CN102842731B - 一种电池分容化成系统 - Google Patents

一种电池分容化成系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102842731B
CN102842731B CN201210301108.5A CN201210301108A CN102842731B CN 102842731 B CN102842731 B CN 102842731B CN 201210301108 A CN201210301108 A CN 201210301108A CN 102842731 B CN102842731 B CN 102842731B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bus
reversible transducer
battery
upper level
frequency isolation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210301108.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102842731A (zh
Inventor
阮世良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Gospell Electric Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Gospell Electric Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Gospell Electric Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Gospell Electric Technology Co Ltd
Priority to CN201210301108.5A priority Critical patent/CN102842731B/zh
Publication of CN102842731A publication Critical patent/CN102842731A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102842731B publication Critical patent/CN102842731B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

本发明公开了一种电池分容化成系统，包括DC/DC双向变换组和AC/DC高频隔离双向变换器，所述的DC/DC双向变换组包括直流母线、复数颗电池和与电池数量相同的DC/DC双向变换器，AC/DC高频隔离双向变换器的交流端接交流电网，直流端接直流母线；DC/DC双向变换器的一端与直流母线电连接，另一端接电池。为方便系统应用，AC/DC高频隔离双向变换器可以并联。本发明采用AC/DC高频隔离双向变换器，实现了系统公共母线与电网的安全隔离，通过上位机控制和设置，一部分DC/DC双向变换器对电池充电，另一部分DC/DC变换器对电池进行放电，实现在公共直流母线上能量共享，而不需将能量反馈到电网，可以减少对电网的冲击和不良影响。

