一种集成环流抑制和荷电状态均衡电路的并联电池簇拓扑制造技术

本发明专利技术公开了一种集成环流抑制和荷电状态均衡电路的并联电池簇拓扑，环流抑制和荷电状态均衡电路由多个电压源与并联电池簇串联而成；其中，第一电压源至第n电压源的正端分别与第一电池簇至第n电池簇的负端相连接，第一电压源至第n电压源的负端连接在一起构成并联电池簇的负端；工作时，通过控制电压源的极性以及电压大小，控制相应电池簇的输出电流，从而控制不同并联簇之间的能量流动。本发明专利技术通过引入串联电容、双向变换器和中间母线实现电池簇的动态均衡，减少开关管数量，降低成本，电路简洁，效率高。效率高。效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种集成环流抑制和荷电状态均衡电路的并联电池簇拓扑


[0001]本专利技术属于汽车动力电池
，具体涉及一种集成环流抑制和荷电状态均衡电路的并联电池簇拓扑。

技术介绍

[0002]由于电池在生产制造、工作环境、老化程度上的不一致性，在储能系统充放电循环过程中，每个电池的荷电状态不一致。对于并联的电池簇，在充电过程中，会存在某一电池簇已充满，而其他电池簇未充满的情况，为了避免对该电池簇的过充电，其余电池簇将无法进一步充满；同样，在放电过程中，会存在某一电池簇已达到最小容许荷电状态，而其余电池簇仍可进一步放电的情况，为避免该电池簇过放电导致的损坏，所有并联串联的电池芯都将停止继续放电。由此可见，电池性能的不一致，将导致并联电池簇的可用容量收到限制，造成配置容量的浪费，增加储能系统的成本。
[0003]中国专利申请CN111916855A，该专利技术提供了一种电池并联均衡电路以及控制电路，包括N个并联的电池模块和串联的均衡装置。该均衡装置包括两个开关和限流电阻，通过限流电阻与开关的串并联结构，实现不同电压的电池之间的均衡，结构简单。
[0004]中国专利申请CN106712168A，该专利技术提供一种基于电感储能的并联电池簇双向无损均衡电路，该电路包括由多组双向开关构成的电池选通网络，以及用于存储能量的电感。两组并联的电池簇之间通过均衡电路和储能电感，可以将一电池簇的能量传递给另一个电池簇，也可以从另一个电池簇获得能量。因此，该均衡电路可以实现电池簇的动态均衡。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种集成环流抑制和荷电状态均衡电路的并联电池簇拓扑，通过引入串联电容、双向变换器和中间母线实现电池簇的动态均衡，减少开关管数量，降低成本，电路简洁，效率高。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种集成环流抑制和荷电状态均衡电路的并联电池簇拓扑，环流抑制和荷电状态均衡电路由多个电压源与并联电池簇串联而成；
[0008]其中，第一电压源U1、第二电压源U2、
……
、第n电压源U
n
的正端分别与第一电池簇B1、第二电池簇B2、
……
、第n电池簇B
n
的负端相连接，第一电压源U1至第n电压源U
n
的负端连接在一起构成并联电池簇的负端；
[0009]工作时，通过控制电压源的极性以及电压大小，控制相应电池簇的输出电流，从而控制不同并联电池簇之间的能量流动。
[0010]进一步的，环流抑制和荷电状态均衡电路具体为带有输出电容的变换器拓扑，包括电池簇、串联电容、双向变换器、中间母线电容以及双向DC/DC变换器；
[0011]各个电池簇的正端互相连接，作为并联电池簇的正端；各个电池簇的负端与串联电容串联，各个串联电容的负端相互连接，作为并联电池簇的负端；串联电容通过双向变换
器与中间母线电容相连，实现双向的能量传递。
[0012]进一步的，各个电池簇的正端互相连接，作为并联电池簇的正端具体为：
[0013]第一电池簇B1、第二电池簇B2、
……
、第n电池簇B
n
，电池簇B1、B2、
……
、B
n
的正端相互连接，作为并联电池簇的正端；所述串联电容包括第一串联电容C1、第二串联电容C2、
……
、第n串联电容C
n
，电池簇B1、B2、
……
、B
n
的负端分别与串联电容C1、C2、
……
、C
n
的正端相连，串联电容C1、C2、
……
、C
n
的负端相互连接，作为并联电池簇的负端。
[0014]进一步的，串联电容通过双向变换器与中间母线电容相连具体为：
[0015]串联电容C1、C2、
……
、C
n
分别通过第一双向变换器、第二双向变换器、
……
、第n双向变换器与中间母线电容C0相连。
[0016]进一步的，电压源具体由带有输出串联电容以及负载短路开关的双向变换器级联接在并联电池簇输出电容的DC/DC直流变换器组成。
