[發明專利]一種光伏供能的可重構電池均衡系統及應用

有效

• 申請號: 202111096861.0
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113910983B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 周明德;王浩宇
• 申請（專利權）人: 上海科技大學
• 主分類號: B60L58/22
• 分類號: B60L58/22;B60L53/51
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

本發明提供了一種光伏供能的可重構電池均衡系統，其特征在于，包括光伏板、dc/dc變換器、切換保障器和可重構電池包。本發明的另一個技術方案是提高了一種上述的光伏供能的可重構電池均衡系統的應用。本發明提供的一種電池自動均衡系統由光伏板供能，能長期待機同時保持電池電量；通過提出的切換保障器對可重構電池進行均衡切換控制，具有轉換能耗少、元件數量少、重構過渡過程簡單平穩、均衡控制簡單、電路可擴展性好等特點。通過本發明，能夠較好地均衡電池組中各單體的電量，提高一致性，延長電池組的使用壽命同時降低均衡所需能耗，提升電池組的續航能力。

技術領域

本發明涉及一種低電池能耗的在線電池均衡系統以及該在線電池均衡系統的應用。

背景技術

在電動汽車和儲能系統等應用中，通常需要將低壓電池串聯以滿足其電壓和功率需求。然而，由于生產工藝問題導致電池單體之間一致性較差，經過反復充放電后，電池的不一致性會越加嚴重。這造成電池組內部電池單體的電壓不均衡，導致部分單體的過充或耗盡，使得電池包不能夠繼續對外輸出功率，這嚴重限制了電池組的能量釋放能力。因此，需要電池均衡電路來緩解電池單體的不一致，從而提高舊電池組的能量釋放能力，提升電動汽車續航的目的。

目前，現有方案對電池組內各單體電池進行均衡主要采用以下做法：

1.被動均衡：在電池包內加均衡電阻，通過電阻來耗散過充電池的能量；

2.包內能量均衡：使用電池包內過充電池的能量給其余電池充電，這種方案會在均衡充放電回路中損耗電池包內的能量；

3.包外能量均衡：使用電網側的充電機在充電時進行均衡，這種方案對于長久靜置后由于電池包內部損耗導致單體間不平衡的均衡效果較差；

綜上，現有的電池均衡方案在達成電池均衡的同時：1)耗散了電池包內部的能量；2)沒有電池包靜置一段時間后的復均衡能力。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：電池單體的不一致性嚴重限制了串聯電池組的性能及在高壓高功率應用中的使用時間。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供了一種光伏供能的可重構電池均衡系統，其特征在于，包括光伏板、dc/dc變換器、切換保障器和可重構電池包，其中：

光伏板可實現最大功率點追蹤；

dc/dc變換器工作在電流控制模式，其傳遞功率由光伏板最大功率輸出點決定；

切換保障器連接dc/dc變換器和可重構動力電池包；

可重構動力電池包具有正極電池端口T_Bat,H以及負極電池端口T_Bat,L，用于和傳統的串聯型電池包兼容，外部電路和/或光伏板經由切換保障器通過正極電池端口T_Bat,H以及負極電池端口T_Bat,L對可重構動力電池包充放電；

可重構動力電池包由n組元胞組成而成，n≥2，第i組元胞的電路拓撲包含串聯的開關Q_1,i和開關Q_2,i，單體電池B_i與電容C_1,i并聯后與串聯的開關Q_1,i和開關Q_2,i并聯，第i組元胞的負極由開關Q_1,i與開關Q_2,i之間的中點引出，第i組元胞的正極連接單體電池B_i的正極；

當可重構動力電池包中各單體電池達到均衡時，每組元胞的開關Q_2,i開通、開關Q_1,i斷開，n組元胞串聯，光伏板及dc/dc變換器不工作；