串联蓄电池组均衡电流的定量控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种采用Buck?Boost变换器构成的非耗散型均衡电路对串联蓄电池组均衡电流进行定量控制的方法，包括并行的电流环控制分支和电压环控制分支，电流环控制分支包括：启动电流检测，采集流过每个单体电池的电流值；在流过单体电池VBx的电流|IBx|小于给定电流阀值Ik的情形，开关管Q1～Qn由占空比最大的PWM信号控制，当|IBx|大于Ik时，对电流I1～Ix进行比较，得到电流Ix的最大值Imax，将Imax作为电流环PI调节器的输入值，经调节后输出满足阈值要求的占空比可变的两路信号PWM1和PWM2，用于控制开关管Q1～Qn的导通时间。通过上述控制方案，实现了电池组均衡电流的定量控制，减小了均衡时间。
【专利说明】
串联蓄电池组均衡电流的定量控制方法
技术领域
[0001] 本发明设及电池组均衡技术领域，特别是指一种串联蓄电池组均衡电流的定量控 制方法。
【背景技术】
[0002] 在现有的电池充放电均衡一体化的控制技术中，蓄电池组容量高，使用范围广泛， 但其造价较高。而且，单体电池由于自身和外界环境等因素的影响，串联电池组在使用过程 中会出现电压不均衡现象，从而降低整组电池的容量，减小输出功率，导致电池利用率下降 (参见参考文献1)。
[0003] 在目前的制造工艺及应用条件下，单体电池产品性能的差异不可避免，实践证明， 对串联电池组进行均衡控制使电池组的每个单体电池的电压相等是一种提高电池组寿命 的有效方法，目前国内外常用的均衡拓扑结构主要有耗散型均衡电路和非耗散性均衡电路 (参见参考文献2)。参考文献3掲示了一种基于正激电路，通过多级开关控制电压最高的电 池向电压最低的电池放电，达到电池组均衡的方法。参考文献4披露了一种运用传统Buck- Boost 变换器构成的均衡电路来实现单体电池之间电压均衡的控制方案。
[0004] 但是，W上控制方法都仅限制在实现电池电压均衡控制的范畴，均未提及均衡过 程中如何控制均衡电流、改善均衡速度。而且，传统的Buck-Boost变换器构成的非耗散型均 衡电路，虽然应用比较广泛，但在串联电池组均衡过程中容易出现均衡速度慢、均衡电流不 可控等问题。
[0005] 参考文南犬 1 :Ziling Nie ,and Chris Mi , "Fast Battery Equalization with Isolated Bidirectional DC-DC Converter for PHEV Applications，'，IEEE Vehicle Power&Propulsion Conference 2009;
[0006] 参考文献2:LING Rui，WANG Lizhi，HUANG Xueli，DAN Qiang，ZHANG Jie，"A Review of Equalization Topologies for Lithium-ion Battery Packs^^Proceedings of the 34th Chinese Control Conference July 28-30,2015,Hangzhou,China；
[0007] 参考文献3: linlei Sun，Rengui Lui，Guo Wei，Bingliang Xu，Qiunbo Zhu, "A High Efficiency Equalizer based on Forward Converter for Series Connected Battery String^2012 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference，Oct.9-12， 2012,Seoul,Korea；