Description

一种电池分容化成系统
[技术领域]
本发明涉及电池分容化成技术，尤其涉及一种电池分容化成系统。
[背景技术]
在电池的生产过程中，需对电池进行化成分容测试等工作，以将封装在一起的化学材料转变为真正的电池，并对电池的容量和可靠性进行评估。
传统的方法是采用线性充电的方式和线性放电方式，即通过在充电电路上串接一个MOS管进行恒流充电控制，放电是通过另一个和电池并联连接的MOS管进行恒流放电控制，但这种方法效率低，浪费了大量能量。
一种节能的方法是通过充电器进行充电，放电时通过放电逆变器进行放电，该方法实现了节能，但系统由于包含了充电部分和放电部分，硬件相对负杂，设备成本较高。
另一种节能的方法是通过工频隔离变压器隔离后，进行高频整流得到一个母线电压，然后采用一个不隔离的buck/boost双向变换电路输出。该方法实现了一套装置进行双向变换，但工频变压器重量较大，成本高，在小功率情况下存在体积大，成本高的问题。
以上方法可以实现节能，但由于所有的能量需要回馈到电网才能共享，对电网的冲击和影响较大，而且由于需要多次变换，降低了能量共享的效率。
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是提供一种体积小，成本低的电池分容化成系统。
本发明进一步要解决的技术问题是提供一种内部能量共享效率高，对电网影响小的电池分容化成系统，以实现在直流母线上的能量共享，减少对电网的影响，同时提高能量共享的效率。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种电池分容化成系统，包括DC/DC双向变换组和AC/DC高频隔离双向变换器，所述的DC/DC双向变换组包括直流母线、复数颗电池和与电池数量相同的DC/DC双向变换器，AC/DC高频隔离双向变换器的交流端接交流电网，直流端与直流母线电连接；DC/DC双向变换器的一端接直流母线，另一端接电池。
以上所述的电池分容化成系统，所述的DC/DC双向变换器为不隔离DC/DC双向变换器，DC/DC双向变换器为Buck/Boost模式或全桥模式。
以上所述的电池分容化成系统，电池的充电电流，放电电流，充电最高电压，放电截止电压由上位机对DC/DC双向变换器进行控制。
以上所述的电池分容化成系统，包括复数个DC/DC双向变换组和上一级直流母线；每个DC/DC双向变换组包括一个上一级DC/DC双向变换器，所述上一级DC/DC双向变换器的一端接上一级直流母线，另一端接直流母线；上一级直流母线接AC/DC高频隔离双向变换器的直流端，上一级直流母线的电压高于直流母线的电压。
以上所述的电池分容化成系统，一部分DC/DC双向变换组的电池处于充电状态，另一部分DC/DC双向变换组的电池处于放电状态。
以上所述的电池分容化成系统，对化成分容的电池进行分时的批控制，首先在上一级直流母线一级进行电流共享，同时通过AC/DC高频隔离双向变换器与电网的联接，当上一级直流母线能量过多时，电能通过AC/DC高频隔离双向变换器回馈至电网，当上一级直流母线能量不足时，上一级直流母线通过AC/DC高频隔离双向变换器从电网吸取能量。
以上所述的电池分容化成系统，每个DC/DC双向变换组包括一个分容化成控制柜，控制组内的上一级DC/DC双向变换器，分容化成控制柜由上位机进行控制。
以上所述的电池分容化成系统，所述的上一级DC/DC双向变换器为不隔离DC/DC双向变换器；上一级DC/DC双向变换器为Buck/Boost模式或全桥模式。
以上所述的电池分容化成系统，包括复数个所述的AC/DC高频隔离双向变换器，全部AC/DC高频隔离双向变换器并接在电网与上一级直流母线之间；高频隔离双向变换器实现输出并联，以方便系统应用。
以上所述的电池分容化成系统，AC/DC高频隔离双向变换器采用高频隔离模式，其输入为单相输入或三相输入，其输出为直流输出。
本发明电池分容化成系统采用AC/DC高频隔离双向变换器，实现了系统公共母线与电网的安全隔离，而且系统体积小、重量轻、成本低。
[附图说明]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明电池分容化成系统实施例1的原理框图。
图2是本发明电池分容化成系统实施例2的原理框图。
[具体实施方式]
图1所示的本发明电池分容化成系统实施例1是一个最小系统，隔离的AC/DC双向变换器，交流端联接电网，直流输出端接公共直流母线，输出电压为直流12V，不隔离的DC/DC双向变换器一端接12V公共直流母线入，另一端接电池，最大输出为5V 2A，该不隔离的双向变换器设计为充电是恒流充电，放电时恒流放电，最大充电的电流均为2A，通过上位机设置每个通道的充电电流，放电电流，充电最高电压（不超过5V），放电截止电压等，以满足实际使用的需要。
在实施例1的系统构成下，电池充电时隔离的AC/DC双向变换器从电网吸收能量，输出到公共直流母线上，不隔离的DC/DC双向变换器一边从公共直流母线吸收能量，另一边以恒流模式向电池充电；电池放电时，不隔离DC/DC双向变换器将电池能量恒流输送到公共直流母线，然后通过隔离的AC/DC双向变换器将能量从公共直流母线放电到电网。鉴于电池的生产工艺流程中，在一个小系统中进行一部分电池放电和另一部分电池充电难以实现，这种最小系统只能通过电网进行能量共享。
