CN102420447A - 串联电池组的充放电复合型自动均衡电路及均衡方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种串联电池组的充放电复合型自动均衡电路及均衡方法，包括：根据串联电池组中电池单元数量而设置的n个电池单元复合型均衡模块、由主控制模块和高压DCDC模块组成的电池模组均衡模块；其中，n≥1，所述电池单元复合型均衡模块对应一个由k个串联的电池单元组成的电池模组，其中k＞1；所述电池单元复合型均衡模块由开关矩阵、本地控制模块、低压DCDC模块、k个放电均衡电路和模式控制开关组成。本发明的串联电池组的充放电复合型自动均衡电路及均衡方法可靠性高、成本低、体积小、重量轻、功能全面、易于规模化、产业化制造和应用，可用于如电动汽车、轨道交通、风力发电等需要使用串联电池组、电容组的领域。

Description

串联电池组的充放电复合型自动均衡电路及均衡方法

技术领域

本发明涉及串联电池组的技术领域，具体地，涉及一种串联电池组的充放电复合型自动均衡电路及均衡方法。

背景技术

蓄电池、超级电容等蓄电储能装置广泛应用于各领域。特别地，近年来在电动汽车中，动力电池如锂离子电池、超级电容***等被视为其关键部件之一。对以串联方式工作的这些电池、电容组，如何保证各电池单元、电容单元快速高效的自动均衡，是保证其安全性和可靠性、延长其使用寿命、降低其使用成本和充分发挥其效能的一项关键技术。

目前，对串联电池、电容组的自动均衡，一般采用对电压高或电量高的电池单元并联电阻进行放电的自动均衡方法。上述方法可以同步对各电池单元进行均衡，但这是一种能耗式均衡方式，存在均衡效率低、均衡时间长等问题。例如，对100Ah的电池组，当电池单元差异10％的电池荷电量SOC时，由于放电均衡方式只能以电压或电量低的电池单元为目标进行均衡，则意味着该种均衡将浪费电池组近10％的电量。如以常见的均衡电流500mA来计算，大致需要20h，这显然不能满足在线均衡的时间要求。另外，也有基于电感、电容的能量转移的均衡方法，其是一种非能耗式均衡方法，但存在均衡电路复杂、成本高、制造难度大、可靠性尚待提高等问题，而且该均衡方法中能量的多级传递还将限制均衡效率的提高。

经对现有技术的文献检索发现，公开号为CN102208821A的中国发明专利，公告日为2011.10.05，发明名称为“电池包的均衡***、均衡电路及控制电池包均衡的方法”，其公开了如下技术方案：所述电池包括多个模块，且所述模块进一步包括多个电池单元的子集，所述均衡***至少包括一级均衡级及与一级均衡级耦合的二级均衡级，其中，一级均衡级用于均衡模块，二级均衡级用于均衡模块内的电池单元，其主要特征在于，均衡模块采用同轴变压器利用电池包电压均衡电池模块，进一步采用同轴变压器。然而，上述均衡***存在以下不足之处：(1)对同轴变压器的精度要求高，导致其制造困难；(2)只能利用电池包能量或电池模块能量对电池单元进行充电均衡，由于受均衡模块功率或体积的限制，均衡时间过长。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种串联电池组的充放电复合型自动均衡电路及均衡方法，其可克服现有技术存在的均衡时间长、均衡效率低、均衡***过于复杂和成本高的缺陷，实现对电池、电容组的在线自动、快速高效的均衡，且其可靠性高、成本低、体积小、重量轻、功能全面、易于规模化、产业化制造和应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种串联电池组的充放电复合型自动均衡电路，包括：根据串联电池组中电池单元数量而设置的n个电池单元复合型均衡模块、由主控制模块和高压DCDC模块组成的电池模组均衡模块；其中，n≥1，所述电池单元复合型均衡模块对应一个由k个串联的电池单元组成的电池模组，其中k＞1；所述电池单元复合型均衡模块由开关矩阵、本地控制模块、低压DCDC模块、k个放电均衡电路和模式控制开关组成，且每个电池单元复合型均衡模块的内部各组件及其与外部模块间均具有相同的连接关系；所述电池单元复合型均衡模块的开关矩阵的各个输出端相互独立地分别与其对应的电池模组中的各电池单元的极柱相电路连接，且所述开关矩阵的输入端与所述低压DCDC模块的输出端相电路连接，所述放电均衡电路分别连接在所述开关矩阵的相邻的两个输出端线路之间以与对应的电池单元并联，所述低压DCDC模块的正输入端与其所对应的电池模组的正端相电路连接，负输入端与其所对应的电池模组的负端相电路连接，所述模式控制开关设置在所述低压DCDC模块的正负输入端与其对应电池模组的正负端的连接电路中，且所述低压DCDC模块的正负输入端通过均衡电路总线与所述高压DCDC模块的正负输出端相电路连接；所述高压DCDC模块的正负输入端与串联电池组的正端、负端相电路连接；在所述电池单元复合型均衡模块中，所述低压DCDC模块、开关矩阵、k个放电均衡电路、模式控制开关均与的所述本地控制模块相电路连接并受所述本地控制模块的控制；所述高压DCDC模块与所述主控制模块相电路连接并受所述主控制模块的控制；所述主控制模块与所述电池单元复合型均衡模块的本地控制模块之间相电路连接。

