一种均流电路及其应用方法技术

本发明专利技术公开了一种均流电路，包括：两个电池单元通过均流电路并联连接，控制模块判断两个并联连接的电池单元的电流是否均衡，当二者不均衡时，控制模块通过控制六个开关模块的开断状态，使储能器件处于交替充电、放电状态，直至两个电池单元的电流处于均衡状态，其中，当所述储能器件处于充电状态时，电流大的电池单元的电流回路中阻抗增加、电流减小，当所述储能器件处于放电状态时，电流小的电池单元的电流回路中阻抗减小、电流增加，从而实现了对并联电池组发电电流的有效管理，与常规被动式均衡电路相比，效率更高。效率更高。效率更高。

【技术实现步骤摘要】
一种均流电路及其应用方法


[0001]本专利技术涉及电池
，具体涉及一种均流电路及其应用方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着可再生能源并网渗透率越来越高，风力发电对电网的稳定性、可调度性、电能质量等方面带来了巨大的挑战。单体电池电压等级低、容量有限，难以满足工程实际需要，为了提高储能的容量和电压等级，一般通过单体电池的串联或者并联来实现。受制造工艺以及流程影响，电池之间内部特性存在不一致性，造成电池之间电压、电流不均衡，影响电池的使用寿命。为此需要对电池之间的均衡控制开展研究。现有技术多针对电池串联场景，电池并联均衡多采用被动形式实现，均衡效果较差，同时效率较低。

