宽容量范围电池充电修复一体化装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种宽容量范围电池充电修复一体化装置，包括一体化模块，蓄电池，DC/DC模块，整流模块；所述一体化模块的输出与蓄电池相连对蓄电池的充、放电和修复进行控制，包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂。所述三个桥臂都连接在直流母线的正负端，即PN端；所述第一桥臂与第二桥臂可以串联输出给蓄电池，也可以将第一桥臂与第二桥臂并联输出给蓄电池。本发明专利技术能够适应的蓄电池容量大小范围更宽，能够完成充电、放电、修复功能，可以较为灵活地对不同种类、不同批次、不同型号、不同老化状态的蓄电池进行修复，从而提高修复的效果。所施加脉冲电流的幅值和频率以及正负极性均可以任意控制，提高了修复控制的灵活性。

Integrated device for battery charging and repairing in wide capacity range

【技术实现步骤摘要】
宽容量范围电池充电修复一体化装置
本专利技术涉及电能存储系统中对电池组充电或控制的电路装置，特别是涉及蓄电池充放电、修复一体化变换器和控制装置。
技术介绍
近年来，尽管各种新型电池层出不穷，但是铅酸蓄电池以其价格低、可靠性高、安全等优点仍然得到了广泛的应用。但是由于使用和维护不当，会引起蓄电池的极板腐蚀和硫酸盐化等问题，大大缩短了蓄电池的使用寿命，增加了使用成本。目前针对该问题有很多修复方法，其中通过添加活性修复剂并利用脉冲修复方法可以有效改善蓄电池的特性，提高蓄电池的使用寿命。目前用于修复蓄电池的技术很多，但是存在控制复杂、成本高，且难以对充放电电流和高频脉冲电流进行解耦并灵活控制等问题。中国专利CN201510191311.5公开了一种高频共振式铅酸蓄电池修复装置及方法，该专利主电路采用降压斩波电路，由于仅能够控制充电处于电流连续模式，因此无法加入高频电流脉冲实现高频共振；如果采用电流断续模式，充电电流又得不到保证。因此，该专利技术尽管对电池修复有一定帮助，但是无法得到更好的修复效果。中国专利CN201711120648.2公开了一种大型铅酸蓄电池修复充放电装置及方法，该专利技术采用了中国专利CN201510191311.5相同的主电路，所不同的是该专利技术采用了电流可逆斩波控制模式，并在“DC/DC双向调压器”之前接入了负载控制斩波器，用于电池放电时，将电池所释放的能量消耗掉。因此上述两个专利均无法实现充放电电流和注入高频电流脉冲的解耦控制。中国专利CN201810339166.4公开了一种蓄电池涓流脉冲修复装置及方法，与中国专利CN201711120648.2的方案相似。中国专利CN201910697805.9、CN201210294987.3，采用了相同的主电路，即高频谐振电路。这种电路可以加入电流脉冲，但是对充电电流无法进行稳定控制。中国专利CN107959328A公开了一种高压快速充电的充电电路及其充电方法。该专利技术采用开关电容方式加入电流脉冲，由于电容在瞬态可以看作一个电压源，电源切换时会产生不可控的电流尖峰，因此修复效果会受到限制。中国专利CN108988451A公开了一种隔离型双向充电机控制方法及控制电路，但是该电路在控制充放电电流时，无法注入较大的电流脉冲，同时由于功率器件使用较多，因此成本较高。综上所述，现有技术在电池充电和修复变换器方面主要存在控制较为简单，无法真正将充放电电流和脉冲注入进行解耦，并独立精确控制。同时由于现有技术变换器的参数设定后，所适应的蓄电池的容量范围较小，应用受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种宽容量范围电池充电修复一体化装置，与现有技术相比，本专利技术能够适应的蓄电池容量大小范围更宽。能够利用本专利技术完成充电、放电、修复功能，而不必分别采用三台装置分别实现充电、放电、修复等功能。由于充放电电流和电流脉冲解耦控制，因此可以较为灵活地对不同种类、不同批次、不同型号、不同老化状态的蓄电池进行修复，从而提高修复的效果。所施加脉冲电流的幅值和频率以及正负极性均可以任意控制，提高了修复控制的灵活性。本专利技术还具有结构简单、成本低、可靠性高等特点。本专利技术采取的技术方案为：为了达到上述目的，本专利技术的宽容量范围电池充电修复一体化装置包括一体化模块，蓄电池，DC/DC模块，整流模块；所述一体化模块的输出与蓄电池相连对蓄电池的充、放电和修复进行控制；所述整流模块输入接交流市电，整流后输出给DC/DC模块，变换成适当电压输出给一体化模块；所述一体化模块包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂，所述三个桥臂都连接在直流母线的正负端，即PN端；所述第一桥臂与第二桥臂可以串联输出给蓄电池，也可以将第一桥臂与第二桥臂并联输出给蓄电池。所述一体化模块还包括转换接触器、输入电容；所述转换接触器包括常开触点、常闭触点，通过控制常开触点、常闭触点的接通和断开，可以将第一桥臂与第二桥臂在串联输出模式和并联输出模式之间进行转换。所述第一桥臂包括第一功率开关、第二功率开关、第一电感，第一功率开关与第二功率开关串联跨接在直流母线两端，即PN端；所述第一电感一端与第一功率开关和第二功率开关的中点相连，另外一端作为输出；所述第二桥臂包括第三功率开关、第四功率开关、第二电感，第三功率开关与第四功率开关串联跨接在直流母线两端，即PN端，第二电感一端与第三功率开关和第四功率开关的中点相连，另外一端作为输出。所述第一电感的感值大于第二电感的感值；第二电感直接与蓄电池相连；串联输出模式时，第一电感与第二电感串联后与蓄电池相连；并联输出模式时，第一电感与第二电感并联后与蓄电池相连。所述第二桥臂的输出始终接蓄电池，第一桥臂的输出可以通过转换接触器接第二桥臂进行串联输出；经过转换接触器控制，第一桥臂的输出可以直接与第二桥臂的输出并联接蓄电池。通过控制，所述第一桥臂工作在电感电流连续模式，第二桥臂工作在电感电流断续模式。所述第三桥臂包括第五功率开关、第一功率二极管、泄放电阻，所述。第一功率二极管与泄放电阻并联，再与第五功率开关，然后跨接在直流母线两端，即PN端。所述DC/DC模块的输出端直流母线，即PN端同时接多个一体化模块、蓄电池，可以同时分别对不同的蓄电池进行充电、放电、修复等控制；所述直流母线电压UPN大于蓄电池电压Ubat。所述第一桥臂与第二桥臂分别独立控制，使蓄电池的充放电电流进行叠加。所述第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关、第四功率开关、第五功率开关均为能够高频工作的全控型半导体功率器件。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点和效果：本专利技术的一个效果在于，通过对变换器的第一桥臂和第二桥臂的输出进行串并联转换，可以拓展蓄电池的容量范围，适应更多种类蓄电池的充电和修复需求。本专利技术的一个效果在于，充放电电流和所施加的电流脉冲可以分别控制，输入或者输出蓄电池的电流等于充放电电流和脉冲电流的叠加。本专利技术的一个效果在于，施加的电流脉冲的幅值、频率、相位、极性均可以控制，有利于提高其对修复策略和方法的适应性。本专利技术的一个效果在于，多个一体化模块同时进行充放电及修复操作，可以在不向电网馈电的前提下，有效利用同时段放电模块所输出的电能，并向其他模块充电，提高了系统的效率，降低了修复成本。附图说明图1是本专利技术中宽容量范围电池充电修复一体化装置示意图；图2是本专利技术中多组电池充电/修复状态示意图；图3是本专利技术中电池充电修复一体化模块的主电路原理图；图4是本专利技术中一体化模块串联主电路原理图；图5是本专利技术中一体化模块并联主电路原理图；图6是本专利技术中一体化模块充电状态波形图；图7是本专利技术中一体化模块放电状态波形图；图8是本专利技术中一体化模块串联主电路仿真图；图9是本专利技术中一体化模块串联主电路充电仿真波形图；图10是本专利技术中一体化模块并联主电路仿真图；图11是本专利技术中一体化模块并联主电路充电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.宽容量范围电池充电修复一体化装置，包括一体化模块（1），蓄电池（2），DC/DC模块（3），整流模块（4）；其特征在于，所述一体化模块（1）的输出与蓄电池（2）相连对蓄电池（2）的充、放电和修复进行控制；所述整流模块（4）输入接交流市电，整流后输出给DC/DC模块（3），变换成适当电压输出给一体化模块（1）；所述一体化模块（1）包括第一桥臂（101）、第二桥臂（102）、第三桥臂（103）；所述第一桥臂（101）、第二桥臂（102）、第三桥臂（103）都连接在直流母线的正负端，即PN端；所述第一桥臂（101）与第二桥臂（102）可以串联输出给蓄电池（2），也可以将第一桥臂（101）与第二桥臂（102）并联输出给蓄电池（2）。/n

