摘 要：主動均衡技術(shù)由于均衡準(zhǔn)確度低而導(dǎo)致單體電池出現(xiàn)過補(bǔ)償現(xiàn)象，采用電池均衡控制裝置及方法，可以在在充放電過程中依據(jù)單體電池電壓高低來判斷是否對其均衡，引入了單體電池內(nèi)阻值作為均衡判斷的一個重要依據(jù)，通過裝置檢測單體電池的內(nèi)阻，推算出電池容量，結(jié)合單體電池電壓和放電電流，決定均衡策略。

關(guān)鍵詞：電池均衡；補(bǔ)償技術(shù)；控制裝置

單體電池受限于電壓和容量的限制，在實際應(yīng)用時，常將多個單體電池進(jìn)行串聯(lián)或者并聯(lián)，組成電池組。串聯(lián)在電池組中的各個單體電池之間的充放電率以及容量存在不一致的問題，導(dǎo)致個別單體電池在充放電過程中會出現(xiàn)過充或者過放的現(xiàn)象，導(dǎo)致整個電池組過早的進(jìn)入淘汰期，因此出現(xiàn)了被動均衡和主動均衡的技術(shù)。在充放電過程中依據(jù)單體電池電壓高低來判斷是否對其均衡，而實際上，單體電池的電壓的高低并不能完全代表電池的剩余容量多少。放電過程中有個別單體電池電壓雖然低，但其容量相對不低，如果按單體電壓進(jìn)行均衡，就會出現(xiàn)過補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象。

1電池均衡控制裝置技術(shù)方案

電池均衡控制裝置由單片機(jī)控制單元、電池信息檢測單元和雙向功率輸出單元構(gòu)成，單片機(jī)控制單元與電池信息檢測單元、雙向功率輸出單元分別連接。電池信息監(jiān)測單元設(shè)有電壓采集單元、電池組電流采集單元和單體電池內(nèi)阻采集單元，電池信息監(jiān)測單元還設(shè)有溫度檢測單元，單片機(jī)控制單元還連接有電源轉(zhuǎn)換單元、電池組信息上傳單元和參數(shù)存儲單元。

2電池均衡控制裝置的原理

電池均衡控制裝置包括單片機(jī)控制單元，單片機(jī)控制單元與電池信息檢測單元、雙向功率輸出單元、電源轉(zhuǎn)換單元、電池組信息上傳單元和參數(shù)存儲單元分別連接。電池信息檢測單元包括電壓采集單元、電池組電流采集單元、單體電池內(nèi)阻采集單元和溫度檢測單元。

電壓采集單元，用于監(jiān)測電池組電壓和單體電池電壓，為電池組均衡提供基本依據(jù)。電池組電流采集單元，用于監(jiān)測電池組充放電電流，便于修正均衡系數(shù)。單體電池內(nèi)阻采集單元，用于監(jiān)測單體電池的交流內(nèi)阻，便于進(jìn)而計算出蓄電池的容量，進(jìn)一步修正均衡系數(shù)。雙向功率輸出單元，用于實現(xiàn)電池組和單體電池之間的能量轉(zhuǎn)換，完成電池組充放電均衡的功能。單片機(jī)控制單元，用于通過各采集單元獲取電池組和單體電池的運行信息，將獲取的信息經(jīng)過運算處理，得到均衡輸出策略；并控制雙向功率輸出單元輸出相應(yīng)的功率，實現(xiàn)單體電池的均衡。電源轉(zhuǎn)換單元，用于從電池組兩端取電，為整個系統(tǒng)提供所需求的電源。溫度檢測單元，用于監(jiān)測電池組溫度。電池組信息上傳單元，用于通過GPRS模塊或者有線網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)㈦姵亟M實時運行信息通過網(wǎng)絡(luò)上傳到用戶終端，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。參數(shù)存儲單元，用于存儲電池組和單體電池參數(shù)。

2電池均衡控制方法

電池組充滿電后，定時采集單體電池內(nèi)阻，需要計算容量，設(shè)定每隔十天，單片機(jī)控制單元控制單體電池內(nèi)阻采集單元工作，依次獲取電池組各個單體電池的內(nèi)阻值，計算出各個單體電池的容量大?。粏纹瑱C(jī)控制單元控制溫度檢測單元，檢測電池組環(huán)境溫度，得到一個容量修正系數(shù)，修正單體電池的容量值。單片機(jī)控制單元將這些信息存儲于參數(shù)存儲單元。

