[实用新型]一种回馈式电池维护系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种回馈式电池维护系统。

背景技术

电动汽车（包括纯电动汽车和混合动力汽车）由于电力来源广泛，电池和电机技术的不断成熟，而逐渐体现出其本身的优势，为越来越多的人所认可。为了满足动力性和续驶里程等需求，电动汽车上使用的电池系统要求也越来越高，特别是电池维护系统的性能直接影响电动汽车的动力性。

例如，现有的线性充放电方式的电池维护系统如图1所示。在图1A放电回路中，运放U1差分采样电阻R1上的电压，运放U2将系统设定值与U1的采样值进行减法和放大运算，运放U2的输出用以驱动MOS管（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）Qa。在图1B充电回路中，运放U3差分采样电阻R2上的电压，运放U4将系统设定值与U3的采样值进行减法和放大运算，运放U4的输出用以驱动MOS管Qb。

已知R1、R2的电阻值，所以R1、R2的电压就正比于电池充放电电流。将系统设定值与R1、R2上的电压进行减法放大，则当系统稳定时，R1、R2上的电压就会以非常微小的误差趋近于系统设定值，而此时R1、R2上的电流也就达到了稳定。因为电池与电阻是串联的，所以电池充放电电流将恒定且与设定值成正比。

由于功率管MOS管工作在线性放大区间，故而将其归纳为线性型，并且在放电时，电池的能量回馈电网，具有馈电功能。

此外，例如现有的回馈式开关型系统如图2所示。

充电原理：单相交流电网侧电压Ug经工频变压器TR1隔离后接入由L1’、L2’、Q1’、Q2’、Q3’、Q4’组成的整流-逆变双向电路，进行AC-DC整流变换，并调节功率因数。电容C1进行直流链滤波。再由Q5’、Q6’、L3’组成Buck电路进行DC-DC降压变换，输出电压Uo给电池充电。通过改变Q5’、Q6’的导通时间（即占空比）来调节Uo，使得充电电流变得可程控。

放电原理：Uo与电池连接，Q5’、Q6’、L3’组成Boost电路进行DC-DC升压变换。电容C1进行直流链滤波。L1’、L2’、Q1’、Q2’、Q3’、Q4’组成的整流-逆变双向电路，进行DC-AC逆变，并调节入网功率因数，其输出经工频变压器TR1耦合到交流单相电网。

由于功率管开通时处于饱和区，关断时处于截止区，故而将这种系统归纳为开关型系统。

因为Q5’、Q6’、L3’组成的Boost升压电路的电压增益不可能超过5倍，而逆变器无升压功能，所以要实现并网，工频变压器TR1必须具有一定变比，或者电池电压必须不能太低。

综上所述，线性电池充放电方式系统为了满足系统的调节能力，功率管必须工作在线性区间而不可饱和，这就造成了以下的缺点：放电时，电池中的电能将全部在电阻和功率管上以发热的形式耗散，电能无法重复利用；充电时，很大一部分能量也将损耗在电阻和功率管上，效率一般低于60%。而回馈式开关型电池充放电系统，最主要缺点是：工频变压器体积和重量非常大，如果不采用工频变压器升压，由于Q5’、Q6’、L3’组成的双向DC-DC在升压时，电压增益小于5倍，所适用的系统电池电压必须不能太低。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种回馈式电池维护系统，降低了损耗，提高了效率，满足各种低压需求。

为达到上述目的，本实用新型提出了一种回馈式电池维护系统，包括整流-逆变双向模块、直流链滤波模块、双向隔离DC-DC模块和至少一个非隔离的双向DC-DC模块，其中，所述整流-逆变双向模块包括全桥电路，所述整流-逆变双向模块通过采样电网侧交流电压和入网电流生成脉宽调制PWM信号以控制所述全桥电路在电池充电时进行整流工作或在所述电池放电时进行逆变工作；所述直流链滤波模块与所述整流-逆变双向模块相连，所述直流链滤波模块在所述电池充电时对所述整流-逆变双向模块的正向输出进行滤波，并在所述电池放电时对所述双向隔离DC-DC模块的反向输出进行滤波；所述双向隔离DC-DC模块与所述直流链滤波模块相连，所述双向隔离DC-DC模块对所述直流链滤波模块的正向输出进行升压，并对所述至少一个非隔离的双向DC-DC模块的反向输出进行降压；所述至少一个非隔离的双向DC-DC模块与所述双向隔离DC-DC模块相连，每一个非隔离的双向DC-DC模块与每一组电池相连，所述每一个非隔离的双向DC-DC模块在所述电池充电时对所述双向隔离DC-DC模块的正向输出进行降压，并在所述电池放电时对所述电池的电压进行升压。