[000引 参考文献4: Qiang-Hua Lin，Hsuan-Yi Qiao，"BatteiT Management System w;Uh Dual-Balancing Mechanism for LiFeP04 Battery Module，，，Tencon IEEE Region 10 Conference20110
【发明内容】
[0009] 鉴于上述问题，针对串联蓄电池组常用的Buck-Boost变换器构成的均衡电路，本 发明的目的在于提供一种串联蓄电池组均衡电流的定量控制方法，其引入了电压、电流双 闭环并行控制技术，电压环用于确定各个开关管导通或关断状态，开关管的导通时间则由 电流环生成的占空比可变的PWM信号确定，通过调节电流环的给定值，能够将各个均衡电流 的大小限制在给定值范围之内，从而实现均衡电流的定量控制。
[0010]基于上述目的，本发明提供一种串联蓄电池组均衡电流的定量控制方法，采用 Buck-Boost变换器构成的非耗散型均衡电路对串联蓄电池组进行均衡电流定量控制，所述 非耗散型均衡电路工作时，比较相邻的单体电池两端的电压，使其中电压较高的电池对应 的开关管导通，通过均衡电感，向电压较低的电池转移能量，最终实现电池间电压的均衡， 其中所述定量控制方法包括并行的电流环控制分支和电压环控制分支，所述电流环控制分 支包括：
[00川电流采集步骤，启动电流检测，采集流过每个单体电池 VbI~VBn的电流值IBx，其中1 <x<n，n为大于1的自然数；
[001^ 电流比较步骤，在流过第X单体电池 Vbx的电流I Ibx I小于给定的电流阀值Ik的情形， 当第一至第η开关管化~Qn导通时，给定占空比最大的nm信号，当I Ibx I大于给定的电流阀 值Ik时，取单体电池误差电流Ix= |lBx|-Ik，其中1含X含η,对第一误差电流Ii~第X误差电流 Ιχ进行比较，得到最大误差电流Imax，并将Imax作为电流环PI调节器的输入值；W及
[0013] 电流调节步骤，经PI调节器后，输出满足阔值要求的占空比可变的第一路信号 PWM1和第二路信号PWM2，用于控制第一至第η开关管化~Qn的导通，
[0014] 在所述电压环控制分支中，对所采集的相邻两个电池的电压进行比较，当该两个 电池的电压满足一定关系时，控制相应的开关管导通，从而高电压电池向低电压电池释放 能量，并最终实现串联电池组VbI~VBn间的能量均衡。
[0015] 优选地，根据本发明的串联蓄电池组均衡电流的定量控制方法，所述电压环控制 分支包括：
[0016] 电压采集步骤，启动电压检测，采集每个单体电池 VbI~VBn的电压；
[0017]电压比较步骤，比较相邻两个电池的电压；
[001引电压调节步骤，在所述电压比较步骤中，当第一电池 Vbi满足Ub广化2〉即寸，所述第一 路信号PWM1控制第一开关管化导通，实现第一电池 Vbi向第二电池 VB2传递能量;当第y单体电 池 VBy的电压UBy满足UBy-UBy-l〉K或UBy-UBy + l〉K时，所述电流控制分支中产生的第二路信号 PWM2控制与所述电池 VBy对应的第y开关管Qy导通，实现第y电池 VBy向第y-1电池 VBy-1和第y+1 电池 VBy+l释放能量；当第η电池 VBn满足UBn-化η-1〉Κ时，所述第一路信号P歷1控制开关管Qn导 通，实现第η电池 VBn向第n-1电池 VBn-1传递能量，其中Ky<n，K为均衡电压临界值，当相邻电 池的电压差超过即寸，开启电池组的均衡。
[0019] 优选地，根据本发明的串联蓄电池组均衡电流的定量控制方法，在所述电流比较 步骤中，最大误差电流Imax追踪给定的误差系数λ，使流过第X电池的电流Ife满足I Ibx I < Ik+ λ，最大误差电流Imax输入到PI调节器。
[0020] 优选地，根据本发明的电池组均衡电流的定量控制方法，在所述电流调节步骤中， 控制第一开关管化、第η开关管Qn导通的第一路信号PWM1的占空比满足化含0.5，控制第二开 关管化~第n-1开关管Qn-i导通的第二路信号PWM2的占空比满足化< 2/3。
