本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，具體涉及一種對(duì)電池組進(jìn)行能量均衡的方法及裝置。

背景技術(shù)：

通常按照輸出電壓或者輸出功率的需求會(huì)將多個(gè)可重復(fù)充電的電池單元以串聯(lián)的形式組成電池組，其中，該電池組中的多個(gè)電池單元在理想情況下應(yīng)該具有相同的能量水平。一方面，實(shí)際生產(chǎn)出的電池單元在非使用期間存在自放電的現(xiàn)象，引起電池單元儲(chǔ)能泄露，另一方面，受材料老化的影響，可重復(fù)充電的電池單元在循環(huán)使用時(shí)會(huì)發(fā)生儲(chǔ)能容量衰減，不同電池單元儲(chǔ)能泄露的多少和儲(chǔ)能容量衰減的程度與其自身內(nèi)阻、環(huán)境溫度差異、制造過(guò)程中的不一致有關(guān)。對(duì)串聯(lián)連接的多個(gè)電池單元而言，即使工作電流引起的正常能量消耗相同，但考慮儲(chǔ)能泄露和儲(chǔ)能容量衰減的影響，電池組中的電池單元也會(huì)呈現(xiàn)出能量水平的高低分布。

可重復(fù)充電的電池單元需要工作在合理的能量水平區(qū)間，過(guò)低或過(guò)高的能量水平會(huì)導(dǎo)致電池單元的損害。例如，在電池組放電時(shí)，具有最低能量水平的電池單元會(huì)最先下降到能量區(qū)間的下限，引起電池組正常放電的終止。而在電池組充電時(shí)，具有最高能量水平的電池單元會(huì)最先上升到能量區(qū)間的上限，引起電池組正常充電的終止。所以，當(dāng)電池組內(nèi)多個(gè)電池單元出現(xiàn)能量水平不一致時(shí)，如果不采取相應(yīng)的能量均衡措施，電池組整體在充電時(shí)能量不能完全充滿，而在放電時(shí)能量不能完全釋放完，以至于降低了電池組的實(shí)際可利用容量。為了最大限度地利用電池組內(nèi)每個(gè)電池單元的儲(chǔ)能，需要對(duì)串聯(lián)連接的多個(gè)電池單元進(jìn)行能量均衡。

能量均衡的目的是使得電池組中串聯(lián)連接的電池單元具有一致的能量水平，目前實(shí)現(xiàn)能量均衡的方法是主動(dòng)均衡，即將高能量水平電池單元的能量轉(zhuǎn)移到低能量水平電池單元上，使得每個(gè)電池單元的能量水平都趨近于電池組內(nèi)的平均值，或者將電池組外部電源的能量補(bǔ)充到電池組內(nèi)部較低能量水 平的電池單元上，使得每個(gè)電池單元的能量水平都趨近于電池組內(nèi)的最高值。

現(xiàn)有技術(shù)中，根據(jù)主動(dòng)均衡思想實(shí)現(xiàn)能量均衡的方案包括基于Buck-Boost變換器的均衡電路、或基于多個(gè)全橋變換器的均衡電路等。其中，如圖1所示，圖1為Buck-Boost變換器的均衡電路，在圖1中存在N個(gè)電池單元，分別為B1、B2至BN，為了實(shí)現(xiàn)能量均衡，需要為每個(gè)電池單元配置全控開(kāi)關(guān)元件，那么N個(gè)電池單元就需要配置2N-2個(gè)全控開(kāi)關(guān)元件，其中N不小于2。如圖2所示，圖2為基于多個(gè)全橋變換器的均衡電路，在圖2中存在N個(gè)電池單元，但是需要4N個(gè)全控開(kāi)關(guān)元件來(lái)控制能量流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)能量均衡。

從圖1和圖2可知，上述方案雖然能夠?qū)崿F(xiàn)能量均衡，但是上述方案中全控開(kāi)關(guān)元件較多(圖1和圖2中的sw表示全控開(kāi)關(guān)元件)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜且成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種對(duì)能量均衡的方法及裝置，該裝置利用其他器件替代全控開(kāi)關(guān)元件來(lái)控制能量流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)能量均衡，該裝置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高。

本發(fā)明實(shí)施例的第一方面公開(kāi)了能量均衡裝置，所述裝置包括受控交流電源、交流電能分配單元、濾波單元、整流單元和均衡控制單元；其中，所述交流電能分配單元包括N個(gè)輸出端口以及至少一個(gè)輸入端口，N為不小于2的整數(shù)；濾波單元的數(shù)量為N個(gè)，任意兩個(gè)濾波單元對(duì)應(yīng)的頻率區(qū)間都存在不重疊的部分；整流單元的數(shù)量為N個(gè)；所述交流電能分配單元的輸出端口與所述濾波單元一一對(duì)應(yīng)；所述濾波單元與所述整流單元一一對(duì)應(yīng)；所述整流單元與電池單元一一對(duì)應(yīng)；

