一种储能元件的均压电路制造技术

本发明专利技术涉及电子电路技术领域，公开了一种储能元件的均压电路，包括依次串联连接的逆变电路和n个充电单元PCU；第i个充电单元PCUi包括储能电容Ci和储能模块PSUi；逆变电路用于输出双极性电压以对与其直接相连的充电单元PCU1中的储能电容C1进行充电；n个串联的充电单元PCU在逆变电路的电压极性反转过程中通过储能电容Ci与储能模块PSUi之间、以及储能模块PSUi与储能电容Ci+1之间的能量转移实现各储能模块PSUi之间的电压均衡；本发明专利技术电路结构简单，无复杂元器件，通过电容能量转移实现电压均衡，方法简单、均衡速度快，能量损耗小且利用率高，成本低。

A Piezoelectric Equalizing Circuit for Energy Storage Elements

The invention relates to the technical field of electronic circuits, and discloses a voltage equalizing circuit for energy storage elements, including a series connected inverting circuit and N charging units PCU; the first charging unit PCU I includes an energy storage capacitor Ci and an energy storage module PSUi; the inverting circuit is used to output a bipolar voltage to charge the energy storage capacitor C1 of the charging unit PCU1 directly connected with it; and the second charging unit PCU I includes an energy storage capacitor Ci and an energy storage module PSUi. In the process of voltage polarity reversal of the inverting circuit, the electric unit PCU realizes voltage equalization between the energy storage capacitor Ci and the energy storage module PSUi, as well as the energy transfer between the energy storage module PSUi and the energy storage capacitor Ci+1. The circuit of the invention has simple structure, no complex components, realizes voltage equalization through the capacitance energy transfer, the method is simple, the equalization speed is fast and the energy is fast. The utility model has the advantages of low consumption, high utilization rate and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种储能元件的均压电路
本专利技术属于电子电路
，更具体地，涉及一种储能元件的均压电路。
技术介绍
在交流电路中，无功率、能量消耗，只用于能量交换的元器件称为储能元件，常见的储能元件包括超级电容器和二次电池。超级电容器(Supercapacitors，ultra-capacitor)，又名电化学电容器(ElectrochemicalCapacitors)、双电层电容器(ElectricalDouble-LayerCapacitor)、黄金电容、法拉电容，是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。超级电容具有超大的容量，可以反复充放电数十万次，被广泛应用于轨道交通、光伏发电、风能发电、电动汽车等多种领域。在实际应用中，由于超级电容单体工作的电压不高，因而通常需要将多个超级电容器串联构成超级电容器组，再组成储能装置，以满足实际应用的储能容量和电压等级的需求。由于同型号超级电容器特性参数的分散性，在串联组成的超级电容器组正常充放电或待机状态下，单体超级电容器之间电压会出现不均衡的问题，甚至会因为过充和多放而造成超级电容器的永久损坏，从而使得储能装置失效。因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种储能元件的均压电路，其特征在于，包括依次串联连接的逆变电路和n个充电单元PCU；第i个充电单元PCUi包括储能电容Ci和储能模块PSUi；第一个充电单元PCU1中的储能电容C1的第一端、储能模块PSU1的第二输入端与所述逆变电路的输出端相连；储能电容Ci的第二端分别与储能模块PSUi的第二输入端、储能电容Ci+1的第一端相连；储能模块PSUi的第一输入端分别与储能电容Ci+1的第一端、储能模块PSUi+1的第二输入端相连；其中，n为大于1小于等于1000的自然数；i为大于等于1小于等于n的自然数；所述逆变电路用于输出双极性电压以对与其直接相连的充电单元PCU1中的储能电容C1进行充电；...