[0021] 进一步地，根据本发明的电池组均衡电流的定量控制方法，在流过单体电池 Vbx的 电流IIbxI小于给定的电流阀值Ik的情形，当第一开关管化、第η开关管Qn导通时，所述第一路 信号P歷1的占空比化= 0.5,当第二开关管化~第n-1开关管Qn-1导通时，所述第二路信号 PWM2的占空比〇2 = 2/3。
[0022] 可选地，根据本发明的电池组均衡电流的定量控制方法，在流过单体电池 Vbx的电 流IIbxI小于给定的电流阀值Ik的情形，pmi信号发生器输入初始值占空比0=1，由于两路 PWM波信号均有阔值限定，输出PWM1的占空比化最大值为0.5，PWM2的占空比化最大值为2/3。
[0023] 本发明提供的串联蓄电池组均衡电流的定量控制方法，引入了电压、电流双闭环 并行控制技术，该技术与传统电压电流双闭环控制截然不同，其中电压环用于确定各个开 关管导通或关断状态，当需要开关管导通时，电流环则生成占空比可变的PWM信号控制开关 管导通时间，通过调节电流环的给定值，能够将各个均衡电流的大小限制在给定值范围之 内。仿真结果表明，采用本发明提供的电压、电流双闭环并行控制的定量控制方法，相比于 传统的控制方法，均衡通路更多，均衡速度更快，而且由于电流环引入了PI控制，实现了各 级开关管的PWM控制信号占空比可调，进而使通过每节电池的均衡电流皆在可控范围内，从 而在满足大电流快速均衡的前提下，实现了均衡速度可控。
【附图说明】
[0024] 图1为能量非耗散型均衡电路的电池组均衡结构的示意图；
[0025] 图2为本发明的定量控制方法所采用的非耗散型均衡电路的电路图；
[0026] 图3为本发明的串联电池组均衡电流的定量控制方法的流程图；
[0027] 图4为本发明的电流环PI调节器控制的工作流程图；
[0028] 图5为本发明的电池组均衡过程中的各单体电池的初始S0C(荷电状态）。
[0029] 图6(a)为本发明的给定电流阀值取Iki = 20A时的均衡效果图，图6(b)为给定电流 阀值取Ik2 = 100A时的均衡效果图。
[0030] 图7(a)示出了运用本发明的均衡电流定量控制方法(双闭环控制方法)控制流过 每节电池的电流|lBx|<Iki = 20A时的情形；图7(b)示出了运用本发明的均衡电流定量控制 方法控制流过每节电池的电流I Ibx I <Ik2= 100A时的情形。
【具体实施方式】
[0031] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，W下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。
[0032] 需要说明的是，本发明实施例中所有使用"第一"和"第二"、……"第η"的表述均是 为了区分η个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见"第一""第二"、……"第η"仅 仅是为了表述上的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说 明。
[0033] 图1为能量非耗散型均衡电路的电池组均衡结构的示意图，在图1所示的结构中， 控制器通过电压控制采集模块采集单体电池的电压，通过电流采集模块来采集电流信号， 当满足均衡条件时，上述控制器对均衡电路发送指令，通过控制功率开关来调节能量的转 移方向，从而完成电池间的能量均衡。
[0034] 本发明是基于一种传统的Buck-Boost变换器构成的非耗散型均衡电路，提出了一 种串联蓄电池组均衡电流的定量控制方法。
[0035] 如图2所示，为本发明的定量控制方法所采用的非耗散型均衡电路的电路图，其中 VbI~VBn为串联电池组，化~Qn为开关管，Dl~Dn为续流二极管，Ll~Ln-功均衡电感。
[0036] 根据附图2可知，本发明的非耗散型均衡电路适用于η个电池单体串联的蓄电池 组，其包括η-1个均衡电感b~Ln-i、n个可控开关，其中η为大于1的自然数。其中，
