一种多通道能量双向型电池测试设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种多通道能量双向型电池测试设备，包括隔离变压器、AC/DC变换器、直流侧支撑电容、至少一个DC/DC变换器及控制系统，所述控制系统分别连接所述AC/DC变换器及所述DC/DC变换器，所述AC/DC变换器连接至所述隔离变压器及所述DC/DC变换器，所述AC/DC变换器的正负极输出端之间连接所述直流侧支撑电容，能量双向流动节约用电，提高测试效率与测试可靠性。
【专利说明】一种多通道能量双向型电池测试设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电池测试设备，特别指一种多通道能量双向型电池测试设备。
【背景技术】
[0002]电动汽车作为我国的战略性新兴产业，受到国家高度重视和地方政府广泛关注，相关企业也积极响应，纷纷推出新能源汽车产品。自2006年开始，国家新能源汽车公告管理的电池测试标准正式实施，电动汽车上的动力电池必须进行强制检测。现有电池检测设备较多，但是大部分都是能量单向型，造成能源大量浪费；而且设备工作模式限制在恒压、恒流模式下，其无法做到根据电池实际使用工况对电池进行详尽测试，设备输出电压范围较窄、稳态精度与动态性能都不尽人意。
【发明内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种多通道能量双向型电池测试设备，提高测试效率及测试可靠性。
[0004]本实用新型是这样实现的:一种多通道能量双向型电池测试设备，包括隔离变压器、AC/DC变换器、直流侧支撑电容、至少一个DC/DC变换器及控制系统，所述控制系统分别连接所述AC/DC变换器及所述DC/DC变换器，所述AC/DC变换器连接至所述隔离变压器及所述DC/DC变换器，所述AC/DC变换器的正负极输出端之间连接所述直流侧支撑电容。
[0005]进一步地，所述DC/DC变换器包括第一 DC变换器及第二 DC变换器，所述AC/DC变换器分别连接所述第一 DC变换器及所述第二 DC变换器，所述控制系统分别连接所述第一DC变换器及所述第二 DC变换器。
[0006]进一步地，所述第一 DC变换器包括开关Kl、开关K2、输出电抗器LI及输出滤波电容Cl，所述开关Kl的输出端与所述开关K2的输入端并联后连接至所述输出电抗器LI的一端，所述输出电抗器LI的另一端连接至所述输出滤波电容Cl的一端及所述第一 DC变换器的正极输出端，所述输出滤波电容Cl的另一端连接至所述第一 DC变换器的负极输出端；
[0007]所述第二 DC变换器包括开关K3、开关K4、输出电抗器L2及输出滤波电容C2，所述开关K3的输出端与所述开关K4的输入端并联后连接至所述输出电抗器L2的一端，所述输出电抗器L2的另一端连接至所述输出滤波电容C2的一端及所述第二 DC变换器的正极输出端，所述输出滤波电容C2的另一端连接至所述第二 DC变换器的负极输出端；
[0008]所述AC/DC变换器的正极分别连接所述开关Kl的输入端及所述开关K3的输入端，所述AC/DC变换器的负极分别连接所述开关K2的输出端、所述输出滤波电容Cl的另一端、所述开关K4的输出端及所述输出滤波电容C2的另一端，所述控制系统分别连接所述开关Kl的控制端、所述开关K2的控制端、所述开关K3的控制端及所述开关K4的控制端。
[0009]进一步地，所述第一 DC变换器包括开关K13、开关K14、开关K15、开关K16、输出电抗器L7、输出电抗器L8及输出滤波电容C7,所述开关K13的输出端与所述开关K14的输入端并联后连接至所述输出电抗器L7的一端，所述开关K15的输出端与所述开关K16的输入端并联后连接所述输出电抗器L8的一端,所述输出电抗器L7与所述输出电抗器L8并联后连接至所述输出滤波电容C7的一端及所述第一 DC变换器的正极输出端，所述输出滤波电容C7的另一端连接至所述第一 DC变换器的负极输出端；
[0010]所述第二 DC变换器包括开关K17、开关K18、开关K19、开关K20、输出电抗器L9、输出电抗器LlO及输出滤波电容CS，所述开关K17的输出端与所述开关K18的输入端并联后连接所述输出电抗器L9的一端，所述开关K19的输出端与所述开关K20的输入端并联后连接所述输出电抗器LlO的一端，所述输出电抗器L9与所述输出电抗器LlO并联后连接至所述输出滤波电容CS的一端及所述第二 DC变换器的正极输出端，所述输出滤波电容CS的另一端连接至所述第二 DC变换器的负极输出端；
[0011]所述AC/DC变换器的正极分别连接所述开关K13的输入端、所述开关K15的输入端、所述开关K17的输入端及所述开关K19的输入端，所述AC/DC变换器的负极分别连接所述开关K14的输出端、所述开关K16的输出端、所述输出滤波电容C7的另一端、所述开关K18的输出端、所述开关K20的输出端及所述输出滤波电容CS的另一端，所述控制系统分别连接所述开关K13的控制端、所述开关K14的控制端、所述开关K15的控制端、所述开关K16的控制端、所述开关K17的控制端、所述开关K18的控制端、所述开关K19的控制端及所述开关K20的控制端。
