專利名稱：串聯(lián)儲能元件組的電壓主動均衡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于均衡串聯(lián)儲能元件組(電池組或超級電容組)的電壓的
>J-U ρ α
裝直。
背景技術(shù)：
電動汽車等電動交通工具是近年來興起的新型交通工具，其以節(jié)約能源、綠色環(huán)保得到廣泛關(guān)注，近年來，隨著電力電子技術(shù)和電池、超級電容器技術(shù)的快速發(fā)展，電動汽車的發(fā)展也非常迅速。電動汽車?yán)么蠊β蕜恿﹄姵亟M或超級電容器模組來提供能量來源，電動汽車儲能元件組工作電壓等級一般為300 400V，純電動巴士的電壓等級更高，通常為400 600V左右，因此為了滿足設(shè)計指標(biāo)，必然要求多節(jié)電池單體或超級電容器單體的串聯(lián)使用。但是由于儲能元件單體內(nèi)部特性差異、工作溫度和循環(huán)使用次數(shù)的差別，所表現(xiàn)出來的單體行為也會有所區(qū)別，具體體現(xiàn)為單體電壓不平衡。理想情況下，如果單體的性能完全一致，那么儲能元件組的端電壓除以串聯(lián)電池的量就是每只單體的電壓，所以通過檢測儲能元件組的端電壓即可實現(xiàn)成組單體過充電和過放電控制。但是，由于單體在生產(chǎn)和使用過程中不可能做到完全一致，即便在單體出廠的時候經(jīng)過嚴(yán)格篩選后配組的單體，也會由于單體的使用環(huán)境、溫度場以及自放電性能等差異使得單體在使用一段時間后在直流內(nèi)阻、容量以及充電荷狀態(tài)等方而出現(xiàn)差異，所以單體的不一致性問題是必然的。影響電動汽車推廣應(yīng)用的主要因素包括儲能元器件的安全性和使用成本問題，延長單體的使用壽命是降低使用成本的有效途徑之一。為確保單體性能良好，安全，并延長單體使用壽命，在電動汽車中對儲能元件組進行充電時，需采用單體均衡系統(tǒng)對單體進行合理有效的均衡管理和監(jiān)控。另外除了電動汽車，任何含有大功率儲能單元的系統(tǒng)都需要單體均衡系統(tǒng)，例如電動汽車換電站、配合智能電網(wǎng)建設(shè)的儲能電站等，由此可見，單體均衡系統(tǒng)在大功率儲能系統(tǒng)中的重要性。傳統(tǒng)的單體管理均衡方法采用電阻放電，均衡效果一般，并且耗電嚴(yán)重，單體主動均衡技術(shù)近年來得到快速發(fā)展，一些專利已經(jīng)給出主動式均衡的方法。例如申請?zhí)枮镃N201110142840. 8的中國專利提出了一種基于雙向升降壓變換器的總線式電池組均衡方法，如圖I所示，它涉及一種電池組的電壓均衡方法。該發(fā)明的方法基于雙向升降壓變換器、開關(guān)陣列、一號濾波電路、二號濾波電路、單體電池電壓檢測電路和控制器實現(xiàn)；雙向升降壓變換器主要是控制均衡電流的大小和流動方向，濾波電路是消除均衡電流的脈動性，避免大幅度脈動的均衡電流對被均衡電池的脈動沖擊，開關(guān)陣列選擇控制被均衡的電池接入相應(yīng)端的均衡總線。又如，申請?zhí)枮镃N200910176662. 3的中國專利公開了一種鋰電池組主動均衡方法，如圖2所示，該專利采用boost技術(shù)和法拉電容，可用于大容量的串聯(lián)鋰電池組靜置時的電壓均衡。再如，申請?zhí)枮镃N201110101124. 5的中國專利公開了一種動力鋰離子電池的主動均衡系統(tǒng)及均衡方法，如圖3所示，其包括電池模塊，電池模塊通過電池組電壓采樣模塊與均衡控制器的輸入端相連；電池模塊內(nèi)任意單體電池通過單體電池電壓測量模塊與均衡控制器的輸入端相連，電池模塊內(nèi)任意單體電池均與電量均衡模塊相連，電量均衡模塊與均衡控制器的輸出端相連；當(dāng)單體電池電壓、電池模塊內(nèi)單體電池的平均電壓值間與均衡控制器設(shè)定的電壓關(guān)系相對應(yīng)時，均衡控制器向電量均衡模塊輸出均衡控制信號，對電池模塊內(nèi)相應(yīng)的單體電池主動均衡，使單體電池電壓、電池模塊內(nèi)單體電池的平均電壓值與均衡控制器內(nèi)設(shè)定的電壓關(guān)系相匹配。