CN204668962U - 电池分容柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池分容柜，其中，电池分容柜包括：商业电网，用于向充电电池提供电能；AC/DC转换降压器，与所述商业电网连接，用于将市电转换成低压直流电；直流供电总线，与所述AC/DC转换降压器连接；多个电池分容设备，与所述直流供电总线连接，用于在充电电池充电阶段利用所述直流供电总线上的电能对充电电池充电，并在充电电池放电阶段将充电电池释放的电能回送到所述直流供电总线上以便其他电池分容设备使用。本实用新型的电能利用率达83.66％以上，能够有效实现节能效果。

Description

电池分容柜

技术领域

本实用新型涉及一种新能源技术，尤其涉及一种电池充放电过程中的能源回收系统，具体来说就是一种电池分容柜。

背景技术

近年来，锂离子电池以其高能量密度、高电压、高循环、高安全性、绿色环保等优良性能在电子产品等各个领域得到广泛应用。其中，在锂离子电池制作完成后，为验证产品电池的质量及性能并进一步疏通Li+在正负极之间的传输路径，提高电池后期使用过程中的循环性能，确保出厂后产品的安全性能，在出厂前需对锂离子电池进行几次充放电，这一工序称为“分容”。现有电池分容技术是完全测试，具体流程包括：先将电池充满电(到最高设定电压)；然后将电池存储的电量放空(放到最低设定电压)，在放电过程中记录电池的容量和功；最后补充充电，充电到设定的电压。现有的电路架构是线性恒流模式充电和线性恒流模式放电。

现有技术做法是将各单体电池放电的能量转化为热能消耗掉，能源利用率低，而且会导致环境温度升高。例如，将220V交流电经过开关电源逆变到直流7V，此阶段的效率为开关电源的效率，一般为80％。然后利用线性恒流方法对电池进行充电，电池平均电压一般是3.8V，所以充电效率54.3％。放电也是用线性恒流模式，这种模式是利用发热原理将电池的电能放掉，没有回收的，回收率为0，由于需要220V外接电源维持恒流放电的正常工作，所以需要消耗220V的电能。最后是补电充电，将没有电的电池充电到设定的电压。由于电池电压没有达到3.8V，所以此阶段的效率低于54.3％。以3100毫安时的电池为例，它储存的功是11.47瓦时，如果电池由0电到充满，需要7V的功是21.1瓦时，需要市电26.4瓦时。到分容过程时电池储存的能量全部变成热能释放了，最后补充充电一般冲到3.8V，大约是满电的60％，需要的电能是15.8瓦时。所以一个3100毫安时的电池一次补电、分容和再次补电到60％需要的电能42.2瓦时。最后储存在电池里面的电能是6.882瓦时，变成热量到空气中的功是35.318瓦时，能源利用效率仅为16.3％。

为此，为了提高能源利用效率，本领域技术人员供一种锂电池成组分容柜(中国专公开利号CN103904372A)包括能量回收装置，用于将充放电装置中各单体电池的放电电压予以升高并转换成交流电返回至商业电网或局域电网中。在该实用新型中没有给出具体能量回收装置的实施方案，而且无法将放电电能直接向其它充电电池进行充电，能源利用率也未可知。

鉴于以上弊端，本领域亟需一种改进的电池分容柜以克服能源利用效率低、分容车间环境温度高的缺陷。

实用新型内容

本实用新型提供一种电池分容柜，将待分容电池分成多组，电池放电时将其释放的电能回送到直流供电总线，以供其它电池充电使用，不足时才会利用市电进行补电，当电池释放的电能过多，其它电池用不完时，这时电池释放的电能通过并网逆变器返回到商业电网，电能利用率达83.66％以上，能够有效实现节能效果。

本实用新型的电池分容柜，所述电池分容柜包括：商业电网，用于向充电电池提供电能；AC/DC转换降压器，与所述商业电网连接，用于将所述商业电网上的电转换成低压直流电能；直流供电总线，与所述AC/DC转换降压器连接；多个电池分容设备，与所述直流供电总线连接，用于在充电电池充电阶段利用所述直流供电总线上的电能对充电电池充电，并在充电电池放电阶段将充电电池释放的电能回送到所述直流供电总线上以便对其它充电电池充电。

本实用新型的一实施例中，所述电池分容柜还包括：逆变并网电路，连接于所述商业电网和所述直流供电总线之间，用于将所述直流供电总线上的电能逆变回送到所述商业电网。

其中，所述逆变并网电路包括：直流端口，与所述直流供电总线连接；电能回收开关，与所述直流端口连接；电压比较器，与所述直流端口和所述电能回收开关连接，用于所述直流端口的电压大于第一预设电压时接通所述电能回收开关；高频升压器，与所述电能回收开关和直流端口连接，用于将所述直流供电总线上的所述低压直流电升压为高压电；整流滤波器，与高频升压器连接，用于将高频高压的交流信号整流成平稳的高压直流电；放电控制器，与所述整流滤波器连接，用于控制所述高压直流电变成变化直流电；换相管理器，与所述放电控制器连接，用于将所述变化直流电转换成标准市电；市电端口，与所述换相管理器连接，用于将所述换相管理器输出的标准市电回送到所述商业电网。

