本发明涉及一种锂离子电池系统二重能量均衡器及其控制方法，属于电力电子技术和蓄电池组能量均衡管理技术领域。
背景技术：
随着环境污染和能源危机的日益严重，为了节能环保，世界各个国家提倡和大力发展纯电动汽车电动。由于锂离子电池具有体积小、重量轻、标称电压相对较高、循环寿命长、无记忆效应等优点，因此受到电动汽车市场的青睐。锂离子单体电池的电压在3.6V左右，在使用中需要将大量的锂离子电池串联来满足电压的要求。但是电动汽车的价格比较昂贵，它的缺点也是显而易见的，其中制约电动汽车发展的一个主要问题就是蓄电池的使用寿命短的问题。蓄电池由于制造技术、材质和其它方面的差异从而导致了其在充电或放电的过程中不均衡，有的单体电池在充电的过程中会先充满，有的则在放电时先放完。因此，电池组的充电容量受组中能量最高的单体电池的容量的限制，而电池组的放电容量受组中能量最低的单体电池的容量的限制，这样电池组的充、放电容量越来越小，最终导致电池组报废。所以，必须采取有效的措施来对串联的锂离子单体电池进行能量均衡，提高电池组的充放电容量，从而延长电池组的使用寿命。
蓄电池均衡按照不同的分类标准可以分为不同种类的均衡方案，根据均衡所采用的主要储能和均衡元件，将蓄电池组均衡分为电阻均衡法、电容均衡法、电感均衡法和变压器均衡法。电阻均衡法，电阻均衡法没有开关管的控制，在每节蓄电池上并联一个固定的分流电阻，电阻值一般为电池内阻的数十倍，在电池充电过程中便可自动的实现均衡，在均衡中能量损耗严重；电容均衡法，电容均衡法是以电容为主要的均衡元件进行的均衡方案，电容均衡有单个电容均衡、多个电容均衡和多个电容多层均衡等均衡方案，电容均衡方案能量转移困难；电感均衡，以电感作为能量转移的媒介，提高了均衡效率；变压器均衡，通过变压器实现能量的均衡，变压器可以实现电气隔离，但均衡器体积庞大。
作为大规模锂离子蓄电池储能系统或电动汽车车载锂离子动力电池系统，目前多采用分组均衡的方式。但是，目前的均衡器普遍存在能量转移效率低、均衡速度慢、对均衡能量的控制能力差的问题。
技术实现要素：
针对大规模锂离子电池储能系统和电动汽车车载锂离子动力电池系统中大量串联锂离子单体电池间能量不一致问题，本发明提供了一种锂离子电池系统二重能量均衡器及其控制方法。
本发明的技术方案是：一种锂离子电池系统二重能量均衡器，对于由N个电池组组成的电池系统，均衡器由N个选通开关矩阵i、N个电感Li、两个带反并联二极管D1和D2的主控开关M1和M2、N-1个放电开关Tk、一个电压源E、N*m个电池单元Bij以及N*m个电池单元均衡模块Aij组成；其中选通开关矩阵i由上桥臂双层功率开关矩阵H、下桥臂双层功率开关矩阵S构成，每个电池单元均衡模块Aij由两个功率开关和一个电感构成，N*m个电池单元Bij组成的N个电池组i，上桥臂功率开关矩阵H和下桥臂功率开关矩阵S均为由m对反向串联的功率开关组成的双层功率开关矩阵；
所述N个选通开关矩阵的上桥臂的上层m个功率开关的上端引出的N条引线分别与电感L1、L2、…、LN的一端相连，电感L1、L2、…、LN的另一端连接在一起共同与主控开关M1和M2的一端相连；N个选通开关矩阵的下桥臂的下层m个功率开关的下端引出的N条引线连接在一起，共同与主控开关M1的另一端和电压源E的负极相连；电压源E的正极与主控开关M2的另一端相连；每个电池单元Bij中的两个串联单体电池引出的3条引出线分别与对应的电池单元均衡模块Aij中的两个功率开关和一个电感的一端相连，两个功率开关和一个电感的另一端连接在一起；N-1个放电开关Tk两端各引出一条引线，分别与电池组k的负极和相邻下一电池组k+1的正极相连；
