一种电池电能均衡电路、方法以及储能系统与流程

1.本技术涉及电池技术领域，特别涉及一种电池电能均衡电路、方法以及储能系统。


背景技术：

2.随着锂电池储能系统的广泛使用，对电芯均衡的要求也越来越高，目前的电芯均衡方式已经从之前的被动均衡逐渐过渡到主动均衡，并且在进行电芯均衡时对于能量的利用效率的要求也越来越高。
3.被动均衡方案是指当电压偏高时，在较高电压的电芯串接电阻，通过电阻来消耗电芯能量的方式来实现电芯电压的均衡；而主动均衡方案是指将能量从电压较高的电芯向电压较低的电芯转移。和主动均衡相比，被动均衡电路结构简单，成本低且易于实现，但其缺点也很明显，使用电阻消耗能量、使得能量利用率低。主动均衡能够将能量进行转移，避免能量的无效消耗，但实现主动均衡较为复杂，使用的器件较多，成本高。目前的主动均衡方案有电容能量转移型、电感能量转移型、变压器隔离型。电容能量转移型中，电容作为储能元件，可以吸收高电压电池能量转移到低电压电池中。电感能量转移型中，电感作为储能元件，可以实现能量从高电压电芯向低电压电芯转移。变压器隔离型采用隔离变压器实现能量的双向变换，电芯电压较低时，能量从母线经变压器向电压较低的电芯进行补电。电芯电压较高时，能量从电芯经变压器流向母线。
4.上述电芯主动均衡拓扑电路均不兼容电芯采样功能，并且电池管理系统(battery management system，bms)整体电路结构复杂。此外，现有方案回馈的能量是直接回馈到电池中，存在电芯充满时由于变压器还储存能量导致电池持续被充电的问题。有鉴于此，需要提出一种新型的均衡电路拓扑结构，从而在实现能量高效利用的同时降低电路复杂度以及成本。


技术实现要素：

5.本技术提供一种电池电能均衡电路、方法以及储能系统，用于实现能量高效利用的同时降低电路复杂度以及成本。
6.第一方面，本技术提供一种电池电能均衡电路，应用于n个电池串联组成的串联电池组，包括：控制器、n个电池控制开关、滤波电容控制单元、均衡单元以及采样单元；n个电池中的每个电池与n个电池控制开关中的每个电池控制开关的第一端一一对应连接，n个电池控制开关中的每个电池控制开关的第二端与滤波电容控制单元连接；滤波电容控制单元与均衡单元以及采样单元连接；均衡单元与供电电源连接，供电电源用于向均衡单元供电；均衡单元用于对目标电池进行充放电处理，目标电池为n个电池中任意一个电池；采样单元用于检测目标电池的电压；滤波电容控制单元用于对均衡单元输入到目标电池的电流进行滤波处理；控制器用于控制与目标电池连接的电池控制开关闭合，获取采样单元检测到的目标电池的电压值；或者，控制均衡单元对目标电池进行充放电处理。
7.本技术的电池电能均衡电路中的采样单元和均衡单元复用了n个电池控制开关，
既实现了主动均衡功能又实现了电池采样功能，且二者互不影响，从而降低了传统方案下使用bms复杂程度，此外，本技术的供电电源不直接连接到电池上，而是通过均衡单元的变压器间接充电，从而通过间接回馈的方法进行回馈能量，解决了电池被冲饱时还被持续充电的问题。
8.作为一种可能的实施方式，电池电能均衡电路还包括第一母线以及第二母线，n个电池包括多个第一电池以及多个第二电池；均衡单元包括原边绕组、第一副边绕组、第二副边绕组以及第一控制开关；采样单元包括模数转换器adc以及采样电路；与第一电池连接的电池控制开关的第二端与第一母线连接，与第二电池连接的电池控制开关的第二端与第二母线连接；第一母线与滤波电容控制单元第一端连接，第二母线与滤波电容控制单元第二端连接；第一母线与第一副边绕组连接，第二母线与第二副边绕组连接；原边绕组与供电电源连接，原边绕组通过第一控制开关接地；第一母线与采样电路的第一输入端连接，第二母线与采样电路的第二输入端连接，采样电路的输出端与adc连接，adc的输出端与控制器连接。
9.本技术的电池电能均衡电路采用原边单绕组、副边双绕组的设计，电池控制开关与均衡单元绕组之间采用多开关控制，其中，仅两路为高频开关驱动，从而减少了高频开关驱动的数量，使得控制器中的驱动电路更易于实现且降低了进行高频驱动的成本。此外，本技术的电池控制开关采用了对顶mos结构，从而可以实现双向导通，并且通过可控的滤波电容接入，使得电压采样电路和均衡单元复用n个电池控制开关的效果更好，既实现了主动均衡功能又实现了电池采样功能，降低了传统方案下使用bms复杂程度。
