CN116780724B - 主动均衡设备及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种主动均衡设备及可读存储介质。其中，所述主动均衡设备应用于电池串联形成的电池包；所述主动均衡设备包括与所述电池的数量相同的双向充放电模块。所述电池被配置为至少两个电池组；所述双向充放电模块包括相对应的原边线圈和次边线圈；每个所述次边线圈一一对应地与一个所述电池的两端连接；所述原边线圈与一个所述电池组的两端连接。另外，至少一部分电池组具有公共部分。如此配置，通过电池组的设置将电池包拆分为若干个小***分别处理均衡问题，从而降低了主动均衡过程中对硬件耐压的要求，后续可通过算法解决具体的充放电电量以实现均衡的结果。从而解决了现有技术中主动均衡***对耐压强度要求较高进而导致的一系列问题。

Description

主动均衡设备及可读存储介质
技术领域
本发明涉及蓄电池控制技术领域，特别涉及一种主动均衡设备及可读存储介质。
背景技术
日常生活中见到电动自行车，通讯基站，轻混汽车，其内部均有标称48V电池组给设备供电。此电池组主要是酸蓄电池或锂电池组成；由于电池组内的电池温度与边缘的电池温度存在差异，且电池个体的一致性也会存在差异，长时间运行后，单体电池的差异愈发明显，影响电池组的整体性能与寿命。
常见的电池包是由多节电池通过串联与并联模式组合而成，由于电池组内的电池温度与边缘的电池温度存在差异，电池个体之间的差异，电池包经过多次充放电循环后，每节电池的电荷量会存在明显差异，带来的现象主要是:电池包在放电时，由于电池的个体差异，存在着部分电池过放电情况，部分电池剩余电荷较多；则电池包在充电时，由于是串联充电，每节电池获得的电荷基本一致，而判断电池包是否充满是以整个电池包的电压来判断，则之前亏电的电池会出现没有充满，剩余电荷较多的电池则会出现过充电。过充与过放会影响电池的寿命，严重的则会造成电池起火***。需要电池管理***来调整电池组内单体电池的一致性，提升电池组的性能。
电池管理***分被动均衡与主动均衡两种，被动均衡以能量损耗方式进行均衡，主动均衡主要以能量转移的方式进行均衡。现有的主动均衡***由于对硬件的耐压强度要求较高，因而在均衡效率，损耗，均衡耗时上存在性能不足，这便需求一种全新的主动均衡控制方法。
在现有技术中，目前常用的解决办法是：通过检测每节电池的电压，对电压高的电池进行并联电阻放电处理，此类方法业内称被动均衡，虽然具有一定的均衡效果，但缺点明显，如，均衡电流小，效果不明显；只能通过对电压高的电池放电（并联电阻放电，产生热量，同时造成能源浪费），不能对电压低的电池充电。对于容量大的电池包，部分方案采用主动均衡技术提高均衡电流，但是均衡的方案和策略较简单，容易出现电池包中某节电压低的电池通过主动均衡之后，反而出现其他电池电压低于平均值情况，需要再次主动均衡，如此反复均衡，造成能量在均衡中损耗，且增加均衡时间，影响实际性能。急需一种主动均衡技术，可以对电池包内每节电池进行相互之间的电荷转移，电压高的对电压低的充电，且要求精度高、电流大，效率高，避免电池包内的电池电荷来回搬运，造成能量在搬运过程中消耗掉，最好通过最少的搬运次数（均衡次数），实现电池包的均衡。
总之，现有技术中的主动均衡***对耐压强度要求较高，进而导致均衡效率，损耗，均衡耗时上存在性能不足的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种主动均衡设备及可读存储介质，以解决现有技术中主动均衡***对耐压强度要求较高进而导致的一系列问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种主动均衡设备，应用于电池包，所述电池包包括至少三个串联的电池；所述主动均衡设备包括与所述电池的数量相同的双向充放电模块。
所述电池被配置为至少两个电池组，所述电池组中的所有电池首尾依次相连；所述双向充放电模块包括相对应的原边线圈和次边线圈；每个所述次边线圈一一对应地与一个所述电池的两端连接；所述原边线圈与一个所述电池组的两端连接。
