铅酸蓄电池均衡与监控方法及系统与流程

本发明属于蓄电池技术领域，涉及一种铅酸蓄电池均衡与监控方法及系统。

背景技术

蓄电池一般是将多个蓄电池单体串联成组后使用，在充放电的过程中，每个蓄电池单体的充放电电流均相同。但由于各蓄电池单体在制造、初始容量、电压、内阻以及温度等方面存在不一致性，蓄电池充放电过程中，在充放电电流相同的情况下，易造成容量小或内阻高的蓄电池单体的过充电和过放电现象。过充电容易导致电池内部温度和压力迅速升高，造成对电池的损害，严重时会出现电池爆炸等安全问题，而过放电极易对电池造成永久性损害，影响蓄电池的使用寿命。

蓄电池的均衡是指在由多个蓄电池单体组成的蓄电池组中，对各蓄电池单体在充放电方法上采取措施，使各蓄电池在充电时能同时到达充电终止电压，或者放电时同时到达放电终止电压。

目前蓄电池充放电的均衡控制方法主要采用的是双向均衡方式，在由多个蓄电池单体串联而成的蓄电池中，每相邻的两节单体之间连接一个均衡模块，使能量从电压较高的蓄电池单体转移到电压较低的蓄电池单体，使两个蓄电池单体的电压趋于一致，解决了电池组电压不平衡的问题。该双向均衡方式的均衡过程实际上是一个先放电再充电的过程，即先使电压较高的蓄电池单体放电，然后再将从电压较高的蓄电池单体中放出的电能充入电压较低的蓄电池单体中，效率较低。而且该方法的均衡电流较小，一般为1～10a，而在放电过程中，均衡电流不足仍然易导致电池容量低的蓄电池单体过放电或者电池容量高的蓄电池单体无法完全释放能量。且采用双向均衡方式的蓄电池均衡系统中，单个回路的损坏有可能会影响整个系统的运行。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种铅酸蓄电池均衡与监控方法，以解决上述技术问题中的至少一个。

本发明的另一个目的在于基于上述铅酸蓄电池均衡与监控方法提供一种铅酸蓄电池均衡与监控系统，以解决上述技术问题中的至少一个。

根据本发明的一个方面，提供了一种铅酸蓄电池均衡与监控方法，包括如下步骤：

对蓄电池组中的未启动均衡充电的蓄电池单体的电压进行实时监测，并根据未启动均衡充电的蓄电池单体的电压确定需均衡充电的蓄电池单体，对需均衡充电的蓄电池单体启动均衡充电；和

对均衡充电中的蓄电池单体进行实时监测，根据均衡充电中的蓄电池单体的电压和均衡电流，对蓄电池单体进行均衡充电控制。

本发明方法以蓄电池单体的电压作为均衡对象，通过对蓄电池组中的各个蓄电池单体的电压进行实时监测，并根据预先设置的均衡充电控制策略对蓄电池单体启动主动式均衡充电，主动式均衡充电电流可以根据需均衡充电的蓄电池单体的电压变化而调整，从而可以最大程度地给需均衡充电的蓄电池单体补充电量。本发明方法在充放电过程中，实时监测蓄电池单体的电压，对电压值较低的蓄电池单体进行个性化和策略化均衡充电，在均衡充电过程中根据蓄电池单体的电压和均衡电流对蓄电池单体进行均衡充电控制，蓄电池单体的电压不同，均衡电流不同，通过补充相应电流的方法使所有蓄电池单体的电压在充放电过程中趋于一致，从而可以大幅度增加单体蓄电池的电池容量和延长其使用寿命。本发明方法经过现场装机测试，其均衡效果好，效率高。

在一些实施方式中，本发明方法还包括对蓄电池单体极柱上的连接条温度进行实时监测，从而可以通过连接条的温度判断均衡充电过程中连接条是否连接不良，方便及时维护，避免短路对蓄电池单体电芯造成损害。

在一些实施方式中，根据未启动均衡充电的蓄电池单体的电压确定需均衡充电的蓄电池单体实现为：

根据未启动均衡充电的蓄电池单体的电压获取单体最高电压；

根据单体最高电压和未启动均衡充电的蓄电池单体的电压之间的电压差值，确定需均衡充电的蓄电池单体。

由此，可以根据实际需求(例如根据实际的蓄电池单体电阻可能差值或根据实际的蓄电池单体电压差值情况)设定一电压差值(称为第一电压差值设定值)，通过比较单体最高电压与未启动均衡充电的蓄电池单体的电压的电压差值是否不小于第一电压差值设定值，即可精确、快捷地确认哪些蓄电池单体是需要进行均衡充电的，然后再启动对这些蓄电池单体的均衡充电，避免对不需要进行均衡充电的蓄电池单体也进行均衡充电。

