[发明专利]一种串联电池电压主动均衡电路及蓄电系统

说明书

技术领域

本发明涉及电压均衡技术领域，特别是涉及一种串联电池电压主动均衡电路。

背景技术

基于电池或者超级电容等蓄电单体的储能装置已经广泛应用于电动汽车和新能源发电等领域中。由于单个蓄电单体所能提供的电压有限，如锂电池单体和超级电容单体的输出电压通常都低于5V，因此，通常将多个蓄电单体串联在一起来满足实际的高电压需求。但由于个体差异，串联在一起的蓄电池或者超级电容单体在充放电的过程中容易表现出电压不一致，并且随着使用次数的增多，这个电压差异会越来越明显。如果不采取措施解决这个问题，轻则影响蓄电单体的蓄电能力，重则导致蓄电单体损坏甚至引发爆照等安全事故。

为解决上述技术问题，现有技术中最为简单的解决方案是利用电阻给电压过高的电池或超级电容单体放电。但这种方案不仅造成了能量的浪费，也增加了蓄电系统的热管理负担。为了在确保蓄电单体电压一致性的同时实现能量的回收再利用，各种基于电力电子功率变换技术的串联电池电压主动均衡系统也相继被提出，比如利用Buck-Boost功率变化电路和开关电容功率电路，但基于Buck-Boost功率变换电路和开关电容功率电路的主动均衡系统中，这类系统用到的开关器件较多，结构复杂，成本高，且通常还需要配合复杂的控制算法。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种串联电池电压主动均衡电路，使用的开关器件少，结构简单，成本低，控制开关管导通和关断的算法也很简单；本发明的另一目的是提供一种包括上述串联电池电压主动均衡电路的蓄电系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种串联电池电压主动均衡电路，应用于蓄电系统，所述蓄电系统包括2N个依次串联的蓄电单元，N为正整数，该电路包括N个电感、2N个开关管及N-1个电容，其中，第一开关管、第三开关管直至第2N-1开关管同时导通或关断，第二开关管、第四开关管直至第2N开关管同时导通或关断，第2i-1开关管与第2i开关管互补导通，i为不大于N的正整数；

第i电感的第一端与第2i-1蓄电单元的正极连接，第i电感的第二端分别与第2i-1开关管的第二端及第2i开关管的第一端连接，所述第2i开关管的第二端与第2i蓄电单元的正极连接，第2i-1开关管的第一端与第2i-1蓄电单元的负极连接，N-1个电感的第二端还分别一一对应与N-1个电容的第一端连接，N-1个电容的第二端连接，剩下的一个电感的第二端直接与N-1个电容的第二端连接。

优选地，该电路还包括：

设置在所述剩下的一个电感的第二端及N-1个电容的第二端连接的公共点之间的电容。

优选地，该电路还包括：

N个电阻，其中，第i电阻与第i电感串联连接。

优选地，该电路还包括：

N个谐振电感器，其中，第i谐振电感器与第i电容串联连接。

优选地，所述开关管为NMOS，其中，NMOS的源极作为所述开关管的第一端，NMOS的漏极作为所述开关管的第二端。

优选地，所述开关管为PMOS，其中，PMOS的漏极作为所述开关管的第一端，PMOS的源极作为所述开关管的第二端。

优选地，所述蓄电单元为单一电池单体或者由多个单一电池单体串联构成的电池组或者单一超级电容单体或者由多个单一超级电容单体串联而成的超级电容组。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种蓄电系统，包括2N个依次串联的蓄电单元，N为正整数，还包括如上述所述的串联电池电压主动均衡电路。

本发明提供了一种串联电池电压主动均衡电路，应用于蓄电系统，蓄电系统包括2N个依次串联的蓄电单元，N为正整数，该电路包括N个电感、2N个开关管及N-1个电容，其中，第一开关管、第三开关管直至第2N-1开关管同时导通或关断，第二开关管、第四开关管直至第2N开关管同时导通或关断，第2i-1开关管与第2i开关管互补导通，i为不大于N的正整数；第i电感的第一端与第2i-1蓄电单元的正极连接，第i电感的第二端分别与第2i-1开关管的第二端及第2i开关管的第一端连接，第2i开关管的第二端与第2i蓄电单元的正极连接，第2i-1开关管的第一端与第2i-1蓄电单元的负极连接，N-1个电感的第二端还分别一一对应与N-1个电容的第一端连接，N-1个电容的第二端连接，剩下的一个电感的第二端直接与N-1个电容的第二端连接。