本實用新型涉及電動汽車技術領域，尤其涉及一種大容量復合電源均衡充放電控制系統(tǒng)。

背景技術：

由于可再生能源發(fā)電設備的輸出功率具有間歇性和隨機波動性，而負載變化也具有隨機，因此需要建立配套的大型儲能裝置，以降低不穩(wěn)定的輸出電能對電網(wǎng)的沖擊，或起到緊急備用電源的作用。

在電動汽車應用方面，儲能電源能為汽車提供動力來源，從而要求能量存儲單元不僅具有高的能量密度和功率密度，而且還需要具備較高的充放電效率、較長的循環(huán)使用壽命。但是，單一動力電池存在功率密度低、充放電速度慢和使用壽命短等缺點，不能滿足電網(wǎng)峰值功率、電動汽車上坡和加速以及電動汽車制動回收的能量的要求，而頻繁的大電流充放會導致電池老化，對電池的使用壽命造成嚴重不利影響。

為了克服上述缺點，把超級電容與動力蓄電池作組合成復合電源，使其具有超級電容的高功率密度和動力電池的高能量密度的雙重優(yōu)勢，由超級電容承擔負載電流中的峰值電流和高頻電流成分，動力電池僅僅需要承擔剩余的平均電流和低頻電流成分，能使動力電池實際充放電流峰值得到有效降低，有利于提高其循環(huán)使用壽命。

目前，蓄電池-超級電容器復合電源在10KW量級電動汽車上的應用已經(jīng)得到廣泛研究，但對于大容量（兆瓦級）復合電源應用研究還不夠成熟，由于超級電容的引入，從而導致大容量復合電源儲能系統(tǒng)的能量管理和系統(tǒng)控制更加復雜，還存在拓撲結構和控制復雜、需要附加均衡充放電路、系統(tǒng)功耗大、電池剩余電荷難以實時準確估算、頻繁的大電流充放電導致電池使用壽命縮短等缺點。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型實施例所要解決的技術問題在于，提供一種大容量復合電源均衡充放電控制系統(tǒng)，能夠解決大容量儲能系統(tǒng)拓撲結構和控制復雜、需要附加均衡充放電路、系統(tǒng)功耗大以及電池使用壽命短等問題。

本實用新型實施例提供了一種大容量復合電源均衡充放電控制系統(tǒng)，包括均衡控制電路，還包括大容量儲能電路，且所述大容量儲能電路包括相互并聯(lián)在一起的至少一電池儲能模塊、至少一電容器儲能模塊和H橋；其中，

每一電池儲能模塊均包括依序串接在一起的至少一電池基本單元和一儲能電感；其中，每一電池基本單元均包括第一可控開關、第二可控開關、第一二極管、第二二極管和蓄電池；其中，所述第一可控開關與所述第一二極管反向相并聯(lián)形成第一支路，所述第二可控開關與所述第二二極管反向相并聯(lián)形成第二支路；將所述第一支路與所述第二支路串聯(lián)成第一回路，并將所述第一回路與所述蓄電池相并聯(lián)，且設置所述蓄電池的正極與所述第一二極管的負極相連，負極與所述第二二極管的正極相連；設置所述第一二極管的正極及所述第二二極管的正極分別作為每一電池基本單元的外接端；

每一電容器儲能模塊均包括串接在一起的至少一電容器基本單元；其中，每一電容器基本單元包括第三可控開關、第四可控開關、第三二極管、第四二極管和超級電容；其中，所述第三可控開關與所述第三二極管反向相并聯(lián)形成第三支路，所述第四可控開關與所述第四二極管反向相并聯(lián)形成第四支路；將所述第三支路與所述第四支路串聯(lián)成第二回路，并將所述第二回路與所述超級電容相并聯(lián)，且設置所述超級電容的正極與所述第三二極管的負極相連，負極與所述第四二極管的正極相連；設置所述第三二極管的正極及所述第四二極管的正極分別作為每一電容器基本單元的外接端；

所述H橋包括第五可控開關、第六可控開關、第七可控開關、第八可控開關、第五二極管、第六二極管、第七二極管、第八二極管；其中，所述第五可控開關與所述第五二極管反向相并聯(lián)形成第五支路，所述第六可控開關與所述第六二極管反向相并聯(lián)形成第六支路，所述第七可控開關與所述第七二極管反向相并聯(lián)形成第七支路，所述第八可控開關與所述第八二極管反向相并聯(lián)形成第八支路；將所述第五支路與所述第六支路串聯(lián)成第三回路，所述第七支路與所述第八支路串聯(lián)成第四回路，并進一步將所述第三回路、所述第四回路與每一電池儲能模塊和/或每一電容器儲能模塊相并聯(lián)；設置所述第五二極管的正極及所述第七二極管的正極分別作為與負載連接的外接端。

