【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储能电池，具体涉及一种储能电池均衡装置及均衡方法。
技术介绍
1、由于电池单体的电压都比较低，例如锂电池单体的标称电压3.2v，因此需要多个电池单体串并联才能满足使用要求。对于电池单体来说，过充和过放都会影响使用寿命，甚至会导致发热起火爆炸事故。多个串联的电池单体(或电池pack)之间在使用过程中都会出现电压和荷电状态(soc)不一致的现象，储能系统的充电和放电都存在“木桶短板”效应，充电时只要有一个电池单体充满就得停止充电，放电时只要有一个电池单体放空就得停止放电，这极大地降低了电池的利用率。为了提高电池电量的一致性，电池单体间的均衡、pack间的均衡功能是当前需要解决的技术问题。
2、电池均衡分为主动式均衡和被动式均衡。主动均衡以电容、电感、变压器作为储能元件，通过开关器件使能量在单体之间或电池pack之间传递，属于非能耗型，大多原理都可等效为双向dc/dc电路。被动式均衡以在电池上并联固定的电阻为主，属于耗能型，当检测到电池电压高于阈值电阻接入，开始消耗能量。
3、常见的被动式均衡电路如图1所示，采用在电池上通过一个开关连接一个电阻的方式，控制方式比较简单，当电池电压高于阀值，闭合对应的开关，能量消耗在电阻上，缺点是消耗能量，并产生热量，大量的热量对电池安全存在隐患，需要考虑散热问题。
4、常见的主动式均衡电路如图2所示的变压器均衡电路，实际上可以看作是dc/dc电路。由于每个单体电池可以均衡放电，也可以均衡充电，因此与单体电池并联的每个开关器件必须是双向可控导通的，从而图
5、综上所述，现有技术中采用能耗型被动均衡、或者通过双向dc/dc变换器实现的主动均衡的电池均衡方式存在控制方式复杂、损耗大、可靠性不高、成本高等问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种储能电池均衡装置及均衡方法，所述储能电池均衡装置省去高频隔离变压器或双向dc-dc电路等，相比现有的主动均衡电路，具备损耗比较小，寿命长，成本低的优点。
2、本专利技术采取的技术方案为：
3、一种储能电池均衡装置，该装置包括：
4、开关k1～kn+1，开关s1～s5，开关管q1～q5，电阻r1、r2，超级电容c1～c4，限流电感l1，电池模块b1～bn；
5、电池模块b1的正极连接开关k1一端，
6、电池模块b1的负极分别连接电池模块b2的正极、开关k2一端；
7、电池模块b2的负极分别连接电池模块b3的正极、开关k3一端；
8、……，依次类推；
9、电池模块b2的负极分别连接电池模块b3的正极、开关k3一端；
10、电池模块b n-2的负极分别连接电池模块b n-1的正极、开关k n-1一端；
11、电池模块b n-1的负极分别连接电池模块b n的正极、开关k n一端；
12、电池模块b n的负极连接开关kn+1一端；
13、开关k2另一端、开关k4另一端、开关k5另一端、……，依次类推；开关k n-2另一端均连接到开关k n另一端；
14、开关k3另一端、开关k5另一端、开关k7另一端、……，依次类推；开关k n-1另一端、开关kn+1另一端均连接到开关k1另一端；
15、开关k1另一端分别连接电阻r1一端、开关s2一端、开关s3一端；
16、电阻r1另一端连接开关s1一端，开关s1另一端、开关s2另一端均连接限流电感l1一端，限流电感l1另一端分别连接开关s4一端、开关s5一端；
17、开关s3另一端连接电阻r2一端，电阻r2另一端连接开关k n另一端；
18、开关管q1的源极、开关管q2的源极、开关管q3的源极、开关管q4的源极、开关管q5的源极均连接开关k n另一端；
19、开关管q1的漏极分别连接开关s5另一端、超级电容c1一端；
20、开关管q2的漏极分别连接超级电容c1另一端、超级电容c2一端；