在一些实施方式中，根据均衡充电中的蓄电池单体的电压和均衡电流，对蓄电池单体进行均衡充电控制包括：

根据单体最高电压和均衡充电中的蓄电池单体的电压之间的电压差值调整均衡电流的大小；以及

根据单体最高电压或根据单体最高电压和均衡充电中的蓄电池单体的电压之间的电压差值停止对蓄电池单体的均衡充电。

对蓄电池单体进行均衡充电过程中，由于单体最高电压与蓄电池单体的电压之间的电压差值不同，所需的均衡充电的电流大小不同，由此，可以实现对不同蓄电池单体进行个性化均衡充电，从而提高均衡充电效率，实现蓄电池充放电的均衡。均衡充电过程中，通过调整均衡电流的大小来缩小蓄电池单体的电压与单体最高电压之间的电压差值，使蓄电池单体的电压在蓄电池充放电过程中始终趋于于单体最高电压一致，可以通过设定第二电压差值设定值，当单体最高电压与均衡充电中的蓄电池单体的电压之间的电压差值大于第二电压差值设定值时，增大均衡电流；当电压差值为负值(即均衡充电中的蓄电池单体的电压大于单体最高电压)时，降低均衡电流；当电压差值不大于第二电压差值设定值时，停止调整均衡电流的大小。蓄电池组放电过程中，还可以设定一最高电压设定值，当单体最高电压不大于该最高电压设定值时，停止对所有蓄电池单体的均衡充电；蓄电池组充电过程中，可以设定第三电压差值设定值或均衡电流设定值，当单体最高电压与均衡充电中的蓄电池单体的电压之间的电压差值不大于第三电压差值设定值或均衡充电中的蓄电池单体的均衡电流不大于均衡电流设定值时，停止对该蓄电池单体的均衡充电。由此，可以实现对蓄电池单体的均衡充电进行精确控制，提高均衡充电的效率，实现蓄电池充放电的均衡。

在一些实施方式中，对需均衡充电的蓄电池单体启动均衡充电包括：

根据单体最高电压和未启动均衡充电的蓄电池单体的电压之间的电压差值，启动均衡充电的电源供给；和

根据单体最高电压和未启动均衡充电的蓄电池单体的电压之间的电压差值生成均衡电流控制信号，并根据均衡电流控制信号输出均衡电流至需均衡充电的蓄电池单体；

或者包括：

根据单体最高电压和未启动均衡充电的蓄电池单体的电压之间的电压差值生成均衡电流控制信号，并根据均衡电流控制信号输出均衡电流至需均衡充电的蓄电池单体。

本发明方法中，均衡充电的电源仅有一个，优选为蓄电池本体，即，当需要均衡充电时，蓄电池单体从蓄电池总线取电进行均衡充电。

蓄电池组充放电过程中，当监测到有a(a≥1)个蓄电池单体的电压与单体最高电压之间的电压差值不小于第一电压差值设定值时，启动均衡充电的电源供给，使未启动均衡充电但确定需均衡充电的a个蓄电池单体可以从均衡充电的电源取电进行均衡充电，然后，分别根据单体最高电压和未启动均衡充电但需均衡充电的蓄电池单体的电压之间的电压差值的大小生成均衡电流控制信号，并根据均衡电流控制信号输出相应的均衡电流，分别启动对需均衡充电的a个蓄电池单体的均衡充电。对蓄电池组中剩余未启动均衡充电的蓄电池单体，继续监测其电压值，根据未启动均衡充电的蓄电池单体的电压重新获取一个单体最高电压，当监测到剩余的未启动均衡充电的蓄电池单体中有b(b≥1)个蓄电池单体的电压与重新确定的单体最高电压之间的电压差值不小于第一电压差值设定值时，分别根据该单体最高电压和未启动均衡充电但需均衡充电的的蓄电池单体的电压之间的电压差值生成均衡电流控制信号，并根据均衡电流控制信号输出均衡电流至该b个需均衡充电的蓄电池单体，分别启动对该b个蓄电池单体的均衡充电；同时，也监测正在均衡充电中的a个蓄电池单体的电压，若重新确定的单体最高电压与该a个蓄电池单体的电压之间的电压差值不小于第二电压差值设定值时，重新调整这a个均衡充电中的蓄电池单体的均衡电流的大小，以实现对均衡充电中的蓄电池单体的均衡电流的实时调整。

在一些实施方式中，本发明方法还包括：

根据均衡充电中的蓄电池单体数量或根据单体最高电压关闭均衡充电的电源供给。

在蓄电池组充电过程中，当均衡电流不大于设定的均衡电流设定值时，停止对该蓄电池单体的均衡充电，当所有蓄电池单体的均衡充电均停止时，即均衡充电中的蓄电池单体数量为零时，关闭均衡充电的电源供给；在蓄电池组放电过程中，当单体最高电压不大于设定的最高电压设定值时，关闭均衡充电的电源供给，此时，所有蓄电池单体的均衡充电均停止。

本发明方法通过在充放电过程中，实时监测蓄电池组中各蓄电池单体的电压，根据未启动均衡充电的蓄电池单体的电压获取的单体最高电压、该单体最高电压与蓄电池单体的电压之间的电压差值，对电压值较低的蓄电池单体进行个性化均衡充电(即根据电压差值不同，提供的均衡电流也不同)，以使得各蓄电池单体的电压趋于一致，从而能够使所有的蓄电池单体在充电时能够同时达到充电终止电压，在放电时能同时达到放电终止电压，实现对铅酸蓄电池充放电的均衡。

本发明方法中，均衡电流大小可以为0～20a，均衡效果好，避免由于蓄电池单体的不一致导致在长时间使用过程中，各蓄电池单体的电压差逐渐增大而影响蓄电池使用寿命，有效提高了蓄电池的使用寿命。同时，由于本发明方法不需要先从电压高的蓄电池单体取电将电能存储在储能电容器中，再将储能电容器中的电能转移到电压低的蓄电池单体中，而是在需要进行均衡充电时直接从均衡充电的电源取电对电压值较低的蓄电池单体进行均衡充电，均衡充电过程仅需要进行一次降压变换，因此，效率显著提高，结合同步整流技术，本发明方法的效率可以达到93％以上。

