CN215009653U - 电池模组端电压调节电路及装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电池模组端电压调节电路及装置，涉及电源领域，包括：交流整流单元，其输入端接收交流电，输出端连接直流母线，用于将所述交流电变换为直流母线电压；电池充放电单元，其第一端连接所述直流母线，第二端连接电池模组，用于将所述第一端的所述直流母线电压变换为所述第二端的直流电压而为电池模组充电，或将所述第二端的直流电压变换为所述第一端的所述直流母线电压；以及耗能放电单元，连接所述直流母线，电池模组通过所述电池充放电单元和所述耗能放电单元放电，以使设计简单，且可标准化。
Description
技术领域
本发明涉及电源领域，尤其涉及一种电池模组端电压调节电路。
背景技术
大规模串并联电池模组是当前众多电气领域必不可少的系统组件，如作为电动汽车供能单元或光伏逆变系统的储能单元。一般由多个电芯(cell)串并联组成一个电池模组(module)，再由多个电池模组串并联组成一个储能或供电电池包(package)，以作为储能单元或供能单元。
当电池包内某一电池模组需要进行替换时，新电池模组需要在替换前将自身容量调节至一个合适的值，以保证整个电池包容量均衡。而电池模组容量与电池模组端电压高度相关，因此在实际操作中，调节电池模组端电压可以视为调节其容量。业界通常采用交流整流单元将交流电(AC)变换为直流电(DC)为电池模组充电，并采用放电单元为电池模组放电，以实现其端电压的调节。
具体的，可参阅图1，图1为现有技术一实施例的电池模组端电压调节电路示意图。如图1所示，该电池模组端电压调节电路包括交流整流单元110，其将交流电(AC)变换为直流电(DC)而为电池模组130充电，并包括逆变放电单元120，其将直流电(DC)变换为交流电(AC)而为电池模组130放电，而实现调节电池模组130的端电压。然，由于逆变放电在世界上部分国家和地区有严格限制，因此应用受到限制。成本低廉的电阻负载放电模式成为业界一种普遍选择，特别是在大功率、大电流放电的应用场合，电阻放电是最有效且低成本的实现方案。但使用电阻放电方案在控制上有诸多劣势。具体的，请参阅图2所示，图2为现有技术另一实施例的电池模组端电压调节电路示意图。其将电阻R和开关S1串联组成放电回路121，通过控制开关S1导通或关断实现接通或关断放电回路121，而实现对电池模组130的定电阻放电，但放电过程中，由于电池模组130电压的变化，无法实现一般容量检测或均衡要求的恒定电流放电条件。进一步地，请再参阅图3，图3为现有技术另一实施例的电池模组端电压调节电路示意图。如图3所示，其使用功率器件PD替代图2的放电回路121中的开关S1而构成放电单元122，并控制功率器件PD工作在线性区，则可以实现恒定电流放电，但由于功率器件PD的耗散功耗限制，一般功率器件PD上可以承担的电压变化量不超过50V，也即意味着放电过程中电池模组130的电压变化范围不超过50V，然其针对不同的放电电流，需要使用不同的电阻阻值，因此无法大批量制造。进一步的，请再参阅图4，图4为现有技术另一实施例的电池模组端电压调节电路示意图。其采用一种折中的做法，将多条由电阻(R1、R2……Rn)和开关(S1、S2……Sn)串联形成的串联支路并联组成放电回路，并将功率器件PD与放电回路串联而构成放电单元123，而实现切换电阻，扩大系统的恒流可实现范围。但，如果需要满足宽电压范围且恒定放电电流可任意设置的要求，只能使用DC/DC变流器放电单元124作为放电单元，具体可参阅图5所示的现有技术另一实施例的电池模组端电压调节电路示意图，但常规使用DC/DC变流器放电单元进行放电往往无法满足高电流和电压控制精度的要求。
发明内容
