【技术实现步骤摘要】
动力电池间快速充放电的装置及方法
[0001]本专利技术属于动力电池充放电
，具体涉及一种动力电池间快速充放电的装置和方法。
技术介绍
[0002]近年来，随着新能源汽车的普及，动力电池包的容量越来越大。搭载大容量动力电池包的车辆如在行驶途中为欠电抛锚的电动车辆进行快速补电，将带来较大的社会价值。同时，对于持有大量在役动力电池开展换电业务的运营部门来讲，一些时候动力电池会闲置，如何提高这些电池的利用率是相关部门亟待解决的问题。一种有效的利用方案是在动力电池空置期将其作为储能系统对车辆快速充电。另外，待退役的动力电池呈急速增多趋势，退役后的容量通常还有初始容量的70%~80%，其梯次再利用成为一个迫切需要解决的问题，一种常规的再利用是作为储能设备使用，为电动车辆快速充电。现有解决途径往往需要对其进行拆解、重组并且更换储能型BMS电池管理系统，成为储能系统，不但耗时而且成本较高。
[0003]另一方面，V2X（车对车、车对电网等）技术日益成熟，部分新能源车辆头部厂家已开发了动力电池通过直流充电接口向外部放电的通讯协议，而该类放电协议也在逐步标准化。譬如，国标《电动汽车非车载充（放）电机与电池管理系统通信协议（草案3.1）》已试运行，虽是草案，但已为动力电池BMS系统放电协议的设计提供了主要参考依据。按照该协议导引动力电池的放电程序，放电侧动力电池无需硬件改造即可通过直流充电端口对外快速放电。这样无论是梯次动力电池还是在役动力电池仅升级BMS程序支持通过直流充电接口进行放电的通讯协议即可对外快速放电。>
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本专利技术实施例提供一种无需任何硬件改造即可在动力电池间快速充放电的装置及方法，大大拓展了在役动力电池和梯次动力电池的功能用途。所述动力电池，可为在新能源车辆上的动力电池，或在换电站或充电站内放置的或在换电车辆上转运的动力电池，也可为退役梯次动力电池。形式灵活，实用性强，经济价值高，可大面积推广。
[0005]本专利技术实施例第一方面提供一种适用于动力电池间快速充放电的装置，包括充放电控制模块，启停机面板，放电侧开关保护模块，放电侧绝缘检测模块，充电侧开关保护模块，充电侧绝缘检测模块，DC
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DC功率转换模块，电源模块，冷却风扇，机柜，至少一根放电枪和至少一根充电枪；所述放电枪用于为外部放电侧动力电池放电，所述充电枪用于为外部充电侧动力电池充电，放电枪与所述充电枪结构一致，内部包括功率线与通信线，插头满足国标直流充电接口规范。
[0006]具体的，充放电控制模块用于控制所述充放电装置的充放电，包括充放电装置的开机自检启动和正常停机，放电侧绝缘检测模块和充电侧绝缘检测模块的投切，放电侧开关保护模块接触器和充电侧开关保护模块接触器的开闭， DC
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DC功率转换模块的启停和功
率分配，电源模块的管理，冷却风扇的启停以及各模块正常运行及异常运行、故障的监控，并且分别通过放电侧和充电侧低压辅助电源线和CAN线对外部放电侧动力电池BMS系统和外部充电侧动力电池BMS系统进行唤醒和交互。
[0007]启停机面板包括开机按钮、停机按钮和紧急停机按钮以及指示灯，用于充放电装置的启停和工作状态指示，停机按钮启动正常软件停机程序，紧急停机按钮直接将充放电装置电源断开；放电侧开关保护模块和充电侧开关保护模块分别串接入放电侧和充电侧的高压直流主回路，均包括接触器和熔断器，用于放电侧和充电侧高压直流主回路的连接、断开和保护；放电侧绝缘检测模块和充电侧绝缘检测模块分别并接入放电侧和充电侧的高压直流主回路，放电侧绝缘检测模块检测电压来自电源模块的高压直流输出，充电侧绝缘检测模块检测电压来自DC
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DC功率模块的高压直流输出。
