本申請涉及儲能電源，尤其涉及儲能電源的分布式均衡充電。

背景技術：

1、儲能技術作為新能源發(fā)展的核心支撐，其創(chuàng)新與突破將成為帶動全球能源格局調(diào)整的重要引領技術。由于不可避免的制造差異以及電池在充放電過程中會受到不同的內(nèi)外因素如自放電率、老化程度、工作狀態(tài)和工作環(huán)境等的影響，隨著使用次數(shù)的增多，這種變化的差異會越來越顯著。電池組串聯(lián)使用會受到電池間的不一致性影響，而極易發(fā)生過充和過放現(xiàn)象，極大降低了電池性能，如何解決電池容量的“短板效應”成為了制約電池組安全、可靠工作的瓶頸。但是，目前國內(nèi)外的均衡技術應用在長鏈串電池組中仍存在均衡速度慢和均衡效率低等問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有長鏈串電池組中仍存在均衡速度慢和均衡效率低的問題，提供了一種基于儲能電源的分布式均衡充電系統(tǒng)和方法。

2、本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明一方面，提供一種基于儲能電源的分布式均衡充電系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：電源、電流變送器、控制電路和單體均衡儲能元件；

3、通過電源開始上電，電流變送器將檢測到的信號傳輸給控制電路，控制電路通過計算后將信號傳輸?shù)絾误w均衡儲能元件，通過自調(diào)節(jié)的方式將電量平均分配到單體均衡儲能元件中的各個儲能元件；

4、單體均衡儲能元件包括n個儲能元件，其中前n-1個儲能元件均由儲能元件、2個雙向開關、高頻開關、耦合電感和雙向開關串聯(lián)構成，第n個儲能元件由儲能元件、2個雙向開關、高頻開關和雙向開關串聯(lián)構成；

5、當某一儲能元件i需要對其一側(cè)相鄰的儲能元件j進行電能轉(zhuǎn)換時，控制電路發(fā)出指令使儲能元件i的2個雙向開關，以及儲能元件j另一側(cè)相鄰的儲能元件k中與儲能元件j最近的雙向開關保持在常開狀態(tài)；此時，儲能元件i的高頻開關開通，儲能元件j的高頻開關關斷，儲能元件k的耦合電感與儲能元件i的儲能元件形成回路，儲能元件k的耦合電感的電量達到預設值時，儲能元件i的高頻開關關斷，儲能元件j的高頻開關導通，儲能元件j的耦合電感與儲能元件j的儲能元件形成回路，完成電能轉(zhuǎn)換。

6、進一步地，所述控制電路通過計算后將信號傳輸?shù)絾误w均衡儲能元件，具體為：

7、控制電路接收到電流變送器的電流信號后，平均計算每個儲能元件應被分到的電量；

8、充電結(jié)束后，獲取每個儲能元件的實際電量，將儲能元件的實際電量反饋給控制電路，并依次與控制電路所計算的電量值進行對比，確定哪兩個儲能元件之間需要能量傳輸，并將信號傳輸?shù)絾误w均衡儲能元件。

9、進一步地，所述通過自調(diào)節(jié)的方式將電量平均分配到單體均衡儲能元件中的各個儲能元件，具體為：

10、當儲能元件i需要對儲能元件j進行充能時，儲能元件i首先向耦合電感進行儲能，當耦合電感的壓降和儲能元件i的壓降相同時，高頻開關將自動會關斷，然后使耦合電感與儲能元件j連接，將能量輸送給儲能元件j。

11、進一步地，所述儲能元件k的耦合電感的電量達到預設值時中的預設值具體為：儲能元件i與控制電路計算的電量之間的差值。

12、進一步地，控制電路包括系統(tǒng)上電、電流信號、高精度a/d采樣、cpu、儲存電路、通訊電路和儲能系統(tǒng)；

13、當系統(tǒng)上電，電流信號通過高精度a/d采樣進入cpu中，cpu通過計算將電量等分成四份，確定正常單個儲能元件的電量值，通過通訊電路將信號傳輸?shù)絻δ芟到y(tǒng)，儲能系統(tǒng)控制單體均衡儲能元件通過自調(diào)節(jié)的方式使全部的儲能元件充能到正常儲能元件的電量值，儲存電路記錄儲能元件每個時刻的電量。

14、進一步地，單體均衡儲能元件包括4個儲能元件。

15、第二方面，本發(fā)明提供一種基于儲能電源的分布式均衡充電方法，所述方法包括：通過電源開始上電，電流變送器將檢測到的信號傳輸給控制電路，控制電路通過計算后將信號傳輸?shù)絾误w均衡儲能元件，單體均衡儲能元件通過自調(diào)節(jié)的方式將電量平均分配到各個儲能元件中。

16、進一步地，所述自調(diào)節(jié)的方式為：當控制電路通過計算后將信號傳輸?shù)絾误w均衡儲能元件時，每個儲能元件根據(jù)控制電路所確定的電流值進行充放電。

17、進一步地，所述每個儲能元件根據(jù)控制電路所確定的電流值進行充放電，具體為：

18、當儲能元件i需要對儲能元件j進行充能時，儲能元件i首先向耦合電感進行儲能，當耦合電感的壓降和儲能元件i的壓降相同時，高頻開關將自動會關斷，然后使耦合電感與儲能元件j連接，將能量輸送給儲能元件j。

