描述:
[0076]图1是本发明实施例原理图。所述用电设备内所述电池组连接并给所述主负载、电附件供电；所述电池组内包括多个相互连接的电池单元，所述电池单元是电池包或单体；所述电附件是附件总成或所述附件总成内的附属器件，所述电池组内所述电池包或单体可串、并、混联；各所述电池单元依据其相互差异程度，分别连接并向所述电附件进行差异化放电，差异化放电包括不同能量、电流、时间、深度、温度的放电。本发明对称地利用所述电附件的差异性放电，单个所述电池单元连接并分别向所述用电附件或者其内的所述附属器件放电，由此能量差异性地消耗到所述用电附件或者其局部上面，对其放电进行控制的依据是各所述电池单元的相互差异程度，可以分为控制各个所述电池单元放电能量的多少、放电电流大小、放电时间长短、放电深度大小、放电温度高低，用放电不均衡巧妙对应了所述电池单元的不均衡，最后非常好地解决了任何原因、形式和规模的所述电池单元的差异。而所述用电附件此时还可以发挥其原有的电气功能，从而保证了“无论均衡功率密度有多大，用于均衡取出的能量基本不浪费”。
[0077]预后寿命时间越短的所述电池单元向所述电附件放电的能量越少、电流越小、时间越少、深度越小或者温度越低于放电时的标准值；预后寿命时间是所述电池单元的有效容量降低到一定程度的预计剩余时间，该时间不是剩余使用寿命时间，因为使用寿命时间是只计算充放电时间，而预后寿命时间是包括充电、放电、静置的剩余寿命全部时间。以此趋同为目标来调整分配各所述电池单元对所述电附件的放电，差的所述电池单元不要放电过深，或者分配的放电时间少一些，或者放电电流适当地小一些；或者同样放电时电池温度要保持得低一些。这些措施都可以保证差的所述电池单元充分地休养生息、以逸待劳。
[0078]所述电池单元首次参与均衡时，使用其预后寿命时间的经验值，是指第一次均衡系统投运前，要设置该型号所述电池单元的实验室测得的预后寿命时间经验值。运行开始后，此值会根据实际各种因素指标修正，比如实验室放电温度25度，放电电流1C，而实际应用有的是15度，有的是35度，平均放电倍率可能是0.5-1.5C，那么每个电池单元的所述预后寿命时间就都要在原标准值基础上做出经验公式的修正，并且还与实测容量每次的增减趋势强相关，这可以根据所测得的参数变化趋势进行曲线拟合外推，从而得出每个所述电池单元的预后寿命时间，以此再为基础对各所述电池单元的放电做出相应的对策性分配，寿命长的多为所述电附件干活，寿命短的少干活，从而最终使各所述电池单元实际寿命趋同。
[0079]图2是转换连接附件总成均衡实施例图。当一种所述附件总成使用的额定电压与所述电池包的标称电压相等时，比如电动汽车的所述电附件一般采用直流12V，正好与12V铅酸电池包的电压匹配，这时只要12V的所述电池包内的所述单体在制造时注意均衡就可以了，这一点在电池生产时只要保证操作的连续性和物料标识准确就都能做到，而长期生产和大范围的一致性要求则不必苛求。在使用时所述电池包内可不做均衡，而只在所述电池包之间做均衡，同样也是通过让每个所述电池包对所述电附件的差异性放电来实现，各所述电池包轮流给所述附件总成供电，好的所述电池包供电时间长，差的供电时间短，由此差异可由所述附件总成轮流用电来消除。其最大优点还在于电池出厂时可取消配伍这一工序，只要是同批次产品基本合格直接成组即可，甚至不同批次产品也可混用，使用状况不同的同型号所述电池包只要基本状况差不多，也可以在使用过程中随意换组混用。经过几个循环，这些随意混用的所述电池包预后寿命时间等参数可逐步趋同，即使是全新的和老的所述电池包混用，甚至都能保证寿命一致，但是请注意并非是放电使用时间的完全一致，而只是最终报废日期较一致，好的所述电池包多用多发挥效能，差的多休息等着和好的所述电池包最终一起寿终正寝。
[0080]目前在行业内，有的电附件在电池欠压时仍能工作，无疑是对电池有严重损伤的，技术上无疑是错误的。如果非要适应市场要求，在所述电池包已经较亏电的情况下让所述电附件都仍能工作，可以对所述电附件进行重新设计，使之在低电压时也能工作，加强散热设计，高电压时不烧毁即可。一个总设计原则是，电池是关键核心部件，电附件设计必须在适应客户需求基础上适当地为电池让路。
[0081]图3是转换连接附属器件均衡实施例图。所述单体还可分别连接所述附属器件。实际上在某些所述用电设备内，有的所述附件总成内还包含了很多个附属器件，如果每个所述附属器件所需的额定电压与所述单体的标称电压合适，就可以轮流从所述单体上按差异程度相应进行差异化取电了，在优秀的所述单体上多停留多取电一段时间多放电比如3秒，在落后的所述单体上少停留少一些时间少放电，比如2.8秒，甚至是不停留；或者每个所述附属器件所用的电流可稍有差异；由此可实现对多个所述单体的均衡。