根据本发明的另一个方面，还基于上述铅酸蓄电池均衡与监控方法提供了一种铅酸蓄电池均衡与监控系统，可以包括：主机控制系统和与蓄电池单体并联设置的从机监测模块；其中，

从机监测模块与蓄电池单体一一对应设置，用于实时获取与之并联的蓄电池单体的电压和均衡电流并输出至主机控制系统，以及根据主机控制系统输出的从机控制信号对与之并联的蓄电池单体进行均衡充电控制；

主机控制系统用于根据从机监测模块输出的蓄电池单体的电压确定需均衡充电的蓄电池单体和生成从机控制信号输出至从机监测模块，并根据蓄电池单体的电压、均衡充电中的蓄电池单体数量控制均衡充电的电源供给。

本发明系统采用每个蓄电池单体并联一个从机监测模块的模块化并联式架构，可以减少模块间的干扰以及对蓄电池电池系统的干扰，在对蓄电池进行充放电均衡控制的过程中，由于采用的是并联连接的方式，因此，即使某个从机监测模块出现问题，也不会对蓄电池的电池系统、其他从机监测模块以及主机控制系统的工作产生影响。

在一些实施方式中，从机监测模块包括：电压采集电路、均衡电流采集电路、均衡充电控制电路、从机控制单元和从机通信单元；其中，

从机通信单元用于实现从机控制单元与主机控制系统之间的通信；

电压采集电路用于采集蓄电池单体的电压信号输出至从机控制单元；

均衡电流采集电路用于采集蓄电池单体的均衡电流信号输出至从机控制单元；

从机控制单元用于将电压信号和均衡电流信号输出至主机控制系统，以及根据主机控制系统输出的从机控制信号生成均衡电流控制信号输出至均衡充电控制电路；

均衡充电控制电路用于根据均衡电流控制信号调整对蓄电池单体进行均衡充电时的均衡电流。

从机监测模块中的从机控制单元可以通过从机通信单元将电压采集电路和均衡电流采集电路实时获取的与从机监测模块并联的蓄电池单体的电压信号和均衡电流信号输出至主机控制系统，并根据主机控制系统输出的从机控制信号生成均衡电流控制信号输出至均衡充电控制电路，由均衡充电控制电路对均衡电流的大小进行调整，从而实现对与从机监测模块并联的蓄电池单体的均衡充电控制。

在一些实施方式中，从机监测模块还可以包括温度采集电路，用于采集蓄电池单体正、负极极柱上的连接条温度数据输出至从机控制单元；从机控制单元还用于将蓄电池单体正、负极极柱上的连接条温度数据输出至主机控制系统。主机控制系统通过对蓄电池单体正、负极极柱上的连接条温度数据进行分析或通过计算获取连接条温度的平均值，通过将蓄电池单体正、负极极柱上的连接条的温度数据与室温(可以是预先设置并存储在主机控制系统中)、连接条温度的平均值进行比较，可以分析判断连接条是否连接良好。蓄电池组进行浮充时，连接条温度与室温相差±3℃；蓄电池组放电时，连接条温度不超过平均值10℃时，可判断该极柱的连接条连接良好，当连接条温度超出上述范围时，主机控制系统可以对该可能存在连接条连接不良的蓄电池单体进行示警，方便维护人员及时维护和处理，避免对该蓄电池单体造成损害，影响电池的稳定性和寿命。

在一些实施方式中，主机控制系统可以包括：第一通信单元、均衡充电的电源供给控制电路和主机控制单元，其中，

第一通信单元用于实现从机监测模块与主机控制单元之间的通信；

主机控制单元用于根据从机监测模块输出的电压信号获取单体最高电压、单体最高电压和其他蓄电池单体的电压之间的电压差值，并根据单体最高电压和电压差值确定需均衡充电的蓄电池单体和生成从机控制信号输出至从机监测模块；以及根据电压差值、均衡充电中的蓄电池单体数量或单体最高电压生成均衡充电的电源供给控制信号输出至均衡充电的电源供给控制电路；

均衡充电的电源供给控制电路包括切换开关，用于根据均衡充电的电源供给控制信号控制切换开关的打开与闭合，启动或关闭均衡充电的电源供给。

主机控制单元通过对获取的所有的蓄电池单体的电压进行比对，从未启动均衡充电的蓄电池单体的电压中获取单体最高电压，并获取单体最高电压和其他蓄电池单体的电压之间的电压差值，根据电压差值确定需均衡充电的蓄电池单体以及根据单体最高电压和电压差值生成从机控制信号输出至从机监测模块；并根据电压差值、均衡充电中的蓄电池单体数量或单体最高电压生成均衡充电的电源供给控制信号输出至均衡充电的电源供给控制电路，由均衡充电的电源供给控制电路通过均衡充电的电源供给控制信号控制切换开关的打开与闭合，从而实现均衡充电的电源供给的启动与关闭。

在一些实施方式中，主机控制系统还可以包括：蓄电池总电压采集电路、蓄电池总电流采集电路、供电电流采集电路、绝缘检测电路和第二通信模块，其中，主机控制单元还用于接收蓄电池总电压采集电路采集的蓄电池总电压信号、蓄电池总电流采集电路采集的蓄电池总电流信号、供电电流采集电路采集的蓄电池对整个铅酸蓄电池均衡与监控系统进行供电的供电电流信号和绝缘检测电路对蓄电池进行绝缘检测获得的检测数据并经由第二通信模块输出或者对上述数据进行分析处理后再经由第二通信模块输出。