其中，所述放电控制器包括：第一场效应管，其漏极与所述整流滤波器连接；第一二极管，其正向端接高压地，反向端与所述第一场效应管的源极连接，用于续流；第一控制单元，与所述第一场效应管的栅极连接，用于控制所述第一场效应管的开关以实现所述变化直流电所述向换相管理器传送；第一电感，其一端与所述第一场效应管的源极连接；第一接高压地的电容，设置于所述第一电感和地之间，，用于与所述第一电感构成积分电路以滤波后产生100HZ变化的半波直流电；第二二极管，其正向端与所述第一接高压地电容连接，反向端与所述换相管理器连接，用于防止所述商业电网上的电能经过换相管理器整流后流向所述放电控制器。

其中，所述第一控制单元包括：第一脉冲宽度调制PWM芯片，与所述第一场效应管的栅极连接，用于控制所述第一场效应管的开关；一第一电压检测单元，与所述整流滤波器、所述换相管理器和所述第一脉冲宽度调制PWM芯片连接，用于根据两个电压差控制所述第一脉冲宽度调制PWM芯片输出占空比的大小；电流检测单元，与所述换相管理器连接，用于检测电流信号并根据检测结果控制第一脉冲宽度调制PWM芯片的输出占空比大小；相位检测单元，与所述换相管理器连接和所述第一脉冲宽度调制PWM芯片，用于根据所述换相管理器电压相位，调整所述第一脉冲宽度调制PWM芯片占空比发生时刻。

其中，所述电池分容设备包括：低压直流接口，与所述的直流供电总线连接；充放电控制电路，与所述低压直流接口连接；电池端口，与所述充放电控制电路连接，用于容置充电电池；电压检测电路，与所述充放电控制电路和所述电池端口连接，用于检测充电电池电压；电流检测电路，与所述充放电控制电路和所述电池端口连接，用于检测充电电池电流。

其中，所述充放电控制电路包括：第六场效应管，其漏极与所述低压直流接口连接；第七场效应管，其源极接地，漏极与所述第六场效应管的源极连接；充放电控制器，分别与所述第六场效应管和所述第七场效应管的栅极连接，用于控制所述第六场效应管和所述第七场效应管的开关以实现充电电池的充放电；第二电感，其一端与所述第六场效应管的源极连接，用于缓慢对充电电池充电或者缓慢释放充电电池电流；以及第二接地电容，其正极与所述第二电感的另一端和所述电池端口连接，负极接地，用于所述第二电感充电电压过大或充电电池放电电流过大时存储电能。

其中，所述充放电控制器包括：一第二微控制单元MCU，与所述电压检测电路和所述电流检测电路连接，用于根据所述充电电池电压和所述充电电池电流输出一开关指令；以及复杂可编程逻辑芯片CPLD，与所述第二微控制单元MCU连接，用于根据所述开关指令开关所述第六场效应管和所述第七场效应管。

其中，所述充放电控制器包括：一第三微控制单元MCU，与所述电压检测电路和所述电流检测电路连接，用于根据所述充电电池电压和所述充电电池电流输出一开关指令；以及一脉冲宽度调制PWM芯片，与所述第三微控制单元MCU连接，用于根据所述开关指令开关所述第六场效应管和所述第七场效应管。

其中，所述AC/DC转换降压器包括：第二电压检测单元，用于检测所述直流供电总线的电压；以及一AC/DC转换降压单元，与所述第二电压检测单元连接，用于所述直流供电总线电压小于第二预设电压时启动。

本实用新型提供一种电池分容柜，将待分容电池分成多组，电池放电时将其释放的电能回送到直流供电总线，以供其它电池充电使用，不足时才会利用市电进行补电，当电池释放的电能过多，其它电池用不完时，这时电池释放的电能通过并网逆变器返回到商业电网，不但有效利用了电池释放的电能，而且最大程度地减少了市电与低压直流电的逆变量，电能利用率达83.66％以上，能够有效实现节能效果。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本实用新型所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本实用新型的说明书的一部分，其绘示了本实用新型的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本实用新型的原理。

