专利名称：一种电池分容化成系统的制作方法
一种电池分容化成系统本发明涉及电池分容化成技术，尤其涉及ー种电池分容化成系统。在电池的生产过程中，需对电池进行化成分容测试等工作，以将封装在一起的化学材料转变为真正的电池，并对电池的容量和可靠性进行评估。传统的方法是采用线性充电的方式和线性放电方式，即通过在充电电路上串接一个MOS管进行恒流充电控制，放电是通过另ー个和电池并联连接的MOS管进行恒流放电控制，但这种方法效率低，浪费了大量能量。一种节能的方法是通过充电器进行充电，放电时通过放电逆变器进行放电，该方 法实现了节能，但系统由于包含了充电部分和放电部分，硬件相对负杂，设备成本较高。另ー种节能的方法是通过エ频隔离变压器隔离后，进行高频整流得到ー个母线电压，然后采用ー个不隔离的buck/boost双向变换电路输出。该方法实现了ー套装置进行双向变换，但エ频变压器重量较大，成本高，在小功率情况下存在体积大，成本高的问题。以上方法可以实现节能，但由于所有的能量需要回馈到电网才能共享，对电网的冲击和影响较大，而且由于需要多次变换，降低了能量共享的效率。本发明要解决的技术问题是提供一种体积小，成本低的电池分容化成系统。本发明进一歩要解决的技术问题是提供ー种内部能量共享效率高，对电网影响小的电池分容化成系统，以实现在直流母线上的能量共享，減少对电网的影响，同时提高能量共享的效率。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种电池分容化成系统，包括DC/DC双向变换组和AC/DC高频隔离双向变换器，所述的DC/DC双向变换组包括直流母线、复数颗电池和与电池数量相同的DC/DC双向变换器，AC/DC高频隔离双向变换器的交流端接交流电网，直流端与直流母线电连接；DC/DC双向变换器的一端接直流母线，另一端接电池。以上所述的电池分容化成系统，所述的DC/DC双向变换器为不隔离DC/DC双向变换器，DC/DC双向变换器为Buck/Boost模式或全桥模式。以上所述的电池分容化成系统，电池的充电电流，放电电流，充电最高电压，放电截止电压由上位机对DC/DC双向变换器进行控制。以上所述的电池分容化成系统，包括复数个DC/DC双向变换组和上ー级直流母线；每个DC/DC双向变换组包括ー个上ー级DC/DC双向变换器，所述上ー级DC/DC双向变换
器的一端接上ー级直流母线，另一端接直流母线；上ー级直流母线接AC/DC高频隔离双向变换器的直流端，上ー级直流母线的电压高于直流母线的电压。以上所述的电池分容化成系统，一部分DC/DC双向变换组的电池处于充电状态，另一部分DC/DC双向变换组的电池处于放电状态。以上所述的电池分容化成系统，对化成分容的电池进行分时的批控制，首先在上一级直流母线一级进行电流共享，同时通过AC/DC高频隔离双向变换器与电网的联接，当上一级直流母线能量过多时，电能通过AC/DC高频隔离双向变换器回馈至电网，当上一级直流母线能量不足时，上一级直流母线通过AC/DC高频隔离双向变换器从电网吸取能量。以上所述的电池分容化成系统，每个DC/DC双向变换组包括一个分容化成控制柜，控制组内的上一级DC/DC双向变换器，分容化成控制柜由上位机进行控制。以上所述的电池分容化成系统，所述的上一级DC/DC双向变换器为不隔离DC/DC双向变换器；上一级DC/DC双向变换器为Buck/Boost模式或全桥模式。以上所述的电池分容化成系统，包括复数个所述的AC/DC高频隔离双向变换器，全部AC/DC高频隔离双向变换器并接在电网与上一级直流母线之间；高频隔离双向变换器 实现输出并联，以方便系统应用。以上所述的电池分容化成系统，AC/DC高频隔离双向变换器采用高频隔离模式，其输入为单相输入或三相输入，其输出为直流输出。本发明电池分容化成系统采用AC/DC高频隔离双向变换器，实现了系统公共母线与电网的安全隔离，而且系统体积小、重量轻、成本低。下面结合附图
