本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法。

背景技術(shù)：

在電力領(lǐng)域，鋰電池以其能量密度高、體積小、環(huán)保等優(yōu)勢逐漸成為電動汽車、儲能以及通信后備電源的主流動力來源。

在實際使用時，鋰電池均采用電池組的形式。但鋰電池在生產(chǎn)時由于環(huán)境、生產(chǎn)機器等方面的原因會不可避免地出現(xiàn)的微小性能差異，這就導(dǎo)致了鋰電池組中的每個鋰電池可能出現(xiàn)每節(jié)電池的電壓值不同的情況，在多次使用后，這些電池的電壓差會逐漸增大，如果不及時進(jìn)行均衡處理，這些不斷增大的不一致性會導(dǎo)致鋰電池組的壽命提前耗盡。

目前常見的均衡方式是采用被動均衡電路，該被動均衡電路主要通過在每節(jié)電池單體兩端并聯(lián)一個功率電阻和開關(guān)，當(dāng)某節(jié)電池電壓較高時，吸合開關(guān)，消耗部分電量，直至達(dá)到均衡狀態(tài)。

這樣的均衡電路雖然可以在一定程度上對電池進(jìn)行均衡處理。但是，由于均衡過程是將電能轉(zhuǎn)化為熱能，其散熱過程就必須配置相應(yīng)的冷卻設(shè)備，這就使得工業(yè)生產(chǎn)中的成本大大增加并且將電能轉(zhuǎn)化成熱能會造成無謂的電力浪費；此外，如果散熱不合理的話，會導(dǎo)致整個電池組合均衡模塊溫度過高，導(dǎo)致電池加速衰減以及均衡模塊燒毀的后果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法，該方法能夠?qū)㈦姵亟M中電壓高的電池中的電量轉(zhuǎn)化到電壓低的電池中，取代了將電能轉(zhuǎn)化成熱能的均衡流程，同時采用多層均衡電路的組成形式，能夠同時對多電池組組成的電池陣列進(jìn)行均衡，不僅節(jié)約了能源，還降低了電池因為散熱不當(dāng)而導(dǎo)致壽命耗盡過快的風(fēng)險。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實施方式提供了一種用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法，所述電池組包括串聯(lián)的多個電池單元，所述多層均衡電路中的每一層均衡電路包括串聯(lián)的至少一個均衡單元，每一個均衡單元包括串聯(lián)的兩個可控開關(guān)和一個電感器，所述串聯(lián)的兩個可控開關(guān)連接到所述多個電池單元中的串聯(lián)的至少兩個電池單元的兩端，所述一個電感器連接在所述兩個可控開關(guān)之間的節(jié)點與所述至少兩個電池單元的中間節(jié)點之間，該中間節(jié)點將所述至少兩個電池單元分成電池單元數(shù)量相同的兩組電池單元，所述方法包括：檢測每一個電池單元兩端的電壓；接收檢測到的每一個電池單元兩端的電壓，根據(jù)所述電壓逐層控制所述多層均衡電路中的每一層均衡電路執(zhí)行電壓均衡操作。

優(yōu)選地，將所述第一特征電壓值和所述第二特征電壓值分別與預(yù)設(shè)的第二閾值電壓作比較運算，并根據(jù)判斷結(jié)果控制主動均衡機制的開啟和關(guān)閉。

優(yōu)選地，所述接收檢測到的每一個電池單元兩端的電壓，根據(jù)所述電壓逐層控制所述多層均衡電路中的每一層均衡電路執(zhí)行電壓均衡操作包括：針對每一層均衡電路，對該層均衡電路中的均衡單元間隔執(zhí)行電壓均衡操作。