图1为本实用新型具体实施例提供的一种电池分容柜的实施方式一的框图；

图2为本实用新型具体实施例提供的一种电池分容柜的实施方式二的框图；

图3为本实用新型具体实施例提供的一种逆变并网电路的实施方式的框图；

图4为本实用新型具体实施例提供的一种逆变并网电路的放电控制器的电路图；

图5为本实用新型具体实施例提供的一种逆变并网电路的第一控制单元的框图；

图6为本实用新型具体实施例提供的一种逆变并网电路的高频升压器的电路图；

图7为本实用新型具体实施例提供的一种电池分容设备的实施方式一的框图；

图8为本实用新型具体实施例提供的一种电池分容设备的充放电控制电路的电路图；

图9为本实用新型具体实施例提供的一种电池分容设备的充放电控制器的实施方式一的电路图；

图10为本实用新型具体实施例提供的一种电池分容设备的充放电控制电路的实施方式二的电路图；

图11为本实用新型具体实施例提供的一种电池分容设备的实施方式二的框图；

图12为本实用新型具体实施例提供的一种电池分容柜的实施方式三的框图；

图13为本实用新型具体实施例提供的一种电池分容柜的AC/DC转换降压器的框图；

图14为本实用新型具体实施例提供的一种电池分容方法的流程图。

符号说明：

50    直流端口                         51    电能回收开关

52    电压比较器                       53    高频升压器

54    放电控制器                       55    换相管理器

56    市电端口                         57    整流滤波器

541   第一场效应管                     542   第一二极管

543   第一控制单元                     544   第一电感

545   第一接高压地电容                 546   第二二极管

5431  第一PWM芯片                      5433  第一电压检测单元

5434  电流检测单元

5435  相位检测单元                     531   第一初级线圈

5311  第一初上端                       5312  第一初下端

532   第二场效应管                     533   第三场效应管

534   第二初级线圈                     5341  第二初上端

5342  第二初下端                       535   第四场效应管

536   第五场效应管                     537   第二PWM芯片

538   第一次级线圈                     5381  第一次上端

5382  第一次下端                       539   第二次级线圈

5391  第二次上端                       5392  第二次下端

40    低压直流接口                     41    充放电控制电路

42    电池端口                         43    电压检测电路

44    电流检测电路

411   第六场效应管                     412   第七场效应管

413   充放电控制器                     414   第二电感

415   第二接地电容                     4131  第二MCU

4132  CPLD                             4133  第三MCU

4134  PWM芯片                          46    显示控制器

100   商业电网                         200   AC/DC转换降压器

300   直流供电总线                     400   电池分容设备

500   逆变并网电路                     600   主机

20    第二电压检测单元                 21    AC/DC转换降压单元

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本实用新型所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本实用新型内容的实施例后，当可由本实用新型内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本实用新型内容的精神与范围。

本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本实用新型，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”、“和/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

图1为本实用新型具体实施例提供的一种电池分容柜的实施方式一的框图，如图1所示，所述电池分容柜包括商业电网100、AC/DC转换降压器200、直流供电总线300、多个电池分容设备400，其中，商业电网100用于向充电电池提供电能；AC/DC转换降压器200与所述商业电网100连接，AC/DC转换降压器200用于将市电转换成低压直流电；直流供电总线300与所述AC/DC转换降压器200连接；电池分容设备400与所述直流供电总线300连接，电池分容设备400用于在充电电池充电阶段利用所述直流供电总线300上的电能对充电电池充电，并在充电电池放电阶段将充电电池释放的电能回送到所述直流供电总线300上以便对其它充电电池充电。

图2为本实用新型具体实施例提供的一种电池分容柜的实施方式二的框图，如图2所示，所述电池分容柜还包括逆变并网电路500，逆变并网电路500连接于所述商业电网100和所述直流供电总线300之间，逆变并网电路500用于将所述直流供电总线300上的电能逆变回送到所述商业电网100。

参照图1和图2，电池分容柜可以分两面，乒乓操作，也就是说分容柜一面充电电池释放的能量可以传送到直流供电总线300上，通过直流供电总线300直接供给分容柜另外一面充电电池充电所需的能量，如果以3100毫安时电池分容为例，其能够储存的功是11.47瓦时，以7V的直流电压来计算，采用本实用新型的电池分容柜，充电效率可达到94％以上，放电升压到低压直流总线效率可达89％以上。此外，如果充电电池向直流供电总线300释放的电能过多，例如，直流供电总线300上的电压超过7V时，逆变并网电路500将直流供电总线300上多余的电能回送到所述商业电网100，进一步节省电能；另一方面，如果充电电池向直流供电总线300释放的电能不足，不能满足需充电电池的需求，例如，直流供电总线300上的电压低于6V时，AC/DC转换降压器200将商业电网100上的市电转换成低压直流电以提供电池充电所需的电能，保证本实用新型的工作效率。

图3为本实用新型具体实施例提供的一种逆变并网电路的实施方式的框图，如图3所示，所述逆变并网电路包括直流端口50、电能回收开关51、电压比较器52、高频升压器53、放电控制器54、换相管理器55、市电端口56和整流滤波器57，其中，直流端口50，用于接收电池释放的低压直流电能；电能回收开关51与所述直流端口50连接；电压比较器52与所述直流端口50和所述电能回收开关51连接，电压比较器52用于所述直流端口50电压大于第一预设电压时接通所述电能回收开关51；高频升压器53与所述电能回收开关51和直流端口50连接，高频升压器53用于将电流输出的低压直流电升压为高压交流电；放电控制器54与所述整流滤波器57连接，放电控制器54用于控制所述高压直流电变成变化直流电；换相管理器55与所述放电控制器54连接，换相管理器55用于将所述变化直流电转换成标准市电；市电端口56与所述换相管理器55连接，市电端口56用于将所述换相管理器55输出的标准市电输入所述商业电网100；整流滤波器57与所述高频升压器53连接，用于将高频高压的交流信号整流成平稳的高压直流电。