所述受控交流電源與所述交流電能分配單元輸入端口并聯(lián)，所述受控交流電源與所述均衡控制單元連接，所述受控交流電源用于根據(jù)所述均衡控制單元發(fā)送的頻率指令信號(hào)，輸出與所述頻率指令信號(hào)相對(duì)應(yīng)的交流電壓；

所述交流電能分配單元的每個(gè)輸出端口與所對(duì)應(yīng)的濾波單元的輸入側(cè)并 聯(lián)，所述交流電能分配單元用于將所述受控交流電源傳遞過(guò)來(lái)的交流電能分配到各個(gè)輸出端口；

所述N個(gè)濾波單元中的每個(gè)濾波單元的輸出側(cè)與所對(duì)應(yīng)的整流單元的交流側(cè)并聯(lián)，所述每個(gè)濾波單元用于使得頻率位于預(yù)設(shè)頻率區(qū)間的交流電能通過(guò)；

所述N個(gè)整流單元中的每個(gè)整流單元的直流側(cè)兩端與所對(duì)應(yīng)的電池單元的兩端并聯(lián)，所述整流單元用于將所述濾波單元傳遞過(guò)來(lái)的交流電能轉(zhuǎn)化為直流電能，并將所述直流電能傳遞給所述電池單元；

所述每個(gè)電池單元與所述均衡控制單元連接，所述均衡控制單元用于每個(gè)電池單元的狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)所述每個(gè)電池單元的狀態(tài)參數(shù)確定需要補(bǔ)充能量的電池單元；確定所述需要補(bǔ)充能量的電池單元所對(duì)應(yīng)的濾波單元的頻率區(qū)間，向受控交流電源發(fā)送頻率指令信號(hào)，以使得所述受控交流電源輸出頻率在所述頻率區(qū)間內(nèi)的交流電壓。

結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述受控交流電源包括逆變結(jié)構(gòu)和逆變控制結(jié)構(gòu)，其中，所述逆變控制結(jié)構(gòu)用于接收所述均衡控制裝置發(fā)送的頻率指令信號(hào)，并指示所述逆變結(jié)構(gòu)輸出與所述頻率指令信號(hào)對(duì)應(yīng)頻率的交流電壓。

結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述交流電能分配單元的N個(gè)輸出端口之間是電隔離的。

結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述交流電能分配單元為多繞組變壓器。

結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述交流電能分配單元為多個(gè)原邊并聯(lián)，副邊隔離的雙繞組變壓器。

結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述交流電能分 配單元為多個(gè)線圈。

結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的第六種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述濾波單元是有源濾波單元或無(wú)源濾波單元。

結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第六種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的第七種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述濾波單元包括至少一個(gè)電感單元和至少一個(gè)電容單元，其中，所述電感單元和所述電容單元通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)的方式進(jìn)行連接。

結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第六種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的第八種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述濾波單元包括至少一個(gè)電感單元、至少一個(gè)電容單元和至少一個(gè)電阻單元；其中所述電感單元、所述電容單元和所述電阻單元通過(guò)串聯(lián)或者并聯(lián)的方式進(jìn)行連接。

結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第六種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第七種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第八種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的第九種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述整流單元為全橋整流結(jié)構(gòu)。

結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第六種可能 的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第七種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第八種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的第十種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述整流單元為全波整流結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明實(shí)施例的第二方面公開(kāi)了種終端，所述終端包括電池單元以及與所述電池單元連接的上述第一方面描述的能量均衡裝置。

本發(fā)明實(shí)施例的第三方面公開(kāi)了一種能量均衡的方法，所述方法包括：

獲取所述電池組內(nèi)每個(gè)電池單元的狀態(tài)參數(shù)；

根據(jù)所述每個(gè)電池單元的狀態(tài)參數(shù)確定需要補(bǔ)充能量的電池單元；

確定所述需要補(bǔ)充能量的電池單元所對(duì)應(yīng)的濾波單元的頻率區(qū)間，其中，所述電池組內(nèi)的每個(gè)電池單元均有一個(gè)對(duì)應(yīng)的濾波單元，任意兩個(gè)濾波單元對(duì)應(yīng)的頻率區(qū)間都存在有不重疊的部分；

輸出頻率在所述頻率區(qū)間內(nèi)的交流電壓，以使得所述需要補(bǔ)充能量的電池單元被充電。

結(jié)合第三方面，在第三方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述每個(gè)電池單元的狀態(tài)參數(shù)確定需要補(bǔ)充能量的電池單元，具體包括：

