本发明涉及电池控制，具体为一种针对蓄电池的智能均衡系统及方法。
背景技术：
1、蓄电池作为一种清洁、无污染的能源，在智能电网的储能系统和电动汽车等领域得到了广泛的应用。单节蓄电池电压较低，需要将多个单体电池串联使用才可以满足不同的电压需求。在循环使用中电池组中单体电池之间会产生不一致性，这将降低电池组容量利用率并严重影响电池的使用寿命。因此，在蓄电池使用过程中需要进行均衡管理以提高电池组的一致性。
2、美国的德州仪器公司(texas instruments，ti)曾发表了大量文章阐述，电池中的电芯电压使用一段时间后会产生不均衡，而造成电池寿命减短、续航力衰减，以及增加发生燃烧爆炸概率。文章中论证了对电池的电芯进行均衡后就能够延长电池的使用寿命，以及延长电动车行驶续航能力，并且能够降低燃烧和爆炸危险的概率。由此，推动了电池管理系统(battery management system，bms)中的“均衡技术”的蓬勃发展；bms对于电池性能的提升与寿命的延长担任着重要的角色，其中电池均衡管理是其重要组成部分；通过电池均衡管理，使每个单体电池的电荷状态相对均匀，从而避免某些电池过度充放电或欠充放电，这样可以最大化地利用每个电池的容量，提高整个电池组的性能。
3、进一步讲，均衡技术可以延长电池组的使用寿命，也就意味着延长了电池的“退役”时间，可以降低系统的运营成本，包括维护、更换和能源消耗方面的成本。以在bms行业有着较高影响力的高特公司为例，其所设计并实际运行已经超过5年的实际储能项目，根据实际的运行曲线推测，最终可能运行到8-9年左右,容量会低于80％；高特所设计的主动均衡技术发挥作用以后，通过实际数据的测算，可以达到13年左右的寿命，有效提升整个全生命周期储能系统30％以上的收益！
4、在本技术领域中，电池均衡技术主要有两种：被动均衡和主动均衡；被动均衡，也被称为耗散型均衡，主要是通过旁路电阻等元器件将能量较高电池中的多余能量以热能形式耗散；被动均衡中的电阻均衡法由于电路拓扑结构简单而受到了广泛的应用；电阻均衡法主要是通过设定均衡阈值，当达到条件时，开关便会闭合，将电池组中能量较高的单体电池与均衡电阻连接，形成回路，通过电阻发热消耗多余的能量来完成电池均衡，为其他电池争取更多充电时间。
5、中国专利(cn103647332a)用于维护电池组一致性的被动均衡控制系统及控制方法，专利中的实施方案所描述的均衡方法就属于电阻型被动均衡。通过检测电池组中电池单体电压，判断是否有电池单体的容量与其他电池单体容量差别过大，以对该容量过大的电池单体的电量进行消耗，实现被动均衡控制，维护电池组系统一致性；然而，这种方法的效率不高，因为电能会在电阻器中以热量的形式耗散，而且电路还会产生开关损耗。另一个缺点是，整个放电电流都流经mosfet等控制开关，而这些开关大多内置在控制器中，为了避免发热问题，
6、因此放电电流必须限制在较低值，这就增加了放电时间。在被动电池平衡中，多余的电荷没有被实际利用，而是被浪费掉了；能量转移式的主动均衡是以能量无损转移的方式进行均衡，把能量从电压高的电池转移到电压低的电池中，从而实现整组电压的均衡，在转移的过程中几乎不涉及到能量的损耗，所以也叫无损均衡。这主要是利用电容器和电感器等电荷存储元件来实现的。
7、中国专利(cn117595471b)一种锂电池bms主动均衡电路。专利中的实施方案所描述的均衡方法采用奇偶总线和超级电容进行电池的主动均衡，通过控制开关时隙和能量双向交换，将整组电池的单体最高电芯能量转移到超级电容上，然后再将超级电容当中的能量摆渡到单体最低电芯上，最终达到主动均衡的目的。
8、中国专利(cn101740827b)一种锂离子动力电池的主动均衡系统及其均衡方法。专利中的实施方案所描述的均衡方法利用电感效应，通过电能——磁能——电能的转换完成相互充电或放电的过程，实现了对电池单体电量的上限或下限均衡的功能，延长了蓄电池的寿命；而与专利(cn117595471b)和专利(cn101740827b)相类似的均衡方案中多采用了电容或电感等储能元件和功率开关管，由于存在有耗能元件，在电池均衡过程中造成能量损失，影响了效率，难以实现大容量电池组快速均衡。
