一种双向换电站充放电系统技术方案

本发明专利技术公开一种用于电动车充放电的双向换电站充放电系统，具有对应给K个电池箱充电的K个AC/DC整流模块或模块组，以及1个逆变模块或逆变模块组，K大于1；逆变模块或逆变模块组的直流输入端口通过一组开关与一组开关所对应的各个电池箱的正负极相连；每个电池箱配有相应的电池管理系统，主控制通信单元分别连接各个AC/DC整流模块或模块组和各个电池管理系统；充电时所有开关均处于断开状态，某个电池箱放电时，其相应组的一开关闭合；可以通过开关进行充放电控制，节省投资，提高了系统整体充放电速度和利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种用于电动车充放电的换电站，具体是换电站的充放电系统。
技术介绍
目前电动车行业正在兴起，随之配备的电动车充电机也跟着发展起来，由于电动车充电或换电都需要用到蓄电池(或超级电容)，蓄电池(或超级电容)又是一种很好贮能装置，而电网的用电量随着生产时间的不同而不同，白天用电量大，电网超负荷运转，而夜晚用电量极少，造成了发电与传输设施闲置，为避免这种现象对电网造成的不良影响，不少地方电网公司实行了峰谷不同电价。随着电动车的普及，利用大量电动车或其它们的更换充电的电池在晚上进行充电贮能，白天回馈到电网进行电量平衡，利用这个峰谷差价，给电动车使用者节省了成本，同时平衡了电网用电量，减少刚性投资。因此，对电动车充电同时可以给电动车电池贮能进行逆向回馈到电网，必然成为一种趋势。目前这种双向换电站用的充放电机主要有两种结构模式，一种结构模式是在充电机内部AC/DC拓扑结构中采用双向整流逆变桥拓扑，其拓扑结构图如图I所示，三相交流输入经输入滤波器/逆变输出平滑器，再经输出逆变桥/输入整流桥，由PFC电路输出，这种电路的缺点是电路拓扑相当复杂，输入滤波器同时兼作逆变输出平滑器，由于逆变输出为低频，体积较大。另外由于AC变DC的功率与DC变为AC的功率是相当的，功率器件浪费较大，成本较高。另一种结构模式如图2所示，三相交流输入经AC/DC充电整流模块后由直流端口 /直流充电柱输出，同时经DC/AC逆变模块后由逆变端口输出。这种结构的特点是在每组充电机AC/DC充电整流模块或模块组中，同时在电池端口与交流输入端口间再并入一个DC/AC逆变模块，缺点是交流逆变模块固定，系统利用率低，同时逆变模块没有冗余设计，可靠性差，每组都要配置逆变模块，投资高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决现有双向充电系统电路复杂、逆变功率固定不可变，可靠性低等问题而提出一种新的双向换电站充放电系统，采用多模块化直流充电系统、模块化逆变系统及自动切换控制模块。本专利技术采用的技术方案是具有对应给K个电池箱充电的K个AC/DC整流模块或模块组，以及I个逆变模块或逆变模块组，K大于I ;逆变模块或逆变模块组的直流输入端口通过一组开关与一组开关所对应的各个电池箱的正负极相连；每个电池箱配有相应的电池管理系统，主控制通信单元分别连接各个AC/DC整流模块或模块组和各个电池管理系统；充电时所有开关均处于断开状态，某个电池箱放电时，其相应组的一开关闭合。所述开关是手动式、各种电子式或其它类电子式。每个电池箱正极接开关、负极并联。可有多个逆变模块或逆变模块组，各逆变模块或逆变模块组的直流输入端与各电池箱之间连接有切换开关。本专利技术可以通过开关进行充放电控制，根据需要在各电池箱与模块间进行切换，节省投资，提高了系统整体充放电速度，也提高系统的利用率。附图说明图I和图2现有两种双向换电站用的充放电机的结构 图3是本专利技术一种双向换电站充放电系统的结构 图4是当本专利技术中的电池箱组采用正极加开关、负极并联时的结构 图5是当本专利技术采用多个逆变模块时的结构图。具体实施例方式如图3所示，本专利技术系统有K个AC/DC整流模块或模块组，K大于1，即有两个以上的AC/DC整流模块或模块组，对应给K个电池箱充电，每个电池箱配有相应的电池管理系统BMS，主控制通信单元分别连接各个AC/DC整流模块或模块组和各个电池管理系统BMS。通过主控制通信单元与各个模块组的通信控制对整个充电过程进行控制。