上面三個專利中的主動均衡均是通過檢測各電池單體的電壓,將電壓高的電池能量通過電容逐一直接地傳遞到電壓低的電池中，因此，要實現(xiàn)電池均衡的目的，需要經(jīng)多次能量傳輸才能基本達到電池均衡，所以均衡速度較慢，不適合高電壓(串聯(lián)電池數(shù)量多)，大容量的串聯(lián)電池組；此外，上述三個專利中的每個儲能單元均需要兩個開關(guān)器件及兩套驅(qū)動電路，所以造成電路器件較多，電路復(fù)雜，成本較聞。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提出一種能彌補大功率儲能元件組在使用過程中的不一致性的電壓主動均衡系統(tǒng)，該系統(tǒng)所用到的電路均衡器件少，電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低。 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出一種串聯(lián)儲能元件組的電壓主動均衡系統(tǒng)，用以均衡由至少兩個儲能元件單體串聯(lián)構(gòu)成的儲能元件組的電壓，所述電壓主動均衡系統(tǒng)包括一電壓檢測單元、一控制單元、至少兩個均衡電路單元以及一均衡總單元，每個均衡電路單元并聯(lián)一個所述儲能元件單體；所述均衡總單元分別與每個均衡電路單元并聯(lián)；所述電壓檢測單元分別與各儲能元件單體相連，以檢測各儲能元件單體的輸出電壓；所述控制單元分別與各均衡電路單元相連，以將各儲能元件單體的高于單體平均電壓的電量分別儲存在各均衡電路單元中；所述控制單元還與所述均衡總單元相連，以將儲存在各均衡電路單元中的電量轉(zhuǎn)移至所述均衡總單元中，再通過所述均衡總單元對所述儲能元件組再充電，從而實現(xiàn)儲能元件組中的各儲能元件單體的電壓均衡。優(yōu)選地，每個均衡電路單元均包括一開關(guān)電容和一受所述控制單元控制而導(dǎo)通或關(guān)斷的充電開關(guān)，所述開關(guān)電容和所述充電開關(guān)串聯(lián)構(gòu)成一過壓充電支路，所述過壓充電支路再與所述儲能元件單體并聯(lián)，且所述開關(guān)電容的正極與所述儲能元件單體的正極對應(yīng)。優(yōu)選地，所述均衡電路單元還包括一整流二極管，所述整流二極管串聯(lián)連接在所述過壓充電支路中，以杜絕所述開關(guān)電容對所述儲能元件單體反向充電。優(yōu)選地，所述均衡總單元包括一變換器、一大容量的儲能電容、一受所述控制單元控制而導(dǎo)通或關(guān)斷的轉(zhuǎn)移切換開關(guān)和一受所述控制單元控制而導(dǎo)通或關(guān)斷的升壓切換開關(guān)；所述儲能電容與所述轉(zhuǎn)移切換開關(guān)串聯(lián)構(gòu)成一儲能轉(zhuǎn)移支路，所述儲能轉(zhuǎn)移支路再分別與所述各均衡電路單元的開關(guān)電容并聯(lián)，且所述儲能電容的正極與所述開關(guān)電容的正極對應(yīng)；所述儲能電容與所述升壓切換開關(guān)串聯(lián)構(gòu)成一儲能升壓支路，所述儲能升壓支路再與所述變換器的兩輸入端并聯(lián)，所述變換器的兩輸出端分別與所述儲能元件組的兩端并聯(lián)。優(yōu)選地，所述均衡總單元還包括多個整流二極管，每個開關(guān)電容與至少一個所述整流二極管串聯(lián)后再與所述儲能轉(zhuǎn)移支路并聯(lián)，以杜絕所述儲能轉(zhuǎn)移支路中的儲能電容對所述開關(guān)電容反向充電。