[实用新型]一种储能元件的均压电路

说明书

本实用新型涉及电子电路技术领域，公开了一种储能元件的均压电路，包括依次串联连接的逆变电路和n个充电单元PCU；第i个充电单元PCU_i包括储能电容C_i和储能模块PSU_i；第一个充电单元PCU₁中的储能电容C₁的第一端、储能模块PSU₁的第二输入端与所述逆变电路的输出端相连；储能电容C_i的第二端分别与储能模块PSU_i的第二输入端、储能电容C_i+1的第一端相连；储能模块PSU_i的第一输入端分别与储能电容C_i+1的第一端、储能模块PSU_i+1的第二输入端相连；其中，n为大于1小于等于1000的自然数；i为大于等于1小于等于n的自然数；本实用新型电路结构简单，无复杂元器件，通过电容能量转移实现电压均衡，能量损耗小，能量利用率高，成本低。

技术领域

本实用新型属于电子电路技术领域，更具体地，涉及一种储能元件的均压电路。

背景技术

在交流电路中，无功率、能量消耗，只用于能量交换的元器件称为储能元件，常见的储能元件包括超级电容器和二次电池。

超级电容器(Supercapacitors，ultra-capacitor)，又名电化学电容器(Electrochemical Capacitors)、双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容，是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。超级电容具有超大的容量，可以反复充放电数十万次，被广泛应用于轨道交通、光伏发电、风能发电、电动汽车等多种领域。在实际应用中，由于超级电容单体工作的电压不高，因而通常需要将多个超级电容器串联构成超级电容器组，再组成储能装置，以满足实际应用的储能容量和电压等级的需求。

由于同型号超级电容器特性参数的分散性，在串联组成的超级电容器组正常充放电或待机状态下，单体超级电容器之间电压会出现不均衡的问题，甚至会因为过充和多放而造成超级电容器的永久损坏，从而使得储能装置失效。因此，为了使串联电容组能够达到最大的容量利用率，同时尽量减少电容损坏的可能性，延长电容组的使用寿命，必须对串联电容组中的电容单元进行电压均衡管理。

目前，超级电容器的串联电压均衡技术主要有能耗型和能量转移法两类。能量消耗法的典型代表为开关电阻法，是目前工业应用最多的方法，具有结构简单、成本低等优点，但均衡能量有相当部分耗散在电阻上，电路效率较低。能量转移法主要有“飞度电容法”、传统多绕组变压器法、DC-DC变换器法等，能量转移法的工作效率高，电容电压均压速度快，但增加较多元器件和开关，电路结构和控制方法复杂，成本较高。

二次电池又名蓄电池，俗称可多次重复充电电池，广泛应用于工业、农业、军事、商业及民用领域，几乎所有使用电能的场合都会用到蓄电池。特别是电动汽车等绿色交通工具的大力发展，更加促进了蓄电池行业及相关技术的发展。二次电池主要有镍镉电池、碱锰充电电池、镍氢电池、锂(离子)/锂聚电池、铅蓄电池等类型。

实际应用中，为满足电动汽车等大功率设备的工作电压和电流要求，必须将单体电池串联使用，以提高电池组的输出电压，串联使用能够获得更大的电池容量。但是在电池生产过程中，由于材料和工艺上存在不一致，电池组中各基本单元之间仍然存在一些差异。在串联电池组使用过程中，当一些电池单元被充满电时，而另一些单元尚需继续充电，这使得已充满电的单元发生过充电现象，过充电对蓄电池产生非常不利的影响。相反，长期充电不足的蓄电池使蓄电池容量下降，内阻增加，显著减少电池寿命。因此，在充电过程中，如何减弱或消除蓄电池的过充和充电不足现象，也就是蓄电池均衡技术，是电动汽车等行业发展的关键技术之一。