[发明专利]储能电池组均衡系统

权利要求书

1.一种储能电池组均衡系统，包括电池组（1），其特征是：整个电池组（1）分为若干个小组，分别配备电池管理模块（2）、组内变换器（3）、组间变换器（4）和开关组（5），组内变换器（3）、组间变换器（4）和开关组（5）集成在电池管理模块（2）内；组内变换器（3）低压侧与开关组（5）、单体电池构成低压回路，高压侧直接连接于小组电池组端构成高压回路，用于实现小组内单体电池的均衡；组间变换器（4）一侧与小组电池组端直接连接构成回路，另一侧连接至电池管理模块供电总线（6）构成回路，用于小组间的电池均衡；电池管理模块（2）内设置了主控单元，能够根据均衡策略控制开关组（5）、组内变换器（3）和组间变换器（4）运行和停止；电池管理模块（2）内还集成了电池电压采集电路，能够实时采集电池电压，用于保护电池免于过充和过放，同时为均衡策略的执行提供电压数据。

2.根据权利要求1所述的储能电池组均衡系统，其特征是：组内变换器（3）为带隔离变压器的双向DC/DC变换器，能够将能量在电池小组与同组单体电池间双向传递，不受整组电池充电、放电或开路状态影响。

3.根据权利要求1所述的储能电池组均衡系统，其特征是：组内变换器（3）拓扑结构采用推挽半桥形式，隔离变压器一次侧采用推挽电路，隔离变压器二次侧采用半桥电路。

4.根据权利要求3所述的储能电池组均衡系统，其特征是：上述隔离变压器一次侧由2个开关管的源极和漏极推挽相连，开关管剩余的漏极和源极与变压器原边绕组相连，变压器原边绕组带中心抽头，串接储能电感后接入输入端正极，储能电感和滤波电容组成低通滤波电路；上述变压器二次侧为半桥拓扑电路，由2个串联的等电容值电容和2个串联的开关管并联后组成桥，桥臂连接变压器的副边绕组，其中电容并联电阻使用，给电容提供放电回路，吸收电容的电能，防止电容的放电电流过大，避免对与之并联的器件造成损坏。

5.根据权利要求4所述的储能电池组均衡系统，其特征是：上述半桥电路通过PWM驱动芯片控制开关管的开通和关断，利用变压器和储能电感传递电能，能够实现能量的双向流动，同时变压器起到隔离作用，可防止电路故障导致的电池间短路，提高了电路可靠性。

6.根据权利要求1所述的储能电池组均衡系统，其特征是：开关组（5）由三部分组成，偶数序号开关一端连接至奇数节号电池负极，另一端连接在一起；奇数序号开关一端连接至偶数节号电池负极，另一端连接在一起；两个单刀双掷开关的不动端分别连接至上述两组开关，动端分别连接至组内变换器的低压端，开关组（5）构成了单体电池的充放电通路。

7.根据权利要求1所述的储能电池组均衡系统，其特征是：组间变换器（4）可以根据电池管理模块（2）的供电方式设计为DC/DC变换器或DC/AC变换器，而且具有双向变换功能，能实现电池能量在不同电池小组间传递，其中DC/DC变换器也采用与组内变换器（3）电路拓扑相同的推挽半桥拓扑形式。

8.根据权利要求1所述的储能电池组均衡系统，其特征是：单体电池和电池小组都具有能量存储功能，在电池能量转移过程中不会出现输出和输入能量不匹配的问题。

9.根据权利要求1所述的储能电池组均衡系统，其特征是：电池小组内均衡策略以组内单体电池电压为基础，当单体电压极差值达到阈值启动均衡，高电压电池向电池小组放电，低电压电池从电池小组接收充电，直至小组单体电池电压极差低于阈值为止；同时设置单体电压上下限阈值，超出阈值时不启动均衡，以避免电池因过充或过放而损坏。

10.根据权利要求1所述的储能电池组均衡系统，其特征是：电池小组间均衡策略以小组组端电压为基础，当组端电压极差值达到阈值启动均衡，组端电压高的电池小组向供电总线（6）释放电能，同时组端电压低的电池小组从供电总线（6）接受电能，直至小组单体电池电压极差低于阈值为止；同时设置单体电压上下限阈值，超出阈值时不启动均衡，以避免电池因过充或过放而损坏，该过程要控制放电和充电同步执行，以达到充放电能量相匹配。