本发明专利技术涉及电池单元充放电装置，涉及电源领域，交流电通过AC/DC隔离变换模块转换成直流母线上的稳定的直流电，直流母线连接非隔离双向DC/DC转换器和功率多级可调放电装置，非隔离双向DC/DC转换器可将直流母线电压转换成宽范围的可控直流电压给不同电压等级的电池单元充电，也可用于电池单元放电，通过将多余电池能量转换至直流母线，再由功率多级可调放电装置以不同的功率等级放电消耗掉，非隔离双向DC/DC转换器可将其第二端的电压升至或降至目标电池电压，并使第二端的电压控制精度在几十毫伏级别，而同时兼容不同型号的电池单元电压，适应极宽的电压范围，而不用单独使用不同型号的充放电装置，使设计简单，兼容性好。兼容性好。兼容性好。
【技术实现步骤摘要】
电池单元充放电装置
[0001]本专利技术涉及电源领域，尤其涉及一种电池单元充放电装置。
技术介绍
[0002]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。一般由多个单体电池(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。
[0003]当电池包中其中一组电池模组损坏或者较其它接入电池包中的电池模组的电压差异较大时，需要更换一个新的电池模组到电池包中。新电池模组需要与未更换的电池模组电压一致，或电压差异控制在很小范围内，如几十毫伏以内，才能减少安装过程中的风险并保证电池使用寿命。然，由于不同型号电池模组的电压范围相差较大，为满足较大电压范围，充放电时需要根据不同电池模组选择不同的充放电装置，而增加设计难度，降低充放电装置的兼容性。
[0004]因此，业界急需极宽电压范围的电池模组充放电装置，而增加电池模组充放电装置的兼容性，并降低其设计难度。
技术实现思路
[0005]本专利技术提供一种电池单元充放电装置，包括：AC/DC隔离变换模块，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，并提供其输出端与输入端之间的电隔离；非隔离双向DC/DC转换器，其第一端连接所述直流母线，第二端连接电池单元，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目标电池电压而为电池单元充电，或将电池单元的电池电压变换为所述第一端的所述直流母线电压；功率多级可调放电装置，连接在所述直流母线与地端之间，具有不同的放电功率等级；以及控制模块，控制模块连接功率多级可调放电装置、AC/DC隔离变换模块和非隔离双向DC/DC转换器，用于输出控制信号至功率多级可调放电装置内的开关、AC/DC隔离变换模块内的开关和非隔离双向DC/DC转换器内的开关，而控制使得电池单元充放电装置工作在充电模式或放电模式，在充电模式中，AC/DC隔离变换模块内的开关和非隔离双向DC/DC转换器内的开关工作而将交流电变换为目标电池电压而为电池单元充电，在放电模式中，非隔离双向DC/DC转换器内的开关、功率多级可调放电装置内的开关工作而为电池单元放电，并在放电模式中，控制模块控制功率多级可调放电装置内的开关工作而使其根据电池单元需要的放电功率工作在不同的放电功率等级。
[0006]更进一步的，功率多级可调放电装置包括：至少一个包括电阻R和开关S串联形成的开关放电支路，以及非隔离单向DC/DC变流器和电阻串联形成的变流器放电支路，并所述开关放电支路的第一端和所述变流器放电支路的第一端均连接所述直流母线，所述开关放电支路的第二端和所述变流器放电支路的第二端均接地。
[0007]更进一步的，控制模块根据电池单元需要的放电功率控制所述变流器放电支路内的所述非隔离单向DC/DC变流器的输出电压及接通的开关放电支路的个数而使功率多级可调放电装置工作在期望的放电功率等级。
[0008]更进一步的，开关放电支路的接通或断开通过控制模块控制开关放电支路内的开关导通或关断实现。
[0009]更进一步的，开关放电支路及变流器放电支路内的电阻值相同。
[0010]更进一步的，控制模块包括控制芯片、采样电路、驱动控制电路、逻辑控制电路及通讯电路，采样电路采样AC/DC隔离变换模块、非隔离双向DC/DC转换器及功率多级可调放电装置工作状态的信号，而输出AC/DC隔离变换模块的工作状态信号S1、非隔离双向DC/DC转换器的工作状态信号S2及功率多级可调放电装置的工作状态信号S3给控制芯片，并通讯电路连接外部通讯设备，控制芯片通过通讯电路从外部通讯设备获得电池单元的目标电压值，控制芯片根据AC/DC隔离变换模块的工作状态信号S1、非隔离双向DC/DC转换器的工作状态信号S2、功率多级可调放电装置的工作状态信号S3及电池单元的目标电压值控制充放电装置工作在充电模式或放电模式，并在放电模式中控制功率多级可调放电装置的放电功率等级。
[0011]更进一步的，当电池单元的端电压低于目标电压值时，控制芯片根据AC/DC隔离变换模块的工作状态信号S1、非隔离双向DC/DC转换器的工作状态信号S2、功率多级可调放电装置的工作状态信号S3及电池单元的目标电压值输出逻辑控制信号至逻辑控制电路，而由逻辑控制电路控制AC/DC隔离变换模块及非隔离双向DC/DC转换器工作而使电池单元充放电装置工作在充电模式，并输出AC/DC隔离变换模块的开关控制信号C1及非隔离双向DC/DC转换器的开关控制信号C2至驱动控制电路，而驱动控制AC/DC隔离变换模块及非隔离双向DC/DC转换器内的开关工作而使其工作在升压充电模式或降压充电模式，而通过AC/DC隔离变换模块将交流电变换为稳定的直流母线电压，非隔离双向DC/DC转换器将直流母线电压变换为电池单元的目标电压值而为电池单元充电。