根據(jù)所述每個(gè)電池單元的狀態(tài)參數(shù)確定所述每個(gè)電池單元的能量水平；

將能量水平小于第一閾值的電池單元確定為需要補(bǔ)充能量的電池單元。

結(jié)合第三方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第三方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，輸出所述頻率在所述頻率區(qū)間內(nèi)的交流電壓之后，所述方法還包括：

檢測(cè)所述需要補(bǔ)充能量的電池單元的能量水平；

當(dāng)所述需要補(bǔ)充能量的電池單元的能量水平大于所述第二閾值時(shí)，停止能量補(bǔ)充，其中，所述第二閾值大于所述第一閾值。

結(jié)合第三方面，在第三方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述每個(gè)電池單元的狀態(tài)參數(shù)確定需要補(bǔ)充能量的電池單元，具體包括：

根據(jù)所述每個(gè)電池單元的狀態(tài)參數(shù)確定所述每個(gè)電池單元的能量水平；

獲取任意兩個(gè)電池單元的能量水平的差值；

當(dāng)所述能量水平的差值的絕對(duì)值大于第三閾值時(shí)，將所述任意兩個(gè)電池單元中能量水平低的電池單元確定為需要補(bǔ)充能量的電池單元。

結(jié)合第三方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第三方面的第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，輸出所述頻率在所述頻率區(qū)間內(nèi)的交流電壓之后，所述方法還包括：

獲取所述需要補(bǔ)充能量的電池單元的能量水平；

當(dāng)所述需要補(bǔ)充能量的電池單元的能量水平與正常電池單元的能量水平的差值小于或等于第四閾值時(shí)，停止能量補(bǔ)充，其中，正常電池單元為不需要補(bǔ)充能量的電池單元，所述第四閾值小于所述第三閾值。

結(jié)合第三方面或第三方面的第一至第四任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第三方面的第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述輸出頻率在所述頻率區(qū)間內(nèi)的交流電壓，具體包括：

向受控交流電源輸出頻率指令信號(hào)以使得所述受控交流電源輸出與所述頻率指令信號(hào)相對(duì)應(yīng)的交流電壓，所述的頻率指令信號(hào)位于需要補(bǔ)充能量的電池所在的導(dǎo)電通路對(duì)應(yīng)的頻率區(qū)間內(nèi)，并且該頻率指令信號(hào)不位于任意其他不需要補(bǔ)充能量的電池所在的導(dǎo)電通路對(duì)應(yīng)的頻率區(qū)間內(nèi)。

從上可知，本發(fā)明實(shí)施例提供的電池單元能量均衡裝置，能夠通過(guò)濾波器控制能量的流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電池單元進(jìn)行能量均衡，在簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的同時(shí)，降低了硬件成本。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為基于Buck-Boost變換器的均衡電路的示意圖；

圖2為基于多個(gè)全橋變換器的均衡電路的示意圖；

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例提供的電池單元能量均衡裝置示意圖；

圖4為本發(fā)明一實(shí)施例提供的終端結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種均衡能量的方法；

圖6為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的能量均衡裝置；

圖7為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種能量均衡的方法；

圖8為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的具有不同頻率通過(guò)區(qū)間的濾波單元；

圖9為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的電池單元的SOC隨時(shí)間的變化關(guān)系；

圖10為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種能量均衡的方法。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

多個(gè)串聯(lián)連接的可重復(fù)充電電池單元在循環(huán)使用時(shí)，由于個(gè)體制造差異、老化衰減的不同，電池單元會(huì)產(chǎn)生能量不均衡的現(xiàn)象。主動(dòng)均衡是一種平衡電池組內(nèi)電池單元能量的方法，該方法能夠使得所有串聯(lián)的電池單元能量水平趨于一致。常見(jiàn)的主動(dòng)均衡方法包括基于Buck-Boost變換器的均衡電路、基于多個(gè)全橋變換器的均衡電路等，但是上述均衡電路通過(guò)全控開(kāi)關(guān)元件控制能量流動(dòng)，從而達(dá)到能量均衡，因此上述均衡電路都具有較多的全控開(kāi)關(guān)元件，導(dǎo)致該上述均衡電路驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜、硬件成本較高。

本發(fā)明實(shí)施例中提出一種具有硬件成本低、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、能量均衡選擇性好的電池單元能量均衡裝置，該裝置同時(shí)適用于基于電壓的均衡判定和基于SOC(State Of Charge，電池的荷電水平)的均衡判定。

本發(fā)明的具體原理為：為電池組內(nèi)的每個(gè)電池單元構(gòu)建一個(gè)補(bǔ)充能量的導(dǎo)電通路，并且任意兩個(gè)不同的導(dǎo)電通路所允許的頻率通過(guò)區(qū)間存在不重疊 的部分。均衡控制單元根據(jù)當(dāng)前電池組內(nèi)各個(gè)電池單元的能量狀態(tài)選擇需要補(bǔ)充能量的電池單元，并調(diào)節(jié)交流電源的輸出頻率，使得需要補(bǔ)充能量的電池單元所在導(dǎo)電通路上有能量流通。重復(fù)該過(guò)程，使電池組內(nèi)電池單元的能量水平趨于一致，從而實(shí)現(xiàn)能量均衡。