技术实现思路

[0003]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的电池并联均衡多采用被动形式实现，均衡效果较差，同时效率较低的缺陷，从而提供一种均流电路及其应用方法。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供一种均流电路，均流电路用于均衡第一电池单元及第二电池单元的电流，第一电池单元及第二电池单元均由至少一个电池串联连接构成，均流电路包括：第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块、第四开关模块、第五开关模块、第六开关模块、储能器件及控制模块，其中，第一开关模块，其第一端分别与第一电池单元的负极及第三开关模块的第一端连接，其第二端分别与第二开关模块的第一端、储能器件的正极、第四开关模块的第一端连接；第二开关模块，其第二端与第六开关模块的第一端、第一电池单元正极、第二电池单元正极连接；第三开关模块，其第二端分别与储能器件的负极、第六开关模块的第二端、第五开关模块的第一端连接；第四开关模块，其第二端分别与第二电池单元的负极、第五开关模块的第二端连接；第二电池单元的正极与第一电池单元的正极连接；控制模块，其分别与第一电池单元、第二电池单元、第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块、第四开关模块、第五开关模块、第六开关模块连接，用于采集第一电池单元的电流及第二电池单元的电流，并判断第一电池单元的电流及第二电池单元的电流是否均衡，当二者不均衡时，根据预设工作模式，通过控制每个开关模块的开断状态，使储能器件处于交替充电、放电状态，直至第一电池单元的电流及第二电池单元的电流处于均衡状态；当储能器件处于充电状态时，电流大的电池单元的电流回路中阻抗增加、电流减小；当储能器件处于放电状态时，电流小的电池单元的电流回路中阻抗减小、电流增加。
[0006]在一实施例中，第一开关模块包括：第一开关管及第一二极管，其中，第一开关管，其发射极分别与第一电池单元的负极、第三开关模块的连接第一端，其集电极分别与第二开关模块的第一端、储能器件的正极、第四开关模块的第一端连接，其控制端与控制模块连接；第一二极管与第一开关管反向并联连接。
[0007]在一实施例中，第二开关模块包括：第二开关管及第二二极管，其中，第二开关管，
其集电极分别与第一开关管的集电极、储能器件的正极、第四开关模块的第一端连接，其发射极与第六开关模块的第一端、第一电池单元正极、第二电池单元正极连接，其控制端与控制模块连接；第二二极管与第二开关管反向并联连接。
[0008]在一实施例中，第三开关模块包括：第三开关管及第三二极管，其中，第三开关管，其集电极分别与第一电池单元的负极、第一开关管的发射极连接，其发射极分别与储能器件的负极、第六开关模块的第二端、第五开关模块的第一端连接，其控制端与控制模块连接；第三二极管与第三开关管反向并联连接。
[0009]在一实施例中，第四开关模块包括：第四开关管及第四二极管，其中，第四开关管，其集电极分别与第一开关管的集电极、第二开关管的集电极、储能器件的正极连接，其发射极分别与第二电池单元的负极、第五开关模块的第二端连接，其控制端与控制模块连接；第四二极管与第四开关管反向并联连接。
[0010]在一实施例中，第五开关模块包括：第五开关管及第五二极管，其中，第五开关管，其集电极分别与第四开关管的发射极、第二电池单元的负极连接，其发射极分别与第三开关管的发射极、第六开关模块的第二端、储能器件的负极连接，其控制端与控制模块连接；第五二极管与第五开关管反向并联连接。
[0011]在一实施例中，第六开关模块包括：第六开关管及第六二极管，其中，第六开关管，其集电极与第二开关管的发射极、第一电池单元正极、第二电池单元正极连接，其发射极分别与第三开关管的发射极、第五开关管的发射极、储能器件的负极连接，其控制端与控制模块连接；第六二极管与第六开关管反向并联连接。
[0012]在一实施例中，储能器件包括：电容。
[0013]第二方面，本专利技术实施例提供一种均流电路的应用方法，基于第一方面的均流电路，应用方法包括：步骤S11：控制模块采集第一电池单元的电流及第二电池单元的电流，并判断二者是否处于均衡状态；步骤S12：当第一电池单元及第二电池单元的电流未处于均衡状态时，控制模块根据预设工作模式，通过控制每个开关模块的开断状态，使储能器件处于交替充电、放电状态，直至第一电池单元的电流及第二电池单元的电流处于均衡状态。
[0014]在一实施例中，预设工作模式包括电池单元放电模式及电池单元充电模式。
[0015]在一实施例中，当第一电池单元的电流大于第二电池单元的电流，且预设工作模式为电池单元放电模式时，控制模块根据预设工作模式，通过控制每个开关模块的开断状态，使储能器件处于交替充电、放电状态，直至第一电池单元的电流及第二电池单元的电流处于均衡状态的过程包括：步骤S21：在第一预设时间内，控制模块控制第四开关管处于闭合状态，第一开关管、第二开关管、第三开关管、第五开关管、第六开关管均处于断开状态，第一电池单元的电流从第一电池单元的正极依次流经第二二极管、储能器件、第三二极管，回到第一电池单元的负极，构成第一电流回路，储能器件充电，第一电流回路中的阻抗增加、电流减小，第二电池单元的电流从第二电池单元的正极依次流经第二二极管、第四开关管，回到第二电池单元的负极，构成第二电流回路，第二电流回路中的阻抗及电流均不变；步骤S22：在第二预设时间内，控制模块控制第四开关管、第六开关管均处于闭合状态，第一开关管、第二开关管、第三开关管、第五开关管均处于断开状态，第一电池单元的电流从第一电池单元的正极依次流经第六开关管、第三二极管，回到第一电池单元的负极，构成第三电流回路，第三电流回路中的阻抗、电流均不变，第二电池单元的电流从第二电池单元的正
极依次流经第六开关管、储能器件、第四开关管，回到第二电池单元的负极，构成第四电流回路，储能器件放电，第四电流回路中的阻抗减小、电流增大；步骤S23：返回步骤S21，直至第一电池单元的电流及第二电池单元的电流处于均衡状态为止，控制每个开关管均处于闭合状态。
