专利汇可以提供一种电化学储能系统主动均衡电路及均衡控制方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种电化学储能系统主动均衡 电路 及均衡控制方法,该均衡电路包括两个以上 电池 单体 串联 构成的电池串、均衡臂、均衡 母线 、储能元件,均衡臂包括上均衡臂和下均衡臂,均衡母线包括正均衡母线和负均衡母线,每个电池单体的正极通过上均衡臂连接至正均衡母线,电池单体的负极通过下均衡臂连接至负均衡母线,正均衡母线和负均衡母线之间通过储能元件连接。通过控制均衡臂的导通状态和导通时序,可以使单体 电压 较高的一个或多个相连的电池单体通过均衡臂及均衡母线将 能量 传递给储能元件,储能元件再将能量经由均衡母线及均衡臂将能量传递给单体电压较低的一个或多个相连的电池单体。该电路拓扑结构简单、有效,不仅成本低,而且可靠性高。,下面是一种电化学储能系统主动均衡电路及均衡控制方法专利的具体信息内容。
1.一种电化学储能系统主动均衡电路,其特征在于,包括两个以上电池单体串联构成的电池串、均衡臂、均衡母线、储能元件,所述均衡臂包括上均衡臂和下均衡臂,所述均衡母线包括正均衡母线和负均衡母线,每个电池单体的正极通过上均衡臂连接至正均衡母线,每个电池单体的负极通过下均衡臂连接至负均衡母线,所述正均衡母线和负均衡母线之间通过所述储能元件连接,所述上均衡臂和下均衡臂均为可控开关。
2.根据权利要求1所述的主动均衡电路,其特征在于,每个均衡臂均包括一个开关管和与其串联的二极管,所述上均衡臂中二极管阴极连接正均衡母线,二极管阳极通过开关管连接电池单体正极;所述下均衡臂中二极管阴极连接电池单体负极,二极管阳极通过开关管连接负均衡母线。
3.根据权利要求1所述的主动均衡电路,其特征在于,每个均衡臂均包括串联对接的两个开关管。
u
4.根据权利要求1所述的主动均衡电路,其特征在于,所述电池串的串首通过二极管D连接负均衡母线,其中二极管Du阴极连接串首电池单体正极,二极管Du阳极连接负均衡母线;所述电池串的串尾通过二极管Dd连接正均衡母线,其中二极管Dd阳极连接串尾电池单体负极,二极管Dd阴极连接正均衡母线。
5.根据权利要求1所述的主动均衡电路,其特征在于,所述电池串的串首通过开关管Du连接负均衡母线;所述电池串的串尾通过开关管Dd连接正均衡母线。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的主动均衡电路,其特征在于,所述开关管为含有反并联二极管的MOSFET或IGBT或IGCT。
7.根据权利要求1-5中的任一项所述的主动均衡电路,其特征在于,所述储能元件为电感。
8.一种基于权利要求1-7中任一项所述的主动均衡电路的均衡控制方法,其特征在于,所述方法通过控制均衡臂可控开关的导通状态和导通时序,使单体电压较高的一个或多个相连的电池单体通过均衡臂及均衡母线将能量传递给储能元件,储能元件再将能量经由均衡母线及均衡臂将能量传递给单体电压较低的一个或多个相连的电池单体。
9.根据权利要求8所述的均衡控制方法,其特征在于,所述均衡控制方法中以Bi表示第i个电池单体,其上均衡臂记作Siu,下均衡臂记作Sid,Bj表示第j个电池单体,其上均衡臂记作Sju,下均衡臂记作Sjd,i
u d u
[t0,t1)时段为充电时段,所有均衡臂中仅Si 、Si和Sj+1导通,其余均衡臂关断,Bi通过Siu和Sid及正负均衡母线向储能元件充电,储能元件中电流增大;
[t1,t2)时段为充电死区,所有均衡臂中仅Sid和Sj+1u导通,其余均衡臂关断,储能元件中续流,并通过Sid和Sj+1u及正负均衡母线为Bi+1至Bj电池单体组合充电;
d d u
[t2,t3)时段为放电时段,所有均衡臂中仅Si 、Sj-1 和Sj+1 导通,其余均衡臂关断,储能元件通过正负均衡母线及Sj-1d和Sj+1u为Bj充电,储能元件中电流减小;
