CN109120032B - 一种储能元件的均压电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子电路技术领域，公开了一种储能元件的均压电路，包括依次串联连接的逆变电路和n个充电单元PCU；第i个充电单元PCUi包括储能电容Ci和储能模块PSUi；逆变电路用于输出双极性电压以对与其直接相连的充电单元PCU1中的储能电容C1进行充电；n个串联的充电单元PCU在逆变电路的电压极性反转过程中通过储能电容Ci与储能模块PSUi之间、以及储能模块PSUi与储能电容Ci+1之间的能量转移实现各储能模块PSUi之间的电压均衡；本发明电路结构简单，无复杂元器件，通过电容能量转移实现电压均衡，方法简单、均衡速度快，能量损耗小且利用率高，成本低。
Description
技术领域
本发明属于电子电路技术领域，更具体地，涉及一种储能元件的均压电路。
背景技术
在交流电路中，无功率、能量消耗，只用于能量交换的元器件称为储能元件，常见的储能元件包括超级电容器和二次电池。
超级电容器(Supercapacitors，ultra-capacitor)，又名电化学电容器(Electrochemical Capacitors)、双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容，是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。超级电容具有超大的容量，可以反复充放电数十万次，被广泛应用于轨道交通、光伏发电、风能发电、电动汽车等多种领域。在实际应用中，由于超级电容单体工作的电压不高，因而通常需要将多个超级电容器串联构成超级电容器组，再组成储能装置，以满足实际应用的储能容量和电压等级的需求。
由于同型号超级电容器特性参数的分散性，在串联组成的超级电容器组正常充放电或待机状态下，单体超级电容器之间电压会出现不均衡的问题，甚至会因为过充和多放而造成超级电容器的永久损坏，从而使得储能装置失效。因此，为了使串联电容组能够达到最大的容量利用率，同时尽量减少电容损坏的可能性，延长电容组的使用寿命，必须对串联电容组中的电容单元进行电压均衡管理。
目前，超级电容器的串联电压均衡技术主要有能耗型和能量转移法两类。能量消耗法的典型代表为开关电阻法，是目前工业应用最多的方法，具有结构简单、成本低等优点，但均衡能量有相当部分耗散在电阻上，电路效率较低。能量转移法主要有“飞度电容法”、传统多绕组变压器法、DC-DC变换器法等，能量转移法的工作效率高，电容电压均压速度快，但增加较多元器件和开关，电路结构和控制方法复杂，成本较高。
二次电池又名蓄电池，俗称可多次重复充电电池，广泛应用于工业、农业、军事、商业及民用领域，几乎所有使用电能的场合都会用到蓄电池。特别是电动汽车等"绿色"交通工具的大力发展，更加促进了蓄电池行业及相关技术的发展。二次电池主要有镍镉电池、碱锰充电电池、镍氢电池、锂(离子)/锂聚电池、铅蓄电池等类型。
实际应用中，为满足电动汽车等大功率设备的工作电压和电流要求，必须将单体电池串联使用，以提高电池组的输出电压，串联使用能够获得更大的电池容量。但是在电池生产过程中，由于材料和工艺上存在不一致，电池组中各基本单元之间仍然存在一些差异。在串联电池组使用过程中，当一些电池单元被充满电时，而另一些单元尚需继续充电，这使得已充满电的单元发生过充电现象，过充电对蓄电池产生非常不利的影响。相反，长期充电不足的蓄电池使蓄电池容量下降，内阻增加，显著减少电池寿命。因此，在充电过程中，如何减弱或消除蓄电池的过充和充电不足现象，也就是蓄电池均衡技术，是电动汽车等行业发展的关键技术之一。
和超级电容相似，蓄电池现有的均衡技术分为能量耗散型均衡技术和非能量耗散型均衡技术。在电池两端并联电阻作为负载对电池进行放电，称为能量耗散型均衡方式。高电压单体电池放电，其电压趋近低电压电池单元，从而平衡电池组内各单体间的容量差，优点是操作简单、速度快、可靠性高,缺点是效率太低、能量利用率不高，同时还存在着热管理问题。能量非耗散型均衡技术的基本思路是每一个电池单元并联一个均衡电路，该均衡电路比较本电池单元与其他电池单元的电压差，然后将能量从高电压的电池单元转移到低电压的电池单元，也就是将能量在电池组中各个单体电池之间进行传递或者转移。目前存在很多种形式的电路拓扑结构，基本上都是在电池单元上并联电感、若干半导体功率开关器件、电压检测电路和控制电路，效率比较高，均衡效果好，但是均衡速度慢，成本高，可靠性低于能量耗散型技术。
综上所述，现有的储能元件的电压均衡技术包括能耗型和非能耗型两种，能耗型电压均衡电路存在均衡能量有相当部分耗散在电阻上，能量利用率不高，电路效率较低的问题；非能耗型电压均衡电路存在电路结构和控制方法复杂、均衡速度慢、成本较高的缺陷，因此都无法有效解决储能元件的电压均衡问题。
发明内容
针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种储能元件的均压电路，基于电容能量转移原理实现储能元件在充电、放电过程中的自动均压，同时具备能耗性和非能耗型两种电路的优点，电路结构简单，均压速度快、成本较低。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种储能元件的均压电路，包括依次串联连接的逆变电路和n个充电单元PCU；第i个充电单元PCUi包括储能电容Ci和储能模块PSUi；第一个充电单元PCU1中的储能电容C1的第一端、储能模块PSU1的第二输入端与所述逆变电路的输出端相连；储能电容Ci的第二端分别与储能模块PSUi的第二输入端、储能电容Ci+1的第一端相连；储能模块PSUi的第一输入端分别与储能电容Ci+1的第一端、储能模块PSUi+1的第二输入端相连；其中，n为大于1小于等于1000的自然数；i为大于等于1小于等于n的自然数；
所述逆变电路用于输出双极性电压；在输出负电压时，逆变电路向与其相连的充电单元PCU1中的储能电容C1充电；充电单元PCU i中的储能模块PSUi在其电压大于与其相连的充电单元PCUi+1中的储能电容Ci+1的电压时向所述储能电容Ci+1充电；
在输出正电压时，逆变电路和储能电容C1在其电压之和大于储能模块PSU1的电压时向所述储能模块PSU1充电；充电单元PCUi+1中的储能电容C i+1在其电压大于储能模块PSUi+1的电压时向所述储能模块PSUi+1充电；
