CN212588110U - 充放电系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种充放电系统，所述充放电系统包括多个电池串和至少一个电压均衡模块，其中，多个所述电池串并联连接；若干个所述电池串中的每个所述电池串串联连接至少一个所述电压均衡模块；串联有所述电压均衡模块的所述电池串与所述电压均衡模块串联后的输出电压为目标电压。根据本实用新型实施例的储能系统能够有效地解决并联电池环流的问题，且成本低、体积和重量小。

Description

充放电系统
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，尤其是涉及一种充放电系统。
背景技术
随着锂电池及锂电池储能技术的突飞猛进，越来越多的锂电池储能应用应运而生。锂电池串(Pack)一般是电芯通过串并联实现的，应用在储能系统中的锂电池串，为了得到更大的容量，一般通过锂电池串串联或者并联实现。
在现有技术中，储能系统随着工作时间的延长，并联的电池Pack慢慢会出现差异，新增或者更换电池(Pack)，均会由于电池(Pack)的电压差异导致内部环流，一方面导致储能系统有效容量下降，另一方面导致储能系统电池进一步不平衡而性能下降或者损坏。
现有技术中，一般通过提升电流保护值的方式，实现锂电池串的直接并联。但是上述方式有以下几点缺点：一是必须保证所需并联的锂电池串的电压差尽量小，如果电压差太大，也可能导致并联时冲击电流大于设定的过流保护值而导致并联失败；二是并联的锂电池串之间依旧存在很大的环流，损坏锂电池串的风险很大；三是如果锂电池串内电芯串数多，布线不一致，电池阻抗不一致，电池的一致性差，也会产生很大的环流损坏电池。
在现有技术中，也通过并联均衡模块的方式，实现锂电池串的直接并联。但直接并联均衡模块导致均衡模块的功率过高，因此为了满足直接并联锂电池串的需求，选择功率大的均衡模块，将导致整个储能系统成本将很高，同时储能系统的体积和重量也会很大，不便于使用。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种充放电系统，该充放电系统，能够实现电池串的安全并联并且可以有效地解决并联电池环流的问题，且成本低、体积和重量小。
为实现上述目的，根据本实用新型的实施例提出一种充放电系统，所述充放电系统包括：多个电池串，多个所述电池串并联连接；至少一个电压均衡模块；若干个所述电池串中的每个所述电池串串联连接至少一个所述电压均衡模块；串联有所述电压均衡模块的所述电池串与所述电压均衡模块串联后的输出电压为目标电压。
在一些实施例中，所述电压均衡模块为升降压均衡模块；所述升降压均衡模块与所述电池串串联连接，用于将所述电池串与所述升降压均衡模块串联后的输出电压升压或降压至所述目标电压。
在一些实施例中，所述升降压均衡模块包括升降压调节单元，所述升降压调节单元进一步包括：
第一转换子单元，用于将直流供电信号转换为交流电信号；
变压子单元，包括原边线圈和副边线圈，所述变压子单元的原边线圈与所述第一转换子单元的输出端连接，用于传输所述交流电信号；
第二转换子单元，所述第二转换子单元的输入端与所述变压子单元的副边线圈连接，用于将所述交流电信号转换为第一直流电信号，其中，所述第一直流电信号的电压值等于所述目标电压与所述电池串输出电压的电压差的绝对值；
第三转换子单元，所述第三转换子单元的输入端与所述第二转换子单元的输出端连接，所述第三转换子单元用于将所述第一直流电信号转换为第二直流电信号，所述第三转换子单元的输出端输出第二直流信号，其中，所述第二直流电信号的电压值等于所述第一直流电信号的电压值，或者所述第二直流电信号的电压值为所述第一直流电信号的电压值的负值。
在一些实施例中，所述电压均衡模块为升压均衡模块，所述升压均衡模块与所述电池串串联连接，用于将所述电池串与所述升压均衡模块串联后的输出电压升压至所述目标电压。
