CN106208123A - 动力电池节能分容设备装置 - Google Patents

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Abstract

本发明所涉及一种动力电池节能分容设备装置,其包括复数个终端充放电模块,逆变模块,以及上位机模块。上位机模块同时监控和控制复数个分容通道,该分容通道对相同电压电源的动力电池单体进行充电;每个终端充放电模块的恒压恒流源是独立控制;放电时,所述MCU将动力电池单体通过充放电切换模块串联升压以及功率模块将交流电压变成直流高压接入公共直流母线两端组成能量回馈给交流电网并网或化成分容被动力电池单体内部循环利用。从而有效提高充放电转换率,功耗小,体积小以及达到环保节能的效果。

Description

动力电池节能分容设备装置
【技术领域】
本发明涉及到一种用于电池电源方面的动力电池节能分容设备装置。
【背景技术】
随着化石资源的逐渐短缺以及环境压力的日益增大,驱使国内外市场都在积极开发代替能源和储能技术。同时,随着社会不断的进步和发展,伴随着日常生活出现有各种各样的不同电压大小的电池。由于每类电池所使用的电源电压的大小都不一样,导致所使用动力电池单体各自都不相同,有的电池所需要电源比较高,有的电池所需要电源比较低。所述的电池分容设备是动力电池单体中所需部件。然而,现有电池分容设备充电转换方式采用工频电压器式和可控硅式两种方式。一种采用可控硅的充放电设备,充放电时,全部通过功率电阻及电阻丝发热消耗,设备功率因素低,谐波含量高,对电网产生污染,增加输配电的电能损耗和额外的电网谐波损耗。另外,还需要增加电网处理设备对电网进行处理。由于设备输出直流电流含有较高的纹波,会引起电池发热和导线发热的增加。其中,采用高频开关电源方式的动力电池单体,该动力电池单体采用高频开关电源方式的主电路,对电池进行充电和对电池放电。由于所述的高频开关电源动力电池单体的充电谐波含量比较高,则会增加额外输配电和谐波损耗,充放电过程中电能全部以电阻放电或电子充电方式实现消耗,浪费量极大。因此,现有技术中的两种动力电池单体的充电转换效率低,功耗大,污染环境,体积庞大以及占地面积大。
【发明内容】
有鉴于此,本发明所要解决的技术问题是提供一种提高充电转换效率,功耗小,体积小以及环保节能的动力电池节能分容设备装置。
为此解决上述技术问题,本发明中的技术方案所采用一种动力电池节能分容设备装置,其包括连接于公用电网输出端上的复数个终端充放电模块;所述终端充放电模块包括动力电池单体,所述的终端充放电模块公用端处设置有逆变模块,该逆变模块上分别设置有上位机模块和主板模块;每个终端充放电模块形成一个分容通道;所述的上位机模块同时监控和控制复数个分容通道,该分容通道对相同电压电源的动力电池单体进行充电;所述的每个终端充放电模块的恒压恒流源是独立控制;放电时,所述动力电池单体通过充放电切换模块串联升压以及功率模块将交流电压变成直流高压接入公共直流母线两端组成能量回馈给交流电网并网或化成分容被动力电池单体内部循环利用。
依据上述主要技术特征所述,所述上位机模块包括MCU,显示模块,辅助供电单元;所述MCU输出端与显示模块连接,所述辅助供电电源输出端与显示模块连接,所述的MCU与辅助供电单元相互连接一起;所述辅助供电电源分别向MCU,显示模块提供电源,所述的显示模块将MCU内部的控制信息显示于显示模块内。