n个串联的充电单元PCU在逆变电路的电压极性反转过程中通过储能电容Ci与储能模块PSUi之间、以及储能模块PSUi与储能电容Ci+1之间的能量转移实现各储能模块PSUi之间的电压均衡。
优选的，上述均压电路，其逆变电路包括第一电压输出通道和第二电压输出通道，所述储能电容Ci包括与所述第一电压输出通道相连的第一电容Ci1和与所述第二电压输出通道相连的第二电容Ci2；所述第一电容Ci1和第二电容Ci2同时接收逆变电路或储能模块PSUi-1的输出电压，并对储能模块PSUi进行充电。
优选的，上述均压电路，其逆变电路包括第一电压输出通道、第二电压输出通道和储能电容C0i，所述第一电压输出通道与第一个充电单元PCU1相连，第二电压输出通道通过所述储能电容C0i与第n个充电单元PCUn相连；
逆变电路通过两个电压输出通道同时对第一个充电单元PCU1和第n个充电单元PCUn进行双向充电以加快充电速度以及n个充电单元之间的电压均衡速度。
优选的，上述均压电路，其逆变电路还包括第三电压输出通道、第四电压输出通道和储能电容C0i；所述第三电压输出通道、第四电压输出通道均通过储能电容C0i与第n个充电单元PCUn相连；
逆变电路通过第三电压输出通道和第四电压输出通道同时对第n个充电单元PCUn进行充电以加快充电速度以及n个充电单元之间电压均衡速度。
优选的，上述均压电路，其储能模块PSUi包括储能元件、比较电路和第一电子开关K1；所述比较电路的第一端与储能元件的第一端相连，第二端与第一电子开关K1的第一端相连；所述第一电子开关K1的第二端与储能元件的第二端相连，第三端与储能电容Ci相连；
所述比较电路用于检测储能元件的电压值并将所述电压值与预设电压进行比较，在电压值小于所述预设电压时控制第一电子开关K1导通，使逆变电路与储能元件之间形成充电通路以确保储能元件正常充电；在电压值大于等于所述预设电压时控制第一电子开关K1断开以阻断所述充电通路，使储能元件停止充电。
优选的，上述均压电路，还包括直流输入端口、第二电子开关K2、第三电子开关K3和第四电子开关K4；
所述第二电子开关K2、第三电子开关K3和第四电子开关K4的第一端与外部控制电路相连，用于接收外部的驱动信号以控制各各电子开关的断开或闭合；所述第二电子开关K2的第二端与直流输入端口的正极端相连，第三端分别与第三电子开关K3的第二端、第四电子开关K4的第三端、逆变电路的正极输入端相连；所述第三电子开关K3的第三端、第四电子开关K4的第二端均与第n个充电单元PCUn的正极端相连；所述直流输入端口的负极端分别与逆变电路的负极输入端、第一个充电单元PCU1的负极端相连；
闭合第二电子开关K2且断开第三电子开关K3、第四电子开关K4，使逆变电路对n个充电单元PCU进行充电；
闭合第二电子开关K2、第三电子开关K3且断开第四电子开关K4，使直流输入端口和逆变电路同时对n个充电单元PCU充电，加快充电速度；
n个充电单元PCU放电过程中，断开第二电子开关K2、第三电子开关K3且闭合第四电子开关K4，n个充电单元PCU的正极端通过第四电子开关K4连接逆变电路的正极输入端，n个充电单元PCU的负极端连接逆变电路的负极输入端；n个充电单元PCU的输出电压施加到逆变电路以使逆变电路对n个充电单元PCU进行充电，实现放电过程中的电压均衡。
优选的，上述均压电路，其储能模块PSUi还包括与所述储能元件串联的电感Li1和若干个滤波模块；所述滤波模块包括与储能元件串联的电感Li2，以及与储能元件并联的滤波电容Ci0。
优选的，上述均压电路，与逆变电路直接相连的储能电容为无极性电容，其它储能电容为无极性或单极性电容。
优选的，上述均压电路，其储能电容Ci为电容单体或由多个电容单体串并联组成的电容堆体。
优选的，上述均压电路，其储能电容Ci的电容类型包括但不限于电解电容、钽电容。
优选的，上述均压电路，其逆变电路输出的双极性电压的波形包括但不限于正弦波、方波、三角波。
优选的，上述均压电路，其第一电子开关K1、第二电子开关K2、第三电子开关K3和第四电子开关K4包括但不限于IGBT、MOSFET、晶闸管，各电子开关的第一端为门极，第二端为集电极，第三端为发射极。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明提供的一种储能元件的均压电路，逆变电路输出正负极***替的双极性电压，在输出负电压时向与其相连的充电单元中的储能电容充电，储能电容将该负电压转换为正电压以使逆变电源输出的正电压与储能电容的电压之和大于储能模块的原有电压，实现对储能模块的充电；储能模块在其工作电压大于相邻充电单元中的储能电容的电压时向该储能电容充电；该储能电容向与其位于同一充电单元中的储能模块充电；在逆变电路的电压极性反转过程中，通过同一充电单元内的储能电容与储能模块之间、以及该储能模块与相邻的充电单元中的储能电容之间的能量转移实现各储能模块之间的电压均衡；本发明同时具备能耗性和非能耗型两种电路的优点，电路结构简单，无复杂元器件，通过电容能量转移实现电压均衡，方法简单、均衡速度快，能量损耗小且利用率高，成本低；
(2)本发明提供的一种储能元件的均压电路，逆变电路通过两个电流通道同时对位于若干个串联的充电单元中的第一个充电单元进行充电，和/或通过两个电流通道同时对位于若干个串联的充电单元中的最后一个充电单元进行充电，能够显著提高充电速度以及各充电单元之间的电压均衡速度，通过调整电路参数可以进一步减小储能元件的充电电流纹波；
(3)本发明提供的一种储能元件的均压电路，充电过程中在达到储能元件的工作电压时，通过各储能模块内的比较电路和第一电子开关自动断开逆变电路与储能模块之间的电流通路，停止对储能元件充电，防止发生过充电现象，提高充电安全性以及储能元件的使用寿命；
(4)本发明提供的一种储能元件的均压电路，通过控制第二电子开关K2、第三电子开关K3和第四电子开关K4的断开或闭合，可实现逆变电路单独对各充电单元充电、逆变电路和直流输入端同时对各充电单元充电，进而加快储能元件的充电速度；另外，在储能元件的放电过程中，通过闭合的第四电子开关K4将各充电单元的正极端连接到逆变电路的正极输入端，使充电单元的输出电压施加到逆变电路以实现逆变电路对充电单元的均衡充电，进而实现放电过程中的电压均衡。
附图说明
图1是本发明提供的一种均压电路的结构示意图；
图2是本发明提供的储能模块的电路结构示意图；
图3是本发明提供的比较电路的电路结构示意图；
图4是本发明提供的直流电源的结构示意图；
