CN109149683A - 一种变电池组结构的可重构均衡电路 - Google Patents

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纪锋
杜炘宇
郝山
戢理
黄明明
胡圣乔
肖菀莹
高媚
陈煌
李拥军
周传建
石肖
王利杰
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Abstract

本发明提供一种变电池组结构的可重构均衡电路，包括：并联电池组，开关，正母线和负母线，所有并联电池组，开关，正母线和负母线构成储能电池组，每个并联电池组与并联电池组之间有3个开关，3个开关呈匚字排布，并联电池组正极通过开关或直接与正母线相连，并联电池组负极通过开关或直接与负母线相连。在模式1时，储能电池组处于放电或充电或静置且不需要被均衡状态，储能电池组内所有并联电池组串联；在模式2时，储能电池组处于静置且需要被均衡状态，储能电池组内所有并联电池组并联。本发明电路对于由多节并联电池组串联组成的储能电池组，只需多个开关即可方便地对储能电池组进行均衡，并且元器件使用数目较少，成本较低，均衡较为方便。

Description

一种变电池组结构的可重构均衡电路
技术领域
本发明涉及电池储能领域，具体涉及一种变电池组结构的可重构均衡电路。
背景技术
由于电池在生产以及使用过程中存在不一致性，为提高电池组可用容量，降低单体电池处于过充或过放的风险，需要对电池组进行均衡。通过将能量耗散掉以实现电池组均衡的被动均衡方法，存在能量浪费，加大热管理难度等缺点。而目前的主动均衡电路是通过设计特定的能量变换器，对能量进行重新分配。常用的方法有基于电感的Buck-Boost法、飞度电容法、变压器法，DC-DC变换器法等，但存在元器件使用数目多，成本高，控制麻烦，转换效率低等问题。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种变电池组结构的可重构均衡电路，通过控制开关的动作，改变储能电池组的结构，在储能电池组处于放电或充电或静置状态且不需要被均衡时，所有并联电池组处于串联状态；而在电池组处于静置状态且需要被均衡时，所有并联电池组处于并联状态。本发明可以在控制成本，减少损耗的前提下，对电池组进行均衡。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种变电池组结构的可重构均衡电路，其特征在于，包括：并联电池组，开关，正母线和负母线；所有并联电池组，开关，正母线和负母线构成储能电池组；每个并联电池组与并联电池组之间有3个开关，3个开关呈匚字排布，并联电池组正极通过开关或直接与正母线相连，并联电池组负极通过开关或直接与负母线相连；在模式1时，储能电池组内所有并联电池组串联，在模式2时，储能电池组内所有并联电池组并联。
进一步地，所述并联电池组由一节或多节电池并联组成。
进一步地，所述开关能够断开或接通开关所处电路。
进一步地，所述正母线与负载正极相连，所述负母线与负载负极相连，使所有并联电池组组成的储能电池组为负载提供能量；所述正母线与外部电源正极相连，所述负母线与外部电源负极相连，使外部电源为所有并联电池组组成的储能电池组充电。
进一步地，所述模式1为储能电池组处于放电或充电或静置且不需要被均衡状态，此时每个并联电池组与并联电池组之间相连的3个开关中，与正母线和负母线相连的两个开关断开，另一个开关闭合，储能电池组内所有并联电池组均串联。
进一步地，所述模式2为储能电池组处于静置且需要被均衡状态，此时每个并联电池组与并联电池组之间相连的3个开关中，与正母线和负母线相连的两个开关闭合，另一个开关断开，储能电池组内所有并联电池组均并联。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
对于由n节并联电池组串联组成的储能电池组，只需3n-3个开关即可方便地对储能电池组进行均衡，并且元器件使用数目较少，成本较低，均衡较为方便。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1是储能电池组组成图。
图2是并联电池组组成图。
图3是储能电池组正常工作示意图。
图4是储能电池组均衡示意图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，每个并联电池组与并联电池组之间有3个开关，3个开关呈匚字排布。并联电池组正极通过开关或直接与正母线相连，并联电池组负极通过开关或直接与负母线相连。正母线为储能电池组的正极，负母线为储能电池组的负极。
如图2所示，并联电池组均由多节单体电池并联组成。
当储能电池组处于放电或充电或静置状态且不需要对储能电池组进行均衡时，开关K11，K21…Kn1均闭合，而开关K12，K22…Kn2和K13，K23…Kn3均断开，如图3所示。可以看到，此时，所有的并联电池组均串联，通过正母线和负母线，为负载提供能量或被充电或处于静置状态。
当储能电池组处于静置状态且需要对电池组进行均衡时，开关K11，K21…Kn1均断开，而开关K12，K22…Kn2和K13，K23…Kn3均闭合。如图4所示，此时，所有并联电池组的正极均与正母线相连，负极均与负母线相连，储能电池组内所有的并联电池组处于并联状态，在这种情况下，并联电池组内电压较高的单体电池电量将会自动转移到电压较低的单体电池中，从而实现储能电池组的均衡。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种变电池组结构的可重构均衡电路，其特征在于，包括：并联电池组，开关，正母线和负母线；所有并联电池组，开关，正母线和负母线构成储能电池组；每个并联电池组与并联电池组之间有3个开关，3个开关呈匚字排布；并联电池组正极通过开关或直接与正母线相连，并联电池组负极通过开关或直接与负母线相连；在模式1时，储能电池组内所有并联电池组串联，在模式2时，储能电池组内所有并联电池组并联。
2.根据权利要求1所述的变电池组结构的可重构均衡电路，其特征在于，所述并联电池组由一节或多节电池并联组成。
3.根据权利要求1所述的变电池组结构的可重构均衡电路，其特征在于，所述开关能够断开或接通开关所处电路。
4.根据权利要求1所述的变电池组结构的可重构均衡电路，其特征在于，所述正母线与负载正极相连，所述负母线与负载负极相连，使所有并联电池组组成的储能电池组为负载提供能量；所述正母线与外部电源正极相连，所述负母线与外部电源负极相连，使外部电源为所有并联电池组组成的储能电池组充电。
5.根据权利要求1所述的变电池组结构的可重构均衡电路，其特征在于，所述模式1为储能电池组处于放电或充电或静置且不需要被均衡状态，此时每个并联电池组与并联电池组之间相连的3个开关中，与正母线和负母线相连的两个开关断开，另一个开关闭合，储能电池组内所有并联电池组均串联。
6.根据权利要求1所述的变电池组结构的可重构均衡电路，其特征在于，所述模式2为储能电池组处于静置且需要被均衡状态，此时每个并联电池组与并联电池组之间相连的3个开关中，与正母线和负母线相连的两个开关闭合，另一个开关断开，储能电池组内所有并联电池组均并联。
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