上述的串联电池组的充放电复合型自动均衡电路，其中，在所述电池单元复合型均衡模块中，所述开关矩阵用于将其对应的电池模组中的任意一个需进行充电均衡的电池单元的正、负极柱分别选通连接到所述低压DCDC模块的正、负输出端，其中，所述开关矩阵中的可控开关采用MOSFET的电子开关或继电器；所述放电均衡电路包括放电电阻和可控开关，所述可控开关采用MOSFET的电子开关或继电器，所述放电均衡电路的数量不少于相应电池模组中电池单元的数量，并与其对应的电池单元并联。

上述的串联电池组的充放电复合型自动均衡电路，其中，所述高压DCDC模块为隔离降压型直流-直流变换器，在其正、负输入端和输出端还设置有用于限制电流方向、防止电流过大、防止电压过高、防止电路短路的装置或电路。

上述的串联电池组的充放电复合型自动均衡电路，其中，在所述电池单元复合型均衡模块中，所述低压DCDC模块为隔离降压型直流-直流变换器，在其正、负输入端和输出端还设置有用于限制电流方向、防止电流过大、防止电压过高、防止电路短路的装置或电路。

上述的串联电池组的充放电复合型自动均衡电路，其中，所述主控制模块与所有本地控制模块之间采用总线通信的方式进行电路连接。

上述的串联电池组的充放电复合型自动均衡电路，其中，所述主控制模块对所述电池模组均衡模块诊断保护，还可具有电池组管理***的上位控制器所用的电池***的电流采样、总电压采样、参数估计、高压电安全控制、热管理、故障诊断以及***控制电源管理、CAN通讯等功能，并对所述高压DCDC模块进行诊断控制。

上述的串联电池组的充放电复合型自动均衡电路，其中，所述本地控制模块还具有电池组管理***中下位控制器所用的电池单元电压采样、电池温度采样、电池热管理控制、电池参数估计、电池诊断保护、CAN通讯的功能，以及开关矩阵诊断及互锁控制、对低压DCDC模块及模式控制开关的诊断控制功能。

上述的串联电池组的充放电复合型自动均衡电路，其中，所述电池单元复合型均衡模块中的开关矩阵、本地控制模块、低压DCDC模块、放电均衡电路和模式控制开关集成为一体或独立设置；所述电池模组均衡模块中的主控制模块和高压DCDC模块集成为一体或独立设置；所述本地控制模块和主控制模块集成为一体或独立设置，或部分或全部集成在电池管理***中的相应控制器中。

本发明的一种采用上述的串联电池组的充放电复合型自动均衡电路的均衡方法，包括如下步骤：

所述主控制模块负责判断均衡使能条件、均衡模式，制订均衡策略，并以均衡参数P的平均值为均衡目标T，其中，所述均衡参数P为串联电池组中电池单元的电压或SOC或电压与SOC的综合值；

根据所述均衡目标T，每个本地控制模块在其对应的电池模组中确定需要放电均衡的电池单元和需要优先充电均衡的电池单元；当电池单元的均衡参数P与均衡目标T的差值小于设定值或所述均衡使能条件不满足时，禁止或退出均衡过程；

