一种储能系统、不间断电源及电池均衡的方法与流程

1.本技术涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种储能系统、不间断电源及电池均衡的方法。


背景技术：

2.目前，随着科技的进步，很多行业包括电池组，例如数据中心、电动汽车、光储系统等，尤其是各行各业数据量越来越大，数据中心变得越来越重要，数据中心一般包括多台服务器，服务器的运行不能断电，例如，当市电断电时，需要不间断电源(uninterruptible power system，ups)接替市电持续为服务器供电。另外为了保证服务器的正常运行，服务器的运行环境对于温度要求也很高，一般数据中心都设有机房空调，机房空调的运行也需要电源，当市电掉电时，也需要ups来为机房空调提供电源。
3.ups包括电池组，其中电池组包括多个电池串联在一起，例如常用电池包括铅酸电池(valve-regulated lead-acid，vrla)或磷酸铁锂(lfp，lifepo4)。由于单节电池的电压较低，例如2v、3.2v、6v或12v等，因此实际使用时需要多个(几十个～上百个)电池串联在一起形成电池组，一般串联在一起的电池的规格相同，例如均为电压为6v的电池。随着工作时间的加长，串联的电池之间可能存在较大差异，很难保证电池的电压继续一致，即不再均为6v，将影响电池组的整体特性，例如造成一些电池的充电或放电不充分，影响电池的供电效率。
4.因此，电池组需要对于各个电池进行电压均衡，尽量使串联在一起的各个电池的电压一致，从而提高电池的供电效率。


技术实现要素：

5.为了解决以上技术问题，本技术提供一种储能系统、不间断电源及电池均衡的方法，能够均衡串联在一起的多个电池的电压，从而提高电池的供电效率。
6.本技术实施例提供一种储能系统，包括：控制器、n个电池、n个双向功率变换器和n个绕组；其中，n为大于等于2的整数；在该储能系统中，n个电池串联在一起，n个绕组共用同一个磁芯，即n个绕组绕制在同一个磁芯上，并且n个电池、n个双向功率变换器和n个绕组一一对应，即n个电池中第i电池的两端连接n个双向功率变换器中第i双向功率变换器的第一端口，第i双向功率变换器的第二端口连接n个绕组中的第i绕组；其中，i为1至n中的任意一个整数。
7.控制器用于将目标电池的能量分别通过目标双向功率变换器和目标目标绕组向磁芯传递，通过磁芯向n个电池中的除目标电池外的其他电池充电，以使得n个电池的电压达到均衡；其中，目标电池的电压大于n个电池中除目标电池以外的部分或全部电池，目标电池可能为一个电池或多个电池。
8.本实施例中，n个电池的电压达到均衡，可以是n个电池的电压最终完全相同，也可以是n个电池的电压满足预先设置的均衡条件，例如任意两个电池的电压差值在预设的电
压差值范围内，则认为n个电池的电压达到均衡，即存在一定的容差范围。
9.该储能系统中，每个双向功率变换器均包括两个端口，其中每个端口包括第一端和第二端，每个双向功率变换器均可以实现能量的双向流动，即可以将能量从绕组传递到电池，也可以将能量从电池传递到绕组。当双向功率变换器对应的电池的电压较高时，双向功率变换器将电池的能量传递到绕组，进而将能量从绕组传递到其他电池，实现n个电池的电压达到平衡。
10.一种可能的实施方式，当控制器控制n个电池中目标电池的能量向磁芯传递时，仅控制n个电池中电压最高的目标电池的能量通过对应的目标双向功率变换器和目标绕组向磁芯传递，通过磁芯向n个电池中的其他n-1个电池充电，以使得述n个电池的电压达到均衡。
11.由于在同一时刻，控制器仅控制一个电池进行放电，其他电池均充电，实现一个电池同时给其他所有电池传递能量，这样可以快速拉低电压最高的电池的能量，进而快速使n个电池的电压达到均衡。该方案控制逻辑简单。并且，该储能系统中电池和电池之间通过绕组和磁芯传递能量，可以相互隔离干扰信号。
12.一种可能的实施方式，控制器通过双向功率变换器控制电池充电或者放电时，根据n个电池的电压选择电压最高的目标电池，控制目标电池对应的目标双向功率变换器进行功率变换，将目标电池的能量通过对应的目标双向功率变换器和目标绕组向磁芯传递，并控制n个电池中除目标电池外的其他电池对应的双向功率变换器从对应的绕组接收能量，工作于续流状态。
13.一种可能的实施方式，控制器周期性地从n个电池中选择电压最高的目标电池，控制目标电池对应的目标双向功率变换器进行功率变换。因为随着电池的充放电，原始电压最高的电池的电压会降低，其他电池的电压会升高，所以在n个电池中，电压最高的电池可能会发生变化，因此，在预设时间后，控制器根据n个电池的电压，重新选择电压最高的目标电池，并控制该目标电池对应的目标双向功率变换器进行功率变换，控制n个电池中除目标电池外的其他电池对应的功率变换器工作于续流状态，并以此类推，直至n个电池的电压达到均衡。
14.通过周期性地选择电压最高的电池进行放电，实现将一个电池的能量同时传递给其他所有电池，这样可以快速拉低电压最高的电池的能量，直至n个电池的电压达到均衡。
15.一种可能的实施方式，该储能系统的第i双向功率变换器包括全桥电路，该全桥电路包括并联的第一桥臂和第二桥臂；第一桥臂的中点连接目标绕组的第一端，第二桥臂的中点连接目标绕组的第二端；
16.第一桥臂包括串联的第一开关管和第四开关管，第二桥臂包括串联的第二开关管和第三开关管；第一开关管的第一端和第二开关管的第一端均连接第一电池的正极，第一开关管的第二端连接第四开关管的第一端；第四开关管的第二端和第三开关管的第二端均连接第一电池的负极，第二开关管的第二端连接第三开关管的第一端；第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管均包括反并联二极管；以第一开关管和对应的反并联二极管为例进行说明，当第i电池从正向流经第一开关管时，第一开关管的电流方向与反并联二极管导通时的电流方向是相反的。
17.当控制器控制目标电池进行放电时，控制第一开关管和第二开关管交替导通，第
三开关管与第一开关管同步动作，第四开关管与第二开关管同步动作，即第一开关管与第三开关管同时导通时，第二开关管与第四开关管同时断开，或者第一开关管与第三开关管同时断开时，第二开关管与第四开关管同时导通，使目标双向功率变换器进行功率变换。当控制器控制n个电池中除目标电池外的其他电池进行充电时，通过控制第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管均断开，使n个双向功率变换器中除目标双向功率变换器外的其他双向功率变换器通过反并联二极管工作于续流状态，给其他电池进行充电。
