CN103138355A - 一种充放电控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种充放电控制系统，包括电池组、充电设备以及交流电网，充电设备包括换流模块以及控制器，控制器控制换流模块将交流电网的电能转换成直流电为电池组充电，以及控制换流模块将电池放出的电能转换成交流电回馈给交流电网，无需使用负载为电池组放电，有效节约资源。

Description

一种充放电控制系统
技术领域
    本发明涉及一种充放电控制系统。
背景技术
目前国内外为电动汽车充电的非车载充电设备都是单向的，例如充电柜，单向充电柜的转换效率低，谐波比较大；电动汽车内的锂电池或者铁电池等会随着长时间的充放电及其他因素而导致电池的容量发生变化，从而导致电池组SOC检测不准确，要校正电池SOC的精确度需要对电池组进行彻底放电，而目前国内外的单项充电柜，只能为电动汽车充电而不能放电，如果要给电动汽车放电只能使用负载放电，造成资源浪费。
发明内容
针对目前因单向充电柜无法给电动汽车放电而采用负载放电带来的资源浪费问题，本发明提出一种充放电控制系统，能够有效的节约资源。
一种充放电控制系统，包括电池组、充电设备以及交流电网，所述充电设备包括用于将交流电和直流电进行相互转换的换流模块以及用于控制充电设备充电和放电的控制器，所述换流模块包括直流端和交流端，所述换流模块的直流端与电池组相连，所述换流模块的交流端与交流电网相连，所述控制器控制换流模块将交流电网的电能转换成直流电为电池组充电，以及控制换流模块将电池组放出的电能转换成交流电回馈给交流电网。
进一步地，所述充电设备还包括交流变压器，所述交流变压器的初级线圈与交流电网相连，所述交流变压器的次级线圈与换流模块的交流端相连。
进一步地，所述换流模块包括三相全桥换流电路，所述三相全桥换流电路的直流侧为换流模块的直流端，所述三相全桥换流电路的交流侧为换流模块的交流端，控制器通过控制三相全桥换流电路的晶闸管的导通与关断控制电流进行直流电和交流电的相互转换。
进一步地，所述充电设备还包括直流接触器和交流接触器，所述直流接触器的一端与换流模块的直流端相连，所述直流接触器的另一端与电池组相连；所述交流接触器的一端与交流变压器的初级线圈相连，所述交流接触器的另一端与交流电网相连，所述直流接触器和交流接触器分别与控制器相连。
进一步地，所述充电设备还包括直流预充接触器、直流预充电阻、交流预充电阻和交流预充接触器，所述直流预充接触器与直流预充电阻串联之后与直流接触器并联，所述交流预充接触器与交流预充电阻串联之后与交流接触器并联，所述直流预充接触器和交流预充接触器分别与控制器相连，控制器通过控制直流预充接触器和交流预充接触器分别对直流侧和交流侧进行预充。
进一步地，所述充电设备还包括LC滤波器，所述LC滤波器的输入端与换流模块的交流端相连，所述LC滤波器的输出端与交流变压器的次级线圈相连。 
进一步地，所述充电设备还包括用于输入充放电控制信号以及显示充电设备工作状态的人机交互界面，所述人机交互界面与控制器相连。 
进一步地，所述充电设备还包括用于保护系统的直流熔断器和交流熔断器，所述直流熔断器的一端与直流接触器相连，所述直流熔断器的另一端与电池组相连；所述交流熔断器的一端与交流接触器相连，所述交流熔断器的另一端与交流电网相连。
进一步地，所述充电设备还包括交流断路器，所述交流断路器的一端与交流熔断器相连，所述交流断路器的另一端与交流电网相连。
进一步地，所述电池组为电动汽车车载动力电池组。
本发明提供的一种充放电控制系统，通过换流模块进行交流与直流的相互转换并通过控制器控制充电设备为电池组充电和放电，电池组放电的电能回馈交流电网，无需使用负载为电池组放电，有效节约资源。
附图说明
图1为本发明提供的一种充放电控制系统一种实施例的结构示意图。
图2为本发明提供的一种充放电控制系统另一实施例的结构示意图。
