CN114709896A - 一种基于重构的电池充放电***及充放电控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于重构的电池充放电***及充放电控制方法，属于电池储能领域。包括储能***电路和电池管理子***，其中储能***电路包括若干个电池模组以及若干个与电池模组对应的可控开关组，各所述电池模组均包括多个串联的电池单体以及一个用于均衡的冗余电源；各所述电池单体的周围都有一个旁路开关和串联开关用于将电池单体接入或者旁路；相邻两个所述电池模组的首尾相接处均通过开关连接；所述开关与电池管理***连接，用于控制所述开关的通断。每个电池模组采用模块化的设计，模组的结构相同，大大简化整体结构，使得电池的成组更加灵活，便于大批量加工生产和整车应用。
Description
技术领域
本发明属于电池储能领域，具体涉及一种基于重构的电池充放电***及充放电控制方法。
背景技术
随着能源危机和环境问题的日益加剧，电能作为一种清洁能源被广泛应用。电池***作为储能***的一大能量来源被广泛应用在手机、汽车、电动自行车以及其它用电器上。锂离子电池由于其低自放电率和高能量密度而被广泛应用。然而电池***的续航问题以及充电时长问题严重阻碍了锂离子电池的发展，虽然锂离子电池价格的下降以及电池模组的增大使续航问题正在减少，但充电时间仍然是一个严重的缺点。因此，电池***的关键使能技术是主要以锂离子电池组形式出现的充放电储能***。
为了满足放电容量以及续航需求通常将若干个电压低且容量小的单体电池通过串联、并联的方式组合起来形成一个电池包，但充电时只能对整个电池包进行充电，在同等条件下增大了充电的时间。为了解决这个问题，通常采取增大充电电流的方法降低充电时间，这种方法一方面导致了能量损耗以及发热增加，另一方面增加了对导线、充电接口以及充电器的要求，成本以及难度增大。
另外，传统电池组电池以固定的方式被封装在电池包中，无法满足电池单元在使用过程中的动态变化以及制造差异，随着充放电次数的增加，电池的不一致性越来越大，导致低的能量转换效率和电池寿命，甚至带来严重的安全事故。特别是当电池组中存在一个或者多个较弱电池，在充电/放电过程中将严重限制整个电池组的使用寿命。
目前，能够动态修改电池电气连接的可重构电池组变得越来越重要，但是对于电池重构的研究仅用于实现电池均衡以及隔离失效电池，在电池充放电场景中的应用尚未得到充分研究。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于重构的电池充放电***及充放电控制方法，在电池充电过程中，将并联电池组切换为串联，不增大充电电流的前提下，通过增大电压的方法提高充电功率，实现快速、安全充电。在电池放电过程中，电池组切换回初始配置，电池单元处于并联状态，增大电池组的容量，并且能够提供必要的电流和电压，保证各个器件的正常工作。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种基于重构的电池充放电***，包括储能***电路和电池管理子***；
所述储能***电路，包括若干个电池模组以及若干个与电池模组对应的可控开关组，电池模组由多个电池单体以及一个冗余电池串联组成，可控开关组包括串联开关、第一并联开关和第二并联开关；
其中，电池模组的正极端口与第一并联开关串联构成电池-开关模组；电池-开关模组的负极端口通过串联开关与下一个电池-开关模组的正极端口相连，电池-开关模组的正极端口与下一个电池-开关模组的正极端口连接，电池-开关模组的负极端口通过第二并联开关与下一个电池-开关模组的负极端口连接；所述的储能***电路的总正端口与各个电池-开关模组的正极端口连接；所述储能***电路的总负端口与第N电池-开关模组的负极端口连接；
所述电池管理子***，包括：
信息采集模块，用于采集电池充放电过程中每个电池模组或者电池单体的电压电流信息；