本发明提供一种电池模组端电压调节电路，包括：交流整流单元，其输入端接收交流电，输出端连接直流母线，用于将所述交流电变换为直流母线电压；电池充放电单元，其第一端连接所述直流母线，第二端连接电池模组，用于将所述第一端的所述直流母线电压变换为所述第二端的直流电压而为电池模组充电，或将所述第二端的直流电压变换为所述第一端的所述直流母线电压；以及耗能放电单元，连接所述直流母线，电池模组通过所述电池充放电单元和所述耗能放电单元放电。
更进一步的，耗能放电单元包括：至少一个包括电阻和开关串联形成的放电支路以及至少一个DC/DC变流器，并所述放电支路的第一端和所述DC/DC变流器的第一端均连接所述直流母线，所述放电支路和所述DC/DC变流器的第二端均接地。
本发明还提供一种电池模组端电压调节装置，包括：交流整流单元，其输入端接收交流电，输出端连接直流母线，用于将所述交流电变换为直流母线电压；电池充放电单元，其第一端连接所述直流母线，第二端连接电池模组，用于将所述第一端的所述直流母线电压变换为所述第二端的直流电压而为电池模组充电，或将所述第二端的直流电压变换为所述第一端的所述直流母线电压；耗能放电单元，包括至少一个包括电阻和开关串联形成的放电支路以及至少一个DC/DC变流器，并所述放电支路的第一端和所述DC/DC变流器的第一端均连接所述直流母线，所述放电支路和所述DC/DC变流器的第二端均接地；以及控制和采样单元，控制和采样单元连接耗能放电单元内的每一放电支路和DC/DC变流器、交流整流单元和电池充放电单元，用于输出控制信号至每一放电支路内的开关及DC/DC变流器内的开关、交流整流单元内的开关和电池充放电单元内的开关，而控制使得电池模组端电压调节电路工作在充电模式或放电模式，在充电模式中交流整流单元内的开关和电池充放电单元内的开关工作而为电池模组充电，在放电模式中电池充放电单元内的开关、每一放电支路内的开关及DC/DC变流器内的开关工作而为电池模组放电。
更进一步的，控制和采样单元还连接电池模组，用于采样电池模组的端电压，当电池模组的端电压低于充电阈值时，控制和采样单元控制电池模组端电压调节电路工作在充电模式，当电池模组的端电压高于放电阈值时，控制和采样单元控制电池模组端电压调节电路工作在放电模式而使电池模组通过电池充放电单元和耗能放电单元放电。
更进一步的，其中一放电支路的设计功率为其它放电支路的设计功率的1/n，其中n为大于1的整数。
更进一步的，放电支路和DC/DC变流器的设计功率相等。
更进一步的，控制和采样单元控制使得耗能放电单元内接通的放电支路的个数依次减小直至仅DC/DC变流器单独工作放电至放电结束。
更进一步的，控制和采样单元控制使得耗能放电单元内的放电支路接通或关断而使所有放电支路实现的放电功率逐渐减小直至仅DC/DC变流器单独工作放电至放电结束。
更进一步的，放电支路内的开关为功率器件。
更进一步的，在关断放电支路的过程中控制其中的功率器件工作在线性区。
附图说明
图1为现有技术一实施例的电池模组端电压调节电路示意图。
图2为现有技术另一实施例的电池模组端电压调节电路示意图。
图3为现有技术另一实施例的电池模组端电压调节电路示意图。
图4为现有技术另一实施例的电池模组端电压调节电路示意图。
图5为现有技术另一实施例的电池模组端电压调节电路示意图。
图6为本发明一实施例的电池模组端电压调节电路示意图。
图7为本发明另一实施例的电池模组端电压调节电路示意图。
图8为本发明一实施例的电池模组端电压调节装置示意图。
图9为图8所示的电池模组端电压调节装置一实施例的控制原理示意图。
图10为图8所示的电池模组端电压调节装置另一实施例的控制原理示意图。
图11为图8所示的电池模组端电压调节装置一实施例的控制波形示意图。