9、中国专利(cn202856386u)一种主动均衡充放电的智能电池模组及系统中，基于多绕组反激式变压器提出一种智能电池模组模块化技术，便于电池模组的智能扩展,可以实现更多的电池串联,增强了电池模组间的能量均衡和控制；此外，采用变压器作为能量传递能量元件,没有耗能元件,电池均衡过程中能量损失小,效率高。
10、综上所述，上述专利所提的基于被动均衡和主动均衡系统及方法
11、主要存在以下几点不足：
12、1、被动均衡电路在均衡过程中消耗了大量的能量，能量利用率低，同时电阻分流产生大量的热量，存在热管理问题。
13、2、被动均衡电路再均衡的过程中，随着均衡电流的增加，发热也会随之加重。因此，在实际应用当中，均衡电流一般只有几百毫安左右，均衡效果不明显。
14、3、主动均衡系统通常需要更复杂的电子控制器、传感器等设备，因此成本较高。
15、4、主动均衡系统的设计和实现相对复杂，需要考虑到诸如系统稳定性、安全性、可靠性等因素。这一定程度上增加了系统的设计和开发难度。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种基于深度神经网络的最大生命周期覆盖算法。
2、针对上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
3、一种针对蓄电池的智能均衡系统，包括上位机、主控制器、从控制器、智能均衡器、数据传输线、控制信号线、信号采集线、电气连接线、电池组、电池簇；所述上位机通过所述数据传输线与所述主控制器相连接，主控制器通过数据传输线与k(1<＝k<＝255)个从控制器连接，主控制器通过数据传输线接收从控制器上传的电池电压数据，通过均衡算法进行处理，并根据均衡算法处理结果通过数据传输线向从控制器下达指令，决定需要被选中进行补电均衡的电池串，所述电池组由n(1<＝n<＝60)节单体电池通过电气连接线并联成一串电池串后再由m(1<＝m<＝52)节电池串串联而成，所述电池簇由k组所述电池组通过电气连接线串联构成，所述从控制器包括数模转换器，所述数模转换器通过所述信号采集线与电池组连接，采集电池组内每串电池的信息，从控制器通过控制信号线与所述智能均衡器连接，从控制器根据从主控制接收到的指令通过控制信号线打开智能均衡器内的功率开关单元，给选中的电池串补电均衡。
4、所述智能均衡器包括交流转直流模块、控制模块、功率开关单元、熔断体、控制信号线、电气连接线，所述功率开关单元一共有m组，每组两个，所述熔断体一共有m组，每组两个，每个功率开关单元与每个熔断体通过电气连接线相连接，第2i-1个熔断体与电池组内第i个电池串(1<＝i<＝m)的正极端子通过电气连接线相连接，第2i个熔断体与电池组内第i个电池串的负极端子通过电气连接线相连接，所述交流转直流模块输入端接220v交流电，输出端正极端子与第2i-1个功率开关单元通过电气连接线相连接，输出端负极端子与第2i个功率开关单元通过电气连接线相连接，所述控制模块通过控制信号线与功率开关单元相连接，用于控制功率开关单元的开关通断。
5、本发明的另一目的是提供一种针对蓄电池的智能均衡方法，包括通讯发送和接收线程、自动均衡线程，
6、其中通讯发送和接收线程包括以下步骤：
7、步骤1：上位机提供人机交互界面，操作人员可选择手动均衡或者自动均衡功能，选择完成后，上位机向主控制器发送手动或者自动均衡指令；
8、步骤2：操作人员选择手动均衡功能后，可继续通过上位机人机交互界面选择打开(导通)或者关闭(断开)第v个智能均衡器(1<＝v<＝k)第2j-1和2j个功率开关单元(1<＝j<＝m)功能，选择完成后，上位机向主控制器发送选择打开(导通)或者关闭(断开)第v个智能均衡器第2j-1和2j个功率开关单元指令；
9、步骤3：主控制器判断是否接收到上位机发送的指令，若有接收到，则继续判断接收到的上位机指令是否为切换均衡模式指令；若没有接收到，则执行步骤6；