[0016]在一实施例中，当第一电池单元的电流小于第二电池单元的电流，且预设工作模式为电池单元放电模式时，控制模块根据预设工作模式，通过控制每个开关模块的开断状态，使储能器件处于交本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种均流电路，其特征在于，所述均流电路用于均衡第一电池单元及第二电池单元的电流，所述第一电池单元及第二电池单元均由至少一个电池串联连接构成，所述均流电路包括：第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块、第四开关模块、第五开关模块、第六开关模块、储能器件及控制模块，其中，第一开关模块，其第一端分别与所述第一电池单元的负极及第三开关模块的第一端连接，其第二端分别与所述第二开关模块的第一端、所述储能器件的正极、所述第四开关模块的第一端连接；第二开关模块，其第二端分别与所述第六开关模块的第一端、第一电池单元正极、第二电池单元正极连接；第三开关模块，其第二端分别与所述储能器件的负极、所述第六开关模块的第二端、所述第五开关模块的第一端连接；第四开关模块，其第二端分别与所述第二电池单元的负极、所述第五开关模块的第二端连接；所述第二电池单元的正极与所述第一电池单元的正极连接；控制模块，其分别与第一电池单元、第二电池单元、第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块、第四开关模块、第五开关模块、第六开关模块连接，用于采集第一电池单元的电流及第二电池单元的电流，并判断第一电池单元的电流及第二电池单元的电流是否均衡，当二者不均衡时，根据预设工作模式，通过控制每个开关模块的开断状态，使储能器件处于交替充电、放电状态，直至第一电池单元的电流及第二电池单元的电流处于均衡状态；当所述储能器件处于充电状态时，电流大的电池单元的电流回路中阻抗增加、电流减小；当所述储能器件处于放电状态时，电流小的电池单元的电流回路中阻抗减小、电流增加。2.根据权利要求1所述的均流电路，其特征在于，所述第一开关模块包括：第一开关管及第一二极管，其中，第一开关管，其发射极分别与所述第一电池单元的负极、第三开关模块的连接第一端，其集电极分别与所述第二开关模块的第一端、所述储能器件的正极、所述第四开关模块的第一端连接，其控制端与所述控制模块连接；所述第一二极管与所述第一开关管反向并联连接。3.根据权利要求2所述的均流电路，其特征在于，所述第二开关模块包括：第二开关管及第二二极管，其中，第二开关管，其集电极分别与所述第一开关管的集电极、所述储能器件的正极、第四开关模块的第一端连接，其发射极与所述第六开关模块的第一端、第一电池单元正极、第二电池单元正极连接，其控制端与所述控制模块连接；所述第二二极管与所述第二开关管反向并联连接。4.根据权利要求3所述的均流电路，其特征在于，所述第三开关模块包括：第三开关管及第三二极管，其中，第三开关管，其集电极分别与所述第一电池单元的负极、所述第一开关管的发射极连接，其发射极分别与所述储能器件的负极、所述第六开关模块的第二端、所述第五开关模块的第一端连接，其控制端与所述控制模块连接；所述第三二极管与所述第三开关管反向并联连接。5.根据权利要求4所述的均流电路，其特征在于，所述第四开关模块包括：第四开关管及第四二极管，其中，
第四开关管，其集电极分别与所述第一开关管的集电极、第二开关管的集电极、所述储能器件的正极连接，其发射极分别与所述第二电池单元的负极、所述第五开关模块的第二端连接，其控制端与所述控制模块连接；所述第四二极管与所述第四开关管反向并联连接。6.根据权利要求5所述的均流电路，其特征在于，所述第五开关模块包括：第五开关管及第五二极管，其中，第五开关管，其集电极分别与所述第四开关管的发射极、所述第二电池单元的负极连接，其发射极分别与所述第三开关管的发射极、所述第六开关模块的第二端、所述储能器件的负极连接，其控制端与所述控制模块连接；所述第五二极管与所述第五开关管反向并联连接。7.根据权利要求6所述的均流电路，其特征在于，所述第六开关模块包括：第六开关管及第六二极管，其中，第六开关管，其集电极与所述第二开关管的发射极、第一电池单元正极、第二电池单元正极连接，其发射极分别与所述第三开关管的发射极、所述第五开关管的发射极、所述储能器件的负极连接，其控制端与所述控制模块连接；所述第六二极管与所述第六开关管反向并联连接。8.根据权利要求1所述的均流电路，其特征在于，所述储能器件包括：电容。9.一种均流电路的应用方法，其特征在于，基于权利要求1
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8任一项所述的均流电路，所述应用方法包括：步骤S11：控制模块采集第一电池单元的电流及第二电池单元的电流，并判断二者是否处于均衡状态；步骤S12：当所述第一电池单元及第二电池单元的电流未处于均衡状态时，控制模块根据预设工作模式，通过控制每个开关模块的开断状态，使储能器件处于交替充电、放电状态，直至第一电池单元的电流及第二电池单元的电流处于均衡状态。10.根据权利要求9所述的均流电路的应用方法，其特征在于，所述预设工作模式包括电池单元放电模式及电池单元充电模式。11.根据权利要求10所述的均流电路的应用方法，其特征在于，当所述第一电池单元的电流大于所述第二电池单元的电流，且所述预设工作模式为电池单元放电模式时，所述控制模块根据预设工作模式，通过控制每个开关模块的开断状态，使储能器件处于交替充电、放电状态，直至第一电池单元的电流及第二电池单元的电流处于均衡状态的过程包括：步骤S21：在第一预设时间内，所述控制模块控制所述第四开关管处于闭合状态，第一开关管、第二开关管、第三开关管、第五开关管、第六开关管均处于断开状态，所述第一电池单元的电流从所述第一电池单元的正极依次流经第二二极管、储能器件、第三二极管，回到所述第一电池单元的负极，构成第一电流回路，储能器件充电，第一电流回路中的阻抗增加、电流减小，所述第二电池单元的电流从所述第二电池单元的正极依次流经第二二极管、第四开关管，回到所述第二电池单元的负极，构成第二电流回路，第二电流回路中的阻抗及电流均不变；步骤S22：在第二预设时间内，所述控制模块控制所述第四开关管、第六开关管均处于闭合...

【专利技术属性】
技术研发人员：师长立，韦统振，尹靖元，叶泽雨，何俊强，张桐硕，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：