本發(fā)明涉及電池均衡，具體涉及一種電池組均衡電路和電池組均衡控制方法。

背景技術(shù)：

1、近些年來，為了解決能源短缺問題，諸如風(fēng)能、太陽能、潮汐能等可再生能源在世界各地得到了大力發(fā)展。但是新能源存在極大的多變性和不可預(yù)測性，為了減弱不穩(wěn)定的新能源發(fā)電設(shè)備對電網(wǎng)的影響，儲能技術(shù)被應(yīng)用以達到平穩(wěn)新能源發(fā)電設(shè)備輸出功率，其中電池儲能的應(yīng)用極為廣泛。

2、為滿足儲能系統(tǒng)的輸出功率，使用容量以及工作電壓的要求，單體電池通常通過串并聯(lián)的連接方式組成電池組進行使用。但是由于單體電池制造工藝的不同，即使是同一廠家的同批次單體電池也會存在參數(shù)上的細(xì)微差別。經(jīng)過長時間的循環(huán)使用后，電池組中的電池單體會出現(xiàn)老化程度不同的情況，導(dǎo)致電池單體的內(nèi)阻和荷電狀態(tài)等參數(shù)的差異增大，使得電池組出現(xiàn)電池單體荷電狀態(tài)不足或者過沖/過放的問題，這些都會對電池組使用過程中的荷電狀態(tài)和循環(huán)壽命造成影響，還有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全問題。因此，解決上述問題迫在眉睫。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供了一種電池組均衡電路和電池組均衡控制方法，通過將電池組和單體電池之間電量的轉(zhuǎn)移達到主動均衡的效果。

2、本發(fā)明的一個方面提供了一種電池組均衡電路，包括：電池組、均衡模塊、開關(guān)陣列、檢測模塊和控制模塊；

3、所述檢測模塊連接所述電池組的各個單體電池，所述控制模塊分別連接所述檢測模塊、所述均衡模塊和所述開關(guān)陣列，所述均衡模塊的輸入端連接整個所述電池組、輸出端通過所述開關(guān)陣列連接所述電池組中的單體電池；

4、所述檢測模塊被配置為：采集所述電池組中各個單體電池的單體電壓；

5、所述控制模塊被配置為：基于所述單體電壓確定是否需啟動均衡流程；以及在確定出需啟動均衡流程后，控制所述開關(guān)陣列將待均衡的單體電池連通至所述均衡模塊的輸出端，并控制所述均衡模塊對整個所述電池組和所述待均衡的單體電池之間的電量進行轉(zhuǎn)移。

6、可選地，所述電池組包括n個串聯(lián)的單體電池，所述開關(guān)陣列包括n個串聯(lián)的開關(guān)元件，所述電池組均衡電路包括n個可開合的回路，所述n個可開合的回路串聯(lián)連接，每個可開合的回路包括一個所述單體電池和一個所述開關(guān)元件；n為大于或等于2的正整數(shù)。

7、可選地，所述均衡模塊為雙向dc-dc轉(zhuǎn)換器，所述檢測模塊為傳感器，所述控制模塊為微控制器。

8、本發(fā)明的另一個方面提供了一種電池組均衡控制方法，所述方法包括：

9、獲取電池組中各個單體電池的單體電壓；

10、基于所述單體電壓確定是否需啟動均衡流程；

11、若需啟動均衡流程，將各個單體電池的單體電壓輸入至預(yù)先訓(xùn)練好的均衡預(yù)測模型，以使所述均衡預(yù)測模型輸出均衡策略；

12、按照所述均衡策略輸出用于進行電池組均衡控制的控制信號。

13、可選地，所述均衡策略包括：均衡時間、所述均衡模塊的開關(guān)頻率和pwm波占空比、以及所述開關(guān)陣列中各個開關(guān)元件的開合狀態(tài)。

14、可選地，所述按照所述均衡策略輸出用于進行電池組均衡控制的控制信號，包括：

15、在所述均衡時間內(nèi)，按照所述均衡策略中的各個開合狀態(tài)輸出開關(guān)陣列控制信號；其中，所述開關(guān)陣列控制信號用于控制開關(guān)陣列中各個開關(guān)元件斷開或閉合，以將待均衡的單體電池連通至均衡模塊的輸出端；以及

16、在所述均衡時間內(nèi)，按照所述均衡策略中的開關(guān)頻率和pwm波占空比輸出均衡模塊控制信號；其中，所述均衡模塊控制信號用于控制所述均衡模塊的開關(guān)元件斷開或閉合，以使所述均衡模塊對整個所述電池組和所述待均衡的單體電池之間的電量進行轉(zhuǎn)移；所述均衡模塊的輸入端連接整個所述電池組。