图5是本发明提供的另一种均压电路的结构示意图；
图6是本发明实施例一提供的基本型均压电路的结构示意图；
图7是本发明实施例二提供的对称型均压电路的结构示意图；
图8是本发明实施例三提供的双端口同步均压电路的结构示意图；
图9是本发明实施例四提供的基于单输入多输出变压器的双端口同步均压电路的结构示意图；
图10是本发明实施例五提供的基于单输入多输出变压器的对称型双端口同步均压电路的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是本发明提供的一种储能元件的均压电路的结构示意图，如图2所示，该均压电路包括依次串联连接的逆变电路和n个充电单元PCU；第i个充电单元PCUi包括储能电容Ci和储能模块PSUi；第一个充电单元PCU1中的储能电容C1的第一端、储能模块PSU1的第二输入端与所述逆变电路的输出端相连；储能电容Ci的第二端分别与储能模块PSUi的第二输入端、储能电容Ci+1的第一端相连；储能模块PSUi的第一输入端分别与储能电容Ci+1的第一端、储能模块PSUi+1的第二输入端相连；储能模块PSU1的第二输出端和储能模块PSUn的第一输出端作为整个充电单元的电压输出端；其中，n为大于1小于等于1000的自然数；i为大于等于1小于等于n的自然数；
逆变电路用于输出双极性电压以对与其直接相连的充电单元PCU1中的储能电容C1进行充电；n个串联的充电单元PCU在逆变电路的电压极性反转过程中通过储能电容Ci与储能模块PSUi之间、以及储能模块PSUi与储能电容Ci+1之间的能量转移实现各储能模块PSUi之间在充电过程中的电压均衡。
在一个优选的实施例中，储能模块PSUi包括储能元件、比较电路和第一电子开关K1；比较电路的第一端与储能元件的第一端相连，第二端与第一电子开关K1的第一端相连；所述第一电子开关K1的第二端与储能元件的第二端相连，第三端与储能电容Ci的第二端、逆变电路的输出端相连；该储能元件为超级电容器或二次电池。
比较电路用于检测储能元件的电压值并将该电压值与预设的额定电压进行比较，在电压值小于预设的额定电压时控制第一电子开关K1导通，使逆变电路与储能元件之间形成通路以确保储能元件正常充电；在电压值大于等于预设的额定电压时控制第一电子开关K1断开，使储能元件停止充电，防止储能元件发生过充电现象，提高充电安全性以及储能元件的使用寿命。
在一个优选的实施例中，储能模块PSUi还包括与储能元件串联的滤波电感L1和若干个滤波模块；滤波模块包括与储能元件串联的滤波电感L2，以及与储能元件并联的滤波电容C0。滤波模块的数量根据应用需要而定，可以是0个至100个不等，一般情况下，滤波模块数量为一个或两个即可满足滤波需求。滤波电容C0可以是任何常见类型的电容，一般采用电解电容。
图2是本发明实施例提供的储能模块的电路结构示意图，如图2所示，储能模块包括储能元件、滤波电感L1、滤波模块、555电压比较电路和第一电子开关K1；滤波电感L11主要用于减小储能元件充电电流的纹波，使充电效果更好；
滤波模块包括与储能元件串联的滤波电感L2，以及与储能元件并联的滤波电容C0；滤波电感L1的第一端与第二二极管D12的阴极相连，第二端分别与滤波电感L2的第一端、滤波电容C0的第一端相连；滤波电感L2的第二端与储能元件的第一输入端相连；滤波电容C0的第二端分别与第一二极管D11的阳极、储能元件的第二输入端相连。储能电容C0用于存储输入的电能，并通过滤波电感L2将电能输送给储能元件；滤波电感L2用于将储能元件的充电电流的幅值限制在允许范围之内，并减小充电电流的纹波。
555电压比较电路可以自动生成一个预设的额定电压值，不需要额外增加一个预置直流源；555电压比较电路检测储能元件的第一输入端和第二输入端之间的电压值，当该电压值小于设定的储能元件的额定电压时，555电压比较电路输出正极性电压，驱动第一电子开关K1导通，使储能元件正常充电；当该电压值大于设定的储能元件的额定电压时，555电压比较电路输出负极性电压，驱动第一电子开关K1断开，使储能元件停止充电；当该电压值等于设定的储能元件的额定电压时，555电压比较电路输出零电压，第一电子开关K1断开，储能元件停止充电；
图3是本发明提供的555电压比较电路的电路图；如图3所示，该555电压比较电路包括直流电源、lm555芯片、滤波电容C10、电阻R1～R6；lm555芯片的rst端口和VCC端口均与直流电源的正极端连接；lm555芯片的gnd端口分别与直流电源的负极端、储能元件的负极连接；电阻R1的一端与直流电源的正极端连接，另一端与lm555芯片的dsch端口连接；电阻R3的一端与lm555芯片的thr端口连接，另一端与储能元件的正极连接；电阻R4的一端与lm555芯片的trig端口连接，另一端与储能元件的正极连接；R2的一端与lm555芯片的ctrl端口连接，另一端与电容C10、电阻R6、电阻R5的一端连接，电容C10和电阻R6的另一端与lm555芯片的gnd端口连接，电阻R5的另一端与储能元件的正极连接；lm555芯片的out端口与第一电子开关K1的门极连接。通过调整电阻R3和R4的电阻值，可以修改预设的额定电压值。第一电子开关K1可选用IGBT开关管、MOSFET管或晶闸管实现开关功能。
图4是本发明提供的直流电源的电路结构图；如图4所示，该直流电源包括交流源、单端口变压器和二极管整流桥，能够输出直流电压并通过变压器实现各充电单元之间的安全隔离。
为了进一步提高多个充电单元的充电速度，并在各充电单元的放电过程中实现电压均衡，本发明提供的均压电路还包括直流输入模块，该直流输入模块包括直流输入端口、第二电子开关K2、第三电子开关K3和第四电子开关K4；
如图5所示，第二电子开关K2为总开关，第二电子开关K2、第三电子开关K3和第四电子开关K4的第一端与外部控制电路相连，用于接收外部的驱动信号以控制各电子开关的断开或闭合；第二电子开关K2的第二端与直流输入端口的正极端相连，第三端分别与第三电子开关K3的第二端、第四电子开关K4的第三端、逆变电路的正极输入端相连；第三电子开关K3的第三端、第四电子开关K4的第二端均与n个充电单元PCU的正极端相连；直流输入端口的负极端分别与逆变电路的负极输入端、n个充电单元PCU的负极端相连；
该均压电路具有三种充电模式：
当闭合第二电子开关K2且断开第三电子开关K3、第四电子开关K4时，由逆变电路对n个充电单元PCU进行充电，称为逆变充电模式；