在一些实施例中，所述电压均衡模块为降压均衡模块：降压均衡模块，所述降压均衡模块与所述电池串串联连接，用于将所述电池串与所述降压均衡模块串联后的输出电压降压至所述目标电压。
在一些实施例中，所述充放电系统还包括至少一个外置供电模块，至少一个所述外置供电模块与至少一个所述电压均衡模块连接，用于为所述电压均衡模块提供直流供电信号。
在一些实施例中，所述电池串并联至母线。
在一些实施例中，所述电池串的数量为N个，所述电压均衡模块的数量为N个，N个所述电池串与N个所述电压均衡模块一一对应串联连接，以使所述电池串与所述电压均衡模块串联后的输出电压为目标电压；其中，所述目标电压为母线电压。
在一些实施例中，所述电池串的数量为N个，所述电压均衡模块的数量为N-1个；N-1个所述电池串与N-1个所述电压均衡模块一一对应串联连接，以使所述电池串与对应的所述电压均衡模块串联后的输出电压为目标电压；所述目标电压为未串联所述电压均衡模块的所述电池串的输出电压。
在一些实施例中，所述电压均衡模块包括：调压单元，所述调压单元为升降压调节单元，或升压调节单元，或降压调节单元；通讯单元，与多个所述电池串的电池管理单元连接，用于获取每个所述电池串的电池参数；电流检测单元，用于检测所述电压均衡单元的输出电流；电压检测单元，用于检测所述电压均衡单元的输出电压；控制单元，与所述通讯单元、所述电流检测单元和所述电压检测单元分别连接，用于根据所述电池参数、所述输出电流和所述输出电压进行控制所述调压单元，以使得所述电池串与所述电压均衡模块串联后的输出电压为所述目标电压。
在一些实施例中，所述充放电系统还包括：多个开关模块，所述开关模块与所述电压均衡模块一一对应串联连接。
本实用新型的有益效果：根据本实用新型实施例的充放电系统，通过设置至少一个电压均衡模块，其中若干个电池串中的每个电池串串联连接至少一个电压均衡模块；串联有电压均衡模块的电池串与电压均衡模块串联后的输出电压为目标电压，可以减小电池串之间存在的电压差，减小并联时冲击电流，实现安全并联，以及电池串之间电压差较小，可以避免并联电池串间形成环流，从而能够有效地解决并联电池环流的问题，提高了系统的可靠性与稳定性，提升系统寿命。以及，与现有并联均衡模块的方案对比，由于本实用新型实施例的电压均衡模块与电池串是串联，其均衡模块的输出电压为目标电压与电池串的输出电压的差值，该差值与电池串所在支路输出电压相比，该差值很小，因此，本实用新型可以进一步地降低电压均衡模块的功率，进而降低储能系统的成本、体积以及重量，便于批量化应用和安装。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是现有技术中储能系统的结构示意图。
图2是现有技术中存在DCDC模块高功率问题的储能系统的一种方案的示意图。
图3是根据本实用新型充放电系统实施例的结构示意图。
图4是根据本实用新型充放电系统实施例的一个电池串与电压均衡模块连接的结构示意图。
图5是根据本实用新型充放电系统一个实施例的双向DC/DC功率转换单元的电路图。
图6是根据本实用新型实施例充放电系统的示意图。
图7是根据本实用新型实施例的示意图。
图8是根据本实用新型实施例充放电系统的示意图。
图9是根据本实用新型实施例充放电系统的示意图。
图10是根据本实用新型实施例充放电系统的示意图。
附图标记：
现有技术：
储能系统1′、电池串10′、电芯11′、DC/DC变换器20′、
本实用新型：
充放电系统1、
母线10、正极母线11、负极母线12、
电池串20、电池管理系统21、电压均衡模块30、开关40、外置供电模块311；
通讯单元36、电压采集模块37、电流采集模块38、控制单元39。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
本实用新型基于本申请的实用新型人对以下事实和问题的发现和认识作出的：