所述至少两个电池组中的至少一部分具有公共部分。
可选的，每个所述电池组中的至少一半的所述电池从属于另一个所述电池组。
可选的，当i在1至n-1之间时，第Mi+1~Mi+2个所述电池被配置为第i个所述电池组，当i为n时，第Mi+1~Mi+1个所述电池被配置为第i个所述电池组；所述电池按照连接的先后顺序进行编号。
第Mi+1~Mi+1个所述双向充放电模块的所述次边线圈与第Mi+1~Mi+1个所述电池连接，第Mi+1~Mi+1个所述双向充放电模块的所述原边线圈与第i个所述电池组连接。
其中，n为所述电池组的总数，i为1至n之间的整数，M1=0，Mn+1=N，当1＜i≤n时，Mi=int((i-1)×N/n)、int((i-1)×N/n)+1或int((i-1)×N/n)-1，int(x)为x通过四舍五入得到的整数，N为所述电池的总数。
可选的，N=24，n=4，M2=6，M3=12，M4=18。
可选的，所述主动均衡设备包括主控模块，所述主控模块用于实现一主动均衡方法，所述主动均衡方法包括：
获取所述电池的剩余电量。
获取达到均衡时，每个所述电池所需要的变化总电量。
基于所述主动均衡设备的连接关系，求解每个所述电池所需要的主动变化电量，使得所述主动变化电量+由其他所述电池的所述主动变化电量导致的被动变化电量=所述变化总电量。
以及，基于所述主动变化电量控制所述双向充放电模块工作。
可选的，所述获取所述电池的剩余电量的步骤包括：采集所述电池的开路电压和所述电池的极柱温度，基于所述开路电压和所述极柱温度计算所述电池的剩余电量。
可选的，所述主动均衡设备还包括隔离通讯模块、电压检测模块、电流检测模块和温度检测模块。
所述主控模块与所述隔离通讯模块相连；所述隔离通讯模块分别和所述电压检测模块、所述电流检测模块及所述温度检测模块相连；所述电压检测模块和所述双向充放电模块相连；所述电流检测模块和所述双向充放电模块相连；所述温度检测模块和所述电池相连。
可选的，所述基于所述主动变化电量控制所述双向充放电模块工作的步骤包括：基于所述主动均衡设备的能量效率修正所述主动变化电量。
可选的，当i在1至n-1之间时，第Mi+1~Mi+2个所述电池被配置为第i个所述电池组，当i为n时，第Mi+1~Mi+1个所述电池被配置为第i个所述电池组；所述电池按照连接的先后顺序进行编号。
第Mi+1~Mi+1个所述双向充放电模块的所述次边线圈与第Mi+1~Mi+1个所述电池连接，第Mi+1~Mi+1个所述双向充放电模块的所述原边线圈与第i个所述电池组连接。
其中，n为所述电池组的总数，i为1至n之间的整数，M1=0，Mn+1=N，当1＜i≤n时，Mi=int((i-1)×N/n)、int((i-1)×N/n)+1或int((i-1)×N/n)-1，int(x)为x通过四舍五入得到的整数，N为所述电池的总数。
所述求解每个所述电池所需要的主动变化电量的步骤包括：基于如下公式列出方程，并求解Q2j：
Q1j1=Q2j1-∑1，其中，Q1j代表第j个所述电池的所述变化总电量，Q2j代表第j个所述电池的所述主动变化电量，j的取值范围为1~N，j1代表一部分的j，j1的取值范围为1~M2，∑1代表第1~M2个所述电池的所述主动变化电量的总和除以M3得到的结果。
Q1j2=Q2j2-∑2，其中，j2代表一部分的j，j2的取值范围为M2+1~Mn，∑2代表第k个所述电池组的所述电池的所述主动变化电量的总和除以(Mk+2-Mk)得到的结果，k代表第j2个所述电池所在的电池组中最小的编号。
Q1j3=Q2j3-∑3-∑4，其中，j3代表一部分的j，j3的取值范围为Mn+1~N，∑3代表第Mn-1+1~Mn个所述电池的所述主动变化电量的总和除以(N-Mn-1)得到的结果，∑4代表第Mn+1~N个所述电池的所述主动变化电量的总和除以(N-Mn)得到的结果。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序，所述程序运行时，执行一种主动均衡方法，所述主动均衡方法应用于上述的主动均衡设备，所述主动均衡方法包括：
