電池充放電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

0 引言
近年，隨著汽車的普及，NOx、COx的排量不斷增加，環(huán)境污染及地球溫暖化等問題日益嚴(yán)峻。為此，很多國(guó)家正在積極地推行混合動(dòng)力電動(dòng)車及電動(dòng)汽車來取代傳統(tǒng)汽車。但更為重要的是這些新能源汽車需要高能源密度、高電壓、快速充放電等特性的能源存儲(chǔ)媒介來支持，比如鋰離子電池。電池作為實(shí)用性充放電裝置，為發(fā)揮其最大的作用，對(duì)其大容量、高精度、可靠性的要求也相應(yīng)提高。為有效發(fā)揮電池性能，本文將提供一種大容量電池充放電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

1 系統(tǒng)構(gòu)成
(1)概述
電池充放電裝置的電路構(gòu)成主要有兩種。一種由線性放大器(充電器)+阻抗負(fù)載(放電器)等組成，以下簡(jiǎn)稱構(gòu)成1；而另一種由系統(tǒng)逆變器+雙方向變頻器(充放電器)組成，以下簡(jiǎn)稱構(gòu)成2，先來比較一下這兩者的優(yōu)越性。
現(xiàn)在市面上銷售的電池充電器一半左右都是構(gòu)成1，由于該構(gòu)成的充電器裝置有發(fā)熱現(xiàn)象，且體積較大，對(duì)于放置使用的場(chǎng)所具有一定的限制。而作為放電器工作時(shí)，如果希望能量雙向傳輸?shù)脑?，?gòu)成2是最理想的。
這里針對(duì)構(gòu)成2，對(duì)下述兩種不同電路設(shè)計(jì)方式展開討論。
第一種設(shè)計(jì)方式為將電壓型系統(tǒng)聯(lián)合逆變器和雙向升壓降壓變頻器組合作為電池充放電裝置，第二種設(shè)計(jì)方式則采用大容量電源及電子負(fù)載裝置(以下簡(jiǎn)稱APL2)。通過APL2可以任意變換電池電壓、電流，作為電源或負(fù)載，可以進(jìn)行1 0kW的輸入輸出(運(yùn)行電壓為0～200V或400V)。
第一種設(shè)計(jì)方式中，系統(tǒng)和電網(wǎng)間的絕緣變壓器，升降壓變頻器部分的電抗器，開關(guān)單元等的小型化方面，存在一定問題。同時(shí)，在高頻變壓器附屬絕緣電路中，為抑制電池的脈動(dòng)電流，升降壓轉(zhuǎn)換器和電抗器必不可少。
第二種設(shè)計(jì)方式中，即采用APL2，不需要根據(jù)電池額定容量的變更而改變電路。同時(shí)，具有通過串聯(lián)回路增大充放電電流以及小型輕量的特點(diǎn)。
作為設(shè)計(jì)方案的一個(gè)案例，在相同額定容量1 0kVA的設(shè)計(jì)條件下，設(shè)計(jì)比較的結(jié)果是第二種設(shè)計(jì)方式的裝置體積是第一種設(shè)計(jì)方式的1／2。基于上述分析比較，本文采用了APL2方式電池充放電裝置。
(2)基本構(gòu)成
本系統(tǒng)設(shè)置簡(jiǎn)單，只須通過一根光纜線就可以連接APL2和用戶的電腦。同時(shí)，使用本系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在windows系統(tǒng)下電池充放電系統(tǒng)的開發(fā)，如圖1所示。