一種梯次電池組維護裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及新能源領域，尤其涉及一種梯次電池組維護裝置。
【背景技術】
[0002]梯次電池組是指這樣的一類電池組:電池組能量貯存已大大衰減，電池組內單體壓差較大，內阻已明顯增大且充放電循環次數已經達到一定程度。這些組成梯次電池組的電池大部分是由電動汽車淘汰下來的，雖然這樣的電池已經不再適合在電動汽車上使用，但電池組能量貯存還處在額定容量的80%左右，還可以應用在其他領域，如果直接淘汰將造成嚴重的能源浪費。因此，為了最大化發揮和利用動力電池的剩余價值，延長動力電池的使用壽命，將這些動力電池組成梯次電池組實現再次利用。但是這些淘汰下來的電池，因為材料、工藝、運輸工況的差異，往往會導致成組電池間的壓差增大、單組電池發熱嚴重等問題，需要進行維護，來保證整個電池組的正常運行。
[0003]現階段，國內外對梯次電池組維護裝置的研究還處在研發、設計初期階段，尚未大規模推廣，特別是國內，對動力電池的梯次利用還停留在概念上，現階段的研究仍處于初步階段，梯次電池組維護裝置更是具有巨大的研究空間。目前的產品有美國AV公司的MT30等，該設備內置一套DC/AC變換電路通過單一的電壓環或電流環控制來實現交流輸入、直流輸出，輸出模式為單一恒壓模式或單一恒流模式，主要是用于實驗測試，價格昂貴。
[0004]因此，亟需一種價格低廉、能夠實現寬范圍直流電壓輸入輸出、控制模式多樣的梯次電池組維護裝置來填補這一空白。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種梯次電池組維護裝置，用以解決現有梯次電池組維護裝置成本高、波紋大、輸入輸出電壓范圍窄的問題。
[0006]為實現上述目的，本發明的方案包括:
[0007]—種梯次電池組維護裝置，包括維護電路和監控單元，其特征在于，所述維護電路依次包括用于連接直流電源的第一級功率單元，以及用于連接梯次電池組的第二級功率單元，第一級功率單元包括第一 DC/DC電路;第二級功率單元至少包括并聯的第二 DC/DC電路和第三DC/DC電路；第一 DC/DC電路輸入端用于連接直流電源，輸出端連接所述第二、第三DC/DC電路的輸入端，第二、第三DC/DC電路的輸出端用于連接梯次電池組。
[0008]進一步的，上述的DC/DC電路為電壓可逆斬波電路，電壓可逆斬波電路中兩個全控型開關管分別與對應的二極管反向并聯后相串聯構成電流可逆斬波器，所述電流可逆斬波器的兩端并聯有電容。
[0009]進一步的，監控單元通過第一驅動裝置、第二驅動裝置、第三驅動裝置上的各端子分別連接第一 DC/DC電路、第二 DC/DC電路和第三DC/DC電路中相應全控型開關管的相應極，分別控制三個DC/DC電路中相應全控型開關管的開通與關斷。
[0010]優選的，第二級DC/DC電路中僅包含第二、第三DC/DC電路時，兩個并聯電壓可逆斬波電路橋臂的驅動脈沖相位相差180°。
[0011]進一步的，第一級功率單元直流母線的電壓控制方式如下:Ud。的電壓參考值Udc^f與電壓Udcffilfg送入PI控制器，其運算結果與電流參考值ibat-ref —起減去電流值ibat后再次送入PI調節器，其運算結果與前饋控制電壓ubat相加后送入比較器，得到最終PWM脈沖信號以控制DC/DC功率單元中全控型開關管的開通和關斷。
[0012]進一步的，第二級功率單元恒流控制模式如下:電流參考值ibat-ref減去電流值ibat后送入PI調節器，其運算結果與前饋控制電壓ubat相加后送入比較器，得到最終P麗脈沖信號以控制DC/DC功率單元中全控型開關管的開通和關斷。
