串聯電池組均衡系統及其方法與流程
本發明涉及蓄電池技術領域，具體涉及一種串聯電池組均衡系統及其方法。
背景技術：
蓄電池由多個單體電池串聯組成，蓄電池組由多個蓄電池串聯組成，已被廣泛應用在交通、電力、通信等領域的電子設備中。實踐表明，蓄電池組的壽命遠遠低于單體電池的壽命，最根本的原因是在充電設備對蓄電池組充電時，流過各個單體電池的電流大小相同，然而由于單體電池的容量存在差異，在以相同的充電電流充電時，會造成有的單體電池未充滿，而有的單體電池過沖的現象，也就是造成單體電池充電不均衡，從而嚴重降低了蓄電池組的壽命。
考慮到各個單體電池的不一致性，需要采取均衡措施來確保蓄電池組的穩定性和安全性，均衡就是利用電子技術，使鋰離子電池單體電壓偏差保持在預期的范圍內，從而保證每個單體電池在正常的使用時不發生損壞。
技術實現要素：
本申請通過提供一種串聯電池組均衡系統及其方法，以解決因單體電池電壓不均而導致蓄電池組使用壽命短的技術問題。
為解決上述技術問題，本申請采用以下技術方案予以實現：
一種串聯電池組均衡系統,由n個單體電池(BT1～BTn)串聯組成一個電池組，每個電池組設置n-1個功率單元(P1～Pn-1)和一個均衡節點，多個電池組的均衡節點通過通信總線相連至均衡中心，第i個功率單元(Pi)的正、負輸入端分別連接第i+1個單體電池(BTi+1)的正極和第i個單體電池(BTi)的負極，第i個功率單元(Pi)的正、負輸出端分別連接第i個單體電池的正、負極，i為小于n的正整數，n為正整數。
進一步地，所述功率單元分為普通功率單元和尾功率單元，其中，所述普通功率單元為單向降壓變換單元，所述尾功率單元為雙向升降壓變換單元，尾功率單元與電池組中的最后一個單體電池(BTn)連接。
進一步地，所述均衡節點包括第一微處理器、采集各個單體電池電壓的數據采集單元、與所述均衡中心通信的通信處理單元、進行相鄰互斥控制的隔離控制單元、容量計算顯示單元、數據存儲管理單元以及供電的電源模塊。
進一步地，所述均衡中心包括第二微處理器、總線電流采集單元、總線通信處理單元、均衡節點控制單元、數據庫管理單元、人機交互單元以及歷史數據曲線繪制單元。
一種串聯電池組均衡系統的均衡方法，其特征在于，該方法包括均衡中心控制流程和均衡節點處理流程，其中，所述均衡中心的控制流程包括如下步驟：
A1：進行數據采集和通信處理；
A2：判斷串聯電池組是否為靜置態，如果是，則跳轉至步驟A1，否則，進入步驟A3；
A3：判斷電池組是否為放電態，如果是，則進入步驟A4，否則，進入步驟A5；
A4：設置均衡門限值L等于放電態門限Ld；
A5：設置均衡門限值L等于充電態門限Lc；
A6：計算電池組離散極值式中，Vi為單體電池i的電壓，為所有單體電池電壓的均值；
A7：判斷電池組離散極值D是否大于均衡門限值L，如果是，則進入步驟A8，否則跳轉至步驟A1；
A8：給定均衡節點目標電壓值P；
A9：判斷母線電壓變化量是否大于均衡門限值，如果是，則跳轉至步驟A8，否則，跳轉至步驟A1；
所述均衡節點處理流程包括如下步驟：
B1：所述數據采集單元對各單體電池進行電壓采樣；
B2：與所述均衡中心進行通信處理；
B3：判斷均衡中心是否下發控制參數，如果是，則進入步驟B4，否則，跳轉至步驟B1；
B4：判斷電池組是否為放電態？如果是，則進入步驟B5，否則，進入步驟B6；
B5：進行相鄰互斥控制，即相鄰的功率單元不同時工作；
B6：判斷控制對象是否為尾電池，如果是，則進入步驟B7，否則，進入步驟B8；
B7：開啟尾功率單元反向功率控制；
B8：控制功率單元給定輸出目標電壓值P。
為了保證電池組放電過程平衡且高效輸出，在設定時，放電態門限Ld小于充電態門限Lc。
與現有技術相比，本申請提供的技術方案，具有的技術效果或優點是：提升了電池組管理水平，降低電池組內單體電池電壓不均衡度，從而大大提高了電池組的使用壽命。
附圖說明
圖1為本發明的系統結構框圖；
圖2為功率單元與串聯電池組連接關系圖；
圖3為均衡節點功能示意圖；
圖4為均衡中心功能示意圖；
圖5為均衡中心控制流程圖；
圖6為均衡節點處理流程圖。