当闭合第二电子开关K2、第三电子开关K3且断开第四电子开关K4，直流输入端口通过第二电子开关K2、第三电子开关K3直接给充电单元PCU直流充电；同时逆变电路对n个充电单元PCU进行充电，即逆变充电和直流充电模式同时运行，一定程度上可以加快充电单元的充电速度和效率。但是直流充电模式运行时间过长会导致各充电单元中的储能元件的充电电压不相同或相近，因此直流充电模式的运行时间不能过长，可以根据运行经验控制和计算直流充电模式的运行时间。
当n个充电单元PCU充电完成、对外放电的过程中，断开第二电子开关K2、第三电子开关K3且闭合第四电子开关K4，n个充电单元PCU的正极端通过第四电子开关K4连接逆变电路的正极输入端，n个充电单元PCU的负极端连接逆变电路的负极输入端；n个充电单元PCU的输出电压施加到逆变电路以使逆变电路对n个充电单元PCU进行充电，逆变充电模式启动，实现各储能元件在放电过程中的电压均衡。第二电子开关K2、第三电子开关K3和第四电子开关K4可选用IGBT开关管、MOSFET管或晶闸管实现开关功能。
本发明提供的储能元件的均压电路具有多种基本形式，包括基本型均压电路、对称型均压电路、双端口同步均压电路和及对称型双端口同步均压电路。下面结合实施例和附图分别对这几种均压电路的结构和工作原理进行详细说明。
实施例一
图6是本实施例提供的基本型均压电路的结构示意图；如图6所示，该基本型均压电路包括依次串联连接的逆变电路、充电单元PCU1和充电单元PCU2；
逆变电路包括逆变电源Vin和谐振电感L01；逆变电源Vin用于输出双极性电压；充电单元PCU1包括储能模块PSU1、储能电容C1、第一二极管D11和第二二极管D12；充电单元PCU2包括储能模块PSU2、储能电容C2、第一二极管D21和第二二极管D22；
充电单元PCU1中的储能电容C1的第一端通过谐振电感L01与逆变电源Vin的第一极性端相连，储能电容C2的第一端和储能电容C1的第二端均与第一二极管D11的阴极、第二二极管D12的阳极相连；第一二极管D11的阳极与储能模块PSU1的第二输入端相连；第二二极管D12的阴极与储能模块PSU1的第一输入端以及储能模块PSU2的第二输入端相连；逆变电源Vin的第二极性端与储能模块PSU1的第二输入端相连；储能电容C2的第二端分别与第一二极管D21的阴极、第二二极管D22的阳极相连；储能模块PSU2的第一输入端与第二二极管D22的阴极相连，第二输入端与储能模块PSU1的第一输入端、第二二极管D12的阴极以及第一二极管D21的阳极相连，第二输出端与储能模块PSU1的第一输出端相连；逆变电源Vin的第二极性端接地，储能模块PSU1的第二输出端接地，储能模块PSU2的第一输出端作为整个充电单元的电压输出端。
结合图6对本实施例提供的均压电路实现电压均衡的工作原理进行说明：
第一工作周期：逆变电源Vin输出负电压，逆变电源Vin通过第一二极管D11给储能电容C1充电，充电结束时(即Vin＝0)，Vin＝VC1，第一二极管D11截止阻断储能电容C1的放电电流；同时，如果储能电容C2的电压小于储能模块PSU1的电压，VC2<VPSU1，储能模块PSU1通过第一二极管D21给储能电容C2充电，充电结束时，VC2＝VPSU1，第一二极管D21截止阻断储能电容C2的放电电流；如果VC2≥VPSU1，则C2不被充电；
第二工作周期：逆变电源Vin输出正电压，逆变电源Vin和储能电容C1通过第二二极管D12给储能模块PSU1充电，充电结束时(即Vin＝0)，Vin+VC1＝VPSU1，即VPSU1＝2Vin；第二二极管D12截止阻断储能模块PSU1的放电电流；储能电容C1的作用是存储逆变电源Vin第一工作周期输出的负电压并将其转换为第二工作周期的正电压，以使Vin(+)+VC1(+)大于储能模块PSU1的原有电压，从而实现对储能模块PSU1的充电；VPSU1表示储能模块PSU1中的滤波电容C0的电压。同时，如果储能电容C2的电压大于储能模块PSU2的电压，储能电容C2通过第二二极管D22对储能模块PSU2充电；如果VC2≤VPSU2，则储能模块PSU2不被充电。充电结束时，VC2＝VPSU2；第二二极管D22截止阻断储能模块PSU2的放电电流；由于在第一工作周期中，储能模块PSU1通过第一二极管D21给储能电容C2充电，充电结束时，VC2＝VPSU1，因此VPSU1＝VPSU2；
由此可见，储能模块PSU1和储能模块PSU2的电压在充电过程中自动达到均衡；如果充电单元PCU的个数大于两个，其他充电单元之间的充电过程与上述PCU1、PCU2相同；第一工作周期和第二工作周期交替进行，经过若干个工作周期后，各个充电单元PCU中的储能模块PSU的电压均可达到均衡。
由于储能模块PSU中的储能元件的电容值或储能容量远大于滤波电容C0的电容值或储能容量，因此储能元件的电压增加速度(或每个工作周期期间，储能元件电压的增加幅度)远小于滤波电容C0，因此滤波电容C0一直向储能元件充电；当工作周期足够多时，储能元件的电压将非常接近或基本等于滤波电容C0的电压。由于整个电路中的每个储能模块PSU的电压相等，则每个储能模块PSU中的储能元件的电压也相等，从而实现所有的储能元件的电压均衡充电。
当各个充电单元PCU的串联输出电压达到规定电压时，充电结束，均压电路停止工作。
实施例二
图7是本实施例提供的对称型均压电路的结构示意图；如图7所示，该对称型均压电路包括依次串联连接的逆变电路、充电单元PCU1和充电单元PCU2；
该逆变电路包括逆变电源Vin、变压器T1和谐振电感L02、谐振电感L03；充电单元PCU 1包括第一电容C11、第二电容C12、第一二极管D11、第二二极管D12、第三二极管D13、第四二极管D14；充电单元PCU 2包括第一电容C21、第二电容C22第一二极管D21、第二二极管D22、第三二极管D23、第四二极管D24；
变压器T1为单输入双输出变压器，逆变电源Vin的输出端与变压器T1的原边绕组相连，变压器T1的第一副边绕组的同名端C通过谐振电感L02与充电单元PCU1中的第一电容C11的第一端相连；变压器T1的第二副边绕组的同名端D通过谐振电感L03与充电单元PCU1中的第二电容C12的第一端相连；第一副边绕组和第二副边绕组的非同名端E分别与第一二极管D11的阳极、第三二极管D13的阳极、储能模块PSU1的第二输入端相连；第一电容C11、第一二极管D11、第二二极管D12、第一电容C21、第一二极管D21、第二二极管D22、储能模块PSU1、储能模块PSU2之间的连接关系与实施例一相同，此处不再赘述；两个充电单元中的第一电容与第二电容、第一二极管与第三二极管、第二二极管与第四二极管的位置关系呈对称型结构且功能相同，此处不再赘述；