参照图3，所述直流端口50电压大于第一预设电压时，电压比较器52接通所述电能回收开关51，电池释放的电能首先通过高频升压器53(即高频变压器)升压后，通过放电控制器54进行相位、幅度调整，使调整后的交流电压的幅度和相位与市电同步，由于调整后的电压均为正，再通过换相管理器55进行调整成正弦电压信号，从而输出与商业电网的幅度、相位和正负方向相同的电压信号，本实用新型的一具体实施例中，所述第一预设电压为7V。因此，电池释放的电能通过高频升压器53和换相管理器55被商业电网回收，充放电效率大大提高。

在所述高频升压器53和所述放电控制器54之间设置整流滤波器57，可以滤除升压后产生的扰频信号，例如，滤除高电压尖脉冲信号，有效保护放电控制器54的安全，维持整个电路的稳定性，延长逆变并网电路的使用寿命，利用放电控制器54调整升压后的电压幅度和相位，让逆变并网电路更加有效地工作。

图4为本实用新型具体实施例提供的一种逆变并网电路的放电控制器的电路图，如图4所示，所述放电控制器54包括第一场效应管541、第一二极管542、第一控制单元543、第一电感544、第一接高压地电容545和第二二极管546，其中，第一场效应管541的漏极与与所述整流滤波器57连接；第一二极管542的正向端接高压地，第一二极管542的反向端与所述第一场效应管541的源极连接，第一二极管542用于续流；第一控制单元543与所述第一场效应管541的栅极连接，第一控制单元543用于控制所述第一场效应管541的开关以实现所述变化直流电所述向换相管理器55传送；第一电感544的一端与所述第一场效应管541的源极连接，第一电感544用于缓慢将所述高压直流电压向商业电网的回送；第一接高压地电容545设置于所述第一电感544和地之间，设置于所述第一电感544和地之间，用于与所述第一电感(544)构成积分电路以滤波后产生100HZ变化的半波直流电；第二二极管546的正向端与所述第一接高压地电容545连接，第二二极管546的反向端与所述换相管理器55连接，用于防止商业电网电流经换相管理器整流后流向所述放电控制器54。

参照图4，由于第一二极管542的正向端接地，如果放电控制器内部出现负向电压，可以通过第一二极管542导向大地，保证电路的正常运行；第一控制单元543控制所述第一场效应管541的开关以实现所述高压直流电压向商业电网的回送，例如，第一控制单元543向第一场效应管541的栅极施加高电平，第一场效应管541导通，经过高频升压器53升压后的电压得以向换相管理器55传送；第一电感544的一端与所述第一场效应管541的源极连接，第一电感544和第一接高压地的电容545构成积分电路，该积分电路用于滤波后产生100HZ变化的半波直流电；在所述第一电感544回送电压过大时，第一接高压地电容545存储电能，进一步保证电路的稳定性；第二二极管546的正向端与所述第一接高压地电容545连接，防止电网电能经换相管理器整流后流向逆变并网电路。放电控制器将电池释放的电能稳定地返回到商业电网中去。

图5为本实用新型具体实施例提供的一种逆变并网电路的第一控制单元的框图，如图5所示，所述第一控制单元543包括第一脉冲宽度调制(PWM)芯片5431、第一电压检测单元5433、电流检测单元5434和相位检测单元5435，其中，第一PWM芯片5431与所述第一场效应管541的栅极连接，第一PWM芯片5431用于控制所述第一场效应管541的开关；第一电压检测单元5433与所述整流滤波器57、所述换相管理器55和所述第一脉冲宽度调制PWM芯片5431连接，第一电压检测单元5433用于根据两个电压差控制所述第一脉冲宽度调制PWM芯片5431输出占空比的大小；电流检测单元5434与所述换相管理器55连接，电流检测单元5434用于检测电流信号并根据检测结果控制第一脉冲宽度调制PWM芯片5431的输出占空比大小；相位检测单元5435与所述换相管理器55连接和所述第一脉冲宽度调制PWM芯片5431，相位检测单元5435用于根据所述换相管理器55电压相位，调整所述第一脉冲宽度调制PWM芯片5431占空比发生时刻。

参照图5，第一PWM芯片5431根据第一电压检测单元5433下发的命令控制所述第一场效应管541的开关(即栅极)，第一电压检测单元5433根据整流滤波器57输出电压的大小，调整所述第一PWM芯片5431下发控制所述第一场效应管541的开关的命令。放电控制器54换相控制器输出符合半个交流波形的变化直流电能，相位检测单元5435根据所述换相管理器55需要的电流相位可以调整电能，从而保证最终换相管理器55输出的电压信号与商业电网100的电压信号相位和幅度同步。例如，高频升压器53输出电压过大，第一电压检测单元5433调整所述第一PWM芯片5431下发控制所述第一场效应管541的关闭的命令，更多地释放到商业电网100。由于第一控制单元543的存在，可以有效控制放电控制器工作，提高了电路的执行效率。