其中，i=1,2,...N；j=1,2,...m；k=1,2,...N-1。
所述选通开关矩阵中的功率开关、电池单元均衡模块中的功率开关、放电开关、主控开关M1和M2均为逆导型功率开关器件。
所述选通开关矩阵i的上桥臂功率开关矩阵H由m对反向串联的双层功率开关iH1j和iH2j组成；所述选通开关矩阵i的下桥臂功率开关矩阵S由m对反向串联的双层功率开关iS1j和iS2j组成；其中，i=1,2,...N；j=1,2,...m。
所述电压源E由电池系统经DC/DC提供或者电池系统以外的蓄电池组提供。
一种锂离子电池系统二重能量均衡器的控制方法，在均衡时，均衡器可实现电池组的二重能量均衡；首先进行第一重均衡，第一重均衡是在电池系统静置状态时进行的，进行第一重能量均衡时，通过电池单元均衡模块使电池单元中的两个串联单体电池间能量一致；在完成第一重均衡的前提下进行第二重均衡，第二重均衡通过充电均衡、放电均衡和静置均衡三种均衡实现：当电池系统处于充电状态时，电池系统中串联的能量最高的一个单体电池单元进行均衡放电；当电池系统处于放电状态时，电池系统中串联的能量最低的一个单体电池单元被均衡充电；当电池系统处于静置状态时，电池系统中r个电池组中能量最高的一个电池单元并联同时均衡放电，能量高的电池单元放电电流大；或者电池系统中t个电池组中能量最低的一个电池单元并联同时被均衡充电，能量低的电池单元的充电电流大；其中，r≤N，t≤N，r、t取值为一个或者多个。
所述方法具体为：
首先进行第一重均衡，第一重均衡是在电池系统静置状态时进行的，进行第一重能量均衡时，通过电池单元均衡模块使电池单元中串联的两个单体电池间的能量一致；均衡时，通过对电池单元均衡模块中的功率开关进行PWM控制，使能量从能量高的单体电池转移到能量低的单体电池，均衡后可使电池单元中的两单体电池能量一致；
完成第一重能量均衡后进行第二重能量均衡，第二重能量均衡通过充电均衡、放电均衡和静置均衡进行：
充电均衡，当电池系统处于充电状态时，通过选通开关矩阵选通电池系统中能量最高的电池单元，然后对主控开关M1进行PWM控制，等效的均衡电路为典型的升压斩波电路，则来自电池系统中能量最高的电池单元作为升压斩波电路的输入端进行均衡放电，均衡放电电流连续；
放电均衡，当电池系统处于放电状态时，通过选通开关矩阵选通电池系统中能量最低的电池单元，然后对主控开关M2进行PWM控制，等效的均衡电路为典型的降压斩波电路，则来自电池系统中能量最低的电池单元作为降压斩波电路的输出端进行均衡充电，均衡充电电流连续；
静置均衡，当电池系统处于静置状态时，通过电池组的选通开关矩阵选通1个或多个电池组中能量最高或能量最低的电池单元，通过对主控开关M1或M2的控制同时实现N个电池组的能量均衡；当对电池组中能量最高的电池单元均衡时，通过选通开关矩阵选通r个电池组中能量最高的电池单元，然后对主控开关M1进行PWM控制，等效的均衡电路为典型的升压斩波电路，则来自电池组的能量最高的电池单元并联作为升压斩波电路的输入端同时进行均衡放电；当对电池组中能量最低的电池单元均衡时，通过选通开关矩阵选通t个电池组中能量最低的电池单元，然后对主控开关M2进行PWM控制，等效的均衡电路为典型的降压斩波电路，则来自电池组的能量最低的电池单元并联作为降压斩波电路的输出端同时进行均衡充电。