分别计算电池模组均衡参数Pm，其为各电池单元复合型均衡模块对应的电池模组中的电池单元的均衡参数P的平均值；

当所述电池模组均衡参数Pm之间的差异大于设定值时，采用充放电复合均衡的模式1，即，在所述主控制模块和本地控制模块的控制下，使所述模式控制开关断开，将电池组能量经所述高压DCDC模块和低压DCDC模块和开关矩阵对所有需要优先充电均衡的电池单元进行同步、自动的串联电池组能量转移式充电均衡，同时，利用所述放电均衡电路对所有需要放电均衡的电池单元进行同步、自动的放电均衡；

当电池模组均衡参数Pm之间的差异小于设定值时，采用充放电复合均衡的模式2，即，在所述主控制模块和本地控制模块的控制下，使所述高压DCDC模块处于停机状态，使需要充电均衡的电池单元所在电池模组对应的模式控制开关导通、电池模组的能量经各自对应的低压DCDC模块和开关矩阵对各自的需要优先充电均衡的电池单元进行同步、自动的电池模组能量转移式充电均衡，同时，利用所述放电均衡电路对所有需要放电均衡的电池单元进行同步、自动的放电均衡；

在放电均衡电路故障的特殊情况下，采用模式3，即，在模式1中禁止放电均衡，并将串联电池组能量经所述高压DCDC模块、低压DCDC模块和开关矩阵对需要优先充电均衡的电池单元进行充电均衡；

在所述高压DCDC模块故障的特殊情况下，采用模式4，即，在模式2中禁止放电均衡，并将电池模组能量经所述模式控制开关、低压DCDC和开关矩阵对需要优先充电均衡的电池单元进行充电均衡；

在所述高压DCDC模块故障、低压DCDC模块故障、开关矩阵故障的特殊情况下，采用模式5，即仅利用放电均衡电路对电池单元进行放电均衡。

上述的串联电池组的充放电复合型自动均衡方法还可用于串联超级电容组的均衡。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

1)速度快、效率高；

本发明的均衡电路和均衡方法，采用了电阻放电均衡和能量转移充电均衡相结合的复合型主动式均衡方案，巧妙地克服了现有的被动式电阻放电均衡方案的均衡时间长、均衡效率低的缺点，同时了现有的主动式均衡方案的均衡效率过低的缺点，更好地满足实际使用的需求。

具体地，对于被动式电阻放电均衡方案，其均衡策略是将串联电池组中的电压或电量高的电池单元的能量通过电阻放电直到与其中电压或电量最低的电池单元一致来实现对串联电池组的均衡，其均衡效率为零。由于均衡电阻放电消耗电能会产生大量的热量，为了避免温度过高，均衡电流不能过大。现有技术中，这类均衡***的均衡电流一般为100mA～500mA，因此均衡时间过长。而本发明的均衡电路，放电均衡电流可达500mA，能量转移式充电均衡电流可达5～10A，均衡效率可达80％以上。以100Ah、电池单元电量差异10％的串联电池组为例，利用本发明的均衡电路和均衡方法，可以利用串联电池组能量转移到多个电池单元进行大电流的同步能量转移式充电均衡，还可利用电池模组能量对多个电池单元进行大电流的同步能量转移式充电均衡，还可以对所有单体电池进行同步的放电均衡，从而使得均衡时间大大缩短。相对于利用被动式电阻放电的均衡方法，均衡时间缩短了67％，均衡后串联电池组电量高8.1％。而对于现有的基于电感、电容的能量转移式均衡方案，由于高电压的串联电池组中串联的电池单元往往超过100个，导致该方案中能量转移路径过长、均衡效率过低。例如，当电池单元的能量需要经过10级转移时，其能量转移效率往往就只有大约0.9¹⁰，为34.9％。如果考虑电池单元的放电和充电效率，则实际效率将更低。

