CN209844611U - 电池充放电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池充放电设备，涉及电池生产技术领域。本实用新型提供的电池充放电设备，用于第一电池模块和第二电池模块相互充放电，包括单向DC/DC变换器和用于切换单向DC/DC变换器转变方向的开关，第一电池模块和第二电池模块均与单向DC/DC变换器连接；该电池充放电设备还包括用于给第一电池模块或第二电池模块补充电能的补电装置。该电池充放电设备用于电池模块之间进行充放电，电池放出的电得到极大利用，从而节能效率高；开关切换单向DC/DC变换器的电压转变方向，结构简单，且成本低。

Description

电池充放电设备

技术领域

本实用新型涉及电池生产技术领域，尤其是涉及一种电池充放电设备。

背景技术

随着新能源(太阳能、风能等)、电动车、应急备用电源等的推广和应用，全球对电池的需求量大幅增长。电池在生产过程中需要电池充放电设备来进行充放电，以活化、分容和分类，尤其是电池放电时，不仅电池放电的电量白白浪费掉，而且还要消耗掉一部分充放电设备的电量，十分可惜。

针对上述情况，有人设计出了带有能量反馈的电池充放电设备，理论上可以节省60％以上的电。附图中，图1为现有技术提供的电池充放电设备的原理示意图，如图所示：包括多个电池组300’和相应数量的双向DC-DC变换器(Direct current-Direct currentconverter)100’，电池组300’通过双向DC-DC变换器100’连接到直流母线200’，还包括控制器400’和触摸屏500’。电池组300’的充放电状态不同，有的处于放电状态，有的处于充电状态。需要放电的电池组300’释放的电能通过双向DC-DC变换器100’反馈到直流母线200’上；与此同时，需要充电的电池组300’通过双向DC-DC变换器100’从直流母线200’获取电能。上述方案要求一个电池组300’在放电时，必须同时有另外的电池组300’需要充电，否则，为了保持直流母线200’上的电压稳定，必须通过负载将放电的电池组300’放出的电及时消耗掉。这里需要说明的是，通过DC-AC变换器(Direct current-Alternating currentconverter)将放电的电池组300’放出的电反馈到电网是不被允许的，会污染电网。

在大工厂中，生产线上通常有很多电池组300’在充放电，上述方案的节能率接近理论值，比较适用；但在小工厂中，由于充放电的电池组300’往往较少，很难做到一个电池组300’放电时，恰好有另外的电池组300’需要充电，从而需要通过负载消耗电池组300’放出的电，所以节能率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电池充放电设备，以缓解现有技术中存在的电池组较少时，充放电的节能率较低的技术问题。

本实用新型提供的电池充放电设备，用于第一电池模块和第二电池模块相互充放电，包括单向DC/DC变换器和用于切换所述单向DC/DC变换器电压转变方向的开关，所述第一电池模块和所述第二电池模块均与所述单向DC/DC变换器连接；

所述电池充放电设备还包括用于给所述第一电池模块或所述第二电池模块补充电能的补电装置。

进一步的，所述第一电池模块放电时，所述第二电池模块充电；所述第一电池模块充电时，所述第二电池模块放电；

所述第一电池模块和所述第二电池模块均包括至少一个电池或电池组。

进一步的，所述开关包括电子开关。

进一步的，还包括控制器，所述单向DC/DC变换器和所述补电装置均与所述控制器连接。

进一步的，还包括与所述控制器连接的触摸屏。

进一步的，所述第一电池模块和所述控制器之间连接有第一电池管理装置，所述第二电池模块和所述控制器之间连接有第二电池管理装置。

进一步的，还包括用于监控所述第一电池模块和所述第二电池模块的充放电过程的监控装置，所述监控装置与所述控制器连接。

进一步的，所述补电装置包括AC/DC变换器和电源。

进一步的，所述电源为市电，所述AC/DC变换器将市电转化为所述第一电池模块或所述第二电池模块所需补充的电能。

进一步的，所述补电装置能够将太阳能或风能转化为所述第一电池模块或所述第二电池模块所需补充的电能。

本实用新型提供的电池充放电设备能够获得以下有益效果：

本实用新型提供的电池充放电设备，用于第一电池模块和第二电池模块相互充放电，包括连接于两个电池模块之间的单向DC/DC变换器、用于切换单向DC/DC变换器电压转变方向的开关以及用于给电池模块补充电能的补电装置。