[0037] 可控开关为并联有续流二极管的Mosfet(即，场效应晶体管），每个可控开关均由 开关管和续流二极管并联而成，续流二极管的正极与开关管的发射极相连，续流二极管的 负极与开关管的集电极相连。具体地，在图2中，第一可控开关由开关管化和二极管化并联构 成，第二可控开关由开关管化和二极管化并联构成……W此类推，第η可控开关由开关管Qn 和二极管Dn并联构成。
[0038] 第一可控开关至第η可控开关依次串联连接，第一可控开关的开关管化的发射极 经第一均衡电感^连接至第一电池单体Vbi的负极，开关管化的集电极连接至第一电池单体 VbI的正极;第二可控开关的开关管化的发射极经第二均衡电感L2连接第二电池单体VB2的负 极，开关管化的集电极经第一均衡电感^连接第二电池单体VB2的正极，第η可控开关的开关 管Qn的发射极连接第η电池单体VBn的负极，开关管Qn的集电极经第η-1均衡电感Ln-1连接至 第η电池单体VBn的正极。
[0039] 本发明所述的非耗散型均衡电路为主动均衡电路，可W在电池组的相邻电池间进 行能量转移，每两节单体电池之间的均衡电路由可控开关和均衡电感构成。
[0040] 当图2所示的均衡电路工作时，首先比较相邻的单体电池两端的电压，使其中电压 较高的电池对应的开关管导通，通过均衡电感，向电压较低的电池转移能量，最终实现电池 间电压的均衡。例如，在图2中，当电池 Vb2的电压比电池 Vbi的电压高，并且差值超过某一上 限电压时，可W将Vb2中的部分能量通过均衡电感。向￥61转移，在一个开关周期内，第一阶 段，控制开关管化导通，Qi、Q3~Qn关断，则电池 Vb2放电，电感1^1和1^2进行储能，电感1^1上的电 流由左向右流动;第二阶段，开关管化~Qn均关断，电感^续流，能量通过反并联二极管化传 递到电池 Vbi中，实现电池 Vb2向电池 Vbi放电，从而实现电池 Vb2和电池 Vbi之间电压的均衡。同 理，当电池 VBm的电压比电池 VBm-l或VBm+l的电压高（l<m<n)，并且差值超过某一上限电压 时，首先控制开关管Qm导通，其它开关管化~Qm-1、Qm+l~Qn均关断，则电池 VBm放电，电感Lm-1和 Lm进行储能，电感Lm-1上的电流由左向右流动；继而，开关管化~Qn均关断，电感Lm-1续流，能 量通过反并联二极管Dm-1传递到电池 VBm-1中，实现电池 VBm向电池 VBm-1放电，电感Lm续流，并能 够通过反并联二极管Dm+1传递到电池 VBm+1中，实现电池 VBm向电池 VBm+1放电，从而完成电池 VBm 和电池 VBm-1、电池 VBm+1之间的电压均衡，并由此最终实现电池组Vbi~VBn之间的电压均衡，其 中l<m < η。
[0041] W上结合附图2对本发明所提供的非耗散型均衡电路的工作原理进行了详细的说 明。下文将对本发明的电池组均衡电流的定量控制方法进行详细说明。
[0042] 如图2所示，当本发明所述非耗散型均衡电路工作时，通过控制开关管化~Qn的导 通和关断，完成均衡电感^~以-1的能量存储和能量释放，并最终实现串联蓄电池组电压的 均衡。具体地，为了保障第一阶段(开关管导通时)存储在均衡电感^~^-1中的能量能够在 第二阶段（即，开关管关断，二极管续流时）完全转移到其它电池中去，要求均衡电感^~ Ln-1工作在DCM(电流断续)模式下，在运种情况下，控制开关管化、Qn导通的PWM信号的占空比 化需要满足：
[0043] Di<〇.5
[0044] (1)
[0045] 而控制开关管化~Qn-i导通的PWM信号的占空比化需要满足：
[0046] 公2 - T 3 C2)
[0047] 本发明基于上述非耗散型均衡电路提供一种串联蓄电池组均衡电流的定量控制 方法(亦称为双闭环控制方法）。
[004引图3为本发明的电池组均衡电流的定量控制方法的流程图，图4为本发明的PI电流 环控制的工作流程图。