图12为图8所示的电池模组端电压调节装置另一实施例的控制波形示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大，自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一实施例中，在于提供一种电池模组端电压调节电路，请参阅图6所示的本发明一实施例的电池模组端电压调节电路示意图，其包括：交流整流单元210，其输入端接收交流电(AC In)，输出端连接直流母线(DC BUS)，用于将所述交流电变换为直流母线电压Vbus；电池充放电单元250，其第一端连接所述直流母线(DC BUS)，第二端连接电池模组230，用于将所述第一端的所述直流母线电压Vbus变换为所述第二端的直流电压(DC out)而为电池模组230充电，或将所述第二端的直流电压(DC out)变换为所述第一端的所述直流母线电压Vbus；耗能放电单元220，连接所述直流母线(DC BUS)，电池模组230通过所述电池充放电单元250和所述耗能放电单元220放电。
如此，电池模组端的充放电恒流恒压精确控制由电池充放电单元250承担，并由于所述直流母线上的直流母线电压Vbus基本恒定，或仅在一个极小范围内变化(如3V以内)，耗能放电单元220则仅承担按所需放电功率调节的功能即可，而无需理会不同电池模组的电压等级不同，因此设计简单，且可标准化。
在一实施例中，交流整流单元210可为任何的AC/DC变流器，只要能实现交流电到直流电的变换即可，本申请对其具体结构不做限定。
在一实施例中，电池充放电单元250为双向DC/DC变流器，用于实现直流母线电压Vbus与直流电压(DC out)之间的相互转换，其可为双向全桥变换器、buck-boost变换器等可实现直流电双向变换的变换器。
更进一步的，请参阅图7，图7为本发明另一实施例的电池模组端电压调节电路示意图。相较于图6所示的电池模组端电压调节电路，图7所示的电池模组端电压调节电路中的耗能放电单元220包括：至少一个包括电阻R和开关S串联形成的放电支路222以及至少一个DC/DC变流器221，并所述放电支路222的第一端和所述DC/DC变流器221的第一端均连接所述直流母线(DC BUS)，所述放电支路222和所述DC/DC变流器的第二端均接地，而形成并联放电结构。控制使得放电支路222内的开关导通或关断，而使得DC/DC变流器221与放电支路222配合工作而为电池模组230放电。在放电过程中，DC/DC变流器221工作，可使直流母线电压Vbus保持某一恒定值，或仅在一个极小范围内变化(如3V以内)，该值一般略高于交流整流单元210的恒压输出值。DC/DC变流器221与放电支路222配合工作，可以实现整个系统全范围内线性调节放电功率。另由于直流母线电压Vbus基本恒定，放电支路222中的电阻阻值可以根据本身功率配置简单确定，大批量制造，而无需理会不同电池模组的电压等级的不同。
在一实施例中，DC/DC变流器221的具体结构本发明并不做限定，只要能实现DC电至DC电的变换即可。
本发明还提供一种电池模组端电压调节装置。具体的，请参阅图8所示的本发明一实施例的电池模组端电压调节装置示意图，相对于图7所示的电池模组端电压调节电路，还包括：控制和采样单元260，控制和采样单元260连接耗能放电单元220内的每一放电支路222和DC/DC变流器221、交流整流单元210和电池充放电单元250，用于输出控制信号至每一放电支路222内的开关S及DC/DC变流器221内的开关、交流整流单元210内的开关和电池充放电单元250内的开关，而控制使得电池模组端电压调节电路工作在充电模式或放电模式，在充电模式中交流整流单元210内的开关和电池充放电单元250内的开关工作而为电池模组230充电，在放电模式中电池充放电单元250内的开关、每一放电支路222内的开关S及DC/DC变流器221内的开关工作而为电池模组230放电。
在一实施例中，如图8所示，控制和采样单元260还连接电池模组230，用于采样电池模组230的端电压，当电池模组230的端电压低于充电阈值时，控制和采样单元260控制电池模组端电压调节电路工作在充电模式，当电池模组230的端电压高于放电阈值时，控制和采样单元260控制电池模组端电压调节电路工作在放电模式而使电池模组230通过电池充放电单元250和耗能放电单元220放电。