本发明的有益效果是：本发明充电状态和放电状态下的均衡器拓扑电路最优，能量均衡策略最优，以两节电池为一个电池单元而引入了二重能量均衡策略，拓扑电路原理简单，均衡能量转移效率高、均衡速度快、对均衡电流的控制能力强，在实现每组电池组内各电池单元间能量均衡的同时，也实现了不同单体电池之间的能量均衡。
附图说明
图1是本发明拓扑电路原理图；
图2是第一重能量均衡的一个电池单元均衡模块电路图；
图3是第二重能量均衡的充电均衡时的等效电路图；
图4是第二重能量均衡的放电均衡时的等效电路图；
图5是第二重能量均衡的静置均衡时的等效电路图一；
图6是第二重能量均衡的静置均衡时的等效电路图二。
具体实施方式
实施例1：如图1-6所示，一种锂离子电池系统二重能量均衡器，对于由N个电池组组成的电池系统，均衡器由N个选通开关矩阵i、N个电感Li、两个带反并联二极管D1和D2的主控开关M1和M2、N-1个放电开关Tk、一个电压源E、N*m个电池单元Bij以及N*m个电池单元均衡模块Aij组成；其中选通开关矩阵i由上桥臂双层功率开关矩阵H、下桥臂双层功率开关矩阵S构成，每个电池单元均衡模块Aij由两个功率开关和一个电感构成，N*m个电池单元Bij组成的N个电池组i，上桥臂功率开关矩阵H和下桥臂功率开关矩阵S均为由m对反向串联的功率开关组成的双层功率开关矩阵；
所述N个选通开关矩阵的上桥臂的上层m个功率开关的上端引出的N条引线分别与电感L1、L2、…、LN的一端相连，电感L1、L2、…、LN的另一端连接在一起共同与主控开关M1和M2的一端相连；N个选通开关矩阵的下桥臂的下层m个功率开关的下端引出的N条引线连接在一起，共同与主控开关M1的另一端和电压源E的负极相连；电压源E的正极与主控开关M2的另一端相连；每个电池单元Bij中的两个串联单体电池引出的3条引出线分别与对应的电池单元均衡模块Aij中的两个功率开关和一个电感的一端相连，两个功率开关和一个电感的另一端连接在一起；N-1个放电开关Tk两端各引出一条引线，分别与电池组k的负极和相邻下一电池组k+1的正极相连；
其中，i=1,2,...N；j=1,2,...m；k=1,2,...N-1。
进一步地，可以设置所述选通开关矩阵中的功率开关、电池单元均衡模块中的功率开关、放电开关、主控开关M1和M2均为逆导型功率开关器件。
进一步地，可以设置所述选通开关矩阵i的上桥臂功率开关矩阵H由m对反向串联的双层功率开关iH1j和iH2j组成；所述选通开关矩阵i的下桥臂功率开关矩阵S由m对反向串联的双层功率开关iS1j和iS2j组成；其中，i=1,2,...N；j=1,2,...m。
进一步地，可以设置所述电压源E由电池系统DC/DC提供（或者电压源E由电池系统以外的蓄电池组提供）。
一种锂离子电池系统二重能量均衡器的控制方法，在均衡中，均衡器可实现电池组的二重能量均衡。首先进行第一重均衡，第一重均衡是在电池系统静置状态时进行的，进行第一重能量均衡时，通过电池单元均衡模块可使电池单元中的两个串联单体电池间能量一致。完成第一重能量均衡后进行第二重能量均衡，第二重能量均衡通过充电均衡、放电均衡和静置均衡进行。当电池系统处于充电状态时，均衡器每次可对一个电池组中能量最高的电池单元进行均衡放电；当电池系统处于放电状态时，均衡器每次可对一个电池组中能量最低的电池单元进行均衡充电；当电池系统处于静置状态时，均衡器可同时对每个电池组中能量最高的电池单元或能量最低的电池单元进行均衡，其中，每个电池组中能量最高的电池单元并联同时均衡放电，能量高的放电电流大，每个电池组中能量最低的电池单元并联同时均衡充电，能量低的充电电流大（第一重均衡是针对每个电池单元中的两个串联单体电池，比如B11中有两个单体电池Cell11和Cell12，第一重均衡使Cell11和Cell12的能量均衡。而第二重均衡是使每个电池单元之间能量均衡，即每个电池单元之间能量趋于一致）。