[0049] 本发明的电池组均衡电流定量控制方法在传统电压环控制的基础上添加了 PI电 流环的定量控制，从而实现了 ：在串联电池组电流均衡的过程中，保证最快均衡速度的前提 下使流过每个单体电池的电流在电池可承受的范围内。简言之，本发明采用电压、电流双闭 环并行控制技术，在均衡过程中分成两个并行运行的分支：电流环控制分支和电压环控制 分支。
[0050] 具体地，如图3所示，在电池组均衡过程中，可分为两个并行的电流控制分支和电 压控制分支来执行。
[0051] 如图3的左半部分所示，当电流控制分支工作时，启动电流检测，通过电流采集模 块采集流过每个单体电池的电流值Ibx，无论电池充电还是放电，在流过单体电池 Vbx的电流 Ibx I小于给定的电流阀值Ik,即I Ibx I -lk<0，（ 1 < X如)的情形，PWM信号发生器输入初始值 占空比0=1，由于两路PWM信号均有阔值限定，此时开关管化~Qn导通时，给定阔值范围内占 空比最大的PWM信号，也就是说，当化、Qn导通时，给定信号PWM1的占空比Di = 0.5,当化~Qn-i 导通时，给定信号PWM2的占空比化=2/3。反之，当电流I Ibx I大于给定的电流阀值Ik时，取两 者的差值为误差电流Ιχ，即Ιχ= |lBx|-Ik>0(l含X如)时，对电流Ii、l2、l3……、Ix进行比较， 得到最大误差电流Imax，并将Imax做为电流环PI调节器的输入值(参见附图4)。经PI调节器 后，输出满足阔值要求的两路占空比可变的PWM信号，其中一路信号PWM1的占空比要求满足 化< 0.5，另一路信号PWM2的占空比要求满足化< 2/3。
[0052] 具体地，如图4所示，将流过每节电池的电流和给定电流阔值之间的最大误差电流 Imax追踪给定的误差系数λ，使Ibx满足I IbxI Uk+λ，即：PI调节器的给定值为Imax，输出满足阔 值要求的两路占空比可变的P歷信号，并用于控制开关管化~Qn的导通，其中，控制化、也的 信号PWM1的占空比要求满足化< 0.5，控制化~Qn-1的信号PWM2的占空比要求满足化。/3。
[0053] 如图3的右半部分所示，当电压控制分支工作时，启动电压检测，通过电压采集模 块采集每个单体电池的电压，比较电池 Vbi的电压化1与电池 Vb2的电压化2的大小，当Ubi-Ub2〉K 化为均衡电压临界值，相邻单体电池的电压差超过即寸，开启电池组的均衡)时，上述电流控 审IJ分支中所产生的PWM1信号控制开关管化导通，电池 Vbi向电池 Vb2传递能量，反之，开关管化 不导通；同理，比较相邻两个单体电池的电压，当某个单体电池 VBy(K^n)的电压UBy满足 UBy-UBy-l〉K或UBy-lVl〉拙寸，上述电流控制分支所产生的PWM2信号控制与电池 VBy对应的开关 管Qy导通，实现电池 VBy向电池 VBy-1和电池 VBy+1释放能量；当最后一节电池 VBn满足UBn-UBn-l〉K 时，PWM1信号控制开关管Qn导通，实现电池 VBn向电池 VBn-1传递能量。
[0054] 通过如图3所示的上述电池组能量转移和传递的控制过程，最终实现串联蓄电池 组间的能量均衡。
[0055] 为了检验针对图2所示的主电路图，图3所示的均衡电流定量控制方法的均衡控制 效果，本发明进行了仿真验证。
[0056] 具体地，本发明应用MTLAB中的SIMULINK进行仿真，其具体的参数设置为:主电路 电感取^ = L2=..丄n-i = 10化H，单体电池取额定电压为3.2V，容量为200Ah的裡电池，串联 电池组采用五节串联(仅仅是例示），开关频率为20KHZ。当本发明的串联蓄电池组均衡时， 要求均衡电路工作在DCM模式下，本发明中取最大误差电流Imax追踪的给定误差系数λ = 0.5,均衡电压的临界值取K = 0.001V。
[0057] 本领域技术人员均知道，S0C值用来反映电池的剩余容量，其数值上通常被定义为 剩余容量占电池容量的比值。由于单体电池的S0C(State of畑arge的缩写，表示荷电状 态，也叫剩余电量)很难估计，电池的S0C与电压近似成正比关系，因而可W将电池间S0C的 均衡转化成电池间电压的均衡。