[0012]进一步地，所述第一 DC变换器包括开关K21、开关K22、开关K23、开关K24、输出电抗器LU、输出电抗器L12及输出滤波电容C9,所述开关K21的输出端与所述开关K22的输入端并联后连接至所述输出电抗器Lll的一端，所述输出电抗器Lll的另一端连接至所述输出滤波电容C9的一端及所述第一 DC变换器的正极输出端，所述开关K23的输出端与所述开关K24的输入端并联后连接所述输出电抗器L12的一端,所述输出电抗器L12的另一端连接至所述输出滤波电容C9的另一端及所述第一 DC变换器的负极输出端；
[0013]所述第二 DC变换器包括开关K25、开关K26、开关K27、开关K28、输出电抗器L13、输出电抗器L14及输出滤波电容C10,所述开关K25的输出端与所述开关K26的输入端并联后连接所述输出电抗器L13的一端，所述输出电抗器L13的另一端连接至所述输出滤波电容ClO的一端及所述第二 DC变换器的正极输出端，所述开关K27的输出端与所述开关K28的输入端并联后连接所述输出电抗器L14的一端，所述输出电抗器L14的另一端连接至所述输出滤波电容ClO的另一端及所述第二 DC变换器的负极输出端；
[0014]所述AC/DC变换器的正极分别连接所述开关K21的输入端、所述开关K23的输入端、所述开关K25的输入端及所述开关K27的输入端，所述AC/DC变换器的负极分别连接所述开关K22的输出端、所述开关K24的输出端、所述开关K26的输出端及所述开关K28的输出端，所述控制系统分别连接开关K21的控制端、开关K22的控制端、开关K23的控制端、开关K24的控制端、开关K25的控制端、开关K26的控制端、开关K27的控制端及开关K28的控制端。
[0015]进一步地，还包括第一 EMI滤波器及第二 EMI滤波器，所述第一 EMI滤波器连接至所述第一 DC变换器，所述第二 EMI滤波器连接至所述第二 DC变换器。
[0016]进一步地，所述DC/DC变换器包括第三DC变换器及第四DC变换器，所述第三DC变换器的正极输出端连接至所述第四DC变换器的正极输出端，所述第三DC变换器的负极输出端连接至所述第四DC变换器的负极输出端，所述AC/DC变换器分别连接所述第三DC变换器及所述第四DC变换器，所述控制系统分别连接所述第三DC变换器及所述第四DC变换器。
[0017]进一步地，所述第三DC变换器包括开关K5、开关K6、输出电抗器L3及输出滤波电容C3，所述开关K5的输出端与所述开关K6的输入端并联后连接至所述输出电抗器L3的一端，所述输出电抗器L3的另一端连接至所述输出滤波电容C3的一端及所述第三DC变换器的正极输出端，所述输出滤波电容C3的另一端连接至所述第三DC变换器的负极输出端；
[0018]所述第四DC变换器包括开关K7、开关K8、输出电抗器L4及输出滤波电容C4，所述开关K7的输出端与所述开关的输入端并联后连接至所述输出电抗器L4的一端，所述输出电抗器L4的另一端连接至所述输出滤波电容C4的一端及所述第四DC变换器的正极输出端，所述输出滤波电容C4的另一端连接至所述第四DC变换器的负极输出端；
[0019]所述第三DC变换器的正极输出端连接至所述第四DC变换器的正极输出端，所述第三DC变换器的负极输出端连接至所述第四DC变换器的负极输出端，所述AC/DC变换器的正极分别连接所述开关K5的输入端及所述开关K7的输入端，所述AC/DC变换器的负极分别连接所述开关K6的输出端、所述输出滤波电容C3的另一端、所述开关K8的输出端及所述输出滤波电容C4的另一端，所述控制系统分别连接所述开关K5的控制端、所述开关K6的控制端、所述开关K7的控制端及所述开关K8的控制端。
[0020]进一步地，所述第三DC变换器包括开关K29、开关K30、开关K31、开关K32、输出电抗器L15、输出电抗器L16及输出滤波电容Cll,所述开关K29的输出端与所述开关K30的输入端并联后连接至所述输出电抗器L15的一端，所述输出电抗器L15的另一端连接至所述输出滤波电容Cll的一端及所述第三DC变换器的正极输出端，所述开关K31的输出端与所述开关K32的输入端并联后连接所述输出电抗器L16的一端,所述输出电抗器L16的另一端连接至所述输出滤波电容Cll的另一端及所述第三DC变换器的负极输出端；
[0021]所述第四DC变换器包括开关K33、开关K34、开关K35、开关K36、输出电抗器L17、输出电抗器L18及输出滤波电容C12，所述开关K33的输出端与所述开关K34输入端并联后连接所述输出电抗器L17的一端，所述输出电抗器L17的另一端连接至所述输出滤波电容C12的一端及所述第四DC变换器的正极输出端，所述开关K35的输出端与所述开关K36的输入端并联后连接所述输出电抗器L18的一端，所述输出电抗器L18的另一端连接至所述输出滤波电容C12的另一端及所述第四DC变换器的负极输出端；
[0022]所述第三DC变换器的正极输出端连接至所述第四DC变换器的正极输出端，所述第三DC变换器的负极输出端连接至所述第四DC变换器的负极输出端，所述AC/DC变换器的正极分别连接所述开关K29的输入端、所述开关K31的输入端、所述开关K33的输入端及所述开关K35的输入端，所述AC/DC变换器的负极分别连接所述开关K30的输出端、所述开关K32的输出端、所述开关K34的输出端及所述开关K36的输出端，所述控制系统分别连接所述开关K29的控制端、所述开关K30的控制端、所述开关K31的控制端、所述开关K32的控制端、所述开关K33的控制端、所述开关K34的控制端、所述开关K35的控制端及所述开关K36的控制端。
