CN115622201B - 电源变换系统、装置及电池包电压均衡控制方法 - Google Patents

电源变换系统、装置及电池包电压均衡控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电源变换系统、装置及电池包电压均衡控制方法，涉及储能领域，其中，电源变换系统中的电源变换装置包括串联连接的N个电池包，每一电池包连接一隔离电源变换器，通过控制单元控制使得当电池包电压不均衡时，与电压高的电池包连接的隔离电源变换器提供的输出电压高于与电压低的电池包连接的隔离电源变换器提供的输出电压，使得串联连接的N个电池包之间的电压达到均衡，且电池包能量均供负载使用，解决储能系统通过电阻放电将电能以热能形式消耗掉，使得系统电能利用率低的技术问题。

Description

电源变换系统、装置及电池包电压均衡控制方法
技术领域
本发明涉及储能技术领域，具体而言，涉及一种电源变换系统、装置及电池包电压均衡控制方法。
背景技术
储能尤其是家用储能飞速发展，电池是用于储能的主要设备。
图1是现有技术中一种典型的储能系统中电源供电部分示意图，其通常由多个电池包（图1中示意了电池包_1和电池包_n，这两个中间连接的未示意，每个电池包示意了继电器（电池包_1为中K11，电池包_n为kn1）和电阻（电池包_1为中R11，电池包_n为Rn1））串联连接提供输入电压，如二到八个电池包串联供电，支持输入电压40V到500V供电；再由一个反激变换器（图1示意了反激变换器中与地线连接的电阻R3和三相场效应管Q1，对接了输入电容C1和C2，C2与电阻R1并列，C2与R1共同连接单相二极管D2，三相场效应管Q1还连接变压器单元T1，T1的一次侧绕组Lp和二次侧绕组Ls，对接了电容C3和单相二极管D1）接收输入电压，进行电压变换，以将输入电压变换为输出电压为负载供电，如为控制单元供电。图1中反激变换器外联电阻R2和供电电压VCC。
在实际应用中，会出现电池包间电压不均衡的问题，也即电池包间电压不相等，这是不期望的。如图1所示，现有技术中在每个电池包两侧并联开关电阻串联支路，当一电池包电压过高，与该电池包并联的开关管导通，则电池包电压通过导通的开关管和电阻放电，以达到电池包间电压均衡。但这种方案将电能以热能形式消耗掉，使得系统电能利用率低，与节能环保的社会需求相悖。
综上所述，目前的储能系统通过电阻放电将电能以热能形式消耗掉，使得系统电能利用率低，与节能环保的社会需求相悖。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种电源变换系统、装置及电池包电压均衡控制方法，以至少解决储能系统通过电阻放电将电能以热能形式消耗掉，使得系统电能利用率低的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电源变换系统，包括：电源变换装置，包括：N个隔离电源变换器和N个电池包，一个电池包连接一个隔离电源变换器，N个电池包依次串联连接，隔离电源变换器包括：变压器单元，包括：一次侧绕组和二次侧绕组；开关单元，包括：至少一个开关管、第一端和第二端，所述开关单元的第二端连接所述变压器单元一次侧绕组的两端，所述开关单元的第一端连接一输入电容的两端，所述输入电容的两端连接一个电池包的两端；整流单元，包括：至少一个开关管、第一端和第二端，所述整流单元的第一端连接所述变压器单元的二次侧绕组的两端，所述整流单元的第二端连接一输出电容的两端；其中，n个输出电容的第一端相互连接，n个输出电容的第二端均连接接地端，控制单元，用于用于接收来自所述电源变换装置的采样信号，并根据所述采样信号输出开关控制信号，其中，所述开关控制信号用于在所述电池包的电压出现不均衡时，控制使得与电压高的电池包连接的所述隔离电源变换器提供的输出电压高于与电压低的电池包连接的所述隔离电源变换器提供的输出电压。