相关技术中，为实现电池串的并联连接，例如图1所示的方案1，通过提升电流保护值，来实现直接并联，当电池串10′并联时，以两个电池串10′为例，所产生的冲击电流
Figure BDA0002563521120000041
其中Vpack1和Vpack2分别是两个电池串10′的电压，N1和N2分别为电池串10′内部电芯11′的数量，电芯寄生电阻R1及焊接电阻R2一般控制的都比较小，所以，如果两个电池串10′的电压差不是太大，那么，并联时的峰值电流将可以控制在一定范围内，只要不触发电池串10′的BMS(电池管理系统)的过电流保护，就可以直接并联。
举例而言，例如电池串10′由16节电芯11′串联构成，由于使用及电池串10′初始状态的原因，假设一个电池串10′的电压为54V，另一个电池串10′的电压为48V，采用激光焊接方式，电芯11′的内阻1mΩ，焊接电阻1mΩ，则通过计算，并联峰值电流
Figure BDA0002563521120000051
所以设定峰值保护电流＞93.75A就可以实现直接并联而不触发过流保护，并能够并联成功，当并联成功后，通过自放电实现电池串10′的自我均衡。
对于上述方案1存在的缺点，为了解决安全并联的问题，相关技术中提出了如图2所示的方案2，在每个电池串10′的输出端增加一个双向DC/DC变换器20′，但是方案2成本高、体积大，DCDC变换器功率高，不便于使用。
考虑到相关技术中的状况，本实用新型提出一种充放电系统，可以解决电池安全并联及环流问题。
下面参考附图描述根据本实用新型实施例的充放电系统。
如图3所示，根据本实用新型实施例的充放电系统1包括多个电池串20和至少一个电压均衡模块30。
多个电池串20并联连接，其中，每个电池串20包括多个电芯，多个电芯串联或并联形成电池串，电芯可以为锂电池等。
若干个电池串20中的每个电池串串联连接至少一个电压均衡模块30。其中，在实施例中，若干个电池串可以包括多个电池串20中的全部电池串也可以为多个电池串20中的部分电池串，其中，在实施例中，若干个电池串20中的每个电池串可以串联一个电压均衡模块，也可以若干个电池串20中的每个电池串串联连接多个电压均衡模块。进一步地，若干个电池串中的每个电池串可以串联连接升降压模块或者升压模块或者降压模块，也可以是电池串串联有升压模块后，升压模块再与降压模块串联，降压模块再连接至母线上，或者，电池串串联有降压模块后，降压模块再与升压模块串联，升压模块再连接至母线上。
在实施例中，串联有电压均衡模块30的电池串20与电压均衡模块30串联后的输出电压为目标电压，即电压均衡模块30的电压为目标电压与电池串电压的电压差，其中，在实施例中，目标电压可以为预设母线电压，该母线电压为母线电压误差范围内的电压值，母线电压误差范围以母线电压为基准。母线电压误差范围表示在实际应用中受制于调节精度影响，目标电压只能无限接近母线电压不能绝对等于母线电压值。例如本实施案例中预设母线电压值为600V，目标电压达到600V±1V范围内即可。或者，目标电压还可以为未串联电压均衡模块30的电池串的输出电压范围，从而可以使得并联连接的多个电池串20的输出电压更加接近，减小并联电池串20之间的电压差，减少并联连接的冲击电流，避免并联连接电池串20之间形成环流，实现安全并联连接。
根据本实用新型实施例的充放电系统1，通过针对电池串设置电压均衡模块30，即若干个电池串中的每个电池串串联连接至少一个电压均衡模块，串联有电压均衡模块的电池串与电压均衡模块串联后的输出电压为目标电压；可以减小电池串之间存在的电压差，减小并联时冲击电流，实现安全并联，以及电池串之间电压差较小，可以避免并联电池串间形成环流，从而能够有效地解决并联电池环流的问题，提高了系统的可靠性与稳定性，提升系统寿命，以及，与现有双向DC/DC的方案对比，由于本实用新型实施例的电压均衡模块30与电池串20是串联，电压均衡模块30的输出电压为目标电压与电池串20电压的差值，该差值与电池串20所在支路输出电压相比，该差值很小，因此，本实用新型可以进一步地降低电压均衡模块30的功率，在具体实施例中，本实用新型实施例的充放电系统1与现有技术的方案2相比，电压均衡模块的功率可以由原来DC/DC模块的150KW减小为1.25KW，即功率减小为原来的0.8％，所以，本实用新型实施例的电压均衡模块30体积可以更小，成本也可以降低，并便于批量化应用和安装。