如圖3所示，該圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的電池單元能量均衡裝置示意圖。該電池單元能量均衡裝置具體包括該裝置包括受控交流電源S1、交流電能分配單元、濾波單元、整流單元和均衡控制單元；

其中，該交流電能分配單元包括N個(gè)輸出端口以及至少一個(gè)輸入端口In1，N為不小于2的整數(shù)；

其中，濾波單元的數(shù)量為N個(gè)，任意兩個(gè)濾波單元對(duì)應(yīng)的頻率區(qū)間都存在有不重疊的部分；其中，所述交流電能分配單元的輸出端口與所述濾波單元一一對(duì)應(yīng)；

其中，整流單元的數(shù)量為N個(gè)；所述濾波單元與所述整流單元一一對(duì)應(yīng)；所述整流單元與電池單元一一對(duì)應(yīng)；

受控交流電源S1與該交流電能分配單元輸入端口In1并聯(lián)；受控交流電源S1與所述均衡控制單元連接，所述受控交流電源用于根據(jù)所述均衡控制單元發(fā)送的頻率指令信號(hào)，輸出與所述頻率指令信號(hào)相對(duì)應(yīng)的交流電壓；

該交流電能分配單元的每個(gè)輸出端口與所對(duì)應(yīng)的濾波單元的輸入側(cè)并聯(lián)；所述交流電能分配單元用于將所述受控交流電源傳遞過(guò)來(lái)的交流電能分配到各個(gè)輸出端口；

該N個(gè)濾波單元中每個(gè)濾波單元的輸出側(cè)分別與所對(duì)應(yīng)的整流單元的交流側(cè)并聯(lián)；所述每個(gè)濾波單元用于使得頻率位于預(yù)設(shè)頻率區(qū)間的交流電能通過(guò)；

該N個(gè)整流單元中的每個(gè)整流單元的直流側(cè)與所對(duì)應(yīng)的電池單元并聯(lián)；所述整流單元用于將所述濾波單元傳遞過(guò)來(lái)的交流電能轉(zhuǎn)化為直流電能，并將所述直流電能傳遞給所述電池單元；

該每個(gè)電池單元與該均衡控制單元連接；所述均衡控制單元用于每個(gè)電 池單元的狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)所述每個(gè)電池單元的狀態(tài)參數(shù)確定需要補(bǔ)充能量的電池單元；確定所述需要補(bǔ)充能量的電池單元所對(duì)應(yīng)的濾波單元的頻率區(qū)間，向受控交流電源發(fā)送頻率指令信號(hào)，以使得所述受控交流電源輸出頻率在所述頻率區(qū)間內(nèi)的交流電壓。

從上可知，本發(fā)明實(shí)施例提供的電池單元能量均衡裝置，能夠通過(guò)濾波器控制電池單元能量的補(bǔ)充，從而實(shí)現(xiàn)能量均衡，在簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的同時(shí)，降低了硬件成本；

進(jìn)一步的，本發(fā)明通過(guò)濾波器控制電池單元能量的補(bǔ)充，從而避免在裝置中采用過(guò)多的全控型開(kāi)關(guān)元件而引起的裝置可靠性降低，減少了控制側(cè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)布線的復(fù)雜程度，有益于提高可靠性；

進(jìn)一步的，所有電池單元都各自連接在允許特定頻率區(qū)間的交流電能通過(guò)的導(dǎo)電通路上，使得通過(guò)調(diào)節(jié)交流電源的輸入頻率，來(lái)實(shí)現(xiàn)某個(gè)或某幾個(gè)電池單元能接收能量，從而增強(qiáng)了電池單元能量均衡的選擇能力；

進(jìn)一步的，在多個(gè)電池單元同時(shí)均衡時(shí)，可以分別調(diào)節(jié)輸出調(diào)制交流電壓中各個(gè)頻率對(duì)應(yīng)基波電壓的幅值，來(lái)實(shí)現(xiàn)不同電池單元所接收的能量大小的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)不同電池單元在能量均衡調(diào)節(jié)的解耦；

進(jìn)一步的，允許均衡控制單元可以按照電壓大小來(lái)選擇需要補(bǔ)充能量的電池單元，也可以按照SOC大小來(lái)選擇需要補(bǔ)充能量的電池單元。

基于上述實(shí)施例，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，受控交流電源S1受控交流電源S1包括逆變結(jié)構(gòu)和逆變控制結(jié)構(gòu)，該逆變控制結(jié)構(gòu)用于接收該均衡控制裝置發(fā)送的頻率指令信號(hào)，并指示該逆變結(jié)構(gòu)輸出與該頻率指令信號(hào)對(duì)應(yīng)頻率的交流電壓。