[0023]进一步地，还包括第三EMI滤波器，所述第三EMI滤波器分别连接所述第三DC变换器及所述第四DC变换器。[0024]进一步地，所述DC/DC变换器包括第五DC变换器及第六DC变换器，，所述第五DC变换器只有正极输出端，所述第六DC变换器只有负极输出端所述AC/DC变换器分别连接所述第五DC变换器及所述第六DC变换器，所述控制系统分别连接所述第五DC变换器及所述第六DC变换器。
[0025]进一步地，所述第五DC变换器包括开关K9、开关K10、输出电抗器L5及输出滤波电容C5，所述开关K9的输出端与所述开关KlO的输入端并联后连接至所述输出电抗器L5的一端，所述输出电抗器L5的另一端连接至所述输出滤波电容C5的一端及所述第五DC变换器的正极输出端；
[0026]所述第六DC变换器包括开关K11、开关K12、输出电抗器L16及输出滤波电容C6,所述开关Kll的输出端与所述开关K12的输入端并联后连接至所述输出电抗器L6的一端，所述输出电抗器L6的另一端连接至所述输出滤波电容C6的一端及所述第六DC变换器的负极输出端；
[0027]所述AC/DC变换器的正极分别连接所述开关K9的输入端及所述开关Kll的输入端，所述AC/DC变换器的负极分别连接所述开关KlO的输出端、所述输出滤波电容C5的另一端、所述开关K12的输出端及所述输出滤波电容C6的另一端，所述控制系统分别连接所述开关K9的控制端、所述开关KlO的控制端、所述开关Kll的控制端及所述开关K12的控制端。
[0028]进一步地，还包括第四EMI滤波器，所述第四EMI滤波器的正极输入端连接至所述第五DC变换器的正极输出端，所述第四EMI滤波器的负极输入端连接至所述第六DC变换器的负极输出端。
[0029]进一步地，所述隔离变压器结构为星/三角形式或星/星形式。
[0030]本实用新型的优点在于:一种多通道能量双向型电池测试设备，通过控制系统对不同桥臂的占空比进行移相控制，可以进一步减小输出电流纹波，实现能量的双向流动，在对电池进行充电时，设备将电网的能量输送给电池，在对电池进行放电时，设备可以将电池多余的能量以较高的质量反馈给电网，节约了电能，能够根据实际使用工况对动力电池进行全方面准确的测试，提高测试效率与测试可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0032]图1是本实用新型的原理示意框图。
[0033]图2a是本实用新型的半桥拓扑的独立工作模式示意图。
[0034]图2b是本实用新型的半桥拓扑的并联工作模式示意图。
[0035]图2c是本实用新型的半桥拓扑的差分工作模式示意图。
[0036]图3是本实用新型的半桥拓扑的移相工作模式示意图。
[0037]图4a是本实用新型的全桥拓扑的独立工作模式示意图。
[0038]图4b是本实用新型的全桥拓扑的并联工作模式示意图。
【具体实施方式】
[0039]请参阅图1所示，一种多通道能量双向型电池测试设备，包括隔离变压器10、AC/DC变换器20、直流侧支撑电容C30、至少一个DC/DC变换器40及控制系统50，所述控制系统50分别连接所述AC/DC变换器20及所述DC/DC变换器40，所述AC/DC变换器20连接至所述隔离变压器10及所述DC/DC变换器40，所述AC/DC变换器20的正负极输出端之间连接所述直流侧支撑电容C30，所述隔离变压器10为星/三角形式或星/星形式，三相电网先通过隔离变压器10进行电磁隔离，隔离后的三相电能作为AC/DC变换器20的输入，通过控制系统50对AC/DC变换器20内的开关进行合理的控制，使其输出一个稳定的公共直流母线电压，以便供给后续DC/DC变换器40使用，直流侧支撑电容C30用于稳定此直流母线电压并滤出纹波，对于此公共直流母线电压，由DC/DC变换器40所带负载的不同可以进行灵活的调节，通过控制系统50的控制，装置可以工作在负载充电或放电状态下，当装置工作在负载充电模式时，电流由三相电源传输给AC/DC变换器20，之后传输给DC/DC变换器
40处理，之后传输给电池，即装置将电网能量供给负载；当装置工作在放电模式时，电流传输给DC/DC变换器40，经过DC/DC变换器40处理后，将电能传输给AC/DC变换器20处理，最终传输给电网，即装置将负载多余能量反馈给电网，节约能源；
[0040]每个DC/DC变换器包括两个直流输出通道，每个直流输出通道可以采取半桥拓扑或全桥拓扑来实现，采取半桥拓扑时，通过控制系统50控制继电器(图中未示)切换或通过外部接线端子(图中未示)更换，可以控制两个直流输出通道工作在独立模式、并联模式以及差分模式下，采取全桥拓扑时，通过控制系统50控制继电器切换或通过外部接线端子更换，可以控制两个直流输出通道工作在独立模式以及并联模式下，任意扩展的DC/DC变换器均可以工作上述的各个模式，而且多个DC/DC变换器之间，可以工作在独立模式与并联模式下。
[0041]如图2a、图3及图4a所示，所述DC/DC变换器40包括第一 DC变换器41及第二DC变换器42，所述AC/DC变换器20分别连接所述第一 DC变换器41及所述第二 DC变换器42，所述控制系统50分别连接所述第一 DC变换器41及所述第二 DC变换器42，还包括第一 EMI滤波器(图中未示)及第二 EMI滤波器(图中未示)，所述第一 EMI滤波器连接至所述第一 DC变换器41，所述第二 EMI滤波器连接至所述第二 DC变换器42。
