一种电池系统、电池系统的均衡控制方法及发电系统与流程

1.本技术涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池系统、电池系统的均衡方法及发电系统。


背景技术：

2.随着现代社会能源短缺和环境污染问题的加剧，目前光伏发电逐渐得到应用，但是光伏发电的波动性和间歇性的特点也日益突出，对电网系统安全稳定运行的影响也越来越严重。电池系统具备高灵活性、充放电的可控性和高能量密度等特点，为了克服光伏发电的以上问题，应用电池系统进行储能的光伏发电系统逐步被应用。
3.电池系统一般包括多个电芯，多个电芯经过串、并联以提升电池系统的容量和输出功率。但是受到各个电芯之间的不一致性的影响，会使得电池系统的续航时间缩短、部分电芯发生过充或者过放时可能损坏，严重时存在起火或者爆炸的风险。目前对电池系统中的电芯主要通过电量均衡策略进行控制，即实时检测各个电芯的电量，并通过均衡电阻对电量高的电芯进行放电，以使各个电芯的电量均衡。
4.但是，由于难以精确地获取每个电芯的电量，因此以上的方法利用的是电芯电量的估算值，导致均衡的开启机会少。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本技术提供了一种电池系统、电池系统的均衡方法及发电系统，提高了均衡的开启机会，进而提升了均衡效果。
6.第一方面，本技术提供了一种电池系统，该电池系统应用于光伏发电系统，电池系统包括控制器和多个电池簇。多个电池簇中的每个电池簇包括串联连接的多个电池模组，多个电池模组中的每个电池模组包括多个电芯，多个电芯中的每个电芯设置一路均衡电路。控制器当根据各电芯的第一参数确定电池系统满足第一均衡控制的执行条件时，通过控制各均衡电路以对电池系统进行第一均衡控制；以及当电池系统不满足第一均衡控制的执行条件，且根据各电芯的第二参数确定电池系统满足第二均衡控制的执行条件时，通过控制各均衡电路以对电池系统进行第二均衡控制。
7.其中，第一参数中包括电压和容量，也即第一均衡控制为电量均衡，第二参数中包括电压，也即第二均衡控制为压差均衡。本技术提供的方案采用两种均衡控制方式对电池系统进行均衡，先判断是否可以进行第一均衡控制，当电池系统不满足容量第一均衡控制的执行条件后检查是否满足第二均衡控制的条件，当满足第二均衡控制的条件时执行第二均衡控制，以增加均衡开启机会，因此提高了均衡的精度和均衡效果。
8.在一种可能的实现方式中，每个电芯并联连接一路均衡电路。
9.在一种可能的实现方式中，第一均衡控制的执行条件包括：各电芯间的电量差值大于或等于开启电量差阈值。控制器利用各电芯的电压和容量确定各电芯的电量，当各电芯的电量中的最大电量和最小电量的差值大于或等于开启电量差阈值，确定电池系统满足
第一均衡控制的执行条件。
10.在一种可能的实现方式中，控制器具体利用开路电压法确定各电芯的荷电状态，也即利用预先标定的开路电压和荷电状态的对应关系和各电芯的电压，确定各电芯的荷电状态，并利用各电芯的荷电状态和各电芯的容量，确定各电芯的电量。其中，电芯的电量等于电芯的荷电状态与电芯的容量的乘积。
11.在一种可能的实现方式中，第一参数还包括温度，第一均衡控制的执行条件还包括：各电芯的温度位于开启温度范围内，以及各所述电芯的电压位于开启电压范围。该方式能够提升第一均衡控制的精确度。
12.在一种可能的实现方式中，控制器具体用于根据各电芯的电量与最小电量的差值确定各电芯需要通过均衡电路释放的电量；并根据各电芯需要通过均衡电路释放的电量和各电芯对应的均衡电路的均衡电流，确定各电芯对应的均衡时间。其中，均衡时间等于电芯需要消耗的电量除以电芯对应的均衡电路的均衡电流。
13.通过进行第一均衡控制将各高电量电芯的电量释放，以使各电芯的电量均等于以上所述的最小电量。
14.在一种可能的实现方式中，控制器还用于当均衡时间结束后，或当在均衡时间内确定电池系统不满足第一均衡控制的执行条件时，停止对电池系统进行第一均衡控制。
15.在一种可能的实现方式中，第二均衡控制的执行条件包括：各电芯间的电压差值大于或等于开启电压差阈值。
16.在一种可能的实现方式中，第二参数还包括温度，第二均衡控制的执行条件还包括：各电芯的温度位于开启温度范围内，以及各电芯的电压位于开启电压范围。该方式能够提升第二均衡控制的精确度。
17.在一种可能的实现方式中，控制器还用于确定各电芯的电压所在电压区间对应的开启电压差阈值，电压区间与开启电压差阈值的对应关系预先设定。