图3为本发明提供的一种充放电控制系统的换流模块的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。
如附图1所示，本发明提供的一种充放电控制系统，包括电池组1、充电设备2以及交流电网3，充电设备2包括用于将交流和直流进行相互转换的换流模块21以及用于控制系统充电和放电的控制器23，换流模块21包括直流端a和交流端b，换流模块21的交流端b与交流电网3相连，换流模块21的直流端a与电池组1相连，控制器23控制换流模块21将交流电网的电能转换成直流电为电池组1充电，以及控制换流模块21将电池组1放出的电能转换成交流电回馈给交流电网3。
如附图2所示，充电设备2还包括交流变压器22，交流变压器22的初级线圈与交流电网3相连，交流变压器22的次级线圈与换流模块21的交流端b相连，换流模块21的直流端a与电池组1相连。
如附图3所示，换流模块21包括三相全桥换流电路，三相全桥换流电路的直流侧为换流模块21的直流端a，三相全桥换流电路的交流侧为换流模块21的交流端b，控制器23通过控制三相全桥换流电路的晶闸管的导通与关断控制电流进行直流和交流的相互转换。
如附图2所示，充电设备2还包括直流接触器K4和交流接触器K1，直流接触器K4的一端与换流模块21的直流端a相连，直流接触器K4的另一端与电池组1相连；交流接触器K1的一端与交流变压器22的初级线圈相连，交流接触器K1的另一端与交流电网3相连，直流接触器K4和交流接触器K1分别与控制器23相连，控制器23通过直流接触器K4和交流接触器K1控制系统进行充电和放电。
充电设备2还包括直流预充接触器K3、直流预充电阻R2、交流预充电阻R1和交流预充接触器K2，直流预充接触器K3与直流预充电阻R2串联之后与直流接触器K4并联，交流预充接触器K2与交流预充电阻R1串联之后与交流接触器K1并联，直流预充接触器K3和交流预充接触器K2分别与控制器23相连，控制器23通过控制直流预充接触器K3和交流预充接触器K2分别对直流侧和交流侧进行预充，避免对电池组1产生冲击电流。
充电设备2还包括LC滤波器24， LC滤波器24的输入端与换流模块21的交流端b相连， LC滤波器24的输出端与交流变压器22的次级线圈相连。 
充电设备2还包括用于输入充放电控制信号以及显示充电设备工作状态的人机交互界面25，人机交互界面25与控制器23相连。 
充电设备2还包括用于保护系统的直流熔断器FU2和交流熔断器FU1，直流熔断器FU2的一端与直流接触器K4相连，直流熔断器FU2的另一端与电池组1相连；交流熔断器FU1的一端与交流接触器K2相连，交流熔断器FU1的另一端与交流电网3相连。
充电设备2还包括交流断路器K5，交流断路器K5的一端与交流熔断器FU1相连，交流断路器K5的另一端与交流电网3相连，当系统发生故障时可以手动断开交流断路器K5，能够有效保护系统。
优选地，电池组1为电动汽车车载动力电池组。
以下通过具体实施例进一步说明本发明的工作原理。
当电池组1需要充电或放电时，合上交流断路器K5，可以通过人机交互界面输入操作信息：充电或放电、电流大小等信息，人工通过启动按钮输入启动信号，控制器23接收到启动信号，首先吸合直流预充接触器K3，电池1对换流模块21的电容C进行预充，当控制器23检测到电容C预充到一定电压后，吸合直流接触器K4，断开直流预充接触器K3；当控制器23检测到直流接触器K4闭合之后，控制交流预充接触器K2吸合，交流电网3对换流模块21的交流侧进行预充，先对交流侧进行预充可以有效避免过大的冲击电流损坏晶闸管，预充完成后，控制器23控制交流接触器K1吸合，交流预充接触器K2断开。
当控制器检测到直流接触器K4和交流接触器K1都闭合，系统根据输入的信息开始进行工作，当操作信息为充电时，交流电网3输出的电压经过交流变压器22转换成目标电压，再经过LC滤波器24进行滤波，控制器23控制换流模块21的晶闸管导通和关断进行三相全桥整流，输出一个与电池组1相匹配的直流电，为电池组1进行充电。