【技术特征摘要】
1.宽容量范围电池充电修复一体化装置，包括一体化模块（1），蓄电池（2），DC/DC模块（3），整流模块（4）；其特征在于，所述一体化模块（1）的输出与蓄电池（2）相连对蓄电池（2）的充、放电和修复进行控制；所述整流模块（4）输入接交流市电，整流后输出给DC/DC模块（3），变换成适当电压输出给一体化模块（1）；所述一体化模块（1）包括第一桥臂（101）、第二桥臂（102）、第三桥臂（103）；所述第一桥臂（101）、第二桥臂（102）、第三桥臂（103）都连接在直流母线的正负端，即PN端；所述第一桥臂（101）与第二桥臂（102）可以串联输出给蓄电池（2），也可以将第一桥臂（101）与第二桥臂（102）并联输出给蓄电池（2）。


2.如权利要求1所述的宽容量范围电池充电修复一体化装置，其特征在于，所述一体化模块（1）还包括转换接触器（104）、输入电容（105）；所述转换接触器（104）包括常开触点（1041）、常闭触点（1042），通过控制常开触点（1041）、常闭触点（1042）的接通和断开，可以将第一桥臂（101）与第二桥臂（102）在串联输出模式和并联输出模式之间进行转换。


3.如权利要求1所述的宽容量范围电池充电修复一体化装置，其特征在于，所述第一桥臂（101）包括第一功率开关（1011）、第二功率开关（1012）、第一电感（1013），第一功率开关（1011）与第二功率开关（1012）串联跨接在直流母线两端，即PN端；所述第一电感（1013）一端与第一功率开关（1011）和第二功率开关（1012）的中点相连，另外一端作为输出；所述第二桥臂（102）包括第三功率开关（1021）、第四功率开关（1022）、第二电感（1023），第三功率开关（1021）与第四功率开关（1022）串联跨接在直流母线两端，即PN端，第二电感（1023）一端与第三功率开关（1021）和第四功率开关（1022）的中点相连，另外一端作为输出。


4.如权利要求3所述的宽容量范围电池充电修复一体化装置，其特征在于，所述第一电感（1013）的感值大于第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：冬雷，
申请(专利权)人：北京动力京工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11