2)高安全、高可靠性和高容错性；

本发明的均衡电路，采用隔离型的DCDC模块，并对均衡电路、电池单元、电池***进行实时诊断。开关矩阵用于选通电池单元的同时，还用于切断电池单元与均衡电路的连接，从而保证了均衡电路的高安全性和高可靠性，避免了现有的能量转移式均衡方法存在的安全性和可靠性问题。本发明提供的均衡方法，具有5种均衡模式，可以在均衡电路部分故障情况下，仍然对串联电池组进行自动均衡控制，从而使其具有高容错性。

3)高均衡精度；

本发明的均衡电路及均衡方法可动态确定均衡目标、实时控制均衡电流，可利用串联电池组的能量进行电池模组间的均衡、利用电池模组的能量进行电池单元的均衡，并辅以可控的放电同步均衡，从而显著提高均衡精度，显著延长串联电池组的使用寿命、降低其使用成本。采用本发明的均衡电路和均衡方法后，各电池单元的电压差可达到1mV。

4)功能全面、集成度高、模块化结构、低成本，易产业化实现；

本发明的均衡电路，采用模块化结构，其中能量转移式均衡电路对电池单元采用了复用的高压DCDC模块、低压DCDC模块及开关矩阵，并可集成电池组管理***BMS的全部功能，可通过总线通讯简化线束，显著降低了成本，易于与其它***集成应用，具有广泛的应用领域。

附图说明

图1是本发明的串联电池组的充放电复合型自动均衡电路的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

如图1所示，本发明的串联电池组的充放电复合型自动均衡电路包括：根据串联电池组中电池单元数量而设置的n(n≥1)个电池单元复合型均衡模块，即电池单元复合型均衡模块1、……、电池单元复合型均衡模块n；由主控制模块21和高压DCDC模块22组成的电池模组均衡模块2。其中，电池单元复合型均衡模块1～n分别对应地由具有相同结构的开关矩阵11～n1、本地控制模块12～n2、低压DCDC模块13～n3、放电均衡电路(141～14k)～(n41～n4j)和模式控制开关15～n5组成。其中，电池单元复合型均衡模块1～n分别对应由电池单元组成的电池模组BM-1、……、电池模组BM-n。

每个电池单元复合型均衡模块的内部各组件及其与外部模块间均具有相同的连接关系。如对于电池单元复合型均衡模块1，其对应的电池模组BM_1中有k个串联的电池单元Cell_11、Cell_12、……、Cell_1k，其中，k＞1；开关矩阵11的输出端B11、B12、……、B1k、B1k+1相互独立地分别与电池模组BM_1中的各电池单元Cell_11、Cell_12、……、Cell_1k的极柱相电路连接，且开关矩阵11的输入端与低压DCDC模块13的输出端相电路连接。k个具有相同结构的放电均衡电路14分别连接在开关矩阵11相邻的两个输出端之间，如B11和B12、……、B1k和B1k+1之间，以分别对应的与电池单元Cell_11、Cell_12、……、Cell_1k并联。低压DCDC模块13的正输入端LVlin+与其所对应的电池模组的正端BM 1+相电路连接，负输入端LV1in-通过模式控制开关15与其所对应的电池模组的负端BM 1-相电路连接，且低压DCDC模块13的正负输入端分别通过均衡电路总线BB+和BB-与高压DCDC模块22的正负输出端相电路连接。高压DCDC模块22的正负输入端HVin+、HVin-分别与串联电池组的正端BP+、负端BP-相电路连接。电池单元复合型均衡模块1中的低压DCDC模块13、开关矩阵11、k个放电均衡电路14、模式控制开关15与本地控制模块12相电路连接，并受本地控制模块12的控制。高压DCDC模块22与主控制模块21相电路连接并受主控制模块21的控制；主控制模块21与电池单元复合型均衡模块1～n中的本地控制模块12、……、n2之间相电路连接。

开关矩阵11、……、n1分别用于将其对应的电池模组BM_1、……、BM_n中的任意一个需进行充电均衡的电池单元的正、负极柱分别选通连并接到各开关矩阵所在的电池单元复合型均衡模块中的低压DCDC模块的正、负输出端，其中，开关矩阵中的可控开关采用如MOSFET的电子开关或继电器。