一方面，主机控制系统可以接收并对蓄电池总电压、总电流、供电电流等进行分析处理，如通过相应的计算方法(如：安时计量方法)计算蓄电池组的充放电soc(荷电状态)，通过对蓄电池组的充放电soc、蓄电池总电压、总电流、供电电流等数据的监测、分析和处理，可以获知以及监测电池组的性能情况和充放电的效率。此外，主机控制系统还可以计算蓄电池单体的充放电soc，并结合蓄电池总电流、供电电流、蓄电池单体的电压、均衡电流、蓄电池单体正负极极柱上的连接条温度等数据，可以获知以及监测该蓄电池单体的性能情况和充放电的效率。通过对蓄电池整组电池和蓄电池单体的性能进行监测，可以及时发现蓄电池单体极柱上的连接条是否连接不良、故障电芯位置等问题，对风险进行预警和对故障进行示警，以便维护人员及时检修。

主机控制模块通过对绝缘检测电路对蓄电池进行绝缘检测获得的检测数据进行分析和处理，可以获知绝缘电阻，从而监测蓄电池电路系统的绝缘情况，及时对绝缘不良等情况进行风险预警和故障示警。

另一方面，主机控制模块也可以通过第二通信模块将接收到的蓄电池总电压、总电流、供电电流等数据对外输出，如输出至系统外的动环监测系统，由动环监测系统实现对上述数据的分析、处理和运算，获取蓄电池组和蓄电池单体的性能信息、预警信息和故障信息，用于指导维护人员对蓄电池的日常维护。

附图说明

图1为本发明一实施方式的铅酸蓄电池均衡与监控方法的流程图；

图2为基于图1所示的铅酸蓄电池均衡与监控方法的一实施方式的铅酸蓄电池均衡与监控系统的框架结构图；

图3为图2所示铅酸蓄电池均衡与监控系统的工作流程图；

图4为图2所示铅酸蓄电池均衡与监控系统的一实施方式的从机监测模块的框架结构图；

图5为图2所示铅酸蓄电池均衡与监控系统的一实施方式的主机控制系统的框架结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的铅酸蓄电池均衡与监控方法的流程图。如图所示，包括如下步骤：

s101：对蓄电池组中的未启动均衡充电的蓄电池单体的电压进行实时监测，根据未启动均衡充电的蓄电池单体的电压确定需均衡充电的蓄电池单体。具体可以实现为：对蓄电池组中的未启动均衡充电的蓄电池单体的电压进行实时监测，根据未启动均衡充电的蓄电池单体的电压获取单体最高电压，然后根据单体最高电压和未启动均衡充电的蓄电池单体的电压之间的电压差值，确定需均衡充电的蓄电池单体。

s102：对需均衡充电的蓄电池单体启动均衡充电。具体可以包括如下实现步骤：根据单体最高电压和未启动均衡充电的蓄电池单体的电压之间的电压差值，启动均衡充电的电源供给；以及根据单体最高电压和未启动均衡充电的蓄电池单体的电压之间的电压差值生成均衡电流控制信号(可以为电平信号、数字信号或脉冲信号等)，并根据均衡电流控制信号输出均衡电流至需均衡充电的蓄电池单体。或者，可以包括如下实现步骤：根据单体最高电压和未启动均衡充电的蓄电池单体的电压之间的电压差值生成均衡电流控制信号，并根据均衡电流控制信号输出均衡电流至需均衡充电的蓄电池单体

s103：对均衡充电中的蓄电池单体进行实时监测，根据均衡充电中的蓄电池单体的电压和均衡电流，对蓄电池单体进行均衡充电控制。具体可以包括如下实现步骤：对均衡充电中的蓄电池单体进行实时监测，根据均衡充电中的蓄电池单体的电压和所述单体最高电压的电压差值调整均衡电流的大小；以及根据单体最高电压和均衡充电中的蓄电池单体的电压之间的电压差值或根据均衡电流停止对蓄电池单体的均衡充电。

s104：根据均衡充电中的蓄电池单体数量或根据单体最高电压关闭均衡充电的电源供给。

图1所示的铅酸蓄电池均衡与监控方法的具体实现例，将在下文结合附图2所示的基于图1所示的铅酸蓄电池均衡与监控方法的一种实施方式的铅酸蓄电池均衡与监控系统进行详细阐述。

图2示意性地显示了基于图1所示的铅酸蓄电池均衡与监控方法的一种实施方式的铅酸蓄电池均衡与监控系统的框架结构图。如图所示，该系统包括：主机控制系统100和与蓄电池单体并联设置的从机监测模块200；其中，

从机监测模块200与蓄电池单体一一对应设置，用于实时获取与之并联的蓄电池单体的电压和均衡电流并输出至主机控制系统100，以及根据主机控制系统100输出的从机控制信号对与之并联的蓄电池单体进行均衡充电控制；

主机控制系统100用于根据从机监测模块200输出的蓄电池单体的电压确定需均衡充电的蓄电池单体和生成从机控制信号输出至从机监测模块200，并根据蓄电池单体的电压、均衡充电中的蓄电池单体数量控制均衡充电的电源供给。

