[發(fā)明專(zhuān)利]基于互感變壓器的梯形結(jié)構(gòu)儲(chǔ)能電源均衡系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710293563.8
• 申請(qǐng)日: 2017-04-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106961140A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓基業(yè);楊世彥;楊威;劉曉芳;譚宇;董青山
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J7/00
• 分類(lèi)號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種串聯(lián)儲(chǔ)能電源組單體均衡電路，特別是設(shè)計(jì)一種能夠?qū)崿F(xiàn)多單體串聯(lián)電池組單體對(duì)單體的雙向能量直接傳遞的開(kāi)關(guān)變換電路。

背景技術(shù)

能源與環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)，各種新能源技術(shù)層出不窮，隨之而來(lái)也對(duì)能量存儲(chǔ)技術(shù)提出更高要求。動(dòng)力電池或超級(jí)電容器為主的電壓型儲(chǔ)能電源組件通常具有較高的功率密度、安全清潔等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)、空間電源、功率脈沖裝置等需要能量存儲(chǔ)的技術(shù)領(lǐng)域。無(wú)論動(dòng)力電池還是超級(jí)電容器，儲(chǔ)能單體的電壓等級(jí)都比較低，實(shí)際應(yīng)用中通常會(huì)將幾個(gè)甚至幾百個(gè)單體串聯(lián)構(gòu)成電壓合適的儲(chǔ)能電源組。由于各儲(chǔ)能單體的參數(shù)難以保證完全一致，在串聯(lián)充放電過(guò)程中極易出現(xiàn)某個(gè)或某些單體的過(guò)充或過(guò)放現(xiàn)象，導(dǎo)致串聯(lián)儲(chǔ)能電源組容量和安全性能降低，循環(huán)壽命減少。因此儲(chǔ)能單體間的能量均衡成為串聯(lián)儲(chǔ)能電源組實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。

目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有很多種基于開(kāi)關(guān)變換技術(shù)的均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，大致可以分為以下三類(lèi)：

第一類(lèi)是可以實(shí)現(xiàn)單體對(duì)單體能量直接傳遞的飛渡電容式均衡拓?fù)錂C(jī)構(gòu)；

第二類(lèi)是可以實(shí)現(xiàn)相鄰兩個(gè)單體間能量的雙向傳遞或多個(gè)相鄰單體單一方向能量的依次傳遞的均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

第三類(lèi)是可以實(shí)現(xiàn)單體與串聯(lián)儲(chǔ)能電源組間的能量傳遞，即局部到整體或整體到局部的能量傳遞的均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

第一類(lèi)飛渡電容式均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)能量的直接傳遞，但由于使用了大量的開(kāi)關(guān)器件，電路復(fù)雜程度增加，電路可靠性難以保證；而另外兩類(lèi)均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在進(jìn)行非相鄰單體間能量的傳遞時(shí)，均無(wú)法實(shí)現(xiàn)能量的跨越式傳遞，均衡過(guò)程中，均衡路徑長(zhǎng)、均衡速度慢、均衡效率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決串聯(lián)儲(chǔ)能電源組任意兩個(gè)儲(chǔ)能單體間不能直接傳遞能量，均衡路經(jīng)長(zhǎng)，均衡效率低的問(wèn)題。

本發(fā)明以六單體串聯(lián)電池組為例進(jìn)行說(shuō)明，本發(fā)明同樣適用于任何數(shù)量單體串聯(lián)電池組，但考慮到互感變壓器的復(fù)雜程度，一般不建議超過(guò)十單體串聯(lián)電池組直接采用本電路。將六單體串聯(lián)電池組，包括第一儲(chǔ)能單體B₁、第二儲(chǔ)能單體B₂、第三儲(chǔ)能單體B₃、第四儲(chǔ)能單體B₄、第五儲(chǔ)能單體B₅、第六儲(chǔ)能單體B₆、第一繞組L₁₂、第二繞組L₂₃、第三繞組L₃₄、第四繞組L₄₅、第五繞組L₅₆、第一開(kāi)關(guān)管Q₁₁、第二開(kāi)關(guān)管Q₁₂、第三開(kāi)關(guān)管Q₂₁、第四開(kāi)關(guān)管Q₂₂、第五開(kāi)關(guān)管Q₂₃、第六開(kāi)關(guān)管Q₂₄、第七開(kāi)關(guān)管Q₃₁、第八開(kāi)關(guān)管Q₃₂、第九開(kāi)關(guān)管Q₃₃、第十開(kāi)關(guān)管Q₃₄、第十一開(kāi)關(guān)管Q₄₁、第十二開(kāi)關(guān)管Q₄₂、第十三開(kāi)關(guān)管 Q₄₃、第十四開(kāi)關(guān)管Q₄₄、第十五開(kāi)關(guān)管Q₅₁、第十六開(kāi)關(guān)管Q₅₂、第十七開(kāi)關(guān)管Q₅₃、第十八開(kāi)關(guān)管Q₅₄、第十九開(kāi)關(guān)管Q₆₁和第二十開(kāi)關(guān)管Q₆₂。每?jī)蓚€(gè)開(kāi)關(guān)管的漏極相連，實(shí)現(xiàn)雙向開(kāi)關(guān)，第二開(kāi)關(guān)管Q₁₂的源極與第一繞組L₁₂的同名端、第六開(kāi)關(guān)管Q₂₄的漏極與第二繞組L₂₃的同名端、第八開(kāi)關(guān)管Q₃₂的漏極與第三繞組L₃₄的同名端、第十四開(kāi)關(guān)管Q₄₄的漏極與第四繞組L₄₅的同名端、第十六開(kāi)關(guān)管Q₅₂的漏極與第五繞組L₅₆的同名端相連，第一繞組L₁₂、第二繞組L₂₃、第三繞組L₃₄、第四繞組L₄₅、第五繞組L₅₆纏繞在同一個(gè)鐵芯上，且匝數(shù)相同。