电池单元复合型均衡模块1～n中的放电均衡电路(141、142、……、14k)、……、(n41、n42、……、n4j)均包括放电电阻和可控开关，且放电均衡电路的数量不少于相应的电池模组中电池单元的数量，并与其对应的电池单元(Cell_11、Cell_12、……、Cell_1k)、……、(Cell_n1、Cell_n2、……、Cell_nj)并联。其中，可控开关采用如MOSFET的电子开关或继电器。

高压DCDC模块22为隔离降压型直流-直流变换器，在其正、负输入端和输出端还可设置有用于限制电流方向、防止电流过大、防止电压过高、防止电路短路等的装置或电路。

低压DCDC模块13、……、n3为隔离降压型直流-直流变换器，在其正、负输入端和输出端还可设置有用于限制电流方向、防止电流过大、防止电压过高、防止电路短路等的装置或电路。

主控制模块21与本地控制模块12、……、n2之间采用总线通信的方式进行电路连接。

主控制模块21还可对电池模组均衡模块2进行诊断保护，以及对电池组管理***BMS的上位控制器BMU进行如电池***的电流采样、总电压采样、参数估计、高压电安全控制、热管理、故障诊断以及***控制电源管理、CAN通讯等，并对高压DCDC模块22进行诊断控制。

本地控制模块12、……、n2还分别具有电池单元电压采样、电池温度采样、电池热管理控制、电池参数估计、电池诊断保护、CAN通讯等BMS中下位控制器LECU的所用功能，以及开关矩阵诊断及互锁控制、对低压DCDC模块(13、……、n3)及模式控制开关(15、……、n5)的诊断控制等功能。

电池单元复合型均衡模块1～n中，每一个模块中的开关矩阵、本地控制模块、低压DCDC模块、放电均衡电路和模式控制开关可以集成为一体，也可以独立设置。

电池模组均衡模块2中的主控制模块21和高压DCDC模块22可以集成为一体，也可以独立设置。

本地控制模块12、……、n2与主控制模块21可以集成一体，也可以独立设置，还可以部分或全部集成在电池管理***中的相应控制器中。

本发明的串联电池组的充放电复合型自动均衡电路的均衡方法如下：主控制模块21负责判断均衡使能条件、均衡模式，制订均衡策略，并以均衡参数P的平均值为均衡目标T，其中，均衡参数P为串联电池组中的电池单元(Cell_11、Cell_12、……、Cell_1k)、……、(Cell_n1、Cell_n2、……、Cell_nj)的电压或SOC或电压与SOC的综合值；根据该均衡目标T，每个本地控制模块12、……、n2分别在其对应的电池模组BM-1、……、电池模组BM-n中确定需要放电均衡的电池单元和需要优先充电均衡的电池单元；当电池单元(Cell_11、Cell_12、……、Cell_1k)、……、(Cell_n1、Cell_n2、……、Cell_nj)的均衡参数P与均衡目标T的差值小于设定值或均衡使能条件不满足时，禁止或退出均衡过程；分别计算各电池单元复合型均衡模块1～n对应的电池模组BM-1、……、电池模组BM-n中的电池单元(Cell_11、Cell_12、……、Cell_1k)、……、(Cell_n1、Cell_n2、……、Cell_nj)的均衡参数P的平均值，其称为“电池模组均衡参数Pm”；当各电池模组均衡参数Pm之间的差异大于设定值时，采用充放电复合均衡的模式1，即，在主控制模块21和本地控制模块12、……、n2的控制下，使模式控制开关15、……、n5均断开，将电池组能量经高压DCDC模块22、低压DCDC模块13、……、n3和开关矩阵11、……、n1对所有需要优先充电均衡的电池单元进行同步、自动的串联电池组能量转移式充电均衡，同时，利用放电均衡电路(141、142、……、14k)、……、(n41、n42、……、n4j)对所有需要放电均衡的电池单元进行同步、自动的放电均衡；当各电池模组均衡参数Pm之间的差异小于设定值时，采用充放电复合均衡的模式2，即，在主控制模块21和本地控制模块12、……、n2的控制下，使高压DCDC模块22处于停机状态，使需要充电均衡的电池单元所在电池模组对应的模式控制开关15、……、n5导通，将电池模组的能量经各自对应的低压DCDC模块13、……、n3和开关矩阵11、……、n1对各自的需要优先充电均衡的电池单元进行同步、自动的电池模组能量转移式充电均衡，同时，利用放电均衡电路(141、142、……、14k)、……、(n41、n42、……、n4j)对所有需要放电均衡的电池单元进行同步、自动的放电均衡；在如放电均衡电路(141、142、……、14k)、……、(n41、n42、……、n4j)故障等特殊情况下，还可在模式1中通过禁止放电均衡而采用将串联电池组能量经高压DCDC模块22、低压DCDC模块13、……、n3和开关矩阵11、……、n1对需要优先充电均衡的电池单元进行充电均衡的模式3，并在高压DCDC模块22故障等特殊情况下还可在模式2中通过禁止放电均衡而采用将电池模组能量经模式控制开关15、……、n5、低压DCDC模块13、……、n3和开关矩阵11、……、n1对需要优先充电均衡的电池单元进行充电均衡的模式4；在高压DCDC模块22故障、低压DCDC模块13、……、n3故障、开关矩阵11、……、n1故障等特殊情况下，还可仅利用放电均衡电路(141、142、……、14k)、……、(n41、n42、……、n4j)对电池单元进行放电均衡的模式5。

