本发明涉及储能均衡，尤其是涉及一种储能器件自动均衡电路及其控制方法。
背景技术：
1、超级电容器(包括双电层电容、锂离子电容等)和电池(包括锂离子电池、钠离子电池等)等新型储能器件因其高功率密度、长寿命、绿色环保等特点，广泛应用于新能源汽车、储能系统等领域。
2、在实际应用中，多个储能器件单体需要连接成串以满足不同电压和电流需求。然而，由于材料、工艺等原因，储能器件单体之间存在电参数差异，可能导致部分单体过充或过放，从而影响整个系统的性能和寿命。为确保整个储能系统的可靠运行，需采取有效手段实现各单体之间的荷电状态(state of charge，soc)均衡。
3、现有技术中已经提出了许多解决储能器件均衡问题的方法。工业上较为常见的是并联吸收电阻和稳压管法，还包括引入主动器件、结构较为简单的开关电阻法和开关电容法，以及使用电力电子变换器的反激变换器法、谐振变换器法、buck-boost变换器法等。其中，对于大部分主动均衡电路来说，该类电路能够实现电流的有效调节和软开关操作，但是均衡过程需要外部控制信号来驱动，需要付出较大的控制成本；此外，均衡原理过程比较单一，其均衡速率较低，均衡时间较长，不便于实际应用。
4、因此，目前急需一种能够快速均衡的自主均衡技术方案，这不仅可以提高设备的运行稳定性，防止意外损害，还有助于进一步提升新型储能器件在各类应用中的性能表现。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种能够快速均衡的储能器件自动均衡技术方案，通过lc半桥均衡模块进行多个储能模块之间的荷电状态均衡，通过buck-boost变换器进行各个储能模块内部两个储能器件之间的荷电状态均衡，同时实现储能模块内和储能模块间的荷电状态均衡，缩短了均衡时间，提高了均衡效率。
2、为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供的技术方案如下。
3、一种储能器件自动均衡电路，包括：
4、n个储能模块，每个所述储能模块包括两个储能器件及一个buck-boost变换器，两个所述储能器件串联设置，所述buck-boost变换器与两个所述储能器件分别连接，以均衡所述储能模块内部两个所述储能器件的荷电状态；
5、n-1个均衡禁用开关，与n个所述储能模块交替串联设置，使得2n个所述储能器件通过n-1个所述均衡禁用开关串联设置；
6、n个lc半桥均衡模块，与n个所述储能模块一一对应连接，且n个所述lc半桥均衡模块的第一端短接在一起；
7、n个均衡启用开关，n个所述lc半桥均衡模块的第二端通过一一对应串接的n个所述均衡启用开关后短接在一起；
8、其中，储能器件自动均衡电路具有均衡禁用模式和均衡启用模式；在所述均衡禁用模式下，n-1个所述均衡禁用开关闭合，n个所述均衡启用开关断开，2n个所述储能器件串联并进行充电或者放电操作；在所述均衡启用模式下，n-1个所述均衡禁用开关断开，n个所述均衡启用开关闭合，通过n个所述lc半桥均衡模块进行n个所述储能模块之间的荷电状态均衡，并通过所述buck-boost变换器进行所述储能模块内部的荷电状态均衡；n为大于或者等于2的整数。
9、可选地，所述储能器件至少包括超级电容器、锂离子电池及钠离子电池。
10、可选地，所述buck-boost变换器包括第一电感、第一开关和第二开关，在所述储能模块内部，第一个所述储能器件的第二端接第二个所述储能器件的第一端，所述第一电感的第一端接第二个所述储能器件的第一端，所述第一电感的第二端经过串接的所述第一开关后接第一个所述储能器件的第一端，所述第一电感的第二端还经过串接的所述第二开关后接第二个所述储能器件的第二端。
11、可选地，第k个所述储能模块内第一个所述储能器件的第一端经过串接的一个所述均衡禁用开关后接第k-1个所述储能模块内第二个所述储能器件的第二端，其中，k为2～n的整数。
12、可选地，所述lc半桥均衡模块包括第二电感、第一电容、第三开关及第四开关，所述第二电感的第一端作为所述lc半桥均衡模块的第一端，所述第二电感的第二端经串接的所述第一电容后接所述第三开关的第二端，所述第三开关的第一端接对应的所述储能模块内第一个所述储能器件的第一端，所述第三开关的第二端接所述第四开关的第一端，所述第四开关的第二端接对应的所述储能模块内第二个所述储能器件的第二端，对应的所述储能模块内第二个所述储能器件的第一端作为所述lc半桥均衡模块的第二端。
13、可选地，所述第二开关的控制端和所述第三开关的控制端分别接第一驱动信号，以同步控制所述第二开关和所述第三开关；所述第一开关的控制端和所述第四开关的控制端分别接第二驱动信号，以同步控制所述第一开关和所述第四开关；其中，所述第一驱动信号与所述第二驱动信号互补，且所述第一驱动信号的占空比为50％；在进行电压均衡时，所述第一开关与所述第二开关交替导通，以50％的占空比进行工作。
