一种利用动态母线减小发热量的充放电设备制造技术

本实用新型专利技术涉及充放电设备技术领域，具体为一种利用动态母线减小发热量的充放电设备，包括双向AC/DC单元、双向DC/DC单元和电池，所述双向AC/DC单元通过两根导线与双向DC/DC单元连接，所述双向DC/DC单元通过两根导线与电池连接，还包括动态母线控制器，所述动态母线控制器实时采集电池电压V2，并通过CAN通讯方式实时控制双向AC/DC电源的输出电压V1随电池电压V2的上升而上升。本实用新型专利技术将动态母线应用在电力电子设备中，实现了减小电力电子半导体器件的功耗，减小了半导体器件的发热量。同时由于减小半导体器件的功耗，提高了设备充放电的效率。在同样的环境温度下，动态母线产生的热量更小，提高了设备的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种利用动态母线减小发热量的充放电设备
本技术涉及充放电设备
，具体为一种利用动态母线减小发热量的充放电设备。
技术介绍
在电池充放电设备中，使用双向DC/DC变换器作为功率变换单元，双向DC/DC中核心器件为功率半导体器件，常用的为IGBT或功率MOSFET。功率器件作为功率转换的核心器件，在开关的过程中有大量的功耗，产生大量的热量。为提高设备的可靠性及稳定性，需要将开关过程中产生的热量及时的散出去。为将这些热量散出去，常用的方法有两种：通过增加散热来实现；减小功率器件的发热功耗。增加散热来实现，常用的方法为增大散热器、使用更高导热的材质散热器、增大风流量等方法。这些方法会大大增加设备的成本、体积、噪音。减少功率器件的发热功耗，常用的方法使用软开关技术和使用同步整流方案，这两种方法都不适用于充放电设备上使用。为此，我们提出一种利用动态母线减小发热量的充放电设备。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种利用动态母线减小发热量的充放电设备，具备动态母线产生的热量更小，提高了设备的稳定性的优点，解决了现有的充放电设备散热技术大大增加设备的成本、体积和噪音的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种利用动态母线减小发热量的充放电设备，包括双向AC/DC单元、双向DC/DC单元和电池，所述双向AC/DC单元通过两根导线与双向DC/DC单元连接，所述双向DC/DC单元通过两根导线与电池连接，还包括动态母线控制器，所述动态母线控制器实时采集电池电压V2，并通过CAN通讯方式实时控制双向AC/DC电源的输出电压V1随电池电压V2的上升而上升。优选的，所述双向DC/DC单元的电压变化范围为580V-720V。优选的，所述电池的电压变化范围为400-600V。优选的，当电池电压V2为400V-500V时，动态母线控制器调节双向AC/DC电源的输出电压V1为600V；当电池电压V2为500V-600V时，调节双向AC/DC电源的输出电压V1为700V。优选的，所述双向AC/DC单元与双向DC/DC单元连接的两根导线之间设置有母线支撑电容。与现有技术相比，本技术的有益效果如下：将动态母线应用在电力电子设备中，实现了减小电力电子半导体器件的功耗，减小了半导体器件的发热量。同时由于减小半导体器件的功耗，提高了设备充放电的效率。在同样的环境温度下，动态母线产生的热量更小，提高了设备的稳定性。与现有的固定母线电池充放电设备相比，在相同的条件下，可以提高设备的功率密度，由于发热量减小，可以减小设备的体积，对于电池生产企业来说，可以减小企业的占地面积。附图说明图1为本技术电路结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。一种利用动态母线减小发热量的充放电设备，包括双向AC/DC单元、双向DC/DC单元和电池，所述双向AC/DC单元通过两根导线与双向DC/DC单元连接，所述双向DC/DC单元通过两根导线与电池连接，还包括动态母线控制器，所述动态母线控制器实时采集电池电压V2，并通过CAN通讯方式实时控制双向AC/DC电源的输出电压V1随电池电压V2的上升而上升。减少功率器件的发热功耗，常用的方法使用软开关技术，但是软开关技术一般使用在MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)比较多，另外一种使用同步整流方案，对于同步整流方案不能在IGBT(绝缘栅双极型晶体管)上使用，实现减小功耗。