[0042]如图2b及图4b所示，所述DC/DC变换器40包括第三DC变换器43及第四DC变换器44，所述AC/DC变换器20分别连接所述第三DC变换器43及所述第四DC变换器44，所述第三DC变换器43的正极输出端连接至所述第四DC变换器44的正极输出端，所述第三DC变换器43的负极输出端连接至所述第四DC变换器44的负极输出端，所述控制系统50分别连接所述第三DC变换器43及所述第四DC变换器44，还包括第三EMI滤波器(图中未示)，所述第三EMI滤波器分别连接所述第三DC变换器43及所述第四DC变换器44。
[0043]如图2c所示，所述DC/DC变换器40包括第五DC变换器45及第六DC变换器46，所述AC/DC变换器20分别连接所述第五DC变换器45及所述第六DC变换器46，所述控制系统50分别连接所述第五DC变换器45及所述第六DC变换器46，所述第五DC变换器45只有正极输出端，所述第六DC变换器46只有负极输出端，还包括第四EMI滤波器(图中未示)，所述第四EMI滤波器的正极连接至所述第五DC变换器45的正极，所述第四EMI滤波器的负极连接至所述第六DC变换器46的负极。
[0044]如图2a所示，采取半桥拓扑形式，工作在独立模式下时，所述第一 DC变换器41包括开关K1、开关K2、输出电抗器LI及输出滤波电容Cl，所述开关Kl的输出端与所述开关K2的输入端并联后连接至所述输出电抗器LI的一端，所述输出电抗器LI的另一端连接至所述输出滤波电容Cl的一端及所述第一DC变换器41的正极输出端，所述输出滤波电容Cl的另一端连接至所述第一 DC变换器41的负极输出端；
[0045]所述第二 DC变换器42包括开关Κ3、开关Κ4、输出电抗器L2及输出滤波电容C2，所述开关Κ3的输出端与所述开关Κ4的输入端并联后连接至所述输出电抗器L2的一端，所述输出电抗器L2的另一端连接至所述输出滤波电容C2的一端及所述第二 DC变换器42的正极输出端，所述输出滤波电容C2的另一端连接至所述第二 DC变换器42的负极输出端；
[0046]所述AC/DC变换器20的正极分别连接所述开关Kl的输入端及所述开关Κ3的输入端，所述AC/DC变换器20的负极分别连接所述开关Κ2的输出端、所述输出滤波电容Cl的另一端、所述开关Κ4的输出端及所述输出滤波电容C2的另一端，所述控制系统50分别连接所述开关Kl的控制端、所述开关Κ2的控制端、所述开关Κ3的控制端及所述开关Κ4的控制端；
[0047]直流母线电压由前面的隔离变压器10以及AC/DC变换器20提供，当两个直流通道工作在独立模式时，两个通道虽然共直流母线，但其它强电部分完全独立，两个通道各自带直流输出负载独立工作，整个设备可以带最大数量的直流负载，通过控制系统50对开关Kl、开关Κ2、开关Κ3及开关Κ4进行合理控制，直流母线电压被转换成各种等级的直流电压以输出给不同要求的负载，根据客户不同需求，控制系统50可以控制整个设备给负载充电、放电，而且充电过程中可以实现恒流模式、恒压模式、恒功率模式、以及恒流/恒压模式，放电过程中，可以实现恒流模式、恒功率模式、恒阻模式以及恒流/恒压模式，而且对于充放电电流波形可以实现阶跃形、脉冲形、斜坡形以及任意曲线形。
[0048]如图2b所示，采取半桥拓扑形式，工作在并联模式下，所述第三DC变换器43包括开关K5、开关K6、输出电抗器L3及输出滤波电容C3,所述开关K5的输出端与所述开关K6的输入端并联后连接至所述输出电抗器L3的一端，所述输出电抗器L3的另一端连接至所述输出滤波电容C3的一端及所述第三DC变换器43的正极输出端，所述输出滤波电容C3的另一端连接至所述第三DC变换器43的负极输出端；
[0049]所述第四DC变换器44包括开关K7、开关K8、输出电抗器L4及输出滤波电容C4，所述开关K7的输出端与所述开关的输入端并联后连接至所述输出电抗器L4的一端，所述输出电抗器L4的另一端连接至所述输出滤波电容C4的一端及所述第四DC变换器44的正极输出端，所述输出滤波电容C4的另一端连接至所述第四DC变换器44的负极输出端；
[0050]所述第三DC变换器43的正极输出端连接至所述第四DC变换器44的正极输出端，所述第三DC变换器43的负极输出端连接至所述第四DC变换器44的负极输出端，所述AC/DC变换器20的正极分别连接所述开关K5的输入端及所述开关K7的输入端，所述AC/DC变换器20的负极分别连接所述开关K6的输出端、所述输出滤波电容C3的另一端、所述开关K8的输出端及所述输出滤波电容C4的另一端，所述控制系统50分别连接所述开关K5的控制端、所述开关K6的控制端、所述开关K7的控制端及所述开关K8的控制端；
[0051]控制系统50对两个通道进行统一控制使其做到同时投入、切除，通过控制系统50根据客户要求，设备此时在充电过程中可以实现恒流模式、恒压模式、恒功率模式以及恒流/恒压模式，在放电过程中，可以实现恒流模式、恒功率模式、恒阻模式以及恒流/恒压模式，而且对于充放电电流波形可以实现阶跃形、脉冲形、斜坡形以及任意曲线形，通过对两个通道进行占空比移相控制，可以进一步减小输出电流纹波。
[0052]如图2c所示，采取半桥拓扑形式，工作在差分模式下，所述第五DC变换器45包括开关K9、开关K10、输出电抗器L5及输出滤波电容C5，所述开关K9的输出端与所述开关KlO的输入端并联后连接至所述输出电抗器L5的一端，所述输出电抗器L5的另一端连接至所述输出滤波电容C5的一端及所述第五DC变换器45的正极输出端；
[0053]所述第六DC变换器46包括开关K11、开关K12、输出电抗器L16及输出滤波电容C6，所述开关Kll的输出端与所述开关K12的输入端并联后连接至所述输出电抗器L6的一端，所述输出电抗器L6的另一端连接至所述输出滤波电容C6的一端及所述第六DC变换器46的负极输出端；