获取所述电池的剩余电量。
获取达到均衡时，每个所述电池所需要的变化总电量。
基于所述主动均衡设备的连接关系，求解每个所述电池所需要的主动变化电量，使得所述主动变化电量+由其他所述电池的所述主动变化电量导致的被动变化电量=所述变化总电量。
以及，基于所述主动变化电量控制所述双向充放电模块工作。
与现有技术相比，本发明提供的一种主动均衡设备及可读存储介质中，所述主动均衡设备应用于电池包，所述电池包包括至少三个串联的电池；所述主动均衡设备包括与所述电池的数量相同的双向充放电模块。所述电池被配置为至少两个电池组，所述电池组中的所有电池首尾依次相连；所述双向充放电模块包括相对应的原边线圈和次边线圈；每个所述次边线圈一一对应地与一个所述电池的两端连接；所述原边线圈与一个所述电池组的两端连接。另外，至少一部分电池组具有公共部分。如此配置，通过电池组的设置将电池包拆分为若干个小***分别处理均衡问题，从而降低了主动均衡过程中对硬件耐压的要求，后续可通过算法解决具体的充放电电量以实现均衡的结果。从而解决了现有技术中主动均衡***对耐压强度要求较高进而导致的一系列问题。
附图说明
本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：
图1是本发明一实施例的主动均衡设备的结构示意图；
图2a是本发明一示范性的实施例的电池和双向充放电模块的连接示意图；
图2b是本发明一优选的实施例的电池和双向充放电模块的连接示意图；
图2c是本发明一变化例的电池和双向充放电模块的连接示意图；
图3是本发明一实施例的主动均衡方法的流程示意图。
其中：
1-主动均衡设备；11-主控模块；12-隔离通讯模块；13-电压检测模块；14-电流检测模块；15-双向充放电模块；16-温度检测模块；2-电池。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。此外，如在本发明中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的核心思想在于提供一种主动均衡设备及可读存储介质，以解决现有技术中主动均衡***对耐压强度要求较高进而导致的一系列问题。
以下参考附图进行描述。
请参考图1，本实施例提供了一种主动均衡设备1，应用于电池包，所述电池包包括至少三个串联的电池；所述主动均衡设备包括与所述电池的数量相同的双向充放电模块15。
所述主动均衡设备1还包括主控模块11，隔离通讯模块12、电压检测模块13、电流检测模块14和温度检测模块16。
所述主控模块11与所述隔离通讯模块12相连；所述隔离通讯模块12分别和所述电压检测模块13、所述电流检测模块14及所述温度检测模块16相连；所述电压检测模块13和所述双向充放电模块15相连；所述电流检测模块14和所述双向充放电模块15相连；所述温度检测模块16和所述电池2相连。
所述隔离通讯模块12、所述电压检测模块13、所述电流检测模块14和所述温度检测模块16的工作效果和工作原理可以根据本领域公知常识进行理解，在此不进行展开描述。
所述电池2被配置为至少两个电池组，所述电池组中的所有电池首尾依次相连；所述双向充放电模块15包括相对应的原边线圈和次边线圈；每个所述次边线圈一一对应地与一个所述电池的两端连接；所述原边线圈与一个所述电池组的两端连接。
所述双向充放电模块15内部有一个隔离DC-DC电源模块，隔离DC-DC电源模块内部使用隔离耦合电感，耦合电感有两组线圈，与电池相连的隔离耦合电感的线圈称之为次边线圈，与电池组相连的隔离耦合电感的线圈称之为原边线圈。
需理解，尽管一般而言，电池包中的每个电池应当是参数相同的电池，但是不排除特殊情况下由不同参数的电池组成的电池包。若在电池包中有一些并联的电池，可以将它们整体视作一个电池。
