[發(fā)明專利]電池模組端電壓調(diào)節(jié)電路及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110344295.4
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN112968500A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林氦;鄧志江
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)紹興微電子研究中心;浙江大學(xué);紹興市科技創(chuàng)業(yè)投資有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/02
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 徐鋒

本發(fā)明涉及電池模組端電壓調(diào)節(jié)電路，涉及電源領(lǐng)域，包括：交流整流單元，其輸入端接收交流電，輸出端連接直流母線，用于將所述交流電變換為直流母線電壓；電池充放電單元，其第一端連接所述直流母線，第二端連接電池模組，用于將所述第一端的所述直流母線電壓變換為所述第二端的直流電壓而為電池模組充電，或?qū)⑺龅诙说闹绷麟妷鹤儞Q為所述第一端的所述直流母線電壓；以及耗能放電單元，連接所述直流母線，電池模組通過所述電池充放電單元和所述耗能放電單元放電，以使設(shè)計簡單，且可標(biāo)準(zhǔn)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電源領(lǐng)域，尤其涉及一種電池模組端電壓調(diào)節(jié)電路。

背景技術(shù)

大規(guī)模串并聯(lián)電池模組是當(dāng)前眾多電氣領(lǐng)域必不可少的系統(tǒng)組件，如作為電動汽車供能單元或光伏逆變系統(tǒng)的儲能單元。一般由多個電芯(cell)串并聯(lián)組成一個電池模組(module)，再由多個電池模組串并聯(lián)組成一個儲能或供電電池包(package)，以作為儲能單元或供能單元。

當(dāng)電池包內(nèi)某一電池模組需要進(jìn)行替換時，新電池模組需要在替換前將自身容量調(diào)節(jié)至一個合適的值，以保證整個電池包容量均衡。而電池模組容量與電池模組端電壓高度相關(guān)，因此在實際操作中，調(diào)節(jié)電池模組端電壓可以視為調(diào)節(jié)其容量。業(yè)界通常采用交流整流單元將交流電(AC)變換為直流電(DC)為電池模組充電，并采用放電單元為電池模組放電，以實現(xiàn)其端電壓的調(diào)節(jié)。

具體的，可參閱圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)一實施例的電池模組端電壓調(diào)節(jié)電路示意圖。如圖1所示，該電池模組端電壓調(diào)節(jié)電路包括交流整流單元110，其將交流電(AC)變換為直流電(DC)而為電池模組130充電，并包括逆變放電單元120，其將直流電(DC)變換為交流電(AC)而為電池模組130放電，而實現(xiàn)調(diào)節(jié)電池模組130的端電壓。然，由于逆變放電在世界上部分國家和地區(qū)有嚴(yán)格限制，因此應(yīng)用受到限制。成本低廉的電阻負(fù)載放電模式成為業(yè)界一種普遍選擇，特別是在大功率、大電流放電的應(yīng)用場合，電阻放電是最有效且低成本的實現(xiàn)方案。但使用電阻放電方案在控制上有諸多劣勢。具體的，請參閱圖2所示，圖2為現(xiàn)有技術(shù)另一實施例的電池模組端電壓調(diào)節(jié)電路示意圖。其將電阻R和開關(guān)S1串聯(lián)組成放電回路121，通過控制開關(guān)S1導(dǎo)通或關(guān)斷實現(xiàn)接通或關(guān)斷放電回路121，而實現(xiàn)對電池模組130的定電阻放電，但放電過程中，由于電池模組130電壓的變化，無法實現(xiàn)一般容量檢測或均衡要求的恒定電流放電條件。進(jìn)一步地，請再參閱圖3，圖3為現(xiàn)有技術(shù)另一實施例的電池模組端電壓調(diào)節(jié)電路示意圖。如圖3所示，其使用功率器件PD替代圖2的放電回路121中的開關(guān)S1而構(gòu)成放電單元122，并控制功率器件PD工作在線性區(qū)，則可以實現(xiàn)恒定電流放電，但由于功率器件PD的耗散功耗限制，一般功率器件PD上可以承擔(dān)的電壓變化量不超過50V，也即意味著放電過程中電池模組130的電壓變化范圍不超過50V，然其針對不同的放電電流，需要使用不同的電阻阻值，因此無法大批量制造。進(jìn)一步的，請再參閱圖4，圖4為現(xiàn)有技術(shù)另一實施例的電池模組端電壓調(diào)節(jié)電路示意圖。其采用一種折中的做法，將多條由電阻(R1、R2……Rn)和開關(guān)(S1、S2……Sn)串聯(lián)形成的串聯(lián)支路并聯(lián)組成放電回路，并將功率器件PD與放電回路串聯(lián)而構(gòu)成放電單元123，而實現(xiàn)切換電阻，擴(kuò)大系統(tǒng)的恒流可實現(xiàn)范圍。但，如果需要滿足寬電壓范圍且恒定放電電流可任意設(shè)置的要求，只能使用DC/DC變流器放電單元124作為放電單元，具體可參閱圖5所示的現(xiàn)有技術(shù)另一實施例的電池模組端電壓調(diào)節(jié)電路示意圖，但常規(guī)使用DC/DC變流器放電單元進(jìn)行放電往往無法滿足高電流和電壓控制精度的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種電池模組端電壓調(diào)節(jié)電路，包括：交流整流單元，其輸入端接收交流電，輸出端連接直流母線，用于將所述交流電變換為直流母線電壓；電池充放電單元，其第一端連接所述直流母線，第二端連接電池模組，用于將所述第一端的所述直流母線電壓變換為所述第二端的直流電壓而為電池模組充電，或?qū)⑺龅诙说闹绷麟妷鹤儞Q為所述第一端的所述直流母線電壓；以及耗能放電單元，連接所述直流母線，電池模組通過所述電池充放電單元和所述耗能放電單元放電。