[0008]DC
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DC功率转换模块为单向功率模块，串接于放电侧开关保护模块和充电侧开关保护模块之间的高压直流主回路中，将放电侧动力电池的电能量转换为充电侧动力电池的电能量，可为单个模块或多个模块的组合，根据放电枪与充电枪的连接端口、不同的动力电池工作电压范围以及功率范围需求进行调整，模块间可配置接触器等切换模块用于在多个放电枪或多个充电枪情况下结合充放电控制算法切换功率转换模块的连接组态方式，进行功率分配。
[0009]在一种实施方式中，电源模块包括直流稳压电源模块和高压转换模块。直流稳压电源模块为通过市电供电或通过外部动力电池专有辅助电源供电的低压直流电源。直流稳压电源模块为通过市电供电的低压直流电源模块，为充放电控制模块、启停机面板、放电侧开关保护模块、充电侧开关保护模块、冷却风扇供电，并为外部放电侧动力电池BMS系统和外部充电侧动力电池BMS系统提供低压辅助唤醒电源。高压转换模块在放电侧绝缘检测模块工作时将直流稳压电源模块的电压转换为放电侧高压直流主回路进行绝缘检测时所需的绝缘检测电压。
[0010]在另一种实施方式中，电源模块包括蓄电池、高低压双向转换模块和低压稳压模块。蓄电池为低压蓄电池，如配置充电保护电路的铅酸电池或锂电池。如充放电装置长期不用则需定期由外部电源为蓄电池补电。蓄电池为启停机面板、放电侧开关保护模块、充电侧开关保护模块、冷却风扇等对电压稳定性要求相对较低的模块供电。高低压双向转换模块在放电侧绝缘检测模块工作时将蓄电池的低压转换为放电侧高压直流主回路进行绝缘检测时所需的绝缘检测电压，而在外部动力电池放电时将高压直流主回路高压转换为低压为蓄电池充电。低压稳压模块将蓄电池电压转换为稳定电压输出，作为充放电控制模块的输入电源、外部放电侧动力电池BMS系统和外部充电侧动力电池BMS系统的低压辅助唤醒电源。
[0011]放电枪至少有一根，内部包括功率线与通信线，枪头接口满足国标直流充电接口要求，与外部放电侧动力电池的高压接口相连，并通过低压辅助电源线和CAN线与外部放电侧动力电池BMS系统互连。当外部放电侧动力电池有两个或两个以上直流接口时，或外部放电侧动力电池有多个时，放电枪可以是多根，与外部放电侧动力电池直流接口配套使用；充电枪至少有一根，内部包括功率线与通信线，枪头接口满足国标直流充电接口要求，与外部
充电侧动力电池的高压接口相连，并通过低压辅助电源线和CAN线与外部充电侧动力电池BMS系统互连。当外部充电侧动力电池有两个或两个以上直流接口时，或外部充电侧动力电池有多个时，充电枪可以是多根，与外部充电侧动力电池直流接口配套使用。
[0012]可选的，所述充放电装置还包括放电侧电能表、充电侧电能表和HMI模块，与充放电控制模块交互。放电侧电能表和充电侧电能表根据计量要求配置相应计量等级，分别接于高压直流主回路的放电侧开关保护模块和充电侧开关保护模块的外侧，用于统计外部放电侧动力电池的放电电能量和外部充电侧动力电池的充电电能量。HMI模块为人机交互屏幕，用于显示充放电状态、电气参数、充放的电能量、剩余充放电时间、SOC、价格、产生与剩余充放电金额等，同时提供输入接口用于设置充放电电能量、充放电金额、SOC和相关电气参数等。
[0013]可本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种动力电池间快速充放电的装置，其特征在于，所述充放电装置包括：充放电控制模块，启停机面板，放电侧开关保护模块，放电侧绝缘检测模块，充电侧开关保护模块，充电侧绝缘检测模块，DC