可选地，当所述电池包的电压出现不均衡时，通过所述开关控制信号控制使得所述隔离电源变换器提供的输出电压以与其连接的电池包的电压从高到低依次减小。
可选地，当N个电池包中任意一个电池包的电压数值高于第一预设电压参考阈值时，通过所述开关控制信号控制使得与该电池包连接的所述隔离电源变换器工作而提供输出电压，与其它电池包连接的所述隔离电源变换器不工作，所述第一预设电压参考阈值大于所述预设电压平衡区间的最大值。
可选地，当N个电池包中任意一个电池包的电压数值低于第二预设电压参考阈值时，通过所述开关控制信号控制使得与该电池包连接的所述隔离电源变换器不工作，与其它电池包连接的隔离电源变换器工作而提供的输出电压，所述第二预设电压参考阈值小于所述预设电压平衡区间的最小值。
可选地，采样信号为第一电池包至第N个电池包的电压信号。
可选地，所述N个隔离电源变换器为双向全桥变换器，当所述电池包的电压不均衡时，通过开关控制信号控制使得与电压高的电池包连接的双向全桥变换器正向工作，与电压低的电池包连接的双向全桥变换器反向工作，同时，由所述电压高的电池包为所述电压低的电池包充电。
可选地，所述N个隔离电源变换器为反激电源变换器。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电源变换系统中的电池包电压均衡控制方法，应用于上述任意一项所述的电源变换系统，电池包电压均衡控制方法包括：在电池包的电压出现不均衡时，控制使得与电压高的电池包连接的隔离电源变换器提供的输出电压高于与电压低的电池包连接的隔离电源变换器提供的输出电压。
可选地，当所述电池包的电压不均衡时，控制使得所述隔离电源变换器工作而提供的输出电压以与其连接的电池包的电压从高到低依次减小。
可选地，当N个电池包中任意一个电池包的电压数值高于第一预设电压参考阈值时，控制使得与该电池包连接的所述隔离电源变换器工作而提供输出电压，与其它电池包连接的所述隔离电源变换器不工作，所述第一预设电压参考阈值大于所述预设电压平衡区间的最大值。
可选地，当N个电池包中任意一个电池包的电压数值低于第二预设电压参考阈值时，通过所述开关控制信号控制使得与该电池包连接的所述隔离电源变换器不工作，与其它电池包连接的隔离电源变换器工作而提供的输出电压，所述第二预设电压参考阈值小于所述预设电压平衡区间的最小值。
可选地，当所述电池包的电压不均衡时，通过开关控制信号控制使得与电压高的电池包连接的双向全桥变换器正向工作，与电压低的电池包连接的双向全桥变换器反向工作，同时，由所述电压高的电池包为所述电压低的电池包充电。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电源变换装置，包括：N个隔离电源变换器和N个电池包，一个电池包连接一个隔离电源变换器，N个电池包依次串联连接，隔离电源变换器包括：变压器单元，包括：一次侧绕组和二次侧绕组；开关单元，包括：至少一个开关管、第一端和第二端，所述开关单元的第二端连接所述变压器单元一次侧绕组的两端，所述开关单元的第一端连接一输入电容的两端，所述输入电容的两端连接一个电池包的两端；整流单元，包括：至少一个开关管、第一端和第二端，所述整流单元的第一端连接所述变压器单元的二次侧绕组的两端，所述整流单元的第二端连接一输出电容的两端；其中，n个输出电容的第一端相互连接，n个输出电容的第二端均连接接地端，所述电源变换装置的采样信号输入至电源变换系统的控制单元，所述控制单元根据所述采样信号输出开关控制信号，其中，所述开关控制信号用于在所述电池包的电压出现不均衡时，控制使得与电压高的电池包连接的所述隔离电源变换器提供的输出电压高于与电压低的电池包连接的所述隔离电源变换器提供的输出电压。
可选地，所述N个隔离电源变换器为反激电源变换器。
可选地，所述N个隔离电源变换器为双向全桥变换器。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任意一项所述的电源变换系统中的电池包电压均衡控制方法。
