基于多电芯动态组合的移动电源自适应电压输出控制方法与流程

本发明涉及移动电源，尤其涉及一种基于多电芯动态组合的移动电源自适应电压输出控制方法。

背景技术：

1、随着快充技术的发展，智能手机、平板、笔记本等受电设备对移动电源提出了5v、9v、12v、15v、20v等多档电压输出需求。现有移动电源通常将多颗电芯以固定的并联方式连接成电池组，再由升降压变换电路将电池组电压转换为受电设备所需的目标电压输出；也有少数可重构电池方案，在输出电压档位变化时，依据目标电压调整电芯之间的串并联关系，以改变电池组的输出电压范围。

2、然而，固定电芯拓扑在面对差异较大的快充电压档位时，电池组电压与目标输出电压之间往往长期存在较大的升压比或降压比，导致升降压电路的开关损耗和温升显著增加，转换效率下降。其次，各电芯在容量、内阻和老化程度上不可避免存在差异，固定拓扑下容易出现电芯间电流分配不均的问题，而仅依据目标电压选择串并联组合的可重构方案，又可能反复调用状态较好的电芯，加速该部分电芯的衰减，降低整包寿命的一致性。

3、因此，亟需一种能够同时兼顾输出效率和电芯均衡的移动电源电压输出控制方法。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于多电芯动态组合的移动电源自适应电压输出控制方法。

2、在本发明的第一个方面，提供一种基于多电芯动态组合的移动电源自适应电压输出控制方法，所述方法包括：

3、所述移动电源包括若干可独立检测、独立隔离的电芯单元，以及连接各电芯单元以形成串联、并联或旁路支路的开关矩阵；所述方法包括：

4、与受电设备协商得到目标输出电压，并获取各电芯单元的荷电状态、温度和内阻，建立各电芯单元包含老化负债的状态档案；

5、根据所述目标输出电压和各所述状态档案，生成满足开关互锁关系的合法电芯组合集合；

6、对所述合法电芯组合集合中的候选组合预测转换损耗和电芯负担，以各电芯单元最大老化负债最小且转换比接近一为条件，确定目标组合；

7、当所述目标组合与当前组合不同时，将中间储能支路预充至当前输出电压并承担部分输出电流，再按减流、隔离、预充、接入、增流的顺序将各电芯支路迁移至所述目标组合；

8、在所述目标组合接入主输出前，对其施加探测电流，根据响应电压计算实际等效阻抗并与预测阻抗指纹比对，若偏差超过阈值则回退至原组合或降级至安全电压，否则由所述目标组合接管输出；

9、接管输出后维持协议电压输出，当任一电芯单元异常时将其隔离，并重新生成新的合法电芯组合集合。

10、综上，本发明通过建立包含老化负债的电芯单元状态档案，并在满足开关互锁关系的合法电芯组合集合中以最大老化负债最小且转换比接近一为条件确定目标组合，使电芯组合既能与目标输出电压良好匹配，避免固定拓扑长期工作在大升压比或降压比下造成的开关损耗和温升，又能均衡分配各电芯单元的放电任务，防止状态较好的电芯被反复调用而加速衰减，从而提高整包可利用能量和寿命一致性；在组合切换时，先由预充至当前输出电压的中间储能支路承担部分输出电流，再按减流、隔离、预充、接入、增流的顺序逐支路迁移，保证了切换过程中输出电压的连续稳定，避免了输出跌落和冲击电流导致受电设备断开重连的问题；在新组合接入主输出前，通过施加探测电流计算实际等效阻抗并与预测阻抗指纹比对，能够在正式带载前及时发现开关接触异常或错误拓扑并回退至安全状态，提升了输出的安全性与可靠性；接管输出后维持协议电压输出，并在电芯单元异常时将其隔离且重新生成合法电芯组合集合，使移动电源在部分电芯异常时仍能持续、安全地供电。

1.一种基于多电芯动态组合的移动电源自适应电压输出控制方法，其特征在于，所述移动电源包括若干可独立检测、独立隔离的电芯单元，以及连接各电芯单元以形成串联、并联或旁路支路的开关矩阵；所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于多电芯动态组合的移动电源自适应电压输出控制方法，其特征在于，所述与受电设备协商得到目标输出电压，包括：

3.根据权利要求1所述的基于多电芯动态组合的移动电源自适应电压输出控制方法，其特征在于，所述建立各电芯单元包含老化负债的状态档案，包括：

4.根据权利要求1所述的基于多电芯动态组合的移动电源自适应电压输出控制方法，其特征在于，所述根据所述目标输出电压和各所述状态档案，生成满足开关互锁关系的合法电芯组合集合，包括：

5.根据权利要求1所述的基于多电芯动态组合的移动电源自适应电压输出控制方法，其特征在于，所述对所述合法电芯组合集合中的候选组合预测转换损耗和电芯负担，以各电芯单元最大老化负债最小且转换比接近一为条件，确定目标组合，包括：

6.根据权利要求1所述的基于多电芯动态组合的移动电源自适应电压输出控制方法，其特征在于，所述将中间储能支路预充至当前输出电压并承担部分输出电流，再按减流、隔离、预充、接入、增流的顺序将各电芯支路迁移至所述目标组合，包括：

7.根据权利要求1所述的基于多电芯动态组合的移动电源自适应电压输出控制方法，其特征在于，所述对所述目标组合施加探测电流并计算实际等效阻抗，包括：

8.根据权利要求7所述的基于多电芯动态组合的移动电源自适应电压输出控制方法，其特征在于，所述将所述实际等效阻抗与预测阻抗指纹进行比对，包括：

9.根据权利要求1所述的基于多电芯动态组合的移动电源自适应电压输出控制方法，其特征在于，所述维持协议电压输出，包括：

10.根据权利要求1至9任一项所述的基于多电芯动态组合的移动电源自适应电压输出控制方法，其特征在于，所述对异常的电芯单元的处理包括：