使用该电池充放电设备对第一电池模块和第二电池模块进行充放电时，将第一电池模块和第二电池模块均与单向DC/DC变换器相连。当第一电池模块放电、第二电池模块充电时，第一电池模块放出的电经单向DC/DC变换器转变后，充到第二电池模块中。如果第一电池模块放出的电的电量不能满足第二电池模块的需求，则由补电装置补充第二电池模块所需的电量的差额。当第一电池模块充电，第二电池模块放电时，利用开关切换单向DC/DC变换器的转变方向，第二电池模块放出的电经单向DC/DC变换器转变后，充到第一电池模块中。如果第二电池模块放出的电的电量不能满足第一电池模块的需求，则由补电装置补充第一电池模块所需的电量的差额。

该电池充放电设备主要应用到单向DC/DC变换器，并利用开关切换其转变方向，从而实现电池模块之间充放电方向的转变，结构简单；单向DC/DC变换器的价格低，所以能够降低成本；电池模块放出的电可以最大限度地得以利用，从而提高了电池充放电时的节能效率；此外，该电池充放电设备适用于电池组数量较少的情况，结构简单，成本低，节能效率高，所以非常适合小规模电池生产企业。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的电池充放电设备的原理示意图；

图2为本实用新型实施例提供的电池充放电设备的原理示意图。

图标：100’-双向DC/DC变换器；200’-直流母线；300’-电池组；400’-控制器；500’-触摸屏；100-单向DC/DC变换器；200-补电装置；300-第一电池模块；400-第二电池模块；500-控制器；600-触摸屏；700-第一电池管理装置；800-第二电池管理装置；900-监控装置。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实施例提供一种电池充放电设备，用于第一电池模块300和第二电池模块400相互充放电，包括单向DC/DC变换器100和用于切换单向DC/DC变换器100转变方向的开关，第一电池模块300和第二电池模块400均与单向DC/DC变换器100连接；该电池充放电设备还包括用于给第一电池模块300或第二电池模块400补充电能的补电装置200。

本实施例提供的电池充放电设备，用于第一电池模块300和第二电池模块400相互充放电，包括连接于两个电池模块之间的单向DC/DC变换器100、用于切换单向DC/DC变换器100转变方向的开关以及用于给电池模块补充电能的补电装置200。

使用该电池充放电设备对第一电池模块300和第二电池模块400进行充放电时，将第一电池模块300和第二电池模块400均与单向DC/DC变换器100相连。当第一电池模块300放电、第二电池模块400充电时，第一电池模块300放出的电经单向DC/DC变换器100转变后，充到第二电池模块400中。如果第一电池模块300放出的电的电量不能满足第二电池模块400的需求，则由补电装置200补充第二电池模块400所需的电量的差额。当第一电池模块300充电，第二电池模块400放电时，利用开关切换单向DC/DC变换器100的转变方向，第二电池模块400放出的电经单向DC/DC变换器100转变后，充到第一电池模块300中。如果第二电池模块400放出的电的电量不能满足第一电池模块300的需求，则由补电装置200补充第一电池模块300所需的电量的差额。

而现有技术中，如图1所示，现有电池充放电设备包括多个电池组300’和相应数量的双向DC/DC变换器100’，电池组300’通过双向DC/DC变换器100’连接到直流母线200’，需要放电的电池组300’释放的电能通过双向DC/DC变换器100’反馈到直流母线200’上，需要充电的电池组300’通过双向DC/DC变换器100’从直流母线200’获取电能。

相对于现有技术，本实施例提供的电池充放电设备主要应用到单向DC/DC变换器100，并利用开关切换其转变方向，从而实现电池模块之间充放电方向的转变，结构简单；单向DC/DC变换器100的价格低，所以能够降低成本；电池模块放出的电可以最大限度地得以利用，从而提高了电池充放电时的节能效率；此外，该电池充放电设备适用于电池组数量较少的情况，成本低，节能效率高，所以非常适合小规模电池生产企业。

具体的，第一电池模块300的正极与单向DC/DC变换器100连接，第二电池模块400的正极与单向DC/DC变换器100连接，第一电池模块300的负极与第二电池模块400的负极相连。

本实施例中，第一电池模块300放电时，第二电池模块400充电；第一电池模块300充电时，第二电池模块400放电；第一电池模块300和第二电池模块400均可以包括至少一个电池或电池组。