通信模块，用于将信息采集模块采集到的电压电流信息传输给状态决策模块；
状态决策模块，用于根据电压电流信息计算相应电池模组或者电池单体的SOC值，分析当前电池需要处于充电还是放电状态并进行决策，将决策信息传递给开关信号控制模块；
开关信号控制模块，用于根据决策信息控制可控开关组作业。
优选地，每个电池单体周围都存在一个旁路开关和一个接入开关，旁路开关和接入开关串联连接，再并联到电池单体两侧；旁路开关与接入开关的连接点与下一个电池单体的正极相连。
进一步优选地，每个电池模组都存在一个冗余电源，相同的，冗余电池周围也并联了一个接入开关和旁路开关串联组成的开关***，冗余电源的参数与正常电池单体相同，不同的是，旁路开关与接入开关的连接点与电池模组的负极相连。
本发明还公开了采用上述的基于重构的电池充放电***的充放电控制方法，包括：
周期性的获取电池单体的电压、电流参数；
当检测到充电枪时，串联开关导通，电池模组切换为串联充电模式；
当检测到电池桩体处于放电状态时，并联开关导通，电池模组切换为并联放电模式；
当检测到当前处于即非充电也非放电的状态，控制开关使电池处于初始静置状态。
优选地，当检测到充电枪时，串联开关导通，电池模组切换为串联充电模式，控制方法包括如下步骤：
1)通过获取的电压、电流参数计算电池单体的SOC；
2)按照SOC值得大小对电池进行排序，电池顺序为B1,B2,B3……Bn，找出最小SOC值，记作SOCmin；
3)当|SOCi-SOCmin|＜e，(i＝1，i++)，则接入开关持续导通，否则旁路该电池单元/单体；不断检测当前电池单体i的SOC值，并且与最小SOC值进行比较，若满足|SOCi-SOCmin|＜e，则接入开关持续导通，否则旁路该电池单元/单体；
当i＝n时，均衡T时刻直至均衡结束，T时刻电池单体Bi的SOC变化情况为：
ΔSOCBi＝SOCBn-SOCBi
式中，SOCBn、SOCBi分别代表SOC最大的电池单体Bn与其它电池单体Bi在0时刻时具有的SOC值；
4)判断电池组是否完成充电要求，若完成则控制开关使电池处于静置模式，否则继续充电；
6)重复循环步骤1)～5)，直至充电结束。
进一步优选地，在电池充电时，当满足以下条件时暂停充电：电池充电***充满，或者用户操作充电桩停止充电。
优选地，当检测到电池桩体处于放电状态时，并联开关导通，电池模组切换为并联放电模式，控制方法包括如下步骤：
1)通过获取的电压、电流参数计算电池单体的SOC；
2)判断电池模组m内电池是否存在SOC不一致现象，若一致则继续放电，若不一致，则找到电池模组内SOC最小的电池单体，记Bmin，打开SOC最小的电池单体的旁路开关，将冗余电源Bm以及其它单体电池接入电路，直到T时刻均衡结束；
其中，在T时刻内，冗余电源的SOC值变化情况为：
式中，QBm为电池模组m里冗余电源Bm的容量；IOuT为电池模组为负载提供的电流，符号为负，此时ΔSOCBm为负表示冗余电源SOC值下降；
3)判断电池组是否完成放电要求，完成则控制开关使电池处于静置模式，否则继续放电；
4)不断循环步骤1)～3)直至放电结束。
进一步优选地，在电池放电时，当满足以下条件时暂停放电：电池组达到放电截止电压，或者用户操作停止放电。
进一步优选地，当其中一个电池模组m正常供电时，即除冗余电源Bm外，所有电池均为负载放电，此时该电池模组为负载所提供的电压大小为：
式中，Um,out为模组m的电压大小；
为模组m中第2个电池单体到第n个电池单体的电压总和；Um1为模组m中第一个电池单体的电压；
当对电池Bm1进行均衡时，此时模组m为负载所提供的电压大小为：
式中，U'm,out为模组m进行均衡时的电压大小；
为模组m中第2个电池单体到第n个电池单体的电压总和；Um为模组中冗余电池单体的电压。
