一种大容量复合电源均衡充放电控制系统的制作方法

本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种大容量复合电源均衡充放电控制系统。

背景技术：

由于可再生能源发电设备的输出功率具有间歇性和随机波动性，而负载变化也具有随机，因此需要建立配套的大型储能装置，以降低不稳定的输出电能对电网的冲击，或起到紧急备用电源的作用。

在电动汽车应用方面，储能电源能为汽车提供动力来源，从而要求能量存储单元不仅具有高的能量密度和功率密度，而且还需要具备较高的充放电效率、较长的循环使用寿命。但是，单一动力电池存在功率密度低、充放电速度慢和使用寿命短等缺点，不能满足电网峰值功率、电动汽车上坡和加速以及电动汽车制动回收的能量的要求，而频繁的大电流充放会导致电池老化，对电池的使用寿命造成严重不利影响。

为了克服上述缺点，把超级电容与动力蓄电池作组合成复合电源，使其具有超级电容的高功率密度和动力电池的高能量密度的双重优势，由超级电容承担负载电流中的峰值电流和高频电流成分，动力电池仅仅需要承担剩余的平均电流和低频电流成分，能使动力电池实际充放电流峰值得到有效降低，有利于提高其循环使用寿命。

目前，蓄电池-超级电容器复合电源在10KW量级电动汽车上的应用已经得到广泛研究，但对于大容量（兆瓦级）复合电源应用研究还不够成熟，由于超级电容的引入，从而导致大容量复合电源储能系统的能量管理和系统控制更加复杂，还存在拓扑结构和控制复杂、需要附加均衡充放电路、系统功耗大、电池剩余电荷难以实时准确估算、频繁的大电流充放电导致电池使用寿命缩短等缺点。

技术实现要素：

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种大容量复合电源均衡充放电控制系统，能够解决大容量储能系统拓扑结构和控制复杂、需要附加均衡充放电路、系统功耗大以及电池使用寿命短等问题。

本实用新型实施例提供了一种大容量复合电源均衡充放电控制系统，包括均衡控制电路，还包括大容量储能电路，且所述大容量储能电路包括相互并联在一起的至少一电池储能模块、至少一电容器储能模块和H桥；其中，

每一电池储能模块均包括依序串接在一起的至少一电池基本单元和一储能电感；其中，每一电池基本单元均包括第一可控开关、第二可控开关、第一二极管、第二二极管和蓄电池；其中，所述第一可控开关与所述第一二极管反向相并联形成第一支路，所述第二可控开关与所述第二二极管反向相并联形成第二支路；将所述第一支路与所述第二支路串联成第一回路，并将所述第一回路与所述蓄电池相并联，且设置所述蓄电池的正极与所述第一二极管的负极相连，负极与所述第二二极管的正极相连；设置所述第一二极管的正极及所述第二二极管的正极分别作为每一电池基本单元的外接端；

每一电容器储能模块均包括串接在一起的至少一电容器基本单元；其中，每一电容器基本单元包括第三可控开关、第四可控开关、第三二极管、第四二极管和超级电容；其中，所述第三可控开关与所述第三二极管反向相并联形成第三支路，所述第四可控开关与所述第四二极管反向相并联形成第四支路；将所述第三支路与所述第四支路串联成第二回路，并将所述第二回路与所述超级电容相并联，且设置所述超级电容的正极与所述第三二极管的负极相连，负极与所述第四二极管的正极相连；设置所述第三二极管的正极及所述第四二极管的正极分别作为每一电容器基本单元的外接端；

所述H桥包括第五可控开关、第六可控开关、第七可控开关、第八可控开关、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管；其中，所述第五可控开关与所述第五二极管反向相并联形成第五支路，所述第六可控开关与所述第六二极管反向相并联形成第六支路，所述第七可控开关与所述第七二极管反向相并联形成第七支路，所述第八可控开关与所述第八二极管反向相并联形成第八支路；将所述第五支路与所述第六支路串联成第三回路，所述第七支路与所述第八支路串联成第四回路，并进一步将所述第三回路、所述第四回路与每一电池储能模块和/或每一电容器储能模块相并联；设置所述第五二极管的正极及所述第七二极管的正极分别作为与负载连接的外接端。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：

