动力电池的主动无损双向均衡方法、装置和电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到动力电池均衡领域，特别是涉及到一种动力电池的主动无损双向均衡方法、装置和电路。
【背景技术】
[0002] 随着电池应用的不断推广，尤其是锂离子动力电池越来越广泛的应用，动力电池成为新能源发展的一个重要方向。然而动力电池的容量越大，单体电池之间以及电池包与电池包之间的容量差异也就越大，加上初始电量差异和长期循环使用，动力电池中的电池包以及电池包内的单体电池不一致性会逐渐加剧，严重影响了动力电池的性能和寿命。这给电池管理系统提出了新的挑战，即如何快速实现系统内单体电池之间以及电池包与电池包之间的均衡。
[0003] 现有的电池管理系统很多具有均衡功能，但都是电池包内单体电池之间的均衡，均衡能力有限，无法快速实现电池包与电池包之间以及系统内所有单体电池之间的均衡。
【发明内容】
[0004] 本发明的主要目的为提供一种可以快速给电池包内单体电池以及动力电池内全部单体电池快速均衡处理的动力电池的主动无损双向均衡方法、装置和电路。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明提出一种动力电池的主动无损双向均衡电路，所述动力电池包括至少一个电池包，电池包内设置多个串联的单体电池；所述主动无损双向均衡电路包括；
[0006]电压检测电路，用于检测各单体电池的电压；
[0007]电压比较电路，用于将单体电池的电压与其所在电池包的预设的电压阈值比较，得到电压高于所述电压阈值的高电压单体电池，以及电压低于所述电压阈值的低电压单体电池；
[0008] 能量均衡单元，用于接收高电压单体电池的放电，以及给低电压单体电池充电；
[0009] DC/DC变换器，用于各单体电池和能量均衡单元之间的能量转换，当高电压单体电池的放电时，将高电压单体电池释放的直流电压转换成适配能量均衡单元的直流电压；以及用于当给低电压单体电池充电时，将能量均衡单元的直流电压转换成适配低电压单体电池充电的直流电压；
[0010] 开关阵列，用于各单体电池与DC/DC变换器的连接控制，包括一组一端用于分别连接各单体电池正极的正极开关和一组一端用于分别连接各单体电池负极的负极开关，各正极开关的另一端短接在一起，形成一个正极公共端并连接DC/DC变换器的正极输入端；各负极开关的另一端短接在一起，形成一个负极公共端并连接DC/DC变换器的负极输入端；
[〇〇11] 控制器，用于控制对应高电压单体电池的正极开关和负极开关闭合给能量均衡单元充电，当高电压电池的电压与所述电压阈值相等时，断开对应高电压单体电池的正极开关和负极开关停止高电压单体电池的放电；控制对应低电压单体电池的正极开关和负极开关闭合使能量均衡单元给低电压单体电池充电，当低电压单体电池的电压与所述电压阈值相等时，断开对应低电压单体电池的正极开关和负极开关停止给低电压单体电池充电；其中，同一电池包内的高电压单体电池的放电过程与低电压单体电池的充电过程分次序进行。
[0012]进一步地，所述控制器还用于当各电池包内的单体电池的规格相同时，通过所述电压检测电路获取每一个单体电池的电压，并进行平均值计算，所得到的平均值为所述电压阈值；或者，
[0013]用于当不同的电池包内设置不同规格的单体电池时，通过所述电压检测电路获取每一个单体电池的电压，计算单体电池所在电池包内的电压平均值，该电压平均值为所述对应电池包的电压阈值。
[0014]进一步地，所述动力电池的每一个电池包通过所述开关阵列连接一个所述DC/DC变换器；
[0015]多个DC/DC变换器的输出端连接同一个能量均衡单元。
[0016]进一步地，所述DC/DC变换器为反激变换器或正极有源钳位变换器。