10、步骤4：若主控制器接收到的上位机指令是切换均衡模式指令，则执行步骤6；否则，执行步骤5；
11、步骤5：判断接收到的上位机指令是否为打开(导通)或者关闭(断开)第v个智能均衡器第2j-1和2j个功率开关单元指令，若是该指令，则主控制器将该指令发送给从控制器，之后回到步骤3；若不是该指令，则回到步骤3；
12、步骤6：主控制器判断当前系统是否存在故障告警或者单串电池过压的情况，若存在该情况，则执行步骤7；若不存在该情况，则继续判断主控器接收到的上位机指令具体为设置哪种均衡模式，若欲设置的均衡模式为手动均衡模式或者为自动均衡模式且切换模式前为手动均衡模式，则执行步骤7；否则执行步骤8；
13、步骤7：主控制器向所有从控制器发送关闭(断开)从控制器所连接的智能均衡器中所有功率开关单元的指令；
14、步骤8：判断主控器接收到的上位机指令具体为设置哪种均衡模式，若欲设置的均衡模式不是自动均衡模式，则主控制器关闭自动均衡(系统设置为手动均衡模式)，并将该指令传给自动均衡线程；否则，主控制器判断当前系统是否存在故障告警或者单串电池过压的情况，若存在该情况，则主控制器关闭自动均衡，并将该指令传给自动均衡线程；否则，主控制器开启自动均衡，并将该指令传给自动均衡线程，之后，根据自动均衡线程处理结果，执行步骤5；
15、自动均衡线程包括以下步骤：
16、步骤1：主控制器判断系统当前是否处于自动均衡模式；
17、步骤2：如果系统当前状态为自动均衡模式，则主控制器判断当前簇的均衡状态(根据均衡通道号来进行判断，系统正在均衡，则均衡通道号为1～k*m，系统未均衡，则均衡通道号为0)，以及判断当前电池簇内最大、最小单体电压及其对应编号；如果系统当前状态为手动均衡模式，则回到步骤1；
18、步骤3：主控制器判断均衡模式是否发生过切换(从手动均衡转换为自动均衡)；
19、步骤4：若均衡模式发生过切换，则表明重新开始了新一轮的自动均衡，那么主控制器便更新均衡截止阈值，均衡截止阈值＝当前电池簇内最小电池串电压*比例系数，之后执行步骤5；若均衡模式没有发生过切换，执行步骤5；
20、步骤5：主控制器判断均衡通道是否发生过切换(例：均衡通道号由1切换为2)；
21、步骤6：若均衡通道号发生过切换，则表明开始了下一个电池的均衡，那么便更新均衡通道号，之后执行步骤7；若均衡通道号没有发生过切换，执行步骤7；
22、步骤7：主控制器判断电池簇内系统是否是在均衡状态；如果系统是在非均衡状态，执行步骤8；如果系统是在均衡状态，执行步骤12；
23、步骤8：如果电池簇内当前没有电池串在均衡，则主控制器判断上次下达的打开(导通)或者关闭(断开)某个指定均衡通道t(打开(导通)指定均衡通道，则t设置为1～k*m，关闭(断开)指定均衡通道，则t设置为0)与当前每个电池的均衡状态(根据均衡通道号来进行判断，打开(导通)指定均衡通道，则均衡通道号为1～k*m，关闭(断开)指定均衡通道，则均衡通道号为0)是否一致；
24、步骤9：如果不一致，则执行步骤10；如果一致，则主控制器再次判断电池簇内当前是否有电池串在均衡；如果电池簇内当前有电池在均衡，则标记系统当前为在均衡状态，回到步骤1；否则执行步骤10；
25、步骤10：主控制器检测指定均衡通道号对应的电池串电压是否达到均衡阈值。如果指定均衡通道号对应的电池串电压达到均衡阈值，则表明主控制器上次下达的关闭(断开)某个指定均衡通道指令未执行完成，则标记系统当前为在均衡状态，回到步骤1；否则执行步骤11；
26、步骤11：主控制器判断当前均衡通道号对应的电池串电压是否满足均衡开启条件，如果满足均衡开启条件，则打开(导通)指定均衡通道号对应的均衡通道，并将指令传给通讯发送和接收线程；如果不满足均衡开启条件，则回到步骤1；
27、步骤12：如果电池簇内当前有电池串在均衡，则主控制器判断上次下达的打开(导通)或者关闭(断开)某个指定均衡通道t(打开(导通)指定均衡通道，则t设置为1～k*m，关闭(断开)指定均衡通道，则t设置为0)与当前每个电池的均衡状态(根据均衡通道号来进行判断，打开(导通)指定均衡通道，则均衡通道号为1～k*m，关闭(断开)指定均衡通道，则均衡通道号为0)是否一致；