图2所示的本发明电池分容化成系统实施例2是，一个完整应用的大系统构成平台，该系统相对于实施例1有以下改进：多个AC/DC高频隔离双向变换器可实现并联方便构成大系统，多级直流母线降低母线电流，可进行分时控制实现能量在直流母线级的共享。
1. AC/DC高频隔离双向变换器，联接三相电网和第一级公共直流母线，输入为三相380Vac，输出为50V120A；该AC/DC高频三相变换器采用CAN-BUS进行变换器之间的通信，可以实现输出并联。
2.第一级的大功率不隔离DC/DC双向变换器，输入为50V直流，输出为12V直流，系统中每个化成分容柜控制一个第一级的大功率不隔离DC/DC双向变换器，该双向变换器具有输出限流，短路等保护功能，同时将第一级母线电压变换为本系统所需要的12V，形成第二级的12V直流母线；每个第一级的大功率不隔离DC/DC双向变换器通过第二级直流母线（分直流母线）接一组（多个）第二级不隔离的DC/DC双向变换器，每个第二级不隔离的DC/DC双向变换器接一颗电池。；
3. 第二级不隔离的DC/DC双向变换器，该变换器一方面接到第二级的12V直流母线上，输出接电池，进行恒流恒压的充电或放电控制，每颗电池通道均包含这样一个不隔离的DC/DC双向变换器，并可通过上位机设置相关参数；
4.上位机通过监控软件进行设置，分时控制不同的分容化成柜，一部分工作在充电状态，另一部分工作在放电状态，这样大部分能量可以实现在第一级公共直流母线（总直流母线）进行共享；当第一级公共直流母线能量不足时，可通过AC/DC高频隔离双向变换器从电网吸取能量，当第一级公共直流母线能量过多时，可通过AC/DC高频隔离双向变换器向电网发送能量。
实施例2在实施例1的基础上，为更高效率的实现能量共享，可将不隔离的DC/DC双向变换器分组，如每组接512颗电池，在系统中有很多组这样的变换器组，均接在第一级公共直流母线（总直流母线）上，通过软件设置控制，使得一些变换器组的电池工作在充电状态，另外一些变换器组的电池工作在放电状态，这样能量就可以实现在第一级公共直流母线上进行共享，如果第一级公共直流母线上能量不足，将通过AC/DC高频隔离的双向变换器从电网吸收能量，如果直流母线能量过多，将通过AC/DC高频隔离的双向变换器放电到电网，此时隔离双向变换器处理的能量不是充电或放电的全部能量，而只是补充充电和放电能量的不足部分。通过以上设置，能量共享不再需要从公共母线到电网以及从电网到公共母线的两次变换，效率更高，能量得到更高层次的共享。
由于在实际应用中，系统中接入电池数很多，这样情况下，可能导致直流母线电流很大，增加了系列实施难度，为方便系统实施，第二级不隔离的DC/DC双向变换器之前接入第一级不隔离的DC/DC双向变换器，以将下一级公共直流母线电压降低，从而降低上一级公共直流母线的电流。第一级不隔离的DC/DC双向变换器的输出接第二级直流母线（分直流母线），第二级不隔离的DC/DC双向变换器接在第二级直流母线（分直流母线）上。进一步还可以采用更多级的公共直流母线系统，以便构成更大的测试系统。
从上分析可知，采用这样的大系统，通过适当的设置，可以首先在直流母线一侧进行能量共享，其多余或不足部分再在电网一级进行共享，由于部分电能在直流母线级进行共享，这部分电能不需要从直流到交流，再从交流到直流的两级变换，节能的效率可以提高30%左右。同时由于大部分能量在直流母线侧已经实现共享，而不需要回馈到电网侧进行共享，减小了系统对电网的影响。
以上实施例AC/DC高频隔离双向变换器主要有以下作用：
1.实现公共母线与电网的安全隔离，体积小、重量轻、成本低；
2.实现公共直流母线电压的稳定，当公共直流母线能量不足时，实现能量从电网到公共直流母线的变换；当公共直流母线能量过剩时，实现能量从公共直流母线的变换。
不隔离DC/DC双向变换器的作用如下：
1.控制单颗电池的化成分容过程，实现恒流充电及恒流放电过程，或其它要求的控制过程；
2.从直流母线吸收能量充入电池，或者从电池放电到直流母线。
本发明采用高频隔离的双向变换电路，充电时从电网向直流电压端充电，放电时直流电压端直接放电到电网，整个过程采用同一套主电路实现，采用智能控制电路进行控制，由于该方法采用高频变压器实现隔离，不需要笨重的工频变压器，因此整机重量轻，体积小，系统构成灵活，可以方便的实现节能和安全隔离，具有较低的成本、较高的效率。
为实现更高级的能量共享，本发明以上实施例提出采用公共直流母线来实现在此母线上的能量共享，可以有多种模式实现，一是每个化成分容通道均接在母线上，二是将多个化成分容通道作为一个单元，接在另一个双向变换器的输出母线上，而该双向变换器再接在第一级的公共直流母线上，这种方法可以降低第一级公共直流母线的电流。采用这种方法，一方面，由于不需要首先回馈到电网后在进行共享，而直接在直流母线共享，因此可以提高能量共享效率；另一方面，由于部分电能直接在直流母线共享，不需要回馈至电网，减少了回馈到电网的能量，可以减少对电网的影响，特别当大部分能量不需要回馈到电网直接在母线进行共享时，更可以减小对电网的影响和冲击。