在本公开中，提供了电源变换系统、装置及串联电池包间电压均衡控制方法，涉及电源领域，包括串联连接的N个电池包，每一电池包连接一隔离电源变换器，通过控制单元控制使得当电池包电压不均衡时，与电压高的电池包连接的隔离电源变换器提供的输出电压高于与电压低的电池包连接的隔离电源变换器提供的输出电压，使得串联连接的N个电池包之间的电压达到均衡，且电池包能量均供负载使用，进而解决了储能系统通过电阻放电将电能以热能形式消耗掉，使得系统电能利用率低的技术问题。
在本公开中，电源变换系统中的每一隔离电源变换器的输入电压范围为40V-70V，可大大降低隔离电源变换器内器件的耐压，尤其是开关管的耐压，低耐压的器件市场可选空间大，可兼顾价格与性能，且在输入电压的低压和高压时均可工作在较高频率，并且导通阻抗小，而可兼顾全电压范围内的高效率，进而提高整个电源变换装置的效率。
在本公开中，隔离电源变换器的个数可随意扩展，因此可扩展储能系统的应用范围，且不影响整个储能系统的效率。当然，同样的也可降低整流单元中的开关管的耐压，如同连接一次侧绕组的开关单元一样的，可增大整流单元中的开关管的选择空间，提高效率，降低成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是现有技术中一种典型的储能系统中电源供电部分示意图。
图2为本发明一实施例的储能系统中电源变换部分示意图。
图3为本发明另一实施例的储能系统中电源变换部分示意图一。
图4为本发明另一实施例的储能系统中电源变换部分示意图二。
图5为本申请一实施例的电源变换装置示意图。
图6为本申请另一实施例的电源变换装置示意图一。
图7为本申请另一实施例的电源变换装置示意图二。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明一实施例中，在于提供一种电源变换系统，图2为本发明一实施例的储能系统中电源变换部分示意图，电源变换系统包括：
电源变换装置10，包括：N个电池包和N个隔离电源变换器，如图2中的第一电池包110、第二电池包120直至第n电池包1n0，一个电池包连接一个隔离电源变换器，用于向与该电池包连接的隔离电源变换器提供输入电压，N个电池包依次串联连接形成电池包串联结构，电池包串联结构的第一端形成电池电压正端BAT+，电池包串联结构的第二端连接第一参考地端GND1；N个隔离电源变换器，如图2中的第一隔离电源变换器210、第二隔离电源变换器220直至第n隔离电源变换器2n0，每一个隔离电源变换器包括：
变压器单元，如图2中的第一隔离电源变换器210内的第一变压器单元T11直至第n隔离电源变换器2n0内的第n变压器单元Tn1，变压器单元包括一次侧绕组Lp和二次侧绕组Ls；
开关单元，如图2中的第一隔离电源变换器210内的开关单元211直至第n隔离电源变换器2n0内的开关单元2n1，开关单元包括至少一个开关管、第一端和第二端，开关单元的第二端连接变压器单元一次侧绕组Lp的两端，开关单元的第一端连接一输入电容的两端，如图2中，第一隔离电源变换器210内的开关单元211的第一端连接第一输入电容C11的两端，第n隔离电源变换器2n0内的开关单元2n1的第一端连接第n输入电容Cn1的两端，输入电容的两端还连接一个电池包的两端，如图2所示，第一输入电容C11的两端连接第一电池包110的两端，第n输入电容Cn1的两端连接第n电池包1n0的两端；
整流单元，如图2中的第一隔离电源变换器210内的整流单元212直至第n隔离电源变换器2n0内的整流单元2n2，整流单元包括：至少一个开关管、第一端和第二端，整流单元的第一端连接变压器单元的二次侧绕组Ls的两端，整流单元的第二端连接一输出电容的两端，以提供一输出电压，如图2中，整流单元212的第二端连接第一输出电容C13的两端，整流单元2n2的第二端连接第n输出电容Cn3的两端，n个输出电容的第一端相互连接，形成电源变换装置10的直流输出母线310，以提供输出电压VCC给负载，n个输出电容的第二端均连接第二参考地端GND2；