18.本实施例提供的储能系统，每个双向功率变换器均可包括全桥电路，通过控制四个开关管的开关状态，实现能量的双向流动，即能量可以从绕组传递到电池，也可以从电池传递到绕组。同一时刻，控制器仅控制电压最高的电池通过双向功率变换器向其他电池传递能量，即电压最高的电池进行放电，其他电池均进行充电，这样可以快速拉低电压最高的电池的能量，进而快速使n个电池的电压达到均衡。另外，由于全桥电路可以实现最高电圧电池的正向放电和反向放电，电能的转换效率比较高。
19.一种可能的实施方式，当控制器控制n个电池中除目标电池外的其他电池进行充电时，还可以控制第一开关管和第三开关管均导通，第二开关管和第四开关管均断开，使n个双向功率变换器中除目标双向功率变换器外的其他双向功率变换器通过导通的第一开关管和第三开关管工作于续流状态；或者控制第二开关管和第四开关管均导通，第一开关管和第三开关管均断开，使n个双向功率变换器中除目标双向功率变换器外的其他双向功率变换器通过导通的第二开关管和第四开关管工作于续流状态，给n个电池中除目标电池外的其他电池进行充电。
20.当控制器控制四个开关管均断开，通过反并联二极管对除目标电池外的其他电池进行充电时，导通的反并联二极管造成的压降较大，导致电池能量的损耗也比较大。而当控制器通过控制开关管的交替导通，实现对其他电池的充电时，导通的开关管所造成的压降比导通的二极管造成的压降小，降低了电池能量的损耗。
21.由于每个电池单独对应一个双向功率变换器，以全桥电路为例，当全桥电路中有开关管误动作或者故障导致电池被短路时，也只有一个电池被短路，不影响其他电池的正常工作。例如，目标电池对应的目标双向功率变换器中的第一开关管和第四开关管均导通，将目标电池短路，不影响其他电池的工作。并且，由于每个电池对应一个双向功率变换器，所以该双向功率变换器承受的电压就是一个电池的电压，双向功率变换器的开关管承受的电压等级较小，有利于双向功率变换器中开关管的选择，选择较小耐压的管子即可，进而可以降低成本。
22.一种可能的实施方式，该储能系统的第i双向功率变换器包括半桥电路，该半桥电路包括：第五开关管、第六开关管和电容；
23.第五开关管的第一端连接第i电池的正极，第五开关管的第二端连接第六开关管的第一端，第六开关管的第二端连接第i电池的负极；第五开关管和第六开关管均包括反并联二极管；第五开关管的第二端连接目标绕组的第一端，电容的第一端连接目标绕组的第二端，电容的第二端连接第六开关管的第二端；
24.当控制器控制目标电池放电时，控制第五开关管和第六开关管交替导通，使目标双向功率变换器进行功率变换；当控制器控制n个电池中除目标电池外的其他电池充电时，控制第五开关管和第六开关管均断开，使n个双向功率变换器中除目标双向功率变换器外
的其他双向功率变换器通过反并联二极管工作于续流状态。
25.一种可能的实施方式，当控制器控制除目标电池外的其他电池充电时，控制第五开关管导通，第六开关管断开，使其他电池对应的双向功率变换器通过第五开关管工作于续流状态；或者控制第六开关管导通，第五开关管断开，使其他电池对应的双向功率变换器通过第六开关管工作于续流状态，给其他电池进行充电。
26.当控制器控制第五开关管和第六开关管均断开、通过反并联二极管对电池进行充电时，导通的反并联二极管造成的压降较大，导致电池能量的损耗也比较大。而当控制器控制第五开关管和第六开关管的交替导通，实现对其他电池的充电时，导通的开关管所造成的压降比导通的反并联二极管造成的压降小，降低了电池能量的损耗。另外，通过控制半桥电路中开关管的交替导通，实现对电池的放电，与全桥电路相比，半桥电路中需要的开关管比较少，成本更低，而且控制器的控制逻辑更简单。但是相对于全桥电路，半桥电路的能量转移效率较低，为全桥电路的一半。
27.由于每个电池单独对应一个双向功率变换器，以半桥电路为例，当半桥电路中有开关管误动作或者故障导致电池被短路时，也只有一个电池被短路，不影响其他电池的正常工作。例如，目标电池对应的目标双向功率变换器中的第五开关管和第六开关管均导通，将目标电池短路，不影响其他电池的工作。并且，由于每个电池对应一个双向功率变换器，所以该双向功率变换器承受的电压就是一个电池的电压，双向功率变换器的开关管承受的电压等级较小，有利于双向功率变换器中开关管的选择，选择较小耐压的管子即可，进而可以降低成本。
28.一种可能的实施方式，该储能系统的n个电池中任意两个电池的额定电压值相同，则n个绕组中任意两个绕组的匝比均为1:1。
29.一种可能的实施方式，该储能系统的n个电池中两个电池的额定电压值比例为a:b，则两个电池分别对应的绕组的匝比为a:b。
30.一种可能的实施方式，该储能系统还包括电压传感器，用于检测n个电池中每个电池的电压，并将检测的每个电池的电压发送给控制器。
31.一种可能的实施方式，该储能系统的n个电池中，每个电池包括多个电芯，多个电芯中每个电芯的两端并联平衡支路，该平衡支路包括串联的开关和电阻；
32.控制器用于当电芯的电压大于预设电压时，控制平衡支路中的开关导通，述电阻消耗电芯的能量，从而降低电芯的电压。
33.本技术实施例提供一种不间断电源，包括：整流电路、逆变电路和上述实施方式中任一项所述的储能系统；
34.整流电路的输入端用于连接交流电源，整流电路的输出端连接直流母线；
35.逆变电路的输入端连接直流母线，逆变电路的输出端用于为负载提供交流电；并且n个电池串联在一起连接直流母线。
36.本技术实施例还提供一种电池均衡的方法，该方法应用于串联在一起的n个电池，n个电池对应n个双向功率变换器和n个绕组，n个电池中第i电池的两端连接n个双向功率变换器中第i双向功率变换器的第一端口，第i双向功率变换器的第二端口连接n个绕组中的第i绕组；其中，i为1-n中的任意一个整数；n个绕组共用同一个磁芯；该方法包括：
37.将n个电池中目标电池的能量分别通过目标双向功率变换器和目标绕组向磁芯传
递，通过磁芯向n个电池中的除目标电池外的其他电池充电，以使得n个电池的电压达到均衡；其中目标电池的电压大于n个电池中除上述目标电池以外的部分或全部电池，目标电池可能为一个或多个电池。
38.一种可能的实施方式，将n个电池中目标电池的能量分别通过目标双向功率变换器和目标绕组向磁芯传递，具体包括：
39.将n个电池中电压最高的目标电池的能量通过目标双向功率变换器和目标绕组向磁芯传递。
40.一种可能的实施方式，将n个电池中电压最高的目标电池的能量分别通过目标双向功率变换器和目标绕组向磁芯传递，通过磁芯向n个电池中的除目标电池外的其他电池充电，具体包括：