[t3,t4)时段为放电死区,所有均衡臂中仅Siu、Sid、Sj-1d和Sj+1u导通,其余均衡臂关断,由于电压差,Bi至Bj-1电池单体组合通过Siu和Sj-1d及正负均衡母线为储能元件充电;
当Bi单体电压低于Bj单体电压时,从Bj向Bi传输电量以降低二者之间电压差,均衡过程分为如下四个阶段:
[t0,t1)时段为充电时段,所有均衡臂中仅Sju、Sjd和Si-1d导通,其余均衡臂关断,Bj通过Sju和Sjd及正负均衡母线向储能元件充电,储能元件中电流增大;
[t1,t2)时段为充电死区,所有均衡臂中仅Sju和Si-1d导通,其余均衡臂关断,储能元件中续流,并通过Sju和Si-1d及正负均衡母线为Bj-1至Bi电池单体组合充电;
u u d
[t2,t3)时段为放电时段,所有均衡臂中仅Sj 、Si+1 和Si-1 导通,其余均衡臂关断,储能元件通过正负均衡母线及Si-1d和Si+1u为Bi充电,储能元件中电流减小;
[t3,t4)时段为放电死区,所有均衡臂中仅Sju、Sjd、Si-1d和Si+1u导通,其余均衡臂关断,由于电压差,Bj至Bi+1电池单体组合通过Sjd和Si+1u及正负均衡母线为储能元件充电。
10.根据权利要求8所述的均衡控制方法,其特征在于,所述均衡控制方法在包含多个电池单体的电池组合与一个电池单体之间传输电量,所述包含多个电池单体的电池组合以Bi表示,该组合首端单体的上均衡臂记作Siu,组合尾端单体的下均衡臂记作Sid,所述一个电池单体以Bj表示,其上均衡臂记作Sju,下均衡臂记作Sjd,i
[t0,t1)时段为充电时段,所有均衡臂中仅Siu、Sid和Sj+1u导通,其余均衡臂关断,Bi通过Siu和Sid及正负均衡母线向储能元件充电,储能元件中电流增大;
[t1,t2)时段为充电死区,所有均衡臂中仅Sid和Sj+1u导通,其余均衡臂关断,储能元件中续流,并通过Sid和Sj+1u及正负均衡母线为Bi+1至Bj电池组合充电;
[t2,t3)时段为放电时段,所有均衡臂中仅Sid、Sj-1d和Sj+1u导通,其余均衡臂关断,储能元件通过正负均衡母线及Sj-1d和Sj+1u为Bj充电,储能元件中电流减小;
[t3,t4)时段为放电死区,所有均衡臂中仅Siu、Sid、Sj-1d和Sj+1u导通,其余均衡臂关断,由于电压差,Bi至Bj-1电池组合通过Siu和Sj-1d及正负均衡母线为储能元件充电;
当Bi电池电压低于Bj单体电压时,从Bj向Bi传输电量以降低二者之间电压差,均衡过程分为如下四个阶段:
[t0,t1)时段为充电时段,所有均衡臂中仅Sju、Sjd和Si-1d导通,其余均衡臂关断,Bj通过Sju和Sjd及正负均衡母线向储能元件充电,储能元件中电流增大;
[t1,t2)时段为充电死区,所有均衡臂中仅Sju和Si-1d导通,其余均衡臂关断,储能元件u d
中续流,并通过Sj和Si-1及正负均衡母线为Bj-1至Bi电池组合充电;
[t2,t3)时段为放电时段,所有均衡臂中仅Sju、Si+1u和Si-1d导通,其余均衡臂关断,储能元件通过正负均衡母线及Si-1d和Si+1u为Bi充电,储能元件中电流减小;
[t3,t4)时段为放电死区,所有均衡臂中仅Sju、Sjd、Si-1d和Si+1u导通,其余均衡臂关断,d u
由于电压差,Bj至Bi+1电池组合通过Sj和Si+1及正负均衡母线为储能元件充电。
11.根据权利要求8所述的均衡控制方法,其特征在于,所述均衡控制方法在一个电池单体与包含多个电池单体的电池组合之间传输电量,所述一个电池单体以Bi表示,其上均衡臂记作Siu,下均衡臂记作Sid,所述包含多个电池单体的电池组合以Bj表示,该组合首端单体的上均衡臂记作Sju,组合尾端单体的下均衡臂记作Sjd,i
[t0,t1)时段为充电时段,所有均衡臂中仅Siu、Sid和Sj+1u导通,其余均衡臂关断,Bi通过u d
Si和Si及正负均衡母线向储能元件充电,储能元件中电流增大;
[t1,t2)时段为充电死区,所有均衡臂中仅Sid和Sj+1u导通,其余均衡臂关断,储能元件中续流,并通过Sid和Sj+1u及正负均衡母线为Bi+1至Bj电池组合充电;