所述方法具体为：
首先进行第一重均衡，第一重均衡是在电池系统静置状态时进行的，进行第一重能量均衡时，通过电池单元均衡模块可使电池单元中的两个串联单体电池间能量一致。均衡中，通过对电池单元均衡模块中的功率开关进行PWM控制，使能量从能量高的单体电池转移到能量低的单体电池，均衡后可使两单体电池能量一致。如图2所示，为第一重均衡时，对电池单元B11中两个串联单体电池Cell11和Cell12进行均衡的电路原理图。均衡中，对功率开关1Q1进行PWM控制，均衡能量将从单体电池Cell11向Cell12转移；而对功率开关1Q2进行PWM控制，均衡能量将从单体电池Cell12向Cell11转移。均衡后，两单体电池能量一致。
在完成第一重均衡的前提下进行第二重均衡，第二重均衡通过充电均衡、放电均衡和静置均衡三种均衡实现。当电池系统处于充电状态时，通过其中一个电池组的选通开关矩阵选通此电池组中能量最高的电池单元，然后对主控开关M1进行PWM控制，等效的均衡电路为典型的升压斩波电路，则来自电池组能量最高的电池单元作为升压斩波电路的输入端进行均衡放电，均衡放电电流连续。
如图3所示，当电池系统处于充电状态时，假设电池系统中串联的电池单元B11的能量最高，电池单元B11在电池组1中。均衡时，电池单元B11通过选通开关矩阵1中相应的开关被选通，同时与电感L1串联。等效的均衡电路为典型的升压斩波电路，被均衡的电池单元B11处于升压斩波电路的输入端。均衡时，控制选通开关矩阵1的开关1H11和1S11导通，则电池组中的电池单元B11被选通，然后对主控开关M1进行PWM控制，则电池单元均衡放电。由于均衡放电的电池单元位于升压斩波电路的输入端，因此均衡放电电流连续。通过电池系统充电状态下的均衡策略，使电池组中能量最高的电池单元均衡放电，一方面提高每个电池组及整个电池系统的充电容量，另一方面也使电池系统中来自不同电池组的能量最高的单体电池间的能量得到均衡。
实施例2：如图1-6所示，一种锂离子电池系统二重能量均衡器，对于由N个电池组组成的电池系统，均衡器由N个选通开关矩阵i、N个电感Li、两个带反并联二极管D1和D2的主控开关M1和M2、N-1个放电开关Tk、一个电压源E、N*m个电池单元Bij以及N*m个电池单元均衡模块Aij组成；其中选通开关矩阵i由上桥臂双层功率开关矩阵H、下桥臂双层功率开关矩阵S构成，每个电池单元均衡模块Aij由两个功率开关和一个电感构成，N*m个电池单元Bij组成的N个电池组i，上桥臂功率开关矩阵H和下桥臂功率开关矩阵S均为由m对反向串联的功率开关组成的双层功率开关矩阵；
所述N个选通开关矩阵的上桥臂的上层m个功率开关的上端引出的N条引线分别与电感L1、L2、…、LN的一端相连，电感L1、L2、…、LN的另一端连接在一起共同与主控开关M1和M2的一端相连；N个选通开关矩阵的下桥臂的下层m个功率开关的下端引出的N条引线连接在一起，共同与主控开关M1的另一端和电压源E的负极相连；电压源E的正极与主控开关M2的另一端相连；每个电池单元Bij中的两个串联单体电池引出的3条引出线分别与对应的电池单元均衡模块Aij中的两个功率开关和一个电感的一端相连，两个功率开关和一个电感的另一端连接在一起；N-1个放电开关Tk两端各引出一条引线，分别与电池组k的负极和相邻下一电池组k+1的正极相连；
