本申請(qǐng)涉及儲(chǔ)能電源，尤其涉及儲(chǔ)能電源的分布式均衡充電。

背景技術(shù)：

1、儲(chǔ)能技術(shù)作為新能源發(fā)展的核心支撐，其創(chuàng)新與突破將成為帶動(dòng)全球能源格局調(diào)整的重要引領(lǐng)技術(shù)。由于不可避免的制造差異以及電池在充放電過(guò)程中會(huì)受到不同的內(nèi)外因素如自放電率、老化程度、工作狀態(tài)和工作環(huán)境等的影響，隨著使用次數(shù)的增多，這種變化的差異會(huì)越來(lái)越顯著。電池組串聯(lián)使用會(huì)受到電池間的不一致性影響，而極易發(fā)生過(guò)充和過(guò)放現(xiàn)象，極大降低了電池性能，如何解決電池容量的“短板效應(yīng)”成為了制約電池組安全、可靠工作的瓶頸。但是，目前國(guó)內(nèi)外的均衡技術(shù)應(yīng)用在長(zhǎng)鏈串電池組中仍存在均衡速度慢和均衡效率低等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有長(zhǎng)鏈串電池組中仍存在均衡速度慢和均衡效率低的問(wèn)題，提供了一種基于儲(chǔ)能電源的分布式均衡充電系統(tǒng)和方法。

2、本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明一方面，提供一種基于儲(chǔ)能電源的分布式均衡充電系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：電源、電流變送器、控制電路和單體均衡儲(chǔ)能元件；

3、通過(guò)電源開(kāi)始上電，電流變送器將檢測(cè)到的信號(hào)傳輸給控制電路，控制電路通過(guò)計(jì)算后將信號(hào)傳輸?shù)絾误w均衡儲(chǔ)能元件，通過(guò)自調(diào)節(jié)的方式將電量平均分配到單體均衡儲(chǔ)能元件中的各個(gè)儲(chǔ)能元件；

4、單體均衡儲(chǔ)能元件包括n個(gè)儲(chǔ)能元件，其中前n-1個(gè)儲(chǔ)能元件均由儲(chǔ)能元件、2個(gè)雙向開(kāi)關(guān)、高頻開(kāi)關(guān)、耦合電感和雙向開(kāi)關(guān)串聯(lián)構(gòu)成，第n個(gè)儲(chǔ)能元件由儲(chǔ)能元件、2個(gè)雙向開(kāi)關(guān)、高頻開(kāi)關(guān)和雙向開(kāi)關(guān)串聯(lián)構(gòu)成；

5、當(dāng)某一儲(chǔ)能元件i需要對(duì)其一側(cè)相鄰的儲(chǔ)能元件j進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換時(shí)，控制電路發(fā)出指令使儲(chǔ)能元件i的2個(gè)雙向開(kāi)關(guān)，以及儲(chǔ)能元件j另一側(cè)相鄰的儲(chǔ)能元件k中與儲(chǔ)能元件j最近的雙向開(kāi)關(guān)保持在常開(kāi)狀態(tài)；此時(shí)，儲(chǔ)能元件i的高頻開(kāi)關(guān)開(kāi)通，儲(chǔ)能元件j的高頻開(kāi)關(guān)關(guān)斷，儲(chǔ)能元件k的耦合電感與儲(chǔ)能元件i的儲(chǔ)能元件形成回路，儲(chǔ)能元件k的耦合電感的電量達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，儲(chǔ)能元件i的高頻開(kāi)關(guān)關(guān)斷，儲(chǔ)能元件j的高頻開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，儲(chǔ)能元件j的耦合電感與儲(chǔ)能元件j的儲(chǔ)能元件形成回路，完成電能轉(zhuǎn)換。

6、進(jìn)一步地，所述控制電路通過(guò)計(jì)算后將信號(hào)傳輸?shù)絾误w均衡儲(chǔ)能元件，具體為：

7、控制電路接收到電流變送器的電流信號(hào)后，平均計(jì)算每個(gè)儲(chǔ)能元件應(yīng)被分到的電量；

8、充電結(jié)束后，獲取每個(gè)儲(chǔ)能元件的實(shí)際電量，將儲(chǔ)能元件的實(shí)際電量反饋給控制電路，并依次與控制電路所計(jì)算的電量值進(jìn)行對(duì)比，確定哪兩個(gè)儲(chǔ)能元件之間需要能量傳輸，并將信號(hào)傳輸?shù)絾误w均衡儲(chǔ)能元件。

9、進(jìn)一步地，所述通過(guò)自調(diào)節(jié)的方式將電量平均分配到單體均衡儲(chǔ)能元件中的各個(gè)儲(chǔ)能元件，具體為：

