[发明专利]储能电池组均衡系统

说明书

本发明涉及一种储能电池组均衡系统包括电池组，整组电池组分为若干个小组，分别配备电池管理模块（BMU）、组内变换器、组间变换器和开关组，以加快均衡速度和不过多增加系统复杂度。本发明所提出的均衡方案不仅能实现整组电池内局部电池小组的内部电量均衡，而且能实现不同局部电池小组的组间均衡，能量损失少，均衡速度快，效率高，结构简单，成本低，适合用于大容量电池储能系统。

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其是一种储能电池组均衡系统。

背景技术

电池成组后因制造工艺水平和衰退速率差异产生单体性能不一致，相比单体电池性能会降低到80%以下，目前只能通过更换最差单体电池来解决，无疑会增加电池生产企业和用户的成本，已成为困扰电池储能应用的一个亟待解决的难题。

通过额外增加电池均衡系统来改善电池组性能被认为是切实可行的方案，其中不乏用电阻散热的被动均衡方案，但该方案因仅适用于充电过程、电阻发热和电池能量浪费的缺陷致使其应用范围狭窄；能量损失少的飞渡电容或储能电感方案因功率小和均衡速度慢的缺点，不适合用在大容量电池储能场合；通过DC/DC变换器、DC/AC变换器或二者相结合的方案更适合大容量电池储能。

目前基于DC/DC变换器和DC/AC变换器方案的研究多集中在电池组内局部单体间均衡的实现方式和如何提高变换器转换效率方面，很少考虑整组电池如何实现低成本、快速高效均衡问题，而这个问题又是大容量电池储能必须要解决的难题。

发明内容

本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种结构简单、高效快速均衡的储能电池组均衡系统，用以适应储能系统电池节数多、系统容量大的特点。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种储能电池组均衡系统包括电池组，整组电池组分为若干个小组，分别配备电池管理模块（BMU）、组内变换器、组间变换器和开关组，以加快均衡速度和不过多增加系统复杂度；组内变换器、组间变换器和开关组集成在BMU内；组内变换器用于实现小组内单体电池的均衡，其低压侧与开关组、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；组间变换器用于小组间的电池均衡，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构成回路；BMU内设置了主控单元，能够根据均衡策略控制开关组、组内变换器和组间变换器运行和停止；BMU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。

作为优选，组内变换器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。

作为优选，组内变换器运行工况具有低压大电流特点，单体电池端工作电压不高于5V，工作电流不高于5A，功率较低。因此其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，变压器变比根据电池类型及小组电池串联数量确定。

作为优选，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；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。其中电容通常需要并联电阻使用，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。为了防止产生偏磁现象，在变压器二次侧引入了钳位电容。所述开关管都连接了反并联二极管和电容，防止开关管高压损坏；该电路通过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。