例如，受控交流電源S1可以通過(guò)全橋逆變結(jié)構(gòu)和全橋逆變控制單元實(shí)現(xiàn)；受控交流電源S1也可以使通過(guò)半橋逆變結(jié)構(gòu)和半橋逆變控制單元；受控交流電源S1也可以通過(guò)單相三電平逆變結(jié)構(gòu)和單相三電平逆變控制單元實(shí)現(xiàn)；受控交流電源S1還可以通過(guò)功率放大器和功率放大器控制單元實(shí)現(xiàn)；實(shí)現(xiàn)受控交流電源S1的方式有很多，在此不一一例舉。

基于上述實(shí)施例，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，交流電能分配單元包含 至少1個(gè)輸入端口In1以及N個(gè)輸出端口，且該N個(gè)輸出端口的編號(hào)為Out1至OutN。輸入端口In1的兩端與受控交流源S1的兩端并聯(lián)，輸出端口Out1～OutN的兩端分別與濾波單元1至濾波單元N的輸入側(cè)兩端并聯(lián)，例如，Out1的兩端與濾波單元1的輸入側(cè)兩端并聯(lián)，Out2的兩端與濾波單元2的輸入側(cè)兩端并聯(lián)，OutN的兩端與濾波單元N的輸入側(cè)兩端并聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)該交流電能分配單元的輸出端口與濾波單元一一對(duì)應(yīng)。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，交流電能分配單元用于將輸入側(cè)的交流電能分配到輸出端口，輸出端口Out1～OutN相互之間是電氣隔離的。交流電能分配單元可以通過(guò)1個(gè)多繞組耦合的變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)原邊并聯(lián)、副邊獨(dú)立的多個(gè)變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)，交流電能分配單元還可以是為多個(gè)線圈。

當(dāng)裝置中存在多個(gè)受控交流源時(shí)，這多個(gè)受控交流源可以連接在同一個(gè)交流電能分配單元上，也可以各自連接在不同的交流電能分配單元上。

可選的，基于上述實(shí)施例，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，濾波單元的輸入側(cè)兩端各自與電能分配單元的一個(gè)輸出端口兩端并聯(lián)，濾波單元的輸出側(cè)兩端各自與整流單元的交流側(cè)兩端并聯(lián)。濾波單元的功能是允許特定頻率區(qū)間內(nèi)的交流電能通過(guò)。例如，對(duì)于任意一個(gè)濾波單元，都存在著一個(gè)頻率區(qū)間，使得頻率處于該區(qū)間內(nèi)的交流電能可以通過(guò)該濾波單元。并且，任意兩個(gè)濾波單元對(duì)應(yīng)的頻率區(qū)間，都存在有不重疊的部分。濾波單元可以為有源濾波單元，也可以為無(wú)源濾波單元。例如，該濾波單元包括至少一個(gè)電感單元和至少一個(gè)電容單元，其中，該電感單元和該電容單元通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)的方式進(jìn)行連接。例如，該濾波單元包括至少一個(gè)電感單元、至少一個(gè)電容單元和至少一個(gè)電阻單元；其中該電感單元、該電容單元和該電阻單元通過(guò)串聯(lián)或者并聯(lián)的方式進(jìn)行連接。

可選的，基于上述實(shí)施例，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，整流單元的交流側(cè)兩端與濾波單元的輸出側(cè)兩端并聯(lián)，整流單元的直流側(cè)兩端與電池單元的兩端并聯(lián)。整流單元可以是全橋整流結(jié)構(gòu)，也可以是全波整流結(jié)構(gòu)。例如，整流單元可以通過(guò)不控全橋整流電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)不控全波整流電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)可控全橋整流電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中，濾波單元的一部分元 件可以是通過(guò)復(fù)用交流電能分配單元或整流單元中的元件來(lái)獲得。例如，濾波單元中的電感元件可以利用交流電能分配單元中的寄生電感來(lái)獲得，濾波單元中的電容元件也可以利用整流單元中的寄生電容來(lái)獲得。

可選的，基于上述實(shí)施例，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，均衡控制單元具有檢測(cè)計(jì)算電池單元能量水平，輸出頻率指令信號(hào)的能力。

如圖4所示，該圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的終端結(jié)構(gòu)示意圖。該終端包括電池單元以及與該電池單元連接的能量均衡裝置，其中，該能量均衡裝置為上述實(shí)施例提供的電池單元能量均衡裝置。

其中，該終端通過(guò)電池提供能量。常見(jiàn)的此類(lèi)終端可以是移動(dòng)電話、平板電腦、電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)等設(shè)備。