10、當(dāng)儲(chǔ)能元件i需要對(duì)儲(chǔ)能元件j進(jìn)行充能時(shí)，儲(chǔ)能元件i首先向耦合電感進(jìn)行儲(chǔ)能，當(dāng)耦合電感的壓降和儲(chǔ)能元件i的壓降相同時(shí)，高頻開(kāi)關(guān)將自動(dòng)會(huì)關(guān)斷，然后使耦合電感與儲(chǔ)能元件j連接，將能量輸送給儲(chǔ)能元件j。

11、進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)能元件k的耦合電感的電量達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)中的預(yù)設(shè)值具體為：儲(chǔ)能元件i與控制電路計(jì)算的電量之間的差值。

12、進(jìn)一步地，控制電路包括系統(tǒng)上電、電流信號(hào)、高精度a/d采樣、cpu、儲(chǔ)存電路、通訊電路和儲(chǔ)能系統(tǒng)；

13、當(dāng)系統(tǒng)上電，電流信號(hào)通過(guò)高精度a/d采樣進(jìn)入cpu中，cpu通過(guò)計(jì)算將電量等分成四份，確定正常單個(gè)儲(chǔ)能元件的電量值，通過(guò)通訊電路將信號(hào)傳輸?shù)絻?chǔ)能系統(tǒng)，儲(chǔ)能系統(tǒng)控制單體均衡儲(chǔ)能元件通過(guò)自調(diào)節(jié)的方式使全部的儲(chǔ)能元件充能到正常儲(chǔ)能元件的電量值，儲(chǔ)存電路記錄儲(chǔ)能元件每個(gè)時(shí)刻的電量。

14、進(jìn)一步地，單體均衡儲(chǔ)能元件包括4個(gè)儲(chǔ)能元件。

15、第二方面，本發(fā)明提供一種基于儲(chǔ)能電源的分布式均衡充電方法，所述方法包括：通過(guò)電源開(kāi)始上電，電流變送器將檢測(cè)到的信號(hào)傳輸給控制電路，控制電路通過(guò)計(jì)算后將信號(hào)傳輸?shù)絾误w均衡儲(chǔ)能元件，單體均衡儲(chǔ)能元件通過(guò)自調(diào)節(jié)的方式將電量平均分配到各個(gè)儲(chǔ)能元件中。

16、進(jìn)一步地，所述自調(diào)節(jié)的方式為：當(dāng)控制電路通過(guò)計(jì)算后將信號(hào)傳輸?shù)絾误w均衡儲(chǔ)能元件時(shí)，每個(gè)儲(chǔ)能元件根據(jù)控制電路所確定的電流值進(jìn)行充放電。

17、進(jìn)一步地，所述每個(gè)儲(chǔ)能元件根據(jù)控制電路所確定的電流值進(jìn)行充放電，具體為：

18、當(dāng)儲(chǔ)能元件i需要對(duì)儲(chǔ)能元件j進(jìn)行充能時(shí)，儲(chǔ)能元件i首先向耦合電感進(jìn)行儲(chǔ)能，當(dāng)耦合電感的壓降和儲(chǔ)能元件i的壓降相同時(shí)，高頻開(kāi)關(guān)將自動(dòng)會(huì)關(guān)斷，然后使耦合電感與儲(chǔ)能元件j連接，將能量輸送給儲(chǔ)能元件j。

19、進(jìn)一步地，所述控制電路通過(guò)計(jì)算后將信號(hào)傳輸?shù)絾误w均衡儲(chǔ)能元件，具體為：

20、控制電路接收到電流變送器的電流信號(hào)后，平均計(jì)算每個(gè)儲(chǔ)能元件應(yīng)被分到的電量；

21、充電結(jié)束后，獲取每個(gè)儲(chǔ)能元件的實(shí)際電量，將儲(chǔ)能元件的實(shí)際電量反饋給控制電路，并依次與控制電路所計(jì)算的電量值進(jìn)行對(duì)比，確定哪兩個(gè)儲(chǔ)能元件之間需要能量傳輸，并將信號(hào)傳輸?shù)絾误w均衡儲(chǔ)能元件。

22、本發(fā)明的有益效果：

23、本發(fā)明引入均衡技術(shù)提出了儲(chǔ)能電源的分布式均衡充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以大大改善電池組的工作性能并提高其系統(tǒng)的安全性。

24、本發(fā)明通過(guò)控制電路的計(jì)算得出每個(gè)儲(chǔ)能元件應(yīng)該儲(chǔ)存的電量，單體（如四單體）均衡儲(chǔ)能元件通過(guò)自調(diào)節(jié)的方式防止每個(gè)儲(chǔ)能元件超負(fù)荷或低負(fù)荷運(yùn)行，并通過(guò)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使得自調(diào)節(jié)可以通過(guò)單體結(jié)構(gòu)進(jìn)行自調(diào)節(jié)，鉗式電位的原理是通過(guò)對(duì)耦合元件的充能放能改變電位的大小，控制高頻開(kāi)關(guān)的電流流向，從而進(jìn)行充電或者放電。