在实施例中，电压均衡模块30可以串在主回路的正极，也可以串在主回路的负极，如图4所示为电压均衡模块30串在电池串负极的示意图，其输入正极与电池串20的正极相连，输入的负极与电池串20的负极相连；其输出的正极与电池串20的负极串联，输出的负极为电池系统对外的负极。
在一些实施例中，电压均衡模块30可以为升降压均衡模块，升降压均衡模块与电池串20串联连接，用于将电池串20与升降压均衡模块串联后的输出电压升压或降压至目标电压。上述的升降压均衡模块可以单向地针对电池串支路的输出电压进行调整，换言之，可以通过升降压均衡模块对与其所在的电池串支路的输出电压进行升压或降压，使得所有并联连接的电池串支路输出电压平衡，减小电压差，避免电池串20支路间形成环流，从而达到均衡的目的。其中，目标电压可以为母线电压范围内的母线电压或者母线电压的误差范围再或者未连接电压均衡模块30的电池串输出电压，其中，母线电压范围内的母线电压可以等于当前时刻的母线电压值以及母线电压误差范围内。
在另一些实施例中，电压均衡模块30可以为升压均衡模块，升压均衡模块与电池串串联连接，用于将电池串与升压均衡模块串联后的输出电压升压至目标电压。其中，所述升压均衡模块包括升压调节单元。在另一些实施例中，电压均衡模块30可以为降压均衡模块，降压均衡模块与电池串串联连接，用于将所述电池串与降压均衡模块串联后的输出电压降压至目标电压。其中，降压均衡模块包括降压调节单元。
例如，对于一些新旧电池串并联组成的电池串20的并联，有些电池串20的输出电压偏低，而有些电池串20输出电压偏高，为了满足均衡需求，则可以针对性地选择降压均衡模块或者升压均衡模块与对应的电池串20进行串联连接，达到电压均衡目的，使得串联后输出电压值都可以在目标电压范围内。
在实施例中，可以根据并联连接电池串的具体情况选择串联升降压均衡模块或者升压均衡模块或者降压均衡模块，或者选择升压或降压模块的组合来与电池串进行串联连接，达到使得并联电池串所在支路输出电压均衡的目的，避免形成环流。
进一步地，在实施例中，如图4所示，升降压均衡模块包括升降压调节单元31，如图5所示，升降压调节单元31进一步包括第一转换子单元312、变压子单元T、第二转换子单元313和第三转换子单元314。
其中，第一转换子单元312用于将直流供电信号转换为交流电信号；变压子单元T包括原边线圈和副边线圈，变压子单元T的原边线圈与第一转换子单元312的输出端连接，用于传输交流电信号；第二转换子单元313的输入端与变压子单元T的副边线圈连接，用于将交流电信号转换为第一直流电信号，其中，第一直流电信号的电压值等于目标电压与电池串输出电压的电压差的绝对值；第三转换子单元314的输入端与第二转换子单元313的输出端连接，第三转换子单元314用于将第一直流电信号转换为第二直流电信号，第三转换子单元314的输出端输出第二直流信号，其中，第二直流电信号的电压值等于第一直流电信号的电压值，从而可以实现升压，或者第二直流电信号的值为第一直流电信号的电压值的负值，从而可以实现降压。
其中，在一些实施例中，第一转换子单元312、变压子单元T和第二转换子单元313可以采用双向DC/DC功率转换单元的形式并结合第三转换子单元314实现升降压，其中，双向DC/DC功率转换单元对电源的充电和放电同样适用。不同于普通的双向DC/DC功率转换单元，本实用新型实施例的升降压均衡模块，通过增加第三转换单元314，可以实现单向输入的升降压。