[0017]进一步地，所述正极开关和负极开关为继电器或M0S管。
[0018]进一步地，所述正极公共端与所述DC/DC变换器的正极输入端之间通过正极输入开关连接；所述负极公共端与DC/DC变换器的负极输入端之间通过负极输入开关连接；
[0019]所述DC/DC变换器的正极输出端与所述能量均衡单元的正极通过正极均衡开关连接；所述DC/DC变换器的负极输出端与能量均衡单元的负极极通过负极均衡开关连接。
[0020]本发明还提供一种动力电池的主动无损双向均衡方法，所述动力电池包括至少一个电池包，电池包内设置多个串联的单体电池；每个电池包连接有开关阵列，该开关阵列包括一组一端用于分别连接各单体电池正极的正极开关和一组一端用于分别连接各单体电池负极的负极开关，各正极开关的另一端短接在一起，形成一个正极公共端，各负极开关的另一端短接在一起，形成一个负极公共端；所述主动无损双向均衡方法包括:
[0021 ]获取每一个电池包内的各单体电池的电压，并分别与所在电池包的预设电压阈值进行比较，得到电压高于所述电压阈值的高电压单体电池，以及电压低于所述电压阈值的低电压单体电池；
[0022]控制对应高电压单体电池的正极开关和负极开关闭合给能量均衡单元充电，当高电压电池的电压与所述电压阈值相等时，断开对应尚电压单体电池的正极开关和负极开关停止高电压单体电池的放电；控制对应低电压单体电池的正极开关和负极开关闭合使能量均衡单元给低电压单体电池充电，当低电压单体电池的电压与所述电压阈值相等时，断开对应低电压单体电池的正极开关和负极开关停止给低电压单体电池充电；其中，同一电池包内的高电压单体电池的放电过程与低电压单体电池的充电过程分次序进行。
[0023]进一步地，所述电压阈值的设置方法，包括:
[0024]当各电池包内的单体电池的规格相同时，获取每一个单体电池的电压，并进行平均值计算，所得到的平均值为所述电压阈值；或者，
[0025]当不同的电池包内设置不同规格的单体电池时，获取每一个单体电池的电压，计算单体电池所在电池包内的电压平均值，该电压平均值为所述对应电池包的电压阈值。
[0026]本发明还提供一种动力电池的主动无损双向均衡装置，所述动力电池包括至少一个电池包，电池包内设置多个串联的单体电池；每个电池包连接有开关阵列，该开关阵列包括一组一端用于分别连接各单体电池正极的正极开关和一组一端用于分别连接各单体电池负极的负极开关，各正极开关的另一端短接在一起，形成一个正极公共端，各负极开关的另一端短接在一起，形成一个负极公共端；所述主动无损双向均衡方法，所述主动无损双向均衡装置包括:
[0027]获取比较单元，用于获取每一个电池包内的各单体电池的电压，并分别与所在电池包的预设电压阈值进行比较，得到电压高于所述电压阈值的高电压单体电池，以及电压低于所述电压阈值的低电压单体电池；
[0028]双向无损均衡单元，用于控制对应高电压单体电池的正极开关和负极开关闭合给能量均衡单元充电，当高电压电池的电压与所述电压阈值相等时，断开对应高电压单体电池的正极开关和负极开关停止高电压单体电池的放电；控制对应低电压单体电池的正极开关和负极开关闭合使能量均衡单元给低电压单体电池充电，当低电压单体电池的电压与所述电压阈值相等时，断开对应低电压单体电池的正极开关和负极开关停止给低电压单体电池充电；其中，同一电池包内的高电压单体电池的放电过程与低电压单体电池的充电过程分次序进行。
[0029]进一步地，所述获取比较单元包括:
[0030]第一获取子单元，用于当各电池包内的单体电池的规格相同时，获取每一个单体电池的电压，并进行平均值计算，所得到的平均值为所述电压阈值；或者，
[0031]第二获取子单元，用于当不同的电池包内设置不同规格的单体电池时，获取每一个单体电池的电压，计算单体电池所