和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。图I是本发明电池分容化成系统实施例I的原理框图。图2是本发明电池分容化成系统实施例2的原理框图。图I所示的本发明电池分容化成系统实施例I是一个最小系统，隔离的AC/DC双向变换器，交流端联接电网，直流输出端接公共直流母线，输出电压为直流12V，不隔离的DC/DC双向变换器一端接12V公共直流母线入，另一端接电池，最大输出为5V 2A，该不隔离的双向变换器设计为充电是恒流充电，放电时恒流放电，最大充电的电流均为2A，通过上位机设置每个通道的充电电流，放电电流，充电最高电压(不超过5V)，放电截止电压等，以满足实际使用的需要。在实施例I的系统构成下，电池充电时隔离的AC/DC双向变换器从电网吸收能量，输出到公共直流母线上，不隔离的DC/DC双向变换器一边从公共直流母线吸收能量，另一边以恒流模式向电池充电；电池放电时，不隔离DC/DC双向变换器将电池能量恒流输送到公共直流母线，然后通过隔离的AC/DC双向变换器将能量从公共直流母线放电到电网。鉴于电池的生产工艺流程中，在一个小系统中进行一部分电池放电和另一部分电池充电难以实现，这种最小系统只能通过电网进行能量共享。图2所示的本发明电池分容化成系统实施例2是，一个完整应用的大系统构成平台，该系统相对于实施例I有以下改进多个AC/DC高频隔离双向变换器可实现并联方便构成大系统，多级直流母线降低母线电流，可进行分时控制实现能量在直流母线级的共享。I. AC/DC高频隔离双向变换器，联接三相电网和第一级公共直流母线，输入为三相380Vac，输出为50V120A ;该AC/DC高频三相变换器采用CAN-BUS进行变换器之间的通信，可以实现输出并联。2.第一级的大功率不隔离DC/DC双向变换器，输入为50V直流，输出为12V直流，系统中每个化成分容柜控制ー个第一级的大功率不隔离DC/DC双向变换器，该双向变换器具有输出限流，短路等保护功能，同时将第一级母线电压变换为本系统所需要的12V，形成第二级的12V直流母线；每个第一级的大功率不隔离DC/DC双向变换器通过第二级直流母线(分直流母线)接ー组(多个)第二级不隔离的DC/DC双向变换器，每个第二级不隔离的DC/DC双向变换器接ー颗电池。； 3.第二级不隔离的DC/DC双向变换器，该变换器一方面接到第二级的12V直流母线上，输出接电池，进行恒流恒压的充电或放电控制，每颗电池通道均包含这样ー个不隔离的DC/DC双向变换器，并可通过上位机设置相关參数；4.上位机通过监控软件进行设置，分时控制不同的分容化成拒，一部分工作在充电状态，另一部分工作在放电状态，这样大部分能量可以实现在第一级公共直流母线(总直流母线)进行共享；当第一级公共直流母线能量不足时，可通过AC/DC高频隔离双向变换器从电网吸取能量，当第一级公共直流母线能量过多时，可通过AC/DC高频隔离双向变换器向电网发送能量。实施例2在实施例I的基础上，为更高效率的实现能量共享，可将不隔离的DC/DC双向变换器分组，如每组接512颗电池，在系统中有很多组这样的变换器组，均接在第一级公共直流母线(总直流母线)上，通过软件设置控制，使得一些变换器组的电池工作在充电状态，另外一些变换器组的电池工作在放电状态，这样能量就可以实现在第一级公共直流母线上进行共享，如果第一级公共直流母线上能量不足，将通过AC/DC高频隔离的双向变换器从电网吸收能量，如果直流母线能量过多，将通过AC/DC高频隔离的双向变换器放电到电网，此时隔离双向变换器处理的能量不是充电或放电的全部能量，而只是补充充电和放电能量的不足部分。通过以上设置，能量共享不再需要从公共母线到电网以及从电网到公共母线的两次变换，效率更高，能量得到更高层次的共享。 由于在实际应用中，系统中接入电池数很多，这样情况下，可能导致直流母线电流很大，増加了系列实施难度，为方便系统实施，第二级不隔离的DC/DC双向变换器之前接入第一级不隔离的DC/DC双向变换器，以将下ー级公共直流母线电压降低，从而降低上ー级公共直流母线的电流。第一级不隔离的DC/DC双向变换器的输出接第二级直流母线(分直流母线)，第二级不隔离的DC/DC双向变换器接在第二级直流母线(分直流母线)上。进ー步还可以采用更多级的公共直流母线系统，以便构成更大的测试系统。从上分析可知，采用这样的大系统，通过适当的设置，可以首先在直流母线ー侧进行能量共享，其多余或不足部分再在电网ー级进行共享，由于部分电能在直流母线级进行共享，这部分电能不需要从直流到交流，再从交流到直流的两级变换，节能的效率可以提高30%左右。同时由于大部分能量在直流母线侧已经实现共享，而不需要回馈到电网侧进行共享，减小了系统对电网的影响。以上实施例AC/DC高频隔离双向变换器主要有以下作用I.实现公共母线与电网的安全隔离，体积小、重量轻、成本低；2.实现公共直流母线电压的稳定，当公共直流母线能量不足吋，实现能量从电网到公共直流母线的变换；当公共直流母线能量过剩时，实现能量从公共直流母线的变换。不隔离DC/DC双向变换器的作用如下I.控制单颗电池的化成分容过程，实现恒流充电及恒流放电过程，或其它要求的控制过程；2.从直流母线吸收能量充入电池，或者从电池放电到直流母线。