[0054]所述AC/DC变换器20的正极分别连接所述开关K9的输入端及所述开关Kl I的输入端，所述AC/DC变换器20的负极分别连接所述开关KlO的输出端、所述输出滤波电容C5的另一端、所述开关K12的输出端及所述输出滤波电容C6的另一端，所述控制系统50分别连接所述开关K9的控制端、所述开关KlO的控制端、所述开关Kll的控制端及所述开关K12的控制端；
[0055]此模式下将第五DC变换器45直流输出的正端子与第六DC变换器46直流输出的正端子作为新的正负端子输出，设备输出电压为两个通道输出电压之差，所以此时输出电压范围可以得到更大程度的扩展，控制系统50对两个通道进行协调控制，通过控制系统50根据客户要求，设备此时在充电过程中可以实现恒流模式、恒压模式、恒功率模式以及恒流/恒压模式，在放电过程中，可以实现恒流模式、恒功率模式、恒阻模式以及恒流/恒压模式，而且对于充放电电流波形可以实现阶跃形、脉冲形、斜坡形以及任意曲线形。
[0056]如图3所示，半桥拓扑的移相工作模式，所述第一 DC变换器41包括开关K13、开关K14、开关K15、开关K16、输出电抗器L7、输出电抗器L8及输出滤波电容C7，所述开关K13的输出端与所述开关K14的输入端并联后连接至所述输出电抗器L7的一端，所述开关K15的输出端与所述开关K16的输入端并联后连接所述输出电抗器L8的一端,所述输出电抗器L7与所述输出电抗器L8并联后连接至所述输出滤波电容C7的一端及所述第一 DC变换器
41的正极输出端，所述输出滤波电容C7的另一端连接至所述第一DC变换器41的负极输出端;
[0057]所述第二 DC变换器42包括开关K17、开关K18、开关K19、开关K20、输出电抗器L9、输出电抗器LlO及输出滤波电容C8，所述开关K17的输出端与所述开关K18的输入端并联后连接所述输出电抗器L9的一端，所述开关K19的输出端与所述开关K20的输入端并联后连接所述输出电抗器LlO的一端，所述输出电抗器L9与所述输出电抗器LlO并联后连接至所述输出滤波电容CS的一端及所述第二 DC变换器42的正极输出端，所述输出滤波电容CS的另一端连接至所述第二 DC变换器42的负极输出端；
[0058]所述AC/DC变换器20的正极分别连接所述开关K13的输入端、所述开关K15的输入端、所述开关K17的输入端及所述开关K19的输入端，所述AC/DC变换器的负极分别连接所述开关K14的输出端、所述开关K16的输出端、所述输出滤波电容C7的另一端、所述开关K18的输出端、所述开关K20的输出端及所述输出滤波电容C8的另一端，所述控制系统50分别连接所述开关K13的控制端、所述开关K14的控制端、所述开关K15的控制端、所述开关K16的控制端、所述开关K17的控制端、所述开关K18的控制端、所述开关K19的控制端及所述开关K20的控制端；
[0059]控制系统50通过对开关K17、开关K18、开关K19及开关K20进行占空比移相控制，可以进一步减小直流输出纹波；同理，控制系统50通过对开关K13、开关K14、开关K15及开关K16进行占空比移相控制，可以进一步减小直流输出纹波；通过控制系统50根据客户要求，设备此时在充电过程中可以实现恒流模式、恒压模式、恒功率模式以及恒流/恒压模式，在放电过程中，可以实现恒流模式、恒功率模式、恒阻模式以及恒流/恒压模式，而且对于充放电电流波形可以实现阶跃形、脉冲形、斜坡形以及任意曲线形。
[0060]如图4a所示，全桥拓扑的独立工作模式，所述第一 DC变换器41包括开关K21、开关K22、开关K23、开关K24、输出电抗器LU、输出电抗器L12及输出滤波电容C9，所述开关K21的输出端与所述开关K22的输入端并联后连接至所述输出电抗器Lll的一端，所述输出电抗器Lll的另一端连接至所述输出滤波电容C9的一端及所述第一 DC变换器41的正极输出端，所述开关K23的输出端与所述开关K24的输入端并联后连接所述输出电抗器L12的一端，所述输出电抗器L12的另一端连接至所述输出滤波电容C9的另一端及所述第一DC变换器41的负极输出端；
[0061]所述第二 DC变换器42包括开关K25、开关K26、开关K27、开关K28、输出电抗器L13、输出电抗器L14及输出滤波电容C10,所述开关K25的输出端与所述开关K26的输入端并联后连接所述输出电抗器L13的一端，所述输出电抗器L13的另一端连接至所述输出滤波电容ClO的一端及所述第二 DC变换器42的正极输出端，所述开关K27的输出端与所述开关K28的输入端并联后连接所述输出电抗器L14的一端,所述输出电抗器L14的另一端连接至所述输出滤波电容ClO的另一端及所述第二 DC变换器42的负极输出端；
[0062]所述AC/DC变换器20的正极分别连接所述开关K21的输入端、所述开关K23的输入端、所述开关K25的输入端及所述开关K27的输入端，所述AC/DC变换器的负极分别连接所述开关K22的输出端、所述开关K24的输出端、所述开关K26的输出端及所述开关K28的输出端，所述控制系统50分别连接开关K21的控制端、开关K22的控制端、开关K23的控制端、开关K24的控制端、开关K25的控制端、开关K26的控制端、开关K27的控制端及开关K28的控制端。