14、可选地，n-1个所述均衡禁用开关的控制端分别接第三驱动信号，以同步控制n-1个所述均衡禁用开关；n个所述均衡启用开关的控制端分别接第四驱动信号，以同步控制n个所述均衡启用开关。
15、可选地，在短接的n个所述lc半桥均衡模块的基础上，通过n个所述储能模块之间的充电和放电，实现电荷转移及重新分布，对n个所述储能模块的荷电状态进行均衡。
16、可选地，在所述buck-boost变换器中所述第一开关与所述第二开关均为50％占空比交替导通的基础上，通过每个所述储能模块内部两个所述储能器件之间的充电和放电，实现电荷转移及重新分布，对所述储能模块内部两个所述储能器件的荷电状态进行均衡。
17、一种储能器件自动均衡电路的控制方法，应用于上述中任一项所述的储能器件自动均衡电路，包括：
18、闭合n-1个所述均衡禁用开关，断开n个所述均衡启用开关，进入所述均衡禁用模式，使2n个所述储能器件串联，并通过外部电源进行充电或者通过负载进行放电；
19、断开n-1个所述均衡禁用开关，闭合n个所述均衡启用开关，进入所述均衡启用模式，通过n个所述lc半桥均衡模块进行n个所述储能模块之间的荷电状态均衡，并通过所述buck-boost变换器进行每个所述储能模块内部两个所述储能器件之间的荷电状态均衡。
20、如上所述，本发明所提供的储能器件自动均衡电路及其控制方法，至少具有以下有益效果：
21、结合n个储能模块、n-1个均衡禁用开关、n个lc半桥均衡模块及n个均衡启用开关设计储能器件自动均衡电路，在均衡时，通过n个lc半桥均衡模块进行n个储能模块之间的荷电状态均衡，通过buck-boost变换器进行储能模块内部两个储能器件之间的荷电状态均衡，同时实现储能模块内和储能模块间的荷电状态均衡，能显著缩短均衡时间，提高了均衡效率，整个储能器件自动均衡电路基于一对互补的驱动信号进行自主均衡，且对应电路结构简单，所需器件数量少，不需要变压器，降低了成本。
1.一种储能器件自动均衡电路，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的储能器件自动均衡电路，其特征在于，所述储能器件至少包括超级电容器、锂离子电池及钠离子电池。
3.根据权利要求1所述的储能器件自动均衡电路，其特征在于，所述buck-boost变换器包括第一电感、第一开关和第二开关，在所述储能模块内部，第一个所述储能器件的第二端接第二个所述储能器件的第一端，所述第一电感的第一端接第二个所述储能器件的第一端，所述第一电感的第二端经过串接的所述第一开关后接第一个所述储能器件的第一端，所述第一电感的第二端还经过串接的所述第二开关后接第二个所述储能器件的第二端。
4.根据权利要求3所述的储能器件自动均衡电路，其特征在于，第k个所述储能模块内第一个所述储能器件的第一端经过串接的一个所述均衡禁用开关后接第k-1个所述储能模块内第二个所述储能器件的第二端，其中，k为2～n的整数。
5.根据权利要求4所述的储能器件自动均衡电路，其特征在于，所述lc半桥均衡模块包括第二电感、第一电容、第三开关及第四开关，所述第二电感的第一端作为所述lc半桥均衡模块的第一端，所述第二电感的第二端经串接的所述第一电容后接所述第三开关的第二端，所述第三开关的第一端接对应的所述储能模块内第一个所述储能器件的第一端，所述第三开关的第二端接所述第四开关的第一端，所述第四开关的第二端接对应的所述储能模块内第二个所述储能器件的第二端，对应的所述储能模块内第二个所述储能器件的第一端作为所述lc半桥均衡模块的第二端。
6.根据权利要求5所述的储能器件自动均衡电路，其特征在于，所述第二开关的控制端和所述第三开关的控制端分别接第一驱动信号，以同步控制所述第二开关和所述第三开关；所述第一开关的控制端和所述第四开关的控制端分别接第二驱动信号，以同步控制所述第一开关和所述第四开关；其中，所述第一驱动信号与所述第二驱动信号互补，且所述第一驱动信号的占空比为50％；在进行电压均衡时，所述第一开关与所述第二开关交替导通，以50％的占空比进行工作。
7.根据权利要求1所述的储能器件自动均衡电路，其特征在于，n-1个所述均衡禁用开关的控制端分别接第三驱动信号，以同步控制n-1个所述均衡禁用开关；n个所述均衡启用开关的控制端分别接第四驱动信号，以同步控制n个所述均衡启用开关。
8.根据权利要求6所述的储能器件自动均衡电路，其特征在于，在短接的n个所述lc半桥均衡模块的基础上，通过n个所述储能模块之间的充电和放电，实现电荷转移及重新分布，对n个所述储能模块的荷电状态进行均衡。
9.根据权利要求8所述的储能器件自动均衡电路，其特征在于，在所述buck-boost变换器中所述第一开关与所述第二开关均为50％占空比交替导通的基础上，通过每个所述储能模块内部两个所述储能器件之间的充电和放电，实现电荷转移及重新分布，对所述储能模块内部两个所述储能器件的荷电状态进行均衡。
10.一种储能器件自动均衡电路的控制方法，其特征在于，应用于根据权利要求1-9中任一项所述的储能器件自动均衡电路，包括：
