一种新型的具有多路径的多单体直接均衡拓扑制造技术

本发明专利技术涉及新型的具有多路径的多单体直接均衡拓扑，均衡主电路包括n个串联储能单体B1、B2、B3、

【技术实现步骤摘要】
一种新型的具有多路径的多单体直接均衡拓扑


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体为一种新型的具有多路径的多单体直接均衡拓扑。

技术介绍

[0002]以电池和超级电容所组成的串联储能单体组广泛地应用于电动汽车、移动通讯和能源储备等领域，然而由于制造和使用过程中，各储能单体间自放电率，内阻，温度等参数特性都存在差异，无法保持一致性，致使串联储能单体组在使用过程中出现某些单体(组)过充过放现象，储能单体间的不一致性越加明显，导致串联储能单体组整体性能降低，影响了其使用寿命，因此，实现储能单体间地能量均衡，来保证储能单体间的一致性，是串联储能领域关注的关键性问题；
[0003]本专利技术要解决的技术问题，针对串联储能单体组，由于各储能单体参数差异带来的不一致性导致的安全问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供了一种新型的具有多路径的多单体直接均衡拓扑，来解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种新型的具有多路径的多单体直接均衡拓扑，能够实现串联储能单体(组)间的能量均衡，具体包括任意储能单体间、任意储能单体与单体组间、任意储能单体组间能量的直接均衡，解决了现有串联储能单体组应用过程中由于单体间不一致性导致的安全问题。
[0006]优选的，适用于各种类型的电池和超级电容器。
[0007]优选的，包括n个串联储能单体B1、B2、B3、
……
B
n
‑1、B
nr/>、1个反激变压器、1个二极管和2n+2个双向开关，n为大于1的正整数。每个储能单体B
n
阳极左右两侧都分别与双向开关S
2n
‑1和S
2n
相连；阴极左右两侧同样也分别与双向开关S
2n+1
和S
2n+2
相连。反激变压器T原边电感同名端与双向开关S1的漏极相连(非电池测)，非同名端与双向开关S2的漏极相连(非电池侧)；反激变压器T副边电感同名端与串联储能单体组的阴极相连，非同名端与二极管相连，最终连接至串联储能单体组的阳极。
[0008]优选的，2n+2个双向开关共源连接，由2个带体二极管的开关管串联而成，开关管可以是MOSFET或IGBT，通过相同的驱动信号直接控制，该双向开关无触点，工作在高频状态，开关损耗小，使用寿命长，有利于提高系统均衡效率。
[0009]优选的，反激变压器T实质上是一对互耦的储能电感，具有隔离，储能，传递能量的作用，其作为储能载体，大部分时间以电感形式使用，工作于Buck
‑
Boost工作模式，将富能单体或单体组的能量转移到亏能单体或单体组，实现能量均衡，而在富能单体或单体组放电回路双向开关开始关断而亏能单体或单体组重带你回路双向开关未完全开通的死区时间，则以反激变压器形式将原边绕组储存的能量反馈至副边绕组，进而回馈给串联储能单
体组，减少死区时间造成的能量损耗，同时抑制了高电压尖峰对电路带来的影响。
[0010]优选的，均衡方式灵活，通过控制2n+2个双向开关，可实现任意单体间、任意单体与单体组间、任意单体组间的能量直接传递，保证串联储能单体组中各单体的一致性。
[0011]本专利技术提供了一种新型的具有多路径的多单体直接均衡拓扑。具备以下有益效果：
[0012](1)、本专利技术的均衡对象可以是串联储能单体组任意单体或者任意单体组，无论均衡对象处于什么位置，都能够借助变压器作为载体实现能量的直接传递，因而均衡过程的能量传递路径短，均衡速度快。
[0013](2)、本专利技术均衡拓扑的均衡方式灵活，通过控制双向开关的开通和关断，能实现串联储能单体之间、串联储能单体与单体组之间、串联储能单体组与单体组之间的能量直接传递，通过“削峰填谷”，实现串联储能单体组的能量均衡，多种均衡模式选择，以针对串联电池组不同的失衡情况，进而提高均衡速度跟均衡效率，保证了串联储能单体组的安全可靠运行。
