[发明专利]基于正反激变换器的混合储能均衡电路及控制方法

权利要求书

1.一种基于正反激变换器的锂离子电池-超级电容混合储能系统均衡电路，其特征在于，所述均衡电路包括一个串联电池组、一个多绕组变压器、一个正激二极管D₀、一个反激消磁二极管网络、N-MOSFET组成的开关S、一个超级电容组、一个控制器，一个开关驱动电路；

所述串联电池组由n个电池单体串联组成，依次为B₁、B₂、…、B_i、…、B_n，i=1、2、…、n；

所述超级电容组由任意数量的超级电容串并联组成；

所述多绕组变压器由n+2个绕组组成，依次为绕组W₀、W₁、…、W_i、…、W_n、W_n+1；其中，绕组W₀的同名端与超级电容组负极性端连接，异名端与正激二极管D₀阳极连接；正激二极管D₀的阴极与超级电容组的正极性端连接；绕组W_i的同名端与二极管D_i的阳极连接，异名端与电池B_i的负极连接；二极管D_i的阴极与电池B_i的正极连接；绕组W_n+1的同名端与开关S的漏极连接，异名端与电池B₁的正极连接；开关S的源极与电池B_n的负极连接；

所述反激消磁二极管网络由n个二极管组成，依次为D₁、D₂、…、D_i、…、D_n；

所述控制器根据用户设定开始均衡信号，输出开关信号至开关驱动电路；

所述开关驱动电路接收来自控制器的开关信号，并放大开关信号，输出至N-MOSFET组成的开关S；

所述N-MOSFET组成的开关S接收来自开关驱动电路的信号，根据信号控制开关S的导通与关断；

所述N-MOSFET组成的开关S导通时，串联电池组通过多绕组变压器的绕组W_n+1放电，正激二极管D₀导通，多绕组变压器的绕组W_n+1和绕组W₀构成正激变换器，实现能量从串联电池组到超级电容组的传递；

所述N-MOSFET组成的开关S关断时，变压器励磁电流通过反激消磁二极管网络续流，二极管D₁、D₂、…、D_i、…、D_n导通，多绕组变压器的绕组W_n+1和绕组W₁、W₂、…、W_i、…、W_n构成反激变换器；多绕组变压器的绕组W₁、W₂、…、W_i、…、W_n的电流根据电池B₁、B₂、…、B_i、…、B_n的电压高低自动分配，电池B_i电压越高，绕组W_i电流越小；多绕组变压器的绕组W₁、W₂、…、W_i、…、W_n的电流逐渐减小到0，实现变压器磁芯消磁；

所述串联电池组通过反激消磁二极管网络和N-MOSFET组成的开关S与多绕组变压器连接，多绕组变压器通过正激二极管D₀与超级电容组连接。

2.根据权利要求1所述的基于正反激变换器的锂离子电池-超级电容混合储能系统 均衡电路，其特征在于，所述N-MOSFET组成的开关S包括一个N-MOSFET，其中，N-MOSFET的源极与电池B_n的负极连接，漏极与多绕组变压器的绕组W_n+1的同名端连接。

3.一种根据权利要求1或2所述的基于正反激变换器的锂离子电池-超级电容混合储能系统 均衡电路的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

S1、当负载需要供电时，由锂离子电池-超级电容混合储能系统均衡电路的超级电容组直接为负载供电；

S2、当超级电容组的电压下降到阈值电压V_threshold时，用户输入开始均衡信号，控制器输出开关信号至N-MOSFET组成的开关S，所述N-MOSFET组成的开关S开始周期性的导通与关断，其中，V_threshold=VB₁+VB₂+VB₃+VB₄；

S3、当超级电容组的电压高于阈值电压V_threshold时，用户停止输入开始均衡信号，停止控制开关S。