在一个示范性的实施例中，所述电池2和所述双向充放电模块的连接方式如图2a所示。在图2a中，所述电池包包括24个所述电池2，并按照连接的先后顺序命名为A~X，并用“数字+#”的方式表示其编号（而非标号）。可以理解的，按照连接的先后顺序，也可以将X编号为1，W编号为2，V编号为3，以此类推，A编号为24。图2a~图2c中，尽管未标示所述双向充放电模块的原边线圈和次边线圈，但是本领域技术人员可以自行识别。例如，电池A左侧的双向充放电模块，其原边线圈的两个端口在左侧，而次边线圈的两个端口在右侧。
在图2a中，第1~6个电池被配置为第1个电池组，第1~6个所述双向充放电模块的次边线圈分别与第1~6个电池一一连接，第1~6个所述双向充放电模块的原边线圈与第1个电池组的两端连接。实际上，应当给出所述双向充放电模块的编号的逻辑，但是，可以约定通过次边线圈连接的双向充放电模块和电池的编号相同。第7~12个、第13~18个以及第19~24个电池分别被配置为第2、3、4个电池组，它们与所述双向充放电模块的连接方式可以参考图2a进行理解。
按照图2a所示的连接方式，将所述电池包划分为各自独立的小***，如此配置，能够解决本发明所提出的技术问题，但是较优地，所述至少两个电池组中的至少一部分具有公共部分。如此配置，可以加强各电池组之间的联系，也使得电量的转移过程更为平滑。
图2b示出了上述较优方案的一种实施可能，各电池和双向充放电模块的编号逻辑和图2a相同。其中，第1~12个电池被配置为第1个电池组，第7~18个电池被配置为第2个电池组，第13~24个电池被配置为第3个电池组，第19~24个电池被配置为第4个电池组。第1个电池组和第2个电池组的公共部分为第7~12个电池，其余的电池组的公共部分不再赘述。基于同样的设计规则，还可以设置如图2c所示的变化例，尽管类似于这样的变化例在实际应用中并不常见，但是这样的变化例也是可能存在的，例如，可能特定的设备中，设置电池包的位置形状比较特殊，导致电池的数量不是16、24、48等常见的数量，再例如，可能受限于整体的电路设计，所述电池组的分组数量也不完全相等。但是，图2c所示的变化例也可以解决本发明所提出的技术问题。
如图2c所示，所述电池包包括23个电池，第1~12个电池被配置为第1个电池组，第6~18个电池被配置为第2个电池组，第13~23个电池被配置为第3个电池组，第19~23个电池被配置为第4个电池组。
图2b和图2c的方案也可以归纳总结为：每个所述至少两个电池组中的至少一部分具有公共部分中的至少一半的所述电池从属于另一个所述电池组。
图2b和图2c所示的结构具有如下共性：当i在1至n-1之间时，第Mi+1~Mi+2个所述电池被配置为第i个所述电池组，当i为n时，第Mi+1~Mi+1个所述电池被配置为第i个所述电池组；所述电池按照连接的先后顺序进行编号。
第Mi+1~Mi+1个所述双向充放电模块的所述次边线圈与第Mi+1~Mi+1个所述电池连接，第Mi+1~Mi+1个所述双向充放电模块的所述原边线圈与第i个所述电池组连接。
其中，n为所述电池组的总数，i为1至n之间的整数，M1=0，Mn+1=N，当1＜i≤n时，Mi=int((i-1)×N/n)、int((i-1)×N/n)+1或int((i-1)×N/n)-1，int(x)为x通过四舍五入得到的整数，N为所述电池的总数。
为了便于理解，将图2b和图2c所示的实施例的相关参数列举在表1中进行了计算和比较。
表1两个实施例中的相关参数
按照上述的交错设置的方式，并使得大部分电池组的数量相同，便于兼顾设置的简单性和均衡过程的平滑性。
特别地，N=24，n=4，M2=6，M3=12，M4=18，是一个较优的实施例。原因是电池数量为常见的24个，分组数量趋于平均，均衡过程较为平滑。
请参考图3，所述主控模块用于实现一主动均衡方法，所述主动均衡方法包括：
S10,采集所述电池的开路电压和所述电池的极柱温度，基于所述开路电压和所述极柱温度计算所述电池的剩余电量,也即，获取所述电池的剩余电量。
S20，获取达到均衡时，每个所述电池所需要的变化总电量。变化总电量可以根据电量的平均值和当前电池的剩余电量计算差值，低于电量的平均值所需要的变化总电量为正，高于电量的平均值所需要的变化总电量为负。