25、本發(fā)明系統(tǒng)利用耦合電感使四單體元件可以自行的充放電，該耦合電感能夠改變耦合電感位置的電壓，從而改變壓降的方向，最后完成從一個(gè)儲(chǔ)能元件到另一個(gè)儲(chǔ)能元件的能量傳輸。

26、本發(fā)明通過(guò)研究?jī)?chǔ)能電源的分布式均衡充電，可以使電池組的安全以及電池組的壽命得到大幅度的改善，對(duì)新能源事業(yè)的發(fā)展有著一定的助力作用。

技術(shù)特征：

1.一種基于儲(chǔ)能電源的分布式均衡充電系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：電源（1）、電流變送器（2）、控制電路（3）和單體均衡儲(chǔ)能元件（4）；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于儲(chǔ)能電源的分布式均衡充電系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路（3）通過(guò)計(jì)算后將信號(hào)傳輸?shù)絾误w均衡儲(chǔ)能元件（4），具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于儲(chǔ)能電源的分布式均衡充電系統(tǒng)，其特征在于，所述通過(guò)自調(diào)節(jié)的方式將電量平均分配到單體均衡儲(chǔ)能元件（4）中的各個(gè)儲(chǔ)能元件，具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于儲(chǔ)能電源的分布式均衡充電系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)能元件k的耦合電感的電量達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)中的預(yù)設(shè)值具體為：儲(chǔ)能元件i與控制電路（3）計(jì)算的電量之間的差值。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于儲(chǔ)能電源的分布式均衡充電系統(tǒng)，其特征在于，控制電路（3）包括系統(tǒng)上電、電流信號(hào)、高精度a/d采樣、cpu、儲(chǔ)存電路、通訊電路和儲(chǔ)能系統(tǒng)；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于儲(chǔ)能電源的分布式均衡充電系統(tǒng)，其特征在于，單體均衡儲(chǔ)能元件（4）包括4個(gè)儲(chǔ)能元件。

7.一種基于儲(chǔ)能電源的分布式均衡充電方法，其特征在于，所述方法包括：通過(guò)電源（1）開(kāi)始上電，電流變送器（2）將檢測(cè)到的信號(hào)傳輸給控制電路（3），控制電路（3）通過(guò)計(jì)算后將信號(hào)傳輸?shù)絾误w均衡儲(chǔ)能元件（4），單體均衡儲(chǔ)能元件（4）通過(guò)自調(diào)節(jié)的方式將電量平均分配到各個(gè)儲(chǔ)能元件中。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于儲(chǔ)能電源的分布式均衡充電方法，其特征在于，所述自調(diào)節(jié)的方式為：當(dāng)控制電路（3）通過(guò)計(jì)算后將信號(hào)傳輸?shù)絾误w均衡儲(chǔ)能元件（4）時(shí)，每個(gè)儲(chǔ)能元件根據(jù)控制電路（3）所確定的電流值進(jìn)行充放電。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于儲(chǔ)能電源的分布式均衡充電方法，其特征在于，所述每個(gè)儲(chǔ)能元件根據(jù)控制電路（3）所確定的電流值進(jìn)行充放電，具體為：

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于儲(chǔ)能電源的分布式均衡充電方法，其特征在于，所述控制電路（3）通過(guò)計(jì)算后將信號(hào)傳輸?shù)絾误w均衡儲(chǔ)能元件（4），具體為：

技術(shù)總結(jié)
一種基于儲(chǔ)能電源的分布式均衡充電系統(tǒng)和方法，屬于儲(chǔ)能電源技術(shù)領(lǐng)域，解決長(zhǎng)鏈串電池組中仍存在均衡速度慢和均衡效率低問(wèn)題。本發(fā)明的系統(tǒng)包括：電源、電流變送器、控制電路和單體均衡儲(chǔ)能元件，通過(guò)控制電路的計(jì)算得出每個(gè)儲(chǔ)能元件應(yīng)該儲(chǔ)存的電量，單體均衡儲(chǔ)能元件通過(guò)自調(diào)節(jié)的方式防止每個(gè)儲(chǔ)能元件超負(fù)荷或低負(fù)荷運(yùn)行，并通過(guò)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，利用耦合電感使四單體元件可以自行的充放電，鉗式電位的原理是通過(guò)對(duì)耦合元件的充能放能改變電位的大小，控制高頻開(kāi)關(guān)的電流流向，從而進(jìn)行充電或者放電。本發(fā)明適用于儲(chǔ)能電源的分布式均衡充電。

技術(shù)研發(fā)人員：李忠義,曲占坤,蘇顯賀,張海權(quán),霍一凡,丁晨,徐梵清
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大唐東北電力試驗(yàn)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19