如圖5所示，該圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種均衡能量的方法，該方法包括以下四個(gè)步驟。

101、獲取該電池組內(nèi)每個(gè)電池單元的狀態(tài)參數(shù)；

其中，該狀態(tài)參數(shù)可以是電壓、也可以是電流，也可以是計(jì)算得到的SOC。

102、根據(jù)該每個(gè)電池單元的狀態(tài)參數(shù)確定需要補(bǔ)充能量的電池單元；

103、確定該需要補(bǔ)充能量的電池單元所對(duì)應(yīng)的濾波單元的頻率區(qū)間，其中，該電池組內(nèi)的每個(gè)電池單元均有一個(gè)對(duì)應(yīng)的濾波單元，任意兩個(gè)濾波單元對(duì)應(yīng)的頻率區(qū)間都存在有不重疊的部分；

104、輸出頻率在該頻率區(qū)間內(nèi)的交流電壓，以使得該需要補(bǔ)充能量的電池單元被充電。

從上可知，通過(guò)使用本發(fā)明實(shí)施例提供的能量均衡的方法，在確定該需要補(bǔ)充能量的電池單元所對(duì)應(yīng)的濾波單元的頻率區(qū)間后，輸出頻率在該頻率區(qū)間內(nèi)的交流電壓就可以使得該需要補(bǔ)充能量的電池單元被充電，從而達(dá)到能量均衡的效果。

可選的，基于上述實(shí)施例，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，該根據(jù)該每個(gè)電池單元的狀態(tài)參數(shù)確定需要補(bǔ)充能量的電池單元，具體包括：

根據(jù)該每個(gè)電池單元的狀態(tài)參數(shù)確定該每個(gè)電池單元的能量水平；

將能量水平小于第一閾值的電池單元確定為需要補(bǔ)充能量的電池單元。

可選的，基于上述實(shí)施例，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，輸出該頻率在該頻率區(qū)間內(nèi)的交流電壓之后，該方法還包括：

檢測(cè)該需要補(bǔ)充能量的電池單元的能量水平；

當(dāng)該需要補(bǔ)充能量的電池單元的能量水平大于該第二閾值時(shí)，停止能量補(bǔ)充，其中，該第二閾值大于該第一閾值。

可選的，基于上述實(shí)施例，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，該根據(jù)該每個(gè)電池單元的狀態(tài)參數(shù)確定需要補(bǔ)充能量的電池單元，具體包括：

根據(jù)該每個(gè)電池單元的狀態(tài)參數(shù)確定該每個(gè)電池單元的能量水平；

獲取任意兩個(gè)電池單元的能量水平的差值；

當(dāng)該能量水平的差值的絕對(duì)值大于第三閾值時(shí)，將該任意兩個(gè)電池單元中能量水平低的電池單元確定為需要補(bǔ)充能量的電池單元。

可選的，基于上述實(shí)施例，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，輸出該頻率在該頻率區(qū)間內(nèi)的交流電壓之后，該方法還包括：

獲取該需要補(bǔ)充能量的電池單元的能量水平；

當(dāng)該需要補(bǔ)充能量的電池單元的能量水平與正常電池單元的能量水平的差值小于或等于第四閾值時(shí)，停止能量補(bǔ)充，其中，正常電池單元為不需要補(bǔ)充能量的電池單元，該第四閾值小于該第三閾值。

可選的，基于上述實(shí)施例，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，該輸出頻率在該頻率區(qū)間內(nèi)的交流電壓，具體包括：

向受控交流電源輸出頻率指令信號(hào)以使得該受控交流電源輸出與該頻率指令信號(hào)相對(duì)應(yīng)的交流電壓，該的頻率指令信號(hào)位于需要補(bǔ)充能量的電池所在的導(dǎo)電通路對(duì)應(yīng)的頻率區(qū)間內(nèi)，并且該頻率指令信號(hào)不位于任意其他不需要補(bǔ)充能量的電池所在的導(dǎo)電通路對(duì)應(yīng)的頻率區(qū)間內(nèi)。

如圖6所示，該圖6為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的能量均衡裝置。該電池能量均衡裝置包括受控交流電源、交流電能分配單元、濾波單元、整流單元 以及均衡控制單元。

受控交流電源通過(guò)直流電源、逆變結(jié)構(gòu)、逆變控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，該受控交流電源的電壓輸出端口與交流電能分配單元的輸入端口In1連接。

交流電能分配單元通過(guò)多繞組耦合變壓器的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，輸入繞組In1和輸出繞組Out1～OutN以磁耦合的方式繞在同一個(gè)磁芯上，Out1～OutN分別與濾波單元一一對(duì)應(yīng)，并與對(duì)應(yīng)的濾波單元的輸入側(cè)連接。

濾波單元通過(guò)電感和電容元件的串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)，濾波單元的輸出側(cè)與整流單元交流側(cè)連接。