图3示意性地给出了本实施例系统具体的工作流程，在该实现中，从机控制信号包括第一从机控制信号、第二从机控制信号和第三从机控制信号，包括如下步骤：

s201：对蓄电池组中的未启动均衡充电的蓄电池单体的电压进行实时监测，根据未启动均衡充电的蓄电池单体的电压确定需均衡充电的蓄电池单体。具体实现包括：(1)从机监测模块200实时获取与之并联的蓄电池单体的电压并输出至主机控制系统100；(2)主机控制系统100通过对从机监测模块200输出的各个蓄电池单体的电压进行比较和计算，获得未启动均衡充电的蓄电池单体的电压中的单体最高电压(为方便理解，此时的单体最高电压称为单体最高电压i)以及单体最高电压i和未启动均衡充电的蓄电池单体的电压之间的电压差值，根据上述电压差值，主机控制系统100判断和确定需均衡充电的蓄电池单体(具体判断和确定过程可以为：预先设定一个第一电压差值设定值并存储在主机控制系统100中，当单体最高电压与某一未启动均衡充电的蓄电池单体的电压的电压差值不小于第一电压差值设定值时，主机控制系统100判断和确定该蓄电池单体为需均衡充电的蓄电池单体，第一电压差值设定值优选为100mv)。

s202：对需均衡充电的蓄电池单体启动均衡充电。具体实现包括：(1)主机控制系统100根据步骤s201获得的电压差值(当有一个或以上电压差值大于第一电压差值设定值时，即，当存在需均衡充电的蓄电池单体时)生成并输出第一均衡充电的电源供给控制信号(可以为电平信号或频率信号)启动均衡充电的电源供给；(2)主机控制系统100根据相应的电压差值生成第一从机控制信号输出至与该电压差值对应的需均衡充电的蓄电池单体并联设置的从机监测模块200，从机监测模块200根据接收到的第一从机控制信号(可以为电平信号或数字信号)生成第一均衡电流控制信号，并根据第一均衡电流控制信号输出均衡电流至需均衡充电的蓄电池单体，启动对需均衡充电的蓄电池单体的均衡充电。

s203：对均衡充电中的蓄电池单体进行实时监测，根据单体最高电压和均衡充电中的蓄电池单体的电压之间的电压差值调整均衡电流的大小。具体实现包括：均衡充电中的蓄电池单体对应的从机监测模块200实时监测蓄电池单体的电压和均衡电流输出至主机控制系统100，主机控制系统100将单体最高电压i与均衡充电中的蓄电池单体的电压进行比较，获得电压差值，并根据该电压差值生成和输出第二从机控制信号至从机监测模块200，从机监测模块200根据接收到的第二从机控制信号生成第二均衡电流控制信号，并根据第二均衡电流控制信号调整均衡电流的大小(具体可以是预先设定一个第二电压差值设定值并存储在主机控制系统100中，当电压差值大于第二电压差值设定值时，主机控制系统100生成和输出增大均衡电流的第二从机控制信号，从而使电压差值逐渐减小；当电压差值为负值，即蓄电池单体的电压大于单体最高电压时，主机控制系统100生成和输出降低均衡电流的第二从机控制信号，从而使蓄电池单体的电压降低；当电压差值不小于第二电压差值设定值时，主机控制系统100生成和输出停止调整均衡电流的第二从机控制信号。第二电压差值设定值优选为20mv)。

s204：对蓄电池组中的剩余未启动均衡充电的蓄电池单体的电压进行实时监测，根据未启动均衡充电的蓄电池单体的电压确定需均衡充电的蓄电池单体。具体实现可参照s201，其中，本步骤获取的单体最高电压称为单体最高电压ii。

s205：对步骤s204确定的需均衡充电的蓄电池单体启动均衡充电。具体实现包括：主机控制系统100根据单体电压ii与需均衡充电的蓄电池单体的电压之间的电压差值生成第一从机控制信号输出至与该电压差值相应的需均衡充电的蓄电池单体并联设置的从机监测模块200，从机监测模块200根据接收到的第一从机控制信号生成第一均衡电流控制信号，并根据第一均衡电流控制信号输出均衡电流至需均衡充电的蓄电池单体，启动对需均衡充电的蓄电池单体的均衡充电。

s206：对均衡充电中的蓄电池单体进行实时监测，根据单体最高电压和均衡充电中的蓄电池单体的电压之间的电压差值调整均衡电流的大小。具体实现可参照步骤203，其中，本步骤中，所述单体最高电压指步骤s204获取的单体最高电压ii，所述均衡充电中的蓄电池单体包括步骤s204之前已处于均衡充电状态中的蓄电池单体以及步骤s205已启动均衡充电的需均衡充电的蓄电池单体。

s207：重复步骤s204至步骤s206。

s208：根据单体最高电压和均衡充电中的蓄电池单体的电压的电压之间差值或根据均衡电流停止对蓄电池单体的均衡充电。具体实现包括：(1)主机控制系统100通过对单体最高电压和最高电压设定值(最高电压设定值可以预先设定并存储在主机控制系统100中，用于判断是否需要关闭对均衡充电的电源供给，最高电压设定值优选为蓄电池组的放电终止电压)进行比较，当单体最高电压的电压值不大于最高电压设定值时，主机控制系统100输出第二均衡充电的电源供给控制信号关闭均衡充电的电源供给，从而停止对所有蓄电池单体的均衡充电；(2)主机控制系统100通过对单体最高电压与均衡充电中的蓄电池单体的电压之间的电压差值和第三电压差值设定值(第三电压差值设定值可以预先设定并存储在主机控制系统100中，用于判断对否需要停止均衡充电)进行比较，当电压差值不大于第三电压差值设定值时，主机控制系统100输出第三从机控制信号至从机监测模块200，从机监测模块200根据接收到的第三从机控制信号生成第三均衡电流控制信号，并根据第三均衡电流控制信号停止对该从机监测模块200对应的蓄电池单体的均衡充电(均衡电流降至为零)；或者，主机控制系统100通过对均衡电流与均衡电流设定值(均衡电流设定值可以预先设定并存储在主机控制系统100中，用于判断对否需要停止均衡充电，均衡电流设定值优选为2a)进行比较，当均衡充电中的蓄电池单体的均衡电流不大于均衡电流设定值时，主机控制系统100输出第三从机控制信号至从机监测模块200，从机监测模块200根据接收到的第三从机控制信号生成第三均衡电流控制信号，并根据第三均衡电流控制信号停止对该从机监测模块200对应的蓄电池单体的均衡充电。