在实施例中，双向DC/DC功率变换单元可以有多种拓扑方案实现，如图5所示为一种DC/DC拓扑方案的电路图，即移相全桥DC/DC变换器拓扑，此拓扑只是示例，用于阐明整个系统方案的完整性，不能因此理解为对本发明专利范围的限制，其他DC/DC拓扑也属于本实用新型的保护范围。
以图5所示的升降压均衡模块为例，第一转换子单元312、第二转换子单元313和第三转换子单元314的组成和连接如图所示，其中，第一转换单元312和第二转换单元313的调制原理为：通过控制Q1\Q3互补导通，Q2\Q4互补导通，且均为50％占空比。变压子单元T的低压侧开关管调制信号相对于高压侧开关管调制信号顺序相同(Q5\Q7互补导通，Q7\Q8互补导通，均为50％占空比)，只是相差一定角度。通过改变高低压侧调制信号的角度差值来实现输出电压调节功能，以及实现电池充电或者电池放电功能。该双向DC/DC功率变换单元可以通过后半段的第三转换单元314的开关管的通断调整电流方向进而输出正电压还是负电压。变换控制双向DC/DC功率变换单元输出电压，可以实现将双向DC/DC功率变换单元的输出电压直接输出(规定为正电压)或者将双向DC/DC功率变换单元变换为负电压输出。
如图5所示，第三转换子单元314的输入端与第二转换子单元313的输出连接，第三转接子单元314的第一输出端与电池串连接，第三转换子单元314的第二输出端与母线连接，第三转换子单元314包括开关管Q11、Q12、Q13和Q14,假定E+为输入电源正极、E-为输入电源负极；F+为输出电源正极，F-为输出电源负极。当需要第三转换子单元314输出电压为正电压时，控制Q12和Q13同时导通，则F+与E+等电势、F-与E-等电势即输出电压与输入电压相同为正电压，从而实现升压功能。当需要第三转换子单元314输出电压为负电压时，控制Q11和Q14同时导通，则F+与E-等电势、F-与E+等电势即输出电压与输入电压相反为负电压，从而实现降压的功能。
在一些实施例中，如图4所示，电压均衡模块30包括调压单元31、通讯单元36、电流检测单元38、电压检测单元37和控制单元39。
其中，调压单元31可以具有单向功能，例如实现单独降压或单独升压，也就是说，只能单向进行升或降压，例如升压调节单元或者降压调节单元，其拓扑可以采用一般的双向DC/DC模块。或者，调压单元31也可以实现在同一方向的既可以实现升压也可以实现降压，例如上文的升降压调压单元。也就是说，调压单元31可以为升降压调节单元，或升压调压单元，或降压调压单元；通讯单元36与多个电池串20的电池管理单元连接，用于获取每个电池串的电池参数；电流检测单元38用于检测调压单元31的输出电流；电压检测单元37用于检测调压单元的输出电压；控制单元39与通讯单元36、电流检测单元38和电压检测单元37分别连接，用于根据电池参数、输出电流和输出电压进行控制调压单元31，以使得电池串20与电压均衡模块30串联后的输出电压为目标电压。例如，控制单元39可以为控制芯片、DSP、单片机等器件，控制单元39通过通讯模块36与电池串20的电池管理单元21进行通讯，例如通过可以是RS485、RS232、CAN等实现，获得电池串20的信息例如包括电池Pack的电压、电流、温度、容量及告警信息，根据电池串20这些参数控制调压单元31的工作例如控制其电压调节系数，进行升压或降压，或者检测到告警信息则控制调压单元31停止等，并监控调压单元31输出电流和电压，形成闭环控制，更加精确，使得电池串20与电压均衡模块30串联后输出电压在目标电压范围内，达到均衡的目的，减小并联电池串间的电压差，避免形成环流。
在一些实施例中，如图3所示，电池串并联至母线10，母线包括正极母线11和负极母线12。