控制单元20，用于用于接收来自电源变换装置10的采样信号，并根据采样信号输出开关控制信号，其中，开关控制信号用于在电池包电压不均衡时，以控制使得与电压高的电池包连接的隔离电源变换器提供的输出电压高于与电压低的电池包连接的隔离电源变换器提供的输出电压。
在本实施例中，电压高和电压低的定义可以根据不同电池包的形态、大小进行自定义，其定义是指电池包的电压不均衡，只要出现某一电池包输出的电压高于另外电池包的电压，即可确定该某一电池包的输出电压高，另外电池包的输出电压低；或者对于通过电压平衡区间进行定义，例如，定义：电压高是指电压数值高于预设电压平衡区间，电压低是指电压数值低于预设电压平衡区间。
上述的隔离电源变换器工作指隔离电源变换器内的开关管处于高频开关状态，从而将与其连接的电池包的电压变换为输出电压。以图2中的第一隔离电源变换器210为例，当第一隔离电源变换器210内的开关管处于高频开关状态时，第一隔离电源变换器210将第一电池包110提供的电压变换为输出电压VCC1，第二隔离电源变换器220至第n隔离电源变换器2n0与第一隔离电源变换器210相同，在此不再赘述。其中当电池包电压不均衡时，如第一电池包110的电压高于其它电池包的电压时，如第二电池包120的电压时，第一隔离电源变换器210提供的输出电压高于第二隔离电源变换器220提供的输出电压。
如此，通过控制单元控制使得当电池包电压不均衡时，与电压高的电池包连接的隔离电源变换器提供的输出电压高于与电压低的电池包连接的隔离电源变换器提供的输出电压，则使得电压高的电池包的放电速度大于电压低的电池包的放电速度，而使得串联连接的N个电池包之间的电压达到均衡，且电池包能量均供负载使用，而非如现有技术的图1所示以热能形式消耗掉，而可使系统电能利用率高，迎合节能环保的社会需求，且可减小电源变换系统的散热装置，而可减小电源变换系统的体积。
请再参阅图1，多个电池包串联连接提供输入电压，一个反激变换器接收输入电压，进行电压变换，以提供输出电压给负载。在实际应用中，多个电池包串联提供的输入电压范围非常宽，低电压通常为几十伏，高电压可以达到几百伏，甚至上千伏。也即，多个电池包串联提供的高压相应抬高了反激变换器中器件的耐压要求，然而目前市面上耐压较高的器件非常有限，且价格昂贵，尤其是开关管，耐压达到上千伏以上的开关管市面上仅有少数几种，而导致选料困难。并且耐压高的开关管在低压下工作时，其导通阻抗较大，而导致低压下效率低的问题，也即，图1所示的反激变换器很难兼顾其在低电压和高电压的高效率，导致图1所示的电源供电部分的整体效率差，这与市场对电源变换装置高效率的要求相悖。而对于本申请提供的图2所示的电源变换系统，每一电池包向与其连接的隔离电源变换器提供输入电压，则可大大减小隔离电源变换器的输入电压范围，如对于7个电池包串联，图1所示的反激变换器的输入电压范围为40V-500V，而图2所示的电源变换系统中的每一隔离电源变换器的输入电压范围为40V-70V，则可大大降低隔离电源变换器内器件的耐压，尤其是开关管的耐压，低耐压的器件市场可选空间大，可兼顾价格与性能，且在输入电压的低压和高压时均可工作在较高频率，并且导通阻抗小，而可兼顾全电压范围内的高效率，进而提高整个电源变换装置的效率。并且隔离电源变换器的个数可随意扩展，因此可扩展储能系统的应用范围，且不影响整个储能系统的效率。当然，同样的也可降低整流单元中的开关管的耐压，如同连接一次侧绕组的开关单元一样的，可增大整流单元中的开关管的选择空间，提高效率，降低成本。
在实际应用中，也希望电源变换装置的设计尽量简单，以降低人力成本。然而图1所示的反激变换器，由于输入电压范围较宽，导致变压器单元的匝比范围较宽，而导致变压器单元的设计难度大。本申请由于降低了每一隔离电源变换器的输入电压范围，因此大大减小变压器单元的设计难度，并提高效率。
在本发明一实施例中，N个隔离电源变器的结构相同，其输入电压范围相同，使整个电源变换装置10的设计简单。
