一種雙向換電站充放電系統的製作方法

2023-07-23 05:40:16

專利名稱：一種雙向換電站充放電系統的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種用於電動車充放電的換電站，具體是換電站的充放電系統。
背景技術：
目前電動車行業正在興起，隨之配備的電動車充電機也跟著發展起來，由於電動車充電或換電都需要用到蓄電池(或超級電容)，蓄電池(或超級電容)又是一種很好貯能裝置，而電網的用電量隨著生產時間的不同而不同，白天用電量大，電網超負荷運轉，而夜晚用電量極少，造成了發電與傳輸設施閒置，為避免這種現象對電網造成的不良影響，不少地方電網公司實行了峰谷不同電價。隨著電動車的普及，利用大量電動車或其它們的更換充電的電池在晚上進行充電貯能，白天回饋到電網進行電量平衡，利用這個峰谷差價，給電動車使用者節省了成本，同時平衡了電網用電量，減少剛性投資。因此，對電動車充電同時可以給電動車電池貯能進行逆向回饋到電網，必然成為一種趨勢。目前這種雙向換電站用的充放電機主要有兩種結構模式，一種結構模式是在充電機內部AC/DC拓撲結構中採用雙向整流逆變橋拓撲，其拓撲結構圖如圖1所示，三相交流輸入經輸入濾波器/逆變輸出平滑器，再經輸出逆變橋/輸入整流橋，由PFC電路輸出，這種電路的缺點是電路拓撲相當複雜，輸入濾波器同時兼作逆變輸出平滑器，由於逆變輸出為低頻，體積較大。另外由於AC變DC的功率與DC變為AC的功率是相當的，功率器件浪費較大，成本較高。另一種結構模式如圖2所示，三相交流輸入經AC/DC充電整流模塊後由直流埠 /直流充電柱輸出，同時經DC/AC逆變模塊後由逆變埠輸出。這種結構的特點是在每組充電機AC/DC充電整流模塊或模塊組中，同時在電池埠與交流輸入埠間再併入一個DC/AC逆變模塊，缺點是交流逆變模塊固定，系統利用率低，同時逆變模塊沒有冗餘設計，可靠性差，每組都要配置逆變模塊，投資高。
發明內容本實用新型的目的是為`解決現有雙向充電系統電路複雜、逆變功率固定不可變，可靠性低等問題而提出一種新的雙向換電站充放電系統。本實用新型採用的技術方案是:具有對應給K個電池箱充電的K個AC/DC整流模塊或模塊組，以及I個逆變模塊或逆變模塊組，K大於I ;逆變模塊或逆變模塊組的直流輸入埠通過一組開關與一組開關所對應的各個電池箱的正負極相連；每個電池箱配有相應的電池管理系統，主控制通信單元分別連接各個AC/DC整流模塊或模塊組和各個電池管理系統；充電時所有開關均處於斷開狀態，某個電池箱放電時，其相應組的一開關閉合。所述開關是手動式、各種電子式或其它類電子式。每個電池箱正極接開關、負極並聯。可有多個逆變模塊或逆變模塊組，各逆變模塊或逆變模塊組的直流輸入端與各電池箱之間連接有切換開關。本實用新型採用多模塊化直流充電系統、模塊化逆變系統及自動切換控制模塊，可以通過開關進行充放電控制，根據需要在各電池箱與模塊間進行切換，節省投資，提高了系統整體充放電速度，也提高系統的利用率。

