[發明專利]極端條件下動力電池電能輸出優化裝置

在審

• 申請號: 202110251511.0
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN112737066A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 孫亞敏
• 申請（專利權）人: 孫亞敏
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02M1/15;H02M3/158
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請涉及極端條件下動力電池電能輸出優化裝置，包括自動節電控制模塊、有源諧波過濾模塊以及輸出旁路穩定模塊。本申請的極端條件下動力電池電能輸出優化裝置能夠減少動力電池在直流向交流轉化過程中的諧波，降低動力電池電力系統的斷電故障風險，提高動力電池電力系統的穩定性。有源諧波過濾模塊通過產生與動力電池處諧波相反的脈沖寬度調制波來抵消諧波地干擾，并且能夠通過調節產生電波脈的沖寬度來動態的消除不同頻率的諧波。輸出旁路穩定模塊利用八個場效應晶體管構成兩條電流鏡，能夠保持輸出電壓和輸出電流保持連續且穩定的狀態。

技術領域

本申請涉及動力電池電能維護和極端條件下電能輸出優化領域，具體涉及一種極端條件下動力電池電能輸出優化裝置。

背景技術

目前較為成熟的發電技術有水力發電、火力發電、風力發電以及太陽能發電等，動力電池能夠較穩定地存儲這些發電技術產生的電能，但在動力電池電能輸出的過程中需要進行直流電向交流電的轉化，這種轉化需要利用電磁感應來提高交流電的幅值，然而，利用電磁感應現象轉化的電能，都會由于元器件之間存在的不完全匹配，而在電能輸出時出現諧波的干擾，諧波不僅會大大縮短負載的壽命，還會造成大量的電能浪費，此外，在極低溫、高濕度等極端環境下，動力電池常常會出現電涌致導致的短路和斷路事件，動力電池電力系統的穩定性難以保證。

發明內容

（一）技術問題

1. 動力電池的電力系統中，沒有外置儲電系統。

2. 動力電池電力系統中諧波類型多、頻帶寬。

3. 動力電池電力系統自身耗電高。

（二）技術方案

針對上述技術問題，本申請提出的極端條件下動力電池電能輸出優化裝置，包括自動節電控制模塊、有源諧波過濾模塊以及輸出旁路穩定模塊。

自動節電模塊中當電網電壓和電流連續且穩定時，自動節電模塊控制負載正常工作，并進行儲能操作，當動力電池電壓和電流低于標準值時，自動節電控制模塊控制負載進行減壓工作，必要時利用儲能元件放電來保證負載處于工作狀態。動力電池傳來的電能通過輸入端口IN+、輸入端口IN-流入自動節電模塊，輸入端口IN+連接晶體管Q5的基極，輸入端口IN-連接晶體管Q4的基極，形成差分輸入方式，能夠很有效的排除環境中共模信號帶來的干擾，差分放大電路的輸出信號從晶體管Q9的集電極流出，緊接著一方面流入電容C1、電容C2形成的支路進行充電儲能操作，另一方面流入晶體管Q7的基極，晶體管Q7采用共發射極放大電路的連接方式，對于動力電池處傳來的低頻信號而言，能實現較高的電壓和電流增益，同時晶體管Q7與晶體管Q10串聯，在晶體管Q10的發射極處再一次放大了電壓增益，晶體管Q10集電極處的電流通過電阻R2所在的支路流入晶體管Q6的基極，使其導通，晶體管Q6同樣采取共發射極接法，并通過其集電極將放大后的信號輸出到場效應晶體管T8的柵極，場效應晶體管T8和場效應晶體管T7所在的支路對稱，流過這兩條支路的電流大小一致，同時場效應晶體管T3和場效應晶體管T4形成一對電流鏡，最終流過場效應晶體管T4的電流為流過場效應晶體管T8電流的四倍，而場效應晶體管T4的柵極與場效應晶體管T6的柵極相連，形成一對新的電流鏡，因此，場效應晶體管T6的工作電流與流過場效應晶體管T4的電流相等，實現了自動節電模塊與輸出旁路穩定模塊的橋接。

有源濾波模塊的作用是產生與諧波相位相反的脈沖寬度調制波，實現有源的諧波過濾功能。有源諧波過濾模塊的核心是場效應晶體管J2、晶體管Q8、比較器U1以及電感L1，諧波信號通過輸入端口IN-流入晶體管Q8的基極，Q8采用共射極放大的方式，提高了諧波信號的電流增益，諧波信號通過晶體管Q8的集電極流出，并進入比較器U1的正輸入端，諧波信號的另一端連接到了場效應晶體管J2的柵極，并通過場效應晶體管J2的漏端流入比較器U1的負輸入端，最終在比較器U1的輸出端形成與諧波頻率一致的脈沖寬度調制波，電感L1連接在比較器U1的輸出端和晶體管Q5的基極，電感L1與脈沖寬度調制波的耦合，使其不斷地充放電，實現過濾諧波地效果。