整流單元通過(guò)二極管組成的全橋整流來(lái)實(shí)現(xiàn)，整流單元的輸出側(cè)與電池單元連接。

均衡控制單元與電池單元連接；該均衡控制單元還與受控交流電源連接。

針對(duì)上述圖6所述的能量均衡裝置，如圖7所示，本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種能量均衡的方法，該方法具體如下。

201、能源均衡裝置啟動(dòng)時(shí)，均衡控制單元C1無(wú)頻率指令信號(hào)輸出，逆變控制單元輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)閉鎖，無(wú)電能輸出到多繞組變壓器。

202、均衡控制單元C1檢測(cè)每個(gè)電池單元的狀態(tài)參數(shù)，計(jì)算得到每個(gè)電池的SOC，當(dāng)任意兩個(gè)電池單元的SOC差異高于能量均衡開(kāi)啟閾值時(shí)，開(kāi)啟能量均衡。

例如，如圖9所示的濾波單元對(duì)應(yīng)頻率的示意圖，由均衡控制單元C1實(shí)時(shí)采集電池組的串聯(lián)工作電流和每個(gè)電池單元的端電壓，t1時(shí)刻前，每個(gè)電池單元的SOC差異較小。到t1時(shí)刻，隨著電池單元的能量損失加劇，高能量電池單元B1與低能量電池單元B3的SOC差異大于均衡開(kāi)啟閾值(如，20％)，由C1開(kāi)啟主動(dòng)均衡功能。

203、均衡控制單元選擇SOC較低的M個(gè)電池單元作為需要補(bǔ)充能量的電池單元，其中，M是不小于1的整數(shù)。

在這M個(gè)電池單元對(duì)應(yīng)導(dǎo)電通路允許通過(guò)的頻率區(qū)間內(nèi)，分別選取M個(gè)頻率作為頻率指令信號(hào)，其中，M個(gè)頻率指令信號(hào)與M個(gè)需要補(bǔ)充能量的 電池單元一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)電池單元對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電通路都有自己頻率區(qū)間，與該電池對(duì)應(yīng)的頻率指令信號(hào)僅位于該電池對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通電路的頻率區(qū)間內(nèi)。

均衡控制單元將上述M個(gè)頻率指令信號(hào)輸出到逆變控制單元。

例如，如圖9所示，由均衡控制單元選擇B3作為需要補(bǔ)充能量的電池單元，并輸出對(duì)應(yīng)的頻率指令到逆變控制單元。

204、逆變控制單元接收該M個(gè)頻率指令信號(hào)，并根據(jù)該M個(gè)頻率指令信號(hào)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，逆變結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)元件根據(jù)該驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)。

當(dāng)M＝1時(shí)，逆變結(jié)構(gòu)輸出單一頻率對(duì)應(yīng)的交流電壓。當(dāng)M>1時(shí)，逆變結(jié)構(gòu)輸出的為多個(gè)頻率調(diào)制后對(duì)應(yīng)的交流電壓。

205、由多繞組變壓器將逆變單元輸出的交流電壓分配到電池單元對(duì)應(yīng)導(dǎo)電通路上的N個(gè)濾波單元，由于濾波單元的頻率選通性，電能只能通過(guò)需要補(bǔ)充能量的M個(gè)電池單元所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電通路。而在其他N-M個(gè)電池單元所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電通路上，則沒(méi)有電能流通，或只有極少部分電能流通。

需要補(bǔ)充能量的M個(gè)電池單元接收電能。

例如，假設(shè)M＝1，那么就可以理解為有1個(gè)電池單元需要進(jìn)行能量補(bǔ)充具體示意圖如圖9所示。該交流電壓經(jīng)過(guò)多繞組變壓器分配到每個(gè)濾波單元的輸入側(cè)。由于各導(dǎo)電通路有著不同的頻率通過(guò)區(qū)間，交流電能只能通過(guò)導(dǎo)電通路3，從而為低能量電池單元B3補(bǔ)充能量，此時(shí)B3與B1間的SOC差異縮小。t2時(shí)刻，電池單元B3與電池單元B1的SOC差異低于均衡關(guān)閉閾值(如，10％)，由C1關(guān)閉主動(dòng)均衡功能，全橋逆變單元停止輸出，對(duì)電池單元B3的均衡結(jié)束。

例如假設(shè)N＝4，那么就可以理解為電池組由四個(gè)電池單元組成。這4個(gè)電池所在導(dǎo)電通路對(duì)應(yīng)濾波單元存在各自互相不重疊的允許通過(guò)頻率區(qū)間。，具體示意圖如圖8所示。

206、當(dāng)任意兩個(gè)電池單元的SOC差異低于能量均衡關(guān)閉閾值時(shí)，由均衡控制單元停止輸出頻率指令信號(hào)，逆變控制單元輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)閉鎖，均衡 結(jié)束。