[0013]進一步的，第二級功率單元恒壓控制模式如下:Ubat的電壓參考值Ubatref與電壓Ubat相減后送入PI控制器，運送結果送入比較器后得到最終PWM脈沖信號以控制DC/DC功率單元中全控型開關管的開通和關斷。
[0014]優選的，對應于鋰電池梯次電池組，梯次電池維護裝置采用純恒流控制模式;對應于鉛酸電池梯次電池組，梯次電池維護裝置采用純恒壓控制模式。
[0015]本發明提出的梯次電池組維護裝置，維護電路采用三套DC/DC電路串并聯形成兩級架構，使得該梯次電池組維護裝置能夠實現直流電壓寬范圍的輸入輸出，且第二級DC/DC電路采用載波移相技術，電壓電流波紋大大減小；維護電路采用電壓環、電流環的控制方式，使得電路動態響應更加迅速，且該梯次電池組維護裝置具有恒壓、恒流、先恒壓再恒流等多種模式，滿足不同類型電池組的需求;裝置采用整體結構設計，具有成本低，性能好，易維護的特點。
【附圖說明】
[0016]圖1是梯次電池組維護裝置框圖；
[0017]圖2是梯次電池組維護裝置主電路；
[0018]圖3是第一級功率單元直流母線電壓控制框圖；
[0019]圖4是第二級功率單元恒流控制模式；
[0020]圖5是第二級功率單元恒壓控制模式。
【具體實施方式】
[0021 ]下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。
[0022]如圖1所示，梯次電池組維護裝置主要由兩級功率單元構成，第二級功率單元的第二、第三DC/DC電路并聯后與構成第一級功率單元的第一 DC/DC電路通過電感形成橋式串聯，第一級功率單元連接直流電源的輸入端，第二級DC/DC功率單元連接梯次電池組。
[0023]下面結合附圖2對梯次電池組維護裝置的主電路做出進一步的詳細說明。從圖2中可以看出，DC/DC電路實際上是一個電壓可逆斬波電路，在每個電壓可逆斬波電路中，全控型器件選用IGBT，兩個IGBT分別與一個續流二極管并聯后相串聯構成電流可逆斬波器，電流可逆斬波器的兩端并聯有電容器。從圖2中可以看出，電流可逆斬波器-T1兩端并聯有電容器C2、電流可逆斬波器-T2兩端并聯有電容器C4、電流可逆斬波器-T3兩端并聯有電容器C5，兩級DC/DC功率單元的輸入端分別并聯有一個濾波電容器C1、C3。兩級DC/DC功率單元通過電感-1L1實現橋式連接，第二級DC/DC功率單元中的兩個可逆電流斬波器的橋臂相并聯，從而在兩個橋臂通過驅動脈沖時，能夠移相180°，實現電路中含有的交流噪音相互抵消，使得電路中的紋波電流和紋波電壓減小。
[0024]每個電流可逆斬波器都對應一個控制驅動裝置，電壓可逆斬波電路中IGBT的柵極、集電極、發射極分別接到控制驅動裝置中對應的C、G、E各端子，在控制IGBT開通和關斷的同時還通過控制信號實現對DC/DC功率單元的能量流動方向的控制;每個控制驅動裝置中的端子5和6為RG采樣值，IGBT作為過溫保護用。如圖2中-T1降壓斬波和升壓斬波用IGBT的集電極、柵極、發射極分別接在控制驅動裝置中-1D1的C1、G1、E1和C2、G2、E2上，-T2兩個降壓斬波用和升壓斬波用IGBT的集電極、柵極、發射極分別接在控制驅動裝置中-2D1的C1、G1、E1和C2、G2、E2上，-T3兩個降壓斬波用和升壓斬波用IGBT的集電極、柵極、發射極分別接在控制驅動裝置中-3D1的C1、G1、E1和C2、G2、E2上。三個控制驅動裝置并聯在一個光纖板連接控制器上，共用一個監控單元。
[0025]在梯次電池組維護裝置接到