優(yōu)選地，所述接收檢測到的每一個電池單元兩端的電壓，根據(jù)所述電壓逐層控制所述多層均衡電路中的每一層均衡電路執(zhí)行電壓均衡操作包括：針對每一個均衡單元，判斷檢測到的該均衡單元連接的兩組電池單元中的一組電池單元兩端的電壓是否大于另一組電池單元兩端的電壓；在判斷所述一組電池單元兩端的電壓大于所述另一組電池單元兩端的電壓的情況下，閉合該均衡單元中的兩個可控開關(guān)中與所述一組電池單元對應(yīng)的第一可控開關(guān)，使得所述一組電池單元給該均衡單元中的電感器充電；在給所述電感器充電結(jié)束后，斷開所述第一可控開關(guān)，閉合所述兩個可控開關(guān)中的第二可控開關(guān)，使得所述電感器對所述另一組電池單元進(jìn)行充電，以均衡所述兩組電池單元兩端的電壓。

優(yōu)選地，所述判斷檢測到的該均衡單元連接的兩組電池單元中的一組電池單元兩端的電壓是否大于另一組電池單元兩端的電壓包括：判斷所述兩組電池單元兩端的電壓的差值是否大于預(yù)設(shè)值；所述在判斷所述一組電池單元兩端的電壓大于所述另一組電池單元兩端的電壓的情況下，閉合該均衡單元中的兩個可控開關(guān)中與所述一組電池單元對應(yīng)的第一可控開關(guān)，使得所述一組電池單元給該均衡單元中的電感器充電包括：在判斷所述兩組電池單元兩端的電壓的差值大于所述預(yù)設(shè)值的情況下，閉合所述第一可控開關(guān)，以使得所述一組電池單元對所述電感器充電。

優(yōu)選地，所述在判斷所述兩組電池單元兩端的電壓的差值大于所述預(yù)設(shè)值的情況下，閉合所述第一可控開關(guān)，以使得所述一組電池單元對所述電感器充電包括：如果所述兩組電池單元兩端的電壓的差值減小到初始差值的一半，則斷開所述第一可控開關(guān)，以停止給所述電感器充電，所述初始差值為開始給所述電感器充電時所述兩組電池單元兩端的電壓的差值。

優(yōu)選地，該方法還包括：在檢測到所述兩組電池單元兩端的電壓都小于預(yù)定電壓的情況下，不對所述兩組電池單元進(jìn)行均衡。

優(yōu)選地，所述多層均衡電路中的第一層均衡電路中的每一個均衡單元所連接的電池單元的數(shù)量為2個。

優(yōu)選地，所述多層均衡電路中的最后一層均衡電路包括一個均衡單元，與該一個均衡單元連接的兩組電池單元中的每一組電池單元的數(shù)量為所述多個電池單元的數(shù)量的一半。

優(yōu)選地，所述多層均衡電路中的下一層均衡電路中的每一個均衡單元所連接的電池單元的數(shù)量是所述多層均衡電路中的上一層均衡電路中的每一個均衡單元所連接的電池單元的數(shù)量的兩倍。

通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的實施方式所提供的用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法能夠?qū)㈦姵亟M中電壓高的電池中的電量轉(zhuǎn)化到電壓低的電池中，取代了將電能轉(zhuǎn)化成熱能的均衡流程，同時采用多層均衡電路的組成形式，能夠同時對多電池組組成的電池陣列進(jìn)行均衡，不僅節(jié)約了能源，還降低了電池因為散熱不當(dāng)而導(dǎo)致壽命耗盡過快的風(fēng)險。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施方式的用于實施根據(jù)本發(fā)明的實施方式的多層均衡電路的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施方式的用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法的流程圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法的流程圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法的流程圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法的流程圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法的流程圖；以及

圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法的流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