[0063]控制系统50通过控制开关K21、开关K22、开关K23及开关K24，使输出电压为两个桥臂输出电压之差；同理，控制系统500通过控制开关K25、开关K26、开关K27及开关K28，使输出电压为两个桥臂输出电压之差；故此种模式下可以使输出电压范围得到大范围扩展，通过控制系统50根据客户要求，设备此时在充电过程中可以实现恒流模式、恒压模式、恒功率模式以及恒流/恒压模式，在放电过程中，可以实现恒流模式、恒功率模式、恒阻模式以及恒流/恒压模式，而且对于充放电电流波形可以实现阶跃形、脉冲形、斜坡形以及任意曲线形。
[0064]如图4b所示，全桥拓扑的并联工作模式，所述第三DC变换器43包括开关K29、开关K30、开关K31、开关K32、输出电抗器L15、输出电抗器L16及输出滤波电容C11，所述开关K29的输出端与所述开关K30的输入端并联后连接至所述输出电抗器L15的一端，所述输出电抗器L15的另一端连接至所述输出滤波电容Cll的一端及所述第三DC变换器43的正极输出端，所述开关K31的输出端与所述开关K32的输入端并联后连接所述输出电抗器L16的一端，所述输出电抗器L16的另一端连接至所述输出滤波电容Cll的另一端及所述第三DC变换器43的负极输出端；
[0065]所述第四DC变换器44包括开关K33、开关K34、开关K35、开关K36、输出电抗器L17、输出电抗器L18及输出滤波电容C12，所述开关K33的输出端与所述开关K34输入端并联后连接所述输出电抗器L17的一端，所述输出电抗器L17的另一端连接至所述输出滤波电容C12的一端及所述第四DC变换器44的正极输出端，所述开关K35的输出端与所述开关K36的输入端并联后连接所述输出电抗器L18的一端,所述输出电抗器L18的另一端连接至所述输出滤波电容C12的另一端及所述第四DC变换器44的负极输出端；
[0066]所述第三DC变换器43的正极输出端连接至所述第四DC变换器44的正极输出端，所述第三DC变换器43的负极输出端连接至所述第四DC变换器44的负极输出端，所述AC/DC变换器20的正极分别连接所述开关K29的输入端、所述开关K31的输入端、所述开关K33的输入端及所述开关K35的输入端，所述AC/DC变换器20的负极分别连接所述开关K30的输出端、所述开关K32的输出端、所述开关K34的输出端及所述开关K36的输出端，所述控制系统50分别连接所述开关K29的控制端、所述开关K30的控制端、所述开关K31的控制端、所述开关K32的控制端、所述开关K33的控制端、所述开关K34的控制端、所述开关K35的控制端及所述开关K36的控制端；
[0067]此时不仅可以获得较宽的输出电压范围，还可以获得翻倍的带载能力，即负载电流与功率等级可以翻倍，但是带负载的数量比独立模式下少一倍，通过控制系统50根据客户要求，设备此时在充电过程中可以实现恒流模式、恒压模式、恒功率模式以及恒流/恒压模式，在放电过程中，可以实现恒流模式、恒功率模式、恒阻模式以及恒流/恒压模式，而且对于充放电电流波形可以实现阶跃形、脉冲形、斜坡形以及任意曲线形，另外，通过对两个直流通道进行占空比移相控制，可以进一步减小输出电流纹波。
[0068]所述开关K1、所述开关K2、所述开关K3、所述开关K4、所述开关K5、所述开关K6、所述开关K7、所述开关K8、所述开关K9、所述开关K10、所述开关K11、所述开关K12、所述开关K13、所述开关K14、所述开关K15、所述开关K16、所述开关K17、所述开关K18、所述开关K19、所述开关K20、所述开关K21、所述开关K22、所述开关K23、所述开关K24、所述开关K25、所述开关K26、所述开关K27、所述开关K28、所述开关K29、所述开关K30、所述开关K31、所述开关K32、所述开关K33、所述开关K34、所述开关K35及所述开关K36为功率晶体管，所述功率晶体管为IGBT或BJT或M0SFET。
[0069]本实用新型的优点在于:一种多通道能量双向型电池测试设备，通过控制系统对不同桥臂的占空比进行移相控制，可以进一步减小输出电流纹波，实现能量的双向流动，在对电池进行充电时，设备将电网的能量输送给电池，在对电池进行放电时，设备可以将电池多余的能量以较高的质量反馈给电网，节约了电能，能够根据实际使用工况对动力电池进行全方面准确的测试，提高测试效率与测试可靠性。
[0070]虽然以上描述了本实用新型的【具体实施方式】，但是熟悉本【技术领域】的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。
【权利要求】
1.一种多通道能量双向型电池测试设备，其特征在于:包括隔离变压器、AC/DC变换器、直流侧支撑电容、至少一个DC/DC变换器及控制系统，所述控制系统分别连接所述AC/DC变换器及所述DC/DC变换器，所述AC/DC变换器连接至所述隔离变压器及所述DC/DC变换器，所述AC/DC变换器的正负极输出端之间连接所述直流侧支撑电容。
2.如权利要求1所述的一种多通道能量双向型电池测试设备，其特征在于:所述DC/DC变换器包括第一 DC变换器及第二 DC变换器，所述AC/DC变换器分别连接所述第一 DC变换器及所述第二 DC变换器，所述控制系统分别连接所述第一 DC变换器及所述第二 DC变换器。