在一些实施例中，电池串20的数量为N个，N个电池串20并联于母线10，电压均衡模块30的数量为N个，即电池串的数量与电压均衡模块30的数量相等，N个电池串20与N个电压均衡模块30一一对应串联连接，以使电池串20与电压均衡模块30串联后的输出电压为目标电压，其中，目标电压为母线电压。从而使得每个电池串支路的输出电压均在母线电压附近即在母线电压误差范围内，达到均衡的目的，减小并联支路之间的电压差，避免并联电池串之间形成环流的问题。
例如，如图6所示，该系统包括若干电池串Pack1、Pack2、...Packn以及电压均衡模块1、...、电压均衡模块n，每个电池串Pack与电压均衡模块30串联后并联至直流母线。电池串20与对应的电压均衡模块30串联连接后输出的电压值在母线电压的允许电压范围内，减小并联电池串20之间的电压差，消除并联环流。
在另一些实施例中，如图7所示，电池串的数量为N个，N个电池串并联于母线，电压均衡模块的数量为N-1个；N-1个电池串与N-1个电压均衡模块一一对应串联连接，以使电池串与对应的电压均衡模块串联后的输出电压为目标电压；目标电压为未串联电压均衡模块的电池串的输出电压。即电池串20与对应的电压均衡模块30串联连接后的输出电压值在未连接电压均衡模块30的电池串20的输出电压范围内，从而达到均衡各个并联连接电池串20之间电压的目的，减小电池串20之间的电压差，以消除并联环流。上述目标电压也可以为母线电压，从而使得每个电池串支路输出电压均在母线电压附近即在母线电压误差范围内，达到均衡的目的，减小并联支路之间的电压差，避免并联电池串之间形成环流的问题。图6与图7拓扑的区别在于少一个电压均衡模块，N个电池组Pack只需要N-1个电压均衡模块也可实现同样的功能，更加节约成本。
下面以两个电池串(Pack)为例，每个电池串均串联连接有电压均衡模块，例如，电池PACK1和PACK2的电压分别为V1＝590V、V2＝610V，电池母线电压可以设置为600V，输出电流为250A。为达到与母线电压一致，与电池PACK1串联的电压均衡模块30的输出电压应为正10V，例如，通过第一转换子单元312和第二转换子单元313，进行DC/DC功率转换，将供电模块的电压变换为10V，然后控制Q12和Q13同时导通，第三转换单元314直接输出10V，此时，电池PACK1的电压V1加上电压均衡模块30的输出电压10V与母线电压600V相等，此时电压均衡模块30的输出功率P1＝10V*250A＝2500W。为达到与母线电压一致，与PACK2串联的电压均衡模块30输出负10V，例如，通过第一转换子单元312和第二转换子单元313将供电模块电压变换为10V，然后控制Q11和Q14同时导通，第三转换子单元314输出-10V，此时电池PACK2电压V2与电压均衡模块30串联后的输出电压与母线电压相等，此时电压均衡模块30的输出功率P2＝10V*250A＝2500W。为实现2个电池Pack可靠并联，各电压均衡模块30的控制单元例如MCU通过通讯模块36与电池Pack的BMS进行通讯，采集电池Pack的电压信息例如V1＝598V、V2＝595V；同时通过电压检测单元37及电流检测单元38采集输出电压例如600V、电流100A，根据这些信息，并将输出电压信息和电流信息传输给控制单元MCU，控制电压均衡模块工作，使每个电池Pack以相同的电流输出，将电池Pack1、电池Pack2的电压均衡模块的电压调整系数调整为k1、k2，从而实现将各个电池Pack的输出电压提升到Vbus。
如果上述外部条件不变，电池PACK1和PACK2的电压分别为Va1＝590V、Va2＝610V。方案中采用相关技术中通常的双向DC/DC模块，则母线电压必须设置为610V以上(例如设置612V)、电流250A不变，对于PACK1，双向DC/DC模块输出正22V(通过DC/DC模块将电池包电压变换为22V输出电压，此时电池PACK1加上双向DC/DC模块的电压和母线设置电压相等，此时DC/DC控制模块1的输出功率P1＝22V*250A＝5500W)；对于PACK2，双向DC/DC模块输出正2V(通过DCDC模块将电池包电压变换为2V输出电压，此时电池PACK2电压和母线设置电压相等，此时DC/DC功率转换单元的输出功率P2＝2V*250A＝500W)，可以明显发现对于PACK1，采用通常的DC/DC模块的输出功率要比本发明实施例的采用电压均衡模块30的输出功率大接近一倍，相较于本发明实施例的采用电压均衡模块30的系统，采用通常的双向DC/DC模块的系统，产品体积、损耗、成本都会明显上升。