41.根据n个电池的电压选择电压最高的电池作为目标电池；
42.控制目标电池对应的目标双向功率变换器进行功率变换，将目标电池的能量向磁芯传递；
43.控制n个电池中的除目标电池外的其他电池对应的双向功率变换器工作于续流状态，向其他电池充电。
44.本实施例还提供一种均衡系统，包括：控制器、n个双向功率变换器和n个绕组；n为大于等于2的整数；该均衡系统用于对串联在一起的n个电池的电压进行均衡；
45.n个绕组共磁芯；
46.n个电池中第i电池的两端连接n个双向功率变换器中第i双向功率变换器的第一端口，第i双向功率变换器的第二端口连接n个绕组中的第i绕组；
47.控制器，用于将目标电池的能量分别通过目标双向功率变换器和目标绕组向磁芯传递，通过磁芯向n个电池中的除目标电池外的其他电池充电，以使得n个电池的电压达到均衡；其中，目标电池的电压大于n个电池中除目标电池以外的部分或全部电池。
48.本技术实施例提供的不间断电源、电池均衡的方法以及均衡系统，所达到的有益效果与本技术实施例提供的储能系统的有益效果相同，在此不再赘述。本技术至少具有以下优点：
49.该储能系统包括多个双向功率变换器和多个绕组，并且多个绕组共用同一个磁芯，每个双向功率变换器可以双向实现能量的流动，即可以从绕组到电池，也可以从电池到绕组。同一时刻，控制器控制目标电池通过目标双向功率变换器向其他电池传递能量，其中目标电池的电压大于n个电池中除目标电池以外的部分或全部电池，即电压高的电池放电，其他电池均充电，由于随着电池的充放电，电压高的电池可能会变化，控制器重新找到目标电池继续进行放电即可，直至所有电池的电压达到均衡，即所有电池的电压一致，例如电压差均在预设电压范围内，认为各个电池的电压都相同。由于同一时刻，控制目标电池放电，其他电池均在充电，这样可以较快地将目标电池的电压拉低，进而可以较快地使串联的n个电池的电压达到均衡。并且该储能系统中，电池和电池之间通过绕组和磁芯来传递能量，可以互相隔离干扰信号，隔离度比较好。
附图说明
50.图1为本技术实施例提供的一种ups的示意图；
51.图2为本技术实施例提供的一种电池串联的结构示意图；
52.图3为本技术实施例提供的一种储能系统的示意图；
53.图4为本技术实施例提供的一种控制器工作原理的示意图；
54.图5为本技术实施例提供的一种电池充放电的逻辑示意图；
55.图6为本技术实施例提供的一种包括全桥电路的储能系统的示意图；
56.图7为本技术实施例提供的另一种包括全桥电路的储能系统的示意图；
57.图8为本技术实施例提供的一种驱动信号的示意图；
58.图9为本技术实施例提供的一种包括半桥电路的储能系统的示意图；
59.图10为本技术实施例提供的另一种驱动信号的示意图；
60.图11为本技术实施例提供的一个电池内部的结构图；
61.图12为本技术实施例提供的一种ups的示意图；
62.图13为本技术实施例提供的一种电池均衡的方法的流程图。
具体实施方式
63.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
64.以下说明中的“第一”、“第二”等用词仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
65.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。此外，术语“耦接”可以是实现信号传输的电性连接的方式。“耦接”可以是直接的电性连接，也可以通过中间媒介间接电性连接。
66.为了使本领域技术人员更好地理解本技术实施例提供的技术方案，下面先结合附图介绍该技术方案的应用场景。
67.本技术实施例涉及一种储能系统，该储能系统包括多个串联在一起的电池，该储能系统可以提供直流电，例如该储能系统可以应用于ups，也可以应用于电动汽车的的动力电池组，也可以应用于光储系统中的电池簇。本技术实施例不限定储能系统的具体应用场景，下面以储能系统应用于ups为例进行介绍。
68.参见图1，该图为本技术实施例提供的一种ups的示意图。
69.一般ups包括整流电路10和逆变电路20；在一种实现方式中，ups还可以包括储能系统30；ups可以包括两种，一种是ups自带储能，例如ups包括储能电池。另一种是ups不自带储能，即储能电池是外接的。
70.所述整流电路10的输入端用于连接交流ac电源，例如市电220v；所述整流电路10的输出端连接直流母线dc bus；
71.所述逆变电路20的输入端连接所述直流母线dc bus；储能系统30连接所述直流母线dc bus；所述逆变电路20的输出端用于为负载提供交流电。例如负载为数据中心的机房空调，或者数据中心的服务器等。
72.当交流ac电源供电正常时，由交流ac电源为负载供电，同时，整流电路10将交流ac
电源提供的交流电整流为直流电为储能系统30中的电池组充电。
73.当交流ac电源断电时，由储能系统30中的电池组为负载供电，具体为储能系统30中的电池组提供的直流电由逆变电路20转换为交流电为负载供电，从而实现负载的不间断供电，以保证负载的正常运行。
74.下面结合附图介绍储能系统30中的多个电池串联在一起的实现方式。由于单节电池的电压较低，因此实际应用时需要多个电池串联在一起形成电池组。
75.参见图2，该图为本技术实施例提供的一种电池串联的结构示意图。
76.如图2所示，电池组包括n个电池串联在一起，n为大于等于2的整数。为了方便描述，第一电池、第二电池、第三电池直至第n电池分别标记为bat1、bat2、bat3
…
batn，其中bat是电池(battery)的简写。从图2中可以看出，第一电池bat1的正极作为电池组的正极，第一电池bat1的负极连接第二电池bat2的正极，第二电池bat2的负极连接第三电池bat3的正极，以此类推，直至第n电池batn的负极作为电池组的负极。
77.一般情况下，串联在一起的电池规格相同，例如每个电池的额定电压值相同，但是随着工作时间的加长，串联的电池之间的实际电压可能存在较大差异，很难保证各个电池的电压达到均衡，可能会造成一些电池的充放电不充分，影响电池的供电效率。
78.为了实现电池组中各个电池的电压均衡，本技术实施例提供了一种储能系统，该储能系统包括：控制器、n个电池、n个双向功率变换器以及n个绕组，控制器控制电池组里目标电池通过目标双向功率变换器向其他电池传递能量，其中目标电池的电压大于n个电池中除目标电池以外的部分或全部电池，目标电池可能为一个或多个电池，即同一时刻，控制器控制电压高的电池放电，其他电压低的电池均充电，并在预设时间后，控制器重新选择目标电池进行放电，以此类推，从而快速实现电池电压的均衡。