本發(fā)明的實施方式提供了一種用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法，電池組包括串聯(lián)的多個電池單元，多層均衡電路中的每一層均衡電路包括串聯(lián)的至少一個均衡單元，每一個均衡單元包括串聯(lián)的兩個可控開關(guān)和一個電感器，串聯(lián)的兩個可控開關(guān)連接到多個電池單元中的串聯(lián)的至少兩個電池單元的兩端，電感器連接在兩個可控開關(guān)之間的節(jié)點與至少兩個電池單元的中間節(jié)點之間，該中間節(jié)點將至少兩個電池單元分成電池單元數(shù)量相同的兩組電池單元。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的用于實施根據(jù)本發(fā)明的實施方式的多層均衡電路的示意圖。如圖1所示，圖1中示出了電池組可以包括16個串聯(lián)的電池單元b1～b16。第一層均衡電路可以包括16個可控開關(guān)s1～s16和8個電感器l1～l8，其中第一層均衡電路的均衡單元可以包括8個，例如其中一個均衡單元可以包括可控開關(guān)s1、s2和電感器l1。這兩個可控開關(guān)s1和s2串聯(lián)并連接到電池單元b1和b2的兩端，電感器l1連接在串聯(lián)的電池單元b1和b2之間的節(jié)點與可控開關(guān)s1和s2的之間的節(jié)點之間。這樣，8個均衡單元串聯(lián)連接。

同樣地，第二層均衡電路可以包括8個可控開關(guān)s21～s28和4個電感器l21～l24，其中第二層均衡電路的均衡單元可以包括4個，例如其中一個均衡單元可以包括可控開關(guān)s21、s22和電感器l21。這兩個可控開關(guān)s21和s22串聯(lián)并連接到串聯(lián)的4個電池單元b1～b4的兩端，電感器l21連接在電池單元b2和b3之間的節(jié)點與可控開關(guān)s21和s22的之間的節(jié)點之間。也就是說，電感器l21將4個電池單元b1～b4分成數(shù)量相同的兩組電池單元，一組包括電池單元b1和b2，另一組包括電池單元b3和b4。這樣，4個均衡單元串聯(lián)連接。

第三層和第四層均衡電路的結(jié)構(gòu)與前兩層均衡電路的結(jié)構(gòu)類似，只是可控開關(guān)和電感器的數(shù)量逐層減半。圖1中示出的第四層均衡電路為最后一層均衡電路，其包括一個均衡單元。

雖然圖1中示出了16個電池單元和四層均衡電路，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，電池單元的數(shù)量可以是任意的，多層均衡電路的層數(shù)也可以是任意的。出于優(yōu)化結(jié)構(gòu)的考慮，電池單元的數(shù)量可以是2ⁿ個，多層均衡電路為n層，其中n是大于1的正整數(shù)。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一實施方式的用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法的流程圖。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供了一種用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法，該多層均衡電路如圖1所示，該電池組包括串聯(lián)的多個電池單元，該主動均衡方法可以包括：

在步驟s11中，檢測每一個電池單元兩端的電壓；可以例如使用電壓傳感器來檢測每一個電池單元兩端的電壓。

在步驟s12中，接收檢測到的每一個電池單元兩端的電壓，根據(jù)該電壓逐層控制多層均衡電路中的每一層均衡電路執(zhí)行電壓均衡操作。

例如，參考圖1，先控制第一層均衡電路對電池單元b1～b16進(jìn)行電壓均衡，再控制第二層均衡電路對電池單元b1～b16進(jìn)行均衡，以此類推，直至控制最后一層(圖1中示出的第四層)均衡電路對電池單元b1～b16進(jìn)行均衡。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一實施方式的用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法的流程圖。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供了一種用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法，該多層均衡電路如圖1所示，該電池組包括串聯(lián)的多個電池單元，該主動均衡方法可以包括：

在步驟s21中，檢測每一個電池單元兩端的電壓；可以例如使用電壓傳感器來檢測每一個電池單元兩端的電壓。

在步驟s22中，接收檢測到的每一個電池單元兩端的電壓，根據(jù)電壓逐層控制多層均衡電路中的每一層均衡電路，對該層均衡電路中的均衡單元間隔執(zhí)行電壓均衡操作。

