开关组的控制端，控制所述第一侧开关组的第一端和第一侧开关组的第二端导通，所述检测器用以检测所述第一侧单体电池的电压值；

所述控制器用以通过所述第二侧开关组的控制端，控制所述第二侧开关组的第一端和第二侧开关组的第二端导通，所述检测器用以检测所述第二侧单体电池的电压值。

6.根据权利要求5所述的电池均衡控制系统，其特征在于，所述电池均衡控制系统还包括：

所述第一侧开关组的第二端还与所述转换器的第一端相连，所述第二侧开关组的第二端还与所述转换器的第一端相连；

当满足电池均衡条件时，所述控制器用以通过控制所述第一侧开关组的控制端，使所述第一侧开关组的第一端和所述第一侧开关组的第二端导通，且通过控制所述第二侧开关组的控制端，使所述第二侧开关组的第一端和所述第二侧开关组的第二端导通，从而使得所述转换器进行电压均衡。

7.根据权利要求5或6所述的电池均衡控制系统，其特征在于，每个开关组均包括第一开关、第二开关以及第三开关；

所述第一开关和所述第二开关设置在检测回路，以在第一开关和第二开关导通时，所述检测器能够检测单体电池的电压值；

所述第一开关和所述第三开关设置在所述转换回路，以在所述第一开关和所述第三开关导通时，所述转换器能够在所述第一侧单体电池和所述第二侧单体电池之间进行电压均衡。

8.根据权利要求7所述的电池均衡控制系统，其特征在于，所述第一开关、第二开关和第三开关均为双向导通的场效应管。

9.根据权利要求7所述的电池均衡控制系统，其特征在于，所述开关组还包括：电容，所述电容串联在相邻两个单体电池对应的所述第一开关的第二端之间。

10.一种储能装置，其特征在于，包括：至少两个单体电池，以及设置在至少两个单体电池之间的电池均衡控制系统，所述电池均衡控制系统为根据权利要求1-9任一项所述的电池均衡控制系统。

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