具体的，第一电池模块300和第二电池模块400均可以包括多个电池或电池组，且电池或电池组之间可以存在串联或并联关系。

本实施例中，开关可以包括电子开关。电子开关切换单向DC/DC变换器100的转变方向，电子开关切换能够做到切换安全、及时和快捷。

具体的，本实施例中，开关也可以包括机械开关。手动控制机械开关可以避免电子开关相关元器件故障所带来的误操作。

本实施例中，如图2所示，电池充放电设备还可以包括控制器500，单向DC/DC变换器100和补电装置200均与控制器500连接。控制器500可以控制单向DC/DC变换器100的电子开关，从而切换单向DC/DC变换器100的转变方向。当放电的电池模块所放出的电的电量不能满足需要充电的电池模块的需求时，控制器500控制补电装置200向需要补充电能的电池模块补充相应差额的电量，从而满足其充电需求。

具体的，补电装置200可以与需要补充电能的充电电池模块相连，也可以与单向DC/DC变换器100相连。

优选地，继续如图2所示，补电装置200与单向DC/DC变换器100相连。当电子开关切换单向DC/DC变换器100的转变方向时，补电装置200同时改变电能补给的对象，从而极大地减少了将补电装置200连接到需要补充电能的电池模块上和从补充完电能的电池模块上将补电装置200拆卸下来的操作，提高了工作效率，且有效避免了上述连接和拆卸补电装置200操作所带来的安全隐患。

本实施例中，电池充放电设备还可以包括与控制器500连接的触摸屏600。采用触摸屏600作为人机交互界面，操作人员可以通过触摸屏600下达充放电的相关指示，比如充放电的方向等，还可以了解相应的充放电进程等信息。

本实施例中，继续如图2所示，第一电池模块300和控制器500之间可以连接有第一电池管理装置700，第二电池模块400和控制器500之间可以连接有第二电池管理装置800。第一电池管理装置700用于检测第一电池模块300的电压、电流、温度和内压等信息，第二电池管理装置800用于检测第二电池模块400的电压、电流、温度和内压等信息。通过第一电池管理装置700和第二电池管理装置800获取第一电池模块300和第二电池模块400的相关信息，并针对相关信息及时采取措施，比如电压过高时及时停止充电，从而能够预防第一电池模块300和第二电池模块400出现过度充电或过度放电的现象，有效降低电池模块遭受损伤的情况发生，提高电池模块的使用寿命。

具体的，第一电池管理装置700和第二电池管理装置800均可以为BMS(BatteryManagement System，电池管理系统)。BMS为常见的现有技术，能够实现准确估测SOC(Stateof Charge，荷电状态)和动态监测的功能。其中，准确估测SOC，即准确估测电池模块的电池的剩余电量，保证SOC维持在合理的范围内，从而预防由于过度充电或过度放电对电池造成损伤，并随时显示电池的荷电状态。动态监测是指在电池充放电过程中，实时采集电池模块中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池模块总电压，从而预防电池发生过度充电或过度放电现象。同时能够及时给出电池状况，挑选出有问题的电池。此外，还要建立每块电池的使用历史档案，为进一步优化和开发提供资料，为离线分析提供数据支持。

本实施例中，继续如图2所示，电池充放电设备还可以包括用于监控第一电池模块300和第二电池模块400的充放电过程的监控装置900，监控装置900与控制器500连接。监控装置900可以实时跟踪整个充放电设备的工作进程和工作状态，并加以呈现，也可以呈现各电池模块的状态，所以能够提高生产管理效率，并有效预防安全事故的发生。

具体的，监控装置900可以具备RS485通信远程控制功能。当通过监控装置900发现发生非正常情况时，操作人员可以通过远程控制功能及时采取相应措施，从而减少事故的发生，提高生产安全性。

本实施例中，继续如图2所示，补电装置200可以包括AC/DC变换器和电源。AC/DC变换器能够将电源的交流电转变成第一电池模块300或第二电池模块400需要的直流电，从而能够对第一电池模块300或第二电池模块400进行电能补给。

具体的，AC/DC变换器与控制器500连接，接受控制器500的控制；此外，AC/DC变换器可以与第一电池模块300或第二电池模块400相连，也可以与单向DC/DC变换器100相连。