放电支路222及DC/DC变流器221的功率等级可使用不同的配置方法，以放电支路222的个数为3为例，一实施例中是放电支路222和DC/DC变流器221平均分配，即使用Pmax/4作为放电支路222和DC/DC变流器221的设计功率，其中Pmax为系统设计功率，此时，DC/DC变流器221的设计功率均仅为系统功率的25％，可降低DC/DC变流器221的设计难度及成本，并由于所述直流母线上的直流母线电压Vbus基本恒定，或仅在一个极小范围内变化(如3V以内)，放电支路222仅承担按所需放电功率调节的功能即可，而无需理会不同电池模组的电压等级不同，因此设计简单，且可标准化。当然上述的“平均”并非绝对的“平均”，也即放电支路222和DC/DC变流器221的设计功率并非完全相等，其可以有10％以内的偏差，更优的，其可以有5％以内的偏差。
在一实施例中，设计使得DC/DC变流器221的设计功率为放电支路222中的设计功率最小者的设计功率的103％至105％之间，以减小放电功率切换时的波动，而实现放电功率连续可调，并减小切换放电功率时对负载端的影响。
另一实施例中，也可为放电支路222和DC/DC变流器221不平均分配，如为P1：P2：P3：PDC/DC＝1：2：4：1，P1、P2、P3和PDC/DC分别为第一放电支路、第二放电支路、第三放电支路和DC/DC变流器221的设计功率，该设计可将DC/DC变流器221的设计功率进一步减小到系统功率的12.5％，而进一步降低设计难度及系统成本，且放电支路222仍仅承担按所需放电功率调节的功能即可，而无需理会不同电池模组的电压等级不同，因此设计简单，且可标准化。
在放电模式中，放电支路222与DC/DC变流器221配合工作为电池模组230放电。具体的工作原理如下：
在一实施例中，DC/DC变流器221的设计功率可留出不超过10％的裕量，以便在功率切换时，DC/DC不会工作在90％以上或10％以下负载状态，而提高其稳定性。为达到DC/DC变流器221的设计功率留出不超过10％的裕量，各放电支路222需要进行切换，一般情况下，随着放电功率的减小，DC/DC变流器221的输出功率将减小，当达到切换临界点(一般设置为DC/DC变流器221设计功率的10％)，降低放电支路222承担的放电功率。以此类推，直到电池模组230达到放电阈值。以放电支路222的个数为3，系统设计功率为3000W为例，在第一实施例中，设计使得第一放电支路P1、第二放电支路P2和第三放电支路P3的设计功率为750W，DC/DC变流器221的设计功率为800W，直流母线上的直流母线电压Vbus为48V，第一放电支路P1、第二放电支路P2和第三放电支路P3内的电阻阻值约为3欧姆，DC/DC变流器221同样可使用电阻负载，负载阻值约为2.9欧姆。初始放电，控制和采样单元260输出的控制信号控制使得第一放电支路P1、第二放电支路P2和第三放电支路P3内置的开关均导通，具体的，可参阅图9所示的图8所示的电池模组端电压调节装置一实施例的控制原理示意图。在T1时刻之前，第一放电支路P1、第二放电支路P2和第三放电支路P3内置的开关均导通进行放电，电池模组230的端电压逐步降低，则放电功率降低，DC/DC变流器221通过调节占空比，逐步降低放电功率，到T1时刻，当DC/DC变流器221放电功率减小到10％以下时，关断第一放电支路P1内的开关，仅第二放电支路P2和第三放电支路P3内置的开关导通进行放电，则此时，DC/DC变流器221的放电功率将自动提升，以保持直流母线上的直流母线电压Vbus稳定。依次类推，到T2时刻，DC/DC变流器221放电功率再次减小到10％以下时，再关断第二放电支路P2内的开关，仅第三放电支路P3内置的开关导通进行放电，则此时，DC/DC变流器221的放电功率将自动提升，以保持直流母线上的直流母线电压Vbus稳定。到T3时刻，DC/DC变流器221放电功率再次减小到10％以下时，关断第三放电支路P3内的开关，仅DC/DC变流器221进行放电，则此时，DC/DC变流器221的放电功率将自动提升，以保持直流母线上的直流母线电压Vbus稳定，并随着放电功率降低，DC/DC变流器221调节占空比，直至放电结束。