10.作为一种可能的实施方式，滤波电容控制单元具体包括滤波电容以及第二控制开关，第二控制开关与滤波电容串联连接；控制器，具体用于：控制与目标电池连接的电池控制开关闭合并控制第二控制开关断开，获取采样单元检测到的目标电池的电压值；或者，控制与目标电池连接的电池控制开关闭合并控制第二控制开关闭合，控制均衡单元对目标电池进行充放电处理。
11.作为一种可能的实施方式，控制器，具体用于：在检测到第一目标电池与第二目标电池的电压之差大于设定电压阈值时，第一目标电池以及第二目标电池为n个电池串联组成的串联电池组中的任意两个电池，第一目标电池的电压值小于第二目标电池的电压值；控制与第一目标电池连接的电池控制开关闭合，利用均衡单元给第一目标电池充电；控制与第二目标电池连接的电池控制开关闭合，利用均衡单元给第二目标电池放电。控制器可以对各个电池之间的电压进行判断，若判断出电池的电压与其他电池的电压差大于设定电压阈值时，则确定该电池发生欠压或过压。如果该电池发生欠压，则均衡单元给该电池充电；如果该电池发生过压，则均衡单元给该电池充电。
12.作为一种可能的实施方式，电池电能均衡电路中还可以包括电流检测电路以及温度检测电路，电流检测电路用于检测n个电池中的每个电池的电流值，温度检测电路用于检测n个电池中的每个电池的温度值。
13.作为一种可能的实施方式，均衡单元还包括：第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管以及第四功率开关管；第一功率开关管的第一端与第一副边绕组的同名端连接，第一功率开关管的第二端与第一母线连接，第二功率开关管的第一端与第一副边绕组的异名端连接，第二功率开关管的第二端与第二母线连接，第三功率开关管的第一端与
第二副边绕组的异名端连接，第三功率开关管的第二端与第一母线连接，第四功率开关管的第一端与第二副边绕组的同名端连接，第四功率开关管的第二端与第二母线连接；供电电源与原边绕组的同名端连接，原边绕组的异名端通过第一控制开关接地。具体的，在上述实施例中，均衡单元中的变压器采用原边单绕组、副边双绕组的设计，与母线开关网络总线与变压器绕组之间采用的四开关控制，其中，两路开关为低频信号的开关驱动，两路为高频信号的开关驱动，从而减少了高频开关驱动的数量，使得控制器中的驱动电路易于实现，并且还降低进行高频信号驱动的成本。
14.作为一种可能的实施方式，控制器具体用于在对电池进行充电时，若第一母线的电压大于第二母线的电压，控制第一功率开关管以及第二功率开关管断开、第三功率开关管闭合、第四功率开关管设定为整流状态，控制第一控制开关断开，将原边绕组上的励磁电感中存储的电能经过第二副边绕组释放给电池。通过选择控制n个电池控制开关中的与电池电压对应的电池控制开关进行闭合，在电池电压较低时，利用供电电源或预先存储的电能，通过反激变换器给电池充电，从而实现较低电压电池的充电均衡，通过将励磁电感中存储的电能经过第二副边绕组释放给电池电压较低的电池。
15.作为一种可能的实施方式，控制器，具体用于：在对电池进行充电时，若第一母线的电压小于第二母线的电压，控制第三功率开关管以及第四功率开关管断开、第二功率开关管闭合、第一功率开关管设定为整流状态，控制第一控制开关断开，将原边绕组上的励磁电感中存储的电能第一副边绕组释放给电池。
16.作为一种可能的实施方式，控制器，具体用于：在对电池进行放电时，若第一母线的电压大于第二母线的电压，控制第三功率开关管以及第四功率开关管断开、第二功率开关管闭合、第一控制开关设定为整流状态，控制第一功率开关管闭合，将电能存储到原边绕组上的励磁电感中。通过选择控制n个电池控制开关中的与电池电压对应的电池控制开关进行闭合，在电池电压较高时，高电压电池的电能通过反激变换器释放电能，从而将较高电压的电池的均衡，通过将励磁电感中存储的电能经过第二副边绕组释放给电池电压较低的电池。
17.作为一种可能的实施方式，控制器，具体用于：在对电池进行放电时，若第一母线的电压小于第二母线的电压，控制第一功率开关管以及第二功率开关管断开、第三功率开关管闭合、第一控制开关设定为整流状态，控制第四功率开关管闭合，将电能存储到原边绕组上的励磁电感中。
18.作为一种可能的实施方式，n个电池控制开关中的每个电池控制开关为对顶mos管，对顶mos管包括：第一开关管以及第二开关管；第一开关管的源极与第二开关管的源极连接，第一开关管以及第二开关管的栅极与控制器连接，第一开关管的漏极与电池连接，第二开关管的漏极与对应的第一母线或第二母线连接。本技术的电池控制开关采用了对顶mos结构，从而可以实现双向导通。