当满足时Um1＝Um，则Um,out＝U'm,out。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开的基于重构的电池充放电***，包括储能***电路和电池管理子***，其中储能***电路包括若干个电池模组以及若干个与电池模组对应的可控开关组，各所述电池模组均包括多个串联的电池单体以及一个用于均衡的冗余电源；各所述电池单体的周围都有一个旁路开关和串联开关用于将电池单体接入或者旁路；相邻两个所述电池模组的首尾相接处均通过开关连接；所述开关与电池管理***连接，用于控制所述开关的通断。每个电池模组采用模块化的设计，模组的结构相同，大大简化整体结构，使得电池的成组更加灵活，便于大批量加工生产和整车应用。
本发明公开的基于上述电池充放电***的控制方法，通过“串充并放”的思路，一方面在充电过程中不提高充电电流的前提下，通过提高电压缩短了充电时间，减少了锂离子电池因为大电流充电造成的过热和损耗的问题，在放电过程中满足了大容量的需求；另一方面采用重构技术实现电池组的均衡,在电池放电期间，通过增加冗余电源的方法在实现均衡的同时较好的维持负载端电压，并且将可重构电池组应用到快速充电场景中，对日后电池重构技术的发展起到重要的作用。
附图说明
图1为本发明的可重构控制方法流程图；
图2为本发明的可重构充放电控制***拓扑图；
图3为本发明实施例的可重构电池组拓扑图；
图4为本发明实施例简化后的可重构电池组拓扑图；
图5为本发明实例中电池组串联与并联的充电对比仿真模型
图6为本发明实例中充电对比仿真波形图
图中：1-电池单体，2-电池模组，3-第一并联开关/安全开关，4-串联开关，5-第二并联开关，6-信息采集模块，7-通信模块，8-状态决策模块，9-开关信号控制，10-旁路开关，11-接入开关，12-冗余电源。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本实施例提供了一种可重构控制方法流程图，如图1所示：
(1)周期性的获取电池单体的电压、电流等参数；
(2)检测目前电池所处状态；
(3)当检测到充电枪时，串联开关4导通，电池组切换为串联充电模式；
(3.1)信息采集模块6获取单体电池的电压、电流等相关参数，通过通信模块7将采集到的信息传递给状态决策模块8；
(3.2)状态决策模块8计算电池单体的SOC，按照SOC的大小对电池进行从小到大的排序，电池顺序按照B1,B2,B3……Bn排序，找到最小SOC值，记作SOCmin；
(3.3)当|SOCi-SOCmin|<e,(i＝1,i++),则接入开关持续导通，否则旁路该电池单元/单体，不断循环该步骤，当i＝n时，均衡T时刻直至均衡结束；
其中T时刻电池单体Bi的SOC变化情况为：
ΔSOCBi＝SOCBn-SOCBi
式中SOCBn、SOCBi分别代表SOC最大的电池单体Bn与其它电池单体Bi在0时刻时具有的SOC值。
(3.4)判断电池组是否完成充电要求，完成则控制开关使电池处于静置模式，否则继续充电；
(3.5)不断循环(3.1)-(3.4)直至充电结束；
假设充电过程中各电池单体的SOC值如下表1所示，由于在未充电时，三个电池模组处于并联状态，因此三个电池模组的平均SOC值基本相同，一致性较好。
表1
假设充电过程中接入电池在相同的充电时间，充入的电量相同，按照上述控制方法，在充电开始时，找出最小SOC值为10％，因此B11、B1、B31、B3的接入开关导通，其余电池的旁路开关导通；继续充电，当该四个电池单体的SOC值达到12％时，则B11、B14、B31、B3以及B21、B22、B23、B2、B33的接入开关导通，其余电池单体被旁路，电池组继续充电，以此类推，直到所有电池单体充电到SOC值为15％，此时所有电池单体被接入电路。一方面这种方法可以有效地降低电池不一致性对于电池充电电流的影响，另一方面提高了电池组的电压，有利于降低电池组的不一致性以及提升充电的速度。
(4)如果检测电池状态处于放电状态，则并联开关3/5导通，电池模组1处于并联放电模式；