[0017]进一步的，控制电路包括电池簇荷电状态监测电路和双向变换器控制电路；电池簇的荷电状态监测电路与控制电路连接，使所有电池簇的荷电状态都被控制电路检测；双向变换器以及双向DC/DC变换器中开关管的门极都与控制电路相连接，使所有开关管的开通和关断都由控制电路控制。
[0018]进一步的，双向变换器具体为带有负载短路开关的复合斩波电路；
[0019]母线电容C0与复合斩波电路的高压端相连，串联电容与复合斩波电路的低压端相连；
[0020]串联电容C1、C2、
……
、C
n
的正端与分别与负载短路开关M1、M2、
……
、M
n
的漏极相连，串联电容C1、C2、
……
、C
n
的负端与分别与负载短路开关M1、M2、
……
、M
n
的源极相连，共同接在并联电池簇的负端。
[0021]进一步的，双向DC/DC变换器具体为具有输出稳压功能的双向直流变换器，用于维持母线电容电压的稳定；
[0022]母线电容C0与直流变换器的输出端相连，并联电池簇输出电容与直流变换器电路的输入端相连。
[0023]进一步的，工作时，通过控制各个双向变换器中开关管的切换，将部分并联回路的功率通过并联电池簇公共输出母线传递给其他并联回路，从而实现各个电池簇之间换流的抑制和荷电状态的均衡控制。
[0024]进一步的，工作过程中满足以下等式：
[0025][0026]串联电容在环流抑制和荷电状态均衡过程中总的消耗功率为0，同时通过直流DC/DC变换器的稳压作用使中间母线电容电压波动幅值为零。
[0027]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
[0028]1、本专利技术通过引入串联电容、双向变换器、中间母线电容及双向DCDC变换器实现电池簇的动态均衡，减少开关管数量，降低成本，电路简洁，效率高。
[0029]2、本专利技术通过同时控制各个双向变换器中开关管的切换，将部分并联回路的功率通过双向变换器和中间母线传递给其他并联回路，从而实现各个电池簇之间环流的抑制和
荷电状态的均衡控制。
[0030]3、本专利技术通过控制各个双向DC/DC变换器开关管的切换，可以控制中间母线电容电压的稳定，从而更好的控制环流抑制以及荷电状态均衡。
[0031]4、本专利技术通过控制任意多个负载短路开关管的开通与关断，可以选择需要进行电流或者荷电状态均衡的电池簇进行能量流动，而不需要进行电流或者荷电状态均衡的电池簇进行闭锁，在对不同并联电池簇进行环流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成环流抑制和荷电状态均衡电路的并联电池簇拓扑，其特征在于，环流抑制和荷电状态均衡电路由多个电压源与并联电池簇串联而成；其中，第一电压源U1、第二电压源U2、
……
、第n电压源U
n
的正端分别与第一电池簇B1、第二电池簇B2、
……
、第n电池簇B
n
的负端相连接，第一电压源U1至第n电压源U
n
的负端连接在一起构成并联电池簇的负端；工作时，通过控制电压源的极性以及电压大小，控制相应电池簇的输出电流，从而控制不同并联电池簇之间的能量流动。2.根据权利要求1所述的一种集成环流抑制和荷电状态均衡电路的并联电池簇拓扑，其特征在于，环流抑制和荷电状态均衡电路具体为带有输出电容的变换器拓扑，包括电池簇、串联电容、双向变换器、中间母线电容以及双向DC/DC变换器；各个电池簇的正端互相连接，作为并联电池簇的正端；各个电池簇的负端与串联电容串联，各个串联电容的负端相互连接，作为并联电池簇的负端；串联电容通过双向变换器与中间母线电容相连，实现双向的能量传递。3.根据权利要求2所述的一种集成环流抑制和荷电状态均衡电路的并联电池簇拓扑，其特征在于，各个电池簇的正端互相连接，作为并联电池簇的正端具体为：第一电池簇B1、第二电池簇B2、
……
、第n电池簇B
n
，电池簇B1、B2、
……
、B
n
的正端相互连接，作为并联电池簇的正端；所述串联电容包括第一串联电容C1、第二串联电容C2、
……
、第n串联电容C
n
，电池簇B1、B2、
……
、B
n
的负端分别与串联电容C1、C2、
……
、C
n
的正端相连，串联电容C1、C2、
……
、C
n
的负端相互连接，作为并联电池簇的负端。4.根据权利要求2所述的一种集成环流抑制和荷电状态均衡电路的并联电池簇拓扑，其特征在于，串联电容通过双向变换器与中间母线电容相连具体为：串联电容C1、C2、
……
、C
n
分别通过第一双向变...

【专利技术属性】
技术研发人员：马智远，莫文雄，王勇，许中，栾乐，周凯，徐硕，崔屹平，彭和平，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：