實施本實用新型實施例，具有如下有益效果：

在本實用新型實施例中，采用電池儲能模塊和/或電容器儲能模塊構成混合儲能系統(tǒng)裝置，利用均衡控制技術，旁路和選擇電池儲能模塊和/或電容器儲能模塊，實現(xiàn)改變儲能模塊個數(shù)和均衡充放電，提供不同輸出電壓和容量，以解決大容量儲能系統(tǒng)拓撲結構和控制復雜、需要附加均衡充放電路、系統(tǒng)功耗大以及電池使用壽命短等問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖仍屬于本實用新型的范疇。

圖1為本實用新型實施例提供的一種大容量復合電源均衡充放電控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結構圖；

圖2為圖1中電池儲能模塊內(nèi)電池基本單元的電路連接示意圖；

圖3為圖1中電容器儲能模塊內(nèi)電容器基本單元的電路連接示意圖；

圖4為圖1中H橋的電路連接示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步地詳細描述。

如圖1至圖4所示，為本實用新型實施例中，提供的一種大容量復合電源均衡充放電控制系統(tǒng)，包括均衡控制電路，其特征在于，還包括大容量儲能電路，且所述大容量儲能電路包括相互并聯(lián)在一起的至少一電池儲能模塊、至少一電容器儲能模塊和H橋；其中，

每一電池儲能模塊均包括依序串接在一起的至少一電池基本單元和一儲能電感；其中，每一電池基本單元均包括第一可控開關S1、第二可控開關S2、第一二極管D1、第二二極管D2和蓄電池U；其中，第一可控開關S1與第一二極管D1反向相并聯(lián)形成第一支路，第二可控開關S2與第二二極管D2反向相并聯(lián)形成第二支路；將第一支路與第二支路串聯(lián)成第一回路，并將第一回路與蓄電池U相并聯(lián)，且設置蓄電池U的正極與第一二極管D1的負極相連，負極與第二二極管D2的正極相連；設置第一二極管D1的正極及第二二極管D2的正極分別作為每一電池基本單元的外接端；

每一電容器儲能模塊均包括串接在一起的至少一電容器基本單元；其中，每一電容器基本單元包括第三可控開關S3、第四可控開關S4、第三二極管D3、第四二極管D4和超級電容C；其中，第三可控開關S3與第三二極管D3反向相并聯(lián)形成第三支路，第四可控開關S4與第四二極管D4反向相并聯(lián)形成第四支路；將第三支路與第四支路串聯(lián)成第二回路，并將第二回路與超級電容C相并聯(lián)，且設置超級電容C的正極與第三二極管D3的負極相連，負極與第四二極管D4的正極相連；設置第三二極管D3的正極及第四二極管D4的正極分別作為每一電容器基本單元的外接端；

H橋包括第五可控開關S5、第六可控開關S6、第七可控開關S7、第八可控開關S8、第五二極管D5、第六二極管D6、第七二極管D7、第八二極管D8；其中，第五可控開關S5與第五二極管D5反向相并聯(lián)形成第五支路，第六可控開關S6與第六二極管D6反向相并聯(lián)形成第六支路，第七可控開關S7與第七二極管D7反向相并聯(lián)形成第七支路，第八可控開關S8與第八二極管D8反向相并聯(lián)形成第八支路；將第五支路與第六支路串聯(lián)成第三回路，第七支路與第八支路串聯(lián)成第四回路，并進一步將第三回路、第四回路與每一電池儲能模塊和/或每一電容器儲能模塊相并聯(lián)；設置所述第五二極管D5的正極及第七二極管D7的正極分別作為與負載連接的外接端。

可以理解的是，可以對大容量復合電源均衡充放電控制系統(tǒng)中電池儲能模塊和電容器儲能模塊的數(shù)量進行調(diào)整，以滿足不同輸出的電壓和容量。

在本實用新型實施例中，由于電池基本單元和電容器基本單元中包含的由可控開關和二極管形成的變換器可以旁路，因此能實現(xiàn)容錯運行，也可以容易地替換維修，具有多電平電路和高模塊化特性，因此容易通過增加級聯(lián)數(shù)來增大電壓和大容量。

在本實用新型實施例中，均衡控制電路能夠不需要附加額外的均衡裝置，采用對電池基本單元中電池單體輪換充放電的方式，就能實現(xiàn)均衡充放電控制，并且均衡過程本身沒有能量損失。

實施本實用新型實施例，具有如下有益效果：

在本實用新型實施例中，采用電池儲能模塊和/或電容器儲能模塊構成混合儲能系統(tǒng)裝置，利用均衡控制技術，旁路和選擇電池儲能模塊和/或電容器儲能模塊，實現(xiàn)改變儲能模塊個數(shù)和均衡充放電，提供不同輸出電壓和容量，以解決大容量儲能系統(tǒng)拓撲結構和控制復雜、需要附加均衡充放電路、系統(tǒng)功耗大以及電池使用壽命短等問題。

以上所揭露的僅為本實用新型較佳實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利范圍，因此依本實用新型權利要求所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的范圍。