依据上述主要技术特征所述,所述主板模块包括功率模块,连接于功率模块输入端的公用电网,与功率模块连接的控制模块,连接于功率模块与控制模块之间的驱动模块;所述功率模块包括连接于公用电网输出端上的整流电路,连接在整理电路输出端上的第一滤波电路,连接于第一滤波电路输出端上的AC/DC转换器,连接于AC/DC转换器输出端上的第二滤波电路;所述的控制模块包括软启动单元,PWM控制单元,保护电路,PI调节单元,负载电源指示灯,电流给定单元;所述软启动单元输出端与第一滤波电路,所述软启动单元输入端与PWM控制单元输出端连接,所述的驱动模块连接在PWM控制单元与AC/DC转换器之间,所述的保护电路输出端与PWM控制单元连接,所述的保护电路输入端与第二滤波电路连接;所述的PI调节单元连接在负载电源指示灯与PWM控制单元之间;所述电流给定单元与负载电源指示灯连接,所述的负载电源指示灯分别连接于保护电路和第二滤波电路共有端。
依据上述主要技术特征所述,所述终端充放电模块包括连接于公共直流母线上的充放电切换模块,连接于充放电切换模块上的动力电池单体;所述的充放电切换模块分别并联连接在公共直流母线上。
本发明的有益技术效果:因所述的终端充放电模块公用端处设置有逆变模块,该逆变模块上分别设置有上位机模块和主板模块;每个终端充放电模块形成一个分容通道;所述的上位机模块同时监控和控制复数个分容通道,该分容通道对相同电压电源的动力电池单体进行充电;所述的每个终端充放电模块的恒压恒流源是独立控制;放电时,所述动力电池单体通过充放电切换模块串联升压以及功率模块将交流电压变成直流高压接入公共直流母线两端组成能量回馈给交流电网或化成分容被动力电池单体内部循环利用。从而有效提高充放电转换率,功耗小,体积小以及达到环保节能的效果。
下面结合附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
图1为本发明中动力电池节能分容设备装置的电路示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白,以下结合附图和实施例,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用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参考图1所示,下面结合实施例说明一种动力电池节能分容设备装置,其包括公用电网输出端,连接于公用电网输出端上的复数个终端充放电模块,逆变模块,上位机模块,主板模块以及连接在主板模块输出端的公共直流母线。
所述终端充放电模块包括连接于公共直流母线上的充放电切换模块,连接于充放电切换模块上的动力电池单体。所述的充放电切换模块分别并联连接在公共直流母线上。
所述上位机模块包括MCU,显示模块,辅助供电单元;所述MCU输出端与显示模块连接,所述辅助供电电源输出端与显示模块连接,所述的MCU与辅助供电单元相互连接一起;所述辅助供电电源分别向MCU,显示模块提供电源,所述的显示模块将MCU内部的控制信息显示于显示模块内。
所述主板模块包括功率模块,连接于功率模块输入端的公用电网,与功率模块连接的控制模块,连接于功率模块与控制模块之间的驱动模块;所述功率模块包括连接于公用电网输出端上的整流电路,连接在整理电路输出端上的第一滤波电路,连接于第一滤波电路输出端上的AC/DC转换器,连接于AC/DC转换器输出端上的第二滤波电路;所述的控制模块包括软启动单元,PWM控制单元,保护电路,PI调节单元,负载电源指示灯,电流给定单元;所述软启动单元输出端与第一滤波电路,所述软启动单元输入端与PWM控制单元输出端连接,所述的驱动模块连接在PWM控制单元与AC/DC转换器之间,所述的保护电路输出端与PWM控制单元连接,所述的保护电路输入端与第二滤波电路连接;所述的PI调节单元连接在负载电源指示灯与PWM控制单元之间;所述电流给定单元与负载电源指示灯连接,所述的负载电源指示灯分别连接于保护电路和第二滤波电路共有端。