3.如权利要求2所述的一种多通道能量双向型电池测试设备，其特征在于:所述第一DC变换器包括开关K1、开关K2、输出电抗器LI及输出滤波电容Cl,所述开关Kl的输出端与所述开关K2的输入端并联后连接至所述输出电抗器LI的一端，所述输出电抗器LI的另一端连接至所述输出滤波电容Cl的一端及所述第一 DC变换器的正极输出端，所述输出滤波电容Cl的另一端连接至所述第一 DC变换器的负极输出端； 所述第二 DC变换器包括开关K3、开关K4、输出电抗器L2及输出滤波电容C2，所述开关K3的输出端与所述开关K4的输入端并联后连接至所述输出电抗器L2的一端，所述输出电抗器L2的另一端连接至所述输出滤波电容C2的一端及所述第二 DC变换器的正极输出端，所述输出滤波电容C2的另一端连接至所述第二 DC变换器的负极输出端； 所述AC/DC变换器的正极分别连接所述开关Kl的输入端及所述开关K3的输入端，所述AC/DC变换器的负极分别连接所述开关K2的输出端、所述输出滤波电容Cl的另一端、所述开关K4的输出端及所述输出滤波电容C2的另一端，所述控制系统分别连接所述开关Kl的控制端、所述开关K2的控制端、所述开关K3的控制端及所述开关K4的控制端。
4.如权利要求2所述的一种多通道能量双向型电池测试设备，其特征在于:所述第一DC变换器包括开关K13、开关K14、开关K15、开关K16、输出电抗器L7、输出电抗器L8及输出滤波电容C7，所述开关K13的输出端与所述开关K14的输入端并联后连接至所述输出电抗器L7的一端,所述开关K15的输出端与所述开关K16的输入端并联后连接所述输出电抗器L8的一端，所述输出电抗器L7与所述输出电抗器L8并联后连接至所述输出滤波电容C7的一端及所述第一 DC变换器的正极输出端，所述输出滤波电容C7的另一端连接至所述第一DC变换器的负极输出端； 所述第二 DC变换器包括开关K17、开关K18、开关K19、开关K20、输出电抗器L9、输出电抗器LlO及输出滤波电容CS，所述开关K17的输出端与所述开关K18的输入端并联后连接所述输出电抗器L9的一端，所述开关K19的输出端与所述开关K20的输入端并联后连接所述输出电抗器LlO的一端，所述输出电抗器L9与所述输出电抗器LlO并联后连接至所述输出滤波电容CS的一端及所述第二 DC变换器的正极输出端，所述输出滤波电容CS的另一端连接至所述第二 DC变换器的负极输出端； 所述AC/DC变换器的正极分别连接所述开关K13的输入端、所述开关K15的输入端、所述开关K17的输入端及所述开关K19的输入端，所述AC/DC变换器的负极分别连接所述开关K14的输出端、所述开关K16的输出端、所述输出滤波电容C7的另一端、所述开关K18的输出端、所述开关K20的输出端及所述输出滤波电容CS的另一端，所述控制系统分别连接所述开关K13的控制端、所述开关K14的控制端、所述开关K15的控制端、所述开关K16的控制端、所述开关K17的控制端、所述开关K18的控制端、所述开关K19的控制端及所述开关K20的控制端。
5.如权利要求2所述的一种多通道能量双向型电池测试设备，其特征在于:所述第一DC变换器包括开关K21、 开关K22、开关K23、开关K24、输出电抗器L11、输出电抗器L12及输出滤波电容C9，所述开关K21的输出端与所述开关K22的输入端并联后连接至所述输出电抗器Lll的一端，所述输出电抗器Lll的另一端连接至所述输出滤波电容C9的一端及所述第一 DC变换器的正极输出端，所述开关K23的输出端与所述开关K24的输入端并联后连接所述输出电抗器L12的一端，所述输出电抗器L12的另一端连接至所述输出滤波电容C9的另一端及所述第一 DC变换器的负极输出端； 所述第二 DC变换器包括开关K25、开关K26、开关K27、开关K28、输出电抗器L13、输出电抗器L14及输出滤波电容C10，所述开关K25的输出端与所述开关K26的输入端并联后连接所述输出电抗器L13的一端，所述输出电抗器L13的另一端连接至所述输出滤波电容ClO的一端及所述第二 DC变换器的正极输出端，所述开关K27的输出端与所述开关K28的输入端并联后连接所述输出电抗器L14的一端，所述输出电抗器L14的另一端连接至所述输出滤波电容ClO的另一端及所述第二 DC变换器的负极输出端； 所述AC/DC变换器的正极分别连接所述开关K21的输入端、所述开关K23的输入端、所述开关K25的输入端及所述开关K27的输入端，所述AC/DC变换器的负极分别连接所述开关K22的输出端、所述开关K24的输出端、所述开关K26的输出端及所述开关K28的输出端，所述控制系统分别连接开关K21的控制端、开关K22的控制端、开关K23的控制端、开关K24的控制端、开关K25的控制端、开关K26的控制端、开关K27的控制端及开关K28的控制端。
6.如权利要求2所述的一种多通道能量双向型电池测试设备，其特征在于:还包括第一EMI滤波器及第二 EMI滤波器，所述第一 EMI滤波器连接至所述第一 DC变换器，所述第二EMI滤波器连接至所述第二 DC变换器。
7.如权利要求1所述的一种多通道能量双向型电池测试设备，其特征在于:所述DC/DC变换器包括第三DC变换器及第四DC变换器，所述第三DC变换器的正极输出端连接至所述第四DC变换器的正极输出端，所述第三DC变换器的负极输出端连接至所述第四DC变换器的负极输出端，所述AC/DC变换器分别连接所述第三DC变换器及所述第四DC变换器，所述控制系统分别连接所述第三DC变换器及所述第四DC变换器。