19、進一步地，所述控制電路通過計算后將信號傳輸?shù)絾误w均衡儲能元件，具體為：

20、控制電路接收到電流變送器的電流信號后，平均計算每個儲能元件應被分到的電量；

21、充電結(jié)束后，獲取每個儲能元件的實際電量，將儲能元件的實際電量反饋給控制電路，并依次與控制電路所計算的電量值進行對比，確定哪兩個儲能元件之間需要能量傳輸，并將信號傳輸?shù)絾误w均衡儲能元件。

22、本發(fā)明的有益效果：

23、本發(fā)明引入均衡技術提出了儲能電源的分布式均衡充電系統(tǒng)的設計可以大大改善電池組的工作性能并提高其系統(tǒng)的安全性。

24、本發(fā)明通過控制電路的計算得出每個儲能元件應該儲存的電量，單體（如四單體）均衡儲能元件通過自調(diào)節(jié)的方式防止每個儲能元件超負荷或低負荷運行，并通過對系統(tǒng)結(jié)構進行改進，使得自調(diào)節(jié)可以通過單體結(jié)構進行自調(diào)節(jié)，鉗式電位的原理是通過對耦合元件的充能放能改變電位的大小，控制高頻開關的電流流向，從而進行充電或者放電。

25、本發(fā)明系統(tǒng)利用耦合電感使四單體元件可以自行的充放電，該耦合電感能夠改變耦合電感位置的電壓，從而改變壓降的方向，最后完成從一個儲能元件到另一個儲能元件的能量傳輸。

26、本發(fā)明通過研究儲能電源的分布式均衡充電，可以使電池組的安全以及電池組的壽命得到大幅度的改善，對新能源事業(yè)的發(fā)展有著一定的助力作用。

技術特征：

1.一種基于儲能電源的分布式均衡充電系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：電源（1）、電流變送器（2）、控制電路（3）和單體均衡儲能元件（4）；

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于儲能電源的分布式均衡充電系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路（3）通過計算后將信號傳輸?shù)絾误w均衡儲能元件（4），具體為：

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于儲能電源的分布式均衡充電系統(tǒng)，其特征在于，所述通過自調(diào)節(jié)的方式將電量平均分配到單體均衡儲能元件（4）中的各個儲能元件，具體為：

4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于儲能電源的分布式均衡充電系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能元件k的耦合電感的電量達到預設值時中的預設值具體為：儲能元件i與控制電路（3）計算的電量之間的差值。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于儲能電源的分布式均衡充電系統(tǒng)，其特征在于，控制電路（3）包括系統(tǒng)上電、電流信號、高精度a/d采樣、cpu、儲存電路、通訊電路和儲能系統(tǒng)；

6.根據(jù)權利要求1所述的一種基于儲能電源的分布式均衡充電系統(tǒng)，其特征在于，單體均衡儲能元件（4）包括4個儲能元件。

7.一種基于儲能電源的分布式均衡充電方法，其特征在于，所述方法包括：通過電源（1）開始上電，電流變送器（2）將檢測到的信號傳輸給控制電路（3），控制電路（3）通過計算后將信號傳輸?shù)絾误w均衡儲能元件（4），單體均衡儲能元件（4）通過自調(diào)節(jié)的方式將電量平均分配到各個儲能元件中。

8.根據(jù)權利要求7所述的一種基于儲能電源的分布式均衡充電方法，其特征在于，所述自調(diào)節(jié)的方式為：當控制電路（3）通過計算后將信號傳輸?shù)絾误w均衡儲能元件（4）時，每個儲能元件根據(jù)控制電路（3）所確定的電流值進行充放電。

9.根據(jù)權利要求8所述的一種基于儲能電源的分布式均衡充電方法，其特征在于，所述每個儲能元件根據(jù)控制電路（3）所確定的電流值進行充放電，具體為：

10.根據(jù)權利要求7所述的一種基于儲能電源的分布式均衡充電方法，其特征在于，所述控制電路（3）通過計算后將信號傳輸?shù)絾误w均衡儲能元件（4），具體為：

技術總結(jié)
一種基于儲能電源的分布式均衡充電系統(tǒng)和方法，屬于儲能電源技術領域，解決長鏈串電池組中仍存在均衡速度慢和均衡效率低問題。本發(fā)明的系統(tǒng)包括：電源、電流變送器、控制電路和單體均衡儲能元件，通過控制電路的計算得出每個儲能元件應該儲存的電量，單體均衡儲能元件通過自調(diào)節(jié)的方式防止每個儲能元件超負荷或低負荷運行，并通過對系統(tǒng)結(jié)構進行改進，利用耦合電感使四單體元件可以自行的充放電，鉗式電位的原理是通過對耦合元件的充能放能改變電位的大小，控制高頻開關的電流流向，從而進行充電或者放電。本發(fā)明適用于儲能電源的分布式均衡充電。

技術研發(fā)人員：李忠義,曲占坤,蘇顯賀,張海權,霍一凡,丁晨,徐梵清
受保護的技術使用者：大唐東北電力試驗研究院有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19