S30，基于所述主动均衡设备的连接关系，求解每个所述电池所需要的主动变化电量，使得所述主动变化电量+由其他所述电池的所述主动变化电量导致的被动变化电量=所述变化总电量。主动变化电量和被动变化电量也按照正负号判断，正则表示需要充电，负则表示需要放电。
S40，基于所述主动均衡设备的能量效率修正所述主动变化电量。
以及，S50，基于修正后的所述主动变化电量控制所述双向充放电模块工作。
步骤S40和S50也可以归纳为：基于所述主动变化电量控制所述双向充放电模块工作。
在步骤S10中，基于所述开路电压和所述极柱温度计算所述电池的剩余电量的具体方法可以根据实际需要进行设置，例如，查表法、差值法、神经网络拟合法等等。
步骤S30中，所述求解每个所述电池所需要的主动变化电量的步骤包括：基于如下公式列出方程，并求解Q2j：
Q1j1=Q2j1-∑1，其中，Q1j代表第j个所述电池的所述变化总电量，Q2j代表第j个所述电池的所述主动变化电量，j的取值范围为1~N，j1代表一部分的j，j1的取值范围为1~M2，∑1代表第1~M2个所述电池的所述主动变化电量的总和除以M3得到的结果。
Q1j2=Q2j2-∑2，其中，j2代表一部分的j，j2的取值范围为M2+1~Mn，∑2代表第k个所述电池组的所述电池的所述主动变化电量的总和除以(Mk+2-Mk)得到的结果，k代表第j2个所述电池所在的电池组中最小的编号。
Q1j3=Q2j3-∑3-∑4，其中，j3代表一部分的j，j3的取值范围为Mn+1~N，∑3代表第Mn-1+1~Mn个所述电池的所述主动变化电量的总和除以(N-Mn-1)得到的结果，∑4代表第Mn+1~N个所述电池的所述主动变化电量的总和除以(N-Mn)得到的结果。
∑1~∑4产生的原因分析如下，以第1个电池为例，当向第1个电池充入主动变化电量Q时，电量Q实际由第1个电池组中的每个电池提供，因此，第1个电池组中的每个电池都需要减去Q/N1份电量，其中N1代表第1个电池组中的电池数。其他电池的充放电过程也可以基于类似的思路进行分析。将每个电池为其他电池提供充放电的所有电量进行加总，就得到了∑1~∑4。第1~M2个的电池的被动变化电量即-∑1，第M1+1~Mn个的电池的被动变化电量即-∑2，第Mn+1~N个的电池的被动变化电量即-∑3-∑4。
以图2b所示的实施例为例，关于式子Q1j1=Q2j1-∑1，j1的取值范围为1~6，∑1这一项的分子为Q21~Q26之和，分母为M3，即12，式子Q1j1=Q2j1-∑1具体有如下6个方程：
Q11=Q21-(Q21+Q22+Q23+Q24+Q25+Q26)/12
Q12=Q22-(Q21+Q22+Q23+Q24+Q25+Q26)/12
Q13=Q23-(Q21+Q22+Q23+Q24+Q25+Q26)/12
Q14=Q24-(Q21+Q22+Q23+Q24+Q25+Q26)/12
Q15=Q25-(Q21+Q22+Q23+Q24+Q25+Q26)/12
Q16=Q26-(Q21+Q22+Q23+Q24+Q25+Q26)/12。
式子Q1j2=Q2j2-∑2中，j2的取值范围为7~18，可以分为7~12以及13~18两组进行讨论。对于j2=7~12，第7~12个电池均属于第1个电池组以及第2个电池组，因此，电池组编号最小为1，即k=1，于是∑2这一项的分子为Q21~Q212之和，分母为M3-M1，也即12，式子Q1j2=Q2j2-∑2具体有如下6个方程：
Q17=Q27-(Q21+Q22+Q23+Q24+Q25+Q26+Q27+Q28+Q29+Q210+Q211+Q212)/12
Q18=Q28-(Q21+Q22+Q23+Q24+Q25+Q26+Q27+Q28+Q29+Q210+Q211+Q212)/12
Q19=Q29-(Q21+Q22+Q23+Q24+Q25+Q26+Q27+Q28+Q29+Q210+Q211+Q212)/12
Q110=Q210-(Q21+Q22+Q23+Q24+Q25+Q26+Q27+Q28+Q29+Q210+Q211+Q212)/12
Q111=Q211-(Q21+Q22+Q23+Q24+Q25+Q26+Q27+Q28+Q29+Q210+Q211+Q212)/12