控制均衡單元間隔執(zhí)行電壓均衡操作，這樣能夠避免相鄰兩個均衡單元在均衡時相互干擾的問題。

繼續(xù)參考圖1，以第一層均衡單元為例，可以先控制第一層均衡電路對電池單元b1和b2、b5和b6、b9和b10、b13和b14進(jìn)行均衡，然后再對其余的電池單元進(jìn)行均衡。在對電池單元b1和b2、b5和b6、b9和b10、b13和b14進(jìn)行均衡時，斷開第一層均衡電路中與其余電池單元對應(yīng)的可控開關(guān)。另外，在執(zhí)行第一層均衡電路的均衡操作時，斷開其他層均衡電路中的可控開關(guān)。其他層均衡電路也可以執(zhí)行類似操作。

上述所列出的只是控制均衡單元間隔均衡的一種方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以理解為該間隔均衡還可以包括其他的實施方式，如先對b1和b2、b7和b8、b13和b14進(jìn)行均衡，再對b3和b4、b9和b10、b15和b16進(jìn)行均衡，最后再對其余均衡單元進(jìn)行均衡，這樣也可以避免在均衡時兩個相鄰的電池單元相互干擾的問題。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一實施方式的用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法的流程圖。如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供了一種用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法，該多層均衡電路如圖1所示，該電池組包括串聯(lián)的多個電池單元，該主動均衡方法可以包括：

在步驟s31中，檢測每一個電池單元兩端的電壓；可以例如使用電壓傳感器來檢測每一個電池單元兩端的電壓。

在步驟s32中，接收檢測到的每一個電池單元兩端的電壓，判斷檢測到的該均衡單元連接的兩組電池單元中的一組電池單元兩端的電壓是否大于另一組電池單元兩端的電壓；

在步驟s33中，在判斷一組電池單元兩端的電壓大于另一組電池單元兩端的電壓的情況下，閉合電壓較大的一組電池單元連接的可控開關(guān)，使得該一組電池單元給該均衡單元中的電感器充電；

在步驟s34中，在給電感器充電結(jié)束后，斷開電壓較大的一組電池單元連接的可控開關(guān)，閉合另一組電池單元連接的可控開關(guān)，使得電感器對該另一組電池單元進(jìn)行充電，以均衡兩組電池單元兩端的電壓。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一實施方式的用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法的流程圖。如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供了一種用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法，該多層均衡電路如圖1所示，該電池組包括串聯(lián)的多個電池單元，該主動均衡方法可以包括：

在步驟s41中，檢測每一個電池單元兩端的電壓；可以例如使用電壓傳感器來檢測每一個電池單元兩端的電壓。

在步驟s42中，判斷兩組電池單元的電壓的差值是否大于預(yù)設(shè)值；

在步驟s43中，在判斷兩組電池單元兩端的電壓的差值大于預(yù)設(shè)值的情況下，閉合電壓較大的一組電池單元連接的可控開關(guān)，以使得該一組電池單元對電感器充電；

在步驟s34中，在給電感器充電結(jié)束后，斷開電壓較大的一組電池單元連接的可控開關(guān)，閉合另一組電池單元連接的可控開關(guān)，使得電感器對該另一組電池單元進(jìn)行充電，以均衡兩組電池單元兩端的電壓。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一實施方式的用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法的流程圖。如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供了一種用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法，該多層均衡電路如圖1所示，該電池組包括串聯(lián)的多個電池單元，該主動均衡方法可以包括：

在步驟s51中，檢測每一個電池單元兩端的電壓；可以例如使用電壓傳感器來檢測每一個電池單元兩端的電壓。

在步驟s52中，判斷兩組電池單元的電壓的差值是否大于預(yù)設(shè)值；

在步驟s53中，在判斷兩組電池單元兩端的電壓的差值大于預(yù)設(shè)值的情況下，閉合電壓較大的一組電池單元連接的可控開關(guān)，以使得該一組電池單元對電感器充電；