AC/DC变换器与第一电池模块300或第二电池模块400相连，是指：当第一电池模块300充电而第二电池模块400放出的电的电量不能满足第一电池模块300的需求时，将AC/DC变换器连接到第一电池模块300，AC/DC变换器将交流电转变成第一电池模块300所需的直流电，补充第一电池模块300所需的电量的差额，待第一电池模块300充电完毕后，将AC/DC变换器从第一电池模块300拆下；当第二电池模块400充电而第一电池模块300放出的电的电量不能满足第二电池模块400的需求时，将AC/DC变换器连接到第二电池模块400，AC/DC变换器将交流电转变成第二电池模块400所需的直流电，补充第二电池模块400所需的电量的差额，待第二电池模块400充电完毕后，将AC/DC变换器从第二电池模块400拆下。

优选地，继续如图2所示，AC/DC变换器与单向DC/DC变换器100相连。当电子开关切换单向DC/DC变换器100的转变方向时，AC/DC变换器同时改变电能补给的对象，从而极大地减少了将AC/DC变换器连接到需要补充电能的电池模块上和从补充完电能的电池模块上将AC/DC变换器拆卸下来以及搬运的操作，提高了工作效率，且有效避免了上述连接和拆卸AC/DC变换器操作所带来的安全隐患。

具体的，电源可以为市电，AC/DC变换器将市电转化为第一电池模块300或第二电池模块400所需补充的电能。市电取用方便，且利用市电进行充电的技术也非常成熟。

本实施例中，补电装置200能够将太阳能或风能转化为第一电池模块300或第二电池模块400所需补充的电能。利用清洁能源对第一电池模块300或第二电池模块400进行电能补给，使得该实施例在提高电池充放电节能率的同时，能够节约能源。

需要说明的是，本实施例中，补电装置200只要能够提供第一电池模块300或第二电池模块400所需的电能即可，对于补电装置200的能量来源及能量转变装置等均不作特殊限定。

综上，如图1所示，使用本实施例提供的电池充放电设备对第一电池模块300和第二电池模块400进行充放电时，连接步骤可以包括：将第一电池模块300的正极和第二电池模块400的正极连接至单向DC/DC变换器100，并将第一电池模块300的负极与第二电池模块400的负极相连；将第一电池管理装置700连接至第一电池模块300，将第二电池管理装置800连接至第二电池模块400；连接补电装置200至单向DC/DC变换器100；将第一电池管理装置700、第二电池管理装置800、补电装置200、单向DC/DC变换器100、触摸屏600和监控装置900等与控制器500连接。

需要说明的是：本实施例对以上步骤的先后次序不作限定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电池充放电设备，其特征在于，用于第一电池模块(300)和第二电池模块(400)相互充放电，包括单向DC/DC变换器(100)和用于切换所述单向DC/DC变换器(100)电压转变方向的开关，所述第一电池模块(300)和所述第二电池模块(400)均与所述单向DC/DC变换器(100)连接；

所述电池充放电设备还包括用于给所述第一电池模块(300)或所述第二电池模块(400)补充电能的补电装置(200)。

2.根据权利要求1所述的电池充放电设备，其特征在于，所述第一电池模块(300)放电时，所述第二电池模块(400)充电；所述第一电池模块(300)充电时，所述第二电池模块(400)放电；

所述第一电池模块(300)和所述第二电池模块(400)均包括至少一个电池或电池组。

3.根据权利要求2所述的电池充放电设备，其特征在于，所述开关包括电子开关。

4.根据权利要求1所述的电池充放电设备，其特征在于，还包括控制器(500)，所述单向DC/DC变换器(100)和所述补电装置(200)均与所述控制器(500)连接。

5.根据权利要求4所述的电池充放电设备，其特征在于，还包括与所述控制器(500)连接的触摸屏(600)。

6.根据权利要求4或5所述的电池充放电设备，其特征在于，所述第一电池模块(300)和所述控制器(500)之间连接有第一电池管理装置(700)，所述第二电池模块(400)和所述控制器(500)之间连接有第二电池管理装置(800)。

7.根据权利要求6所述的电池充放电设备，其特征在于，还包括用于监控所述第一电池模块(300)和所述第二电池模块(400)的充放电过程的监控装置(900)，所述监控装置(900)与所述控制器(500)连接。

8.根据权利要求1所述的电池充放电设备，其特征在于，所述补电装置(200)包括AC/DC变换器和电源。

9.根据权利要求8所述的电池充放电设备，其特征在于，所述电源为市电，所述AC/DC变换器将市电转化为所述第一电池模块(300)或所述第二电池模块(400)所需补充的电能。

10.根据权利要求1所述的电池充放电设备，其特征在于，所述补电装置(200)能够将太阳能或风能转化为所述第一电池模块(300)或所述第二电池模块(400)所需补充的电能。