本实施例与实施例一的区别在于：通过双输出的变压器T1将逆变电源Vin的输出电压分为两路，变压器T1的第一副边绕组作为第一电压输出通道通过第一电容C11对充电单元PCU1进行充电；变压器T1的第二副边绕组作为第二电压输出通道通过第二电容C12对充电单元PCU1进行充电；相当于逆变电源Vin通过两个电流通道同时对充电单元PCU1进行充电，充电过程与电压均衡原理与实施例一相同，此处不再赘述；与实施例一种的基本型均压电路相比，本实施例提供的对称型均压电路能够提高充电速度，通过调整电路参数可以进一步减小储能元件的充电电流纹波。
实施例三
图8是本实施例提供的双端口同步均压电路的结构示意图；如图8所示，该双端口同步均压电路包括依次串联连接的逆变电路、充电单元PCU1和充电单元PCU2；
逆变电路包括逆变电源Vin、变压器T2、谐振电感L04、L05和电容C01；充电单元PCU1包括储能模块PSU1、储能电容C1、第一二极管D11和第二二极管D12；充电单元PCU2包括储能模块PSU2、储能电容C2、第一二极管D21和第二二极管D22；
逆变电源Vin的第一输出端通过谐振电感L04与充电单元PCU1相连，第二输出端与变压器T2的原边绕组相连；变压器T2的副边绕组通过谐振电感L05、电容C01与充电单元PCU2相连；
逆变电源Vin的输出端A的第一端通过谐振电感L04与充电单元PCU1中的储能电容C1相连，第二端与变压器T2的原边绕组的第一端相连；输出端B的第一端与储能模块PSU1的第二输入端、第一二极管D21的阳极相连，第二端与变压器T2的原边绕组的第二端相连；
充电单元PCU1、PCU2及内部各元件的连接关系同实施例一，此处不再赘述；变压器T2的副边绕组的同名端C通过谐振电感L05与PCU2的储能电容C2的第二端、第一二极管D21的阴极和第二二极管D22的阳极相连；变压器T2的副边绕组的非同名端D通过电容C01与储能模块PSU2的第一输入端、第二二极管D22的阴极相连；储能模块PSU2的第一输出端和储能模块PSU1的第二输出端作为整个充电单元的电压输出端。
逆变电源Vin通过其第一输出端对充电单元PCU1进行充电以及充电单元PCU1、PCU2之间的电压均衡原理同实施例一，此处不再赘述；重点说明逆变电源Vin通过变压器T2的副边绕组作为第二输出端对充电单元PCU2进行充电以及充电单元PCU1、PCU2之间的电压均衡原理；
第一工作周期：逆变电源Vin输出负电压，变压器T的副边绕组的同名端C输出负电压，非同名端D输出正电压，逆变电源Vin的输出电压依次通过变压器T原边绕组的第二端、变压器T副边绕组的非同名端D、电容C01、储能模块PSU2、第一二极管D21、谐振电感L05、变压器T副边绕组的同名端C及变压器T原边绕组的第一端回到逆变电源Vin，从而形成一个充电环路，直接给储能模块PSU2充电，充电结束时(即Vin＝0)，第二二极管D22截止阻断储能模块PSU2的放电电流；同时，如果储能电容C2的电压大于储能模块PSU1的电压，储能电容C2通过第二二极管D12对储能模块PSU1充电；如果VC2≤VPSU1，则储能模块PSU1不被充电。充电结束时，VC2＝VPSU1；第二二极管D12截止阻断储能模块PSU1的放电电流；
第二工作周期：逆变电源Vin输出正电压，变压器T的副边绕组的同名端C输出正电压，非同名端D输出负电压，逆变电源Vin的输出电压依次通过变压器T原边绕组的第一端、变压器T副边绕组的同名端C、谐振电感L05、第二二极管D22、电容C01、变压器T副边绕组的非同名端D及变压器T原边绕组的第二端回到逆变电源Vin，从而形成一个充电环路，给电容C01充电；充电完成后，第二二极管D22阻断其放电电流。同时，如果储能模块PSU2的电压大于储能电容C2的电压，储能模块PSU2通过第一二极管D21给储能电容C2充电，充电结束时，VC2＝VPSU2，第一二极管D21截止阻断储能电容C2的放电电流；如果VC2≥VPSU2，则C2不被充电；
由于在第一工作周期中，储能电容C2通过第二二极管D12对储能模块PSU1充电，充电结束时，VC2＝VPSU1，因此VPSU1＝VPSU2。
本实施例与实施例一的区别在于：基本型均压电路仅从第一个充电单元开始充电，处于串联的若干个充电单元末端的最后一个充电单元需要等到若干个工作周期之后才开始充电，减慢了整个电路中所有储能元件的充电速度；本实施例提供的双端口同步均压电路，逆变电源Vin借助于变压器T将其输出电压分为两路，分别从串联的若干个充电单元中的第一个充电单元和最后一个充电单元同时进行充电，显著加快了充电速度，并促进了充电单元之间的电压均衡速度。
实施例四
图9是本实施例提供的基于单输入多输出变压器的双端口同步均压电路的结构示意图；如图9所示，该双端口同步均压电路包括串联连接的逆变电路、充电单元PCU1、PCU2、PCU3、PCU4；
逆变电路包括逆变电源Vin、双输出变压器T3、谐振电感L06、L07和电容C02；逆变电源Vin的输出端与变压器T3的原边绕组相连，变压器T3的第一副边绕组与充电单元PCU1相连，第二副边绕组通过电容C02与充电单元PCU4相连；每个充电单元PCU包括储能电容、储能元件、第一二极管和第二二极管；此处不再一一赘述；
变压器T3的第一副边绕组的同名端通过谐振电感L06与充电单元PCU1中的储能电容C1的第一端相连；储能电容C2的第一端和储能电容C1的第二端均与第一二极管D11的阴极、第二二极管D12的阳极相连；第一二极管D11的阳极与储能模块PSU1的第二输入端相连；第二二极管D12的阴极与储能模块PSU1的第一输入端以及储能模块PSU2的第二输入端相连；变压器T3的第一副边绕组的非同名端与储能模块PSU1的第二输入端相连；储能模块PSU2的第二输入端与储能模块PSU1的第一输入端以及第二二极管D12的阴极相连，第二输出端与储能模块PSU1的第一输出端相连；充电单元PCU2、PCU3、PCU4内各部件的连接关系同充电单元PCU1，此处不再一一赘述；
变压器T3的第二副边绕组的同名端与第二二极管D42的阳极、第一二极管D41的阴极和储能电容C4的第二端相连；第二副边绕组的非同名端依次通过谐振电感L07、电容C02与充电单元PCU4中的储能模块PSU4的第一输入端、第二二极管D42的阴极相连；储能模块PSU4的第一输入端、第二二极管D42的阴极相连；储能模块PSU4的第一输出端和储能模块PSU1的第二输出端作为整个充电单元的电压输出端。