所述的上位机模块输出端连接在公共直流母线上,所述的逆变模块连接在公共直流母线上,所述的复数个终端充放电模块分别连接在公共直流母线上。所述的主板模块连接在逆变模块上。每个终端充放电模块形成一个分容通道;所述的上位机模块同时监控和控制复数个分容通道,该分容通道对相同电压电源的动力电池单体进行充电;所述的每个终端充放电模块的恒压恒流源是独立控制。
所述电流给定单元与负载电源指示灯相互连接,所述的PI调节单元一端与负载电源指示灯相互连接,所述的PI调节单元另一端与PWM控制单元连接。所述的PWM控制单元一端与软启动单元连接,所述的PWM控制单元另一端与保护电路连接。所述的驱动模块与PWM控制单元连接。所述的整流电路输出端与第一滤波电路输入端连接,所述的AC/DC转换器输入端与第一滤波电路输出端连接,所述的第二滤波电路输入端与AC/DC转换器输出端连接,所述的保护电路、负载电源指示灯分别与第二滤波电路输出端连接。所述第二滤波电路输出端与负载电源指示灯输入端连接。所述的辅助供电单元分别与MCU,显示模块连接,所述MCU输出端与显示模块连接,所述的辅助供电单元分别给MCU,显示模块提供电源供给。当所述功率模块对终端充放电模块进行充电时,所述保护电路从第二滤波电路输出端处采集电压电流采样,反馈经过负载电源指示灯内部,发出指令给PI调节单元,该PI调节单元以指令形式驱使PWM控制单元调节输出脉宽大小,工作时,利用PI调节单元内部不同大小电压电流输出控制PWM控制单元内部脉宽大小,使得充电驱动模块根据不同大小的脉宽,选择对不相同的电压电源的电池设备进行充电,使得所述的装置不仅能够实现智能数字化控制多路充电输出的,而且还可以分别控制不同充电的输出电压和电流,从而达到适合高低电压电源不同的车蓄电设备充电要求。
充电时,在主板模块和上位机模块共同控制的作用下,通过逆变模块控制和监控多个相同电压电源的独立的终端充放电模块,再利用充电放点模块对多个动力电池单体进行充电,使得形成多个化成分容通道,实现点对点控制方式。放电时,所述动力电池单体通过充放电切换模块串联升压以及功率模块将交流电压变成直流高压接入公共直流母线两端组成能量回馈给交流电网并网或化成分容被动力电池单体内部循环利用。通过充放电方式,有效提高充放电转换率,功耗小,体积小以及达到环保节能的效果。
在本实施例中,所述分容设备装置是上位机模块、主板模块以及多个动力电池单体组成。上位机模块是由一台计算机及相应控制软件包构成。所述主板模块是由通信管理机组成,所述动力电池单体采用模块化设计。一台上位机模块可同时监控多个化成分容通道,实现点对点的控制方式。每个动力电池单体的恒压恒流源是独立控制的。系统可实现每秒钟刷新十次2000通道的各种实时数据,满足用户对实时数据采集的严格要求。单体电池容量检测,循环寿命测试及倍率充放电测试,电池生产线的化成、分容。创新能量回馈型化成分容设备,放电时,将动力电池通过充放电模块把单体电池串联及模块组成能量回馈给电网或在化成分容充放电设备内部循环利用,可以使电池化成、分容、检测过程的用电效率大幅提高,即为电能充放电效率峰值高达80%以上。同时所能耗小,发热量低,无消防隐患,优化生产环境,降低了电池的生产成本,达到环保节能。本实施例中,所述分容设备装置实现电池化成、分容、检测过程的全自动化。采用先进的创新数据库处理技术和控制技术,数字化的电流电压自动校准技术,高达0.05%的采集和控制精度,灵活方便的系统运行参数和电池信息的实时设置和采集,有效提高电池生产质量和生产效率。在本实施例中,所述的技术方案采用最新的数字控制和高效放电回馈式电池化成技术,回馈式充放电电源,使放电的利用率有较大提高;输出平滑直流电流对电池充电,减少了电池和输出导线的发热。所述的技术方案采用变压器的多相整理技术提高功率因数及减少谐波,减少输配电损耗。所述蓄电池放电电能回馈到局部直流母线,放电电能通过局部母线互连,对其他动力电池单体提供电能。直流母线和公用电网相互隔离。当蓄电池放电到公用母线的电能大于其他动力电池单体所需电能时,多余电能通过绿色逆变器对公司内部公用电网逆变,然后以符合国家标准的方式返回电网。工艺流程蓄电池化成过程中,蓄电池放电能量回收利用到设备局部直流母线,回收的能量供其他相互连接的动力电池单体充电。当放电电能无法被其它动力电池单体利用时,多余电能以正弦波形式返回公用电网。采用高功率因数技术,降低电流谐波,减少电网输配电电能损耗;采用高频充放电技术减少输出电流纹波,减少电池发热量和输出导线损耗。