s209：根据均衡充电中的蓄电池单体数量或根据单体最高电压关闭均衡充电的电源供给。具体实现包括：(1)当单体最高电压的电压值不大于最高电压设定值时，主机控制系统100输出第二均衡充电的电源供给控制信号关闭均衡充电的电源供给；(2)当均衡充电中的蓄电池单体数量降至为零时，主机控制系统100输出第二均衡充电的电源供给控制信号关闭均衡充电的电源供给。

上述工作流程中，步骤s203至步骤s208可以同时进行或顺序任意调换。

在另一实施方式中，步骤s203中，第二从机控制信号可以实现为电压差值，因此步骤s203还可以实现为：主机控制系统100获得和输出电压差值至从机监测模块200，从机监测模块200根据收到的电压差值生成第二均衡电流控制信号，并根据第二均衡电流控制信号调整均衡电流的大小，具体为，从机监测模块200中预设有第二电压差值，当电压差值大于第二电压差值设定值时，从机监测模块200生成第二均衡电流控制信号控制均衡电流增大，从而降低电压差值；当电压差值为负值时，从机监测模块200生成第二均衡电流控制信号控制均衡电流降低；当电压差值不小于第二电压差值设定值时，从机监测模块200生成第二均衡电流控制信号控制停止调整均衡电流。

在另一实施方式中，步骤s208中，第三从机控制信号可以实现为电压差值，因此步骤s208还可以实现为：(1)参照前文；(2)从机监测模块200中预设有第三差值设定值，主机控制系统100输出电压差值至从机监测模块200，从机监测模块200将接收到的电压差值和第三差值设定值进行比较，当电压差值不大于第三电压差值设定值时，从机监测模块200生成第三均衡电流控制信号停止对该从机监测模块200对应的蓄电池单体的均衡充电(均衡电流降至为零)；或者，从机监测模块200预设有均衡电流设定值，从机监测模块200将均衡电流与均衡电流设定值进行比较，当均衡电流不大于均衡电流设定值时，从机监测模块200生成第三均衡电流控制信号停止对该从机监测模块200对应的蓄电池单体的均衡充电(均衡电流降至为零)。

上述铅酸蓄电池均衡与监控系统的工作流程的具体实现方式实际上就是图1所示的铅酸蓄电池均衡与监控方法的具体实现方式。

本实施例系统可以使铅酸蓄电池组在充放电过程中，经均衡充电控制后的各蓄电池单体的电压始终趋于与蓄电池单体中的最高电压一致，从而可以使各个蓄电池单体可以在充电时同时到达充电终止电压，或在放电时同时到达放电终止电压，实现蓄电池组的充放电均衡。同时，本实施例系统中，对蓄电池单体进行均衡充电的电源仅有一个，对蓄电池单体的均衡充电过程仅需要进行一次降压变换，且均衡充电过程中根据蓄电池单体的电压进行个性化均衡充电，蓄电池单体的电压与单体最高电压的电压差值不同，提供的均衡电流不同，从而可以显著提高均衡充电的效率。此外，本实施例系统对需均衡充电的蓄电池单体进行均衡充电时，均衡电流的大小可以为0～20a，均衡效果好，可以避免由于均衡电流不足导致部分性能差异较大的蓄电池单体无法实现充放电均衡，如，原300ah的蓄电池组，进行30a放电，当某节蓄电池单体容量偏低到100ah时，如果均衡电流能达到20a，则该蓄电池单体可以与其他300ah的蓄电池单体一样进行30a放电，且同时达到放电终止电压，而不会出现该蓄电池单体过放或其他大容量电池放不完电量的情况，实现蓄电池组放电的均衡，而如果均衡电流仅能达到10a，则当该蓄电池单体与其他300ah的蓄电池单体一样进行30a放电，即使对蓄电池进行了均衡控制，也仍然会导致该蓄电池单体过放或其他大容量电池无法完全释放能量。

优选的，如图4所示，本实施例系统的从机监测模块200可以包括：电压采集电路21、均衡电流采集电路22、均衡充电控制电路23、从机控制单元24和从机通信单元25。

其中，从机控制单元24可以实现为自带三路及以上模/数转换器(adc)以及具有pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)控制功能的单片机。均衡充电的电源供给未启动前，从机控制单元24从蓄电池单体取电以维持其正常工作；启动均衡充电的电压供给后，从机控制单元24从蓄电池总线(即蓄电池组)取电以维持其正常工作。

从机通信单元25用于实现从机控制单元24与主机控制系统100之间的通信；优选的，从机通信单元25可以实现为can通信接口。

电压采集电路21用于采集蓄电池单体的电压信号并将该电压信号输出至从机控制单元24的adc输入端口，从机控制单元24读取该adc输入端口的电压并经由从机通信单元25输出至主机控制系统100。电压采集电路21可参照现有技术实现。

均衡电流采集电路22通过采集采样电阻的电压信号输出至从机控制单元24的adc输入端口，从机控制单元24读取该adc输入端口的电压并通过将读取的电压值除以预先设定并存储在从机控制单元24中的采样电阻的电阻值，即可获取蓄电池单体进行均衡充电时的均衡电流并经由从机通信单元25输出至主机控制系统100。均衡电流采集电路22可参照现有技术实现。