图6为本实用新型具体实施例提供的一种逆变并网电路的高频升压器的电路图，如图6所示，所述高频升压器53包括两个高频变压器，第一高频变压器初级线圈531、第二场效应管532、第三场效应管533、第二高频变压器初级线圈538、第四场效应管535、第五场效应管536、第二脉冲宽度调制(PWM)芯片537、第一高频变压器次级线圈538和第二次级线圈539，其中，第一高频变压器初级线圈531的中间抽头通过直流端口和低压直流总线300连接，电能回收开关和第二脉冲宽度调制(PWM)芯片537连接，所述第一高频变压器初级线圈531具有第一高频变压器初级上端5311和第一高频变压器初级下端5312；第二场效应管532的漏极与所述第一高频变压器初上端5311连接，第二场效应管532的源极接地；第三场效应管533的漏极与所述第一高频变压器初下端5312连接，第三场效应管533的源极接地；第二高频变压器初级线圈534的中间抽头和直流端口连接(50)，所述第二高频变压器初级线圈538具有第二高频变压器初级上端5381和第二初下端5382；第四场效应管535的漏极与所述第二初上端5381连接，第四场效应管535的源极接地；第五场效应管536的漏极与所述第二初下端5382连接，第五场效应管536的源极接地；第二PWM芯片537与所述第二场效应管532、所述第三场效应管533、所述第四场效应管535和所述第五场效应管536的栅极连接；第一高频变压器次级线圈534具有第一次级上端5341和第一次级下端5342，第二高频变压器初级线圈538与所述第一初级线圈531对应，所述第一高频变压器次级上端5341与所述整流滤波器57连接；第二高频变压器次级线圈539具有第二高频变压器次级上端5391和第二高频变压器次级下端5392，第二高频变压器次级线圈539与所述第二高频变压器初级线圈534对应，所述第二高频变压器次级上端5391与所述第一高频变压器次级下端5342连接，所述第二次下端5392与所述整流滤波器57连接。构成两个变压器输入并联，输出串联的升压模型。

参照图6，高频升压器53具有两个变压器，可以实现分级升压，输入低电压大电流，进一步提高了电能转换效率，有利于本实用新型目的实现。

图7为本实用新型具体实施例提供的一种电池分容设备的实施方式一的框图，如图7所示，所述电池分容设备包括低压直流接口40、充放电控制电路41、电池端口42、电压检测电路43、电流检测电路44，其中，低压直流接口40与所述的直流供电总线300连接；充放电控制电路41与所述低压直流接口40连接；电池端口42具有正极和负极，电池端口42的正极与所述充放电控制电路41连接，电池端口42用于接电池；电压检测电路43与所述电池端口42的正极连接，电压检测电路43用于检测电池电压；电流检测电路44与所述电池端口42的负极连接，电流检测电路44用于检测电池电流。

参见图7，电压检测电路43和电流检测电路44检测充放电电池的电压和电流，并将检测结果反馈给充放电控制电路41，从而控制对电池充电或者放电，例如，在恒流充电期间，当电压检测电路43检测到电池电压高于4.1V时，恒流充电结束，进行恒压充电，当电流检测电路44检测到电池电流低于0.01C(即电池容量的百分之一)时，认为电量已满，充放电控制电路41根据电流检测电路44测量结果，终止充电。

图8为本实用新型具体实施例提供的一种电池分容设备的充放电控制电路的电路图，如图8所示，所述充放电控制电路41包括第六场效应管411、第七场效应管412、充放电控制器413、第二电感414和第二接地电容415，其中，第六场效应管411的漏极与所述低压直流接口40连接；第七场效应管412的源极接地，第七场效应管412的漏极与所述第六场效应管411的源极连接；充放电控制器413分别与所述第六场效应管411和所述第七场效应管412的栅极连接，充放电控制器413用于控制所述第六场效应管411和所述第七场效应管412的开关以实现电池的充放电；第二电感414的一端与所述第六场效应管411的源极连接，第二电感414用于缓慢对电池充电或者缓慢释放电池电流；第二接地电容415的正极与所述第二电感414的另一端和所述电池端口42连接，第二接地电容415的负极接地，第二接地电容415用于所述第二电感414充电电压过大或电池放电电流过大时存储电能。

参照图8，充放电控制器413控制第六场效应管411和第七场效应管412的通断，从而实现电池端口42内电池的充放电；例如，充电时，电能转换为存储在第二电感414中的磁场能，然后第二电感414中的磁场能再转换成电能流入充电电池中，放电时，如果放电电能过多，不能及时转换成磁场能存储在第二电感414中，那么，临时存储在第二接地电容415中，缓缓转换成磁场能存储在第二电感414中，最终转换成电能，通过低压直流接口40输出。充放电控制电路41实现了电池的自由充放电，即部分电池释放的电能通过低压直流接口40接入到低压直流总线300中去，电能利用率可达89％以上。