19.第二方面，本技术提供一种电池电能均衡方法，该方法包括：控制与目标电池连接的电池控制开关闭合，获取采样单元检测到的目标电池的电压值；或者，控制均衡单元对目标电池进行充放电处理。
20.作为一种可能的实施方式，该方法还包括：控制与目标电池连接的电池控制开关闭合并控制第二控制开关断开，获取采样单元检测到的目标电池的电压值；或者，控制与目
标电池连接的电池控制开关闭合并控制第二控制开关闭合，控制均衡单元对目标电池进行充放电处理。
21.作为一种可能的实施方式，在需要对n个电池中的每个电池进行均衡处理时，控制第二控制开关闭合，通过控制n个电池控制开关的闭合，利用均衡单元给n个电池中的各个电池进行充放电处理，包括：在检测到第一目标电池与第二目标电池的电压之差大于设定电压阈值时，第一目标电池以及第二目标电池为n个电池串联组成的串联电池组中的任意两个电池，第一目标电池的电压值小于第二目标电池的电压值；控制与第一目标电池连接的电池控制开关闭合，利用均衡单元给第一目标电池充电；控制与第二目标电池连接的电池控制开关闭合，利用均衡单元给第二目标电池放电。
22.第三方面，本技术提供一种储能系统，包括：至少一个储能单元以及与至少一个储能单元一一对应的至少一个变换单元，至少一个变换单元中的每个变换单元连接到电网；至少一个储能单元中的每个储能单元包括：n个电池串联组成的串联电池组以及第一方面的电池电能均衡电路；至少一个储能单元中的每个储能单元，用于：向对应的变换单元输出直流电流，或接收对应的变换单元输入的直流电流，给n个电池串联组成的串联电池组充电；至少一个变换单元中的每个变换单元，用于：将对应的储能单元输入的直流电流转换为交流电流输出到电网，或接收电网输入的交流电流，将交流电流转换为直流电流输出到对应的储能单元。
23.本技术的这些方面或其它方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
24.图1为一种储能系统的结构示意图；
25.图2为一种电池电能均衡电路的结构示意图一；
26.图3为一种电池电能均衡电路的结构示意图二；
27.图4为一种采样电路的结构示意图；
28.图5为一种对顶mos管的结构示意图；
29.图6为一种均衡单元的结构示意图。
具体实施方式
30.为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本技术更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。本技术中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本技术保护范围内。本技术的附图仅用于示意相对位置关系不代表真实比例。
31.为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或系统实施例中。需要说明的是，在本技术的描述中“至少一个”是指一个或多个，其中，多个是指两个或两个以上。鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。另外，需要理解的
是，在本技术的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
32.需要指出的是，本技术实施例中“连接”指的是电连接，两个电学元件连接可以是两个电学元件之间的直接或间接连接。例如，a与b连接，既可以是a与b直接连接，也可以是a与b之间通过一个或多个其它电学元件间接连接，例如a与b连接，也可以是a与c直接连接，c与b直接连接，a与b之间通过c实现了连接。
33.需要说明的是，本技术中的“同名端”以及“异名端”用于判断变压器在工作时，变压器中的原边绕组与副边绕组的内部电动势的相位关系。其中，在同一磁通的作用下，任一时刻的两个(或两个以上)绕组中，具有相同电势极性的端头彼此互为“同名端”。而在同一磁通的作用下，任一时刻的两个(或两个以上)绕组中，具有相反电势极性的端头彼此互为“异名端”。
34.在储能系统中即使串联的电池在初期性能参数完全一致，在后续的长期过程中各个电池之间也不可避免的会出现性能差异，难以实现电池之间的均衡。在均衡电路中，包含由多个功率开关管组成的双向反激变换器以及选通开关，当某个电池电压过低时，可以将储能系统中的蓄电池或外部电源的能量通过变压器转移到低电压电池；当某节电池电压过高时，可以将高电压电池的能量通过变压器转移到储能系统中的蓄电池中。
