電池充放電系統(tǒng)的設計

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峻。為此，很多國家正在積極地推行混合動力電動車及電動汽車來取代傳統(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媒介來支持，比如鋰離子電池。電池作為實用性充放電裝置，為發(fā)揮其最大的作用，對其大容量、高精度、可靠性的要求也相應提高。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)的設計方法。

1 系統(tǒng)構成
(1)概述
電池充放電裝置的電路構成主要有兩種。一種由線性放大器(充電器)+阻抗負載(放電器)等組成，以下簡稱構成1；而另一種由系統(tǒng)逆變器+雙方向變頻器(充放電器)組成，以下簡稱構成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成1，由于該構成的充電器裝置有發(fā)熱現(xiàn)象，且體積較大，對于放置使用的場所具有一定的限制。而作為放電器工作時，如果希望能量雙向傳輸?shù)脑?，構?是最理想的。
這里針對構成2，對下述兩種不同電路設計方式展開討論。
第一種設計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，第二種設計方式則采用大容量電源及電子負載裝置(以下簡稱APL2)。通過APL2可以任意變換電池電壓、電流，作為電源或負載，可以進行1 0kW的輸入輸出(運行電壓為0～200V或400V)。
第一種設計方式中，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，開關單元等的小型化方面，存在一定問題。同時，在高頻變壓器附屬絕緣電路中，為抑制電池的脈動電流，升降壓轉換器和電抗器必不可少。
第二種設計方式中，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，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。
作為設計方案的一個案例，在相同額定容量1 0kVA的設計條件下，設計比較的結果是第二種設計方式的裝置體積是第一種設計方式的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)基本構成
本系統(tǒng)設置簡單，只須通過一根光纜線就可以連接APL2和用戶的電腦。同時，使用本系統(tǒng)，可以實現(xiàn)在windows系統(tǒng)下電池充放電系統(tǒng)的開發(fā)，如圖1所示。