图9为本实用新型具体实施例提供的一种电池分容设备的充放电控制器的实施方式一的电路图，如图9所示，所述充放电控制器413包括第二微控制单元(MCU)4131和复杂可编程逻辑芯片(CPLD)4132，其中，第二MCU4131与所述电压检测电路43和所述电流检测电路44连接，第二MCU用于根据所述电池电压和所述电池电流输出一开关指令；CPLD4132与所述第二微控制单元MCU4131连接，CPLD4132用于根据所述开关指令开关所述第六场效应管411和所述第七场效应管412。

如图9所示，复杂可编程逻辑芯片(CPLD)4132可以采用EPM1270T144C3N芯片，该充放电控制器413通过纯数字方式实现，控制精确，能够满足高性能电池分容需要。

图10为本实用新型具体实施例提供的一种电池分容设备的充放电控制电路的实施方式二的电路图，如图10所示，所述充放电控制器413包括第三微控制单元(MCU)4133和脉冲宽度调制(PWM)芯片4134，其中，第三MCU4133与所述电压检测电路43和所述电流检测电路44连接，第三MCU4133用于根据所述电池电压和所述电池电流输出模拟电压指令；PWM芯片4134与所述第三微控制单元MCU4133连接，PWM芯片4134用于根据所述模拟电压指令开关所述第六场效应管411和所述第七场效应管412。

参见图10，该充放电控制器413主要通过模拟方式通过PWM芯片4134实现对所述第六场效应管411和所述第七场效应管412的控制，抗干扰好，而且实现成本相对较低，符合充电电池分容需要。

图11为本实用新型具体实施例提供的一种电池分容设备的实施方式二的框图，如图11所示，所述电池分容设备还包括显示控制器46，其中，显示控制器46与所述充放电控制电路41连接，显示控制器46用于显示电池的充放电状态。

参照图11，显示控制器46可以为LED，即可以观看电池的充放电状态。

图12为本实用新型具体实施例提供的一种电池分容柜的实施方式三的框图，如图12所示，所述电池分容柜还包括主机600，其中，主机600与所有所述电池分容设备400连接，主机600用于向所有所述电池分容设备400输送充放电切换命令，并显示所有电池的充放电状态和放电容量。

参照图12，主机600可以向所有所述电池分容设备400输送充放电切换命令，还可以设置充电电压，恒流充电和恒压充电之间的转换条件，充电终止条件以及显示所有电池的充放电状态和放电容量等，进一步方便用户的操作。

图13为本实用新型具体实施例提供的一种电池分容柜的AC/DC转换降压器的框图，图13所示，所述AC/DC转换降压器200包括第二电压检测单元20和AC/DC转换降压单元21，其中，第二电压检测单元20用于检测所述直流供电总线300的电压；AC/DC转换降压单元21与所述第二电压检测单元20连接，AC/DC转换降压单元21用于所述直流供电总线300电压小于第二预设电压时启动。

参见图13，第二电压检测单元20检测所述直流供电总线300的电压，如果所述直流供电总线300电压小于第二预设电压时启动，即AC/DC转换降压器200将商业电网100上的市电转换成低压直流电以提供直流总线的电压不低于6V。本实用新型的一个具体实施例中，所述第二预设电压为6V。

参照图3-图13，直流端口20与所述直流供电总线300连接，如果所述直流供电总线300电压大于第二预设电压时电压比较器52接通开关，所述逆变并网电路500将所述直流供电总线300上的电能回送到商业电网。本实用新型的一具体实施例中，所述第二预设电压为7V，本实用新型不以此为限。即，电池分容柜放电侧电池释放的电能过多，电池分容柜充电侧电池用不完，或者没有电池需要充电时，逆变并网电路500将直流供电总线300上多余的电能回送到所述商业电网100，进一步节省电能。

图14为本实用新型具体实施例提供的一种电池分容方法的流程图；如图14所示，所述电池分容方法包括：

S101：AC/DC转换降压器将商业电网上的电转换成低压直流电能输送给直流供电总线；

S102：在充电电池充电阶段，电池分容设备利用所述直流供电总线上的电能对充电电池进行充电；

S103：在充电电池放电阶段，电池分容设备将充电电池释放的电能回送到直流供电总线上；

S104：当所述直流供电总线的电压小于第二预设电压时，启动所述AC/DC转换降压器；

S105：当所述直流供电总线的电压大于等于第二预设电压时，关闭所述AC/DC转换降压器；

S106：当所述直流供电总线的电压小于第一预设电压时，关闭并网逆变电路；以及

S107：当所述直流供电总线电压大于等于第一预设电压时，打开所述并网逆变电路将所述直流供电总线上的电能回传到所述商业电网上。

参照图14，为了便于说明，将很多电池分容设备分成多个电池分容设备组，假如将多个电池分容设备分成三组，分别为第一电池分容设备组、第二电池分容设备组、第三电池分容设备组。首先AC/DC转换降压器将商业电网上的电转换成低压直流电能充入直流供电总线，然后，利用直流供电总线上的电能对第一电池分容设备组内的充电电池进行充电，而后，第一电池分容设备组内的充电电池开始放电，释放电能回收到直流供电总线上，然后，再利用直流供电总线上的电能对第二电池分容设备组内的充电电池进行充电，而后，第二电池分容设备组内的充电电池开始放电，释放电能回收到直流供电总线上，然后，再利用直流供电总线上的电能对第三电池分容设备组内的充电电池进行充电。当然也可以利用直流供电总线上的电能同时对第二和第三电池分容设备组内的充电电池进行充电，本实用新型不以此为限。电池放电时将其释放的电能回送到直流供电总线，以供其它充电电池充电，不足时才会利用市电进行补充，能够有效实现节能效果。

