主动均衡电路及主动均衡控制方法与流程

本技术涉及电池均衡控制，尤其涉及一种主动均衡电路及主动均衡控制方法。

背景技术：

1、在新能源汽车动力电池系统、便携式储能系统、通信基站后备电源以及工业储能系统中，多节电池单体串联是实现高输出电压的常见技术方案。然而，由于电池单体在容量、内阻、自放电率、老化状态及工作环境等方面的差异，长期运行中其端电压会逐渐失衡，而电压失衡不仅影响整组电池容量利用率，也会直接影响系统供电稳定性和运行效率。

2、现有电池均衡技术主要包括被动均衡技术和主动均衡技术。被动均衡技术通过并联电阻或分流器件将高压单体的能量以热量形式耗散；主动均衡技术则通过储能元件和变换拓扑实现能量转移，其核心目标是将能量从高压单体转移至低压单体或公共母线。

3、然而，现有的主动均衡方法需要采用较多电子元器件，存在均衡效率较低的问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供主动均衡电路及主动均衡控制方法，用以达到提高均衡效率的效果。

2、第一方面，本技术实施例提供一种主动均衡电路，包括：串联储能单元、均衡单元、输入电容、输入电感、低边开关、以及控制单元；

3、所述串联储能单元，用于提供直流储能电压；

4、所述低边开关与所述均衡单元连接，用于控制电路通断；

5、所述输入电感分别与所述均衡单元和所述输入电容连接，用于储存电能；

6、所述输入电容与所述低边开关连接，用于为所述低边开关的开关通断动作提供脉冲能量；

7、所述控制单元分别与所述串联储能单元和所述低边开关连接，用于获取所述串联储能单元的电压偏差数据，并根据所述电压偏差数据和预设阈值对所述低边开关进行通断控制；

8、所述均衡单元与所述串联储能单元连接，用于对所述串联储能单元进行电压均衡。

9、在一个或多个实施例中，所述串联储能单元包括多个储能单体，每个储能单体之间串联连接。

10、在一个或多个实施例中，所述均衡单元包括按照电压层级依次连接的多个均衡子单元，所述多个均衡子单元的数量和所述储能单体的数量相同，并且每个均衡子单元和每个储能单体一一对应连接。

11、在一个或多个实施例中，每个均衡子单元包括：储能电感、耦合电容、以及单向导通器件；

12、所述储能电感，用于在所述低边开关处于导通状态时，存储电能，并且在所述低边开关处于断开状态时，释放电能；

13、所述耦合电容分别与所述储能电感和所述单向导通器件连接，用于进行电能层级耦合和传输；

14、所述单向导通器件，用于限制电能由当前均衡子单元向低电压层级的均衡子单元单向流动。

15、在一个或多个实施例中，当所述电压偏差数据大于预设阈值时，所述控制单元在预设周期内对所述低边开关依次进行导通和关断控制，直至所述串联储能单元的当前电压偏差数据小于或者等于所述预设阈值。

16、在一个或多个实施例中，当所述低边开关处于导通状态时，每个均衡子单元的储能电感和所述输入电感依次串联并存储电能；

17、当所述低边开关处于关断状态时，每个均衡子单元的储能电感和所述输入电感通过对应连接的单向导通器件向每个储能单体释放电能。

18、第二方面，本技术实施例提供一种主动均衡控制方法，应用于第一方面所述的主动均衡电路中的控制单元，所述方法包括：

19、获取串联储能单元中多个储能单体的电压数据；

20、根据所述多个储能单体的电压数据，确定最大单体电压差值；

21、根据所述最大单体电压差值，对所述串联储能单元进行电压均衡。

22、在一个或多个实施例中，所述根据所述最大单体电压差值，对所述串联储能单元进行电压均衡，包括：

23、若所述电压偏差数据大于预设阈值，则在预设周期内对低边开关依次进行导通和关断控制；

24、根据所述低边开关和均衡单元对所述串联储能单元进行电压均衡。

25、在一个或多个实施例中，所述根据所述低边开关和均衡单元对所述串联储能单元进行电压均衡，包括：

26、当所述低边开关处于导通状态时，基于输入电感和所述均衡单元中每个子均衡单元的储能电感存储电能；

27、当所述低边开关处于关断状态时，将所述输入电感和每个储能电感中的电能通过每个子均衡单元的单向导通器件传输至所述串联储能单元。

28、在一个或多个实施例中，所述方法还包括：

29、根据目标均衡电压数据和所述最大单体电压差值，对所述低边开关的控制参数进行调整处理。

30、第三方面，本技术实施例提供一种主动均衡控制装置，应用于上述的主动均衡电路中的控制单元，所述装置包括：

31、获取模块，用于获取串联储能单元中多个储能单体的电压数据；

32、确定模块，用于根据所述多个储能单体的电压数据，确定最大单体电压差值；

33、处理模块，用于根据所述最大单体电压差值，对所述串联储能单元进行电压均衡。

34、在一个或多个实施例中，所述处理模块，具体用于：

35、若所述电压偏差数据大于预设阈值，则在预设周期内对低边开关依次进行导通和关断控制；

36、根据所述低边开关和均衡单元对所述串联储能单元进行电压均衡。

37、在一个或多个实施例中，所述处理模块，根据所述低边开关和均衡单元对所述串联储能单元进行电压均衡，具体用于：

38、当所述低边开关处于导通状态时，基于输入电感和所述均衡单元中每个子均衡单元的储能电感存储电能；

39、当所述低边开关处于关断状态时，将所述输入电感和每个储能电感中的电能通过每个子均衡单元的单向导通器件传输至所述串联储能单元。

40、在一个或多个实施例中，所述处理模块还用于：

41、根据目标均衡电压数据和所述最大单体电压差值，对所述低边开关的控制参数进行调整处理。

42、本技术实施例提供的主动均衡电路及主动均衡控制方法，该电路包括：串联储能单元、均衡单元、输入电容、输入电感、低边开关、以及控制单元，其中，串联储能单元，用于提供直流储能电压，低边开关与均衡单元连接，用于控制电路通断，输入电感分别与均衡单元和输入电容连接，用于储存电能，输入电容与低边开关连接，用于为低边开关的开关通断动作提供脉冲能量，控制单元分别与串联储能单元和低边开关连接，用于获取串联储能单元的电压偏差数据，并根据电压偏差数据和预设阈值对低边开关进行通断控制，均衡单元与串联储能单元连接，用于对串联储能单元进行电压均衡。应用本技术的技术方案，通过将串联储能单元、均衡单元、输入电容、输入电感、低边开关以及控制单元进行协同配置，并由控制单元获取串联储能单元的电压偏差数据后根据预设阈值对低边开关进行通断控制，能够利用输入电感的储能作用和输入电容为低边开关提供脉冲能量，使均衡单元依据低边开关的导通与关断对串联储能单元实施电压均衡，进而在多串联储能场景下，简化驱动控制，进而提高均衡效率。