28、步骤12：如果不一致，则执行步骤13；如果一致，则主控制器判断电池簇内当前是否有电池串在均衡；如果电池簇内当前有电池串在均衡，则执行步骤13；如果电池簇内当前没有电池在均衡，则主控制器检测指定均衡通道号对应的电池串电压是否达到均衡阈值；如果指定均衡通道号对应的电池串电压没有达到均衡阈值，则标记系统当前为未在均衡状态，回到步骤1；否则表明主控制器上次下达的关闭(断开)某个指定均衡通道指令未执行完成，执行步骤13；
29、步骤13：主控制器判断当前均衡通道号对应的电池串电压是否满足均衡关闭条件，如果满足均衡关闭条件，则关闭(断开)指定均衡通道号对应的均衡通道，并将指令传给通讯发送和接收线程；如果不满足均衡关闭条件，则回到步骤1。
30、本发明有益效果：
31、1、一种针对蓄电池的智能均衡系统及方法能够减轻被动均衡电路因电阻分流而产生的发热问题，提高能源利用率。
32、2、所提的一种针对蓄电池的智能均衡系统及方法能解决被动均衡因均衡电流小而导致均衡效果不明显的问题。
33、3、所提的一种针对蓄电池的智能均衡系统及方法相较于当前市场上常用的主动均衡方案，所采用的元器件种类以及数量较少，降低了投入成本。
34、4、所提的一种针对蓄电池的智能均衡系统及方法相较于当前市场上常用的主动均衡方案，在系统架构上设计简洁、可拓展性强，在方法逻辑上清晰明了、复杂度低。
35、5、所提的一种针对蓄电池的智能均衡系统及方法能保证系统在故障状态或者通讯偶尔受干扰的情况下，手动和自动均衡进程自动停止，提高了系统的安全性和鲁棒性。
1.一种针对蓄电池的智能均衡系统，包括上位机(1)、主控制器(2)、从控制器(3)、智能均衡器(4)、数据传输线(5)、控制信号线(6)、信号采集线(7)、电气连接线(8)、电池组(9)、电池簇(10)；其特征在于，所述上位机(1)通过数据传输线(5)与主控制器(2)相连接，主控制器(2)通过数据传输线(5)与k(1<＝k<＝255)个从控制器(3)连接，主控制器(2)通过数据传输线(5)接收从控制器(3)上传的电池电压数据，通过均衡算法进行处理，并根据均衡算法处理结果通过数据传输线(5)向从控制器(3)下达指令，决定需要被选中进行补电均衡的电池串，所述电池组(9)由n(1<＝n<＝60)节单体电池通过电气连接线并联成一串电池串后再由m(1<＝m<＝52)节电池串串联而成，所述电池簇(10)由k组所述电池组通过电气连接线串联构成，所述从控制器(3)包括数模转换器，所述数模转换器通过信号采集线(7)与电池组(9)连接，采集电池组内每串电池的信息，从控制器通过控制信号线(6)与所述智能均衡器(4)连接，从控制器(3)根据从主控制接收到的指令通过控制信号线(6)打开智能均衡器(4)内的功率开关单元，给选中的电池串补电均衡。
2.根据权利要求1所述的一种针对蓄电池的智能均衡系统，其特征在于，所述智能均衡器(4)包括交流转直流模块、控制模块、功率开关单元、熔断体、控制信号线、电气连接线，所述功率开关单元一共有m组，每组两个，所述熔断体一共有m组，每组两个，每个功率开关单元与每个熔断体通过电气连接线相连接，第2i-1个熔断体与电池组内第i个电池串(1<＝i<＝m)的正极端子通过电气连接线相连接，第2i个熔断体与电池组内第i个电池串的负极端子通过电气连接线相连接。
3.根据权利要求2所述的一种针对蓄电池的智能均衡系统，其特征在于，所述交流转直流模块输入端接220v交流电，输出端正极端子与第2i-1个功率开关单元通过电气连接线相连接，输出端负极端子与第2i个功率开关单元通过电气连接线相连接。
4.根据权利要求2所述的一种针对蓄电池的智能均衡系统，其特征在于，所述控制模块通过控制信号线与功率开关单元相连接，用于控制功率开关单元的开关通断。
5.一种采用权利要求1-4任意一项所述针对蓄电池的智能均衡系统的智能均衡方法，包括通讯发送和接收线程、自动均衡线程，
