[发明专利]一种储能系统电池模块均衡结构及控制方法

说明书

本发明公开了一种储能系统电池模块均衡结构及控制方法，可以改善电池储能系统内的电池模块一致性；正激均衡变换器用于将电能从能量转移电池组向电池模块内任意单体传递；电池电压采集电路采集电池端电压，从而估计电池状态来控制电池均衡；控制方法根据电池模块内电压状态确定需要补充和试放电能的单体，然后利用主动与被动均衡相结合的方式，对电池模块内需要均衡的单体进行充电或者放电，从而实现电池模块的均衡。本发明采用的较均衡方法可以是高能量电池放电，也可以是低能量电池补充电能，因此均衡方式较为灵活，简便实用，基于电池的电压为均衡参考，相对于SOC均衡，更加简便和有效。

技术领域

本发明涉及储能电池系统均衡管理控制技术领域。

背景技术

电池储能系统已经广泛应用于电力系统的输电、发电、配电和用电等环节，并发挥重要作用。由于单体电池电压较低，经常需要串联使用，而由于电池制造工艺和使用环境的不同，单体之间在长期使用后容易出现电池电量的不均衡，直接应电池组整体容量和功率特性，针对电池组的电量不均衡问题，需要对电池组进行均衡操作，使电池组整体使用寿命延长。

目前的电池组均衡电路主要分为能量消耗型和能量转移型两类。能量消耗型均衡利用电阻放电实现对能量较高单体的放电均衡。能量转移型均衡是通过能量转移实现电能较低单体能量的补充。这两种方式单独使用均无法使储能电池系统内部模块内电池达到均衡。

发明内容

发明目的：提供一种储能系统电池模块均衡结构及控制方法，以解决上述问题。

技术方案：一种储能系统电池模块均衡结构，包括被动放电均衡电路、电压采集与选通电路、主动充电均衡变换器、能量转移电池组、AC/DC充电电路以及控制电路；

被动放电均衡电路，用于将高电量单体进行放电；

电压采集与选通电路，通过选通开关实现对电池模块内单体的选择，使其与所述主动充电均衡变换器的输出端相连，同时电压采集电路实现对模块内电池单体电压的实时采集；

主动充电均衡变换器，用于将电能从所述能量转移电池组向选通开关选择的低电量单体的能量转移；

能量转移电池组，由4节电池串联构成，用于所述主动充电均衡变换器的输入，提供电能来源，同时与所述AC/DC充电电路的输出端相连；

AC/DC充电电路，输入端为220V，输出直流为所述能量转移电池组充电；

控制电路，根据电池单体电压采集结果确定需要放电和需要充电的单体，如果需要放电就直接通过电阻对相应单体放电；如果需要充电，就通过所述能量转移电池组利用所述主动充电均衡变换器实现给选通的单体充电；当所述能量转移电池组电压低于12V时启动AC/DC变换器给能量转移电池组充电，如充电达到15V时停止充电。

根据本发明的一个方面，所述被动放电均衡电路的每个电池都与一个可控开关和放电电阻并联，通过所述控制电路实现有选择的打开开关实现电阻放电均衡。

根据本发明的一个方面，所述电压采集与选通电路，电压采集采用集成电压采集芯片实现对模块内各单体电压的采集，选通电路通过所述控制电路实现对需要进行充电均衡的单体的选通。

根据本发明的一个方面，所述主动充电均衡变换器可以是正激电路、反激电路，也可以是半桥、全桥等隔离DC-DC电路。

根据本发明的一个方面，所述能量转移电池组由4节电池串联构成，可以作为主动充电均衡变换器的输入，同时也是AC/DC变换器电路的输出端，既可以作为能量来源实现对电量不足单体的能量补充，同时当这组电池电量不足时还可以通过AC/DC变换器为它补充能量。

一种储能系统电池模块均衡控制方法，可以实现放电的均衡，具体步骤为：

步骤1、电压采集电路采集模块内电池单体电压，计算电压均值和最大-最小电压差；