[0012]更进一步的，当电池单元的端电压高于目标电压值时，控制芯片根据AC/DC隔离变换模块的工作状态信号S1、非隔离双向DC/DC转换器的工作状态信号S2、功率多级可调放电装置的工作状态信号S3及电池单元的目标电压值输出逻辑控制信号至逻辑控制电路，而由逻辑控制电路控制非隔离双向DC/DC转换器及功率多级可调放电装置工作而使电池单元充放电装置工作在放电模式，并输出非隔离双向DC/DC转换器的开关控制信号C2及功率多级可调放电装置的开关控制信号C3至驱动控制电路，而驱动控制非隔离双向DC/DC转换器工作在升压放电模式或降压放电模式，当直流母线电压小于电池单元电压时，非隔离双向DC/DC转换器工作在升压放电模式，而当直流母线电压大于电池单元电压时，非隔离双向DC/DC转换器工作在降压放电模式，并控制模块根据电池单元的目标电压值得到期望的放电功率等级，而输出功率多级可调放电装置的控制信号，而由驱动控制电路驱动控制导通的开关放电支路的个数，并控制变流器放电支路内的非隔离单向DC/DC变流器的输出电压。
[0013]更进一步的，控制模块还包括保护电路，用于根据AC/DC隔离变换模块的工作状态信号S1、非隔离双向DC/DC转换器的工作状态信号S2、功率多级可调放电装置的工作状态信号S3对电池单元充放电装置进行保护。
[0014]更进一步的，所述直流母线电压的额定值为48V。
附图说明
[0015]图1为本专利技术一实施例的电池单元充放电装置示意图。
[0016]图2为本专利技术一实施例的电池单元充放电装置工作在充电模式时的电路示意图。
[0017]图3为本专利技术一实施例的电池单元充放电装置工作在放电模式时的电路示意图。
[0018]图4为本专利技术一实施例的功率多级可调放电装置的示意图。
[0019]图5为本专利技术一实施例的控制模块的电路框图示意图。
具体实施方式
[0020]下面将结合附图，对本专利技术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专利技术的一部分实施例，而不是全本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电池单元充放电装置，其特征在于，包括：AC/DC隔离变换模块，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，并提供其输出端与输入端之间的电隔离；非隔离双向DC/DC转换器，其第一端连接所述直流母线，第二端连接电池单元，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目标电池电压而为电池单元充电，或将电池单元的电池电压变换为所述第一端的所述直流母线电压；功率多级可调放电装置，连接在所述直流母线与地端之间，具有不同的放电功率等级；以及控制模块，控制模块连接功率多级可调放电装置、AC/DC隔离变换模块和非隔离双向DC/DC转换器，用于输出控制信号至功率多级可调放电装置内的开关、AC/DC隔离变换模块内的开关和非隔离双向DC/DC转换器内的开关，而控制使得电池单元充放电装置工作在充电模式或放电模式，在充电模式中，AC/DC隔离变换模块内的开关和非隔离双向DC/DC转换器内的开关工作而将交流电变换为目标电池电压而为电池单元充电，在放电模式中，非隔离双向DC/DC转换器内的开关、功率多级可调放电装置内的开关工作而为电池单元放电，并在放电模式中，控制模块控制功率多级可调放电装置内的开关工作而使其根据电池单元需要的放电功率工作在不同的放电功率等级。2.根据权利要求1所述的电池单元充放电装置，其特征在于，功率多级可调放电装置包括：至少一个包括电阻R和开关S串联形成的开关放电支路，以及非隔离单向DC/DC变流器和电阻串联形成的变流器放电支路，并所述开关放电支路的第一端和所述变流器放电支路的第一端均连接所述直流母线，所述开关放电支路的第二端和所述变流器放电支路的第二端均接地。3.根据权利要求2所述的电池单元充放电装置，其特征在于，控制模块根据电池单元需要的放电功率控制所述变流器放电支路内的所述非隔离单向DC/DC变流器的输出电压及接通的开关放电支路的个数而使功率多级可调放电装置工作在期望的放电功率等级。4.根据权利要求3所述的电池单元充放电装置，其特征在于，开关放电支路的接通或断开通过控制模块控制开关放电支路内的开关导通或关断实现。5.根据权利要求2所述的电池单元充放电装置，其特征在于，开关放电支路及变流器放电支路内的电阻值相同。6.根据权利要求2所述的电池单元充放电装置，其特征在于，控制模块包括控制芯片、采样电路、驱动控制电路、逻辑控制电路及通讯电路，采样电路采样AC/DC隔离变换模块、非隔离双向DC/DC转换器及功率多级可调放电装置工作状态的信号，而输出AC/DC隔离变换模块的工作状态信号S1、非隔离双向DC/DC转换器的工作状态信号S2及功率多级可调放电装置的工作状态信号S3给控制芯片，并通讯电路连接外部通讯设备，控制芯片通过通讯电路从外部通讯设备获得电池单元的目...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴志成，邓志江，林氦，
申请(专利权)人：浙江大学绍兴微电子研究中心，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。