Q112=Q212-(Q21+Q22+Q23+Q24+Q25+Q26+Q27+Q28+Q29+Q210+Q211+Q212)/12。
对于j2=13~18，第13~18个电池均属于第2个电池组以及第3个电池组，因此，电池组编号最小为2，即k=2，于是∑2这一项的分子为Q27~Q218之和，分母为M4-M2，也即12，式子Q1j2=Q2j2-∑2具体有如下6个方程：
Q113=Q213-(Q27+Q28+Q29+Q210+Q211+Q212+Q213+Q214+Q215+Q216+Q217+ Q218)/12
Q114=Q214-(Q27+Q28+Q29+Q210+Q211+Q212+Q213+Q214+Q215+Q216+Q217+ Q218)/12
Q115=Q215-(Q27+Q28+Q29+Q210+Q211+Q212+Q213+Q214+Q215+Q216+Q217+ Q218)/12
Q116=Q216-(Q27+Q28+Q29+Q210+Q211+Q212+Q213+Q214+Q215+Q216+Q217+ Q218)/12
Q117=Q217-(Q27+Q28+Q29+Q210+Q211+Q212+Q213+Q214+Q215+Q216+Q217+ Q218)/12
Q118=Q218-(Q27+Q28+Q29+Q210+Q211+Q212+Q213+Q214+Q215+Q216+Q217+ Q218)/12。
式子Q1j3=Q2j3-∑3-∑4中， j3的取值范围为19~24，∑3的分子是Q213~Q218之和，分母为N-M3，即12，∑4的分子是第Q219~Q224之和，分母为N-M4，即6，式子Q1j3=Q2j3-∑3-∑4具体有如下6个方程：
Q119=Q219-(Q213+Q214+Q215+Q216+Q217+Q218)/12-(Q219+Q220+Q221+Q222+ Q223+Q224)/6
Q120=Q220-(Q213+Q214+Q215+Q216+Q217+Q218)/12-(Q219+Q220+Q221+Q222+ Q223+Q224)/6
Q121=Q221-(Q213+Q214+Q215+Q216+Q217+Q218)/12-(Q219+Q220+Q221+Q222+ Q223+Q224)/6
Q122=Q222-(Q213+Q214+Q215+Q216+Q217+Q218)/12-(Q219+Q220+Q221+Q222+ Q223+Q224)/6
Q123=Q223-(Q213+Q214+Q215+Q216+Q217+Q218)/12-(Q219+Q220+Q221+Q222+ Q223+Q224)/6
Q124=Q224-(Q213+Q214+Q215+Q216+Q217+Q218)/12-(Q219+Q220+Q221+Q222+ Q223+Q224)/6。
上述24个方程组成一个方程组，其中Q11~Q124为已知量，而Q21~Q224为待求的未知数，24个未知数和24个方程恰好保证每个未知数有解，求得的解即所述主动变化电量。
基于同样的思路，也可以列出图2c所示的实施例的方程组，并进行求解，在此不进行展开描述。
在计算出Q21~Q224之后，所述主控模块依次控制每个所述双向充放电模块工作，以Q21~Q224作为流过所述双向充放电模块的电量控制目标。以第1个所述电池为例，当第1个所述双向充放电模块流过的总电量为Q21时，第1个所述电池增加的总电量实际上为11Q21/12，但是这并不影响上述的主动均衡设备最终的均衡效果。若在其他的方案中，将11Q21/12视为所述主动变化电量，则上述的方程只需要进行等价变换，仍然能够解决问题。
图2b所示的实施例，采用双向充放电模块，通过与电池包内单体电池特殊的连接关系，配合算法，进行精确的均衡，可以实现一次均衡之后，电池包内每节电池的电荷量基本一致；有效减少均衡时间、降低均衡损耗，提高效率；同时，双向充放电模块一边与单节电池连接，另外一边与12串电池连接，没有直接与24节电池连接，原边的电压降低，可以降低对双向充放电模块内的芯片耐压的要求，有效降低成本。