其中，i=1,2,...N；j=1,2,...m；k=1,2,...N-1。
进一步地，可以设置所述选通开关矩阵中的功率开关、电池单元均衡模块中的功率开关、放电开关、主控开关M1和M2均为逆导型功率开关器件。
进一步地，可以设置所述选通开关矩阵i的上桥臂功率开关矩阵H由m对反向串联的双层功率开关iH1j和iH2j组成；所述选通开关矩阵i的下桥臂功率开关矩阵S由m对反向串联的双层功率开关iS1j和iS2j组成；其中，i=1,2,...N；j=1,2,...m。
进一步地，可以设置所述电压源E由电池系统以外的蓄电池组提供（或者电压源E由电池系统经DC/DC提供）。
一种锂离子电池系统二重能量均衡器的控制方法，在均衡中，均衡器可实现电池组的二重能量均衡。首先进行第一重均衡，第一重均衡是在电池系统静置状态时进行的，进行第一重能量均衡时，通过电池单元均衡模块可使电池单元中的两个串联单体电池间能量一致。在完成第一重均衡的前提下进行第二重均衡，第二重均衡充电均衡、放电均衡和静置均衡三种均衡实现。当电池系统处于充电状态时，均衡器每次可对一个电池组中能量最高的电池单元进行均衡放电；当电池系统处于放电状态时，均衡器每次可对一个电池组中能量最低的电池单元进行均衡充电；当电池系统处于静置状态时，均衡器可同时对每个电池组中能量最高的电池单元或能量最低的电池单元进行均衡，其中，每个电池组中能量最高的电池单元并联同时均衡放电，能量高的放电电流大，每个电池组中能量最低的电池单元并联同时均衡充电，能量低的充电电流大。
所述方法具体为：
首先进行第一重均衡，第一重均衡是在电池系统静置状态时进行的，进行第一重能量均衡时，通过电池单元均衡模块可使电池单元中的两个串联单体电池间能量一致。均衡中，通过对电池单元均衡模块中的功率开关进行PWM控制，使能量从能量高的单体电池转移到能量低的单体电池，均衡后可使两单体电池能量一致。如图2所示，为第一重均衡时，对电池单元B11中两个串联单体电池Cell11和Cell12进行均衡的电路原理图。均衡中，对功率开关1Q1进行PWM控制，均衡能量将从单体电池Cell11向Cell12转移；而对功率开关1Q2进行PWM控制，均衡能量将从单体电池Cell12向Cell11转移。均衡后，两单体电池能量一致。
在完成第一重均衡的前提下进行第二重均衡，第二重均衡充电均衡、放电均衡和静置均衡三种均衡实现。当电池系统处于放电状态时，通过其中一个电池组的选通开关矩阵选通此电池组中能量最低的电池单元，然后对主控开关M2进行PWM控制，等效的均衡电路为典型的降压斩波电路，则来自电池组的能量最低的电池单元作为降压斩波电路的输出端进行均衡充电，均衡充电电流连续。
如图4所示，电池系统处于放电状态时，假设电池系统中串联的电池单元B21的能量最低，电池单元B21在电池组2中。均衡时，电池单元B21通过选通开关矩阵2中相应的开关被选通，同时与电感L1串联。等效的均衡电路为典型的降压斩波电路，被均衡的电池单元B21处于降压斩波电路的输出端。均衡时，控制选通开关矩阵2的开关2H21和2S21导通，则电池组中的电池单元B21被选通，然后对主控开关M2进行PWM控制，则电池单元均衡充电，均衡充电电流连续。通过电池系统放电状态下的均衡策略，使电池组中能量最低的电池单元均衡充电，一方面提高每个电池组及整个电池系统的放电容量，另一方面也使电池系统中来自不同电池组的能量最低的单体电池间的能量得到均衡。