[t2,t3)时段为放电时段,所有均衡臂中仅Sid、Sj-1d和Sj+1u导通,其余均衡臂关断,储能d u
元件通过正负均衡母线及Sj-1和Sj+1为Bj充电,储能元件中电流减小;
[t3,t4)时段为放电死区,所有均衡臂中仅Siu、Sid、Sj-1d和Sj+1u导通,其余均衡臂关断,由于电压差,Bi至Bj-1电池组合通过Siu和Sj-1d及正负均衡母线为储能元件充电;
当Bi单体电压低于Bj电池组合电压时,从Bj向Bi传输电量以降低二者之间电压差,均衡过程分为如下四个阶段:
[t0,t1)时段为充电时段,所有均衡臂中仅Sju、Sjd和Si-1d导通,其余均衡臂关断,Bj通过Sju和Sjd及正负均衡母线向储能元件充电,储能元件中电流增大;
[t1,t2)时段为充电死区,所有均衡臂中仅Sju和Si-1d导通,其余均衡臂关断,储能元件中续流,并通过Sju和Si-1d及正负均衡母线为Bj-1至Bi电池组合充电;
[t2,t3)时段为放电时段,所有均衡臂中仅Sju、Si+1u和Si-1d导通,其余均衡臂关断,储能元件通过正负均衡母线及Si-1d和Si+1u为Bi充电,储能元件中电流减小;
[t3,t4)时段为放电死区,所有均衡臂中仅Sju、Sjd、Si-1d和Si+1u导通,其余均衡臂关断,由于电压差,Bj至Bi+1电池组合通过Sjd和Si+1u及正负均衡母线为储能元件充电。
12.根据权利要求8所述的均衡控制方法,其特征在于,所述均衡控制方法从包含多个电池单体的电池组合Bi向另一包含多个电池单体的电池组合Bj传输电量,其中Bi组合首端单体的上均衡臂记作Siu,Bi组合尾端单体的下均衡臂记作Sid,Bj组合首端单体的上均衡臂记作Sju,组合尾端单体的下均衡臂记作Sjd,i
u d u
[t0,t1)时段为充电时段,所有均衡臂中仅Si 、Si和Sj+1导通,其余均衡臂关断,Bi通过Siu和Sid及正负均衡母线向储能元件充电,储能元件中电流增大;
[t1,t2)时段为充电死区,所有均衡臂中仅Sid和Sj+1u导通,其余均衡臂关断,储能元件中续流,并通过Sid和Sj+1u及正负均衡母线为Bi+1至Bj电池组合充电;
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[t2,t3)时段为放电时段,所有均衡臂中仅Si 、Sj-1 和Sj+1 导通,其余均衡臂关断,储能元件通过正负均衡母线及Sj-1d和Sj+1u为Bj充电,储能元件中电流减小;
[t3,t4)时段为放电死区,所有均衡臂中仅Siu、Sid、Sj-1d和Sj+1u导通,其余均衡臂关断,由于电压差,Bi至Bj-1电池组合通过Siu和Sj-1d及正负均衡母线为储能元件充电;
当Bi中的电池电压低于Bj中的电池电压时,从Bj向Bi传输电量以降低二者之间电压差,均衡过程分为如下四个阶段:
[t0,t1)时段为充电时段,所有均衡臂中仅Sju、Sjd和Si-1d导通,其余均衡臂关断,Bj通过Sju和Sjd及正负均衡母线向储能元件充电,储能元件中电流增大;
[t1,t2)时段为充电死区,所有均衡臂中仅Sju和Si-1d导通,其余均衡臂关断,储能元件中续流,并通过Sju和Si-1d及正负均衡母线为Bj-1至Bi电池组合充电;
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[t2,t3)时段为放电时段,所有均衡臂中仅Sj 、Si+1 和Si-1 导通,其余均衡臂关断,储能元件通过正负均衡母线及Si-1d和Si+1u为Bi充电,储能元件中电流减小;
[t3,t4)时段为放电死区,所有均衡臂中仅Sju、Sjd、Si-1d和Si+1u导通,其余均衡臂关断,由于电压差,Bj至Bi+1电池组合通过Sjd和Si+1u及正负均衡母线为储能元件充电。
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