(4.1)信息采集模块6获取单体电池的电压、电流等相关参数，通过通信模块7将采集到的信息传递给状态决策模块8；
(4.2)状态决策模块8计算相应电池模块2内电池单体1的SOC值，判断电池模组m内电池是否存在SOC不一致，一致则继续放电；如果出现不一致现象，找到模组内SOC最小的电池单体1，记Bmin，打开其旁路开关10，将冗余电源12以及其它单体电池1接入电路，直到T时刻均衡结束；
其中，在T时刻内，冗余电源的SOC值变化情况为：
式中，QBm为电池模组m里冗余电源Bm的容量；IOUT为电池模组为负载提供的电流，符号为负，此时ΔSOCBm为负表示冗余电源SOC值下降，本应是电池Bm1为负载供电，此时由电池Bm提供，因此可以理解为在这段时间内，间接的提高了电池Bm1的SOC值，实现了均衡；
(4.3)判断电池组是否完成放电要求，完成则控制开关使电池处于静置模式，否则继续放电；
(4.4)不断循环(4.1)-(4.3)直至放电结束；
假设放电过程开始时各电池单体的SOC值如下表2所示：
表2
在放电初始时刻0时，模组1内出现了不一致现象，电池B11的SOC值低于其它两个电池单体，因此电池B11的旁路开关导通，模组1的冗余电源B1接入开关导通，此时电池B1代替电池B11向负载供电，此时负载端电压没有出现较大的波动并且实现了模组内部均衡，由于电池模组处于并联状态，因此模组之间可以实现自均衡；当模组1放电至80％SOC时，均衡过程结束，B11的接入开关重新导通，冗余电池B1被旁路，电池继续正常放电。
(5)若检测到电池目前既不充电也不放电，控制开关使电池处于初始静置状态。
如图2所示，是本发明的可重构电池充放电***拓扑图，包括储能***电路以及电池管理子***；
所述储能***包括电池单体1、由若干个电池单体串并联组成的电池模组2，可控开关组，每个所述可控开关组由串联开关4和第一、第二并联开关3/5组成，用于控制电池模组之间处于串联状态或是并联状态。
所述电池管理子***用于获取电池的电压电流信息，计算相应的SOC值，生成电池组重构控制决策，并根据电池组重构控制决策对电池组进行重构。
具体的，所述串联开关4位于两个电池模组正负极之间，用于控制对应电池模组与其它模组是否串联；
所述并联开关3/5一个与电池模组串联，一个在两个电池模组负极之间用来控制电池模组与其它模组是否并联。第一并联开关3也起到安全开关的作用，用于在放电过程中断开失效或者危险的电池模组。
所述电池管理子***包括信息采集模块6，通信模块7，状态决策模块8以及开关信号控制模块9；
所述信息采集模块6主要用于采集电池充放电过程中电池单元/单体的电压电流信息；
所述通信模块7将采集到的电压电流等数据信息传输给状态决策模块；
所述状态决策模块8一方面根据电压电流信息计算相应电池单元/单体的SOC值，另一方面用于分析当前电池需要处于充电还是放电状态得到电池组重构控制决策，将决策信息传递给开关信号控制模块9；
开关信号控制模块9通过接受状态决策模块传来的信息控制开关的导通或是通断，实现电池组串并联切换，并且实现电池单元/单体的接入与旁路；
本发明中实现快速充电的工作原理是：
由于E＝P*t，，在能量不变的情况下，充电功率越高，充电速度越快。而P＝U*I，在不改变充电电流的情况下增加功率意味着需要增加电池组电压。传统电池组为静态拓扑结构，电压大小不能发生改变，在本发明中，我们采用了可重构电池组架构，通过动态改变电池组的连接方式，将并联电池组切换为串联，从而提高电池组的电压来达到降低充电时间的目的。
下面给出一个具体实施例：
图3为本发明实施例的可重构电池组放电以及充电拓扑图，包括三个电池模组以及12个电池单体，所述电池模组由3个电池单体和一个冗余电源组成，所述电池单体1和冗余电源12由两个开关控制接入与旁路，分别为旁路开关10以及接入开关11；