放電過程中，通過檢測單體電池電壓，計算電壓均衡系數(shù)，單片機(jī)控制單元控制電壓采集單元，獲取電池組總電壓值和各個單體電池電壓值，計算得到電壓均衡系數(shù)VKi=（Vi-V）/V，i=1，2，……，n；其中，i表示第幾節(jié)電池，Vi為各個單體電池電壓值，V為電池組平均電壓。

計算容量均衡系數(shù)，結(jié)合電壓均衡系數(shù)，計算放電均衡系數(shù)，單片機(jī)控制單元從參數(shù)存儲單元獲取各個單體電池的容量值作為容量均衡系數(shù)CKi（i=1，2，……，n），其中，i表示第幾節(jié)電池。放電均衡系數(shù)BKi=Wv*VKi+Wc*CKi，i=1，2，……，n；其中，i表示第幾節(jié)電池，Wv為電壓均衡系數(shù)權(quán)重，Wc為容量均衡系數(shù)權(quán)重。電壓均衡系數(shù)權(quán)重Wv和容量均衡系數(shù)權(quán)重Wc，通過以往該電池組放電均衡過程中的數(shù)據(jù)，不斷的利用學(xué)習(xí)算法進(jìn)行修正。

檢測電池組放電電流值，根據(jù)均衡系數(shù)，計算出單體電池需要均衡的電流值，選出作為均衡對象的單體電池，單片機(jī)控制單元5控制電池組電流采集單元2，得到電池組放電電流Ii（i=1，2，……，n），i表示第幾節(jié)電池。雙向功率輸出單元4應(yīng)該輸出的單體電池需要均衡的電流值Pi=BKi*Ii，i=1，2，……，n；如果Pi是負(fù)值，則記為0。

單片機(jī)控制單元5將Pi（i=1，2，……，n）按大小排序，并與Pi的平均值做對比，選取Pi大于平均值的單體電池作為均衡對象。

單片機(jī)控制單元控制對應(yīng)的雙向功率輸出單元，輸出數(shù)值為Pi大小的電流，本實施例引入了單體電池內(nèi)阻值作為均衡判斷的一個重要依據(jù)，通過檢測單體電池的內(nèi)阻，推算出電池容量，結(jié)合單體電池電壓和放電電流，決定均衡策略；對某個單體電池是否開啟均衡由該單體電池電壓和內(nèi)阻值決定，均衡強(qiáng)度的大小由該單體電池電壓、內(nèi)阻值及放電電流三個因素決定。對單體電池均衡的依據(jù)由單體電池電壓和放電電流兩個參數(shù)，轉(zhuǎn)變單體電池電壓、放電電流和電池內(nèi)阻值三個參數(shù)，大大提高了放電均衡過程中均衡的準(zhǔn)確度。利用本發(fā)明所提供的均衡方法、系統(tǒng)在相同條件下與常規(guī)均衡方法比較，可以使得電池充放電過程中的均衡程度提高10%，能夠有效避免均衡過程中，單體電池在放電過程中過補(bǔ)償?shù)陌l(fā)生，實現(xiàn)了電池均衡的進(jìn)一步的精細(xì)化。

3結(jié)論

引入了單體電池內(nèi)阻值作為均衡判斷的一個重要依據(jù)，通過裝置檢測單體電池的內(nèi)阻，推算出電池容量，結(jié)合單體電池電壓和放電電流，決定均衡策略；對某個單體電池是否開啟均衡由該單體電池電壓和內(nèi)阻值決定，均衡強(qiáng)度的大小由該單體電池電壓、內(nèi)阻值及放電電流三個因素決定。對單體電池均衡的依據(jù)由單體電池電壓和放電電流兩個參數(shù)，轉(zhuǎn)變單體電池電壓、放電電流和電池內(nèi)阻值三個參數(shù)，大大提高了放電均衡過程中均衡的準(zhǔn)確度。本文所提供的均衡方法、系統(tǒng)在相同條件下與常規(guī)均衡方法比較，可以使得電池充放電過程中的均衡程度提高10%，能夠有效避免均衡過程中，單體電池在放電過程中過補(bǔ)償?shù)陌l(fā)生，實現(xiàn)了電池均衡的進(jìn)一步的精細(xì)化。

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作者簡介：

湯國威 漢 籍貫：山東省1978.12 本科 職稱：中級

研究方向：電力電子技術(shù)及產(chǎn)品，電子技術(shù)及產(chǎn)品、電源技術(shù)及產(chǎn)品、光伏技術(shù)及產(chǎn)品、消防類電子產(chǎn)品技術(shù)、電氣化自動化相關(guān)專業(yè)均可