21、开关管q3的漏极分别连接超级电容c2另一端、超级电容c3一端；
22、开关管q4的漏极分别连接超级电容c3另一端、超级电容c4一端；
23、开关管q5的漏极分别连接超级电容c4另一端、开关s4另一端。
24、所述电池模块b1～bn为电池单体或电池组(pack)。
25、所述开关k1、k2、……kn、kn+1构成开关阵列，所述开关阵列、开关s3、电阻r2连接组成被动式均衡电路；
26、被动式均衡电路中，设电池bj电量最大，2≤j≤n-1,闭合开关kj、开关kj+1和开关s3，断开开关s1、s2，在电池bj非充电状态下,电阻r2消耗电池bj的能量，在电池bj充电情况下，充电电流一部分流过电阻r2，流过的电池bj的电流变小以等待其他电池充电。
27、本专利技术一种储能电池均衡装置及均衡方法，技术效果如下：
28、1)本专利技术一种储能电池均衡装置，既适用于电池单体间的均衡，图3中电池模块b1～bn为电池单体；也适用于电池组pack之间的均衡，图3中电池模块b1～bn为电池组。
29、2)本专利技术一种储能电池均衡装置中，有一路双向电子开关qm损坏，1≤m≤5，cp-2与cp-1作为一个电容使用，1＜p≤4，少了一次开关切换，但不会影响主动均衡电路的功能，可以实现一定的冗余。如果所有的双向电子开关q1～q5都损坏，可以启动被动均衡电路，保证电池均衡功能，可靠性更高。
30、3)本专利技术一种储能电池均衡装置，没有复杂的控制算法和电路，使其控制简单，装置可靠性高。
31、4)理论上vc4+vc3+vc2+vc1≈2vbx，超级电容上电电压和可达到2倍的电池电压，所以不仅可以实现高电压的电池向低电压的电池能量转移，也可以实现低电压的电池向高电压的电池能量转移，使使用方式更加灵活，也可以满足梯次利用电池的均衡功能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种储能电池均衡装置，其特征在于该装置包括：
2.根据权利要求1所述一种储能电池均衡装置，其特征在于：所述电池模块B1～Bn为电池单体或电池组。
3.根据权利要求1所述一种储能电池均衡装置，其特征在于：所述开关K1、K2、……Kn、Kn+1构成开关阵列，所述开关阵列、开关S3、电阻R2连接组成被动式均衡电路；
4.根据权利要求1所述一种储能电池均衡装置，其特征在于：所述开关阵列、开关S1～S5、超级电容C1～C4、限流电感L1、开关管Q1～Q5连接组成主动均衡电路，主动均衡电路包括奇数电池之间、偶数电池之间、奇偶数电池之间能量传递方式。
5.采用如权利要求4所述储能电池均衡装置的储能电池能量均衡方法，其特征在于，包括奇数电池之间能量传递方式：
6.根据权利要求5所述储能电池能量均衡方法，其特征在于，还包括：
7.根据权利要求6所述储能电池能量均衡方法，其特征在于，还包括偶数电池之间之间能量传递方式：
8.根据权利要求7所述储能电池能量均衡方法，其特征在于，还包括：
9.根据权利要求
...【技术特征摘要】
1.一种储能电池均衡装置，其特征在于该装置包括：
2.根据权利要求1所述一种储能电池均衡装置，其特征在于：所述电池模块b1～bn为电池单体或电池组。
3.根据权利要求1所述一种储能电池均衡装置，其特征在于：所述开关k1、k2、……kn、kn+1构成开关阵列，所述开关阵列、开关s3、电阻r2连接组成被动式均衡电路；
4.根据权利要求1所述一种储能电池均衡装置，其特征在于：所述开关阵列、开关s1～s5、超级电容c1～c4、限流电感l1、开关管q1～q5连接组成主动均衡电路，主动均衡电路包括奇数电池之间、偶数电池之间、奇偶数电池之...
【专利技术属性】
技术研发人员：张小龙，胡俊峰，陈磊，孙勇，胡磊，武文，王罗，刘瑞阔，王方政，张亚平，严耀亮，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。