[0058] 在本发明的电池组均衡过程中，各单体电池的初始S0C值如图5所示，其中横坐标 B1、B2、……B5分别表示第一单体电池、第二单体电池、……第五单体电池，纵坐标表示各单 体电池的S0C( % )。从该图5可清晰地看出各单体电池的剩余容量的差异。在上述图5所示状 态下的各单体电池存在能量差异，利用本发明所提供的电池组均衡电流定量控制方法进行 均衡控制，取得了如下均衡效果。
[0059] 为了说明该均衡效果，本发明中，给定电流阀值取Iki = 20A，Ik2 = 100A为例验证其 均衡效果。当给定电流阀值取Iki = 20A，Ik2=100A时，其均衡效果如图6(a)和图6(b)所示， 其中图6 (a)为本发明的给定电流阀值取Iki = 20A时的均衡效果图，图6 (b)为Ik2 = 100A时的 均衡效果图，其中横坐标表示均衡时间t(单位为S，即'秒'），纵坐标为S0C(%)。
[0060] 从图6(a)和图6(b)可W看出经过一定时间后第一单体电池、第二单体电池、…… 第五单体电池的S0C值达到一致，标志着实现各电池组能量的均衡。在图6(a)中，各电池的 S0C值达到一致的时间，即电池组的均衡时间在横坐标的15S和20S之间，大致为16S和17S左 右处，该均衡的S0C值大致为66.03%;而在图6(b)中各电池的S0C值达到均衡的时间，即电 池组的均衡时间刚刚超过横坐标的3S，该均衡的S0C值大致为66.03%。
[0061] 另外，运用本发明上文中所介绍的均衡电流的定量控制方法，流过每节电池的电 流大小(本实施例中W5节电池为例）如图7(a)和7(b)所示，其中横坐标表示均衡时间t(单 位为S，即秒），纵坐标表示电流值大小(单位为A，即安培），其中图7(a)示出了本发明的均衡 电流定量控制方法(双闭环控制方法)控制流过每节电池的电流I Ibx| <Iki = 20A时的情形； 图7(b)示出了本发明的均衡电流定量控制方法控制流过每节电池的电流|lBx<Ik2=100A时 的情形。
[0062] 由仿真结果可W看出，本发明提供的串联蓄电池组均衡电流定量控制方法针对实 施例中的五节电量不一致的电池，不仅能够实现电池 S0C的快速均衡，而且能够使流过每个 单体电池的电流在可控范围内，从而使能量快速转移的前提下，均衡速度可控范围内。
[0063] 在上述仿真验证的实施例中，采用了五节电池进行了说明，但运仅仅是例示，本发 明并不限定于五节电池。
[0064] 如上所述，为了实现均衡电流的定量控制，减小均衡时间等，本发明提出了电压环 和电流环并行控制方法，其中电压环确定开关管的导通或关断，电流环确定导通时间。根据 上文的仿真结果表明，本发明的串联蓄电池组均衡电流的定量控制方法通过改变电流环的 给定值，能够实现均衡电流大小的调节，相比于传统控制方法，本发明的串联电池组均衡电 流的定量控制方法能够在均衡速度灵活可控的情况下，实现高效安全的大电流均衡，控制 效果显著，具有很强的实用价值。
[0065]尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描 述，运些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。另 夕h在本发明的思路下，W上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可W进行组合，步 骤可任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明 它们没有在细节中提供，但它们同样适用于本发明。