储能电池均衡装置及均衡方法与流程

本技术涉及锂电池，尤其是涉及一种储能电池均衡装置及均衡方法。

背景技术：

1、随着新能源电动汽车、新型电力系统的发展，锂离子电池由于其体积小，能量密度大等优点被广泛应用。然而，锂离子单体电池电压太低，在实际应用中往往需要几十或者几百个进行串、并联使用，这就对单体电池的性能一致性提出了更高的要求。但是，由于生产工艺的原因，各单体电池的电压在使用一段时间后或多或少会出现偏差。因此，其调节任务就落在了bms系统的均衡功能模块上。

2、目前市场bms系统的均衡功能分为两种，分别为主动均衡和被动均衡。其中，被动均衡能够在充电过程对电压相对较高的单体电池进行放电，将能量转为热量，消耗在均衡电阻上。然而，被动均衡虽具有成本低的优势，但缺点也比较明显，发热严重，均衡电流太少，对于大容量的单体电池来说也是杯水车薪，均衡效果较差。

3、而另一种为主动均衡，主动均衡能够利用选通电路将多个电压相对较高的单体电池通过dc/dc单向变流器耦合到直流母线上，达到能量回收的目的。然而，主动均衡电路复杂、成本较高，且dc/dc单向变流器的高压侧容易损坏，进而导致整个主动均衡功能损坏，而且dc/dc单向变流器占用体积较大，影响设备整体布局。

技术实现思路

1、本技术的目的是在于提供一种储能电池均衡装置及均衡方法，从而解决了现有的主动均衡电路复杂、成本较高，且dc/dc单向变流器的高压侧容易损坏，以及dc/dc单向变流器占用体积较大的问题。

2、根据本技术第一方面提供了一种储能电池均衡装置，所述储能电池均衡装置包括主控芯片、储能电池组、多个双向变流器以及低压总线；所述储能电池组包括多个单体电芯，多个所述双向变流器与多个所述单体电芯对应设置；所述主控芯片能够计算每个单体电芯的电量值，并筛选出最高电量值的单体电芯和最低电量值的单体电芯；所述主控芯片预先存储有预定电量值，当最高电量值与最低电量值的差值达到所述预定电量值时，所述主控芯片控制最高电量值的所述单体电芯所对应的双向变流器升压至所述低压总线，以实现对当前所述单体电芯的放电，且所述主控芯片控制最低电量值的所述单体电芯所对应的双向变流器降压至所述单体电芯，以实现对当前所述单体电芯的充电；当最高电量值与最低电量值的差值低于所述预定电量值时，所对应的所述双向变流器关闭。

3、在上述任意技术方案中，进一步地，所述储能电池均衡装置还包括采集芯片；所述采集芯片循环采集各个所述单体电芯的电流值、电压值以及温度值，并将采集的所述电流值、所述电压值以及所述温度值发送至所述主控芯片，以供所述主控芯片循环计算各个所述单体电芯的电量值；在每一循环内，当最高电量值与最低电量值的差值达到所述预定电量值时，所述主控芯片控制最高电量值的所述单体电芯所对应的双向变流器升压至所述低压总线，以及控制最低电量值的所述单体电芯所对应的双向变流器降压至所述单体电芯；在每一循环内，当最高电量值与最低电量值的差值低于所述预定电量值时，所对应的所述双向变流器关闭。

4、在上述任意技术方案中，进一步地，所述低压总线为5v低压总线。

5、在上述任意技术方案中，进一步地，所述主控芯片能够将各个所述单体电芯的电量值发送至外部终端。

6、在上述任意技术方案中，进一步地，所述储能电池均衡装置还包括外部充放电接口和外部充电器；所述外部充放电接口连接所述低压总线；当所述外部充放电接口连接所述外部充电器时，所述外部终端能够发送充电指令至所述主控芯片，所述主控芯片控制待充电的单体电芯所对应的所述双向变流器降压，以实现对当前所述单体电芯的充电。

7、在上述任意技术方案中，进一步地，所述储能电池均衡装置还包括外部放电设备；当所述外部充放电接口连接所述外部放电设备时，所述外部终端能够发送放电指令至所述主控芯片，所述主控芯片控制待放电的单体电芯所对应的所述双向变流器升压至所述低压总线，以实现对当前所述单体电芯的放电。

8、在上述任意技术方案中，进一步地，所述外部放电设备为电阻或电子负载。

9、在上述任意技术方案中，进一步地，所述外部终端为车辆的控制系统。

10、在上述任意技术方案中，进一步地，所述主控芯片为单片机，所述采集芯片为模拟前端芯片。

11、根据本技术第二方面提供了一种均衡方法，应用于如上所述的储能电池均衡装置。

12、在上述任意技术方案中，进一步地，所述均衡方法包括：

13、所述主控芯片循环计算各个所述单体电芯的电量值，并在每一循环内，筛选出最高电量值的单体电芯和最低电量值的单体电芯；

14、所述主控芯片计算最高电量值与最低电量值的差值，其中，所述主控芯片预先存储有预定电量值；

15、当最高电量值与最低电量值的差值超出所述预定电量值时，所述主控芯片控制最高电量值的所述单体电芯所对应的双向变流器升压至所述低压总线，以实现对当前所述单体电芯的放电，且所述主控芯片控制最低电量值的所述单体电芯所对应的双向变流器降压至所述单体电芯，以实现对当前所述单体电芯的充电；

16、当最高电量值与最低电量值的差值低于所述预定电量值时，所对应的所述双向变流器关闭。

17、根据本技术的储能电池均衡装置，包括主控芯片、储能电池组、多个双向变流器以及低压总线；其中，储能电池组包括多个单体电芯，多个双向变流器与多个单体电芯对应设置；主控芯片能够计算每个单体电芯的电量值，并筛选出最高电量值的单体电芯和最低电量值的单体电芯；且主控芯片预先存储有预定电量值，当最高电量值与最低电量值的差值达到预定电量值时，主控芯片控制最高电量值的单体电芯所对应的双向变流器升压至低压总线，以实现对当前单体电芯的放电，且主控芯片控制最低电量值的单体电芯所对应的双向变流器降压至所述单体电芯，以实现对当前单体电芯的充电。

18、根据以上技术特征，本技术的有益效果为：

19、当储能电池组充电过程中，主控芯片会根据获取的最高电量值与最低电量值的差值情况，调节均衡多个单体电芯的电压。

20、具体地，当最高电量值与最低电量值的差值达到预定电量值时，控制芯片控制最高电量的单体电芯所对应的双向变流器升压至低压总线，以实现对当前单体电芯的放电(放电过程中，电压逐渐减小)；同时控制最低电量值的单体电芯所对应的双向变流器降压至单体电芯，以实现对当前单体电芯的充电(充电过程中，电压逐渐增大)。

21、也就是说，本技术的低压总线能够存储高电量单体电芯释放的电能，并将存储的电能为低电量单体电芯充电，进而实现两个单体电池的能量转移，最终使得两个高低电量的单体电芯的电压趋向平衡。

22、综上，本技术的均衡方式，电路简单，成本较低，且双向变流器两侧电压较小，不容易损坏(即便损坏只会影响其中一个单体电芯的均衡功能)，而且多个双向变流器的体积(相对原有一个单向变流器)体积较小，布局灵活且方便。

23、为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。