Claims (8)

1.一种电池分容化成系统，其特征在于，包括复数个DC/DC双向变换组、复数个AC/DC高频隔离双向变换器和上一级直流母线，所述的DC/DC双向变换组包括直流母线、复数颗电池和与电池数量相同的DC/DC双向变换器；AC/DC高频隔离双向变换器的交流端接交流电网，DC/DC双向变换器的一端接直流母线，另一端接电池；每个DC/DC双向变换组包括一个上一级DC/DC双向变换器，所述上一级DC/DC双向变换器的一端接上一级直流母线，另一端接直流母线；上一级直流母线接AC/DC高频隔离双向变换器的直流端，上一级直流母线的电压高于直流母线的电压；全部AC/DC高频隔离双向变换器并接在电网与上一级直流母线之间。
2.根据权利要求1所述的电池分容化成系统，其特征在于，所述的DC/DC双向变换器为不隔离DC/DC双向变换器，DC/DC双向变换器为Buck/Boost模式或全桥模式。
3.根据权利要求1所述的电池分容化成系统，其特征在于，电池的充电电流，放电电流，充电最高电压，放电截止电压由上位机对DC/DC双向变换器进行控制。
4.根据权利要求1所述的电池分容化成系统，其特征在于，一部分DC/DC双向变换组的电池处于充电状态，另一部分DC/DC双向变换组的电池处于放电状态。
5.根据权利要求4所述的电池分容化成系统，其特征在于，对化成分容的电池进行分时的批控制，首先在上一级直流母线一级进行电流共享，同时通过AC/DC高频隔离双向变换器与电网的联接，当上一级直流母线能量过多时，电能通过AC/DC高频隔离双向变换器回馈至电网，当上一级直流母线能量不足时，上一级直流母线通过AC/DC高频隔离双向变换器从电网吸取能量。
6.根据权利要求1所述的电池分容化成系统，其特征在于，每个DC/DC双向变换组包括一个分容化成控制柜，控制组内的上一级DC/DC双向变换器，分容化成控制柜由上位机进行控制。
7.根据权利要求1所述的电池分容化成系统，其特征在于，所述的上一级DC/DC双向变换器为不隔离DC/DC双向变换器；上一级DC/DC双向变换器为Buck/Boost模式或全桥模式。
8.根据权利要求1所述的电池分容化成系统，其特征在于，AC/DC高频隔离双向变换器输入为单相输入或三相输入，其输出为直流输出。
CN201210301108.5A 2012-08-23 2012-08-23 一种电池分容化成系统 Active CN102842731B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210301108.5A CN102842731B (zh) 2012-08-23 2012-08-23 一种电池分容化成系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210301108.5A CN102842731B (zh) 2012-08-23 2012-08-23 一种电池分容化成系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102842731A CN102842731A (zh) 2012-12-26
CN102842731B true CN102842731B (zh) 2015-04-15