在对充电电池分容之前，由于直流供电总线上没有电能，需要从商业电网上转换电能以便对充电电池充电，充电电池陆续充满后转为分容放电，充电电池释放的电能越来越多，直流供电总线的电压不断升高，例如升高到6V时，差不多够充电电池用的了，这时，AC/DC转换降压器不再向直流供电总线提供低压直流电能了，将电池释放到直流电源总线的电能提供给其他分容设备使用，这样充分利用了释放的电能，达到节能效果。本实用新型的一具体实施例中，第二预设电压为6V。

随着充电电池释放的电能越来越多，例如最后的电池分容设备组中的充电电池放电时，此时已经没有需要充电的电池了，直流供电总线的电压不断升高，例如升高到7V时，需要充电的电池分容设备不能用完直流供电总线上的电能了，这时逆变并网电路将直流供电总线上的电能回传到商业电网上，从而进行进一步回收。本实用新型的一具体实施例中，第一预设电压为7V，本实用新型不以此为限。

下面为本实用新型的一具体实施例，例如，电池分容柜分两面、乒乓操作，就是说这边分容放电释放的能量直接转换到另外的充电所需的能量，如果电能不足由商业电网经过转换提供。下面以3100毫安时电池分容为例进一步说明本实用新型的电能利用率，3100毫安时电池的储存功率是11.47瓦时，如果以7V的直流电压对电池充电，充电的效率为94％，所以充满3100毫安时的电池需要7V提供的功是12.1瓦时，但需要220V市电提供的功是15.1瓦时。通过回收电池释放的电能，电池释放的电能回收到7V直流供电总线里面来的效率达到89％，回收到的功是10.2瓦时，也就是说，本实用新型电能利用率可以达到94％×89％＝83.66％，远高于现有技术的40.3％或者34.6％。如果是电池释放的电能由商业电网回收来计算，由7V逆变到220V并网的逆变效率是76％，能够回收的功是7.76瓦时，此时电能利用率89％×76％＝67.64％，仍远高于现有技术的零回收。

本实用新型提供一种电池分容柜及电池分容方法，将待分容电池分成多组，电池放电时将其释放的电能回送到直流供电总线，以供其它电池充电使用，不足时才会利用市电进行充电，当电池释放的电能过多，其它电池用不完时，这时电池释放的电能通过并网逆变器返回到商业电网，只有第一组待分容电池充电完全利用商业电网的电能，其余各组待分容电池均可利用其它电池释放的电能，不但有效利用了电池释放的电能，而且最大程度地减少了市电与低压直流电的逆变，电能利用率达83.66％以上，能够有效实现节能效果，并且还大大减少了热量排放，保证操作室的温度不会太高。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一电池分容柜，其特征在于，所述电池分容柜包括：

商业电网(100)，用于向充电电池提供电能；

AC/DC转换降压器(200)，与所述商业电网(100)连接，用于将所述商业电网(100)上的电转换成低压直流电能；

直流供电总线(300)，与所述AC/DC转换降压器(200)连接；以及

多个电池分容设备(400)，与所述直流供电总线(300)连接，用于在充电电池充电阶段利用所述直流供电总线(300)上的电能对充电电池充电，并在充电电池放电阶段将充电电池释放的电能回送到所述直流供电总线(300)上以便对其它充电电池充电。