35.上述结构并不能兼容采样功能，且用于采样的bms的整体电路结构复杂。此外，现有方案回馈的能量是直接回馈到电池中，存在电池充满时，由于变压器还储存能量导致电池持续被充电的问题，并且多个功率开关管都需要高频信号进行驱动，因此，进行驱动的电路也比较复杂，多个驱动电路均需要隔离供电，电路复杂度以及成本较高。
36.有鉴于此，本技术提供一种电池电能均衡电路，能够在实现能量高效利用的同时降低电路复杂度和成本。为便于理解本技术实施例，以下结合图1说明本技术的应用场景。图1是适用于本技术实施例的应用场景的结构示意图。如图1所示，储能系统100可以用于储存电能，储能系统100可以由电网101或外部直流源或外部交流源(图1中未示出)对其进行充电，该储能系统100也可以产生交流电，并将产生的交流电提供给电网101供电，储能系统100可以包括储能模块102、汇流单元103和变换单元104，其中，储能模块102可以包括多个储能单元，变换单元104可以包括多个逆变器。上述储能模块102用于储能，向汇流单元103输出电流或者从汇流单元103中接收电流。上述汇流单元103用于整合储能模块102提供的电流或者电网101提供的电流，上述变换单元104用于将储能模块102提供的直流电流转换为交流电流，输入到电网101，或者将电网101提供的交流电流转换为直流电流，为储能模块102进行充电。图1的储能系统100仅是为了说明本技术实施例的应用场景，并不作为对本技术的限制。此外，应理解，本技术实施例对电路的连接关系不做限定，在实际应用中，图1中的各个部件之间可能还连接有其他的设备，例如，变换单元104的输出端可以直接接入电网，也可以通过变压器接入电网，本技术对此不作限制。在上述储能系统100的每个储能单元中可以包括本技术提供的电池电能均衡电路。需要说明的是，上述变换单元104包括但不限于：直流变换器(direct current to direct current，dcdc)或储能变流器(power conversion system，pcs)，上述变换单元104可以是隔离的，也可以是非隔离的。
37.本技术实施例图2示出了一种电池电能均衡电路200的结构示意图，该电路应用于n个电池串联组成的串联电池组201，该电路包括：控制器202、n个电池控制开关203、滤波电
容控制单元204、均衡单元205以及采样单元206。其中，n个电池中的每个电池与所述n个电池控制开关203中的每个电池控制开关的第一端一一对应连接，n个电池控制开关203中的每个电池控制开关的第二端与滤波电容控制单元204连接；滤波电容控制单元204与均衡单元205以及采样单元206连接；均衡单元205与供电电源207连接，供电电源207用于向均衡单元205供电；均衡单元205用于对目标电池进行充放电处理，目标电池为n个电池中任意一个电池；采样单元206用于检测目标电池的电压；滤波电容控制单元204用于对均衡单元205输入到目标电池的电流进行滤波处理。控制器202用于控制与目标电池连接的电池控制开关203闭合，获取采样单元206检测到的目标电池的电压值；或者，控制均衡单元205对目标电池进行充放电处理。可选的，供电电源207可以为外部直流源或外部交流源，或者储能蓄电池，这里不做具体限定。
38.其中，本技术实施例中的控制器202可以是通用中央处理器(central processing unit，cpu)，通用处理器，数字信号处理(digital signal processing，dsp)，专用集成电路(application specific integrated circuits，asic)，现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本技术公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。上述处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包括一个或多个微处理器组合，dsp和微处理器的组合等等。该控制器202可以独立于电池电能均衡电路200之中，也可以集成于其他单元内部，这里不做具体限定。
39.此外，控制器202中也可以包括电池管理系统bms，bms用于检测n个电池串联组成的串联电池组201的电池参数，从而防止n个电池串联组成的串联电池组201出现过充电或过放电等现象，以延长n个电池串联组成的串联电池组201中的每个电池的使用寿命。示例的，bms与n个电池串联组成的串联电池组201中的每个电池之间存在多处电气连接点，bms通过检测各个电气连接点是否发生电弧故障，并采取相应的保护措施。