变压器T3的第一副边绕组作为逆变电源Vin的第一电压输出通道，逆变电源Vin通过该第一副边绕组对充电单元PCU1进行充电，并按照PCU1→PCU2→PCU3→PCU4逐步进行电压均衡；变压器T3的第二副边绕组作为逆变电源Vin的第二电压输出通道，逆变电源Vin通过该第二副边绕组对充电单元PCU4进行充电，并按照PCU4→PCU3→PCU4→PCU1逐步进行电压均衡；由于变压器T3的第一副边绕组和第二副边绕组输出的电压极性相反，对于处在充电单元PCU2、PCU3之间的储能电容C3，当逆变电源Vin输出负电压时，假如第一副边绕组输出负电压，则第二副边绕组输出正电压，此时储能电容C3向储能模块PSU2充电；当逆变电源Vin输出正电压时，第一副边绕组输出正电压，则第二副边绕组输出负电压，此时储能电容C3向储能模块PSU3充电；即储能模块PSU2和储能模块PSU3通过储能电容C3相互交替充电，交替进行电压均衡；储能电容C2、储能电容C4的工作原理同储能电容C3。
与实施例一中的基本型均压电路相比，本实施例提供的基于单输入多输出变压器的双端口同步均压电路逆变电源Vin同时对串联的若干个充电单元中的第一个充电单元和最后一个充电单元进行充电，显著加快了充电速度，并促进了充电单元之间的电压均衡速度；此外，还实现变压器T3的原边和副边绕组的接地隔离，从而实现原边和副边的电路隔离，适用于需要进行接地隔离的场合使用。
实施例五
图10是本实施例提供的基于单输入多输出变压器的对称型双端口同步均压电路的结构示意图；如图10所示，该双端口同步均压电路包括依次串联连接的逆变电路、充电单元PCU1和充电单元PCU2；
该逆变电路包括逆变电源Vin、变压器T4、谐振电感L08、L09、L10和电容C02；充电单元PCU 1包括第一电容C11、第二电容C12、第一二极管D11、第二二极管D12、第三二极管D13、第四二极管D14；充电单元PCU 2包括第一电容C21、第二电容C22第一二极管D21、第二二极管D22、第三二极管D23、第四二极管D24；
逆变电源Vin的输出端与变压器T4的原边绕组相连，变压器T4为单输入四输出变压器，其第一副边绕组和第二副边绕组分别通过谐振电感L08、谐振电感L09与充电单元PCU1相连；具体的电路结构同实施例二中的对称型均压电路，此处不再赘述；
该双端口同步均压电路与实施例二提供的对称型均压电路区别在于：变压器T4的第三副边绕组的同名端F与充电单元PCU2中的第四二极管D24的阳极、第三二极管D23的阴极、第二电容C22的第二端相连；变压器T4的第四副边绕组的同名端G与充电单元PCU2中的第二二极管D22的阳极、第一二极管D21的阴极、第一电容C21的第二端相连；第三副边绕组和第四副边绕组的非同名端H依次通过谐振电感L10、电容C02与储能模块PSU2的第一输入端、第二二极管D22的阴极、第四二极管D24的阴极相连。
逆变电源Vin通过变压器T4的第一副边绕组和第二副边绕组同时对充电单元PCU1进行充电，充电原理及充电单元PCU1、PCU2之间的电压均衡原理同实施例一，此处不再赘述；逆变电源Vin通过变压器T4的第三副边绕组和第四副边绕组同时对充电单元PCU2进行充电，充电原理如下：
第一工作周期：逆变电源Vin输出负电压，逆变电源Vin的输出电压通过由变压器T的第三副边绕组的非同名端H、谐振电感L10、电容C02、储能模块PSU2、第三二极管D23、第三副边绕组的同名端F形成的充电环路，直接给储能模块PSU2充电；逆变电源Vin输出电压归零时，储能模块PSU2充电结束；
同时，逆变电源Vin的输出电压通过由变压器T的第四副边绕组的非同名端H、谐振电感L10、电容C02、储能模块PSU2、第一二极管D21、第四副边绕组的同名端G形成的充电环路，直接给储能模块PSU2充电；逆变电源Vin输出电压归零时，储能模块PSU2充电结束。
第二工作周期：逆变电源Vin输出正电压，逆变电源Vin的输出电压通过由变压器T的第三副边绕组的同名端F、第四二极管D24、电容C02、谐振电感L10、第三副边绕组的非同名端H形成的充电环路对电容C02充电；逆变电源Vin输出电压归零时，电容C02充电结束，第二二极管D22、第四二极管D24阻断电容C02的放电电流；
同时，逆变电源Vin的输出电压通过由变压器T的第四副边绕组的同名端G、第二二极管D22、电容C02、谐振电感L10、第四副边绕组的非同名端H形成的充电环路对电容C02充电；逆变电源Vin输出电压归零时，电容C02充电结束，第二二极管D22、第四二极管D24阻断电容C02的放电电流；逆变电源Vin通过电容C02对充电单元PCU2进行充电的反向充电原理同实施例三，此处不再赘述。
本实施例中，逆变电源Vin通过变压器T1的第一副边绕组和第二副边绕组同时对充电单元PCU1进行充电；相当于逆变电源Vin通过两个电流通道同时对位于若干个串联的充电单元中的第一个充电单元进行充电；逆变电源Vin通过变压器T1的第三副边绕组和第四副边绕组同时对充电单元PCU2进行充电；相当于逆变电源Vin通过两个电流通道同时对位于若干个串联的充电单元中的最后一个充电单元进行充电；与实施例一中的基本型均压电路相比，本实施例提供的基于单输入多输出变压器的对称型双端口同步均压电路能够显著提高充电速度以及各充电单元之间的电压均衡速度，通过调整电路参数可以进一步减小储能元件的充电电流纹波。
以上各实施例中，逆变电源Vin输出的双极性电压可以是正弦波、方波、三角波或其他波形，本发明不作具体限制，只要保证该输出电压波形序列的极性为正负极***替即可，逆变电源Vin输出电压的幅值和输出频率根据实际应用需要而定。
直接与逆变电源Vin或变压器相连的各个储能电容的极性为无极性，其他储能电容的极性可以是无极性或单极性；各充电单元中的储能电容可以是一个电容单体，也可以是由多个电容串并联组成的电容堆体；电容类型可以是电解电容、钽电容或者其他类型的电容。为了更快得提升各储能模块的电压，储能电容的电容值只需满足各储能模块的输入功率要求所需即可，具体电容值根据具体应用的需要而定。