图4中a为放电过程拓扑图，在放电过程中，并联开关3/5以及接入开关11导通/关断，假设第一个模组内电池单体B11的SOC值较小，所以B11被旁路，模组1的冗余电池接入，其它模组内正常放电(冗余电池12被旁路)，电池组处于3串3并的电池连接方法，即3个串联的电池单体组成一个电池模组，三个电池模组并联连接。此时电池组的电压大概是电池单体电压的三倍。需要说明的是，每个电池单体有两个开关分别为旁路开关10以及接入开关11，旁路开关10用于将电池单体旁路，接入开关11用于将电池单体接入电池组。
图4中b为充电过程拓扑图，在充电过程中，串联开关4导通使3个电池模组由并联转化为串联，接入开关11导通/关断使单体电池接入电路/旁路，图中电池单体B32被旁路，其余电池单体接入到电路，整个电池组处于11串1并状态，电池组的电压大概是电池单体电压的11倍，增大了电池组电压。
一般的，针对本发明提出的基于重构的充电***和方法，电池模组内部的电池单元连接一般较为复杂，因此对于实施例进行了简化，简化后的拓扑结构如图5所示，电池模组2由四个电池单体1串联组成。简化后的拓扑结构仍然能够实现“串充并放”的需求，满足本发明的设计要求。但需要说明的是，电池模组内部的不一致性需要采用主/被动均衡方式实现电池组内部均衡。
为了验证电池组串联充电比电池组并联充电所用时间短即增大电压能够降低充电时间的结论，参照图6，利用MATLAB中的SIMULINK进行串联和并联电池组的充电仿真，第一个电池模组SOC设定为70％，第二个电池模组SOC设定为50％，第三个电池模组SOC设定为30％，将仿真波形放到一个示波器中进行对比，充电对比仿真波形图参照图6，当电池组串联的时候，SOC为70％的电池模组大约在1500s充满，在2000s时，SOC为50％的电池模组大约充电到90％，SOC为30％的电池模组大约充电到70％，由此可见，大约0.02s的时间能够使SOC上升约1％；当电池组并联的时候，SOC为70％的电池模组充电非常缓慢，在2000s时基本还在70％左右，SOC为50％的电池模组大约充电到62％，SOC为30％的电池模组大约充电到57％，这是由于电池组不一致导致充电过程中高能电池向低能电池放电，使高能电池充电缓慢，从而拉低了整体的充电时间，由此可见，当电池模组并联的时候，电池充电的速度会非常慢，不能满足快速充电的要求。将并联电池组通过重构转变为串联电池组，提升了电压，降低了充电的时间，满足了快速充电的要求。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于重构的电池充放电***，其特征在于，包括储能***电路和电池管理子***；
所述储能***电路，包括若干个电池模组以及若干个与电池模组对应的可控开关组，电池模组由多个电池单体以及一个冗余电池串联组成，可控开关组包括串联开关、第一并联开关和第二并联开关；
其中，电池模组的正极端口与第一并联开关串联构成电池-开关模组；电池-开关模组的负极端口通过串联开关与下一个电池-开关模组的正极端口相连，电池-开关模组的正极端口与下一个电池-开关模组的正极端口连接，电池-开关模组的负极端口通过第二并联开关与下一个电池-开关模组的负极端口连接；所述的储能***电路的总正端口与各个电池-开关模组的正极端口连接；所述储能***电路的总负端口与第N电池-开关模组的负极端口连接；
所述电池管理子***，包括：
信息采集模块，用于采集电池充放电过程中每个电池模组或者电池单体的电压电流信息；
通信模块，用于将信息采集模块采集到的电压电流信息传输给状态决策模块；
状态决策模块，用于根据电压电流信息计算相应电池模组或者电池单体的SOC值，分析当前电池需要处于充电还是放电状态并进行决策，将决策信息传递给开关信号控制模块；
开关信号控制模块，用于根据决策信息控制可控开关组作业。
2.根据权利要求1所述的基于重构的电池充放电***，其特征在于，每个电池单体周围都存在一个旁路开关和一个接入开关，旁路开关和接入开关串联连接，再并联到电池单体两侧；旁路开关与接入开关的连接点与下一个电池单体的正极相连。