在本发明一实施例中，当电池包电压不均衡时，开关控制信号控制使得与电压高的电池包连接的隔离电源变换器提供的输出电压高于与电压低的电池包连接的隔离电源变换器提供的输出电压，更具体的为：当电池包电压不均衡时，开关控制信号控制使得隔离电源变换器提供的输出电压以与其连接的电池包的电压从高到低依次减小，则电压越高的电池包放电功率越大，电压越小的电池包放电功率越小，使得电池包之间达到电压平衡。如图2所示，若从第一电池包110至第n电池包1n0的电压依次降低，则开关控制信号控制使得第一隔离电源变换器210至第n隔离电源变换器2n0提供的输出电压依次减小。在一实施例中，此时控制单元20接收的来自电源变换装置10的采样信号为第一电池包110至第n电池包1n0的电压信号。
在本发明一实施例中，当N个电池包中任意一个电池包的电压数值高于第一预设电压参考阈值时（即某一电池包的电压过高），如高于第一预设电压参考阈值，则开关控制信号控制使得与该电池包连接的隔离电源变换器工作而提供输出电压，与其它电池包连接的隔离电源变换器不工作，也即此时仅与电压过高的电池包连接的隔离电源变换器工作，以将电压过高的电池包的电压迅速消耗掉，而达到电压均衡。隔离电源变换器不工作指隔离电源变换器内的开关管不以高频开关，使得其输出电压为零。
在本发明一实施例中，当N个电池包中任意一个电池包的电压数值低于第二预设电压参考阈值时（即某一电池包的电压过低），如低于第二预设电压参考阈值（即欠压），则开关控制信号控制使得与该电池包连接的隔离电源变换器不工作，与其它电池包连接的隔离电源变换器工作而提供的输出电压，也即此时与电压过低的电池包连接的隔离电源变换器不工作，以保持其电压，而达到电压均衡。
在检测电池电池包中哪块的电压过高、哪块电压过低时，控制单元会检测每个电池包的电压，然后可以根据电压值排序，并判断如果电池包的电压超过一个阈值则认为过高，低于一个阈值则认为过低，阈值会因电池包的不同品牌或批次等因素不同。
在实现电压平衡时，根据采样信号控制隔离电源变换器的占空比即可实现对输出电压高低的控制。
更具体的，请参阅图3所示的本发明另一实施例的储能系统中电源变换部分示意图一，如图3所示，N个隔离电源变换器为反激电源变换器，图2所示的开关单元均包括一个开关管。如图3所示，以第一反激变换器210为例，开关管Q11的第一端连接一次侧绕组Lp的第一端，开关管Q11的第二端连接第一输入电容C11的第二端，一次侧绕组Lp的第二端连接第一输入电容C11的第一端。图2所示的整流单元均包括一个整流开关管，如图3所示，以第一反激变换器210为例，整流开关管D11的第一端连接二次侧绕组Ls的第一端，整流开关管D11的第二端连接第一输出电容C13的第一端，二次侧绕组Ls的第二端连接第二参考地端GND2。图3中以整流开关管D11为二极管为例，则其第一端为阳极，第二端为阴极，在实际应用中，其还可为其它可控开关。
在一实施例中，在反激电源变换装置实际工作时，控制单元20根据采样信号输出的开关控制信号控制开关管Q11至开关管Qn1的占空比，而控制每一反激电源变换器提供的输出功率。
如图3所示，每一反激电源变换器还包括连接在原边绕组Lp两端的钳位电路，钳位电路包括电阻和电容的并联支路，以及与并联支路串联的二极管。以图3中的第一反激电源变换器为例，钳位电路包括电阻R11和电容C12的并联支路，以及与并联支路串联的二极管D12。其它反激电源变换器与第一反激电源变换器相同，在此不再赘述。
实际应用中，并不限定隔离电源变换器一定是反激电源变换器，其还可为其它的隔离变换器，如全桥变换器、半桥变换器或正激变换器等。
更具体的，请参阅图4所示的本发明另一实施例的储能系统中电源变换部分示意图二，如图4所示，N个隔离电源变换器为双向全桥变换器，图2所示的开关单元均包括并联连接的两个开关串联支路，以第一隔离变换器中的开关单元211为例，其包括开关管Q11和开关管Q12串联连接形成的第一支路，开关管Q13和开关管Q14串联连接形成的第二支路，第一支路和第二支路并联连接。整流单元也均包括并联连接的两个开关串联支路，以第一隔离变换器中的整流单元212为例，其包括开关管Q15和开关管Q16串联连接形成的第一支路，开关管Q17和开关管Q18串联连接形成的第二支路，第一支路和第二支路并联连接。其它双向全桥变换器与第一双向全桥变换器210相同，在此不再赘述。