[0014](3)、本专利技术中变压器作为载体，其大部分时间以电感形式工作实现能量转移，均衡路径短，能量转换次数少，均衡过程损耗小，均衡效率较高。在双向开关管死区时间，采用变压器副边反馈的形式，将变压器原边绕组储存的能量反馈回串联电池组，抑制了高电压尖峰的同时降低了能量损耗，电路安全性和均衡效率得以提高。
附图说明
[0015]图1为本专利技术涉及的一种新型的具有多路径的多单体直接均衡拓扑电路图；
[0016]图2为本专利技术一种新型的具有多路径的多单体直接均衡拓扑具体实施方式一，任意储能单体间均衡；
[0017]图3为本专利技术一种新型的具有多路径的多单体直接均衡拓扑具体实施方式二，任意储能单体与单体组均衡；
[0018]图4为本专利技术一种新型的具有多路径的多单体直接均衡拓扑具体实施方式三，任意储能单体组与单体组均衡；
[0019]图5为本专利技术一种新型的具有多路径的多单体直接均衡拓扑控制系统框图。
具体实施方式
[0020]具体实施方式一：
[0021]以各储能单体的SOC或者端电压作为均衡指标，根据控制单元模块采样处理之后得到的各储能单体的SOC
i
和电压V
i
，如果同时满足(1)(2)或(3)(4)，则开启均衡模式：
[0022](1)SOC
L
≤SOC
i
≤SOC
H
[0023](2)|SOC
i
‑
SOC
avg
|＞ε1[0024](3)V
L
≤V
i
≤V
H
[0025](4)|V
i
‑
V
avg
|＞ε2[0026]其中，SOC
L
和V
L
分别为储能单体的下限SOC和下限截至电压，SOC
H
和V
H
分别为储能单体的上限SOC和上限截至电压，ε1和ε2分别为预设阈值。
[0027]任意储能单体之间的能量均衡，结合图2，以储能单体B1为富能单体，储能单体B4为
亏能单体为例进行详细说明。储能单体B1、B4，双向开关S1、S4、S8、S9和反激变压器原边电感构成了Buck
‑
Boost变换器。当双向开关S1、S4开通，富能单体B1对变压器原边电感持续储能。关断双向开关S1、S4，而双向开关S8、S9未开通期间，为死区时间，在死区时间段，变压器原边电感储能耦合到副边电感，并通过与二极管构成的反馈回路将耦合的部分能量转移到储能单体组。当双向开关、S8、S9开通后，能量不再借助变压器反馈回储能单体组，而是通过变压器原边电感向亏能单体B4释放，通过“削峰填谷”，实现能量从储能单体B1向B4传递。
[0028]具体实施方式二：
[0029]任意储能单体与任意储能单体组间的能量均衡，结合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型的具有多路径的多单体直接均衡拓扑，其特征在于：包括n个串联储能单体B1、B2、B3、
……
B
n
‑1、B
n
、1个反激变压器、1个二极管和2n+2个双向开关，n为大于1的正整数，每个储能单体Bn阳极左右两侧都分别与双向开关S
2n
‑1和S
2n
相连；阴极左右两侧同样也分别与双向开关S
2n+1
和S
2n+2
相连，反激变压器T原边电感同名端与双向开关S1的漏极相连，非同名端与双向开关S2的漏极相连；反激变压器T副边电感同名端与串联储能单体组的阴极相连，非同名端与二极管相连，最终连接至串联储能单体组的阳极。2.根据权利要求1所述的一种新型的具有多路径的多单体直接均衡拓扑，其特征在于：串联储能单体为各种类型的电池和超级电容器。3.根据权利要求1所述的一种新型的具有多路径的多单体直接均衡拓扑，其特征在于：双向开关共源连接，由2个带体二极管的开关管串联而...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洋，翁伟杰，姜伟，黄江东，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：