電池充放電系統的設計

0 引言
近年，隨著(zhù)汽車(chē)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(wèn)題日益嚴峻。為此，很多國家正在積極地推行混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)及電動(dòng)汽車(chē)來(lái)取代傳統汽車(chē)。但更為重要的是這些新能源汽車(chē)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(lái)支持，比如鋰離子電池。電池作為實(shí)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的設計方法。

1 系統構成
(1)概述
電池充放電裝置的電路構成主要有兩種。一種由線(xiàn)性放大器(充電器)+阻抗負載(放電器)等組成，以下簡(jiǎn)稱(chēng)構成1；而另一種由系統逆變器+雙方向變頻器(充放電器)組成，以下簡(jiǎn)稱(chēng)構成2，先來(lái)比較一下這兩者的優(yōu)越性。
現在市面上銷(xiāo)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)熱現象，且體積較大，對于放置使用的場(chǎng)所具有一定的限制。而作為放電器工作時(shí)，如果希望能量雙向傳輸的話(huà)，構成2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(kāi)討論。
第一種設計方式為將電壓型系統聯(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(jiǎn)稱(chēng)APL2)。通過(guò)APL2可以任意變換電池電壓、電流，作為電源或負載，可以進(jìn)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，系統和電網(wǎng)間的絕緣變壓器，升降壓變頻器部分的電抗器，開(kāi)關(guān)單元等的小型化方面，存在一定問(wèn)題。同時(shí)，在高頻變壓器附屬絕緣電路中，為抑制電池的脈動(dòng)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，不需要根據電池額定容量的變更而改變電路。同時(shí)，具有通過(guò)串聯(lián)回路增大充放電電流以及小型輕量的特點(diǎn)。
作為設計方案的一個(gè)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?；谏鲜龇治霰容^，本文采用了APL2方式電池充放電裝置。
(2)基本構成
本系統設置簡(jiǎn)單，只須通過(guò)一根光纜線(xiàn)就可以連接APL2和用戶(hù)的電腦。同時(shí)，使用本系統，可以實(shí)現在windows系統下電池充放電系統的開(kāi)發(fā)，如圖1所示。