IGBT模块由IGBT部分和反并联二极管部分构成，IGBT模块的损耗源于内部IGBT和反并联二极管(续流二极管、整流)芯片的损耗，它们各自发生的损耗的合计即为IGBT模块整体发生的损耗。对于内部IGBT和反并联二极管部分，一般分为开通损耗和导通损耗。导通损耗是当功率器件已被开通，且驱动和开关波形已经稳定以后，功率开关处于导通状态时的损耗；开关损耗是出现在功率开关被驱动，进入一个新的工作状态，驱动和开关波形处于过渡过程时的损耗。导通损耗可近似为开关两端电压和电流大小的乘积，IGBT在饱和导通状态下，两端电压近似为饱和导通电压，一般为0.7V-1.1V之间。在一定的输出电流情况下，导通损耗是不变的。开关损耗是由于功率器件本身造成的。当IGBT由关断状态转到完全导通状态的过程，流过IGBT的电流达到最大值时，此时IGBT还没有处于完全导通状态。同理在IGBT由导通状态转到关断状态过程中，电流开始下降时，此时IGBT两端的电压在很短的时间内由饱和导通压降转到母线电压。综上所属，开关损耗主要由母线电压、额定输出电流决定的，对于某一规格的设备，额定输出电压及电流基本不会更改，因此可以更改母线电压，可以在适当的范围内减小母线电压来实现减小开关过程中的损耗。使用热仿真软件对该理论部分进行仿真。在输出电压为500V，输出电流150A，开关频率及驱动电阻一样的情况下，母线电压为700V及1000V分别进行热仿真，在相同输出电压情况下，输出电压越高，整个模块的功耗越高，对应的发热量越大。如图1所示，双向AC/DC电源的输出电压范围为580VDC-720VDC,在初始状态下双向DC/DC单元未工作，动态母线控制器检测到电池包电压V2为400V时，通过CAN通讯方式控制双向AC/DC电源的输出电压V1为580V，在电池电压进行充电过程中，电池电压V2会慢慢上升。电池电压V2上升过程中，通过对电池电压V2的实时采集，数据传输到动态母线控制器，动态母线控制器通过CAN通讯对双向AC/DC电源输出电压V1进行实时控制。因为电池包在充放电的过程中，电池电压的实时变化，同时要求双向DC/DC单元的输出电流恒定，如果实时改变母线电压，双向DC/DC单元输出电流一直处于PI调节状态，系统类似于处于不稳定状态，考虑到这一点，将400V-600V的pack电池电压进行分档来调节母线电压。例如按照电池电压变化100V调节输出电压：当电池电压为400V-500V时，调节母线电压为600V；当电池电压为500V-600V，调节母线电压为700V。将该方式应用在充放电设备上进行热功耗测试，验证改方法的可行性。一台设备使用恒定的母线电压对电池进行充放电，另外一台使用动态母线法对电池进行充放电。在室温环境下，在相同的开关频率，充放电200A各一个小时，IGBT内部NTC的温升及外表面测试的IGBT铜基板的温度，如下表所示：通过实物试验验证可以知道，动态母线应用在同样条件的设备上，可以减小设备的温升，减小设备的发热功耗。尽管已经示出和描述了本技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本技术的原理和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用动态母线减小发热量的充放电设备，包括双向AC/DC单元、双向DC/DC单元和电池，所述双向AC/DC单元通过两根导线与双向DC/DC单元连接，所述双向DC/DC单元通过两根导线与电池连接，其特征在于：还包括动态母线控制器，所述动态母线控制器实时采集电池电压V2，并通过CAN通讯方式实时控制双向AC/DC电源的输出电压V1随电池电压V2的上升而上升。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用动态母线减小发热量的充放电设备，包括双向AC/DC单元、双向DC/DC单元和电池，所述双向AC/DC单元通过两根导线与双向DC/DC单元连接，所述双向DC/DC单元通过两根导线与电池连接，其特征在于：还包括动态母线控制器，所述动态母线控制器实时采集电池电压V2，并通过CAN通讯方式实时控制双向AC/DC电源的输出电压V1随电池电压V2的上升而上升。


2.根据权利要求1所述的一种利用动态母线减小发热量的充放电设备，其特征在于：所述双向DC/DC单元的电压变化范围为580V-720V。


3.根据权利要求1或2...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘士杰，胡银超，叶钊，
申请(专利权)人：武汉德普新源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42