[0082]图4是分别对应连接附属器件均衡实施例图。所述单体还可对应固定连接所述附属器件。所述附件总成内所述附属器件和所述单体等数量，各所述附属器件分别只连接一个所述单体，其用电差异和所述单体的差异程度随时匹配，以稍有差异的功率消耗各所述单体电能，从而使各所述单体趋于均衡。该方案要求每个所述单体都有引线，所述电池包可在格间引出抽头，由于所述电附件比所述主负载的电流要小，所以抽头体量不大，增本不多；但接线增多会对可靠性形成挑战，设计时要稍注意，但技术难度并不大；还要考虑所述附属器件损坏时显示报警和及时修理，否则有可能造成对应的所述单体少放电而过于优秀，但修复后仍能实现均衡。本方案适用于各所述附属器件用电功率允许稍有差异的场合，比如电动汽车上电加热座椅的各个电阻丝可单独从各所述单体上取电，各电阻丝在空间上交叉布置不会造成座椅温暖舒适度严重不均。
[0083]图5是带电源适配器的均衡实施例图。所述电池单元、电附件之间设置连接有电源适配器，以转换电压为所述电附件供电。实际应用中所述电附件额定电压并不一定与所述电池单元标称电压相匹配，随着所述电池单元的充放电以及静置时电压先高后低的变化，在电压低时所述电附件有可能不能良好运行，所以在所述电附件之前加上所述电源适配器，把所述电池单元的电压先进行转换，为所述电附件供电进行正常供电，而均衡原理不变。比如铅酸电池单体电压为2V，电动自行车控制器作为用电附件需5V供电，就可以配2V转5V的所述电源适配器，而不用整个电池组的48V再转5V供电。
[0084]图6是带测控单元的均衡实施例图。还设置有测控单元连接在所述电池组、电附件之间，所述测控单元检测并根据各所述电池单元充放电的能量、电流、时间、深度、温度差异控制所述电池单元与所述电附件之间放电时的分别连接与放电。所述测控单元连接所述电池组是为了检测所述电池组内各所述电池单元之间的运行的参数差异，即检测目前各所述电池单元之间的不均衡程度。所述测控单元连接所述电附件，是为了根据所测出的各所述电池单元之间的不均衡程度来控制所述电附件从各所述电池单元上进行匹配性的差异化取电。
[0085]所述测控单元根据各所述电池单元充放电的能量、电流、时间、深度、温度计算其预后寿命时间。现有均衡技术基本上都以电压或荷电状况作为监视所述电池单元是否均衡的指标，而本发明的预后寿命时间是通过测量所述电池单元的电压、荷电状况以及运行时的使用因素包括平均使用频度、充电电压、放电电压、充电电流、放电电流、放电温度、静置时间等因素进行拟合外推，请注意这些指标首先是针对所述主负载的，也包括针对所述电附件的那一部分。
[0086]预后寿命时间是所述电池单元的有效容量降低到一定程度的预计剩余时间，它包括了静置时不充电却自放电的时间，这是因为所述电池在放电运行后随时可能会出现严重不均衡，如果之后长期静置，这种不均衡是一直存在并且时刻变化的，所述电池单元是随时都在存活变化的生命体,寿命时间不包括休息时间是绝对不合理的,其寿命也是和休息有很大关系的，“带病不均衡休息”与“不带病均衡休息”的结果肯定是不一样的。而在使用者看来，最看中的也是预后寿命时间，也就是还有多长时间所述电池单元就需要更换，这是最有实际应用价值的，如果所有所述电池单元预期更换的时间都差不多，寿命都一样很长，当然是最理想的。
[0087]预后寿命时间越短的所述电池单元放电的能量越少、电流越小、时间越少、深度越小或者温度越低于放电时的标准值；所述电池单元首次参与均衡时，使用其预后寿命时间的经验值。如何实现寿命均衡就在于对寿命短的所述电池单元少使用，其放电能量、电流、时间、深度、温度这些因素都与电池寿命强相关，是最有效调节所述电池单元放电的手段，其中“时间越少”指的是在所有所述电池单元都给所述主负载供电之外，对所述电附件放电时间少，少干活多休息。
[0088]图7是串级控制的均衡功能框图。所述测控单元内包括参数差异测量变送、寿命差异测量变送、寿命差调节器、参数差调节器、控制电路模块，以各所述电池单元的放电参数差异和预后寿命时间差异分别作为副、主被控变量，对所述电池单元向所述电附件的放电进行串级调节。主控制回路包括所述预后寿命时间差异的、寿命差异测量变送、寿命差调节器模块，是定值调节，寿命时间差异设定值始终为零，所述寿命差异测量变送模块传送回所述预后寿命时间差异的拟合外推计算值与零做比较后，再作为所述参数差调节器的输入设定值；副控制回路包括所述放电参数差异、参数差异测量变送、控制电路模块，是随动调节，也就以所述寿命差调节器模块的实际输出值作为设定值，所述参数差异测量变送送来的实测值与之做比较，输出给所述控制电路模块；从而进一步实际给出了具体控制方案。采用本发明的串级控制系统方案，将每次测得的各所述电池单元的各指标进行综合计算外推，从而得出预测出寿命时间差异，再将这一预测出寿命时间差异的闭环控制方式加入到现有的指标均衡中，所述电池单元给所述电附件的供电量调整得可以非常早，在采