在步驟s54中，在給電感器充電的過程中，判斷兩個組電池單元兩端的電壓的差值是否減小到初始差值的一半，其中初始差值為在開始給電感器充電時兩組電池單元兩端的電壓的差值，如果是，則停止給電感器充電并執(zhí)行步驟s55，如果不是，則繼續(xù)判斷。

在步驟s55中，在給電感器充電結(jié)束后，閉合另一組電池單元連接的可控開關(guān)，使得電感器對該另一組電池單元進(jìn)行充電，以均衡兩組電池單元兩端的電壓。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一實施方式的用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法的流程圖。如圖7所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供了一種用于利用多層均衡電路對電池組進(jìn)行主動均衡的方法，該多層均衡電路如圖1所示，該電池組包括串聯(lián)的多個電池單元，該主動均衡方法可以包括：

在步驟s61中，檢測每一個電池單元兩端的電壓；可以例如使用電壓傳感器來檢測每一個電池單元兩端的電壓。

在步驟s62中，判斷兩組電池單元的兩端的電壓是否都小于預(yù)定電壓，如果是，則該過程結(jié)束，如果不是，則執(zhí)行步驟s63；

在步驟s63中，判斷兩組電池單元的電壓的差值是否大于預(yù)設(shè)值；

在步驟s64中，在判斷兩組電池單元兩端的電壓的差值大于預(yù)設(shè)值的情況下，閉合電壓較大的一組電池單元連接的可控開關(guān)，以使得該一組電池單元對電感器充電；

在步驟s65中，在給電感器充電的過程中，判斷兩個組電池單元兩端的電壓的差值是否減小到初始差值的一半，其中初始差值為在開始給電感器充電時兩組電池單元兩端的電壓的差值，如果是，則停止給電感器充電并執(zhí)行步驟s66，如果不是，則繼續(xù)判斷。

在步驟s66中，在給電感器充電結(jié)束后，閉合另一組電池單元連接的可控開關(guān)，使得電感器對該另一組電池單元進(jìn)行充電，以均衡兩組電池單元兩端的電壓。

在本申請的一實施方式中，如圖1所示，該多層均衡電路中的第一層均衡電路中的每一個均衡單元所連接的電池單元的數(shù)量可以為2個。

在本申請的一實施方式中，該多層均衡電路中的最后一層均衡電路可以包括一個均衡單元，與該一個均衡單元連接的兩組電池單元b1～b16中的每一組電池單元b1～b16的數(shù)量為多個電池單元b1～b16的數(shù)量的一半。多層均衡電路中的下一層均衡電路中的每一個均衡單元所連接的電池單元b1～b16的數(shù)量是多層均衡電路中的上一層均衡電路中的每一個均衡單元所連接的電池單元b1～b16的數(shù)量的兩倍。

在以上的實施方式中，在每一層均衡電路執(zhí)行完電池均衡操作之后，可以斷開電感器l1～l41與電池單元b1～b16的連接(例如斷開可控開關(guān)s1～s32)。

以上的實施方式公開的方法可以由控制器來執(zhí)行?？刂破鞯氖纠梢园ㄍㄓ锰幚砥?、專用處理器、常規(guī)處理器、數(shù)字信號處理器(dsp)、多個微處理器、與dsp核心關(guān)聯(lián)的一個或多個微處理器、控制器、微控制器、專用集成電路(asic)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)電路、其他任何類型的集成電路(ic)、和/或狀態(tài)機等等。

在以上的實施方式中，可控開關(guān)s1～32均可以選用電磁繼電器，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解可控開關(guān)也可以為三極管、mos管等。

在以上的實施方式中，電壓傳感器1可以選用霍爾電壓傳感器，但本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以理解為其他電壓傳感器也是適用的。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。