79.需要说明的是，控制器控制目标电池进行放电时，一种可能的实现方式为，控制器仅控制电池组里电压最高的目标电池进行放电，其他电池均充电。
80.本实施例提供的储能系统中，n个电池串联连接，n个绕组共用同一个磁芯，即n个绕组绕制在同一个磁芯上；并且n个电池、n个双向功率变换器和n个绕组一一对应，即n个电池中第i电池的两端连接n个双向功率变换器中第i双向功率变换器的第一端口，第i双向功率变换器的第二端口连接n个绕组中的第i绕组；其中，i为1至n中的任意一个整数。即第i电池是指n个电池中的任意一个，第i双向功率变换器是指n个双向功率变换器中的任意一个，第i绕组是指n个绕组中的任意一个。
81.控制器用于将n个电池中目标电池的能量分别通过目标双向功率变换器和目标绕组向磁芯传递，通过磁芯向n个电池中的其他电池充电，以使得n个电池的电压达到均衡；其中目标电池的电压大于n个电池中除目标电池以外的部分或全部电池。
82.本实施例提供的储能系统中，每个双向功率变换器均包括两个端口，其中每个端口均包括第一端和第二端，每个双向功率变换器均可以实现能量的双向流动，即可以将能量从绕组传递到电池，也可以将能量从电池传递到绕组，当双向功率变换器对应的电池的电压较高时，双向功率变换器将电池的能量传递到绕组，进而将能量从绕组传递到其他电池。
83.下面以控制器控制电压最高的目标电池进行放电为例，对本技术实施例提供的储能系统的工作原理进行详细介绍。
84.参见图3，该图为本技术实施例提供的一种储能系统的示意图。
85.第一电池bat1的正极连接第一双向功率变换器p1的第一端口的第一端，第一电池bat1的负极连接第一双向功率变换器p1的第一端口的第二端，第一双向功率变换器p1的第二端口的第一端连接第一绕组l1的第一端，第一双向功率变换器p1的第二端口的第二端连接第一绕组l1的第二端。同理，第二电池bat2的正极连接第二双向功率变换器p2的第一端口的第一端，第二电池bat2的负极连接第二双向功率变换器p2的第一端口的第二端，第二双向功率变换器p2的第二端口的第一端连接第二绕组l2的第一端，第二双向功率变换器p2的第二端口的第二端连接第二绕组l2的第二端。直至，第n电池batn的正极连接第n双向功率变换器pn的第一端口的第一端，第n电池batn的负极连接第n双向功率变换器pn的第一端口的第二端，第n双向功率变换器pn的第二端口的第一端连接第n绕组ln的第一端，第n双向功率变换器pn的第二端口的第二端连接第n绕组ln的第二端。
86.在该储能系统中，目标电池的电压为n个电池中电压最高的电池。控制器100将n个电池中电目标电池的能量分别通过对应的目标双向功率变换器和目标绕组向磁芯传递，绕组l1-ln均绕制在同一个磁芯上，其中一个绕组释放能量时，相当于变压器的原边绕组，其余n-1个绕组相当于变压器的副边绕组，即实现原边绕组向副边绕组传递能量，进而实现通过磁芯向n个电池中的其他n-1个电池充电，以使得n个电池的电压达到均衡。
87.其中，n个电池的电压达到均衡，可以是n个电池的电压最终完全相同，也可以是n个电池的电压满足预先设置的均衡条件，例如任意两个电池的电压差值在预设的电压差值范围内，则认为n个电池的电压达到均衡，即存在一定的容差范围。
88.本技术实施例中并不限定获取电池电压的方式，一种可能的实现方式，利用电压传感器检测n个电池中每个电池的电压，并将检测的每个电池的电压发送给控制器。
89.下面将结合图4对控制器的工作原理进行详细说明。
90.参见图4，该图为本技术实施例提供的一种控制器工作原理的示意图。
91.电压传感器200用于检测n个电池中每个电池的电压，并将检测的每个电池的电压发送给控制器100。其中，可以一个电池对应一个电压传感器，也可以n个电池对应一组集成在一起的电压传感器。
92.假设该储能系统中，电压传感器200检测当前电压最高的电池为第一电池bat1，则控制器100将第一电池bat1的能量通过对应的第一双向功率变换器p1和第一绕组l1向磁芯传递，第一电池bat1进行放电从而电压降低。与此同时，控制器100控制其他电池对应的双向功率变换器从对应的绕组接收能量，通过充电提高自身电压，即第二电池bat2直至第n电池batn对应的双向功率变换器分别从对应的绕组接收能量，通过充电提高自身电压。应该理解，此时第一绕组l1作为变压器的原边绕组，第二绕组l2至第n绕组ln作为变压器的副边绕组，能量从原边绕组向各个副边绕组传递，实现高电压的电池的能量向低电压的电池转移，从而实现各个电池的电压均衡，该过程可能重复几个周期才能完成n个电池的电压均衡。
93.随着电池的充放电，经过一段时间后，电压最高的电池可能发生变化，控制器100需要通过各个电池的电压重新选择电压最高的电池，控制电压最高的电池进行放电。
94.例如，一种可能的情况，预设时间后，电压传感器200检测到第二电池bat2的电压最高，此时，控制器100将第二电池bat2的能量通过对应的第二双向功率变换器p2和第二绕
组l2向磁芯传递，第二电池bat2进行放电从而电压降低，与此同时，控制器控制n个电池中的其他电池通过对应的双向功率变换器接收能量，通过充电提高自身电压。
95.一种可能的实现情况为，每隔预设时间后，控制器100重新控制电压最高的电池进行放电，其他电池均进行充电，直至检测到n个电池的电压达到均衡。
96.需要说明的是，本实施例中假设第一电池以及第二电池分别为最高电压，仅为示例性的说明，并不影响控制器工作原理的实现，也并非对本技术做任何形式上的限定。
97.下面将结合图5对n个电池进行充放电的控制逻辑进行介绍。
98.参见图5，该图为本实施例提供的一种电池充放电的逻辑示意图。
99.在n个电池中，控制器控制电压最高的电池batn进行放电从而降低其电压，对其他n-1个电池进行充电提高自身电压，即第一电池bat1、第二电池bat2直至第n-1电池batn-1均进行充电。预设时间后，控制器重新选择电压最高的电池bat n进行放电，其他n-1个电池均进行充电，以此类推，直至n个电池的电压达到均衡。