如此，所述直流母线上的直流母线电压Vbus基本恒定，或仅在一个极小范围内变化(如3V以内)，耗能放电单元220则仅承担按所需放电功率调节的功能即可，而无需理会不同电池模组的电压等级不同，因此设计简单，且可标准化，而无需理会不同电池模组的电压等级的不同。也即控制和采样单元260控制使得耗能放电单元220内接通的放电支路222的个数依次减小直至仅DC/DC变流器221单独工作放电至放电结束。而避免直流母线上的直流母线电压Vbus瞬变。在第二实施例中，设计使得第一放电支路P1、第二放电支路P2和第三放电支路P3的设计功率分别为375W、750W和1500W，第一放电支路P1、第二放电支路P2和第三放电支路P3内的电阻阻值分别约为6欧姆、3欧姆及1.5欧姆，DC/DC变流器221的设计功率为400W，DC/DC变流器221同样可使用电阻负载，负载阻值约为5.9欧姆，直流母线上的直流母线电压Vbus为48V。初始放电，控制和采样单元260输出的控制信号控制使得第一放电支路P1、第二放电支路P2和第三放电支路P3内置的开关均导通，具体的，可参阅图10所示的图8所示的电池模组端电压调节装置另一实施例的控制原理示意图。在T1时刻之前，第一放电支路P1、第二放电支路P2和第三放电支路P3内置的开关均导通进行放电，电池模组230的端电压逐步降低，则放电功率降低，DC/DC变流器221通过调节占空比，逐步降低放电功率，到T1时刻，当DC/DC变流器221放电功率减小到10％以下时，关断第一放电支路P1内的开关，第二放电支路P2和第三放电支路P3内置的开关均导通进行放电，则此时，DC/DC变流器221的放电功率将自动提升，以保持直流母线上的直流母线电压Vbus稳定。到T2时刻，当DC/DC变流器221放电功率再次减小到10％以下时，关断第二放电支路P2内的开关，并同时使第一放电支路P1内的开关导通，第一放电支路P1和第三放电支路P3进行放电，则此时，DC/DC变流器221的放电功率将自动提升，以保持直流母线上的直流母线电压Vbus稳定。到T3时刻，当DC/DC变流器221放电功率再次减小到10％以下时，关断第一放电支路P1内的开关，第三放电支路P3内置的开关导通进行放电，则此时，DC/DC变流器221的放电功率将自动提升，以保持直流母线上的直流母线电压Vbus稳定。到T4时刻，当DC/DC变流器221放电功率再次减小到10％以下时，关断第三放电支路P3内的开关，并同时使第一放电支路P1和第二放电支路P2内的开关导通，第一放电支路P1和第二放电支路P2进行放电，则此时，DC/DC变流器221的放电功率将自动提升，以保持直流母线上的直流母线电压Vbus稳定。到T5时刻，当DC/DC变流器221放电功率再次减小到10％以下时，关断第一放电支路P1内的开关，第二放电支路P2进行放电，则此时，DC/DC变流器221的放电功率将自动提升，以保持直流母线上的直流母线电压Vbus稳定。到T6时刻，当DC/DC变流器221放电功率再次减小到10％以下时，关断第二放电支路P2内的开关，并同时使第一放电支路P1内的开关导通，第一放电支路P1进行放电，则此时，DC/DC变流器221的放电功率将自动提升，以保持直流母线上的直流母线电压Vbus稳定。到T7时刻，当DC/DC变流器221放电功率再次减小到10％以下时，关断第一放电支路P1内的开关，则此时，仅DC/DC变流器221进行放电，DC/DC变流器221的放电功率将自动提升，以保持直流母线上的直流母线电压Vbus稳定，并随着放电功率降低，DC/DC变流器221调节占空比，直至放电结束。如此，所述直流母线上的直流母线电压Vbus基本恒定，或仅在一个极小范围内变化(如3V以内)，耗能放电单元220则仅承担按所需放电功率调节的功能即可，而无需理会不同电池模组的电压等级不同，因此设计简单，且可标准化，而无需理会不同电池模组的电压等级的不同。也即控制和采样单元260控制使得耗能放电单元220内的放电支路222接通或关断而使所有放电支路实现的放电功率逐渐减小直至仅DC/DC变流器221单独工作放电至放电结束。而避免直流母线上的直流母线电压Vbus瞬变。