[0011]優(yōu)選地，所述變換器的輸出端與至少一整流二極管串聯(lián)后再與所述儲能元件組的兩端并聯(lián)，以杜絕所述儲能元件組中的電能反流至所述變換器中。優(yōu)選地，所述儲能元件單體為電池或超級電容。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下有益效果該儲能元件組的電壓均衡系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡單，其相比現(xiàn)有技術(shù)中的電壓均衡系統(tǒng)，省去了驅(qū)動電路，減少了開關(guān)的數(shù)量，降低了成本。

圖I為現(xiàn)有技術(shù)中一種電池組電壓均衡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)中另一種電池組電壓均衡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖3為現(xiàn)有技術(shù)中又一種電池組電壓均衡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖4為本實用新型串聯(lián)儲能元件組的電壓主動均衡系統(tǒng)的方框結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實用新型串聯(lián)儲能元件組的電壓主動均衡系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)方框圖。
具體實施方式
實施例一串聯(lián)儲能元件組的電壓主動均衡方法。該串聯(lián)儲能元件組的電壓主動均衡方法用以均衡由至少兩個儲能元件單體串聯(lián)構(gòu)成的儲能元件組的電壓，本實用新型的儲能元件單體既可以為電池，也可以為超級電容，對應(yīng)地，儲能元件組既可以為由電池串聯(lián)而構(gòu)成的電池組，也可以為由超級電容串聯(lián)而構(gòu)成的超級電容組。該方法包括如下步驟步驟a :使串聯(lián)儲能元件組中的每個儲能元件單體均并聯(lián)一開關(guān)電容，檢測每個儲能元件單體的電壓，當(dāng)檢測到某個儲能元件單體的輸出電壓高于單體平均電壓時，啟動與該儲能元件單體并聯(lián)的開關(guān)電容并對該開關(guān)電容充電；步驟b :將充電后的開關(guān)電容的電能傳送到一個大容量的儲能電容中，再將該儲能電容中的電能通過升壓變換器傳送至儲能元件組的兩端，對儲能元件組進行再充電，以實現(xiàn)儲能元件組電能的重新分配。簡言之，該方法主要是通過檢測儲能元件組中的各儲能單體的電壓，將多余電能從高于平均電壓的儲能單體轉(zhuǎn)移到一開關(guān)電容中，待所有高于平均電壓的儲能單體中的多余電能均轉(zhuǎn)移到各開關(guān)電容之后，統(tǒng)一將電能轉(zhuǎn)移到一儲能電容中，再利用儲能電容將電能回饋到整個串聯(lián)儲能元件組，而不是將各高于平均電壓的儲能單體中的電能逐個直接回饋到串聯(lián)儲能元件組中，因此，這種均衡方法在提高均衡速度的同時，也提高了均衡效率。為了方便控制各開關(guān)電容工作，上述每個開關(guān)電容先與一充電開關(guān)串聯(lián)后再與對應(yīng)的儲能元件單體并聯(lián)，且，所有開關(guān)電容還通過同一個轉(zhuǎn)移切換開關(guān)與儲能電容并聯(lián)，充電開關(guān)與轉(zhuǎn)移切換開關(guān)以互補導(dǎo)通的方式運行，從而有效確保了將所有高出平均電壓的儲能單體中的多余電能均轉(zhuǎn)移到各開關(guān)電容之后，再統(tǒng)一將電能回饋到整個串聯(lián)儲能元件組。