電池充放電系統的設計

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越性。
現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熱現象，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的話，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討論。
第一種設計方式為將電壓型系統聯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，系統和電網間的絕緣變壓器，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，不需要根據電池額定容量的變更而改變電路。同時，具有通過串聯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，可以實現在windows系統下電池充放電系統的開發，如圖1所示。