[發(fā)明專利]一種電池電能均衡電路、方法以及儲能系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210178430.7
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114530910A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張爽;江竑旭;范先焱
• 申請（專利權(quán)）人: 華為數(shù)字能源技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J3/32;H02J15/00
• 代理公司: 北京同達(dá)信恒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11291
• 代理人: 張翠華

一種電池電能均衡電路、方法以及儲能系統(tǒng)，包括：控制器、N個(gè)電池控制開關(guān)、濾波電容控制單元、均衡單元以及采樣電路；均衡單元對目標(biāo)電池進(jìn)行充放電處理，采樣單元檢測目標(biāo)電池的電壓；濾波電容控制單元進(jìn)行濾波處理；控制器與目標(biāo)電池連接的電池控制開關(guān)閉合，獲取采樣單元檢測到的目標(biāo)電池的電壓值；或者，控制均衡單元對目標(biāo)電池進(jìn)行充放電處理。本申請中的采樣單元和均衡單元復(fù)用了N個(gè)電池控制開關(guān)，既實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)均衡功能又實(shí)現(xiàn)了電池采樣功能，從而降低了傳統(tǒng)方案下電能均衡電路的復(fù)雜程度，此外，供電電源不直接連接到電池上，而是通過均衡單元間接充電，通過間接回饋的方法進(jìn)行回饋能量，能解決電池被沖飽時(shí)還被持續(xù)充電的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電池電能均衡電路、方法以及儲能系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著鋰電池儲能系統(tǒng)的廣泛使用，對電芯均衡的要求也越來越高，目前的電芯均衡方式已經(jīng)從之前的被動(dòng)均衡逐漸過渡到主動(dòng)均衡，并且在進(jìn)行電芯均衡時(shí)對于能量的利用效率的要求也越來越高。

被動(dòng)均衡方案是指當(dāng)電壓偏高時(shí)，在較高電壓的電芯串接電阻，通過電阻來消耗電芯能量的方式來實(shí)現(xiàn)電芯電壓的均衡；而主動(dòng)均衡方案是指將能量從電壓較高的電芯向電壓較低的電芯轉(zhuǎn)移。和主動(dòng)均衡相比，被動(dòng)均衡電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低且易于實(shí)現(xiàn)，但其缺點(diǎn)也很明顯，使用電阻消耗能量、使得能量利用率低。主動(dòng)均衡能夠?qū)⒛芰窟M(jìn)行轉(zhuǎn)移，避免能量的無效消耗，但實(shí)現(xiàn)主動(dòng)均衡較為復(fù)雜，使用的器件較多，成本高。目前的主動(dòng)均衡方案有電容能量轉(zhuǎn)移型、電感能量轉(zhuǎn)移型、變壓器隔離型。電容能量轉(zhuǎn)移型中，電容作為儲能元件，可以吸收高電壓電池能量轉(zhuǎn)移到低電壓電池中。電感能量轉(zhuǎn)移型中，電感作為儲能元件，可以實(shí)現(xiàn)能量從高電壓電芯向低電壓電芯轉(zhuǎn)移。變壓器隔離型采用隔離變壓器實(shí)現(xiàn)能量的雙向變換，電芯電壓較低時(shí)，能量從母線經(jīng)變壓器向電壓較低的電芯進(jìn)行補(bǔ)電。電芯電壓較高時(shí)，能量從電芯經(jīng)變壓器流向母線。

上述電芯主動(dòng)均衡拓?fù)潆娐肪患嫒蓦娦静蓸庸δ?，并且電池管理系統(tǒng)(BatteryManagement System，BMS)整體電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜。此外，現(xiàn)有方案回饋的能量是直接回饋到電池中，存在電芯充滿時(shí)由于變壓器還儲存能量導(dǎo)致電池持續(xù)被充電的問題。有鑒于此，需要提出一種新型的均衡電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而在實(shí)現(xiàn)能量高效利用的同時(shí)降低電路復(fù)雜度以及成本。

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┮环N電池電能均衡電路、方法以及儲能系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)能量高效利用的同時(shí)降低電路復(fù)雜度以及成本。

第一方面，本申請?zhí)峁┮环N電池電能均衡電路，應(yīng)用于N個(gè)電池串聯(lián)組成的串聯(lián)電池組，包括：控制器、N個(gè)電池控制開關(guān)、濾波電容控制單元、均衡單元以及采樣單元；N個(gè)電池中的每個(gè)電池與N個(gè)電池控制開關(guān)中的每個(gè)電池控制開關(guān)的第一端一一對應(yīng)連接，N個(gè)電池控制開關(guān)中的每個(gè)電池控制開關(guān)的第二端與濾波電容控制單元連接；濾波電容控制單元與均衡單元以及采樣單元連接；均衡單元與供電電源連接，供電電源用于向均衡單元供電；均衡單元用于對目標(biāo)電池進(jìn)行充放電處理，目標(biāo)電池為N個(gè)電池中任意一個(gè)電池；采樣單元用于檢測目標(biāo)電池的電壓；濾波電容控制單元用于對均衡單元輸入到目標(biāo)電池的電流進(jìn)行濾波處理；控制器用于控制與目標(biāo)電池連接的電池控制開關(guān)閉合，獲取采樣單元檢測到的目標(biāo)電池的電壓值；或者，控制均衡單元對目標(biāo)電池進(jìn)行充放電處理。

本申請的電池電能均衡電路中的采樣單元和均衡單元復(fù)用了N個(gè)電池控制開關(guān)，既實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)均衡功能又實(shí)現(xiàn)了電池采樣功能，且二者互不影響，從而降低了傳統(tǒng)方案下使用BMS復(fù)雜程度，此外，本申請的供電電源不直接連接到電池上，而是通過均衡單元的變壓器間接充電，從而通過間接回饋的方法進(jìn)行回饋能量，解決了電池被沖飽時(shí)還被持續(xù)充電的問題。