本发明采用高频隔离的双向变换电路，充电时从电网向直流电压端充电，放电时直流电压端直接放电到电网，整个过程采用同一套主电路实现，采用智能控制电路进行控制，由于该方法采用高频变压器实现隔离，不需要笨重的工频变压器，因此整机重量轻，体积小，系统构成灵活，可以方便的实现节能和安全隔离，具有较低的成本、较高的效率。为实现更高级的能量共享，本发明以上实施例提出采用公共直流母线来实现在此母线上的能量共享，可以有多种模式实现，一是每个化成分容通道均接在母线上，二是将多 个化成分容通道作为一个单元，接在另一个双向变换器的输出母线上，而该双向变换器再接在第一级的公共直流母线上，这种方法可以降低第一级公共直流母线的电流。采用这种方法，一方面，由于不需要首先回馈到电网后在进行共享，而直接在直流母线共享，因此可以提高能量共享效率；另一方面，由于部分电能直接在直流母线共享，不需要回馈至电网，减少了回馈到电网的能量，可以减少对电网的影响，特别当大部分能量不需要回馈到电网直接在母线进行共享时，更可以减小对电网的影响和冲击。
权利要求
1.一种电池分容化成系统，其特征在于，包括DC/DC双向变换组和AC/DC高频隔离双向变换器，所述的DC/DC双向变换组包括直流母线、复数颗电池和与电池数量相同的DC/DC双向变换器，AC/DC高频隔离双向变换器的交流端接交流电网，直流端与直流母线电连接；DC/DC双向变换器的一端接直流母线，另一端接电池。
2.根据权利要求I所述的电池分容化成系统，其特征在于，所述的DC/DC双向变换器为不隔离DC/DC双向变换器，DC/DC双向变换器为Buck/Boost模式或全桥模式。
3.根据权利要求I所述的电池分容化成系统，其特征在于，电池的充电电流，放电电流，充电最高电压，放电截止电压由上位机对DC/DC双向变换器进行控制。
4.根据权利要求I所述的电池分容化成系统，其特征在于，包括复数个DC/DC双向变换组和上一级直流母线；每个DC/DC双向变换组包括一个上一级DC/DC双向变换器，所述上一级DC/DC双向变换器的一端接上一级直流母线，另一端接直流母线；上一级直流母线接AC/DC高频隔离双向变换器的直流端，上一级直流母线的电压高于直流母线的电压。
5.根据权利要求4所述的电池分容化成系统，其特征在于，一部分DC/DC双向变换组的电池处于充电状态，另一部分DC/DC双向变换组的电池处于放电状态。
6.根据权利要求5所述的电池分容化成系统，其特征在于，对化成分容的电池进行分时的批控制，首先在上一级直流母线一级进行电流共享，同时通过AC/DC高频隔离双向变换器与电网的联接，当上一级直流母线能量过多时，电能通过AC/DC高频隔离双向变换器回馈至电网，当上一级直流母线能量不足时，上一级直流母线通过AC/DC高频隔离双向变换器从电网吸取能量。
7.根据权利要求4所述的电池分容化成系统，其特征在于，每个DC/DC双向变换组包括一个分容化成控制柜，控制组内的上一级DC/DC双向变换器，分容化成控制柜由上位机进行控制。
8.根据权利要求4所述的电池分容化成系统，其特征在于，所述的上一级DC/DC双向变换器为不隔离DC/DC双向变换器；上一级DC/DC双向变换器为Buck/Boost模式或全桥模式。
9.根据权利要求4所述的电池分容化成系统,其特征在于,包括复数个所述的AC/DC高频隔离双向变换器，全部AC/DC高频隔离双向变换器并接在电网与上一级直流母线之间；高频隔离双向变换器实现输出并联，以方便系统应用。
10.根据权利要求I所述的电池分容化成系统，其特征在于，AC/DC高频隔离双向变换器输入为单相输入或三相输入，其输出为直流输出。
全文摘要
本发明公开了一种电池分容化成系统，包括DC/DC双向变换组和AC/DC高频隔离双向变换器，所述的DC/DC双向变换组包括直流母线、复数颗电池和与电池数量相同的DC/DC双向变换器，AC/DC高频隔离双向变换器的交流端接交流电网，直流端接直流母线；DC/DC双向变换器的一端与直流母线电连接，另一端接电池。为方便系统应用，AC/DC高频隔离双向变换器可以并联。本发明采用AC/DC高频隔离双向变换器，实现了系统公共母线与电网的安全隔离，通过上位机控制和设置，一部分DC/DC双向变换器对电池充电，另一部分DC/DC变换器对电池进行放电，实现在公共直流母线上能量共享，而不需将能量反馈到电网，可以减少对电网的冲击和不良影响。
文档编号H02J7/00GK102842731SQ201210301108
公开日2012年12月26日 申请日期2012年8月23日 优先权日2012年8月23日
发明者阮世良 申请人:深圳市高斯宝电气技术有限公司