同时，上述的串联电池组的充放电复合型自动均衡方法还可用于串联超级电容组的均衡。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种串联电池组的充放电复合型自动均衡电路，其特征在于，包括：根据串联电池组中电池单元数量而设置的n个电池单元复合型均衡模块、由主控制模块和高压DCDC模块组成的电池模组均衡模块；其中，n≥1，所述电池单元复合型均衡模块对应一个由k个串联的电池单元组成的电池模组，其中k＞1；所述电池单元复合型均衡模块由开关矩阵、本地控制模块、低压DCDC模块、k个放电均衡电路和模式控制开关组成，且每个电池单元复合型均衡模块的内部各组件及其与外部模块间均具有相同的连接关系；所述电池单元复合型均衡模块的开关矩阵的各个输出端相互独立地分别与其对应的电池模组中的各电池单元的极柱相电路连接，且所述开关矩阵的输入端与所述低压DCDC模块的输出端相电路连接，所述放电均衡电路分别连接在所述开关矩阵的相邻的两个输出端线路之间以与对应的电池单元并联，所述低压DCDC模块的正输入端与其所对应的电池模组的正端相电路连接，负输入端与其所对应的电池模组的负端相电路连接，所述模式控制开关设置在所述低压DCDC模块的正负输入端与其对应电池模组的正负端的连接电路中，且所述低压DCDC模块的正负输入端通过均衡电路总线与所述高压DCDC模块的正负输出端相电路连接；所述高压DCDC模块的正负输入端分别与串联电池组的正端、负端相电路连接；在所述电池单元复合型均衡模块中，所述低压DCDC模块、开关矩阵、k个放电均衡电路、模式控制开关均与的所述本地控制模块相电路连接并受所述本地控制模块的控制；所述高压DCDC模块与所述主控制模块相电路连接并受所述主控制模块的控制；所述主控制模块与所述电池单元复合型均衡模块的本地控制模块之间相电路连接。

2.根据权利要求1所述的串联电池组的充放电复合型自动均衡电路，其特征在于，在所述电池单元复合型均衡模块中，所述开关矩阵用于将其对应的电池模组中的任意一个需进行充电均衡的电池单元的正、负极柱分别选通连接到所述低压DCDC模块的正、负输出端，其中，所述开关矩阵中的可控开关采用MOSFET的电子开关或继电器；所述放电均衡电路包括放电电阻和可控开关，所述可控开关采用MOSFET的电子开关或继电器，所述放电均衡电路的数量不少于相应电池模组中电池单元的数量，并与其对应的电池单元并联。

3.根据权利要求1所述的串联电池组的充放电复合型自动均衡电路，其特征在于，所述高压DCDC模块为隔离降压型直流-直流变换器，在其正、负输入端和输出端还设置有用于限制电流方向、防止电流过大、防止电压过高、防止电路短路的装置或电路。

4.根据权利要求1所述的串联电池组的充放电复合型自动均衡电路，其特征在于，在所述电池单元复合型均衡模块中，所述低压DCDC模块为隔离降压型直流-直流变换器，在其正、负输入端和输出端还设置有用于限制电流方向、防止电流过大、防止电压过高、防止电路短路的装置或电路。