综上所述,因所述的终端充放电模块公用端处设置有逆变模块,该逆变模块上分别设置有上位机模块和主板模块;每个终端充放电模块形成一个分容通道;所述的上位机模块同时监控和控制复数个分容通道,该分容通道对相同电压电源的动力电池单体进行充电;所述的每个终端充放电模块的恒压恒流源是独立控制;放电时,所述动力电池单体通过充放电切换模块串联升压以及功率模块将交流电压变成直流高压接入公共直流母线两端组成能量回馈给交流电网或化成分容被动力电池单体内部循环利用。从而有效提高充放电转换率,功耗小,体积小以及达到环保节能的效果。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例,并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进,均应在本发明的权利范围之内。

Claims (4)

1.一种动力电池节能分容设备装置,其包括连接于公用电网输出端上的复数个终端充放电模块;所述终端充放电模块包括动力电池单体,其特征在于:所述的终端充放电模块公用端处设置有逆变模块,该逆变模块上分别设置有上位机模块和主板模块;每个终端充放电模块形成一个分容通道;所述的上位机模块同时监控和控制复数个分容通道,该分容通道对相同电压电源的动力电池单体进行充电;所述的每个终端充放电模块的恒压恒流源是独立控制;放电时,所述动力电池单体通过充放电切换模块串联升压以及功率模块将交流电压变成直流高压接入公共直流母线两端组成能量回馈给交流电网或化成分容被动力电池单体内部循环利用。
2.如权利要求1所述的动力电池节能分容设备装置,其特征在于:所述上位机模块包括MCU,显示模块,辅助供电单元;所述MCU输出端与显示模块连接,所述辅助供电电源输出端与显示模块连接,所述的MCU与辅助供电单元相互连接一起;所述辅助供电电源分别向MCU,显示模块提供电源,所述的显示模块将MCU内部的控制信息显示于显示模块内。
3.如权利要求1所述的动力电池节能分容设备装置,其特征在于:所述主板模块包括功率模块,连接于功率模块输入端的公用电网,与功率模块连接的控制模块,连接于功率模块与控制模块之间的驱动模块;所述功率模块包括连接于公用电网输出端
上的整流电路,连接在整理电路输出端上的第一滤波电路,连接于第一滤波电路输出端上的AC/DC转换器,连接于AC/DC转换器输出端上的第二滤波电路;所述的控制模块包括软启动单元,PWM控制单元,保护电路,PI调节单元,负载电源指示灯,电流给定单元;所述软启动单元输出端与第一滤波电路,所述软启动单元输入端与PWM控制单元输出端连接,所述的驱动模块连接在PWM控制单元与AC/DC转换器之间,所述的保护电路输出端与PWM控制单元连接,所述的保护电路输入端与第二滤波电路连接;所述的PI调节单元连接在负载电源指示灯与PWM控制单元之间;所述电流给定单元与负载电源指示灯连接,所述的负载电源指示灯分别连接于保护电路和第二滤波电路共有端。
4.如权利要求1所述的动力电池节能分容设备装置,其特征在于:所述终端充放电模块包括连接于公共直流母线上的充放电切换模块,连接于充放电切换模块上的动力电池单体;所述的充放电切换模块分别并联连接在公共直流母线上。
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