在本实用新型实施例中，采用电池储能模块和/或电容器储能模块构成混合储能系统装置，利用均衡控制技术，旁路和选择电池储能模块和/或电容器储能模块，实现改变储能模块个数和均衡充放电，提供不同输出电压和容量，以解决大容量储能系统拓扑结构和控制复杂、需要附加均衡充放电路、系统功耗大以及电池使用寿命短等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本实用新型的范畴。

图1为本实用新型实施例提供的一种大容量复合电源均衡充放电控制系统的系统结构图；

图2为图1中电池储能模块内电池基本单元的电路连接示意图；

图3为图1中电容器储能模块内电容器基本单元的电路连接示意图；

图4为图1中H桥的电路连接示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

如图1至图4所示，为本实用新型实施例中，提供的一种大容量复合电源均衡充放电控制系统，包括均衡控制电路，其特征在于，还包括大容量储能电路，且所述大容量储能电路包括相互并联在一起的至少一电池储能模块、至少一电容器储能模块和H桥；其中，

每一电池储能模块均包括依序串接在一起的至少一电池基本单元和一储能电感；其中，每一电池基本单元均包括第一可控开关S1、第二可控开关S2、第一二极管D1、第二二极管D2和蓄电池U；其中，第一可控开关S1与第一二极管D1反向相并联形成第一支路，第二可控开关S2与第二二极管D2反向相并联形成第二支路；将第一支路与第二支路串联成第一回路，并将第一回路与蓄电池U相并联，且设置蓄电池U的正极与第一二极管D1的负极相连，负极与第二二极管D2的正极相连；设置第一二极管D1的正极及第二二极管D2的正极分别作为每一电池基本单元的外接端；

每一电容器储能模块均包括串接在一起的至少一电容器基本单元；其中，每一电容器基本单元包括第三可控开关S3、第四可控开关S4、第三二极管D3、第四二极管D4和超级电容C；其中，第三可控开关S3与第三二极管D3反向相并联形成第三支路，第四可控开关S4与第四二极管D4反向相并联形成第四支路；将第三支路与第四支路串联成第二回路，并将第二回路与超级电容C相并联，且设置超级电容C的正极与第三二极管D3的负极相连，负极与第四二极管D4的正极相连；设置第三二极管D3的正极及第四二极管D4的正极分别作为每一电容器基本单元的外接端；

H桥包括第五可控开关S5、第六可控开关S6、第七可控开关S7、第八可控开关S8、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8；其中，第五可控开关S5与第五二极管D5反向相并联形成第五支路，第六可控开关S6与第六二极管D6反向相并联形成第六支路，第七可控开关S7与第七二极管D7反向相并联形成第七支路，第八可控开关S8与第八二极管D8反向相并联形成第八支路；将第五支路与第六支路串联成第三回路，第七支路与第八支路串联成第四回路，并进一步将第三回路、第四回路与每一电池储能模块和/或每一电容器储能模块相并联；设置所述第五二极管D5的正极及第七二极管D7的正极分别作为与负载连接的外接端。

可以理解的是，可以对大容量复合电源均衡充放电控制系统中电池储能模块和电容器储能模块的数量进行调整，以满足不同输出的电压和容量。

在本实用新型实施例中，由于电池基本单元和电容器基本单元中包含的由可控开关和二极管形成的变换器可以旁路，因此能实现容错运行，也可以容易地替换维修，具有多电平电路和高模块化特性，因此容易通过增加级联数来增大电压和大容量。

在本实用新型实施例中，均衡控制电路能够不需要附加额外的均衡装置，采用对电池基本单元中电池单体轮换充放电的方式，就能实现均衡充放电控制，并且均衡过程本身没有能量损失。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：

在本实用新型实施例中，采用电池储能模块和/或电容器储能模块构成混合储能系统装置，利用均衡控制技术，旁路和选择电池储能模块和/或电容器储能模块，实现改变储能模块个数和均衡充放电，提供不同输出电压和容量，以解决大容量储能系统拓扑结构和控制复杂、需要附加均衡充放电路、系统功耗大以及电池使用寿命短等问题。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。