40.其中，本技术实施例的均衡单元205可以为直流变换器。控制器202可以基于依据预设的电池均衡算法来控制均衡单元205从而对需要均衡的电池进行均衡控制。可选的，控制器202通过控制均衡单元对串联电池组201中的各个电池互相进行充放电以达到soc均衡，相应的充放电的电流可以通过均衡单元205中增加的正极均衡母线和负极均衡母线进行传递。
41.本技术实施例中的所述采样单元206可以采集串联电池的所述n个电池中的每个电池的电池参数，所述电池参数至少包括电压参数，将每个电池的电压参数发送给控制器202，控制器202根据每个电池的电压参数判断所述n个电池中的每个电池是否发生异常。通过采样单元206对所述n个电池中的每个电池的电压进行采集，从而实现了对电池组内的每个电池的电压进行检测；此外，电池参数中还可以包括温度和电流。因此，作为一种可能的实施方式，电池电能均衡电路200中还可以包括电流检测电路以及温度检测电路，所述电流检测电路用于检测所述n个电池中的每个电池的电流值，所述温度检测电路用于检测所述n个电池中的每个电池的温度值。本技术中采样单元206可以对n个电池串联组成的串联电池组中的各个电池进行连续多次采样，当连续多次采样的采样值基本相同时，再取该次采样值，在降低误差的同时还从而提高了电池的采样电压精度。
42.本技术实施例中的滤波电容控制单元204中可以包括滤波电容，从而对所述均衡
单元205输入到目标电池的电流进行滤波处理，滤除供电电源207所带来的脉动纹波，以达到平滑电流的效果。而为了避免过大的滤波电容c0对采样单元206产生采样延时影响，滤波电容控制单元204中还可以包括控制开关，通过控制开关的关断，来控制滤波电容c0是否接入电路，以防止过大的滤波电容c0对采样单元206的采样产生影响。
43.作为一种可能的实施方式，参阅图3所示，电池电能均衡电路200还包括：第一母线208以及第二母线209，n个电池中包括多个第一电池以及多个第二电池；均衡单元205包括：原边绕组2051、第一副边绕组2052、第二副边绕组2053以及第一控制开关2054；采样单元206包括：模数转换器adc 2061以及采样电路2062。
44.其中，与第一电池连接的电池控制开关203的第二端与第一母线208连接，与第二电池连接的电池控制开关203的第二端与第二母线209连接；第一母线208与滤波电容控制单元204第一端连接，第二母线209与滤波电容控制单元204第二端连接，第一母线208与第一副边绕组2052连接，第二母线209与第二副边绕组2053连接；原边绕组2051与供电电源207连接，原边绕组2051通过第一控制开关2054接地；第一母线208与采样电路2062的第一输入端连接，第二母线209与采样电路2062的第二输入端连接，采样电路2062的输出端与adc 2061连接，adc 2061的输出端与控制器202连接。
45.本技术实施例中的控制器202在检测目标电池的电压值时，控制与目标电池连接的电池控制开关203闭合，获取adc 2061检测到的目标电池的电压值，目标电池为n个电池中任意一个电池；在对目标电池进行均衡处理时，控制均衡单元205对目标电池进行充放电处理。电池控制开关203的分别连接在第一母线208和第二母线209连在一起，当电池控制开关依次闭合时(同一时刻只允许一个电池控制开关闭合)，相应的电池的正极对电池组的参考地的电压将加在所述采样电路2062的分压电阻上，经分压电阻衰减后送入模拟数字转换器(analog to digital converter，adc)中进行a/d转换，即可得到所对应的电池的电压值。
46.第一母线208和第二母线209可以共同构成了奇偶母线，具体的，在n个电池串联组成的串联电池组201的每个电池中，所有奇数节电池的正极相互连接后，连接到所述第一母线208上，所有偶数节电池的正极相互连接后，连接到所述第二母线209上，所有偶数节电池的正极相互连接后还与在n个电池串联组成的串联电池组201中的第一节电池的负极相连。
47.在第一母线208以及第二母线209上可以设置熔丝，防止上述母线上的电流过大，以进一步提高电池电能均衡电路200的安全性，在此不作过多赘述。