其除可以采样上述的电池包电压均衡方式，还可以当电池包电压不均衡时，开关控制信号控制使得与电压高的电池包连接的双向全桥变换器正向工作，与电压低的电池包连接的双向全桥变换器反向工作，而由电压高的电池包为电压低的电池包充电，则电压高的电池包可以迅速放电，电压低的电池包可以迅速被充电，而可快速达到在使用中的电池包之间的电压平衡。如图4所示，若第一电池包110的电压大于第二电池包120的电压，则开关控制信号控制使得第一双向全桥变换器210将第一电池包110提供的电压变换为其输出电压VCC1，而为输出母线310供电，也即第一双向全桥变换器210正向工作，第二双向全桥变换器220将输出母线310上的电压变换为为第二电池包120充电的电压，也即第二双向全桥变换器220反向工作。在实际应用中，随着用电设备的增加，用户现有的电池包可能无法满足需求，而需另外扩充电池包，也即增加串联的电池包的个数。目前市面上电池包品牌较多，电压等级也各不相同，因此很难保证用户新扩容的电池包与现有电池包的电压均衡，若隔离电源变换器为双向全桥变换器，当现有电池包的电压大于新扩容的电池包的电压时，则可控制使得与现有电池包连接的双向全桥变换器正向工作，与新扩容的电池包连接的双向全桥变换器反向工作，而由现有电池包为新扩容的电池包充电，达到电池包间电压迅速均衡。当新扩容的电池包的电压大于现有电池包的电压时，则可控制使得与新扩容的电池包的电压连接的双向全桥变换器正向工作，与现有电池包连接的双向全桥变换器反向工作，而由新扩容的电池包为现有电池包充电，达到电池包间电压迅速均衡。也即使扩容更加智能化，无需用户具备专业知识，提高了家用储能设备使用的大众化。同时无需专业工作人员到现场进行扩容，为用户使用带来方便，并降低了人力成本。
本发明一实施例中，还提供一种电源变换系统中的电池包电压均衡控制方法，其中，电源变换系统中的电源变换装置为图2中标号10所示的电源变换装置，电池包间电压均衡控制方法包括：
当电池包的电压出现不均衡时，控制使得与电压高的电池包连接的隔离电源变换器提供的输出电压高于与电压低的电池包连接的隔离电源变换器提供的输出电压。
在一实施例中，当电池包电压不均衡时，控制使得隔离电源变换器提供的输出电压以与其连接的电池包的电压从高到低依次减小，则电压越高的电池包放电功率越大，电压越小的电池包放电功率越小，使得电池包之间达到电压平衡。其原理和效果与上述的电源变换系统相同，在此不再赘述。
在本发明一实施例中，当N个电池包中任意一个电池包的电压数值高于第一预设电压参考阈值时，如高于第一预设电压参考阈值，则控制使得与该电池包连接的隔离电源变换器工作而提供的输出电压，与其它电池包连接的隔离电源变换器不工作。其原理和效果与上述的电源变换系统相同，在此不再赘述。
在本发明一实施例中，当N个电池包中任意一个电池包的电压数值低于第二预设电压参考阈值时，如低于第二预设电压参考阈值（即欠压），则控制使得与该电池包连接的隔离电源变换器不工作，与其它电池包连接的隔离电源变换器工作而提供的输出电压。其原理和效果与上述的电源变换系统相同，在此不再赘述。
在本发明一实施例中，当电池包电压不均衡时，开关控制信控制使得与电压高的电池包连接的隔离电源变换器正向工作，与电压低的电池包连接的隔离电源变换器反向工作，而由电压高的电池包为电压低的电池包充电。其原理和效果与上述的电源变换系统相同，在此不再赘述。
在本申请一实施例中，还提供一种电源变换装置，具体的可参阅图5所示的本申请一实施例的电源变换装置示意图，其与图2中的电源变换装置10相同，在此不再赘述。
在本申请一实施例中，电源变换装置还可为图6所示的本申请另一实施例的电源变换装置示意图一，其与图3中的电源变换装置10相同，在此不再赘述。