因此，本实用新型实施例通过设置串联连接的电压均衡模块30可以有效且快速地实现电池串20并联之间的均衡与保护，同时不依赖于各电池Pack自身的输出电压情况，新电池和退役电池均可实现。
本实用新型实施例中，电池Pack电压、电流、数量n均为任意值，任意电压值、电流值、数量均可以按照上述方式计算，并不限于180节电池Pack。且本实用新型实施例中的电池Pack的数量n可以无限大，实现电池大容量扩容需求。
在实际应用中为了进行故障隔离和电气安全，可以在支路回路中串入断开装置，当单串发生故障或者需要人为断开时进行单独断开。如图8所示，本实用新型实施例的充放电系统1还包括多个开关模块40，开关模块40的数量与电压均衡模块30的数量相同，开关模块40与电压均衡模块30一一对应串联连接，从而，可以通过控制开关模块40实现相关电路的通断。在实施例中，开关模块40在检测到电池PACK和电压均衡模块30输出电压满足Vbus＝Va1+Vb1时才能闭合开关，开关模块40可以为接触器、半导体开关等。
在实施例中，如图9所示，充放电系统1还包括为电压均衡模块30进行供电的至少一个外置供电模块311，至少一个外置供电模块311与至少一个电压均衡模块30连接，用于为电压均衡模块30提供直流供电信号，即电压均衡模块30由单独供电模块50供电，例如电池包供电，可以方便电压均衡模块30供电与主回路电压无关，单独取电可以降低电压等级，方便器件选型进一步降低电压灵活调节单元的材料成本。
在实施例中，外置供电模块311的数量可以为一个或多个。外置供电模块311可以是电池串，如电池pack。也就是说，电压均衡模块30不仅可以通过与其串联连接的电池pack进行供电，还可以利用单独的外置供电模块311例如电池包进行供电，并且电池包供电时不仅可以一对一进行供电，还可以针对相邻的电压均衡模块30进行设置，并且也可以仅适用一个电池包对所有的电压均衡模块30进行供电。
例如，当外置供电模块311的数量为一个时，一个外置供电模块311与所有电压均衡模块30连接，用于为每个电压均衡模块30提供直流供电信号。
或者，当外置供电模块311的数量为多个时，多个外置供电模块311与所有电压均衡模块30一一对应连接，用于为电压均衡模块30提供直流供电信号，即每个电压均衡模块30均对应设置一个外置供电模块311，实现一对一供电。
或者，多个外置供电模块311中的一个外置供电模块311与相邻两个电压均衡模块3连接，用于为相邻两个电压均衡模块30提高直流供电信号，如图9和图10所示。
或者，也可以采用多个外置供电模块311为一个电压均衡模块30共同供电，例如电压均衡模块30所在支路的电池串和对应设置的外置电池包共同为该电压均衡模块30供电。
概括来说，本实用新型实施例的充放电系统1，通过串联连接电压均衡模块30，不仅能够有效地解决安全并联以及并联电池环流的问题，提高了系统的可靠性与稳定性，有效提升系统寿命，而且电压均衡模块30输出电压灵活可控，与现有技术的方案2相比，本实用新型的电压均衡模块30输出功率可以由原来的150KW减小为1.25KW，即功率减小为原来的0.8％，功率更小，体积可以做到很小，成本也很低，便于批量化应用和安装，实现便携式灵活应用；另外并联保护器属于外挂在系统主回路上，只有正极或者负极一条线和主回路相连接，不会损耗整个系统的功率，系统效率可由原来的98％提高到99％，提高系统效率优势明显。
