[發明專利]一種基于半橋Buck原理的簇間電壓均衡裝置

在審

• 申請號: 202110986524.2
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113690982A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 王剛;蔣繼榮;聶海濤;張仁友
• 申請（專利權）人: 成都振中電氣集團有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02M3/156
• 代理公司: 成都行之智信知識產權代理有限公司 51256
• 代理人: 馬麗青

本發明公開了一種基于半橋Buck原理的簇間電壓均衡裝置，包括：第一主母線B+、充放電開關模塊、電池簇模塊、第二主母線B?；所述第一主母線B+的一端與充放電開關模塊的一端連接，充放電開關模塊的另一端與電池簇模塊的一端連接，電池簇模塊的另一端與第二主母線B?連接。本發明可以在解列期間將電池簇的電壓差調整到并列電壓閾值范圍之內，提高簇間均衡效率，延長電池使用壽命并提高系統可靠性。

技術領域

本發明涉及鋰離子儲能電池技術領域，具體涉及一種基于半橋Buck原理的簇間電壓均衡裝置。

背景技術

鋰電池具有“無記憶”效應、循環壽命長、充放電倍率高等特點，使得鋰電池成為儲能領域的重點關注對象。鋰電池技術經過多年的發展，逐漸從研究階段進入大規模的商業應用階段：單體鋰離子電芯能夠通過串并聯配組，使得鋰電池可以實現小型、大型儲能系統，其中小型鋰離子儲能系統可以由一個單體鋰離子電芯組成，而大型鋰離子儲能系統可以由成千上萬個單體鋰離子電芯組成，先通過大容量的電芯串聯形成電池簇，再通過并聯實現容量倍增。

大容量電池儲能系統中，為提高系統可靠性和冗余度，電池通常采用分簇并聯運行。多簇并解列控制的主要參數是簇間電壓差。然而，現有的均衡電路大都存在電路結構復雜、簇間均衡效率低、均衡能力弱等缺陷，亟需一種簇間電壓均衡裝置來解決上述問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有的均衡電路大都存在電路結構復雜、簇間均衡效率低、均衡能力弱等缺陷，目的在于提供一種基于半橋Buck原理的簇間電壓均衡裝置，解決上述的問題。

本發明通過下述技術方案實現：

一種基于半橋Buck原理的簇間電壓均衡裝置，包括：第一主母線B+、充放電開關模塊、電池簇模塊、第二主母線B-；所述第一主母線B+的一端與充放電開關模塊的一端連接，充放電開關模塊的另一端與電池簇模塊的一端連接，電池簇模塊的另一端與第二主母線B-連接。

優選地，所述充放電開關模塊包括N個并聯的充放電開關單元；所述N大于或者等于1；所述充放電開關單元包括：放電開關管Qdsg、充電開關管QChg和電壓競爭二極管D1；放電開關管Qdsg的一端與第一主母線B+連接，另一端與充電開關管QChg的一端連接，充電開關管QChg遠離放電開關管Qdsg的一端與電壓競爭二極管D1連接。

優選地，所述電池簇模塊包括N個并聯的電池簇單元；所述N大于或者等于1；所述電池簇單元包括：Buck橋開關管、線圈L、續流二極管Dc、鋰電池組；Buck橋開關管的一端與電壓競爭二極管D1遠離充電開關管QChg的一端連接，Buck橋開關管的另一端與續流二極管Dc以及線圈L的一端連接，續流二極管Dc的另一端與鋰電池組以及第二主母線B-連接，鋰電池組的另一端與線圈L的另一端連接。

優選地，所述鋰電池組包含多個串聯的鋰電池。

優選地，在高電壓系統中，續流二極管Dc使用肖特基二極管。

優選地，在中低壓系統中，為了降低續流損耗，續流二極管Dc使用場效應晶體管MOSFET。

優選地，在中低壓系統中，為了降低續流損耗，續流二極管Dc使用絕緣柵雙極型晶體管IGBT。

本發明充放電的具體過程如下：

當電池充電的時候：來自充電機的電流經主母線B+進入，經過放電開關管Qdsg、充電開關管QChg之后，對并列在主母線上的各簇電池進行充電；

當電池放電的時候：并列在主母線上的各簇電池的電流流經充電開關管QChg、放電開關管Qdsg，匯流于主母線B+，再流經負載回到B-。

Buck橋開關管在該電路中起的作用：簇間均壓動作只發生在解列期間，已經并列成功的各簇電壓與主母線電壓一致，無需再做均壓。