Family

ID=47369911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210301108.5A Active CN102842731B (zh) 2012-08-23 2012-08-23 一种电池分容化成系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102842731B (zh)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104422888A (zh) * 2013-08-26 2015-03-18 上海航天有线电厂 一种电池化成能量回收系统
CN103956761B (zh) * 2014-04-22 2016-01-20 电子科技大学 一种大规模能量回收动力电池组测试设备的混合微网系统
CN104079029B (zh) * 2014-06-20 2016-09-28 佛山市贝瑞尔电气科技有限公司 电能回馈型电池充放电与分容设备
CN104158273A (zh) * 2014-08-07 2014-11-19 东莞市冠佳电子设备有限公司 电池化成分容系统
CN104934998B (zh) * 2015-06-24 2017-02-01 深圳敏正科技有限公司 电池分容柜及电池分容方法
CN105281401A (zh) * 2015-10-10 2016-01-27 中国农业大学 一种新型蓄电池化成充放电系统
CN106451658A (zh) * 2016-11-14 2017-02-22 泉州华威国维电子科技有限公司 一种蓄电池化成充放电控制电路
CN107196388A (zh) * 2017-07-27 2017-09-22 重庆日拓能源科技有限公司 并联电池组电压均衡管理系统、并联电池组及其控制方法
CN109309396A (zh) * 2017-07-28 2019-02-05 北京德意新能电气有限公司 一种储能电池并联充放电装置
CN107465229A (zh) * 2017-09-01 2017-12-12 深圳市高斯宝电气技术有限公司 一种电池充放电系统
DE102017222423A1 (de) 2017-12-11 2018-11-29 Thyssenkrupp Ag Formationsanlage und Formationsverfahren mit lokaler Rekuperation
CN107786074A (zh) * 2017-12-12 2018-03-09 东莞市东腾锂业科技有限公司 能量反馈型化成分容柜
CN107976639A (zh) * 2017-12-29 2018-05-01 深圳市百耐信科技有限公司 一种电池组老化装置及方法
CN108390427A (zh) * 2018-02-08 2018-08-10 珠海格力电器股份有限公司 电池充放电电路、能源互联调度系统及其控制方法
CN110783939A (zh) * 2018-07-26 2020-02-11 深圳市瑞能实业股份有限公司 一种智能能量管理系统及总管理系统
CN110783969B (zh) * 2018-07-27 2023-09-05 比亚迪股份有限公司 电池管理系统和电池系统
CN110890781A (zh) * 2018-09-06 2020-03-17 乐金电子研发中心(上海)有限公司 模块化车载充电器
CN109361229A (zh) * 2018-12-23 2019-02-19 哈尔滨格瑞赛科新能源有限公司 一种电池化成分容及检测系统
CN111711253A (zh) * 2019-03-18 2020-09-25 深圳市瑞能实业股份有限公司 电池化成和分容的控制系统、控制方法及电能管理系统
CN112737003A (zh) * 2020-12-11 2021-04-30 蚌埠睿德新能源科技有限公司 一种蓄电池化成充放电电源
CN113315213A (zh) * 2021-06-04 2021-08-27 上汽通用五菱汽车股份有限公司 一种可为新能源汽车和充电宝充电的电单车换电柜及电路
CN113933726A (zh) * 2021-09-09 2022-01-14 广州擎天实业有限公司 一种锂动力电池化成分容的串联检测系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1540835A (zh) * 2003-10-28 2004-10-27 黄敏超 多功能太阳能供电系统
CN102122826A (zh) * 2011-01-17 2011-07-13 中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心 一种大容量蓄电池储能双向换流器
CN102361101A (zh) * 2011-09-30 2012-02-22 东莞市冠佳电子设备有限公司 一种电池节能充放电的方法及测试系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4641507B2 (ja) * 2006-03-17 2011-03-02 シャープ株式会社 給電システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1540835A (zh) * 2003-10-28 2004-10-27 黄敏超 多功能太阳能供电系统
CN102122826A (zh) * 2011-01-17 2011-07-13 中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心 一种大容量蓄电池储能双向换流器
CN102361101A (zh) * 2011-09-30 2012-02-22 东莞市冠佳电子设备有限公司 一种电池节能充放电的方法及测试系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN102842731A (zh) 2012-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102842731B (zh) 一种电池分容化成系统
CN203800680U (zh) 一种支持多组电池接入的大功率双向变流装置
CN104158273A (zh) 电池化成分容系统
CN101931252A (zh) 一种电动汽车充电系统
CN106114270B (zh) 一种充电系统及充电控制方法
CN206807060U (zh) 一种供电装置
CN107248700B (zh) 箱式变电站及微网系统
CN105048485A (zh) 一种储能双向变流器及其控制方法
CN109921496A (zh) 一种储能充电系统
CN109904909A (zh) 一种储能充电系统
CN112595988A (zh) 一种储能系统测试平台及其测试方法
CN209545204U (zh) 一种储能充电系统
CN109687463B (zh) 与配电变压整流器集成的交直流混合微网架构
CN106058934B (zh) 微电网系统及其控制方法
CN103117595A (zh) 分布式直流独立供电系统
CN105529699B (zh) 一种ac/dc装置、配电系统及其控制方法
CN104852444A (zh) 一种应用于电动汽车的直流充电装置
CN209055600U (zh) 充电桩节能老化装置和充电系统
CN100375366C (zh) 充放电系统及充放电方法
CN214703922U (zh) 一种储能系统测试平台
CN102545294A (zh) 废弃电能回收再利用装置
CN109672260A (zh) 一种高频隔离变换的储能系统
CN203193348U (zh) 充电机和充电系统
CN206077250U (zh) 储能变流器
CN108767953A (zh) 一种直流充电柜

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant