一种适用于蓄电池系统的快速充电装置及其水冷系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用于蓄电池系统的快速充电装置，用于连接交流电源和蓄电池的电池组，实现电池组的快速充电，其中，有源滤波器、交流接触器和三相整流桥按照相位顺次连接，输入电感和输入电容串联后连接到所述三相整流桥的输出端正极和负极，所述交流转换模块的输入端与输入电容两端相连接，且交流转换模块输出端与隔离变压器的输入端相连接；高压直流继电器、输出电容和电池组串联，所述输出电容的一端通过输出电感与二极管整流桥的阴极相连接，另一端与二极管整流桥的阳极相连接，且二极管整流桥的输出端与隔离变压器的输出端相连接。本发明专利技术技术方案的方法，可以在有效提高蓄电池充电效率的同时提高蓄电池在充放电过程中的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于蓄电池系统的快速充电装置及其水冷系统
本专利技术属于蓄电池充电领域，具体涉及一种适用于蓄电池系统的快速充电装置及其水冷系统。
技术介绍
舰载电磁发射用供能系统需要同时具备高能量密度和高功率密度，由数万个单体电池串并联组成。供能系统额定电压为DC10KV，电网供能接口为AC380V，蓄电池系统在放电过程中瞬时电压能够达到DC15KV，因此充放电过程需要进行高低压隔离。进一步的，整个蓄电池系统的充电时间为30min，因此需要需用具备快速充电的充电装置为蓄电池组进行充电。在电磁发射系统处于非发射状态时，蓄电池系统需要降低对地电压等级至500V，以提高整个系统的绝缘耐压安全性。目前一般是对蓄电池系统分组以降低充电装置的电压等级需求，进而针对每组蓄电池设计一个充电装置，通过多个充电装置的组合为整个蓄电池系统进行快速充电。现有技术中，CN105576306A公开了一种电池快速充电方法，采用一个宽的大电流脉冲搭配一个窄的小电流脉冲的充电方式，以减小大脉冲电流充电所带来的极化，再用一个窄的小电流脉冲进行放电，进一步消除极化。其主要解决的是锂电池在大脉冲电流的情况下出现的严重极化问题，由于解决了极化的问题，所以可以增加整个脉冲充电的时间，从而提高脉冲充电阶段的充电速度。但是极化是由于锂电池自身离子和电子导电能力的下降所形成的，这与锂电池本身的结构特性是密不可分的，其并不能当然解决舰载电磁发射用供能系统在充电过程中存在的问题。而在CN107785948中公开了一种在进行快速充电的情况下能够对多个电池单元进行适当地充电的快速充电装置，在放电的情况下实行使各电池单元的充电量同等的同等化处理，从而在进行快速充电的情况下，能够对多个电池单元进行适当地充电。也就是说，其本质上是对不同电池单元的电量进行平均分配以实现快速充电的效果，显然是不能满足需要针对每个每组蓄电池进行单独充电的情况。CN207148293U中则是公开了一种高低压隔离的电池组电压检测系统，其主要是为了解决电池管理系统中将弱电低压部分与高压部分进行隔离的问题。具体来说是将负责信号控制的弱电低压部分与高压部分进行隔离，无法解决电池组充放电过程中的瞬时高低压变化问题，存在较大的安全隐患。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种适用于蓄电池系统的快速充电装置及其水冷系统，至少可以部分解决上述问题。本专利技术技术方案的方法，针对蓄电池需要分组分别进行充电、以及充放电时瞬时高低压变化存在较大安全隐患的情况，采用多台充电装置对蓄电池进行充电，同时采用有源滤波器为整个充电装置组进行谐波抑制，利用高压直流继电器进行高低压防护，可以在有效提高蓄电池充电效率的同时提高蓄电池在充放电过程中的安全性。