[发明专利]一种串联储能电源直接均衡器组合结构

说明书

本发明提供一种串联储能电源直接均衡器组合结构，包括：n个单体直接均衡模块、n个跨组均衡模块和一个储能元件，n个单体直接均衡模块依次串联，n个跨组均衡模块彼此并联且分别接入一个储能元件两端，n个单体直接均衡模块和n个跨组均衡模块一一对应，每个单体直接均衡模块包括m个单体和第一电感，m个单体串联，每个单体均与第一电感串联，每个跨组均衡模块包括第二电感和双向开关，第二电感、双向开关和储能元件串联，n个单体直接均衡模块中的n个第一电感和n个跨组均衡模块中的n个第二电感一一对应耦合设置，本发明能够实现模块内单体对单体的直接均衡，也能够经由一个储能元件实现两个分属于不同的单体直接均衡模块的储能单体间的单体对单体的双向均衡，缩短了均衡路径，提高均衡效率，便于产品化。

技术领域

本发明涉及一种电源均衡器结构，具体地，涉及一种串联储能电源直接均衡器组合结构。

背景技术

动力电池或超级电容器为主的电压型储能体广泛应用于电动汽车、空间电源、功率脉冲装置等需要能量存储的领域。无论动力电池还是超级电容器，其单体的电压与容量都有限制，在很多应用中，需将几个甚至几百个单体串联构成储能组，以满足电压和能量的要求。尽管随着技术进步，储能单体的一致性逐步提高，但长时间使用后，单体参数仍有可能出现较大差异，使电池组的容量出现“瓶颈”，极易发生某个或某些单体的过充或过放现象，导致串联储能组容量和安全性能降低，循环寿命减少。进行储能体间的能量均衡是解决单体不一致引起串联电池组工作性能降低问题的一种有效途径，因此单体均衡技术成为串联储能组实际应用的关键技术之一。

目前，国内外已经有很多种基于开关变换技术的均衡拓扑结构，大致可以分为以下三类：

第一类是可以实现单体对单体能量直接传递的飞渡电容式均衡拓扑结构；

第二类是可以实现相邻两个单体间能量的双向传递或多个相邻单体单一方向能量的依次传递的均衡拓扑结构；

第三类是可以实现单体与串联储能电源组间的能量传递，即局部到整体或整体到局部的能量传递的均衡拓扑结构。

第一类飞渡电容式均衡拓扑结构可实现点对点能量的直接传递，但开关开启瞬间电流很大，容易对电池造成损害，此外该结构不易实现模块化扩展；而第二类均衡拓扑结构在进行非相邻单体间能量的传递时，均衡过程中，均衡路径长、均衡速度慢、系统扩展性差；第三类均衡结构均无法实现能量的单体对单体跨越式传递，均衡过程中存在均衡能量重叠，均衡效率低。

专利CN201710695385.1《一种串联储能电源多路径均衡装置及方法》介绍了一种串联储能均衡装置，其中描述到“对于n个串联储能单体B 1、B 2……B n，由1个电感L，6个开关管S A1、S A2、S B1、S B2、S B3、S B4和n+2个双向开关Q A、Q 0、Q 1、Q 2……Q n组成，双向开关Q 0的一端与B 1的负极相连，双向开关Q 1、Q 2……Q n的一端分别与B 1、B2……B n的正极相连，标号为偶数的双向开关Q 0、Q 2、Q 4……的另一端共同连接于结点A，标号为奇数的双向开关Q 1、Q 3、Q 5……的另一端共同连接于结点B，双向开关Q A的一端与结点A相连，另一端与电感L、开关管S B3的漏极相连，开关管S B3的源极与开关管S B4的源极相连，开关管S B4的漏极与结点B相连，开关管S A1的漏极与结点A相连，开关管S A1的源极与开关管S A2的源极相连，开关管S A2的漏极与电感L的另一端以及开关管S B1的漏极连接，开关管S B1的源极与开关管S B2的源极相连，开关管S B2的漏极与结点B相连。”本发明的均衡装置是基于单独电感实现的。