具體實施方式
本申請實施例通過提供一種串聯電池組均衡系統及其方法，以解決因單體電池電壓不均而導致蓄電池組使用壽命短的技術問題。
為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式，對上述技術方案進行詳細的說明。
實施例:
一種串聯電池組均衡系統,如圖1所示，包括均衡中心、若干個均衡節點、功率單元以及由單體電池串聯組成的電池組，其中，所述均衡中心與所述均衡節點通過通信總線相連，所述均衡節點按照所述均衡中心下發的控制命令控制所述功率單元完成均衡工作，每個均衡節點控制n-1個功率單元，如圖2所示，每個單體電池BTi對應一個功率單元Pi，最后一個單體電池無對應的功率單元，所述功率單元Pi的輸入為相鄰的單體電池BTi和單體電池BTi+1的正負極，或單體電池BTi和單體電池BTi+j的正負極，j為小于n的正整數，所述功率單元Pi的輸出為單體電池BTi的正負極，i為小于n的正整數。
所述功率單元分為普通功率單元和尾功率單元，其中，所述普通功率單元為單向降壓變換單元，所述尾功率單元為雙向升降壓變換單元。
如圖3所示，所述均衡節點包括第一微處理器、采集各個單體電池電壓的數據采集單元、與所述均衡中心通信的通信處理單元、進行相鄰互斥控制的隔離控制單元、容量計算顯示單元、數據存儲管理單元以及供電的電源模塊。
如圖4所示，所述均衡中心包括第二微處理器、總線電流采集單元、總線通信處理單元、均衡節點控制單元、數據庫管理單元、人機交互單元以及歷史數據曲線繪制單元。
一種串聯電池組均衡系統的均衡方法，該方法包括均衡中心控制流程和均衡節點處理流程，其中，如圖5所示，所述均衡中心的控制流程包括如下步驟：
A1：進行數據采集和通信處理；
A2：判斷串聯電池組是否為靜置態，如果是，則跳轉至步驟A1，否則，進入步驟A3；
A3：判斷電池組是否為放電態，如果是，則進入步驟A4，否則，進入步驟A5；
A4：設置均衡門限值L等于放電態門限Ld；
A5：設置均衡門限值L等于充電態門限Lc；
A6：計算電池組離散極值式中，Vi為單體電池i的電壓，為所有單體電池電壓的均值；
A7：判斷電池組離散極值D是否大于均衡門限值L，如果是，則進入步驟A8，否則跳轉至步驟A1；
A8：給定均衡節點目標電壓值P；
A9：判斷母線電壓變化量是否大于均衡門限值，如果是，則跳轉至步驟A8，否則，跳轉至步驟A1；
所述均衡節點處理流程如圖6所示包括如下步驟：
B1：所述數據采集單元對各單體電池進行電壓采樣；
B2：與所述均衡中心進行通信處理；
B3：判斷均衡中心是否下發控制參數，如果是，則進入步驟B4，否則，跳轉至步驟B1；
B4：判斷電池組是否為放電態？如果是，則進入步驟B5，否則，進入步驟B6；
B5：進行相鄰互斥控制，即相鄰的功率單元不同時工作；
B6：判斷控制對象是否為尾電池，如果是，則進入步驟B7，否則，進入步驟B8；
B7：開啟尾功率單元反向功率控制；
B8：控制功率單元給定輸出目標電壓值P。
為了保證電池組放電過程平衡且高效輸出，在設定時，放電態門限Ld小于充電態門限Lc。
本申請的上述實施例中，通過提供一種串聯電池組均衡系統及其方法,包括均衡中心、若干個均衡節點、功率單元以及由單體電池串聯組成的電池組，其中，所述均衡中心與所述均衡節點通過通信總線相連，所述均衡節點按照所述均衡中心下發的控制命令控制所述功率單元完成均衡工作，每個均衡節點控制n-1個功率單元，每個單體電池BTi對應一個功率單元Pi，最后一個單體電池無對應的功率單元，所述功率單元Pi的輸入為相鄰的單體電池BTi和單體電池BTi+1的正負極，所述功率單元Pi的輸出為單體電池BTi的正負極，該方法提升了電池組管理水平，降低電池組內單體電池電壓不均衡度，從而大大提高了電池組的使用壽命。
應當指出的是，上述說明并非是對本發明的限制，本發明也并不僅限于上述舉例，本技術領域的普通技術人員在本發明的實質范圍內所做出的變化、改性、添加或替換，也應屬于本發明的保護范圍。
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