在本申请一实施例中，电源变换装置还可为图7所示的本申请另一实施例的电源变换装置示意图二，其与图4中的电源变换装置10相同，在此不再赘述。
本发明一实施例中，上述的开关管均以包括单个开关管为例来实现，在实际应用中，每一开关管均可包括多个开关管串联和/或并联。
本发明一实施例中，上述的开关管可为金属氧化物半导体场效应晶体管、双极结型晶体管、超结晶体管、绝缘栅双极晶体管、基于氮化镓的功率器件和/或类似器件。业界能接收一开关控制信号而导通或关断的器件均可。
本发明一实施例中，上述的开关管均为MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管），均包括源极、漏极和栅极。当电源变换器为反激电源变换器时，栅极用于接收开关控制信号，漏极连接一次侧绕组Lp的第一端，源极连接第一接地端GND1。当电源变换器为双向全桥变换器时，栅极用于接收开关控制信号，每一支路的上管的漏极形成该支路的第一端，上管的源极连接下管的漏极，下管的源极形成该支路的第二端，第二段用于接地。
本申请的控制单元20可为数字控制器，如DSP；也可为模拟控制器；或数字控制与模拟控制器配合使用。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任意一项所述的电源变换系统中的电池包电压均衡控制方法。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种电源变换系统，其特征在于，包括：
电源变换装置，包括：N个隔离电源变换器和N个电池包，一个所述电池包连接一个隔离电源变换器，N个所述电池包依次串联连接，所述隔离电源变换器包括：
变压器单元，包括：一次侧绕组和二次侧绕组；
开关单元，包括：至少一个开关管、第一端和第二端，所述开关单元的第二端连接所述变压器单元一次侧绕组的两端，所述开关单元的第一端连接一输入电容的两端，所述输入电容的两端连接一个所述电池包的两端；
整流单元，包括：至少一个开关管、第一端和第二端，所述整流单元的第一端连接所述变压器单元的二次侧绕组的两端，所述整流单元的第二端连接一输出电容的两端；
其中，n个输出电容的第一端相互连接，n个输出电容的第二端均连接接地端，
控制单元，用于接收来自所述电源变换装置的采样信号，并根据所述采样信号输出开关控制信号，其中，所述开关控制信号用于在所述电池包的电压出现不均衡时，控制使得与电压高的电池包连接的所述隔离电源变换器提供的输出电压高于与电压低的电池包连接的所述隔离电源变换器提供的输出电压。
2.根据权利要求1所述的电源变换系统，其特征在于，当所述电池包的电压出现不均衡时，通过所述开关控制信号控制使得所述隔离电源变换器提供的输出电压以与其连接的电池包的电压从高到低依次减小。
3.根据权利要求1所述的电源变换系统，其特征在于，当所述N个电池包中任意一个电池包的电压数值高于第一预设电压参考阈值时，通过所述开关控制信号控制使得与该电池包连接的所述隔离电源变换器工作而提供输出电压，与其它电池包连接的所述隔离电源变换器不工作，所述第一预设电压参考阈值大于预设电压平衡区间的最大值。
4.根据权利要求1所述的电源变换系统，其特征在于，当所述N个电池包中任意一个电池包的电压数值低于第二预设电压参考阈值时，当所述N个电池包中任意一个电池包的电压数值低于第二预设电压参考阈值时通过所述开关控制信号控制使得与该电池包连接的所述隔离电源变换器不工作，与其它电池包连接的隔离电源变换器工作而提供的输出电压，所述第二预设电压参考阈值小于预设电压平衡区间的最小值。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的电源变换系统，其特征在于，所述采样信号为第一电池包至第N个电池包的电压信号。