100.本实施例提供的储能系统，控制器控制n个电池中电压最高的电池进行放电，将电压最高的电池的能量通过对应的双向功率变换器和绕组向磁芯传递，并通过双向功率变换器向n个电池中的其他电池充电。随着电池的充放电，一段时间后电压最高的电池可能会发生变化，此时控制器重新选择电压最高的电池进行放电，其他电池均充电，实现能量的双向流动。以此类推，直至n个电池的电压达到平衡。在同一时刻，控制器仅控制一个电池放电，其他电池均充电，实现一个电池同时给其他所有电池传递能量，这样可以快速拉低电压最高的电池的能量，进而快速使n个电池的电压达到均衡，该方案控制简单。并且，该储能系统电池和电池之间通过绕组和磁芯传递能量，可以相互隔离干扰信号。
101.控制器通过双向功率变换器控制电池充电或者放电时，一种具体的实现方式为，控制器根据n个电池的电压选择电压最高的电池，控制电压最高的电池对应的双向功率变换器进行功率变换，将电压最高的电池的能量通过对应的双向功率变换器和绕组向磁芯传递，并控制n个电池中其他电池对应的双向功率变换器停止功率变换，通过对应的双向功率变换器从对应的绕组接收能量，工作于续流状态。
102.随着电池的充放电，原始电压最高的电池的电压会降低，其他电池的电压会升高，所以在n个电池中，电压最高的电池可能会发生变化，因此，在预设时间后，控制器通过n个电池的电压，重新选择电压最高的电池，并控制该电压最高的电池对应的双向功率变换器进行功率变换，控制n个电池中其他电池对应的功率变换器停止功率变换，工作于续流状态，并以此类推，直至n个电池的电压达到均衡。双向功率变换器工作于续流状态是指双向功率变换器不进行功率的变换，仅有电流流经双向功率变换器，构成电池的回路。
103.控制器可以通过驱动信号控制双向功率变换器工作，例如发送方波驱动信号，通过改变双向功率变换器中开关管的开关状态，来实现对双向功率变换器的控制。本实施例并不限定双向功率变换器中开关管的类型，例如，可以为金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,mosfet)，还可以为绝缘栅双极型晶体管((insulated gate bipolar transistor，igbt)。
104.本实施例提供的储能系统，并不限定双向功率变换器的具体结构形式，比如，可以为全桥电路或者半桥电路。
105.下面将结合附图介绍包括全桥电路的双向功率变换器的工作原理。
106.该储能系统中包括控制器、n个电池、n个绕组以及n个双向功率变换器，其中，第i双向功率变换器包括全桥电路，全桥电路包括并联的第一桥臂和第二桥臂。
107.下面将结合图6详细介绍全桥电路的具体连接方式。
108.参见图6，该图为本技术实施例提供的一种包括全桥电路的储能系统的示意图。
109.如图6所示，第一电池bat1对应的全桥电路中，第一桥臂包括串联的第一开关管q1和第四开关管q4，第二桥臂包括串联的第二开关管q2和第三开关管q3，其中，第一开关管q1的第一端和第二开关管q2的第一端均连接第一电池bat1的正极，第一开关管q1的第二端连接第四开关管q4的第一端，第二开关管q2的第二端连接第三开关管q3的第一端，第四开关管q4的第二端和第三开关管q3的第二端均连接第一电池bat1的负极,并且，第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3和第四开关管q4均包括反并联二极管，分别对应于二极管d1、二极管d2、二极管d3和二极管d4。第一绕组l1的第一端连接第一桥臂的中点，第一绕组l1的第二端连接第二桥臂的中点。
110.同理，第二电池bat2直至第n电池batn中对应的全桥电路和绕组的连接方式与第一电池bat相同，在此不再赘述。
111.在本实施例中，目标电池为n个电池中电压最高的电池，以控制器控制目标电池放电为例进行说明。
112.控制器100根据n个电池的电压，控制电压最高的目标电池对应的目标双向功率变换器进行功率变换，将目标电池的能量向磁芯传递，并控制除目标电池外的其他电池对应的双向功率变换器停止功率变换，工作于续流状态。预设时间后，重新选择电压最高的目标电池，控制对应的目标双向功率变换器进行功率变换，直至n个电池的电压实现均衡。
113.具体实现时，由于双向功率变换器包括全桥电路，控制器100选择目标电池对应的全桥电路，控制全桥电路中的第一开关管q1和第二开关管q2交替导通，第三开关管q3与第一开关管q1同步动作，第四开关管q4与第二开关管q2同步动作，即控制第一开关管q1和第三开关管q3导通、第二开关管q2和第四开关管q4断开，或者第一开关管q1和第三开关管q3断开、第二开关管q2和第四开关管q4导通，使目标电池对应的目标双向功率变换器进行功率变换，通过对应的目标绕组向磁芯传递能量。与此同时，控制n个电池中其他电池对应的全桥电路中，第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3和第四开关管q4均断开，使其他电池对应的双向功率变换器停止功率变换，通过反并联二极管工作于续流状态，给对应的电池进行充电。
114.下面将结合图7和图8对包括全桥电路的储能系统的工作原理进行介绍。
115.参见图7，该图为本技术实施例提供的另一种包括全桥电路的储能系统的示意图。
116.本实施例提供的储能系统包括三个串联连接的电池、三个绕组和三个双向功率变换器，每个双向功率变换器中均包括一个全桥电路。第一电池bat1、第二电池bat2和第三电池bat3，分别对应于第一绕组l1、第二绕组l2和第三绕组l3，第一电池bat1、第二电池bat2和第三电池bat3对应的全桥电路的结构及连接方式参见以上实施例，在此不再赘述。在本实施例中，目标电池为三个电池中电压最高的电池。
117.由于控制器可以向双向功率变换器发送驱动信号，控制开关管的开关状态，实现对电池的充放电。
118.参加图8，该图为本技术实施例提供的一种驱动信号的示意图。
119.以电压最高的电池为第一电池bat1为例，控制器对第一电池bat1的控制逻辑如图8所示，控制器每间隔一段死区时间，控制第一开关管q1和第二开关管q2交替导通，并且第三开关管q3与第一开关管q1同步动作，第四开关管q4与第二开关管q2同步动作。开关管导通对应驱动信号中的高电平，死区时间对应驱动信号中的低电平，表明四个开关管均处于断开状态。
120.假设当前电压最高的电池为第一电池bat1，则控制器100控制第一电池bat1对应的全桥电路中第一开关管q1和第三开关管q3导通，控制第二开关管q2和第四开关管q4断开，使第一电池bat1从正极开始，依次流经第一开关管q1、第一绕组l1和第三开关管q3，最终回到第一电池bat1的负极，将第一电池的能量从正向向磁芯放电，此时第一绕组l1的第一端为正极，第二端为负极。