2.如权利要求1所示的电池分容柜，其特征在于，所述电池分容柜还包括：

逆变并网电路(500)，连接于所述商业电网(100)和所述直流供电总线(300)之间，用于将所述直流供电总线(300)上的电能逆变回送到所述商业电网(100)。

3.如权利要求2所示的电池分容柜，其特征在于，所述逆变并网电路(500)包括：

一直流端口(50)，与所述直流供电总线(300)连接；

一电能回收开关(51)，与所述直流端口(50)连接；

一电压比较器(52)，与所述直流端口(50)和所述电能回收开关(51)连接，用于所述直流端口(50)的电压大于第一预设电压时接通所述电能回收开关(51)；

一高频升压器(53)，与所述电能回收开关(51)和直流端口(50)连接，用于将所述直流供电总线(300)上的所述低压直流电升压为高压电；

一整流滤波器(57)，与高频升压器(53)连接，用于将高频高压的交流信号整流成平稳的高压直流电；

一放电控制器(54)，与所述整流滤波器(57)连接，用于控制所述高压直流电变成变化直流电；

一换相管理器(55)，与所述放电控制器(54)连接，用于将所述变化直流电转换成标准市电；

一市电端口(56)，与所述换相管理器(55)连接，用于将所述换相管理器(55)输出的标准市电回送到所述商业电网(100)。

4.如权利要求3所示的电池分容柜，其特征在于，所述放电控制器(54)包括：

一第一场效应管(541)，其漏极与所述整流滤波器(57)连接；

一第一二极管(542)，其正向端接高压地，反向端与所述第一场效应管(541)的源极连接，用于续流；

一第一控制单元(543)，与所述第一场效应管(541)的栅极连接，用于控制所述第一场效应管(541)的开关以实现所述变化直流电所述向换相管理器(55)传送；

一第一电感(544)，其一端与所述第一场效应管(541)的源极连接；

一第一接高压地电容(545)，设置于所述第一电感(544)和高压地之间，用于与所述第一电感(544)构成积分电路以滤波后产生100HZ变化的半波直流电；

一第二二极管(546)，其正向端与所述第一接高压地电容(545)连接，反向端与所述换相管理器(55)连接，用于防止所述商业电网(100)上的电能经过换相管理器(55)整流后流向所述放电控制器(54)。

5.如权利要求4所示的电池分容柜，其特征在于，所述第一控制单元(543)包括：

一第一脉冲宽度调制PWM芯片(5431)，与所述第一场效应管(541)的栅极连接，用于控制所述第一场效应管(541)的开关；一第一电压检测单元(5433)，与所述整流滤波器(57)、所述换相管理器(55)和所述第一脉冲宽度调制PWM芯片(5431)连接，用于根据两个电压差控制所述第一脉冲宽度调制PWM芯片(5431)输出占空比的大小；

一电流检测单元(5434)，与所述换相管理器(55)连接，用于检测电流信号并根据检测结果控制第一脉冲宽度调制PWM芯片(5431)的输出占空比大小；

一相位检测单元(5435)，与所述换相管理器(55)连接和所述第一脉冲宽度调制PWM芯片(5431)，用于根据所述换相管理器(55)电压相位，调整所述第一脉冲宽度调制PWM芯片(5431)占空比发生时刻。

6.如权利要求1所示的电池分容柜，其特征在于，所述电池分容设备(400)包括：

一低压直流接口(40)，与所述的直流供电总线(300)连接；

一充放电控制电路(41)，与所述低压直流接口(40)连接；

一电池端口(42)，与所述充放电控制电路(41)连接，用于容置充电电池；

一电压检测电路(43)，与所述充放电控制电路(41)和所述电池端口(42)连接，用于检测充电电池电压；

一电流检测电路(44)，与所述充放电控制电路(41)和所述电池端口(42)连接，用于检测充电电池电流。

7.如权利要求6所示的电池分容柜，其特征在于，所述充放电控制电路(41)包括：

一第六场效应管(411)，其漏极与所述低压直流接口(40)连接；

一第七场效应管(412)，其源极接地，漏极与所述第六场效应管(411)的源极连接；

一充放电控制器(413)，分别与所述第六场效应管(411)和所述第七场效应管(412)的栅极连接，用于控制所述第六场效应管(411)和所述第七场效应管(412)的开关以实现充电电池的充放电；

一第二电感(414)，其一端与所述第六场效应管(411)的源极连接，用于缓慢对充电电池充电或者缓慢释放充电电池电流；以及

一第二接地电容(415)，其正极与所述第二电感(414)的另一端和所述电池端口(42)连接，负极接地，用于所述第二电感(414)充电电压过大或充电电池放电电流过大时存储电能。

8.如权利要求7所示的电池分容柜，其特征在于，所述充放电控制器(413)包括：

一第二微控制单元MCU(4131)，与所述电压检测电路(43)和所述电流检测电路(44)连接，用于根据所述充电电池电压和所述充电电池电流输出一开关指令；以及

一复杂可编程逻辑芯片CPLD(4132)，与所述第二微控制单元MCU(4131)连接，用于根据所述开关指令开关所述第六场效应管(411)和所述第七场效应管(412)。

9.如权利要求7所示的电池分容柜，其特征在于，所述充放电控制器(413)包括：

一第三微控制单元MCU(4133)，与所述电压检测电路(43)和所述电流检测电路(44)连接，用于根据所述充电电池电压和所述充电电池电流输出一开关指令；以及

一脉冲宽度调制PWM芯片(4134)，与所述第三微控制单元MCU(4133)连接，用于根据所述开关指令开关所述第六场效应管(411)和所述第七场效应管(412)。

10.如权利要求1所述的电池分容柜，其特征在于，所述AC/DC转换降压器(200)包括：

一第二电压检测单元(20)，用于检测所述直流供电总线(300)的电压；以及

一AC/DC转换降压单元(21)，与所述第二电压检测单元(20)连接，用于所述直流供电总线(300)电压小于第二预设电压时启动。