圖1和圖2現有兩種雙向換電站用的充放電機的結構圖；圖3是本實用新型一種雙向換電站充放電系統的結構圖；圖4是當本實用新型中的電池箱組採用正極加開關、負極並聯時的結構圖；圖5是當本實用新型採用多個逆變模塊時的結構圖。
具體實施方式
如圖3所示，本實用新型有K個AC/DC整流模塊或模塊組，K大於1，即有兩個以上的AC/DC整流模塊或模塊組，對應給K個電池箱充電，每個電池箱配有相應的電池管理系統BMS，主控制通信單元分別連接各個AC/DC整流模塊或模塊組和各個電池管理系統BMS。通過主控制通信單元與各個模塊組的通信控制對整個充電過程進行控制。同時配有I個逆變模塊或逆變模塊組，當用逆變模塊組時，就可以實現冗餘設計，提高逆變組的可靠性，逆變模塊或逆變模塊組的直流輸入埠通過一組開關與一組開關所對應的各個電池箱的正負極相連，所用的開關可以是手動的，如空開，閘刀等，也可以是自動的各種電子開關，如M0SFET、三極體、晶閘管、IGBT、繼電器、接觸器或其它類電子開關，可以以切換模式對各電池箱進行放電；所用的電子開關可以是單向的，也可以是雙向的，圖3所示的是以通過主控制單元控制開與關過程的電子式開關，正常充電過程中，所有開關均處於斷開狀態；當某個電池箱需要放電時，相應組的一開關閉合，電池箱中的電池通過開關與逆變模塊組連接上，電池在主控制單元的控制下進行放電，並有一定放電保護(如過流，低壓等)，如有多個電池箱需要放電，則可以根據電池箱電壓是否相同，如相同的也可以同量放電，只要逆變模塊組的功率能滿足， 如逆變模塊組的功率不能滿足，主控制單元根據後臺或自動給各個電池箱排序進行放電。這樣，就不用給各個電池箱單獨配置逆變模塊了，提高了系統的利用率，節省了投資。當放電需求較多時，也可以將逆變模塊組增加，採用多組進行綜合切換，提高系統整體放電速度。由於充電整流模塊是模塊化的，逆變也是模塊化的，系統模塊個數也可以不用在一開始就配齊，可能根據換電站的業務量，靈活增加，當業務量增加時，再逐步補充充電模塊和相應的逆變模塊，達到節省投資的目的，同時，不用進行重複建設。圖3所示是系統中的一組開關可以用單極加開關，另一極並聯模式進行切換。如圖4所示是電池箱採用正極加開關進行切換控制，負極並聯的一種逆變可切換的換電站系統。圖5是逆變模塊是由多模塊組成的結構，各逆變模塊的直流輸入端與各電池箱之間連接有切換開關，可以根據需要在各電池箱與逆變輸入間進行切換，切換控制可以與主控制通信單元根據客戶需要進行切換，也可以根據各電池箱的放電需要進行切換，當一個逆變模塊不足以支持某電池箱放電需要時，可再切換入另一個空閒模塊，直到滿足要求為止。如放電到一定程度，所需要的逆變模塊過多時，又可將逆變模塊切換斷開。逆變模塊的切換可以根據BMS通信要求進行，也可 以根據不同渠道輸入(如後臺等)要求進行切換。
權利要求1.一種雙向換電站充放電系統，其特徵是:具有對應給K個電池箱充電的K個AC/DC整流模塊或模塊組，以及I個逆變模塊或逆變模塊組，K大於I ;逆變模塊或逆變模塊組的直流輸入埠通過一組開關與一組開關所對應的各個電池箱的正負極相連；每個電池箱配有相應的電池管理系統，主控制通信單元分別連接各個AC/DC整流模塊或模塊組和各個電池管理系統；充電時所有開關均處於斷開狀態，某個電池箱放電時，其相應組的一開關閉合。
2.根據權利要求1所述的一種雙向換電站充放電系統，其特徵是:每個電池箱正極接開關、負極並聯。
3.根據權利要求1所述的一種雙向換電站充放電系統，其特徵是:可有多個逆變模塊或逆變模塊組，各逆 變模塊或逆變模塊組的直流輸入端與各電池箱之間連接有切換開關。
專利摘要本實用新型公開一種用於電動車充放電的雙向換電站充放電系統，具有對應給K個電池箱充電的K個AC/DC整流模塊或模塊組，以及1個逆變模塊或逆變模塊組，K大於1；逆變模塊或逆變模塊組的直流輸入埠通過一組開關與一組開關所對應的各個電池箱的正負極相連；每個電池箱配有相應的電池管理系統，主控制通信單元分別連接各個AC/DC整流模塊或模塊組和各個電池管理系統；充電時所有開關均處於斷開狀態，某個電池箱放電時，其相應組的一開關閉合；可以通過開關進行充放電控制，節省投資，提高了系統整體充放電速度和利用率。
文檔編號H02J7/02GK203151189SQ201220651258
公開日2013年8月21日 申請日期2012年12月3日 優先權日2012年12月3日
發明者吳連日 申請人:江蘇嘉鈺新能源技術有限公司