121.与此同时，控制器100控制第二电池bat2对应的全桥电路中，第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3和第四开关管q4均断开，由于第二绕组l2和第一绕组l1共磁芯，所以第二绕组l2的第一端也为正极，第二端为负极。第二绕组l2从第一端开始，流经二极管d1、第二电池bat2和二极管d3，回到第二绕组l2的第二端，实现对第二电池bat2的充电。
122.控制器100对第三电池bat3进行充电的原理与第二电池bat2相同，在此不再赘述。
123.间隔一段死区时间后，控制器100控制第一电池bat1对应的全桥电路中，第一开关管q1和第三开关管q3断开，控制第二开关管q2和第四开关管q4导通，使第一电池bat1从负极开始，依次流经第四开关管q4、第一绕组l1和第二开关管q2，最终回到第一电池bat1的正极，将第一电池bat1的能量从反向向磁芯放电，此时第一绕组l1的第一端为负极，第二端为正极。
124.与此同时，控制器100控制第二电池bat2对应的全桥电路中，第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3和第四开关管q4均断开，由于第二绕组l2和第一绕组l1共磁芯，所以第二绕组l2的第一端也为负极，第二端为正极。第二绕组l2从第二端开始，流经二极管d2、第二电池bat2和二极管d4，回到第二绕组l2的第一端，实现对第二电池bat2的充电。
125.控制器100对第三电池bat3进行充电的原理与第二电池bat2相同，在此不再赘述。需要说明的是，当控制器控制第一电池bat1进行放电时，控制第一开关管q1和第三开关管q3先同时导通还是先同时断开，并不影响本实施例的实现。另一种可能的实现方式，控制器100先控制第一开关管q1和第三开关管q3断开，控制第二开关管q2和第四开关管q4导通，间隔一段死区时间后，控制第一开关管q1和第三开关管q3导通，控制第二开关管q2和第四开关管q4断开。
126.随着电池的充放电，一段时间后，电压最高的电池可能会发生变化，假设预设时间后，电压最高的为第二电池bat2，则控制器100控制第二电池bat2对应的第二双向功率变换器进行功率变换，将第二电池bat2的能量向磁芯传递。同时控制第一电池bat1和第三电池bat3对应的双向功率变换器停止功率变换，通过反并联二极管工作于续流状态。具体的工作原理参见以上实施例，在此不再赘述。
127.本实施例提供的储能系统，每个双向功率变换器均包括全桥电路，通过控制四个开关管的开关状态，实现能量的双向流动，即可以从绕组到电池，也可以从电池到绕组。同一时刻，控制器仅控制电压最高的电池通过双向功率变换器向其他电池传递能量，即电压最高的电池进行放电，其他电池均进行充电，这样可以快速拉低电压最高的电池的能量，进
而快速使n个电池的电压达到均衡。另外，由于全桥电路可以实现最高电圧电池的正向放电和反向放电，电能的转换效率比较高。
128.在以上实施例中，当电池电压不是最高电圧时，控制器需要对电池进行充电，此时控制器控制电池对应的全桥电路中四个开关管均断开，通过反并联二极管工作于续流状态，实现对电池的充电。
129.另外，一种可能的实现方式为，当电池进行充电时，控制器通过控制第一开关管和第二开关管交替导通，第三开关管与第一开关管同步动作，第四开关管与第二开关管同步动作，绕组将能量通过开关管传递给电池。下面将结合图7对控制器的工作原理进行说明。
130.假设当前电压最高的电池为第一电池bat1，控制器100控制第一电池bat1放电的原理参见以上实施例，在此不再赘述，下面将介绍第二电池bat2和第三电池bat3进行充电的原理。
131.当第一电池bat1从正向放电时，第一绕组l1的第一端为正极，第二端为负极，所以第二绕组l2的第一端也为正极，第二端为负极。与此同时，控制器100控制第二电池bat2的第一开关管q1和第三开关管q3导通，控制第二开关管q2和第四开关管q4断开，此时第二绕组l2从第一端开始，依次流经第一开关管q1、第二电池bat2和第三开关管q3，最终回到第二绕组l2的第二端，实现对第二电池bat2的充电。
132.当第一电池bat1从反向放电时，同理可知，第二绕组l2的第一端为负极，第二端为正极。此时控制器100控制第二电池bat2的第一开关管q1和第三开关管q3断开，控制第二开关管q2和第四开关管q4导通，此时第二绕组l2从第二端开始，依次流经第二开关管q2、第二电池bat2和第四开关管q4，最终回到第二绕组l2的第一端，实现对第二电池bat2的充电。
133.控制器100控制第三电池bat3充电的工作原理与第二电池bat2相同，在此不再赘述。
134.当控制器控制四个开关管均断开，通过二极管对电池进行充电时，导通的二极管造成的压降较大，导致电池能量的损耗也比较大，而当控制器通过控制开关管的交替导通，实现对电池的充电时，导通的开关管所造成的压降比导通的二极管造成的压降小，降低了电池能量的损耗。
135.本实施例提供的储能系统中，每个电池单独对应一个双向功率变换器，以全桥电路为例，例如当全桥电路中有开关管误动作或者故障导致电池被短路时，也只有一个电池被短路，不影响其他电池的正常工作。例如，第一电池对应的双向功率变换器中的第一开关管和第四开关管均导通，将第一电池短路，不影响其他电池的工作。并且，由于每个电池对应一个双向功率变换器，所以该双向功率变换器承受的电压就是一个电池的电压，双向功率变换器的开关管承受的电压等级较小，有利于双向功率变换器中开关管的选择，选择较小耐压的管子即可，进而可以降低成本。
136.以上实施例提供的储能系统中，介绍了包括全桥电路的双向功率变换器的工作原理，下面将结合附图介绍包括半桥电路的双向功率变换器的工作原理。
137.本实施例提供的储能系统中，第i电池对应的第i双向功率变换器包括半桥电路，半桥电路包括：第五开关管、第六开关管和电容。例如储能系统包括n个串联的电池，对应包括n个半桥电路和n个绕组，n为大于等于2的整数。本实施例并不限定n的个数，下面以n等于3为例，详细介绍该储能系统的工作原理，在本实施例中，目标电池为三个电池中电压最高
的电池。
138.参见图9，该图为本技术实施例提供的一种包括半桥电路的储能系统的示意图。
139.第一电池bat1对应的半桥电路中，桥臂包括串联的第五开关管q5和第六开关管q6，第五开关管q5的第一端连接第一电池bat1的正极，第五开关管q5的第二端连接第六开关管q6的第一端，第六开关管的第二端连接第一电池bat1的负极，第一绕组l1的第一端连接桥臂的中点，第一绕组的第二端连接电容c1的第一端，电容c1的第二端连接第一电池bat1的负极。第五开关管q5和第六开关管q6均包括反并联二极管，分别对应二极管d5和二极管d6。