48.可选的，本技术实施例中的滤波电容控制单元204，具体可以包括：滤波电容c0以及第二控制开关，第二控制开关与滤波电容串联连接；控制器202，具体用于：控制与所述目标电池连接的电池控制开关闭合并控制第二控制开关断开，获取采样单元206检测到的目标电池的电压值；或者，控制与所述目标电池连接的电池控制开关闭合并控制第二控制开关闭合，控制均衡单元205对所述目标电池进行充放电处理。通过第二控制开关来断开滤波电容与采样单元206的连接，防止过大的滤波电容c0对采样单元206采样产生精度影响。
49.采样单元206中的adc 2061，用于将采样电路2062输入的模拟量转化为数字量。本技术实施例中的采样电路2062可以包括分压电阻，利用分压电阻对电池的电压进行分压处理，作为一种可能的实施方式，参阅图4所示，采样电路2062中可以包括第一分压电阻401、第二分压电阻402、第三分压电阻403以及第四分压电阻404。第一母线208以及第二母线209
输出的电压经过第一分压电阻401、第二分压电阻402、第三分压电阻403以及第四分压电阻404分压后送给adc 2061进行采样。
50.本技术中的n个电池控制开关203中的每个开关为对顶mos管结构，参阅图5所示，图5为对顶mos管的结构示意图，所述对顶mos管结构包括：第一开关管501以及第二开关管502。其中，上述第一开关管501以及第二开关管502可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor，mosfet)，双极结型管(bipolar junction transistor，bjt)，绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，igbt)，场效应晶体管(field effect transistor，fet)，碳化硅(sic)或氮化镓(gan)功率管等多种类型的开关器件中的一种或多种，本技术实施例对此不再一一列举。上述开关管皆可以包括第一电极(源极)、第二电极(漏极)和控制电极(栅极)，其中，控制器202通过控制电极来控制开关器件的导通或断开。
51.示例性的，在本技术实施例中，为了实现电池控制开关的隔离功能，本技术实施例中的mos管为n型金属氧化物半导体(negative channel-metal-oxide-semiconductor，nmos)。为了给电池控制开关供电，控制器202中还可以包括辅助驱动电源等等。
52.其中，所述第一开关管501的源极与所述第二开关管502的源极连接，所述第一开关管501以及所述第二开关管502的栅极与所述控制器202连接，所述第一开关管501的漏极与电池连接，所述第二开关管502的漏极与对应的所述第一母线208或所述第二母线209连接。
53.其中，adc 2061可以采集串联电池的所述n个电池中的每个电池的电池参数，所述电池参数至少包括电压参数，将每个电池的电压参数发送给控制器202，控制器202根据每个电池的电压参数判断所述n个电池中的每个电池是否发生异常。通过采样电路2062对所述n个电池中的每个电池的电压进行采集，从而实现了对电池组内的每个电池的电压进行检测；此外，电池参数中还可以包括温度和电流。因此，作为一种可能的实施方式，电池电能均衡电路200中还可以包括电流检测电路以及温度检测电路，所述电流检测电路用于检测所述n个电池中的每个电池的电流值，所述温度检测电路用于检测所述n个电池中的每个电池的温度值。
54.因此，作为一种可能的实施方式，电池电能均衡电路200中还可以包括电流检测电路以及温度检测电路，所述电流检测电路用于检测所述n个电池中的每个电池的电流值，所述温度检测电路用于检测所述n个电池中的每个电池的温度值。
55.示例性的，所述电流检测电路中可以包括电流互感器(current transformer，ct)，所述电流互感器是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器。电流互感器由闭合的铁芯和绕组构成。串在需要测量的电流的线路中将电流互感器套在所述第一母线208或所述第二母线209上，利用电磁互感的原理，通过控制所述n个电池控制开关203的闭合，检测所述第一母线208或所述第二母线209上的电流，从而确定电池的电流参数，具体的，在所述被测的母线的周围会产生磁场，在所述电流互感器套在被测线缆后，所述电流互感器上的线圈因所述被测线缆的磁场，会产生感应电流，对所述感应电流放大后，可以得到所述被测线缆电流。
56.利用上述电路可以实现对所述n个电池中的每个电池进行电流检测和温度检测；当控制器202判断出n个电池发生异常，及时控制电池组停止充电或放电，从而保护了n个电