实施例3：如图1-6所示，一种锂离子电池系统二重能量均衡器，一种锂离子电池系统二重能量均衡器，对于由N个电池组组成的电池系统，均衡器由N个选通开关矩阵i、N个电感Li、两个带反并联二极管D1和D2的主控开关M1和M2、N-1个放电开关Tk、一个电压源E、N*m个电池单元Bij以及N*m个电池单元均衡模块Aij组成；其中选通开关矩阵i由上桥臂双层功率开关矩阵H、下桥臂双层功率开关矩阵S构成，每个电池单元均衡模块Aij由两个功率开关和一个电感构成，N*m个电池单元Bij组成的N个电池组i，上桥臂功率开关矩阵H和下桥臂功率开关矩阵S均为由m对反向串联的功率开关组成的双层功率开关矩阵；
所述N个选通开关矩阵的上桥臂的上层m个功率开关的上端引出的N条引线分别与电感L1、L2、…、LN的一端相连，电感L1、L2、…、LN的另一端连接在一起共同与主控开关M1和M2的一端相连；N个选通开关矩阵的下桥臂的下层m个功率开关的下端引出的N条引线连接在一起，共同与主控开关M1的另一端和电压源E的负极相连；电压源E的正极与主控开关M2的另一端相连；每个电池单元Bij中的两个串联单体电池引出的3条引出线分别与对应的电池单元均衡模块Aij中的两个功率开关和一个电感的一端相连，两个功率开关和一个电感的另一端连接在一起；N-1个放电开关Tk两端各引出一条引线，分别与电池组k的负极和相邻下一电池组k+1的正极相连；
其中，i=1,2,...N；j=1,2,...m；k=1,2,...N-1。
进一步地，可以设置所述选通开关矩阵中的功率开关、电池单元均衡模块中的功率开关、放电开关、主控开关M1和M2均为逆导型功率开关器件。
进一步地，可以设置所述选通开关矩阵i的上桥臂功率开关矩阵H由m对反向串联的双层功率开关iH1j和iH2j组成；所述选通开关矩阵i的下桥臂功率开关矩阵S由m对反向串联的双层功率开关iS1j和iS2j组成；其中，i=1,2,...N；j=1,2,...m。
进一步地，可以设置所述电压源E由电池系统以外的蓄电池组提供（或者电压源E由电池系统经DC/DC提供）。
一种锂离子电池系统二重能量均衡器的控制方法，在均衡中，均衡器可实现电池组的二重能量均衡。首先进行第一重均衡，第一重均衡是在电池系统静置状态时进行的，进行第一重能量均衡时，通过电池单元均衡模块可使电池单元中的两个串联单体电池间能量一致。在完成第一重均衡的前提下进行第二重均衡，第二重均衡充电均衡、放电均衡和静置均衡三种均衡实现。当电池系统处于充电状态时，均衡器每次可对一个电池组中能量最高的电池单元进行均衡放电；当电池系统处于放电状态时，均衡器每次可对一个电池组中能量最低的电池单元进行均衡充电；当电池系统处于静置状态时，均衡器可同时对每个电池组中能量最高的电池单元或能量最低的电池单元进行均衡，其中，每个电池组中能量最高的电池单元并联同时均衡放电，能量高的放电电流大，每个电池组中能量最低的电池单元并联同时均衡充电，能量低的充电电流大。
所述方法具体为：
首先进行第一重均衡，第一重均衡是在电池系统静置状态时进行的，进行第一重能量均衡时，通过电池单元均衡模块可使电池单元中的两个串联单体电池间能量一致。均衡中，通过对电池单元均衡模块中的功率开关进行PWM控制，使能量从能量高的单体电池转移到能量低的单体电池，均衡后可使两单体电池能量一致。如图2所示，为第一重均衡时，对电池单元B11中两个串联单体电池Cell11和Cell12进行均衡的电路原理图。均衡中，对功率开关1Q1进行PWM控制，均衡能量将从单体电池Cell11向Cell12转移；而对功率开关1Q2进行PWM控制，均衡能量将从单体电池Cell12向Cell11转移。均衡后，两单体电池能量一致。