140.图9中以第一电池、第二电池和第三电池的半桥电路的结构均相同为例进行介绍，半桥电路中的器件标号也均相同。第二电池bat2对应的半桥电路与绕组的连接方式与第一电池bat1相同，第三电池bat3对应的半桥电路与绕组的连接方式与第一电池bat1的也相同，在此均不再赘述。
141.控制器可以向双向功率变换器发送驱动信号，控制开关管的开关状态，实现对电池的充放电。下面将结合图10介绍控制器的工作原理。
142.参见图10，该图为本技术实施例提供的另一种驱动信号的示意图。
143.假设当前电压最高的电池为第一电池bat1，则控制器100控制第一电池bat1对应的半桥电路中第五开关管q5导通，控制第六开关管q6断开，第一电池bat1的放电路径为：从正极流经第五开关管q5、第一绕组l1和电容c1，回到第一电池bat1的负极，实现放电。隔直电容c1的电压为第一电池bat1的电压u1的一半，即1/2u1。q5导通，q6断开时，l1的两端电压为第一电池bat1的电压u1的一半，即1/2u1，l1传递能量为l2和l3，此时l2和l3的电压也为1/2u1。当q5断开，q6导通时，l1两端电压为-1/2u1，即电容c1的电压，变压器实现励磁复位。
144.与此同时，控制器100控制第二电池bat2对应的第五开关管q5和第六开关管q6均断开，此时电容c2和绕组l2上的电压之和大于第二电池bat2的电压，因此为第二电池bat2充电，电流路径为：从第二绕组l2、二极管d5和第二电池bat2，回到电容c2，向第二电池bat2传递能量，实现对第二电池bat2的充电。例如，第二电池bat2的电压用u2表示，l2两端的电压为1/2u1时，l2上的电压和电容c2的电压串联(1/2u1+1/2u2)》u2，q5的反并联二极管承受正压而导通，l2通过第二电池bat2对应的半桥电路中q5的反并联二极管给第二电池bat2充电。当绕组l2两端电压为-1/2u1时，l2上的电压和电容c2的电压反向串联1/2u1》-1/2u2，第二电池bat2对应的半桥电路中q6的反并联二极管承受正压而导通，l2通过二极管续流完成励磁复位。
145.控制器100对第三电池进行充电的原理与第二电池相同，在此不再赘述。
146.间隔一段死区时间后，控制器100控制第一电池bat1对应的第五开关管q5断开，控制第六开关管q6导通，此时电容c1从第一端流经第一绕组l1、二极管d5和第一电池bat1，回到电容c1的第二端，将电容c1存储的能量传递到磁芯，实现第一电池bat1的放电。需要说明的是，在死区时间内，控制器100控制第五开关管q5和第六开关管q6均断开，防止第一电池bat1被短路。
147.此时第二电池bat2和第三电池bat3的充电原理在此不再赘述。
148.随着电池的充放电，一段时间后电压最高的电池可能会发生变化，控制器需要重新选择电压最高的电池进行放电，控制其他电池进行充电。一种可能的情况为，预设时间
后，电压最高的电池为第二电池，此时控制器控制第二电池对应的双向功率变换器进行功率变换，向磁芯传递能量，控制第一电池和第三电池对应的双向功率变换器停止功率变换，通过反并联二极管工作于续流状态，通过充电提高自身电压。具体的实现方式参见以上实施例，在此不再赘述。
149.上述实施例中，当控制器控制电池进行充电时，需要控制电池对应的第五开关管和第六开关管均断开，通过反并联二极管工作于续流状态，实现对电池的充电。
150.另一种可能的实现方式为，控制器控制电池对应的第五开关管导通、第六开关管断开，电容通过第五开关管将能量传递给电池，实现对电池的充电。下面将结合图9，以控制器控制第一电池放电、控制第二电池和第三电池充电为例进行说明。
151.控制器100控制第一电池bat1放电的原理在上述实施例已经详细介绍，在此不再赘述。
152.当控制器100对第二电池bat2进行充电时，控制第二电池bat2的第五开关管q5导通，第六开关管q6断开，电容c2从第一端流经第二绕组l2、第五开关管q5和第二电池bat2，最终回到电容c2的第二端，将电容c2的能量传递给第二电池bat2，实现对第二电池bat2的充电。
153.同理，控制器100对第三电池bat3充电的原理与第二电池bat2相同，也不再赘述。
154.当控制器控制第五开关管和第六开关管均断开、通过二极管对电池进行充电时，导通的二极管造成的压降较大，导致电池能量的损耗也比较大，而当控制器控制五开关管导通、第六开关管断开，实现对电池的充电，导通的开关管所造成的压降比导通的二极管造成的压降小，降低了电池能量的损耗。
155.本实施例提供的储能系统中，每个双向功率变换器均包括一个半桥电路，通过控制半桥电路中开关管的交替导通，实现对电池的放电。与全桥电路相比，半桥电路中需要的开关管比较少，成本更低，而且控制器的控制逻辑更简单。但是相对于全桥电路，半桥电路的能量转移效率较低，为全桥电路的一半。
156.本实施例提供的储能系统中，每个电池单独对应一个双向功率变换器，当半桥电路中有开关管误动作或者故障导致电池被短路时，也只有一个电池被短路，不影响其他电池的正常工作。例如，第一电池对应的双向功率变换器中的第五开关管和第六开关管均导通，将第一电池短路，不影响其他电池的工作。并且，由于每个电池对应一个双向功率变换器，所以该双向功率变换器承受的电压就是一个电池的电压，双向功率变换器的开关管承受的电压等级较小，有利于双向功率变换器中开关管的选择，选择较小耐压的管子即可，进而可以降低成本。
157.本技术实施例提供的储能系统中，如果串联电池中任意两个电池的规格相同，即额定电压值相同，则任意两个绕组的匝比为1:1。如果两个电池的额定电压值比例为a：b，则两个电池对应的绕组的匝比也为a：b。
158.本技术实施例不限定控制器的具体实现方式，例如可以为以下任意一种：复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，cpld)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)或数字信号处理器(digital signal processing，dsp)。
159.以上实施例提供的储能系统中每个电池可以包括多个电芯，因为一个电芯的电压有限，为了更好地控制，可以一个电池包括多个串联的电芯，以上介绍的电压均衡方案适用
于电池之间的电压均衡，下面介绍对于一个电池内部多个电芯之间的电压均衡方案。