从机控制单元24根据主机控制系统100输出的从机控制信号生成均衡电流控制信号输出至均衡充电控制电路23。

均衡充电控制电路23用于根据均衡电流控制信号调整对蓄电池单体进行均衡充电时的均衡电流。具体实现可以参照现有技术，包括dc/dc降压电路和pwm控制电路，其中，当启动均衡充电的电源供给时，dc/dc降压电路从均衡充电的电源获取电压值较高的直流电压，然后降为电压值较低的稳定的直流电压输出，用于对蓄电池单体进行并联均衡充电。dc/dc降压电路的输出电压可以通过pwm控制电路进行调整，即，对蓄电池单体进行均衡充电过程中，均衡电流可以通过从机控制单元24与dc/dc降压电路之间连接的pwm控制电路进行调整。dc/dc降压电路中，使用同步整流技术，即采用通态电阻极低的专用功率mosfet取代整流二极管，可以显著提高充电效率。

当接收到主机控制系统100输出的第一从机控制信号时，从机控制单元24生成第一均衡电流控制信号输出至pwm控制电路，第一均衡电流控制信号具体可实现为频率一定而占空比为1％的脉宽信号，pwm控制电路通过占空比来控制dc/dc降压电路的输出电压，用于对蓄电池单体进行并联均衡充电，从而实现输出均衡电流启动对蓄电池单体的均衡充电。然后，从机控制单元24经由从机通信单元25输出电压采集电路21实时采集的蓄电池单体的电压和均衡电流采集电路22实时采集的均衡电流至主机控制单元11，主机控制单元11根据单体最高电压与蓄电池单体的电压的电压差值，输出第二从机控制信号至从机控制单元24，从机控制单元24生成第二均衡电流控制信号输出至pwm控制电路，第二均衡电流控制信号具体可实现为频率一定而占空比改变的脉宽信号，通过占空比的调整来实现蓄电池单体均衡电流的调整，并进而通过均衡电流的调整来实现蓄电池单体的电压的调整，使蓄电池单体的电压趋于与单体最高电压一致，最终实现蓄电池组充放电的均衡。主机控制系统100通过比对均衡充电中的蓄电池单体的均衡电流与均衡电流设定值，当均衡充电中的蓄电池单体的均衡电流不大于均衡电流设定值时，主机控制系统100输出第三从机控制信号至从机控制单元24，从机控制单元24根据第三从机控制信号生成第三均衡电流控制信号输出至pwm控制电路，使均衡电流变为0，从而停止对蓄电池单体的均衡充电。

本实施例中，从机监测模块200优选还包括温度采集电路。

温度采集电路利用温度传感器采集蓄电池单体正、负极柱上的连接条的温度信号输出至从机控制单元24的adc输入端口，从机控制单元24读取该adc输入端口的温度经由从机通信单元25输出至主机控制系统100。温度采集电路具体可参照现有技术实现。

优选的，如图5所示，本实施例系统的主机控制系统100可以包括：第一通信单元12、均衡充电的电源供给控制电路13和主机控制单元11，其中，

第一通信单元12用于实现从机监测模块200与主机控制单元11之间的通信；优选的，第一通信单元12可以实现为can通信接口。

主机控制单元11具体可实现为带有adc端口的单片机，用于根据电压信号获取单体最高电压、单体最高电压和其他蓄电池单体的电压之间的电压差值，并根据单体最高电压和电压差值确定需均衡充电的蓄电池单体和生成从机控制信号输出至所述从机监测模块200；以及根据电压差值、均衡充电中的蓄电池单体数量或单体最高电压生成均衡充电的电源供给控制信号输出至均衡充电的电源供给控制电路13。

均衡充电的电源供给控制电路13包括切换开关，用于根据均衡充电的电源供给控制信号控制切换开关的打开与闭合，启动或关闭均衡充电的电源供给。均衡充电的电源供给控制电路13可以实现为继电器控制电路，切换开关实现为继电器，继电器控制电路具体可参照现有技术实现。

优选的，主机控制系统100中还设有配置模块(图未示)和存储模块(图未示)，配置模块可用于配置第一电压差值设定值、第二电压差值设定值、均衡电流设定值和最高电压设定值存储至存储模块；或者，主机控制系统100中还设有存储模块(图未示)，存储模块配置为预存有第一电压差值设定值、第二电压差值设定值、均衡电流设定值和最高电压设定值。

主机控制单元11通过对从机监测模块200输出的各个蓄电池单体的电压进行比较和计算，获得未启动均衡充电的蓄电池单体的电压中的单体最高电压以及单体最高电压和未启动均衡充电的蓄电池单体的电压之间的电压差值，并从存储模块中获取第一电压差值设定值，将计算出的电压差值分别与该第一电压差值设定值进行比较，当电压差值不小于第一电压差值设定值时，主机控制单元11判断和确定该电压差值对应的蓄电池单体为需均衡充电的蓄电池单体。当存在需均衡充电的蓄电池单体时，主机控制单元11生成并输出第一均衡充电的电源供给控制信号至继电器控制电路，控制继电器打开，启动均衡充电的电源供给，此时，从机监测模块200的dc/dc降压电路的可以从蓄电池组的总线获取电压值较高的直流电压转变为电压值较低的直流电压用于对蓄电池单体进行均衡充电。同时，主机控制单元11根据相应的电压差值生成第一从机控制信号输出至与该电压差值对应的需均衡充电的蓄电池单体并联设置的从机监测模块200，从机监测模块200启动对需均衡充电的蓄电池单体的均衡充电。