鑒于每個開關(guān)電容在工作時是獨立的，所以，為了提高工作效率，如果上述步驟a中檢測到有兩個以上儲能元件單體的電壓高于單體平均電壓，則允許與該兩個以上儲能元件單體相連的充電開關(guān)以相同方式工作(同時導(dǎo)通或同時關(guān)斷)，從而使得各高于平均電壓的儲能元件單體的多余電能夠在同一時間分別轉(zhuǎn)移到不同的開關(guān)電容中，提高了轉(zhuǎn)移效率，避免了分時轉(zhuǎn)移而造成的效率低下。因此，本實用新型提供的上述儲能元件組的電壓均衡方法在提高電壓均衡速度的同時，也提高了均衡的效率，能夠適合高電壓、大電容的串聯(lián)儲能元件組，市場推廣優(yōu)勢明顯，前景廣闊。實施例二 :串聯(lián)儲能元件組的電壓主動均衡系統(tǒng)。該電壓主動均衡系統(tǒng)是基于上述電壓主動均衡方法而設(shè)計，其大致的結(jié)構(gòu)如圖4所示。該實施例中的儲能元件組為由η個電池11、12、13……In串聯(lián)而成的電池組1，該實施例中的電壓主動均衡系統(tǒng)包括一電壓檢測單元(圖中未示出)和一控制單元(圖中未示出)、η個均衡電路單元21、22、23……2η以及一均衡總單元3，每個均衡電路單元并聯(lián)一個電池(如圖中的均衡電路單元21與電池11并聯(lián),均衡電路單元22與電池22并聯(lián))均衡總單元3分別與每個均衡電路單元11、12、13……In并聯(lián)；電壓檢測單元分別與各電池相連， 以檢測各電池的輸出電壓；控制單元分別與各均衡電路單元11、12、13……In相連，以將各
電池11、12、13......In的高于平均電壓的電量分別儲存在各均衡電路單元11、12、13......In
中；控制單元還與均衡總單元相連，以將儲存在各均衡電路單元11、12、13......In中的電量
轉(zhuǎn)移至均衡總單元3中，再通過均衡總單元3對電池組再充電，從而實現(xiàn)電池組中各電池的電壓均衡。圖5為上述電壓主動均衡系統(tǒng)應(yīng)用在三個電池串聯(lián)系統(tǒng)中的電路結(jié)構(gòu)圖，如圖所示，該電壓主動均衡系統(tǒng)包括一電壓檢測單元(圖中未示出)和一控制單元(圖中未示出)、三個均衡電路單元21、22、23以及一均衡總單元3。該三個均衡電路單元21、22、23分別并聯(lián)在三個電池11、12、13的兩端，用于分別轉(zhuǎn)移三個電池11、12、13的高于平均電壓的電能。三個均衡電路單元21、22、23的電路結(jié)構(gòu)相同，以其中一個均衡電路單元21為例，其包括一開關(guān)電容Cl和一受控制單元控制而導(dǎo)通或關(guān)斷的充電開關(guān)SI，開關(guān)電容Cl和充電開關(guān)SI串聯(lián)構(gòu)成一過壓充電支路，過壓充電支路再與電池BI并聯(lián)，且開關(guān)電容Cl的正極與電池BI的正極對應(yīng)。此外，該均衡電路單元還包括一整流二極管D1，該整流二極管Dl串聯(lián)連接在過壓充電支路中，整流二極管Dl的正極與開關(guān)電容Cl的負極相連，整流二極管Dl的負極與電池BI的負極相連，從而使由電池BI、開關(guān)SI、開關(guān)電容Cl以及整流二極管Dl構(gòu)成的回路中的電流方向只能是圖中的逆時針方向，防止了開關(guān)電容Cl對電池BI反向充電。均衡總單元3包括一變換器Τ、一大容量的儲能電容CO、一受控制單元控制而導(dǎo)通或關(guān)斷的轉(zhuǎn)移切換開關(guān)SOl和一受控制單元控制而導(dǎo)通或關(guān)斷的升壓切換開關(guān)S02。儲能電容CO與轉(zhuǎn)移切換開關(guān)SOl串聯(lián)構(gòu)成一儲能轉(zhuǎn)移支路，儲能轉(zhuǎn)移支路再分別與各均衡電路單元的開關(guān)電容Cl、C2或C3并聯(lián)，且儲能電容CO的正極與各開關(guān)電容Cl、C2和C3的正極對應(yīng)。