[发明专利]一种电压均衡装置及方法

说明书

技术领域

本申请涉及储能电源技术领域，特别是涉及一种应用于储能电源的电压均衡装置及方法。

背景技术

储能电源以其绿色无污染的特点，逐渐走进人们的生活，比如，以储能电源为唯一动力的储能式轨道交通车辆，实现了绿色电力牵引。储能电源一般采用超级电容器作为储能元件，超级电容在串并联使用时会出现单体电压不均衡的现象，进而影响超级电容的储能容量、使用寿命。

现有技术中，采用开关电阻法解决上述的单体电压不均衡的现象，具体如图1所示，在电容两端并联一电阻与开关串联的串联支路，当超级电容器上的电压超过额定电压值时，超级电容器对应的旁路开关闭合，充电电流从旁路开关上流过，使超级电容器上的电压不再上升或者上升速率大幅度下降，但是，此种开关电阻法通过电阻和开关发热形式释放出热量，使得储能电源内部温度上升，如果储能电源长时间运行在此种状态下将缩短储能电源的使用寿命。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种电压均衡装置及方法，以实现采用非能耗方式解决储能电源单体之间的电压均衡问题，技术方案如下：

本申请实施例提供一种电压均衡装置，应用于至少包括n个储能电源单体串联的储能电源，包括：均压控制电路和n个直流/直流变换模块，其中，n为大于1的正整数；

第一个所述直流/直流变换模块的输入端并联在第一个储能电源单体的两端，输出端并联在与所述第一个储能电源单体相邻的第二储能电源单体的两端；

第n个所述直流/直流变换模块的输入端并联在第n个储能电源单体的两端，输出端并联在所述第一个储能电源单体的两端；

所述均压控制电路的n个输出端分别连接所述n个直流/直流变换模块的控制端，用于当两个相邻的储能电源单体的电压不一致时，控制电压较高的储能电源单体对应的直流/直流变换模块导通，以使电压较高的储能电源单体通过所述直流/直流变换模块为电压较低的储能电源单体充电，直到n个储能电源单体的电压均一致。

优选地，所述直流/直流变换模块包括：逆变电路、升压电路、整流电路、逆变控制信号产生电路和同步整流信号产生电路；

所述逆变电路的输入端作为所述直流/直流变换模块的输入端，所述逆变电路的输出端连接所述升压电路的输入端，所述逆变电路的控制端连接所述逆变控制信号产生电路的输出端，所述逆变控制信号产生电路输出的逆变控制信号用于控制所述逆变电路的工作状态；

所述升压电路的输出端连接所述整流电路的输入端，所述整流电路的输出端作为所述直流/直流变换模块的输出端，所述整流电路的控制端连接所述整流信号产生电路的输出端；

所述整流信号产生电路的输入端连接所述均压控制电路的输出端，依据所述均压控制电路输出的控制信号产生用于控制所述整流电路工作状态的整流信号；

所述逆变控制信号产生电路的输入端连接所述均压控制电路的输出端，用于当接收到所述均压控制电路输出的控制信号时，产生控制所述逆变电路内的开关管工作状态的逆变控制信号。

优选地，所述直流/直流变换模块还包括电源模块；

所述电源模块的输出端分别连接逆变控制信号产生电路的供电端及所述整流信号产生电路的供电端，所述电源模块的输入端连接相应的储能电源单体，所述电源模块的控制端作为所述直流/直流变换模块的控制端，依据所述均压控制电路输出的控制信号控制所述逆变控制信号产生电路及所述整流信号产生电路的供电状态。

优选地，所述逆变控制信号产生电路，包括：比较模块和信号产生模块；

所述比较模块，用于比较采集到的所述直流/直流变换模块输出充电电流及预设电流；

所述信号产生模块，用于依据所述比较模块的比较结果产生相应的逆变控制信号。

优选地，所述均压控制电路具体包括：采集模块、比较模块、控制信号产生模块；

所述采集模块，用于采集储能电源单体的电压；

所述比较模块，用于比较两个相邻储能电源单体的电压；

所述控制信号产生模块，用于当相邻的两个储能电源单体的电压不一致时，产生控制电压较高的储能电源单体对应的直流/直流变换模块导通的控制信号。

优选地，所述逆变电路为推挽逆变电路，所述升压电路为高频变压器，所述整流电路为由金属-氧化物-半导体场效应晶体管构成的桥式整流电路。

优选地，所述储能电源单体为超级电容器或可充电电池组。