相比于现有的电压均衡电路，本发明提供的一种储能元件的均压电路，在逆变电源的电压反转过程中，通过同一充电单元内的储能电容与储能模块之间、以及该储能模块与相邻的充电单元中的储能电容之间的能量转移实现各储能模块之间的电压均衡；本发明同时具备能耗性和非能耗型两种电路的优点，电路结构简单，无复杂元器件，通过电容能量转移实现电压均衡，方法简单、均衡速度快，能量损耗小，能量利用率高，成本低。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种储能元件的均压电路，其特征在于，包括依次串联连接的逆变电路和n个充电单元PCU；第i个充电单元PCUi包括储能电容Ci和储能模块PSUi；第一个充电单元PCU1中的储能电容C1的第一端、储能模块PSU1的第二输入端与所述逆变电路的输出端相连；储能电容Ci的第二端分别与储能模块PSUi的第二输入端、储能电容Ci+1的第一端相连；储能模块PSUi的第一输入端分别与储能电容Ci+1的第一端、储能模块PSUi+1的第二输入端相连；其中，n为大于1小于等于1000的自然数；i为大于等于1小于等于n的自然数；
所述逆变电路用于输出双极性电压以对与其直接相连的充电单元PCU1中的储能电容C1进行充电；n个串联的充电单元PCU在逆变电路的电压极性反转过程中通过储能电容Ci与储能模块PSUi之间、以及储能模块PSUi与储能电容Ci+1之间的能量转移实现各储能模块PSUi之间的电压均衡。
2.如权利要求1所述的均压电路，其特征在于，所述逆变电路包括第一电压输出通道和第二电压输出通道，所述储能电容Ci包括与所述第一电压输出通道相连的第一电容Ci1和与所述第二电压输出通道相连的第二电容Ci2；所述第一电容Ci1和第二电容Ci2同时接收逆变电路或储能模块PSUi-1的输出电压，并对储能模块PSUi进行充电。
3.如权利要求1所述的均压电路，其特征在于，所述逆变电路包括第一电压输出通道、第二电压输出通道和储能电容C0i，所述第一电压输出通道与第一个充电单元PCU1相连，第二电压输出通道通过所述储能电容C0i与第n个充电单元PCUn相连；
逆变电路通过两个电压输出通道同时对第一个充电单元PCU1和第n个充电单元PCUn进行双向充电以加快充电速度以及n个充电单元之间的电压均衡速度。
4.如权利要求2所述的均压电路，其特征在于，所述逆变电路还包括第三电压输出通道、第四电压输出通道和储能电容C0i；所述第三电压输出通道、第四电压输出通道均通过储能电容C0i与第n个充电单元PCUn相连；
逆变电路通过第三电压输出通道和第四电压输出通道同时对第n个充电单元PCUn进行充电以加快充电速度以及n个充电单元之间电压均衡速度。
5.如权利要求1～4任一项所述的均压电路，其特征在于，所述储能模块PSUi包括储能元件、比较电路和第一电子开关K1；所述比较电路的第一端与储能元件的第一端相连，第二端与第一电子开关K1的第一端相连；所述第一电子开关K1的第二端与储能元件的第二端相连，第三端与储能电容Ci相连；
所述比较电路用于检测储能元件的电压值并将所述电压值与预设电压进行比较，在电压值小于所述预设电压时控制第一电子开关K1导通，使逆变电路与储能元件之间形成通路以确保储能元件正常充电；在电压值大于等于所述预设电压时控制第一电子开关K1断开，使储能元件停止充电。
6.如权利要求5所述的均压电路，其特征在于，还包括直流输入端口、第二电子开关K2、第三电子开关K3和第四电子开关K4；
所述第二电子开关K2、第三电子开关K3和第四电子开关K4的第一端与外部控制电路相连，用于接收外部的驱动信号以控制各电子开关的断开或闭合；所述第二电子开关K2的第二端与直流输入端口的正极端相连，第三端分别与第三电子开关K3的第二端、第四电子开关K4的第三端、逆变电路的正极输入端相连；所述第三电子开关K3的第三端、第四电子开关K4的第二端均与第n个充电单元PCUn的正极端相连；所述直流输入端口的负极端分别与逆变电路的负极输入端、第一个充电单元PCU1的负极端相连；
闭合第二电子开关K2且断开第三电子开关K3、第四电子开关K4，使逆变电路对n个充电单元PCU进行充电；
闭合第二电子开关K2、第三电子开关K3且断开第四电子开关K4，使直流输入端口和逆变电路同时对n个充电单元PCU充电，加快充电速度；
n个充电单元PCU放电过程中，断开第二电子开关K2、第三电子开关K3且闭合第四电子开关K4，n个充电单元PCU的正极端通过第四电子开关K4连接逆变电路的正极输入端，n个充电单元PCU的负极端连接逆变电路的负极输入端；n个充电单元PCU的输出电压施加到逆变电路以使逆变电路对n个充电单元PCU进行充电，实现放电过程中的电压均衡。
7.如权利要求5任一项所述的均压电路，其特征在于，所述储能模块PSUi还包括与所述储能元件串联的电感L1和若干个滤波模块；所述滤波模块包括与储能元件串联的电感L2，以及与储能元件并联的滤波电容C0。
8.如权利要求1所述的均压电路，其特征在于，所述逆变电路包括逆变电源Vin和谐振电感L01；所述充电单元PCU i还包括第一二极管Di1和第二二极管Di2；
第一个充电单元PCU1中的储能电容C1的第一端通过所述谐振电感L01与所述逆变电源Vin的第一极性端相连，储能电容Ci+1的第一端和储能电容Ci的第二端均与第一二极管Di1的阴极、第二二极管Di2的阳极相连；
所述第一二极管Di1的阳极与储能模块PSUi的第二输入端相连；所述第二二极管Di2的阴极与储能模块PSUi的第一输入端以及储能模块PSUi+1的第二输入端相连；所述逆变电源Vin的第二极性端与储能模块PSU1的第二输入端相连；储能模块PSUi+1的第二输入端与储能模块PSUi的第一输入端以及第二二极管Di2的阴极相连，第二输出端与储能模块PSUi的第一输出端相连；储能模块PSU1的第二输出端接地，储能模块PSUn的第一输出端作为整个充电单元的电压输出端。
9.如权利要求2所述的均压电路，其特征在于，所述逆变电路包括逆变电源Vin、变压器T1和谐振电感L02、L03；所述充电单元PCU i还包括第一二极管Di1、第二二极管Di2、第三二极管Di3、第四二极管Di4；
所述逆变电源Vin的输出端与变压器T1的原边绕组相连，所述变压器T1的第一副边绕组的同名端通过谐振电感L02与第一个充电单元PCU1中的第一电容C11的第一端相连；所述变压器T1的第二副边绕组的同名端通过谐振电感L03与第一个充电单元PCU1中的第二电容C12的第一端相连；所述第一副边绕组和第二副边绕组的非同名端分别与第一二极管D11的阳极、第三二极管D13的阳极、储能模块PSU1的第二输入端相连；