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种适用于蓄电池系统的快速充电装置，用于连接交流电源和蓄电池的电池组，实现电池组的快速充电，其特征在于，包括，有源滤波器，与交流电源相连接，对交流电源与充电装置之间的谐波进行抑制；交流接触器，其输入端按照相位分别与有源滤波器的输出端相连接，用于实现交流电源与充电装置之间的隔离通断，输出交流电；三相整流桥，按照相位对应接收交流接触器输出的交流电，将其转换为直流电并输出；第一滤波电路，对三相整流桥输出的直流电进行滤波，获得稳定的直流电；交流转换模块，接收第一滤波电路输出的直流电并将其转换为高频交流脉冲；隔离变压器，接收三相整流桥输出的高频交流脉冲并对其进行隔离升压；二极管整流桥，将经过隔离升压的高频交流脉冲转换为直流电；第二滤波电路，对二极管整流桥输出的直流电进行滤波，获得稳定的直流电对电池组进行充电；以及，高压直流继电器，所述二极管整流桥通过高压直流继电器与电池组相连接，以实现充电装置与电池组之间的隔离通断；以此方式，可以在实现将低压交流电源转化为高压直流电源对电池组进行快速充电，以及实现充电装置的高压部分和低压部分的隔离，保证快速充电装置的安全性。作为本专利技术技术方案的一个优选，三相整流桥优选三相不控整流桥。作为本专利技术技术方案的一个优选，充电装置优选包括两个高压直流继电器，分别与电池组的正极和负极相连接，输出电容连接在两个高压直流继电器之间，以实现充电装置与电池组之间的隔离通断。作为本专利技术技术方案的一个优选，交流转换模块优选包括四个IGBT模块，第一IGBT模块的发射极与第三IGBT模块的集电极相连接，第二IGBT模块的发射极与第四IGBT模块的集电极相连接；且第一IGBT模块的集电极与第二IGBT模块的集电极相连接，第三IGBT模块的发射极与第四IGBT模块的发射极相连接。作为本专利技术技术方案的一个优选，还包括电流传感器，所述电流传感器串联在高压直流继电器与输出电容之间，实时检测充电装置的输出电流。作为本专利技术技术方案的一个优选，还包括电压传感器，所述电压传感器并联在输出电容两端，实时检测充电装置的输出电压。按照本专利技术技术方案的一个方面，提供了一种适用于权利要求1～6所述快速充电装置的水冷系统，包括多个充电装置和水冷管道，所述水冷管道按照充电装置的分布阵列对应设置，其特征在于，每个充电装置紧贴布置在水冷管道的外周，所述水冷管道的进水口与进水主管道相连接，所述水冷管道的出水口与出水主管道相连接，以通过水冷循环在充电装置充电过程中辅助散热。作为本专利技术技术方案的一个优选，水冷管道优选传热性能良好的金属管道。作为本专利技术技术方案的一个优选，进水口通过第一球阀与进水主管道相连接，所述出水口通过第二球阀与出水主管道相连接。作为本专利技术技术方案的一个优选，出水主管道与冷却设备相连接，所述冷却设备对出水主管道中携带有热量的水流进行冷却后再进入进水主管道。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：1)本专利技术技术方案的方法，通过交流接触器和高压直流继电器组成隔离电路，有效隔离了蓄电池组的高压，避免了系统放电时高压串入低压设备损坏低压弱电设备、影响整个低压控制电网，保证了系统充放电一体结构的安全性，提高了低压供电电网的可靠性。2)本专利技术技术方案的方法，通过输入滤波电感、输入电容、输出滤波电感、输出电容组成了纹波吸收电路，通过整流-逆变-隔离-整流的方式，有效降低了充电机输出的纹波；由于纹波越小，输出电流越稳定，越有益于电池组的均衡维护，其对于大倍率放电的蓄电池组能够及时调整修复其一致性，减缓了电池组之间的不均衡；同时，由于有源滤波器有效抑制了整流设备带来的谐波，避免了大功率充电设备同时运行时对舰载电网造成的谐波污染，提高了充电设备的适装性。