[发明专利]一种基于H桥级联的电动车退役电池二次利用系统

说明书

本发明公开了一种基于H桥级联的电动车退役电池二次利用系统，涉及电池技术领域，该系统中每个退役电池所连接的三个双向隔离DC/DC变换器分别通过一个H桥功率变换器接入交流电网的一个相线，所有H桥功率变换器相互级联；控制单元基于从各个退役电池的BMS获取到的电池信息进行系统功率分配并控制各个双向隔离DC/DC变换器以及各个H桥功率变换器的工作，应用在该系统中的退役电池的电压、容量、SOC值、绝缘等级、剩余寿命等性能均可以不同，同时可以利用退役电池自带的BMS且可以解决能量转换的高效问题，无需对退役电池做额外的升级和改进就可以直接应用在系统中正常工作，让退役电池的梯次再利用成为可能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其是一种基于H桥级联的电动车退役电池二次利用系统。

背景技术

随着新能源车的推广，中国乃至全球，新能源车的数量都在稳步高速增长，但是随之带来的问题就是，电池是有使用寿命的，当电池容量随着使用下降到标称值的80％以下后，就需要退役下来。但这部分退役电池其实还有很大的利用空间，就像玩具车上用的电池，遥控器还能够用很长时间一样，因此需要对退役电池进行进一步利用。

但是新能源电动车的退役电池不像生活中用的标准干电池一样具有相同的电池标准，不同的车型退役下来的电池各方面差异都较大，包括：(1)电压差异大，电池电压范围宽，甚至同一家车厂、不同的车型之间的电压范围差别也很大，比如A00级车有144V电压的，大巴车有600V甚至1000V电压的。(2)电池容量差异大，A00级车最小的容量有二十几度电，而最大的大巴车电池容量可以高达200度电。

由于不同退役电池的各方面差异较大，因此对退役电池的二次利用一直是业内难点，若直接将现有储能架构应用于退役电池，则会存在如下各类问题：

1、现有的一种常见储能架构为：根据容量需求，先对电池单体(3.6V左右)进行并联，待并联容量达到之后，再对并联后的单元进行串联，目的是要达到所需求的电压。这样下来储能电池就是一个电池包。这种架构中，由于电池大面积的串并联，因此对电池的一致性要求比较高(电压，容量，外形等)，而如上所述，实际退役电池的一致性较低，因此这种架构不适用于退役电池。

2、现有的另一种常见储能架构为：一个电池包对应一个H桥功率变换单元，每个H桥功率变换单元通过调节H桥的导通极性，可以独立控制单个电池包是充电还是放电，可以做到同相内主动均衡。另外通过H桥功率变换单元的占空比，可以调节单个电池包的输出和输入功率。所以此架构相比于第一种架构来说，更适合电压范围不同、容量不同、电池包性能差异、甚至电池包种类不同的情况，也即适用于性能一致性较低的退役电池，但是这种架构仍然会存在下列问题：(1)大部分退役电池的电池管理系统(BMS)都是管理采集直流电压和直流电流从而做故障和SOC监控的，但是上述架构中每个单元的电流都是正弦电流，这就导致退役电池要应用于上述架构中的话，原有BMS系统需要升级甚至换掉，否则不支持系统使用，由于BMS系统是和电池包集成在一起的，所以此问题导致电池包的再利用的复杂度和成本上升很高。(2)上述架构中，要求每个电池包的绝缘耐压等级都要达到所并电网的绝缘耐压等级(因为每个电池包都可能是高压，也可能是低压)。但实际每个退役电池的绝缘等级是根据自身电池包的电压设计的，因此要想将退役电池应用在此系统中，则需要在退役电池外部添加二次绝缘，也需要额外操作。(3)上述架构虽然能够做到同相内部主动均衡，但是不同相之间的均衡很难完成，这就要求相与相之间的电池包容量要相近，需要额外筛选后才能应用在上述架构中。由此可见，虽然第二种架构可以在一定程度上对退役电池进行二次利用，但仍然对退役电池有其他方面的额外要求，所以需要对退役电池进行筛选和升级后才能应用在上述架构中，由于同一时间退役下来的电池是五花八门且数量繁多的，因此这种额外要求导致的额外操作使得这种二次利用方法的可操作性较低，难度较大。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于H桥级联的电动车退役电池二次利用系统，本发明的技术方案如下：