儲能電容CO與升壓切換開關(guān)S02串聯(lián)構(gòu)成一儲能升壓支路，儲能升壓支路再與變換器T的兩輸入端并聯(lián)，變換器T的兩輸出端分別與電池組I的兩端并聯(lián)。同樣，為限制電流方向，該均衡總單元I還包括六個整流二極管D4、D5、D6、D7、D8、D9，開關(guān)電容Cl與兩個整流二極管D4、D5串聯(lián)后再與儲能轉(zhuǎn)移支路并聯(lián)，同樣開關(guān)電容C2也與兩個整流二極管D6、D7串聯(lián)后再與儲能轉(zhuǎn)移支路并聯(lián)，開關(guān)電容C3也與兩個整流二極管D8、D9串聯(lián)后再與儲能轉(zhuǎn)移支路并聯(lián)，從而防止儲能電容CO對三個開關(guān)電容Cl、C2和C3反向充電。變換器T的兩輸入端與由儲能電容CO與升壓切換開關(guān)S02串聯(lián)構(gòu)成一儲能升壓支路并聯(lián)，變換器T的輸出端與一整流二極管DlO串聯(lián)后再與電池組的兩端并聯(lián)，以防止電池組I中的電能反流至變換器T中。儲能電容CO和轉(zhuǎn)移切換開關(guān)SOl為所有均衡電路單元21、22、23共享，開關(guān)S02和變壓器T構(gòu)成一個升壓變換器，轉(zhuǎn)移切換開關(guān)SOl和均衡電路單元21的充電開關(guān)SI、S2、S3之間以互補導(dǎo)通的方式工作，從而實現(xiàn)將各電池BI、B2、B3高于平均電壓的能量通過相應(yīng)的開關(guān)電容C1、C2、C3轉(zhuǎn)移到儲能電容CO上，再通過升壓變換器傳送到電池組I兩端進行重新分配。該電路的具體工作原理如下當(dāng)電壓檢測單元檢測到電池BI上的電壓過高時，控制單元控制充電開關(guān)SI和轉(zhuǎn)移切換開關(guān)SOl以互補導(dǎo)通的方式高頻運行，每個導(dǎo)通時間為半個周期(為保證安全，應(yīng)預(yù)留死區(qū)時間)，而開關(guān)S2和S3為關(guān)斷狀態(tài)，電池BI上的能量通過開關(guān)電容Cl傳送到儲能電容CO，之后，控制單元控制升壓切換開關(guān)S02導(dǎo)通，使儲能電容CO兩端的電壓作為變壓 器T的輸入電壓，通過變壓器T將電能返回電池組I兩端進行重新分配。即單體BI通過
51-C1-S01-C0-S02-T路徑進行放電將能量傳送到電池組I兩端對電池組I進行再充電。當(dāng)電壓檢測單元檢測到電池B2上的電壓過高時，控制單元控制充電開關(guān)S2和轉(zhuǎn)移切換開關(guān)SOl以互補導(dǎo)通的方式高頻運行，每個導(dǎo)通時間為半個周期(為保證安全，應(yīng)預(yù)留死區(qū)時間)，而開關(guān)SI和S3為關(guān)斷狀態(tài)，單體B2上的能量通過開關(guān)電容C2傳送到儲能電容CO，之后，控制單元控制升壓切換開關(guān)S02導(dǎo)通，使儲能電容CO兩端的電壓作為變壓器T的輸入電壓，通過變壓器T將電能返回電池組I兩端進行重新分配。即單體B2通過
52-C2-S01-C0-S02-T路徑進行放電將能量傳送到電池組I兩端對電池組I進行再充電。當(dāng)電壓檢測單元檢測到電池B3上的電壓過高時，控制單元控制充電開關(guān)S3和轉(zhuǎn)移切換開關(guān)SOl以互補導(dǎo)通的方式高頻運行，每個導(dǎo)通時間為半個周期(為保證安全，應(yīng)預(yù)留死區(qū)時間)，而開關(guān)SI和S3為關(guān)斷狀態(tài)，單體B3上的能量通過開關(guān)電容C3傳送到儲能電容CO，之后，控制單元控制升壓切換開關(guān)S02導(dǎo)通，使儲能電容CO兩端的電壓再作為變換器T的輸入電壓，通過變換器T將電能返回電池組I兩端進行重新分配。即單體B3通過