8.如权利要求7所述的一种多通道能量双向型电池测试设备，其特征在于:所述第三DC变换器包括开关K5、开关K6、输出电抗器L3及输出滤波电容C3,所述开关K5的输出端与所述开关K6的输入端并联后连接至所述输出电抗器L3的一端，所述输出电抗器L3的另一端连接至所述输出滤波电容C3的一端及所述第三DC变换器的正极输出端，所述输出滤波电容C3的另一端连接至所述第三DC变换器的负极输出端； 所述第四DC变换器包括开关K7、开关K8、输出电抗器L4及输出滤波电容C4，所述开关K7的输出端与所述开关的输入端并联后连接至所述输出电抗器L4的一端，所述输出电抗器L4的另一端连接至所述输出滤波电容C4的一端及所述第四DC变换器的正极输出端，所述输出滤波电容C4的另一端连接至所述第四DC变换器的负极输出端； 所述第三DC变换器的正极输出端连接至所述第四DC变换器的正极输出端，所述第三DC变换器的负极输出端连接至所述第四DC变换器的负极输出端，所述AC/DC变换器的正极分别连接所述开关K5的输入端及所述开关Κ7的输入端，所述AC/DC变换器的负极分别连接所述开关Κ6的输出端、所述输出滤波电容C3的另一端、所述开关Κ8的输出端及所述输出滤波电容C4的另一端，所述控制系统分别连接所述开关Κ5的控制端、所述开关Κ6的控制端、所述开关Κ7的控制端及所述开关Κ8的控制端。
9.如权利要求7所述的一种多通道能量双向型电池测试设备，其特征在于:所述第三DC变换器包括开关Κ29、开关Κ30、开关Κ31、开关Κ32、输出电抗器L15、输出电抗器L16及输出滤波电容Cl I，所述开关Κ29的输出端与所述开关Κ30的输入端并联后连接至所述输出电抗器L15的一端,所述输出电抗器L15的另一端连接至所述输出滤波电容Cll的一端及所述第三DC变换器的正极输出端，所述开关Κ31的输出端与所述开关Κ32的输入端并联后连接所述输出电抗器L16的一端,所述输出电抗器L16的另一端连接至所述输出滤波电容Cll的另一端及所述第三DC变换器的负极输出端； 所述第四DC变换器包括开关Κ33、开关Κ34、开关Κ35、开关Κ36、输出电抗器L17、输出电抗器L18及输出滤波电容C12，所述开关Κ33的输出端与所述开关Κ34输入端并联后连接所述输出电抗器L17的一端，所述输出电抗器L17的另一端连接至所述输出滤波电容C12的一端及所述第四DC变换器的正极输出端，所述开关Κ35的输出端与所述开关Κ36的输入端并联后连接所述输出电抗器L18的一端，所述输出电抗器L18的另一端连接至所述输出滤波电容C12的另一端及所述第四DC变换器的负极输出端； 所述第三DC变换器的正极输出端连接至所述第四DC变换器的正极输出端，所述第三DC变换器的负极输出端连接至所述第四DC变换器的负极输出端，所述AC/DC变换器的正极分别连接所述开关Κ29的输入端、所述开关Κ31的输入端、所述开关Κ33的输入端及所述开关Κ35的输入端，所述AC/DC变换器的负极分别连接所述开关Κ30的输出端、所述开关Κ32的输出端、所述开关Κ34的输出端及所述开关Κ36的输出端，所述控制系统分别连接所述开关Κ29的控制端、所述开 关Κ30的控制端、所述开关Κ31的控制端、所述开关Κ32的控制端、所述开关Κ33的控制端、所述开关Κ34的控制端、所述开关Κ35的控制端及所述开关Κ36的控制端。
10.如权利要求7所述的一种多通道能量双向型电池测试设备，其特征在于:还包括第三EMI滤波器，所述第三EMI滤波器分别连接所述第三DC变换器及所述第四DC变换器。
11.如权利要求1所述的一种多通道能量双向型电池测试设备，其特征在于:所述DC/DC变换器包括第五DC变换器及第六DC变换器，，所述第五DC变换器只有正极输出端，所述第六DC变换器只有负极输出端所述AC/DC变换器分别连接所述第五DC变换器及所述第六DC变换器，所述控制系统分别连接所述第五DC变换器及所述第六DC变换器。
12.如权利要求11所述的一种多通道能量双向型电池测试设备，其特征在于:所述第五DC变换器包括开关Κ9、开关KlO、输出电抗器L5及输出滤波电容C5,所述开关Κ9的输出端与所述开关KlO的输入端并联后连接至所述输出电抗器L5的一端，所述输出电抗器L5的另一端连接至所述输出滤波电容C5的一端及所述第五DC变换器的正极输出端； 所述第六DC变换器包括开关KU、开关Κ12、输出电抗器L16及输出滤波电容C6，所述开关Kll的输出端与所述开关Κ12的输入端并联后连接至所述输出电抗器L6的一端，所述输出电抗器L6的另一端连接至所述输出滤波电容C6的一端及所述第六DC变换器的负极输出端；所述AC/DC变换器的正极分别连接所述开关K9的输入端及所述开关Kll的输入端，所述AC/DC变换器的负极分别连接所述开关KlO的输出端、所述输出滤波电容C5的另一端、所述开关Κ12的输出端及所述输出滤波电容C6的另一端，所述控制系统分别连接所述开关Κ9的控制端、所述开关KlO的控制端、所述开关Kll的控制端及所述开关Κ12的控制端。
13.如权利要求4所述的一种多通道能量双向型电池测试设备，其特征在于:还包括第四EMI滤波器，所述第四EMI滤波器的正极输入端连接至所述第五DC变换器的正极输出端，所述第四EMI滤波器的负极输入端连接至所述第六DC变换器的负极输出端。
14.如权利要求1所述的一种多通道能量双向型电池测试设备，其特征在于:所述隔离变压器结构为星/三 角形式或星/星形式。
【文档编号】H02M1/14GK203775072SQ201420064788
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年2月14日 优先权日:2014年2月14日
【发明者】李有财, 陈木泉 申请人:福州开发区星云电子自动化有限公司