17、可選地，所述獲取電池組中各個單體電池的單體電壓，包括：

18、控制檢測模塊采集所述電池組中各個單體電池的單體電壓；其中，所述檢測模塊連接所述電池組的各個單體電池；

19、獲取所述檢測模塊采集的單體電壓。

20、可選地，所述均衡預(yù)測模型包括依次連接的一個輸入層、l個隱藏層和一個輸出層；l為大于或等于1的正整數(shù)；

21、所述將各個單體電池的單體電壓輸入至預(yù)先訓(xùn)練好的均衡預(yù)測模型，以使所述均衡預(yù)測模型輸出均衡策略，包括：

22、將各個單體電池的單體電壓轉(zhuǎn)換為向量，記為特征向量，并將所述特征向量輸入至所述輸入層；

23、通過所述均衡預(yù)測模型基于所述特征向量計算出第i個隱藏層的輸入向量和輸出向量；i為大于或等于1且小于或等于l的正整數(shù)；

24、通過所述均衡預(yù)測模型基于第l個隱藏層的輸出向量計算出所述輸出層的輸入向量和輸出向量；

25、將所述輸出向量轉(zhuǎn)換為所述均衡策略。

26、可選地，通過以下公式使所述均衡預(yù)測模型基于所述特征向量計算出第i個隱藏層的輸入向量和輸出向量：

27、zi＝wixi+bi；

28、ai＝σi(zi)；

29、其中，zi是第i個隱藏層的輸入向量；當(dāng)i為1時，wi為所述輸入層與第1個隱藏層之間的權(quán)重矩陣，xi為所述特征向量，bi為所述輸入層與第1個隱藏層之間的偏置向量；當(dāng)i不為1時，wi為第i-1個隱藏層與第i個隱藏層之間的權(quán)重矩陣，bi為第i-1個隱藏層與第i個隱藏層之間的偏置向量，xi為第i-1個隱藏層的輸出向量；ai為第i個隱藏層的輸出向量，σi為第i個隱藏層的激活函數(shù)。

30、可選地，通過以下公式使所述均衡預(yù)測模型基于第l個隱藏層的輸出向量計算出所述輸出層的輸入向量和輸出向量：

31、z′l＝w′lal+b′l；

32、a′l＝σ′(z′l)；

33、其中，z′l為所述輸出層的輸入向量，w′l為第l個隱藏層與所述輸出層之間的權(quán)重矩陣，al為第l個隱藏層的輸出向量，b′l為第l個隱藏層與所述輸出層之間的偏置向量，a′l為所述輸出層的輸入向量，σ′為所述輸出層的激活函數(shù)。

34、可選地，所述基于所述單體電壓確定是否需啟動均衡流程，包括：

35、確定電壓最大的單體電壓和電壓最小的電體電壓；

36、計算所述電壓最大的單體電壓和所述電壓最小的電體電壓的電壓差值；

37、若所述電壓差值大于或等于預(yù)設(shè)的電壓閾值，則確定需啟動均衡流程；

38、若所述電壓差值小于所述電壓閾值，則確定無需啟動均衡流程。

39、本發(fā)明提供的電池組均衡電路和電池組均衡控制方法，通過在電池組間以及單體電池間增加控制開關(guān)，根據(jù)單體電池的狀態(tài)實時修改單體電池的連接方式，之后通過均衡模塊來實現(xiàn)電池組間和單體電池間電量的轉(zhuǎn)移，以達到主動均衡的效果。

技術(shù)特征：

1.一種電池組均衡電路，其特征在于，包括：電池組、均衡模塊、開關(guān)陣列、檢測模塊和控制模塊；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組均衡電路，其特征在于，所述電池組包括n個串聯(lián)的單體電池，所述開關(guān)陣列包括n個串聯(lián)的開關(guān)元件，所述電池組均衡電路包括n個可開合的回路，所述n個可開合的回路串聯(lián)連接，每個可開合的回路包括一個所述單體電池和一個所述開關(guān)元件；n為大于或等于2的正整數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組均衡電路，其特征在于，所述均衡模塊為雙向dc-dc轉(zhuǎn)換器，所述檢測模塊為傳感器，所述控制模塊為微控制器。

4.一種電池組均衡控制方法，其特征在于，所述方法包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池組均衡控制方法，其特征在于，所述均衡策略包括：均衡時間、所述均衡模塊的開關(guān)頻率和pwm波占空比、以及所述開關(guān)陣列中各個開關(guān)元件的開合狀態(tài)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池組均衡控制方法，其特征在于，所述按照所述均衡策略輸出用于進行電池組均衡控制的控制信號，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池組均衡控制方法，其特征在于，所述獲取電池組中各個單體電池的單體電壓，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池組均衡控制方法，其特征在于，所述均衡預(yù)測模型包括依次連接的一個輸入層、l個隱藏層和一個輸出層；l為大于或等于1的正整數(shù)；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池組均衡控制方法，其特征在于，通過以下公式使所述均衡預(yù)測模型基于所述特征向量計算出第i個隱藏層的輸入向量和輸出向量：

10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池組均衡控制方法，其特征在于，所述基于所述單體電壓確定是否需啟動均衡流程，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種電池組均衡電路和電池組均衡控制方法，該電池組均衡電路包括：電池組、均衡模塊、開關(guān)陣列、檢測模塊和控制模塊；檢測模塊連接電池組的各個單體電池，控制模塊分別連接檢測模塊、均衡模塊和開關(guān)陣列，均衡模塊的輸入端連接整個電池組、輸出端通過開關(guān)陣列連接電池組中的單體電池；檢測模塊被配置為：采集電池組中各個單體電池的單體電壓；控制模塊被配置為：基于單體電壓確定是否需啟動均衡流程；以及在確定出需啟動均衡流程后，控制開關(guān)陣列將待均衡的單體電池連通至均衡模塊的輸出端，并控制均衡模塊對整個電池組和待均衡的單體電池之間的電量進行轉(zhuǎn)移。

技術(shù)研發(fā)人員：崔昺初,雷椏婷,宋愛
受保護的技術(shù)使用者：珠海格力電器股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24