53-C3-S01-C0-S02-T路徑進行放電將能量傳送到電池組I兩端對電池組I進行再充電。當(dāng)電池組I中出現(xiàn)兩個或兩個以上的電池的電壓過高時，相應(yīng)的開關(guān)電容Cl、C2或C3的充電開關(guān)SI、S2或S3同時以相同的方式運行，并與轉(zhuǎn)移切換開關(guān)SOl保持互補導(dǎo)通的方式工作，將電能通過相應(yīng)的開關(guān)電容C1、C2或C3傳送到儲能電容CO，再通過變換器T對整個電池組I進行再充電。以上描述中，三個充電開關(guān)SI、S2、S3、一個轉(zhuǎn)移切換開關(guān)SOl以及一個升壓切換開關(guān)S02工作時均以高頻脈沖信號觸發(fā)，開關(guān)頻率可以是IKHf500KHZ (推薦大于等于50kHz)。充電開關(guān)SI、S2和S3可單獨運行，也可以組合運行，視各電池的電壓而定，但在組合運行中須以相同方式工作(同時導(dǎo)通和同時關(guān)斷)并與轉(zhuǎn)移切換開關(guān)SOl之間進行互補工作。升壓切換開關(guān)S02的開關(guān)頻率和導(dǎo)通占空比視變壓器T的容量和電池的數(shù)量而定，其不需要與其他開關(guān)管(充電開關(guān)SI、S2、S3和轉(zhuǎn)移切換開關(guān)S01)關(guān)聯(lián)運行。值得一提的是，該電壓主動均衡系統(tǒng)應(yīng)用在由多個超級電容串聯(lián)而成的超級電容組中，以均衡超級電容組中的各超級電容的電壓，具體實施時，只需將上述實施例中的電池相應(yīng)替換為超級電容即可，其工作原理與上述實施例相同，此處不再贅述。[0037]綜上所述，本實用新型通過給儲能元件組(超級電容組)中的每個儲能元件單體并聯(lián)一個開關(guān)電容，并將各開關(guān)電容與一大容量的儲能電容并聯(lián)，使得所有各單體中的多余電能先轉(zhuǎn)移到各開關(guān)電容之后，再統(tǒng)一將電能轉(zhuǎn)移到一儲能電容中，最后利用儲能電容將電能回饋到整個串聯(lián)電池組(超級電容組)，實現(xiàn)電能的重新分配，使電池組(超級電容組)中各個單體間的電壓均衡，避免了某些單體因電壓過高而造成單體損壞或爆炸等危險。此 夕卜，本實用新型還可以彌補電動汽車等動力儲能元件組在充電和使用過程中單體的不一致性，最大限度地發(fā)揮儲能元件的效用，提高儲能元件的安全性，延長儲能元件組的使用壽命。并且本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的特點。以上僅為本實用新型的較佳可行實施例，并非限制本實用新型的保護范圍，凡運用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作出的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種串聯(lián)儲能元件組的電壓主動均衡系統(tǒng)，用以均衡由至少兩個儲能元件單體串聯(lián)構(gòu)成的儲能元件組的電壓，所述電壓主動均衡系統(tǒng)包括一電壓檢測單元和一控制單元，其特征在于，所述電壓主動均衡系統(tǒng)還包括至少兩個均衡電路單元以及一均衡總單元，每個均衡電路單元并聯(lián)一個所述儲能元件單體；所述均衡總單元分別與每個均衡電路單元并聯(lián)；所述電壓檢測單元分別與各儲能元件單體相連，以檢測各儲能元件單體的輸出電壓；所述控制單元分別與各均衡電路單元相連，以將各儲能元件單體的高于單體平均電壓的電量分別儲存在各均衡電路單元中；所述控制單元還與所述均衡總單元相連，以將儲存在各均衡電路單元中的電量轉(zhuǎn)移至所述均衡總單元中，再通過所述均衡總單元對所述儲能元件組再充電，從而實現(xiàn)儲能元件組中的各儲能元件單體的電壓均衡。