池串联组成的串联电池组201，延长寿命；当电池组中的电池发生过压或欠压时，通过均衡单元205对该电芯进行放电或充电，从而提高电池的性能以及串联电池组201的安全性，延长了电池组的寿命。
57.作为一种可能的实施方式，所述控制器202，具体用于：在检测到第一目标电池与第二目标电池的电压之差大于设定电压阈值时，所述第一目标电池以及所述第二目标电池为所述n个电池串联组成的串联电池组中的任意两个电池，所述第一目标电池的电压值小于所述第二目标电池的电压值；控制与所述第一目标电池连接的电池控制开关闭合，利用所述均衡单元205给所述第一目标电池充电；控制与所述第二目标电池连接的电池控制开关闭合，利用所述均衡单元205给所述第二目标电池放电。
58.其中，控制器202根据adc 2061采集的各电池的电压值，依据预设的电池均衡算法，对需要均衡的电池进行均衡控制。具体的，控制器可以对每个电池的电压进行判断，若判断出第一目标电池与第二目标电池的电压之差大于设定电压阈值，所述第一目标电池的电压值小于所述第二目标电池的电压值，则第一目标电池发生欠压，均衡单元205给该电池充电；则第二目标电池发生过压，均衡单元205给该电池放电。
59.需要说明的是，在所述第一目标电池或所述第二目标电池存在多个时，可以基于电池的电压的大小进行排序，基于排序的顺序对各电池进行均衡处理，具体的排序方式不做具体限定。例如，在多个电池里选择电压最低的电池进行充电处理，在多个电池里选择电压最高的电池进行放电处理。
60.此外，在电池参数还可以包括电流参数时，相应地，控制器202还可以对n个电池中的每个电池的电流进行判断，如果电池的电流大于额定的电流值时，则该电池发生过流现象，并停止对该电池或者该电池所在的电池组进行充电或放电。其中，在电池参数还可以包括温度参数时，相应地，控制器202可以对n个电池中的每个电池的温度或整个电池组的温度进行判断，如果n个电池中的至少一个电池的温度或整个电池组的温度大于预设的温度值，则判断该电池或该电池组发生过温现象，并停止对该电池或者该电池所在的电池组进行充电或放电。其中，如果电池参数包括电压、电流和温度中的至少两种参数，则可以根据每个电池的电池参数，来综合判断电池是否发生异常。
61.以控制器202对每个电池的电压进行判断作为示例，如果若判断出电池的电压小于设定电压值时，则可以首先在该电池所在的串联电池组中获取电压最大的电池，在电压小于设定电压值的电池和电压最大的电池之间建立回路，通过该回路通过电压最大的电池对该小于设定电压值的电池进行充电，直至小于设定电压值的电池电压达到设定电压值。
62.为了减少了高频开关管的数量，从而使控制器202中的驱动电路易于实现，作为一种可能的实施方式，参阅图6所示，所述均衡单元205还包括：第一功率开关管601、第二功率开关管602、第三功率开关管603以及第四功率开关管604；
63.所述第一功率开关管601的第一端与所述第一副边绕组2052的同名端连接，所述第一功率开关管601的第二端与第一母线208连接，所述第二功率开关管602的第一端与所述第一副边绕组2052的异名端连接，所述第二功率开关管602的第二端与所述第二母线209连接，所述第三功率开关管603的第一端与所述第二副边绕组2053的异名端连接，所述第三功率开关管603的第二端与所述第一母线208连接，所述第四功率开关管604的第一端与所述第二副边绕组2053的同名端连接，所述第四功率开关管604的第二端与所述第二母线209
连接；所述供电电源与所述原边绕组2051的同名端连接，所述原边绕组2051的异名端通过所述第一控制开关2054接地。需要说明的是，第一控制开关2054同样可以为对顶mos管，而第一功率开关管601、第二功率开关管602、第三功率开关管603以及第四功率开关管604可以为上述实施例所述的开关器件类型的任一种。
64.具体的，在上述实施例中，均衡单元205中的变压器采用原边单绕组、副边双绕组的设计，与母线开关网络总线与变压器绕组之间采用四开关控制，其中，两路开关为低频信号的开关驱动，两路为高频信号的开关驱动，从而减少了高频开关驱动的数量，使得控制器202中的驱动电路易于实现，并且还降低进行高频信号驱动的成本。
65.下面介绍本技术实施例提供的几种控制器202通过控制第一功率开关管601、第二功率开关管602、第三功率开关管603、第四功率开关管604以及第一控制开关2054的关断来给电池进行充放电实现主动均衡的具体方式。