为生产方便，减少电阻阻值物料数量，其中一放电支路的设计功率为其它放电支路的设计功率的1/n，其中n为大于1的整数。如上述的第二实施例中，第一放电支路P1的设计功率为第二放电支路P2的1/2，第一放电支路P1的设计功率为第三放电支路P2的1/4，则第二放电支路P2和第三放电支路P3中的电阻由n组第一放电支路P1中的电阻组成，如第二放电支路P2中的电阻由2组第一放电支路P1中的电阻组成，第三放电支路P3中的电阻由4组第一放电支路P1中的电阻组成。即放电支路内部也可以是标准模块化的，而进行批量生产。
对于图9和图10所示的实施例，放电支路内的开关均只有导通和关断两种工作模式，也即其中的开关快速关断或导通，由于DC/DC变流器221动态响应能力可能不足，故可能引起直流母线上的直流母线电压Vbus的瞬变，如果该瞬变的高频波动超过5％直流母线电压Vbus，将可能通过电池充放电单元250耦合至电池模组侧，短时间影响放电电流采集精度和容量计算精度。请参阅图11所示的图8所示的电池模组端电压调节装置另一实施例的控制波形示意图。在第一放电支路P1内的开关关断时，DC/DC变流器221动态响应能力不足，故引起直流母线上的直流母线电压Vbus的瞬间减小，如果该瞬变的高频波动超过5％直流母线电压Vbus，将可能通过电池充放电单元250耦合至电池模组侧，短时间影响放电电流采集精度和容量计算精度。为避免此现象，可使放电支路内的开关为功率器件，而可工作在线性区。在关断放电支路的过程中控制其中的开关工作在线性区，而尽可能减小直流母线上的直流母线电压Vbus的瞬变。可参阅图12所示的图8所示的电池模组端电压调节装置另一实施例的控制原理示意图。在关断第一放电支路P1的过程中，控制第一放电支路P1内的开关工作在线性区，则DC/DC变流器221的工作功率缓慢变化，则直流母线上的直流母线电压Vbus只产生极小的瞬变，而不会影响控制和采样单元260对放电电流的采集精度和容量的计算精度，并保证电池充放电单元250的电池模组端的电流控制满足全过程高精度的要求。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种电池模组端电压调节电路，其特征在于，包括：
交流整流单元，其输入端接收交流电，输出端连接直流母线，用于将所述交流电变换为直流母线电压；
电池充放电单元，其第一端连接所述直流母线，第二端连接电池模组，用于将所述第一端的所述直流母线电压变换为所述第二端的直流电压而为电池模组充电，或将所述第二端的直流电压变换为所述第一端的所述直流母线电压；以及
耗能放电单元，连接所述直流母线，电池模组通过所述电池充放电单元和所述耗能放电单元放电。
2.根据权利要求1所述的电池模组端电压调节电路，其特征在于，耗能放电单元包括：至少一个包括电阻和开关串联形成的放电支路以及至少一个DC/DC变流器，并所述放电支路的第一端和所述DC/DC变流器的第一端均连接所述直流母线，所述放电支路和所述DC/DC变流器的第二端均接地。
3.一种电池模组端电压调节装置，其特征在于，包括：
交流整流单元，其输入端接收交流电，输出端连接直流母线，用于将所述交流电变换为直流母线电压；
电池充放电单元，其第一端连接所述直流母线，第二端连接电池模组，用于将所述第一端的所述直流母线电压变换为所述第二端的直流电压而为电池模组充电，或将所述第二端的直流电压变换为所述第一端的所述直流母线电压；
耗能放电单元，包括至少一个包括电阻和开关串联形成的放电支路以及至少一个DC/DC变流器，并所述放电支路的第一端和所述DC/DC变流器的第一端均连接所述直流母线，所述放电支路和所述DC/DC变流器的第二端均接地；以及