本实施例还提供了一种主动均衡方法，所述主动均衡方法应用于上述的主动均衡设备，所述主动均衡方法包括：
获取所述电池的剩余电量。
获取达到均衡时，每个所述电池所需要的变化总电量。
基于所述主动均衡设备的连接关系，求解每个所述电池所需要的主动变化电量，使得所述主动变化电量+由其他所述电池的所述主动变化电量导致的被动变化电量=所述变化总电量。
以及，基于所述主动变化电量控制所述双向充放电模块工作。
本实施例还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序，所述程序运行时，执行上述的主动均衡方法。
上述的主动均衡方法和可读存储介质也为解决现有技术中存在的问题提供了前提条件。
与现有技术相比，本实施例提供了一种主动均衡设备及可读存储介质。其中，所述主动均衡设备应用于电池包，所述电池包包括至少三个串联的电池；所述主动均衡设备包括与所述电池的数量相同的双向充放电模块。所述电池被配置为至少两个电池组，所述电池组中的所有电池首尾依次相连；所述双向充放电模块包括相对应的原边线圈和次边线圈；每个所述次边线圈一一对应地与一个所述电池的两端连接；所述原边线圈与一个所述电池组的两端连接。另外，至少一部分电池组具有公共部分。如此配置，通过电池组的设置将电池包拆分为若干个小***分别处理均衡问题，从而降低了主动均衡过程中对硬件耐压的要求，后续可通过算法解决具体的充放电电量以实现均衡的结果。从而解决了现有技术中主动均衡***对耐压强度要求较高进而导致的一系列问题。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种主动均衡设备，其特征在于，应用于电池包，所述电池包包括至少三个串联的电池；所述主动均衡设备包括与所述电池的数量相同的双向充放电模块；
所述电池被配置为至少两个电池组，所述电池组中的所有电池首尾依次相连；所述双向充放电模块包括相对应的原边线圈和次边线圈；每个所述次边线圈一一对应地与一个所述电池的两端连接；所述原边线圈与一个所述电池组的两端连接；
所述至少两个电池组中的至少一部分具有公共部分；
当i在1至n-1之间时，第Mi+1~Mi+2个所述电池被配置为第i个所述电池组，当i为n时，第Mi+1~Mi+1个所述电池被配置为第i个所述电池组；所述电池按照连接的先后顺序进行编号；
第Mi+1~Mi+1个所述双向充放电模块的所述次边线圈与第Mi+1~Mi+1个所述电池连接，第Mi+1~Mi+1个所述双向充放电模块的所述原边线圈与第i个所述电池组连接；
其中，n为所述电池组的总数，i为1至n之间的整数，M1=0，Mn+1=N，当1＜i≤n时，Mi=int((i-1)×N/n)、int((i-1)×N/n)+1或int((i-1)×N/n)-1，int(x)为x通过四舍五入得到的整数，N为所述电池的总数；
所述主动均衡设备包括主控模块，所述主控模块用于实现一主动均衡方法，所述主动均衡方法包括：
获取所述电池的剩余电量；
获取达到均衡时，每个所述电池所需要的变化总电量；
基于所述主动均衡设备的连接关系，求解每个所述电池所需要的主动变化电量，使得所述主动变化电量+由其他所述电池的所述主动变化电量导致的被动变化电量=所述变化总电量；以及，
基于所述主动变化电量控制所述双向充放电模块工作；
所述求解每个所述电池所需要的主动变化电量的步骤包括：基于如下公式列出方程，并求解Q2j：
Q1j1=Q2j1-∑1，其中，Q1j代表第j个所述电池的所述变化总电量，Q2j代表第j个所述电池的所述主动变化电量，j的取值范围为1~N，j1代表一部分的j，j1的取值范围为1~M2，∑1代表第1~M2个所述电池的所述主动变化电量的总和除以M3得到的结果；
Q1j2=Q2j2-∑2，其中，j2代表一部分的j，j2的取值范围为M2+1~Mn，∑2代表第k个所述电池组的所述电池的所述主动变化电量的总和除以(Mk+2-Mk)得到的结果，k代表第j2个所述电池所在的电池组中最小的编号；