在完成第一重均衡的前提下进行第二重均衡，第二重均衡充电均衡、放电均衡和静置均衡三种均衡实现。当电池系统处于静置状态时，通过每个电池组的选通开关矩阵选通各电池组中能量最高或能量最低的电池单元，通过对主控开关M1或M2的控制同时实现N个电池组的能量均衡。当对电池组中能量最高的电池单元均衡时，通过选通开关矩阵选通每个电池组中能量最高的电池单元，然后对主控开关M1进行PWM控制，等效的均衡电路为典型的升压斩波电路，则来自电池组的能量最高的电池单元并联作为升压斩波电路的输入端同时进行均衡放电；当对电池组中能量最低的电池单元均衡时，通过选通开关矩阵选通每个电池组中能量最低的电池单元，然后对主控开关M2进行PWM控制，等效的均衡电路为典型的降压斩波电路，则来自电池组的能量最低的电池单元并联作为降压斩波电路的输出端同时进行均衡充电。
例如对每个电池组中的电池单元Bix的均衡，在均衡中，通过电池组选通开关矩阵选通各电池单元。如果电池组中的电池单元Bix能量最高，则通过对主控开关M1进行PWM控制，则来自电池组的能量最高的电池单元并联作为升压斩波电路的输入端同时进行均衡放电，如图5所示；如果电池组中的电池单元Bix能量最低，则通过对主控开关M2进行PWM控制，则来自电池组的能量最低的电池单元并联作为降压斩波电路的输出端同时进行均衡充电，如图6所示。其他电池单元模块均衡原理同上，且各电池单元均衡模块间互不影响，根据实际能量均衡情况，可以同时工作，也可以部分均衡模块工作。电池单元间能量均衡完成后，通过开关矩阵及充放电均衡控制可实现整个电池系统的静置均衡。
本发明的工作原理是：
均衡器以电感为储能元件，均衡电路中的功率开关器件均为逆导型功率开关器件，在均衡中通过二重能量均衡实现电池组的能量均衡控制。首先进行第一重能量均衡，第一重能量均衡是在电池系统处于静置状态时进行，通过第一重能量均衡实现电池单元中两个串联的单体电池间的能量均衡。在完成第一重能量均衡的前提下进行第二重能量均衡，第二重能量均衡根据电池系统的三种不同的工作状态分为充电均衡、放电均衡和静置均衡。充电均衡，选通电池系统中串联的能量最高的一个电池单元，然后通过对主控开关M1进行PWM控制，等效的均衡电路为典型的升压斩波电路，此时被选通的电池单元为升压斩波电路的输入端而被均衡放电；放电均衡，选通电池系统中串联的能量最低的一个电池单元，通过对主控开关M2进行PWM控制，等效的均衡电路为典型的降压斩波电路，此时被选通的电池单元为降压斩波电路的输出端而被均衡充电；静置均衡，选通r个电池组中能量最高的电池单元，通过对主控开关M1进行PWM控制，等效的均衡电路为典型的升压斩波电路，此时r个电池单元并联作为升压斩波电路的输入端而同时被均衡放电；或者选通t个电池组中能量最低的电池单元，通过对主控开关M2进行PWM控制，等效的均衡电路为典型的降压斩波电路，此时t个电池单元并联作为降压斩波电路的输出端而同时被均衡充电。在实际的应用过程中，可以根据各电池单元的荷电状态不一致程度，通过调节占空比来调节均衡电流的大小；其中，r≤N，t≤N，r、t取值为一个或者多个。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。