2.如權(quán)利要求I所述的串聯(lián)儲能元件組的電壓主動均衡系統(tǒng)，其特征在于，每個均衡電路單元均包括一開關(guān)電容和一受所述控制單元控制而導(dǎo)通或關(guān)斷的充電開關(guān)，所述開關(guān)電容和所述充電開關(guān)串聯(lián)構(gòu)成一過壓充電支路，所述過壓充電支路再與所述儲能元件單體并聯(lián)，且所述開關(guān)電容的正極與所述儲能元件單體的正極對應(yīng)。
3.如權(quán)利要求2所述的串聯(lián)儲能元件組的電壓主動均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述均衡電路單元還包括一整流二極管，所述整流二極管串聯(lián)連接在所述過壓充電支路中，以杜絕所述開關(guān)電容對所述儲能元件單體反向充電。
4.如權(quán)利要求I所述的串聯(lián)儲能元件組的電壓主動均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述均衡總單元包括一變換器、一大容量的儲能電容、一受所述控制單元控制而導(dǎo)通或關(guān)斷的轉(zhuǎn)移切換開關(guān)和一受所述控制單元控制而導(dǎo)通或關(guān)斷的升壓切換開關(guān)；所述儲能電容與所述轉(zhuǎn)移切換開關(guān)串聯(lián)構(gòu)成一儲能轉(zhuǎn)移支路，所述儲能轉(zhuǎn)移支路再分別與所述各均衡電路單元的開關(guān)電容并聯(lián)，且所述儲能電容的正極與所述開關(guān)電容的正極對應(yīng)；所述儲能電容與所述升壓切換開關(guān)串聯(lián)構(gòu)成一儲能升壓支路，所述儲能升壓支路再與所述變換器的兩輸入端并聯(lián)，所述變換器的兩輸出端分別與所述儲能元件組的兩端并聯(lián)。
5.如權(quán)利要求4所述的串聯(lián)儲能元件組的電壓主動均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述均衡總單元還包括多個整流二極管，每個開關(guān)電容與至少一個所述整流二極管串聯(lián)后再與所述儲能轉(zhuǎn)移支路并聯(lián)，以杜絕所述儲能轉(zhuǎn)移支路中的儲能電容對所述開關(guān)電容反向充電。
6.如權(quán)利要求4所述的串聯(lián)儲能元件組的電壓主動均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述變換器的輸出端與至少一整流二極管串聯(lián)后再與所述儲能元件組的兩端并聯(lián)，以杜絕所述儲能元件組中的電能反流至所述變換器中。
7.如權(quán)利要求I所述的串聯(lián)儲能元件組的電壓主動均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能元件單體為電池或超級電容。
專利摘要一種串聯(lián)儲能元件組的電壓主動均衡系統(tǒng)，該電壓主動均衡系統(tǒng)的主要技術(shù)要點是通過給電池組或超級電容組中的每個電池或超級電容并聯(lián)一個開關(guān)電容，并將各開關(guān)電容與一大容量的儲能電容并聯(lián)，使得所有各電池或超級電容中的多余電能先轉(zhuǎn)移到各開關(guān)電容之后，再統(tǒng)一將電能轉(zhuǎn)移到一儲能電容中，最后利用儲能電容將電能回饋到整個串聯(lián)電池組或超級電容組，實現(xiàn)電能的重新分配，使電池組或超級電容組中各個電池或超級電容器單體間的電壓均衡，避免了某些單體因電壓過高而造成單體損壞或爆炸等危險。
文檔編號H02J7/00GK202475036SQ201220119998
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者葉遠茂, 田宏國, 鄭家偉, 陳樂茵 申請人:無錫富洪科技有限公司