Q1j3=Q2j3-∑3-∑4，其中，j3代表一部分的j，j3的取值范围为Mn+1~N，∑3代表第Mn-1+1~Mn个所述电池的所述主动变化电量的总和除以(N-Mn-1)得到的结果，∑4代表第Mn+1~N个所述电池的所述主动变化电量的总和除以(N-Mn)得到的结果。
2.根据权利要求1所述的主动均衡设备，其特征在于，N=24，n=4，M2=6，M3=12，M4=18。
3.根据权利要求1所述的主动均衡设备，其特征在于，所述获取所述电池的剩余电量的步骤包括：采集所述电池的开路电压和所述电池的极柱温度，基于所述开路电压和所述极柱温度计算所述电池的剩余电量。
4.根据权利要求1所述的主动均衡设备，其特征在于，所述主动均衡设备还包括隔离通讯模块、电压检测模块、电流检测模块和温度检测模块；
所述主控模块与所述隔离通讯模块相连；所述隔离通讯模块分别和所述电压检测模块、所述电流检测模块及所述温度检测模块相连；所述电压检测模块和所述双向充放电模块相连；所述电流检测模块和所述双向充放电模块相连；所述温度检测模块和所述电池相连。
5.根据权利要求1所述的主动均衡设备，其特征在于，所述基于所述主动变化电量控制所述双向充放电模块工作的步骤包括：基于所述主动均衡设备的能量效率修正所述主动变化电量。
6.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有程序，所述程序运行时，执行一种主动均衡方法，所述主动均衡方法应用于一主动均衡设备，所述主动均衡设备应用于电池包，所述电池包包括至少三个串联的电池；所述主动均衡设备包括与所述电池的数量相同的双向充放电模块；
所述电池被配置为至少两个电池组，所述电池组中的所有电池首尾依次相连；所述双向充放电模块包括相对应的原边线圈和次边线圈；每个所述次边线圈一一对应地与一个所述电池的两端连接；所述原边线圈与一个所述电池组的两端连接；
所述至少两个电池组中的至少一部分具有公共部分；
当i在1至n-1之间时，第Mi+1~Mi+2个所述电池被配置为第i个所述电池组，当i为n时，第Mi+1~Mi+1个所述电池被配置为第i个所述电池组；所述电池按照连接的先后顺序进行编号；
第Mi+1~Mi+1个所述双向充放电模块的所述次边线圈与第Mi+1~Mi+1个所述电池连接，第Mi+1~Mi+1个所述双向充放电模块的所述原边线圈与第i个所述电池组连接；
其中，n为所述电池组的总数，i为1至n之间的整数，M1=0，Mn+1=N，当1＜i≤n时，Mi=int((i-1)×N/n)、int((i-1)×N/n)+1或int((i-1)×N/n)-1，int(x)为x通过四舍五入得到的整数，N为所述电池的总数；
所述主动均衡方法包括：
获取所述电池的剩余电量；
获取达到均衡时，每个所述电池所需要的变化总电量；
基于所述主动均衡设备的连接关系，求解每个所述电池所需要的主动变化电量，使得所述主动变化电量+由其他所述电池的所述主动变化电量导致的被动变化电量=所述变化总电量；以及，
基于所述主动变化电量控制所述双向充放电模块工作；
所述求解每个所述电池所需要的主动变化电量的步骤包括：基于如下公式列出方程，并求解Q2j：
Q1j1=Q2j1-∑1，其中，Q1j代表第j个所述电池的所述变化总电量，Q2j代表第j个所述电池的所述主动变化电量，j的取值范围为1~N，j1代表一部分的j，j1的取值范围为1~M2，∑1代表第1~M2个所述电池的所述主动变化电量的总和除以M3得到的结果；
Q1j2=Q2j2-∑2，其中，j2代表一部分的j，j2的取值范围为M2+1~Mn，∑2代表第k个所述电池组的所述电池的所述主动变化电量的总和除以(Mk+2-Mk)得到的结果，k代表第j2个所述电池所在的电池组中最小的编号；
Q1j3=Q2j3-∑3-∑4，其中，j3代表一部分的j，j3的取值范围为Mn+1~N，∑3代表第Mn-1+1~Mn个所述电池的所述主动变化电量的总和除以(N-Mn-1)得到的结果，∑4代表第Mn+1~N个所述电池的所述主动变化电量的总和除以(N-Mn)得到的结果。
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