66.方式一：在对电池进行充电时，若所述第一母线的电压大于所述第二母线的电压，控制所述第一功率开关管以及所述第二功率开关管断开、所述第三功率开关管闭合、所述第四功率开关管设定为整流状态，控制所述第一控制开关断开，将原边绕组上的励磁电感中存储的电能经过所述第二副边绕组释放给电池。具体的，通过选择控制所述n个电池控制开关203中的与电池电压对应的电池控制开关进行闭合，在电池电压较低时，利用供电电源或预先存储的电能，通过反激变换器给电池充电，从而实现较低电压电池的充电均衡，通过将励磁电感中存储的电能经过所述第二副边绕组释放给电池电压较低的电池。
67.方式二：在对电池进行充电时，若所述第一母线的电压小于所述第二母线的电压，控制所述第三功率开关管以及所述第四功率开关管断开、所述第二功率开关管闭合、所述第一功率开关管设定为整流状态，控制所述第一控制开关断开，将原边绕组上的励磁电感中存储的电能所述第一副边绕组释放给电池。
68.方式三：在对电池进行放电时，若所述第一母线的电压大于所述第二母线的电压，控制所述第三功率开关管以及所述第四功率开关管断开、所述第二功率开关管闭合、所述第一控制开关设定为整流状态，控制所述第一功率开关管闭合，将电能存储到原边绕组上的励磁电感中。具体的，通过选择控制所述n个电池控制开关203中的与电池电压对应的电池控制开关进行闭合，在电池电压较高时，高电压电池的电能通过反激变换器释放电能，从而将较高电压的电池的均衡，通过将励磁电感中存储的电能经过所述第二副边绕组释放给电池电压较低的电池。
69.方式四：在对电池进行放电时，若所述第一母线的电压小于所述第二母线的电压，控制所述第一功率开关管以及所述第二功率开关管断开、所述第三功率开关管闭合、所述第一控制开关设定为整流状态，控制所述第四功率开关管闭合，将电能存储到原边绕组上的励磁电感中。控制器202利用上述方式，能够控制均衡单元205通过反激变换器的原理来实现对较高电压的电池进行均衡放电以及对较低电压的电池进行均衡充电。
70.本技术的电池电能均衡电路采用原边单绕组、副边双绕组的设计，电池控制开关与均衡单元绕组之间采用多开关控制，其中，两路为高频开关驱动，从而减少了高频开关驱动的数量，使得控制器中的驱动电路更易于实现且降低了进行高频驱动的成本。此外，本技术的电池控制开关采用了对顶mos结构，从而可以实现双向导通，并且通过可控的滤波电容接入，使得电压采样电路和均衡单元复用n个电池控制开关的效果更好，既实现了主动均衡
功能又实现了电池采样功能，且二者互不影响，降低了传统方案下使用bms复杂程度，此外，本技术的供电电源不直接连接到电池上，而是通过均衡单元的变压器间接充电，从而通过间接回馈的方法进行回馈能量，解决了电池被冲饱时还被持续充电的问题。
71.此外，本技术还提供一种电池电能均衡方法，应用于电池电能均衡电路200，该方法包括：控制与所述目标电池连接的电池控制开关闭合，获取所述采样单元检测到的所述目标电池的电压值；或者，控制所述均衡单元对所述目标电池进行充放电处理。
72.作为一种可能的实施方式，该方法还包括：控制与所述目标电池连接的电池控制开关闭合并控制所述第二控制开关断开，获取所述采样单元检测到的所述目标电池的电压值；或者，控制与所述目标电池连接的电池控制开关闭合并控制所述第二控制开关闭合，控制所述均衡单元对所述目标电池进行充放电处理。
73.作为一种可能的实施方式，控制所述均衡单元对所述目标电池进行充放电处理，包括：在检测到第一目标电池与第二目标电池的电压之差大于设定电压阈值时，所述第一目标电池以及所述第二目标电池为所述n个电池串联组成的串联电池组中的任意两个电池，所述第一目标电池的电压值小于所述第二目标电池的电压值；控制与所述第一目标电池连接的电池控制开关闭合，控制所述均衡单元给所述第一目标电池充电，控制与所述第二目标电池连接的电池控制开关闭合，控制所述均衡单元给所述第二目标电池放电。
74.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
75.本技术是参照根据本技术的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
76.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
77.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
78.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。