控制和采样单元，控制和采样单元连接耗能放电单元内的每一放电支路和DC/DC变流器、交流整流单元和电池充放电单元，用于输出控制信号至每一放电支路内的开关及DC/DC变流器内的开关、交流整流单元内的开关和电池充放电单元内的开关，而控制使得电池模组端电压调节电路工作在充电模式或放电模式，在充电模式中交流整流单元内的开关和电池充放电单元内的开关工作而为电池模组充电，在放电模式中电池充放电单元内的开关、每一放电支路内的开关及DC/DC变流器内的开关工作而为电池模组放电。
4.根据权利要求3所述的电池模组端电压调节装置，其特征在于，控制和采样单元还连接电池模组，用于采样电池模组的端电压，当电池模组的端电压低于充电阈值时，控制和采样单元控制电池模组端电压调节电路工作在充电模式，当电池模组的端电压高于放电阈值时，控制和采样单元控制电池模组端电压调节电路工作在放电模式而使电池模组通过电池充放电单元和耗能放电单元放电。
5.根据权利要求3所述的电池模组端电压调节装置，其特征在于，其中一放电支路的设计功率为其它放电支路的设计功率的1/n，其中n为大于1的整数。
6.根据权利要求3所述的电池模组端电压调节装置，其特征在于，放电支路和DC/DC变流器的设计功率相等。
7.根据权利要求3所述的电池模组端电压调节装置，其特征在于，控制和采样单元控制使得耗能放电单元内接通的放电支路的个数依次减小直至仅DC/DC变流器单独工作放电至放电结束。
8.根据权利要求3所述的电池模组端电压调节装置，其特征在于，控制和采样单元控制使得耗能放电单元内的放电支路接通或关断而使所有放电支路实现的放电功率逐渐减小直至仅DC/DC变流器单独工作放电至放电结束。
9.根据权利要求3所述的电池模组端电压调节装置，其特征在于，放电支路内的开关为功率器件。
10.根据权利要求9所述的电池模组端电压调节装置，其特征在于，在关断放电支路的过程中控制其中的功率器件工作在线性区。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202120648395.1U CN215009653U (zh) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | 电池模组端电压调节电路及装置 |
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| CN202120648395.1U CN215009653U (zh) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | 电池模组端电压调节电路及装置 |
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| CN215009653U true CN215009653U (zh) | 2021-12-03 |
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ID=79163356
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| CN (1) | CN215009653U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112968500A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-06-15 | 浙江大学绍兴微电子研究中心 | 电池模组端电压调节电路及装置 |
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2021
- 2021-03-31 CN CN202120648395.1U patent/CN215009653U/zh active Active
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