18.在一种可能的实现方式中，控制器还用于当确定电池系统不满足第二均衡控制的执行条件时，停止对电池系统进行第二均衡控制。
19.第二方面，本技术还提供了一种电池系统的均衡方法，该方法可以应用于以上实现方式中提供的电池系统，该方法包括以下步骤，
20.当根据各电芯的第一参数确定电池系统满足第一均衡控制的执行条件时，控制各均衡电路对电池系统进行第一均衡控制，第一参数中包括电压和容量；
21.当电池系统不满足第一均衡控制的执行条件，且根据各电芯的第二参数确定电池系统满足第二均衡控制的执行条件时，控制各均衡电路对电池系统进行第二均衡控制，第二参数中包括电压。
22.利用该方法，采用两种均衡控制方式对电池系统进行均衡，先判断是否可以进行第一均衡控制，当电池系统不满足容量第一均衡控制的执行条件后检查是否满足第二均衡控制的条件，当满足第二均衡控制的条件时执行第二均衡控制，以增加均衡开启机会，因此提高了均衡的精度和均衡效果。
23.在一种可能的实现方式中，第一均衡控制的执行条件包括：各电芯间的最大电量差值大于或等于开启电量差阈值；
24.当根据各电芯的第一参数确定电池系统满足第一均衡控制的执行条件时，控制各
均衡电路对电池系统进行第一均衡控制，具体包括：
25.利用各电芯的电压和容量确定各电芯的电量；
26.当各电芯的电量中的最大电量和最小电量的差值大于或等于开启电量差阈值时，确定电池系统满足第一均衡控制的执行条件；
27.通过控制各均衡电路以对电池系统进行第一均衡控制。
28.在一种可能的实现方式中，利用各电芯的电压和容量确定各电芯的电量，具体包括：
29.利用预先标定的开路电压和荷电状态的对应关系和各电芯的电压，确定各电芯的荷电状态；
30.利用各电芯的荷电状态和各电芯的容量，确定各电芯的电量。
31.在一种可能的实现方式中，第一参数还包括温度，第一均衡控制的执行条件还包括：各电芯的温度位于开启温度范围内。
32.在一种可能的实现方式中，控制各均衡电路对电池系统进行第一均衡控制，具体包括：
33.根据各电芯的电量与最小电量的差值确定各电芯需要通过均衡电路释放的电量；
34.根据各电芯需要通过均衡电路释放的电量和各电芯对应的均衡电路的均衡电流，确定各电芯对应的均衡时间。
35.在一种可能的实现方式中，方法还包括：
36.当均衡时间结束后，或当在均衡时间内确定电池系统不满足第一均衡控制的执行条件时，停止对电池系统进行第一均衡控制。
37.在一种可能的实现方式中，第二均衡控制的执行条件包括：各电芯间的电压差值大于或等于开启电压差阈值。
38.在一种可能的实现方式中，第二参数还包括温度，第二均衡控制的执行条件还包括：各电芯的温度位于开启温度范围内，以及各电芯的电压位于开启电压范围。
39.在一种可能的实现方式中，根据各电芯的第二参数确定电池系统满足第二均衡控制的执行条件之前，方法还包括：
40.确定各电芯的电压所在电压区间对应的开启电压差阈值，电压区间与开启电压差阈值的对应关系预先设定。
41.在一种可能的实现方式中，方法还包括：
42.当确定电池系统不满足第二均衡控制的执行条件时，停止对电池系统进行第二均衡控制。
43.第三方面，本技术还提供了一种发电系统，该发电系统包括以上实现方式提供的电池系统，还包括发电端。发电端与该电池系统连接，发电系统用于为电池系统充电。
44.该发电系统的电池系统采用不同的均衡控制方式进行均衡，即电池系统先判断是否可以进行第一均衡控制，当电池系统不满足容量第一均衡控制的执行条件后检查是否满足第二均衡控制的条件，当满足第二均衡控制的条件时执行第二均衡控制，以增加均衡开启机会，因此提高了均衡的精度和均衡效果。
45.在一种可能的实现方式中，该发电系统为光伏发电系统。
附图说明
46.图1为一种光伏发电系统的示意图；
47.图2为一种电芯电量被动均衡的原理示意图；
48.图3为本技术实施例提供的一种电池系统的示意图；
49.图4为本技术实施例提供的另一种电池系统的示意图；
50.图5为本技术实施例提供的一种磷酸铁锂电池开启电压范围的示意图；
51.图6为本技术实施例提供的一种电池系统的均衡方法的流程图；
52.图7为本技术实施例提供的进行第一均衡控制时的流程图；
53.图8为本技术实施例提供的进行第二均衡控制时的流程图；
54.图9为本技术实施例提供的一种光伏发电系统的示意图。
具体实施方式
55.为了使本技术领域的人员更清楚地理解本技术方案，下面首先说明本技术技术方案的应用场景。
56.参见图1，该图为一种光伏发电系统的示意图。