【技术特征摘要】
1.一种储能元件的均压电路，其特征在于，包括依次串联连接的逆变电路和n个充电单元PCU；第i个充电单元PCUi包括储能电容Ci和储能模块PSUi；第一个充电单元PCU1中的储能电容C1的第一端、储能模块PSU1的第二输入端与所述逆变电路的输出端相连；储能电容Ci的第二端分别与储能模块PSUi的第二输入端、储能电容Ci+1的第一端相连；储能模块PSUi的第一输入端分别与储能电容Ci+1的第一端、储能模块PSUi+1的第二输入端相连；其中，n为大于1小于等于1000的自然数；i为大于等于1小于等于n的自然数；所述逆变电路用于输出双极性电压以对与其直接相连的充电单元PCU1中的储能电容C1进行充电；n个串联的充电单元PCU在逆变电路的电压极性反转过程中通过储能电容Ci与储能模块PSUi之间、以及储能模块PSUi与储能电容Ci+1之间的能量转移实现各储能模块PSUi之间的电压均衡。2.如权利要求1所述的均压电路，其特征在于，所述逆变电路包括第一电压输出通道和第二电压输出通道，所述储能电容Ci包括与所述第一电压输出通道相连的第一电容Ci1和与所述第二电压输出通道相连的第二电容Ci2；所述第一电容Ci1和第二电容Ci2同时接收逆变电路或储能模块PSUi-1的输出电压，并对储能模块PSUi进行充电。3.如权利要求1所述的均压电路，其特征在于，所述逆变电路包括第一电压输出通道、第二电压输出通道和储能电容C0i，所述第一电压输出通道与第一个充电单元PCU1相连，第二电压输出通道通过所述储能电容C0i与第n个充电单元PCUn相连；逆变电路通过两个电压输出通道同时对第一个充电单元PCU1和第n个充电单元PCUn进行双向充电以加快充电速度以及n个充电单元之间的电压均衡速度。4.如权利要求2所述的均压电路，其特征在于，所述逆变电路还包括第三电压输出通道、第四电压输出通道和储能电容C0i；所述第三电压输出通道、第四电压输出通道均通过储能电容C0i与第n个充电单元PCUn相连；逆变电路通过第三电压输出通道和第四电压输出通道同时对第n个充电单元PCUn进行充电以加快充电速度以及n个充电单元之间电压均衡速度。5.如权利要求1～4任一项所述的均压电路，其特征在于，所述储能模块PSUi包括储能元件、比较电路和第一电子开关K1；所述比较电路的第一端与储能元件的第一端相连，第二端与第一电子开关K1的第一端相连；所述第一电子开关K1的第二端与储能元件的第二端相连，第三端与储能电容Ci相连；所述比较电路用于检测储能元件的电压值并将所述电压值与预设电压进行比较，在电压值小于所述预设电压时控制第一电子开关K1导通，使逆变电路与储能元件之间形成通路以确保储能元件正常充电；在电压值大于等于所述预设电压时控制第一电子开关K1断开，使储能元件停止充电。6.如权利要求1～5任一项所述的均压电路，其特征在于，还包括直流输入端口、第二电子开关K2、第三电子开关K3和第四电子开关K4；所述第二电子开关K2、第三电子开关K3和第四电子开关K4的第一端与外部控制电路相连，用于接收外部的驱动信号以控制各各电子开关的断开或闭合；所述第二电子开关K2的第二端与直流输入端口的正极端相连，第三端分别与第三电子开关K3的第二端、第四电子开关K4的第三端、逆变电路的正极输入端相连；所述第三电子开关K3的第三端、第四电子开关K4的第二端均与第n个充电单元PCUn的正极端相连；所述直流输入端口的负极端分别与逆变电路的负极输入端、第一个充电单元PCU1的负极端相连；闭合第二电子开关K2且断开第三电子开关K3、第四电子开关K4，使逆变电路对n个充电单元PCU进行充电；闭合第二电子开关K2、第三电子开关K3且断开第四电子开关K4，使直流输入端口和逆变电路同时对n个充电单元PCU充电，加快充电速度；n个充电单元PCU放电过程中，断开第二电子开关K2、第三电子开关K3且闭合第四电子开关K4，n个充电单元PCU的正极端通过第四电子开关K4连接逆变电路的正极输入端，n个充电单元PCU的负极端连接逆变电路的负极输入端；n个充电单元PCU的输出电压施加到逆变电路以使逆变电路对n个充电单元PCU进行充电，实现放电过程中的电压均衡。7.如权利要求5任一项所述的均压电路，其特征在于，所述储能模块PSUi还包括与所述储能元件串联的电感L1和若干个滤波模块；所述滤波模块包括与储能元件串联的电感L2，以及与储能元件并联的滤波电容C0。8.如权利要求1所述的均压电路，其特征在于，所述逆变电路包括逆变电源Vin和谐振电感L01；所述充电单元PCUi还包括第一二极管Di1和第二二极管Di2；第一个充电单元PCU1中的储能电容C1的第一端通过所述谐振电感L01与所述逆变电源Vin的第一极性端相连，储能电容Ci+1的第一端和储能电容Ci的第二端均与第一二极管Di1的阴极、第二二极管Di2的阳极相连；所述第一二极管Di1的阳极与储能模块PSUi的第二输入端相连；所述第二二极管Di2的阴极与储能模块PSUi的第一输入端以及储能模块PSUi+1的第二输入端相连；所述逆变电源Vin的第二极性端与储能模块PSU1的第二输入端相连；储能模块PSUi+1的第二输入端与储能模块PSUi的第一输入端以及第二二极管Di2的阴极相连，第二输出端与储能模块PSUi的第一输出端相连；储能模块PSU1的第二输出端接地，储能模块PSUn的第一输出端作为整个充电单元的电压输出端。9.如权利要求2所述的均压电路，其特征在于，所述逆变电路包括逆变电源Vin、变压器T1和谐振电感L02、L03；所述充电单元PCUi还包括第一二极管Di1、第二二极管Di2、第三二极管Di3、第四二极管Di4；所述逆变电源Vin的输出端与变压器T1的原边绕组相连，所述变压器T1的第一副边绕组的同名端通过谐振电感L02与第一个充电单元PCU1中的第一电容C11的第一端相连；所述变压器T1的第二副边绕组的同名端通过谐振电感L03与第一个充电单元PCU1中的第二电容C12的第一端相连；所述第一副边绕组和第二副边绕组的非同名端分别与第一二极管D11的阳极、第三二极管D13的阳极、储能模块PSU1的第二输入端相连；第一电容C(i+1)1的第一端和第一电容Ci1的第二端均与第一二极管Di1的阴极、第二二极管Di2的阳极相连；第二电容C(i+...

【专利技术属性】
技术研发人员：付雪阳，付雪黎，彭冠宇，付雪刚，
申请(专利权)人：付雪阳，
类型：发明
国别省市：湖北,42