同时配有I个逆变模块或逆变模块组，当用逆变模块组时，就可以实现冗余设计，提高逆变组的可靠性，逆变模块或逆变模块组的直流输入端口通过一组开关与一组开关所对应的各个电池箱的正负极相连，所用的开关可以是手动的，如空开，闸刀等，也可以是自动的各种电子开关，如MOSFET、三极管、晶闸管、IGBT、继电器、接触器或其它类电子开关，可以以切换模式对各电池箱进行放电；所用的电子开关可以是单向的，也可以是双向的，图3所示的是以通过主控制单元控制开与关过程的电子式开关，正常充电过程中，所有开关均处于断开状态；当某个电池箱需要放电时，相应组的一开关闭合，电池箱中的电池通过开关与逆变模块组连接上，电池在主控制单元的控制下进行放电，并有一定放电保护(如过流，低压等)，如有多个电池箱需要放电，则可以根据电池箱电压是否相同，如相同的也可以同量放电，只要逆变模块组的功率能满足，如逆变模块组的功率不能满足，主控制单元根据后台或自动给各个电池箱排序进行放电。这样，就不用给各个电池箱单独配置逆变模块了，提高了系统的利用率，节省了投资。当放电需求较多时，也可以将逆变模块组增加，采用多组进行综合切换，提高系统整体放电速度。由于充电整流模块是模块化的，逆变也是模块化的，系统模块个数也可以不用在一开始就配齐，可能根据换电站的业务量，灵活增加，当业务量增加时，再逐步补充充电模块和相应的逆变模块，达到节省投资的目的，同时，不用进行重复建设。图3所示系统中的一组开关可以用单极加开关，另一极并联模式进行切换。如图4所示就是电池箱采用正极加开关进行切换控制，负极并联的一种逆变可切换的换电站系统。图5是逆变模块是由多模块组成的结构，各逆变模块的直流输入端与各电池箱之间连接有切换开关，可以根据需要在各电池箱与逆变输入间进行切换，切换控制可以与主控制通信单元根据客户需要进行切换，也可以根据各电池箱的放电需要进行切换，当一个逆变模块不足以支持某电池箱放电需要时，可再切换入另一个空闲模块，直到满足要求为止。如放电到一定程度，所需要的逆变模块过多时，又可将逆变模块切换断开。逆变模块的切换可以根据BMS通信要求进行，也可以根据不同渠道输入(如后台等)要求进行切换。权利要求1.一种双向换电站充放电系统，其特征是具有对应给K个电池箱充电的K个AC/DC整流模块或模块组，以及I个逆变模块或逆变模块组，K大于I ;逆变模块或逆变模块组的直流输入端口通过一组开关与一组开关所对应的各个电池箱的正负极相连；每个电池箱配有相应的电池管理系统，主控制通信单元分别连接各个AC/DC整流模块或模块组和各个电池管理系统；充电时所有开关均处于断开状态，某个电池箱放电时，其相应组的一开关闭合。2.根据权利要求I所述的一种双向换电站充放电系统，其特征是所述开关是手动式、 各种电子式或其它类电子式。3.根据权利要求I所述的一种双向换电站充放电系统，其特征是每个电池箱正极接开关、负极并联。4.根据权利要求I所述的一种双向换电站充放电系统，其特征是可有多个逆变模块或逆变模块组，各逆变模块或逆变模块组的直流输入端与各电池箱之间连接有切换开关。全文摘要本专利技术公开一种用于电动车充放电的双向换电站充放电系统，具有对应给K个电池箱充电的K个AC/DC整流模块或模块组，以及1个逆变模块或逆变模块组，K大于1；逆变模块或逆变模块组的直流输入端口通过一组开关与一组开关所对应的各个电池箱的正负极相连；每个电池箱配有相应的电池管理系统，主控制通信单元分别连接各个AC/DC整流模块或模块组和各个电池管理系统；充电时所有开关均处于断开状态，某个电池箱放电时，其相应组的一开关闭合；可以通过开关进行充放电控制，节省投资，提高了系统整体充放电速度和利用率。文档编号H02J7/02GK102983614SQ2012本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向换电站充放电系统，其特征是：具有对应给K个电池箱充电的K个AC/DC整流模块或模块组，以及1个逆变模块或逆变模块组，K大于1；逆变模块或逆变模块组的直流输入端口通过一组开关与一组开关所对应的各个电池箱的正负极相连；每个电池箱配有相应的电池管理系统，主控制通信单元分别连接各个AC/DC整流模块或模块组和各个电池管理系统；充电时所有开关均处于断开状态，某个电池箱放电时，其相应组的一开关闭合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴连日，
申请(专利权)人：江苏嘉钰新能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：