5.根据权利要求1所述的串联电池组的充放电复合型自动均衡电路，其特征在于，所述主控制模块与所有本地控制模块之间采用总线通信的方式进行电路连接。

6.根据权利要求1所述的串联电池组的充放电复合型自动均衡电路，其特征在于，所述主控制模块对所述电池模组均衡模块诊断保护，还具有电池组管理***的上位控制器所用的电池***的电流采样、总电压采样、参数估计、高压电安全控制、热管理、故障诊断以及***控制电源管理、CAN通讯功能，并对所述高压DCDC模块进行诊断控制。

7.根据权利要求1所述的串联电池组的充放电复合型自动均衡电路，其特征在于，所述本地控制模块还具有电池组管理***中下位控制器所用的电池单元电压采样、电池温度采样、电池热管理控制、电池参数估计、电池诊断保护、CAN通讯功能，以及开关矩阵诊断及互锁控制、对低压DCDC模块及模式控制开关的诊断控制功能。

8.根据权利要求1所述的串联电池组的充放电复合型自动均衡电路，其特征在于，所述电池单元复合型均衡模块中的开关矩阵、本地控制模块、低压DCDC模块、放电均衡电路和模式控制开关集成为一体或独立设置；所述电池模组均衡模块中的主控制模块和高压DCDC模块集成为一体或独立设置；所述本地控制模块和主控制模块集成为一体或独立设置，或部分或全部集成在电池管理***中的相应控制器中。

9.一种采用权利要求1所述的串联电池组的充放电复合型自动均衡电路的均衡方法，其特征在于，包括如下步骤：

所述主控制模块负责判断均衡使能条件、均衡模式，制订均衡策略，并以均衡参数P的平均值为均衡目标T，其中，所述均衡参数P为串联电池组中电池单元的电压或SOC或电压与SOC的综合值；

根据所述均衡目标T，每个本地控制模块在其对应的电池模组中确定需要放电均衡的电池单元和需要优先充电均衡的电池单元；当电池单元的均衡参数P与均衡目标T的差值小于设定值或所述均衡使能条件不满足时，禁止或退出均衡过程；

分别计算电池模组均衡参数Pm，其为各电池单元复合型均衡模块对应的电池模组中的电池单元的均衡参数P的平均值；

当所述电池模组均衡参数Pm之间的差异大于设定值时，采用充放电复合均衡的模式1，即，在所述主控制模块和本地控制模块的控制下，使所述模式控制开关断开，将电池组能量经所述高压DCDC模块和低压DCDC模块和开关矩阵对所有需要优先充电均衡的电池单元进行同步、自动的串联电池组能量转移式充电均衡，同时，利用所述放电均衡电路对所有需要放电均衡的电池单元进行同步、自动的放电均衡；

当电池模组均衡参数Pm之间的差异小于设定值时，采用充放电复合均衡的模式2，即，在所述主控制模块和本地控制模块的控制下，使所述高压DCDC模块处于停机状态，使需要充电均衡的电池单元所在电池模组对应的模式控制开关导通、电池模组的能量经各自对应的低压DCDC模块和开关矩阵对各自的需要优先充电均衡的电池单元进行同步、自动的电池模组能量转移式充电均衡，同时，利用所述放电均衡电路对所有需要放电均衡的电池单元进行同步、自动的放电均衡；

在放电均衡电路故障的特殊情况下，采用模式3，即，在模式1中禁止放电均衡，并将串联电池组能量经所述高压DCDC模块、低压DCDC模块和开关矩阵对需要优先充电均衡的电池单元进行充电均衡；

在所述高压DCDC模块故障的特殊情况下，采用模式4，即，在模式2中禁止放电均衡，并将电池模组能量经所述模式控制开关、低压DCDC和开关矩阵对需要优先充电均衡的电池单元进行充电均衡；

在所述高压DCDC模块故障、低压DCDC模块故障、开关矩阵故障的特殊情况下，采用模式5，即仅利用放电均衡电路对电池单元进行放电均衡。

10.根据权利要求9所述的串联电池组的充放电复合型自动均衡方法还可用于串联超级电容组的均衡。

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