160.参见图11，该图为本技术实施例提供的一个电池内部的结构图。
161.n个电池中每个电池包括多个电芯；
162.多个电芯中每个电芯的两端并联平衡支路，平衡支路包括串联的开关和电阻；
163.控制器，还用于当电芯的电压大于预设电压时，控制平衡支路中的开关闭合，电阻消耗电芯的能量。
164.图11中以一个电池内包括四个串联的电芯为例进行介绍，实际产品中可以为更多数量的电芯串联，具体可以根据实际应用场景需要的电池电压来选择电芯的数量，例如可以选择20个电芯串联形成一个电池。下面以第一电池bat1内部的电芯之间的电压均衡为例进行介绍。
165.第一电芯b1的正极作为第一电池bat1的正极，第一电芯b1的负极连接第二电芯b2的正极，第二电芯b2的负极连接第三电芯b3的正极，第三电芯b3的负极连接第四电芯b4的正极，第四电芯b4的负极作为第一电池bat1的负极。
166.另外，为了实现电芯电压的降低，利用电阻来消耗电能，即与电阻串联的开关闭合时，电阻的两端与电芯的两端接通，电芯向电阻放电，电芯的电压降低，以此来实现电芯的电压均衡。例如第一电芯b1的正极通过串联的第一开关s1和第一电阻r1连接第一电芯b1的负极。第二电芯b2的正极通过串联的第二开关s2和第二电阻r2连接第二电芯b2的负极。第三电芯b3的正极通过串联的第三开关s3和第三电阻r3连接第三电芯b3的负极。第四电芯b4的正极通过串联的第四开关s4和第四电阻r4连接第四电芯b4的负极。本技术实施例提供的电池可以为一个pack，即一个电池模块，包括多个电芯。一个pack的电压可以根据实际选择来设置，例如一个pack的电压可以大于40v，例如为48v或60v等。
167.ups实施例
168.基于以上实施例提供的一种储能系统，本技术实施例还提供一种ups，下面结合附图进行详细介绍。
169.参见图12，该图为本技术实施例提供的一种ups的示意图。
170.本实施例提供的ups1000可以应用在不间断供电的任何场景，本实施例不做具体限定。本实施例提供的不间断电源1000，包括：整流电路、逆变电路和以上实施例介绍的任意一种储能系统30。
171.整流电路的输入端用于连接交流电源；整流电路的输出端连接直流母线；
172.逆变电路的输入端连接直流母线；n个电池串联在一起连接直流母线；逆变电路的输出端用于为负载提供交流电。
173.由于ups可以实现不间断供电，因此ups必须包括电池组，电池组一般包括多个电池串联，本实施例中以n个电池串联为例进行介绍，n为大于等于2的整数。由于该储能系统可以实现n个串联电池的电压均衡，并且均衡速度很快，因此，该ups工作时可以实现每个电池的充分放电和充电，提高电能利用率。另外由于电池之间进行电压均衡时通过绕组和磁芯传递能量，因此，可以实现信号隔离，不互相干扰。另外，由于每个双向功率变换器对应一个电池，因此，每个双向功率变换器承受的电压为对应电池的电压，该电压较低，因此，双向功率变换器中开关管承受的电压也较低，可以选择耐压低的开关管，有利于开关管的选型，开关管的耐压越低则价格越低，因此，有利于降低整个储能系统的成本。
174.另外，由于每个电池单独对应一个双向功率变换器，以全桥为例，例如当全桥电路中有开关管误动作或者故障导致电池被短路时，也只有一个电池被短路，不影响其他电池的正常工作，例如，第一电池对应的双向功率变换器中的第一开关管和第四开关管均闭合，将第一电池短路，不影响其他电池的工作。
175.方法实施例
176.基于以上实施例提供的一种储能系统和ups，本技术实施例还提供一种电池均衡的方法，下面结合附图进行详细介绍。
177.参见图13，该图为本技术实施例提供的一种电池均衡的方法的流程图。
178.本实施例提供的电池均衡的方法，应用于串联在一起的n个电池，n个电池对应n个双向功率变换器和n个绕组，n个电池中第i电池的两端连接n个双向功率变换器中第i双向功率变换器的第一端口，第i双向功率变换器的第二端口连接n个绕组中的第i绕组；其中，i为1-n中的任意一个整数；n个绕组共磁芯；具体实现时，将n个电池中目标电池的能量分别通过目标双向功率变换器和目标绕组向磁芯传递，通过磁芯向n个电池中的除目标电池外的其他电池充电，以使得n个电池的电压达到均衡；其中目标电池的电压大于n个电池中除目标电池以外的部分或全部电池，目标电池可能为一个或多个电池。
179.在该方法中，将n个电池中目标电池的能量分别通过目标双向功率变换器和目标绕组向磁芯传递，一种可能的实现方式为，将n个电池中电压最高的目标电池的能量通过对应的目标双向功率变换器和目标绕组向磁芯传递。
180.该方法具体包括：
181.s1301：根据n个电池中每个电池的电压选择出电压最高的电池作为目标电池。
182.s1302：将目标电池的能量分别通过对应的目标双向功率变换器和目标绕组向磁芯传递，通过磁芯向n个电池中的除目标电池外的其他电池充电，以使得n个电池的电压达到均衡。
183.该电池均衡的方法，同一时刻，仅控制电压最高的电池通过双向功率变换器向其他电池传递能量，即电压最高的电池放电，其他电池均充电。由于同一时刻，仅有一个电池在放电，其他电池均在充电，这样可以快速将电压最高的电池的电压拉低，进而可以快速使串联的n个电池的电压达到均衡。
184.一种可能的实现方式，将n个电池中电压最高的电池的能量分别通过对应的双向功率变换器和绕组向磁芯传递，通过磁芯向n个电池中的其他电池充电，具体包括：
185.根据n个电池的电压选择电压最高的电池；
186.控制电压最高的电池对应的双向功率变换器进行功率变换，将电压最高的电池的能量向磁芯传递；
187.控制n个电池中的其他电池对应的双向功率变换器停止功率变换工作于续流状态，向其他电池充电。
188.一种可能的实现方式，将n个电池中电压最高的电池的能量分别通过对应的双向功率变换器和绕组向磁芯传递，通过磁芯向n个电池中的其他电池充电，具体包括：
189.控制n个电池中电压最高的电池对应的双向功率变换器进行功率变换，并控制n个电池中的其他电池对应的双向功率变换器停止功率变换；
190.预设时间后，从n个电池中重新选择电压最高的电池对应的双向功率变换器进行
功率变换，并控制n个电池中的其他电池对应的双向功率变换器停止功率变换，以此类推。
191.应当理解，在本技术中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。凡是未脱离本技术技术方案的内容，依据本技术的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本技术技术方案保护的范围内。