第一电容C(i+1)1的第一端和第一电容Ci1的第二端均与第一二极管Di1的阴极、第二二极管Di2的阳极相连；第二电容C(i+1)2的第一端和第二电容Ci2的第二端均与第三二极管Di3的阴极、第四二极管Di4的阳极相连；
所述第一二极管Di1、第三二极管Di3的阳极与储能模块PSUi的第二输入端相连；所述第二二极管Di2、第四二极管Di4的阴极与储能模块PSUi的第一输入端以及储能模块PSUi+1的第二输入端相连；
储能模块PSUi+1的第二输入端与储能模块PSUi的第一输入端以及第二二极管Di2、第四二极管Di4的阴极相连，第二输出端与储能模块PSUi的第一输出端相连；储能模块PSUn的第一输出端和储能模块PSU1的第二输出端作为整个充电单元的电压输出端。
10.如权利要求3所述的均压电路，其特征在于，所述逆变电路包括逆变电源Vin、变压器T2、谐振电感L04、L05和储能电容C01；所述逆变电源Vin的输出端分别与充电单元PCU1和变压器T2的原边绕组的第一端相连；所述变压器T2的副边绕组与充电单元PCUn相连；所述充电单元PCU i还包括第一二极管Di1和第二二极管Di2；
所述逆变电源Vin的第一极性端与变压器T2的原边绕组的第一端相连，并通过谐振电感L04与第一个充电单元PCU1中的储能电容C1的第一端相连，储能电容Ci+1的第一端和储能电容Ci的第二端均与第一二极管Di1的阴极、第二二极管Di2的阳极相连；所述第一二极管Di1的阳极与储能模块PSUi的第二输入端相连；所述第二二极管Di2的阴极与储能模块PSUi的第一输入端以及储能模块PSUi+1的第二输入端相连；
所述逆变电源Vin的第二极性端与变压器T2的原边绕组的第二端相连，并与储能模块PSU1的第二输入端、第一二极管Di1的阳极相连；储能模块PSUi+1的第二输入端与储能模块PSUi的第一输入端以及第二二极管Di2的阴极相连，第二输出端与储能模块PSUi的第一输出端相连；
所述变压器T2的副边绕组的第一端通过谐振电感L05与第n个充电单元PCUn的储能电容Cn的第二端、第一二极管Dn1的阴极和第二二极管Dn2的阳极相连；所述变压器T2的副边绕组的第二端通过电容C01与储能模块PSUn的第一输入端、第二二极管Dn2的阴极相连；
储能模块PSUn的第一输出端和储能模块PSU1的第二输出端作为整个充电单元的电压输出端。
11.如权利要求3所述的均压电路，其特征在于，所述逆变电路包括逆变电源Vin、变压器T3、谐振电感L06、L07和储能电容C02；所述逆变电源Vin的输出端与变压器T3的原边绕组相连，所述变压器T3的第一副边绕组与充电单元PCU1相连，第二副边绕组通过储能电容C02与充电单元PCUn相连；所述充电单元PCU i还包括第一二极管Di1和第二二极管Di2；
所述第一副边绕组的同名端通过谐振电感L06与第一个充电单元PCU1中的储能电容C1的第一端相连；储能电容Ci+1的第一端和储能电容Ci的第二端均与第一二极管Di1的阴极、第二二极管Di2的阳极相连；所述第一二极管Di1的阳极与储能模块PSUi的第二输入端相连；所述第二二极管Di2的阴极与储能模块PSUi的第一输入端以及储能模块PSUi+1的第二输入端相连；所述第一副边绕组的非同名端与储能模块PSU1的第二输入端、第一二极管D11的阳极相连；储能模块PSUi+1的第二输入端与储能模块PSUi的第一输入端以及第二二极管Di2的阴极相连，第二输出端与储能模块PSUi的第一输出端相连；
所述第二副边绕组的同名端与第n个充电单元PCUn中的第二二极管Dn2的阳极、第一二极管Dn1的阴极和储能电容Cn的第二端相连；所述第二副边绕组的非同名端通过谐振电感L07、储能电容C02与储能模块PSUn的第一输入端、第二二极管Dn2的阴极相连；
储能模块PSUn的第一输出端和储能模块PSU1的第二输出端作为整个充电单元的电压输出端。
12.如权利要求4所述的均压电路，其特征在于，所述逆变电路包括逆变电源Vin、变压器T4、谐振电感L08、L09、L10和储能电容C03；所述充电单元PCU i还包括第一二极管Di1、第二二极管Di2、第三二极管Di3、第四二极管Di4；
所述逆变电源Vin的输出端与变压器T4的原边绕组相连，所述变压器T4的第一副边绕组的同名端通过谐振电感L08与第一个充电单元PCU1中的第一电容C11的第一端相连；所述变压器T4的第二副边绕组的同名端通过谐振电感L09与第一个充电单元PCU1中的第二电容C12的第一端相连；所述第一副边绕组和第二副边绕组的非同名端分别与第一二极管D11的阳极、第三二极管D13的阳极和储能模块PSU1的第二输入端相连；
第一电容C(i+1)1的第一端和第一电容Ci1的第二端均与第一二极管Di1的阴极、第二二极管Di2的阳极相连；第二电容C(i+1)2的第一端和第二电容Ci2的第二端均与第三二极管Di3的阴极、第四二极管Di4的阳极相连；
所述第一二极管Di1、第三二极管Di3的阳极与储能模块PSUi的第二输入端相连；所述第二二极管Di2、第四二极管Di4的阴极与储能模块PSUi的第一输入端以及储能模块PSUi+1的第二输入端相连；
储能模块PSUi+1的第二输入端与储能模块PSUi的第一输入端以及第二二极管Di2、第四二极管Di4的阴极相连，第二输出端与储能模块PSUi的第一输出端相连；
所述变压器T4的第三副边绕组的同名端与第n个充电单元中的第四二极管Dn4的阳极、第三二极管Dn3的阴极、第二电容Cn2的第二端相连；所述变压器T4的第四副边绕组的同名端与第n个充电单元中的第二二极管Dn2的阳极、第一二极管Dn1的阴极、第一电容Cn1的第二端相连；所述第三副边绕组和第四副边绕组的非同名端通过谐振电感L10、储能电容C03与第n个充电单元中的储能模块PSUn的第一输入端、第二二极管Dn2的阴极、第四二极管Dn4的阴极相连；
储能模块PSUn的第一输出端和储能模块PSU1的第二输出端作为整个充电单元的电压输出端。
13.如权利要求1～4或6～12任一项所述的均压电路，其特征在于，与逆变电路直接相连的储能电容为无极性电容，其它储能电容为无极性或单极性电容。
14.如权利要求6所述的均压电路，其特征在于，所述第一电子开关K1、第二电子开关K2、第三电子开关K3和第四电子开关K4包括但不限于IGBT、MOSFET、晶闸管，各电子开关的第一端为门极，第二端为集电极，第三端为发射极。
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