在本说明书的描述中，参考术语“具体实施例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种充放电系统，其特征在于，包括：
多个电池串，多个所述电池串并联连接；
至少一个电压均衡模块；
若干个所述电池串中的每个所述电池串串联连接至少一个所述电压均衡模块；
串联有所述电压均衡模块的所述电池串与所述电压均衡模块串联后的输出电压为目标电压。
2.根据权利要求1所述的充放电系统，其特征在于，所述电压均衡模块为升降压均衡模块；
所述升降压均衡模块与所述电池串串联连接，用于将所述电池串与所述升降压均衡模块串联后的输出电压升压或降压至所述目标电压。
3.根据权利要求2所述的充放电系统，其特征在于，所述升降压均衡模块包括升降压调节单元，所述升降压调节单元进一步包括：
第一转换子单元，用于将直流供电信号转换为交流电信号；
变压子单元，包括原边线圈和副边线圈，所述变压子单元的原边线圈与所述第一转换子单元的输出端连接，用于传输所述交流电信号；
第二转换子单元，所述第二转换子单元的输入端与所述变压子单元的副边线圈连接，用于将所述交流电信号转换为第一直流电信号，其中，所述第一直流电信号的电压值等于所述目标电压与所述电池串输出电压的电压差的绝对值；
第三转换子单元，所述第三转换子单元的输入端与所述第二转换子单元的输出端连接，所述第三转换子单元用于将所述第一直流电信号转换为第二直流电信号，所述第三转换子单元的输出端输出第二直流信号，其中，所述第二直流电信号的电压值等于所述第一直流电信号的电压值，或者所述第二直流电信号的电压值为所述第一直流电信号的电压值的负值。
4.根据权利要求1所述的充放电系统，其特征在于，所述电压均衡模块为升压均衡模块，
所述升压均衡模块与所述电池串串联连接，用于将所述电池串与所述升压均衡模块串联后的输出电压升压至所述目标电压。
5.根据权利要求1所述的充放电系统，其特征在于，所述电压均衡模块为降压均衡模块：
降压均衡模块，所述降压均衡模块与所述电池串串联连接，用于将所述电池串与所述降压均衡模块串联后的输出电压降压至所述目标电压。
6.根据权利要求1-5任一项所述的充放电系统，其特征在于，所述充放电系统还包括至少一个外置供电模块，至少一个所述外置供电模块与至少一个所述电压均衡模块连接，用于为所述电压均衡模块提供直流供电信号。
7.根据权利要求1所述的充放电系统，其特征在于，所述电池串并联至母线。
8.根据权利要求7所述的充放电系统，其特征在于，
所述电池串的数量为N个，所述电压均衡模块的数量为N个，
N个所述电池串与N个所述电压均衡模块一一对应串联连接，以使所述电池串与所述电压均衡模块串联后的输出电压为目标电压；
其中，所述目标电压为母线电压。
9.根据权利要求7所述的充放电系统，其特征在于，所述电池串的数量为N个，所述电压均衡模块的数量为N-1个；
N-1个所述电池串与N-1个所述电压均衡模块一一对应串联连接，以使所述电池串与对应的所述电压均衡模块串联后的输出电压为目标电压；
所述目标电压为未串联所述电压均衡模块的所述电池串的输出电压。
10.根据权利要求1所述的充放电系统，其特征在于，所述电压均衡模块包括：
调压单元，所述调压单元为升降压调节单元，或升压调节单元，或降压调节单元；
通讯单元，与多个所述电池串的电池管理单元连接，用于获取每个所述电池串的电池参数；
电流检测单元，用于检测所述电压均衡单元的输出电流；
电压检测单元，用于检测所述电压均衡单元的输出电压；
控制单元，与所述通讯单元、所述电流检测单元和所述电压检测单元分别连接，用于根据所述电池参数、所述输出电流和所述输出电压进行控制所述调压单元，以使得所述电池串与所述电压均衡模块串联后的输出电压为所述目标电压。
11.根据权利要求1所述的充放电系统，其特征在于，所述充放电系统还包括：
多个开关模块，所述开关模块与所述电压均衡模块一一对应串联连接。
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