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DC功率转换模块，电源模块，冷却风扇，机柜，至少一根放电枪和至少一根充电枪，所述放电枪用于为外部放电侧动力电池放电，所述充电枪用于为外部充电侧动力电池充电，所述放电枪与所述充电枪结构一致，内部包括功率线与通信线，插头满足国标直流充电接口规范。2.根据权利要求1所述的一种动力电池间快速充放电的装置，其特征在于：所述充放电控制模块用于控制所述充放电装置的充放电，包括所述充放电装置的开机自检启动和正常停机，所述放电侧绝缘检测模块和所述充电侧绝缘检测模块的投切，所述放电侧开关保护模块接触器和所述充电侧开关保护模块接触器的开闭，所述DC
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DC功率转换模块的启停和功率分配，所述电源模块的管理，所属冷却风扇的启停以及所述各模块正常运行及异常运行、故障的监控，并且分别通过放电侧和充电侧低压辅助电源线和CAN线对外部放电侧动力电池BMS系统和外部充电侧动力电池BMS系统进行唤醒和交互。3.根据权利要求1所述的一种动力电池间快速充放电的装置，其特征在于：所述启停机面板包括开机按钮、停机按钮和紧急停机按钮以及指示灯，用于所述充放电装置的启停和工作状态指示，所述停机按钮启动正常软件停机程序，所述紧急停机按钮直接将所述充放电装置电源断开；所述放电侧开关保护模块和所述充电侧开关保护模块分别串接入放电侧和充电侧的高压直流主回路，均包括接触器和熔断器，用于放电侧和充电侧高压直流主回路的连接、断开和保护；所述放电侧绝缘检测模块和所述充电侧绝缘检测模块分别并接入放电侧和充电侧的高压直流主回路，所述放电侧绝缘检测模块检测电压来自所述电源模块的高压直流输出，所述充电侧绝缘检测模块检测电压来自DC
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DC功率模块的高压直流输出。4.根据权利要求1所述的一种动力电池间快速充放电的装置，其特征在于：所述DC
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DC功率转换模块为单向功率模块，串接于所述放电侧开关保护模块和所述充电侧开关保护模块之间的高压直流主回路中，将放电侧动力电池的电能量转换为充电侧动力电池的电能量，可为单个模块或多个模块的组合，根据放电枪与充电枪的连接端口、不同的动力电池工作电压范围以及功率范围需求进行调整，模块间可配置接触器等切换模块用于在多个放电枪或多个充电枪情况下结合充放电控制算法切换功率转换模块的连接组态方式，进行功率分配。5.根据权利要求1所述的一种动力电池间快速充放电的装置，其特征在于：所述电源模块包括直流稳压电源模块和高压转换模块。所述直流稳压电源模块为通过市电供电或通过外部动力电池专有辅助电源供电的低压直流电源模块，为所述充放电控制模块、所述启停机面板、所述放电侧开关保护模块、所述充电侧开关保护模块、所述冷却风扇供电，并为外部放电侧动力电池BMS系统和外部充电侧动力电池BMS系统提供低压辅助唤醒电源。所述高压转换模块在所述放电侧绝缘检测模块工作时将直流稳压电源模块的电压转换为放电侧高压直流主回路进行绝缘检测时所需的绝缘检测电压。6.根据权利要求1所述的一种动力电池间快速充放电的装置，其特征在于：所述电源模块包括蓄电池、高低压双向转换模块和低压稳压模块。所述蓄电池为低压蓄电池，如配置充电保护电路的铅酸电池或锂电池。如所述充放电装置长期不用则需定期
由外部电源为所述蓄电池补电。所述蓄电池为所述启停机面板、所述放电侧开关保护模块、所述充电侧开关保护模块、所述冷却风扇等对电压稳定性要求相对较低的模块供电。所述高低压双向转换模块在所述放电侧绝缘检测模块工作时将所述蓄电池的低压转换为放电侧高压直流主回路进行绝缘检测时所需的绝缘检测电压，而在外部动力电池放电时将高压直流主回路高压转换为低压为所述蓄电池充电。所述低压稳压模块将所述蓄电池电压转换为稳定电压输出，作为所述充放电控制模块的输入电源、外部放电侧动力电池BMS系统和外部充电侧动力电池BMS系统的低压辅助唤醒电源。7.根据权利要求1所述的一...
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