当操作信息为放电时，控制器23控制换流模块21的晶闸管导通和关断将电池组1输出的电压进行逆变，输出交流电压，输出的交流电压经过LC滤波器24滤波之后再经过交流变压器22得到与交流电网3同幅值同相位的交流电压，并到交流电网3上。
充放电控制系统在充电或放电过程中如果出现故障则可以人工切断交流断路器K5，有效保证系统的安全性。
充电设备2可以是充电柜、充电机和充电桩等。
本发明提供的一种充放电控制系统，通过换流模块进行交流与直流的相互转换并通过控制器控制充电设备为电池组充电和放电，电池组放电的电能回馈交流电网，无需使用负载为电池放电，有效节约资源，本发明还可以运用于智能电网领域，把电动汽车当做储能单元，在用电高峰期为电网做电力调配。
    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，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种充放电控制系统，包括电池组、充电设备以及交流电网，其特征在于，所述充电设备包括用于将交流电和直流电进行相互转换的换流模块以及用于控制充电设备充电和放电的控制器，所述换流模块包括直流端和交流端，所述换流模块的直流端与电池组相连，所述换流模块的交流端与交流电网相连，所述控制器控制换流模块将交流电网的电能转换成直流电为电池组充电，以及控制换流模块将电池组放出的电能转换成交流电回馈给交流电网。
2.根据权利要求1所述的充放电控制系统，其特征在于，所述充电设备还包括交流变压器，所述交流变压器的初级线圈与交流电网相连，所述交流变压器的次级线圈与换流模块的交流端相连。
3.根据权利要求1所述的充放电控制系统，其特征在于，所述换流模块包括三相全桥换流电路，所述三相全桥换流电路的直流侧为换流模块的直流端，所述三相全桥换流电路的交流侧为换流模块的交流端，控制器通过控制三相全桥换流电路的晶闸管的导通与关断控制电流进行直流电和交流电的相互转换。
4.根据权利要求2所述的充放电控制系统，其特征在于，所述充电设备还包括直流接触器和交流接触器，所述直流接触器的一端与换流模块的直流端相连，所述直流接触器的另一端与电池组相连；所述交流接触器的一端与交流变压器的初级线圈相连，所述交流接触器的另一端与交流电网相连，所述直流接触器和交流接触器分别与控制器相连。
5.根据权利要求4所述的充放电控制系统，其特征在于，所述充电设备还包括直流预充接触器、直流预充电阻、交流预充电阻和交流预充接触器，所述直流预充接触器与直流预充电阻串联之后与直流接触器并联，所述交流预充接触器与交流预充电阻串联之后与交流接触器并联，所述直流预充接触器和交流预充接触器分别与控制器相连，控制器通过控制直流预充接触器和交流预充接触器分别对直流侧和交流侧进行预充。
6.根据权利要求2所述的充放电控制系统，其特征在于，所述充电设备还包括LC滤波器，所述LC滤波器的输入端与换流模块的交流端相连，所述LC滤波器的输出端与交流变压器的次级线圈相连。
7.根据权利要求1所述的充放电控制系统，其特征在于，所述充电设备还包括用于输入充放电控制信号以及显示充电设备工作状态的人机交互界面，所述人机交互界面与控制器相连。
8.根据权利要求4所述的充放电控制系统，其特征在于，所述充电设备还包括用于保护系统的直流熔断器和交流熔断器，所述直流熔断器的一端与直流接触器相连，所述直流熔断器的另一端与电池组相连；所述交流熔断器的一端与交流接触器相连，所述交流熔断器的另一端与交流电网相连。
9.根据权利要求8所述的充放电控制系统，其特征在于，所述充电设备还包括交流断路器，所述交流断路器的一端与交流熔断器相连，所述交流断路器的另一端与交流电网相连。
10.根据权利要求1所述的充放电控制系统，其特征在于，所述电池组为电动汽车车载动力电池组。
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