57.图示光伏发电系统包括电池系统10、光伏发电端20和直流母线。
58.其中，直流母线包括正直流母线和负直流母线。光伏发电端20的输出端连接直流母线，直流母线还连接电池系统10。
59.光伏发电端20中包括多个光伏组件，多个光伏组件可以串联形成光伏阵列；或者，多个光伏组件可以先串联形成多个光伏组串，多个光伏组串再并联以形成光伏阵列。光伏组件用于将光能转换为直流电后传输至直流母线。
60.电池系统10用于在用电低谷时期存储光伏发电端20输出的电能，或者将电网提供的交流电转换为直流电后进行存储；以及在用电高峰时期或光伏发电端20的发电量较低时进行放电。
61.电池系统一般包括多个并联连接的电池簇，每个电池簇可以包括多个串联连接的电池模组，每个电池模组中包括多个电芯。电池模组内的电芯通过串联或混联的方式实现连接。
62.理想状态下，电池系统10中所有电芯状态都应该保持一致，然而生产过程和使用过程会导致电池组的不一致，具体的，生产过程主要由于原料不一致、生产工艺和生产环境的影响，导致电芯间的内阻和容量初始状态不一致；在实际使用时，由于各电芯工作温度、放电深度的差异，不断加大电池组的不一致性。
63.当电池组存在不一致性的现象时，会导致电池系统可续航时间变短，可能还会导致部分电芯过充或者过放，进而发生损坏，缩短电芯的使用寿命，甚至存在起火或者爆炸的风险。
64.参见图2，该图为一种电芯电量被动均衡的原理示意图。
65.目前对电池系统中的电芯主要通过电量均衡策略进行控制，电池系统中的每个电芯101与一路均衡电路并联，均衡电路包括电阻r以及可控开关s。电池系统的控制器通过控制可控开关s闭合，以使均衡电路接通，电阻r对对应的电芯101放电，进而实现各电芯的电量的均衡。
66.由于实际控制过程中难以精确地获取每个电芯的剩余电量，因此以上的方法利用的是电芯剩余电量的估算值，导致均衡的开启机会少。
67.为了解决以上问题，本技术实施例提供了一种电池系统、电池系统的均衡方法及光伏发电系统，采用两种均衡控制方式对电池系统进行均衡，先判断是否可以进行第一均衡控制，当电池系统不满足容量第一均衡控制的执行条件后检查是否满足第二均衡控制的条件，当满足第二均衡控制的条件时执行第二均衡控制，以增加均衡开启机会，因此提高了均衡的精度和均衡效果。其中的第一均衡控制为电量均衡，第二均衡控制为压差均衡。
68.为了使本技术领域的人员更清楚地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
69.本技术说明中的“第一”、“第二”等用词仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量
70.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。
71.本技术实施例提供了一种电池系统，下面结合附图具体说明。
72.本技术实施例提供的电池系统可以包括一个或多个电池簇，本技术实施例对电池簇的具体数量不作限定，下面仅以一簇电池簇为例进行说明，电池系统中的其它电池簇的具体实现方式类似。
73.参见图3，该图为本技术实施例提供的一种电池系统的示意图。
74.图示电池系统包括电池簇11和控制器12。
75.其中，电池簇11包括串联连接的多个电池模组110，多个电池模组110中的每个电池模组包括多个电芯101。
76.多个电芯中的每个电芯101并联一路均衡电路102。
77.控制器12当根据各电芯101的第一参数确定电池系统满足第一均衡控制的执行条件时，通过控制各均衡电路102以对电池系统进行所述第一均衡控制。
78.第一参数中包括电压和容量，电压也即电芯实时的输出电压，容量指电池能够存储的最大电量。
79.在一些实施例中，该第一均衡控制为电量均衡，也即控制各电芯的电量相同。电芯的电量指电芯当前存储的电量，电芯的电量反映电芯当前存储电能的多小，电芯满电时，电量大小等于电芯的容量。本技术实施例中采用的均衡方式时对高电量的电芯进行放电，以使原先高电量的电芯的电量，下降至等于低电量的电芯的电量，进而使各电芯的电量相同。通过电量均衡控制各电芯的电量相同后，提升了个电芯放电的同步性，减少了电量低的电池先放电结束而其它电量较高电池还在放电这一情况出现的概率，当出现此情况时，电量低的电池可能出现过放，存在损坏风险，因此避免此情况的出现能够提升电池系统的安全性；以及减少了电量高的电池先充电结束而其它电量较低的电池还在充电这一情况出现的概率，当出现此情况时，电量高的电池可能出现过充，存在损坏风险，因此避免此情况的出现能够提升电池系统的安全性。
80.控制器12当电池系统不满足第一均衡控制的执行条件，且根据各电芯101的第二参数确定电池系统满足第二均衡控制的执行条件时，通过控制各均衡电路102以对电池系
统进行第二均衡控制。
81.第二参数中包括电压，也即电芯实时的输出电压。在一些实施例中，该第二均衡控制为压差均衡，也即控制各电芯对应的电压中的最大电压和最小电压处于预设电压差阈值内。
82.本技术实施例提供的方案采用两种均衡控制方式对电池系统进行均衡，先判断是否可以进行第一均衡控制，当电池系统不满足容量第一均衡控制的执行条件后检查是否满足第二均衡控制的条件，当满足第二均衡控制的条件时执行第二均衡控制，以增加均衡开启机会，因此提高了均衡的精度和均衡效果。
83.本技术以上实施例中的控制器可以为专用集成电路(applicationspecific integrated circuit，asic)、可编程逻辑器件(programmable logic device，pld)、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)或其组合。上述pld可以是复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，cpld)、现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gate array，fpga)、通用阵列逻辑(generic array logic,gal)或其任意组合，本技术实施例不作具体限定。
84.进一步的，本技术中的控制器可以为一级控制器，也可以为多级控制器。当控制器为多级控制器时，多级控制器中的上级控制器可以和下级控制器之间进行数据通信，上级控制器和下级控制器可以在分别位于不同的物理位置。
85.在一些实施例中，当控制器为多级控制器时，可以控制器可以包括集装箱监控单元(container monitoring unit，cmu)，和电池监控单元(battery monitoring unit，bmu)。每个bmu可以检测一个对应的电池模组的工作状态，例如检测对应的电池模组内各电池的荷电状态(state of charge，soc)、电量信息、温度信息和电压信息等，并将检测结果发送至cmu，cmu根据获取到的各电芯的信息确定需要电池系统是否满足均衡控制的执行条件。
86.下面结合具体的实现方式进行说明。
87.本技术实施例提供的电池系统在执行均衡策略时，先检查是否满足电量均衡的条件，如果满足电量均衡的开启条件，则执行电量均衡，如果不满足电量均衡的的条件，再继续检查是否满足压差均衡的开启条件，如果满足压差均衡的开启条件，则执行压差均衡，如果同时既不满足电量均衡的开启条件，也不满足压差均衡的开启条件，则不进行均衡控制。
88.参见图4，该图为本技术实施例提供的另一种电池系统的示意图。
89.关于电池系统的具体说明参见以上实施例，在此不再赘述，本技术实施例中的均衡电路102包括串联连接的电阻和可控开关。
90.均衡电路中的可控开关可以为绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，igbt)、金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor filed effect transistor，mosfet)或碳化硅场效应管(silicon carbide metal oxide semiconductor，sic mosfet)等。控制器向可控开关发送电平信号以控制可控开关导通或者关断。
91.本技术的技术方案中先判断进行电量均衡的原因为：对于电池系统中使用的化学电池，其电压存在的平台区可能会降低电压均衡的触发机会。例如对于磷酸铁锂电池，电压均衡实际执行时，在电池的电量处于两端时(也即电池电量较高或者电池电量较低时)可能
会更容易触发，电池电量处于中间平台区不易开启电压均衡；但电量均衡判断出需要均衡的时间后，在平台区、低电量或者高电量时都可以执行，所以先进行电量均衡的判断。
92.下面首先说明控制器控制电池系统进行电量均衡控制的原理。
93.控制器首先获取电池系统中各电芯的soc、电量和温度等信息，然后判断当前电池系统是否满足进行电量均衡的条件，该条件包括：电芯间的电量差值是否大于或等于开启电量差阈值、电芯温度是否处于开启温度范围内以及电芯电压是否在开启电压范围内。下面分别进行说明。
94.下面首先说明控制器判断电芯间的电量差值是否大于或等于开启电量差阈值的实现方式。
95.控制器获取各电芯的soc，获取方法可以是开路电压法，开路电压(open circuit voltage，ocv)，即电芯在开路状态下的端电压，一般与电芯的soc呈一定单调关系。预先通过试验测试出不同soc下开路电压的数据，拟合出两者之间的关系曲线，则可以根据测量的电压来估计电芯对应的soc。
96.其中，soc表征电芯当前容量与其完全充电后的容量的比值，常用百分数表示。其取值范围为0至1，当soc＝0时表示电芯放电完全，当soc＝1时表示电芯完全充满。
97.控制器根据各电芯的容量与对应的soc确定获取各电芯的剩余电量。其中，电芯的容量与soc的乘积即为电芯的剩余电量。控制器获取各电芯间的剩余电量后，确定剩余电量中的最大电量和最小电量，然后将两者的差值最为电芯间的最大电量差值，该最大电量差值大于或等于开启电量差阈值即满足条件。
98.实际应用中，针对磷酸铁锂电芯存在的平台区范围较广的问题，采用开路电压法判断时应该限制在非平台区获取soc。
99.控制器然后将电芯间的最大电量差值与预先设置的开启电量差阈值进行比较。
100.下面说明控制器判断电芯温度是否处于开启温度范围内的实现方式。
101.在进行电量均衡的过程中，电芯的温度应该在指定温度范围内，否则电压采样精度无法保证，具体的温度范围根据电芯和硬件平台确认，本技术实施例在此不作具体限定。在一些实施例中，电芯温度可以利用温度传感器进行检测，温度传感器可以基于热敏电阻实现，为较为成熟的现有技术，本技术实施例在此不再赘述。
102.控制器还需要判断电芯电压是否在开启电压范围内，当电芯的电压较低时，表征此时电芯的电量较低，如果在电芯电量较低时进行电量均衡，一方面电量均衡的精确度降低，另一方面还容易使电芯出现过放。因此一般在电芯电量较低时不开启均衡控制。本技术实施例对开启电压范围不作具体限定，该开启电压范围与电芯类型相关。
103.参见图5，该图为本技术实施例提供的一种磷酸铁锂电池开启电压范围的示意图。
104.磷酸铁锂电池的电压存在平台区，压差均衡实际执行时在电池电量两端可能会更容易触发，中间平台区不易执行压差均衡判断和开启，但电量均衡判断出需要的均衡时间后，在平台区、低电量或者高电量时都可以执行，所以先进行电量均衡的判断，当确定不进行电量均衡后，在确定是否进行压差均衡，以提升开启均衡的概率。
105.磷酸铁锂电池的开启电压范围为图中的下限电压bal_voloff以及充满电的电压fullcap_vol之间。
106.本技术实施例对控制器进行以上三项判断的顺序不作具体限定，可以根据实际情
况确定。实际应用中，在另一些实施例中，也可以仅设置其中的两个条件作为判断依据，例如以电芯间的最大电量差值是否大于或等于开启电量差阈值以及电芯电压是否在开启电压范围内，在此不再赘述。
107.控制器判断当以上三个条件均满足时，确定每个电芯需要的均衡时间。在一些实施例中，均衡时间等于需要释放的电量除以均衡电流，均衡电流可以实时检测。
108.然后对需要进行电量均衡的电芯执行电量均衡，对于电量均衡的实现原理可以参见图2对应的说明，也即利用均衡电路中的电阻对电芯进行放电，以使电量较高的电芯消耗部分电量，进而使得电池系统的各个电芯间的最大电量差小于开启电量差阈值。
109.控制器当均衡时间结束、或者电芯温度超过开启温度范围、或者电芯电压低于开启电压范围时，停止电量均衡。其中，均衡时间结束包括均衡时间正常结束以及均衡超时导致均衡时间清零。
110.下面说明控制器控制电池系统进行压差均衡的原理。
111.控制器首先获取电池系统中各电芯的电压和温度等信息，然后判断当前电池系统是否满足进行电量均衡的条件，该条件包括：电芯间的最大电压差值是否大于或等于开启电压差阈值、电芯温度是否处于开启温度范围内以及电芯电压是否在开启电压范围内。下面分别进行说明。
112.下面首先说明控制器判断电芯间的电压差是否大于或等于开启差值阈值的实现方式。
113.控制器获取电池系统中的各电芯的电压值，然后确定各电压值中的最大电压值和最小电压值，然后将最大电压值与最小电压值的差值作为最大电压差，并将最大电压差与预先设置的开启电压差阈值进行比较，当该最大电压差大于或等于开启差值阈值即满足条件。
114.本技术实施例对开启电压差阈值不作具体限定，开启电压差阈值的具体数值可由电池特性和采样精度共同确定。
115.在一些实施例中，开启电压差阈值还可以根据当前的电芯电压范围进行动态调整，例如当电芯电压变换较快时，对应的开启电压差阈值为第一电压差；当电芯电压变化较慢时，对应的开启电压差阈值为第二电压差，第一电压差大于第二电压差，也即在电芯电压变化较快时，电芯间的最大电压差在较大时才满足压差均衡的条件；当电芯电压变化较慢时，电芯间的最大电压差在较小时即可满足压差均衡的条件。
116.具体的设置方式需要结合电池的动态特性。以图5中的磷酸铁锂电池为例，电芯的放电过程中，电压的动态特性曲线中存在平台区与电压变化较为明显的区域，将电芯的电压区间划分为[bal_voloff，capbal_judegev1]、[capbal_judegev1，capbal_judegev2]、[capbal_judegev2，capbal_judegev3]、[capbal_judegev3，capbal_judegev4]、[capbal_judegev4，fullcap_vol]等五个连续的区间，此时每个区间均可以对应设置一个开启电压差阈值，控制器在判断是否进行压差均衡时，基于当前电芯所处区间，确定对应的开启电压差阈值以进行判断。
[0117]
下面说明控制器判断电芯温度是否处于开启温度范围内的实现方式。
[0118]
在进行电量均衡的过程中，电芯的温度应该在指定温度范围内，否则电压采样精度无法保证，具体的温度范围根据电芯和硬件平台确认，本技术实施例在此不作具体限定。
在一些实施例中，电芯温度可以利用温度传感器进行检测，温度传感器可以基于热敏电阻实现，为较为成熟的现有技术，本技术实施例在此不再赘述。
[0119]
控制器还需要判断电芯电压是否在开启电压范围内，当电芯的电压较低时，表征此时电芯的电量较低，如果在电芯电量较低时进行压差均衡，一方面压差均衡的精确度降低，另一方面还容易使电芯出现过放。因此一般在电芯电量较低时不开启均衡控制。本技术实施例对开启电压范围不作具体限定，该开启电压范围与电芯类型相关。
[0120]
继续以图5所示的磷酸铁锂电池为例，则开启电压范围为图中的下限电压bal_voloff以及充满电的电压fullcap_vol之间。
[0121]
本技术实施例对控制器进行以上三项判断的顺序不作具体限定，可以根据实际情况确定。
[0122]
控制器判断当以上三个条件均满足时，对需要进行压差均衡的电芯执行压差均衡。
[0123]
压差均衡的实现原理可以参见图2对应的说明，也即利用均衡电路中的电阻对电芯进行放电，以使电压较高的电芯消耗部分电量，通过消耗部分电量以使该电芯的电压下降，进而使得电池系统的各个电芯间的最大电压差小于开启电压差阈值。
[0124]
控制器当各个电芯间的最大电压差小于开启电压差阈值、或者电芯温度超过开启温度范围、或者电芯电压低于开启电压范围时，停止电量均衡。
[0125]
本技术实施例提供的电池系统，先判断是否可以进行电量均衡，电量均衡的实际执行的时机，可以为电池系统处于静止、充电或放电的状态下，并且引入了压差均衡，当电池系统不满足电量均衡的执行条件后检查是否满足压差均衡，以增加均衡开启机会，在进行压差均衡时，支持对开启电压差阈值的动态调节，提高了均衡的精度和均衡效果。
[0126]
此外，本技术的方案将均衡判断和均衡执行解耦，例如在soc为20％的情况下电池系统满足电量均衡开启条件，确定了所需进行均衡的电芯和均衡时间，放电到bal_voloff以下，均衡关闭，等待电池系统充电到bal_voloff以上后，可以直接进行均衡。
[0127]
综上所述，本技术实施例提供的方案解决了目前在实际均衡控制过程中遇到的均衡开启机会少、电池系统一致性差的问题。
[0128]
基于以上实施例提供的电池系统，本技术实施例还提供了一种电池系统的均衡方法，下面结合附图具体说明。
[0129]
参见图6，该图为本技术实施例提供的一种电池系统的均衡方法的流程图。
[0130]
本技术实施例提供的方法应用于电池系统，关于电池系统的具体实现方式可以参见以上实施例中的相关说明，本技术实施例在此不再赘述，该方法包括以下步骤：
[0131]
s601：当根据各电芯的第一参数确定电池系统满足第一均衡控制的执行条件时，通过控制各均衡电路以对电池系统进行第一均衡控制，第一参数中包括电压和容量。
[0132]
在一些实施例中，该第一均衡控制为电量均衡，也即控制各电芯的电量相同。
[0133]
s602：当电池系统不满足第一均衡控制的执行条件，且根据各电芯的第二参数确定电池系统满足第二均衡控制的执行条件时，通过控制各均衡电路以对电池系统进行第二均衡控制，第二参数中包括电压。
[0134]
在一些实施例中，该第二均衡控制为压差均衡，也即控制各电芯对应的电压中的最大电压和最小电压处于预设电压差阈值内。
[0135]
综上所述，本技术实施例提供的方法，采用两种均衡控制方式对电池系统进行均衡，先判断是否可以进行第一均衡控制，当电池系统不满足容量第一均衡控制的执行条件后检查是否满足第二均衡控制的条件，当满足第二均衡控制的条件时执行第二均衡控制，以增加均衡开启机会，因此提高了均衡的精度和均衡效果。
[0136]
下面结合具体的实现方式进行说明。
[0137]
参见图7，该图为本技术实施例提供的进行第一均衡控制时的流程图。
[0138]
s701：获取各电芯的电压、容量和温度。
[0139]
s702：利用预先标定的开路电压和荷电状态的对应关系和各电芯的电压，确定各电芯的荷电状态。
[0140]
继续参见图5，实际应用中，针对磷酸铁锂电芯存在的平台区范围较广的问题，采用开路电压法判断时应该限制在非平台区获取soc。
[0141]
s703：利用各电芯的荷电状态和各电芯的容量，确定各电芯的电量。
[0142]
s704：确定各电芯间的最大电量差值是否大于或等于开启电量差阈值。
[0143]
若是，执行s705；否则，执行s711。
[0144]
s705：确定各电芯间的电压是否位于开启电压范围。
[0145]
若是，执行s706；否则，执行s711。
[0146]
当电芯的电压较低时，表征此时电芯的电量较低，如果在电芯电量较低时进行电量均衡，一方面电量均衡的精确度降低，另一方面还容易使电芯出现过放。因此一般在电芯电量较低时不开启均衡控制。本技术实施例对开启电压范围不作具体限定，该开启电压范围与电芯类型相关。
[0147]
s706：确定各电芯间的温度是否位于开启温度范围内。
[0148]
若是，执行s707；否则，执行s711。
[0149]
在进行电量均衡的过程中，电芯的温度应该在指定温度范围内，否则电压采样精度无法保证，具体的温度范围根据电芯和硬件平台确认，本技术实施例在此不作具体限定。
[0150]
s707：根据各电芯的电量与所述最小电量的差值确定各电芯需要消耗的电量。
[0151]
各电芯需要消耗的电量，即各电芯需要通过均衡电路释放的电量，通过释放电量，使得高电量电芯的电量下降至等于低电量电芯的电量。
[0152]
例如n个电芯电量依次为q1、q2、q3，
…
qn时，n为大于1的整数。其中q1为最小值，则第一个电芯不需要进行电量均衡，第2个至第n个电芯需要进行电量均衡，第2个电芯需要释放的电量为q2-q1，第2个电芯需要释放的电量为q3-q1，以此类推，第n各电芯需要释放的电量为qn-q1。
[0153]
s708：根据各电芯需要消耗的电量和各电芯对应的均衡电路的均衡电流，确定各电芯对应的均衡时间。
[0154]
在一些实施例中，均衡时间等于需要释放的电量除以均衡电流，均衡电流可以实时检测。
[0155]
s709：控制各均衡电路以对电池系统进行第一均衡控制。
[0156]
s710：确定是否满足第一均衡控制的结束条件。
[0157]
若是，执行s711；否则，执行s709。
[0158]
其中，第一均衡控制的结束条件为：当均衡时间结束后，以及当在均衡时间内确定
电池系统不满足第一均衡控制的执行条件。
[0159]
s711：停止对电池系统进行第一均衡控制。
[0160]
以上步骤的划分仅是为了方便说明，并不构成对于本技术技术方案的限定，本领域技术人员可以根据实际情况调整以上的步骤，例如将步骤s705和s706的顺序提前至s701之后，进而在电芯的温度或电压不满足第一均衡控制的执行条件时，可以减少判断电池系统是否执行第一均衡控制的过程中的计算量。
[0161]
参见图8，该图为本技术实施例提供的进行第二均衡控制时的流程图。
[0162]
s801：当确定电池系统不满足执行第一均衡控制的条件时，获取各电芯的电压。
[0163]
s802：确定各电芯的电压所在电压区间对应的开启电压差阈值。
[0164]
电压区间与开启电压差阈值的对应关系预先设定。
[0165]
开启电压差阈值还可以根据当前的电芯电压范围进行动态调整，例如当电芯电压变换较快时，对应的开启电压差阈值为第一电压差；当电芯电压变化较慢时，对应的开启电压差阈值为第二电压差，第一电压差大于第二电压差，也即在电芯电压变化较快时，电芯间的最大电压差在较大时才满足压差均衡的条件；当电芯电压变化较慢时，电芯间的最大电压差在较小时即可满足压差均衡的条件。
[0166]
s803：确定各电芯间的最大电压差值是否大于或等于开启电压差阈值。
[0167]
若是，执行s804；否则，执行s808。
[0168]
s804：确定各电芯间的电压是否位于开启电压范围。
[0169]
若是，执行s805；否则，执行s808。
[0170]
当电芯的电压较低时，表征此时电芯的电量较低，如果在电芯电量较低时进行电量均衡，一方面电量均衡的精确度降低，另一方面还容易使电芯出现过放。因此一般在电芯电量较低时不开启均衡控制。本技术实施例对开启电压范围不作具体限定，该开启电压范围与电芯类型相关。
[0171]
s805：确定各电芯间的温度是否位于开启温度范围内。
[0172]
若是，执行s806；否则，执行s808。
[0173]
在进行电量均衡的过程中，电芯的温度应该在指定温度范围内，否则电压采样精度无法保证，具体的温度范围根据电芯和硬件平台确认，本技术实施例在此不作具体限定。
[0174]
s806：控制各均衡电路以对电池系统进行第二均衡控制。
[0175]
s807：确定是否满足第二均衡控制的结束条件。
[0176]
若是，执行s808；否则，执行s806。
[0177]
s808：停止对电池系统进行第二均衡控制。
[0178]
以上步骤的划分仅是为了方便说明，并不构成对于本技术技术方案的限定，本领域技术人员可以根据实际情况调整以上的步骤，例如将步骤s和s的顺序进行调换。
[0179]
综上，利用本技术实施例提供的方案，解决了目前在实际均衡控制过程中遇到的均衡开启机会少、电池系统一致性差的问题。
[0180]
基于以上实施例提供的电池系统，本技术实施例还提供了一种发电系统，该发电系统包括以上实施例中所述的电池系统，还包括发电端。发电端与电池系统连接，用于为电池系统充电。在一种典型的应用场景中，该发电系统为光伏发电系统，下面结合附图具体说明。
[0181]
参见图9，该图为本技术实施例提供的一种光伏发电系统的示意图。
[0182]
该光伏发电系统900包括：电池系统10、光伏发电端20和直流母线。
[0183]
直流母线用于连接电池系统10，以及连接光伏发电端20的输出端。
[0184]
关于电池系统10的具体实现方式和工作原理可以参见以上实施例中的相关说明，本技术实施例在此不再赘述。
[0185]
光伏发电端20用于将光能转换为直流电后传输至直流母线。在一些实施例中，光伏发电端包括直流汇流箱和多个光伏组件。其中，多个光伏组件可以串联以形成光伏阵列，或者多个光伏组件先串联形成多个光伏组串，多个光伏组串再并联以形成光伏阵列。光伏组件的输出端连接直流汇流箱的输入端，直流汇流箱可以支持最大功率点跟踪(maximum power point tracking，mppt)功能，也即能够实现直流(direct current)/直流变换。直流汇流箱的输出端为光伏发电端20的输出端，也即直流汇流箱的输出端用于连接直流母线。
[0186]
关于电池系统10的具体实现方式和工作原理，可以参见以上实施例中的相关说明，本技术实施例对此不作具体限定。
[0187]
综上所述，该光伏发电系统的电池系统采用两种均衡控制方式进行均衡，即电池系统先判断是否可以进行第一均衡控制，当电池系统不满足容量第一均衡控制的执行条件后检查是否满足第二均衡控制的条件，当满足第二均衡控制的条件时执行第二均衡控制，以增加均衡开启机会，因此提高了均衡的精度和均衡效果，因此提升了光伏发电系统的安全性。
[0188]
以上实施例中对发电系统的说明仅是一种可能的实现方式，并不构成对于发电系统的限定，以上的发电系统还可以采用其它的实现方式，例如电池系统和发电端之间通过交流母线耦合；以上的发电系统还可以应用于其它的场景，例如风力发电的场景，本技术实施例在此不再赘述。
[0189]
应当理解，在本技术中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
[0190]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元及模块可以是或者也可以不是物理上分开的。另外，还可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元和模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0191]
以上所述仅是本技术的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。