6.根据权利要求1所述的电源变换系统，其特征在于，所述N个隔离电源变换器为双向全桥变换器，当所述电池包的电压不均衡时，通过所述开关控制信号控制使得与电压高的电池包连接的双向全桥变换器正向工作，与电压低的电池包连接的双向全桥变换器反向工作，同时，由所述电压高的电池包为所述电压低的电池包充电。
7.根据权利要求1所述的电源变换系统，其特征在于，所述N个隔离电源变换器为反激电源变换器。
8.一种电源变换系统中的电池包电压均衡控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至7中任意一项所述的电源变换系统，电池包电压均衡控制方法包括：
在电池包的电压出现不均衡时，控制使得与电压高的电池包连接的隔离电源变换器提供的输出电压高于与电压低的电池包连接的隔离电源变换器提供的输出电压。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当所述电池包的电压不均衡时，控制使得所述隔离电源变换器工作而提供的输出电压以与其连接的电池包的电压从高到低依次减小。
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当所述N个电池包中任意一个电池包的电压数值高于第一预设电压参考阈值时，当N个电池包中任意一个电池包的电压数值高于第一预设电压参考阈值时，控制使得与该电池包连接的所述隔离电源变换器工作而提供输出电压，与其它电池包连接的所述隔离电源变换器不工作，所述第一预设电压参考阈值大于预设电压平衡区间的最大值。
11.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当所述N个电池包中任意一个电池包的电压数值低于第二预设电压参考阈值时，当N个电池包中任意一个电池包的电压数值低于第二预设电压参考阈值时，通过所述开关控制信号控制使得与该电池包连接的所述隔离电源变换器不工作，与其它电池包连接的隔离电源变换器工作而提供的输出电压，所述第二预设电压参考阈值小于预设电压平衡区间的最小值。
12.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当所述电池包的电压不均衡时，通过所述开关控制信号控制使得与电压高的电池包连接的双向全桥变换器正向工作，与电压低的电池包连接的双向全桥变换器反向工作，同时，由所述电压高的电池包为所述电压低的电池包充电。
13.一种电源变换装置，其特征在于，包括：N个隔离电源变换器和N个电池包，一个所述电池包连接一个隔离电源变换器，N个所述电池包依次串联连接，所述隔离电源变换器包括：
变压器单元，包括：一次侧绕组和二次侧绕组；
开关单元，包括：至少一个开关管、第一端和第二端，所述开关单元的第二端连接所述变压器单元一次侧绕组的两端，所述开关单元的第一端连接一输入电容的两端，所述输入电容的两端连接一个所述电池包的两端；
整流单元，包括：至少一个开关管、第一端和第二端，所述整流单元的第一端连接所述变压器单元的二次侧绕组的两端，所述整流单元的第二端连接一输出电容的两端；
其中，n个输出电容的第一端相互连接，n个输出电容的第二端均连接接地端，
电源变换装置的采样信号输入至电源变换系统的控制单元，所述控制单元根据所述采样信号输出开关控制信号，其中，所述开关控制信号用于在所述电池包的电压出现不均衡时，控制使得与电压高的电池包连接的所述隔离电源变换器提供的输出电压高于与电压低的电池包连接的所述隔离电源变换器提供的输出电压。
14.根据权利要求13所述的电源变换装置，其特征在于，所述N个隔离电源变换器为反激电源变换器。
15.根据权利要求13所述的电源变换装置，其特征在于，所述N个隔离电源变换器为双向全桥变换器。
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求8至12中任意一项所述的电源变换系统中的电池包电压均衡控制方法。
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