3)本专利技术技术方案的方法，通过电压传感器和电流传感器组成了测试电路，实时检测采集充电装置的输出参数，实现蓄电池充电过程控制的闭环调节，其对于分别估算各个电池组的SOC、监测充电装置的运行状态、辨别电池组的充满状态并停止充电、完善电池管理系统采集各组电池信息的完整性具有促进作用。4)本专利技术技术方案的方法，针对每个充电装置都设置了水冷循环管道，通过闸阀、球阀组成了水冷循环散热装置，在确保每个充电装置都可以单独实现水冷的同时，也保证了整个蓄电池系统的充电装置可以同步进行水冷，避免多个充电装置因温度不均匀导致工作效率不一致，进而影响整个蓄电池系统的充电效率，保证了整个蓄电池系统的充电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于蓄电池系统的快速充电装置，用于连接交流电源和蓄电池的电池组，实现电池组的快速充电，其特征在于，包括，有源滤波器，与交流电源相连接，对交流电源与充电装置之间的谐波进行抑制；交流接触器，其输入端按照相位分别与有源滤波器的输出端相连接，用于实现交流电源与充电装置之间的隔离通断，输出交流电；三相整流桥，按照相位对应接收交流接触器输出的交流电，将其转换为直流电并输出；第一滤波电路，对三相整流桥输出的直流电进行滤波，获得稳定的直流电；交流转换模块，接收第一滤波电路输出的直流电并将其转换为高频交流脉冲；隔离变压器，接收三相整流桥输出的高频交流脉冲并对其进行隔离升压；二极管整流桥，将经过隔离升压的高频交流脉冲转换为直流电；第二滤波电路，对二极管整流桥输出的直流电进行滤波，获得稳定的直流电对电池组进行充电；以及，高压直流继电器，所述二极管整流桥通过高压直流继电器与电池组相连接，以实现充电装置与电池组之间的隔离通断；以此方式，可以在实现将低压交流电源转化为高压直流电源对电池组进行快速充电，以及实现充电装置的高压部分和低压部分的隔离，保证快速充电装置的安全性。

【技术特征摘要】
1.一种适用于蓄电池系统的快速充电装置，用于连接交流电源和蓄电池的电池组，实现电池组的快速充电，其特征在于，包括，有源滤波器，与交流电源相连接，对交流电源与充电装置之间的谐波进行抑制；交流接触器，其输入端按照相位分别与有源滤波器的输出端相连接，用于实现交流电源与充电装置之间的隔离通断，输出交流电；三相整流桥，按照相位对应接收交流接触器输出的交流电，将其转换为直流电并输出；第一滤波电路，对三相整流桥输出的直流电进行滤波，获得稳定的直流电；交流转换模块，接收第一滤波电路输出的直流电并将其转换为高频交流脉冲；隔离变压器，接收三相整流桥输出的高频交流脉冲并对其进行隔离升压；二极管整流桥，将经过隔离升压的高频交流脉冲转换为直流电；第二滤波电路，对二极管整流桥输出的直流电进行滤波，获得稳定的直流电对电池组进行充电；以及，高压直流继电器，所述二极管整流桥通过高压直流继电器与电池组相连接，以实现充电装置与电池组之间的隔离通断；以此方式，可以在实现将低压交流电源转化为高压直流电源对电池组进行快速充电，以及实现充电装置的高压部分和低压部分的隔离，保证快速充电装置的安全性。2.根据权利要求1所述的一种适用于蓄电池系统的快速充电装置，其中，所述三相整流桥优选三相不控整流桥。3.根据权利要求1或2所述的一种适用于蓄电池系统的快速充电装置，其中，所述充电装置优选包括两个高压直流继电器，分别与电池组的正极和负极相连接，输出电容连接在两个高压直流继电器之间，以实现充电装置与电池组之间的隔离通断。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种适用于蓄电池系统的快速充电装置，其中，所述交流转换模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：周仁，鲁军勇，龙鑫林，魏静波，柳应全，吴羿延，蔡喜元，崔峻玮，李松乘，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42