3.根据权利要求2所述的基于重构的电池充放电***，其特征在于，每个电池模组都存在一个冗余电源，周围也并联一个由接入开关和旁路开关串联组成的开关***，旁路开关与接入开关的连接点与电池模组的负极相连。
4.根据权利要求3所述的基于重构的电池充放电***，其特征在于，冗余电源的参数与正常电池单体相同。
5.采用权利要求1～4中任意一项所述的基于重构的电池充放电***的充放电控制方法，其特征在于，包括：
周期性的获取电池单体的电压、电流参数；
当检测到充电枪时，串联开关导通，电池模组切换为串联充电模式；
当检测到电池桩体处于放电状态时，并联开关导通，电池模组切换为并联放电模式；
当检测到当前处于即非充电也非放电的状态，控制开关使电池处于初始静置状态。
6.根据权利要求5所述的充放电控制方法，其特征在于，当检测到充电枪时，串联开关导通，电池模组切换为串联充电模式，控制方法包括如下步骤：
1)通过获取的电压、电流参数计算电池单体的SOC；
2)按照SOC值得大小对电池进行排序，电池顺序为B1,B2,B3……Bn，找出最小SOC值，记作SOCmin；
3)当|SOCi-SOCmin|<e,(i＝1,i++)，则接入开关持续导通，否则旁路该电池单元/单体；不断检测当前电池单体i的SOC值，并且与最小SOC值进行比较，若满足|SOCi-SOCmin|<e，则接入开关持续导通，否则旁路该电池单元/单体；
当i＝n时，均衡T时刻直至均衡结束，T时刻电池单体Bi的SOC变化情况为：
ΔSOCBi＝SOCBn-SOCBi
式中，SOCBn、SOCBi分别代表SOC最大的电池单体Bn与其它电池单体Bi在0时刻时具有的SOC值；
4)判断电池组是否完成充电要求，若完成则控制开关使电池处于静置模式，否则继续充电；
6)重复循环步骤1)～5)，直至充电结束。
7.根据权利要求6所述的充放电控制方法，其特征在于，在电池充电时，当满足以下条件时暂停充电：电池充电***充满，或者用户操作充电桩停止充电。
8.根据权利要求5所述的充放电控制方法，其特征在于，当检测到电池桩体处于放电状态时，并联开关导通，电池模组切换为并联放电模式，控制方法包括如下步骤：
1)通过获取的电压、电流参数计算电池单体的SOC；
2)判断电池模组m内电池是否存在SOC不一致现象，若一致则继续放电，若不一致，则找到电池模组内SOC最小的电池单体，记Bmin，打开SOC最小的电池单体的旁路开关，将冗余电源Bm以及其它单体电池接入电路，直到T时刻均衡结束；
其中，在T时刻内，冗余电源的SOC值变化情况为：
式中，QBm为电池模组m里冗余电源Bm的容量；IOUT为电池模组为负载提供的电流，符号为负，此时ΔSOCBm为负表示冗余电源SOC值下降；
3)判断电池组是否完成放电要求，完成则控制开关使电池处于静置模式，否则继续放电；
4)不断循环步骤1)～3)直至放电结束。
9.根据权利要求8所述的充放电控制方法，其特征在于，在电池放电时，当满足以下条件时暂停放电：电池组达到放电截止电压，或者用户操作停止放电。
10.根据权利要求8所述的充放电控制方法，其特征在于，当其中一个电池模组m正常供电时，即除冗余电源Bm外，所有电池均为负载放电，此时该电池模组为负载所提供的电压大小为：
式中，Um,out为模组m的电压大小；
为模组m中第2个电池单体到第n个电池单体的电压总和；Um1为模组m中第一个电池单体的电压；
当对电池Bm1进行均衡时，此时模组m为负载所提供的电压大小为：
式中，U'm,out为模组m进行均衡时的电压大小；
为模组m中第2个电池单体到第n个电池单体的电压总和；Um为模组中冗余电池单体的电压；
当满足时Um1＝Um，则Um,out＝U'm,out。
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