針對(duì)上述圖6所述的能量均衡裝置，如圖10所示，該圖10為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種能量均衡的方法，該方法具體如下。

301、均衡控制單元檢測(cè)每個(gè)電池單元的狀態(tài)參數(shù)，將每個(gè)電池單元狀態(tài)參數(shù)與第一均衡閾值比較，確定需要補(bǔ)充能量的電池單元數(shù)。

該的狀態(tài)參數(shù)可以是電壓，可以是電流，也可以是計(jì)算得到的SOC。

該第一均衡閾值可以是裝置出廠初始化的值，可以是外部輸入的值。

需要補(bǔ)充的電池單元可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)。

需要補(bǔ)充的電池單元可以由均衡控制單元生成，也可以是外部輸入的值。

302、均衡控制單元根據(jù)需要補(bǔ)充能量的電池單元數(shù)，生成對(duì)應(yīng)數(shù)的頻率指令信號(hào)，將頻率指令信號(hào)輸出到受控交流源。

當(dāng)需要補(bǔ)充能量的電池單元只有1個(gè)時(shí)，如Bx，均衡控制單元C1在Bx對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電通路允許通過(guò)的頻率區(qū)間內(nèi)，選擇一個(gè)值作為頻率指令信號(hào)f_x，并且滿足：f_x不位于其他任何不需要補(bǔ)充能量的電池單元所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電通路所允許通過(guò)的頻率區(qū)間內(nèi)。

當(dāng)需要補(bǔ)充能量的電池單元有多個(gè)時(shí)，如Bi、Bj、Bk，均衡控制單元C1分別在Bi、Bj、Bk對(duì)應(yīng)導(dǎo)電通路允許通過(guò)的頻率區(qū)間內(nèi)，分別選擇一個(gè)值作為頻率指令信號(hào)如f_ref_i、f_ref_j、f_ref_k，并且滿足f_ref_i、f_ref_j、f_ref_k均不在任意其他電池單元所在導(dǎo)電通路所允許通過(guò)的頻率區(qū)間內(nèi)。

303、受控交流電源接收該的頻率指令信號(hào)，輸出對(duì)應(yīng)頻率的交流電壓，電能通過(guò)濾波單元和整流單元對(duì)電池單元補(bǔ)充能量。

當(dāng)接收的頻率指令信號(hào)只有1個(gè)時(shí)，受控交流電源輸出該1個(gè)頻率指令信號(hào)對(duì)應(yīng)基波頻率的交流電壓。

當(dāng)接收的頻率指令信號(hào)有多個(gè)時(shí)，受控交流電源輸出該多個(gè)頻率指令信號(hào)對(duì)應(yīng)的調(diào)制交流電壓。

304、當(dāng)任意電池單元的狀態(tài)參數(shù)大于第二均衡閾值時(shí)，均衡結(jié)束。

該的狀態(tài)參數(shù)可以是電壓，可以是電流，也可以是計(jì)算得到的SOC。

該第二均衡閾值可以是裝置出廠初始化的值，可以是由用戶輸入的值，其中，該第二均衡閾值大于第一均衡閾值。

從上可知，使用本發(fā)明實(shí)施例提供的能量均衡的方法，能夠在多個(gè)電池單元同時(shí)均衡時(shí)，可以分別調(diào)節(jié)輸出調(diào)制交流電壓中各個(gè)頻率對(duì)應(yīng)基波電壓的幅值，來(lái)實(shí)現(xiàn)不同電池單元所接收的能量大小的調(diào)節(jié)；進(jìn)一步，允許均衡控制單元可以按照電壓大小來(lái)選擇需要補(bǔ)充能量的電池單元，也可以按照SOC大小來(lái)選擇需要補(bǔ)充能量的電池單元。

需要說(shuō)明的是，對(duì)于前述的各方法實(shí)施例，為了簡(jiǎn)單描述，故將其都表述為一系列的動(dòng)作組合，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知悉，本發(fā)明并不受所描述的動(dòng)作順序的限制，因?yàn)橐罁?jù)本發(fā)明，某些步驟可以采用其他順序或者同時(shí)進(jìn)行。其次，本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該知悉，說(shuō)明書(shū)中所描述的實(shí)施例均屬于優(yōu)選實(shí)施例，所涉及的動(dòng)作和模塊并不一定是本發(fā)明所必須的。

上述裝置和系統(tǒng)內(nèi)的各模塊之間的信息交互、執(zhí)行過(guò)程等內(nèi)容，由于與本發(fā)明方法實(shí)施例基于同一構(gòu)思，具體內(nèi)容可參見(jiàn)本發(fā)明方法實(shí)施例中的敘述，此處不再贅述。

本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上該，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。