因此，凡在本发明的精神和原则之内， 所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种串联蓄电池组均衡电流的定量控制方法，采用Buck-Boost变换器构成的非耗散 型均衡电路对串联蓄电池组的均衡电流进行定量控制，所述非耗散型均衡电路工作时，比 较相邻的单体电池两端的电压，使其中电压较高的电池对应的开关管导通，通过均衡电感， 向电压较低的电池转移能量，最终实现电池间电压的均衡，其特征在于， 所述定量控制方法包括并行的电流环控制分支和电压环控制分支，所述电流环控制分 支包括： 电流采集步骤，启动电流检测，采集流过每个单体电池 VB1~VBn的电流值iBx，其中1 < X < n，n为大于1的自然数； 电流比较步骤，在流过第X单体电池 Vbx的电流| Ibx |小于给定的电流阀值Ik的情形，当第 一至第η开关管Qi~Qn导通时，给定占空比最大的P丽信号，当|lBx|大于给定的电流阀值I k 时，对第一误差电流II值~第X误差电流Ιχ进彳丁比$父，得到最大误差电流Imax，并将Imax作为电 流环PI调节器的输入值；以及 电流调节步骤，经所述PI调节器后，输出满足阈值要求的占空比可变的第一路信号 PWM1和第二路信号PWM2，用于控制第一至第η开关管&~^的导通， 在所述电压环控制分支中，对所采集的相邻两个电池的电压进行比较，当该两个电池 的电压满足一定关系时，控制相应的开关管导通，从而高电压电池向低电压电池释放能量， 并最终实现串联电池组VB1~VBn间的能量均衡。2. 根据权利要求1所述的串联蓄电池组均衡电流的定量控制方法，其特征在于，所述电 压环控制分支包括： 电压采集步骤，启动电压检测，采集每个单体电池电压； 电压比较步骤，比较相邻两个电池的电压； 电压调节步骤，在所述电压比较步骤中，当第一电池VB1满足uB1-uB2>K时，所述第一路信 号P丽1控制第一开关管&导通，实现第一电池VB1向第二电池VB2传递能量；当第y单体电池 V By的电压UBy满足UBy-UBy-OK或UBy-UBy+1>K时，所述电流控制分支中产生的第二路信号PWM2 控制与所述电池V By对应的第y开关管Qy导通，实现第y电池VBy向第y-Ι电池 Vb^和第y+Ι电池 VBy+1释放能量；当第η电池VBn满足UBn-UBr^K时，所述第一路信号PWM1控制开关管Q n导通，实 现第η电池VBn向第n-1电池 Vbh传递能量， 其中l〈y〈n，K为均衡电压临界值，当相邻电池的电压差超过K时，开启电池组的均衡。3. 根据权利要求1所述的串联蓄电池组均衡电流的定量控制方法，其特征在于，在所述 电流比较步骤中，最大误差电流Imax追踪给定的误差系数λ，使流过第X电池的电流I Bx满足 Ibx| < Ik+λ，最大误差电流Imax输入到PI调节器。4. 根据权利要求1所述的电池组均衡电流的定量控制方法，其特征在于， 在所述电流调节步骤中，控制第一开关管Q:、第η开关管Qn导通的第一路信号PWM1的占 空比满足〇: < 0.5，控制第二开关管出~第n-1开关管Qh导通的第二路信号PWM2的占空比满 足 D2<2/3。5. 根据权利要求1~4之一所述的串联电池组均衡电流的定量控制方法，其特征在于， 在流过单体电池VBx的电流|l Bx|小于给定的电流阀值Ik的情形，当第一开关管&、第η开关管 Qn导通时，所述第一路信号Ρ丽1的占空比0 1 = 0.5,当第二开关管Q2~第η-1开关管导通 时，所述第二路信号PWM2的占空比01 = 2/3。6.根据权利要求5所述的电池组均衡电流的定量控制方法，其特征在于， 在流过单体电池VBx的电流| IBx|小于给定的电流阀值Ik的情形，PWM信号发生器输入初 始值占空比D = 1，由于两路PWM波信号均有阈值限定，输出PWM1的占空比为0:最大值为0.5， PWM2的占空比D2最大值为2/3。
【文档编号】H02J7/00GK105870997SQ201610195825
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】刘欣博, 王慧娴, 边亚伟
【申请人】北方工业大学