[发明专利]一种均衡电路、电池包和储能系统

说明书

本申请提供一种均衡电路、电池包和储能系统，用于实现电池包之间能量的双向流动，达到主动均衡的目的，从而提高电池包的容量利用率。所述均衡电路包含变压器，桥式谐振电路，桥式电路，谐振单元，第一端和第二端，通过其中一端与均衡母线连接，通过另一端与电池包连接，用于当所述电池包的剩余电量(SOC，State of Charge)与任一个或多个其它电池包之间的SOC差值超过均衡阈值时，通过所述桥式谐振电路和所述桥式电路的开关管的导通或断开，通过所述均衡母线接收其中一个或多个所述其它电池包的放电功率并向所述电池包输入充电功率，或者，接收所述电池包输出的放电功率并向所述均衡母线输出用于向其中一个或多个所述其它电池包输入的充电功率。本申请提供的均衡电路、电池包、储能系统和电池包间主动均衡方法，可以灵活调整各电池包之间的SOC均一性，提升储能系统的充放电能力，并且可以通过调整均衡电路的增益，以实现均衡过程的效率最优。

技术领域

本申请涉及电池包间的均衡，尤其涉及一种均衡电路、电池包和储能系统。

背景技术

随着新能源发电技术的快速发展，为了保证新能源发电不影响电力系统的正常运行，储能系统被广泛应用于发电、输电、配电、用电等领域，储能可以在电力系统运行的不同时点和节点发挥不同的功能与价值，因此对储能系统的容量和可靠性要求也越来越高。在储能系统中，一般由电芯串、并联构成电池包，再将电池包串联组成电池簇，实现电压和容量的提升。但是当储能系统长期运行时，不同电池包之间的荷电状态和容量会存在差异，使得电池包在充电或放电的过程中，部分电池包的电池有富余的电却释放不出来，部分电池包里的电池容量还有盈余却充不进去，影响电池簇的充放电能力，严重影响储能系统的效率。

发明内容

本申请提供一种均衡电路、电池包、储能系统，用于提升电池包之间荷电状态的均一性，使得储能系统中的所有电池包可以充分地充放电，进而提升储能系统的效率。

第一方面，本申请提供一种均衡电路，在第一种可能的实施例中，所述均衡电路包括：变压器，桥式谐振电路，桥式电路，第一端和第二端；所述第一端通过所述桥式谐振电路与所述变压器原边绕组连接；所述第二端通过所述桥式电路与所述变压器副边绕组连接；所述第一端和第二端中的一端用于连接均衡母线，另一端用于连接电池包；所述桥式谐振电路包括谐振电感和至少一个桥臂，所述桥式谐振电路的桥臂包括至少两个开关管；所述桥式电路包括至少一个桥臂，所述桥式电路的桥臂包括至少两个开关管；所述均衡电路，用于当所述电池包的剩余电量(SOC，State of Charge)小于任一个或多个其它电池包的SOC，且所述其他电池包的SOC与所述电池包的SOC差值超过均衡阈值时，通过所述均衡母线接收一个或多个所述其它电池包的放电功率并向所述电池包输入充电功率，或者，当所述电池包的SOC大于所述任一个或多个其它电池包的SOC，且所述电池包的SOC与所述其他电池包的SOC差值超过均衡阈值时，接收所述电池包输出的放电功率并向所述均衡母线输出用于向其中一个或多个所述其它电池包输入的充电功率。

需要说明的是，本申请实施例提供的均衡电路，通常用于储能系统中，而电池包之间串联连接是储能系统的一种常见设计，因此，当对储能系统进行充放电时，通常是对所有的电池包同时进行充放电。理想状态下，所有的电池包可以同时充满电、同时放完电，这样储能系统的能量利用率可以达到接近百分之百，然而，即使所有的电池包均使用同一厂家、同一批次的相同规格的电池，由于工艺上的工差、使用环境的差异等因素，在各个电池包使用一段时间后，电池包之间的差异会逐渐被放大，理想状态下的同时充满电、同时放完电也就变得难以实现。因此，需要通过电池包之间的能量转移来实现储能系统实际使用过程中电池包之间SOC差异的减小。实现电池包之间SOC差异减小的方式有多种，本申请实施例提供的均衡电路，通过设计均衡母线作为能量的“中转站”，来实现电池包之间能量的均衡。串联的各个电池包通过各自对应的均衡电路与均衡母线连接，当电池包之间进行SOC均衡时，各电池包可以通过均衡母线进行相互之间的能量转移，这样就避免了在一个电池包和另一个电池包、一个电池包和多个电池包、多个电池包和多个电池包之间需要进行均衡时，还要在多个电池包之间设置多个多层级的均衡电路，使储能系统的结构设计更加简单，电池包之间的均衡更加灵活高效。