锂电池充放电系统的设计

近年，随着汽车的普及，NOx、COx的排量不断新增，环境污染及地球温暖化等问题日益严峻。为此，很多国家正在积极地推行混合动力电动汽车及电动汽车来取代传统汽车。但更为重要的是这些新能源汽车要高能源密度、高电压、快速充放电等特性的能源存储媒介来支持，比如锂离子电池。电池作为实用性充放电装置，为发挥其最大的用途，对其大容量、高精度、可靠性的要求也相应提高。为有效发挥电池性能，本文将供应一种大容量电池充放电系统的设计方法。

系统构成

1) 概述电池充放电装置的电路构成重要有两种。一种由线性放大器(充电器)+阻抗负载(放电器)等组成，以下简称构成1；而另一种由系统逆变器+双方向变频器(充放电器)组成，以下简称构成2，先来比较一下这两者的优越性。现在市面上销售的电池充电器一半左右都是构成1，由于该构成的充电器装置有发热现象，且体积较大，关于放置使用的场所具有一定的限制。而作为放电器工作时，假如希望能量双向传输的话，构成2是最理想的。这里针对构成2，对下述两种不同电路设计方式展开讨论。

第一种设计方式为将电压型系统联合逆变器和双向升压降压变频器组合作为电池充放电装置，第二种设计方式则采用大容量电源及电子负载装置(以下简称ApL2)。通过ApL2可以任意变换电池电压、电流，作为电源或负载，可以进行10kW的输入输出(运行电压为0～200V或400V)。第一种设计方式中，系统和电网间的绝缘变压器，升降压变频器部分的电抗器，开关单元等的小型化方面，存在一定问题。同时，在高频变压器附属绝缘电路中，为抑制电池的脉动电流，升降压转换器和电抗器必不可少。

第二种设计方式中，即采用ApL2，不要根据电池额定容量的变更而改变电路。同时，具有通过串联回路增大充放电电流以及小型轻量的特点。作为设计方法的一个案例，在相同额定容量10kVA的设计条件下，设计比较的结果是第二种设计方式的装置体积是第一种设计方式的1／2。基于上述分析比较，本文采用了ApL2方式电池充放电装置。

2) 基本构成本系统设置简单，只须通过一根光缆线就可以连接ApL2和用户的电脑。同时，使用本系统，可以实现在windows系统下电池充放电系统的开发，如图1所示。