启动均衡充电后，主机控制单元11通过对单体最高电压与均衡充电中的蓄电池单体的电压进行比较和计算，获得电压差值，并从存储模块中获取第二电压差值设定值，将计算出的电压差值分别与该第二电压差值设定值进行比较，当电压差值大于第二电压差值设定值时，主机控制单元11生成和输出增大均衡电流的第二从机控制信号，即输出增加脉宽信号占空比的第二从机控制信号至从机监测模块200；当电压差值不小于第二电压差值设定值时，主机控制单元11生成和输出停止调整均衡电流的第二从机控制信号，即输出脉宽信号占空比不再变化的第二从机控制信号至从机监测模块200；当电压差值为负值时，主机控制单元11生成和输出降低均衡电流的第二从机控制信号，即输出降低脉宽信号占空比的第二从机控制信号至从机监测模块200；从机监测模块200根据接收到的第二从机控制信号实现对均衡充电中的蓄电池单体的均衡电流的调整。

蓄电池组放电过程中，主机控制单元11从存储模块获取最高电压设定值，通过对单体最高电压和最高电压设定值进行比较，当单体最高电压的电压值不大于最高电压设定值时，主机控制单元11输出第二均衡充电的电源供给控制信号至至继电器控制电路，控制继电器关闭，停止均衡充电的电源供给，从而停止所有蓄电池单体的均衡充电。

蓄电池组充电过程中，主机控制单元11从存储模块获取均衡电流设定值，通过对均衡充电中的蓄电池单体的均衡电流和均衡电流设定值进行比较，当均衡充电中的蓄电池单体的均衡电流不大于均衡电流设定值时，主机控制单元11输出第三从机控制信号至从机监测模块200，从机监测模块200停止对该从机监测模块200对应的蓄电池单体的均衡充电；当均衡充电中的蓄电池单体数量降至为零时，主机控制单元11输出第二均衡充电的电源供给控制信号至至继电器控制电路，控制继电器关闭。

本实施中，主机控制系统100优选还包括：蓄电池总电压采集电路14、蓄电池总电流采集电路15、供电电流采集电路16、绝缘检测电路17和第二通信模块18。

其中，蓄电池总电压采集电路14用于采集蓄电池组的电压信号(即蓄电池总电压信号)输出至主机控制单元11，具体电路可参照现有技术实现。

蓄电池总电流采集电路15用于采集蓄电池组的电流信号(即蓄电池总电流信号)输出至主机控制单元11，优选通过霍尔传感器对蓄电池总电流信号进行采集，具体可参照现有技术实现。

供电电流采集电路16用于采集蓄电池组对整个铅酸蓄电池均衡与监控系统进行供电(包括蓄电池组对从机监测模块200和主机控制系统100中所有需要用电能的地方的供电，例如，对蓄电池单体进行均衡充电时的供电、对从机控制单元24进行供电以维持其正常工作和对主机控制单元11进行供电以维持其正常工作等)的供电电流信号，优选通过霍尔电流传感器对供电电流信号进行采集，具体可参照现有技术实现。

绝缘检测电路17可获取和输出相应的检测数据至主机控制单元11，主机控制单元11通过对检测数据进行处理和计算，可以获得绝缘电阻的大小，根据绝缘电阻的大小可以判断出蓄电池组的绝缘情况，从而对蓄电池组的绝缘监测。具体可参照现有技术实现。

主机控制单元11还可以将接收的蓄电池总电压信号、蓄电池总电流信号、供电电流信号和绝缘检测电路17对蓄电池进行绝缘检测获得的检测数据经由第二通信模块18输出或者对上述数据进行分析处理后再经由第二通信模块18输出。

根据接收的实时蓄电池总电压、总电流、供电电流等数据，主机控制单元11可以通过预存在存储模块的相应算法计算蓄电池组的充放电soc(荷电状态)，而通过对蓄电池组的充放电soc、蓄电池总电压、总电流、供电电流等数据的监测、分析和处理，可以获知以及监测电池组的性能情况和充放电的效率。

此外，根据接收的实时蓄电池单体的电压、均衡电流、蓄电池总电流、供电电流等数据，主机控制单元11可以通过预存在存储模块的相应算法计算蓄电池单体的充放电soc，并结合蓄电池总电流、供电电流、蓄电池单体的电压、均衡电流、蓄电池单体正负极极柱上的连接条温度等数据，可以获知以及监测该蓄电池单体的性能情况和充放电的效率。

通过对蓄电池整组电池和蓄电池单体的性能进行监测，可以及时发现蓄电池单体极柱上的连接条是否松动、故障电芯位置等问题，对风险进行预警和对故障进行示警，以便维护人员及时检修。

第二通信模块18用于输出主机控制单元11接收的蓄电池总电压、总电流、供电电流、蓄电池单体的电压、均衡电流、蓄电池单体正、负极极柱上的连接条温度等数据，实现主机控制单元11与外界的通信。

当输出至动环监控系统，实现主机控制系统100与动环监控系统的通信时，第二通信模块18优选实现为rs485通信接口。其中，动环监控系统可参照现有技术实现，可以对主机控制单元11经由第二通信模块18输出的蓄电池总电压、总电流、供电电流、蓄电池单体的电压、均衡电流、蓄电池单体正、负极极柱上的连接条温度等实时数据信息进行监测，并通过对这些数据信息进行处理和运算，从而获取蓄电池整组电池和蓄电池单体的性能信息和预警信息，可用于指导维护人员对蓄电池的日常维护。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。