[发明专利]双向充电机中双向DC-DC电路拓扑结构及控制方法

说明书

本发明公开了充电机领域内的一种双向充电机中双向DC‑DC电路拓扑结构，包括两双有源桥电路、两继电器，第一双有源桥电路和第二双有源桥电路的输入侧串联后与高压直流侧相连，第一双有源桥电路的一端输出与第一继电器的常开触点相连，并连接到电池正极，第一双有源桥电路的另一端输出与第一继电器的常闭触点相连，第二双有源桥电路的一端输出与第一继电器的公共端子相连，第二双有源桥电路的另一端输出与第二继电器的公共端子相连，并连接到电池的负极，第一继电器的常闭触点与第二继电器的常开触点相连，本发明采用两路双有源桥电路在其高压直流侧串联，通过控制继电器实现其输出端的串联或并联后再与电池连接，降低成本，提高电能变换效率。

技术领域

本发明涉及一种充电机，特别涉及一种双向充电机电路结构。

背景技术

现有应用于双向充电机电路的双向直流-直流变换器主要有以下2种：1）电气不隔离的直流-直流双向变换器，2）隔离型的直流-直流双向变换器。第1种方法，大多采用双向半桥型电路，这种电路在电池组电压较低时，相对于输入侧的高压直流电压有较大变换比时，能量变换效率较低，另外电池与直流母线间的电气不隔离，存在安全隐患。第2种方法，大多采用全桥电路，高频隔离变压器两端均采用全桥结构，也有采用基于LLC的双向电路拓扑，但全桥电路轻载时不易实现软开关，而LLC电路轻载时频率高、损耗大。目前在双向充电机应用场合下，较好的电路拓扑是采用双有源桥电路，但随着集成化程度和电池电压范围的提高，加上电池充电过程中的功率变化范围本就很大，这对于采用固定电路结构的充电机，电路中的开关器件必须按耐压和耐流的最大情况选择，因而这样的充电机不仅成本高，而且电能转换效率也低。若针对不同电压等级和不同功率等级的应用场合，分别开发一款产品的话，虽然可获得较高效率，但生产成本会提高，导致生产厂家的经济效益低下。

发明内容

本发明的目的是提供一种双向充电机中双向DC-DC电路拓扑结构及控制方法，采用两路双有源桥电路在其高压直流侧串联，通过控制继电器实现其输出端的串联或并联后再与电池连接，降低成本，提高电能变换效率。

本发明的目的是这样实现的：一种双向充电机中双向DC-DC电路拓扑结构，包括第一双有源桥电路、第二双有源桥电路、第一继电器K1和第二继电器K2，所述第一双有源桥电路和第二双有源桥电路的输入侧串联后与高压直流侧相连，第一双有源桥电路的一端输出与第一继电器K1的常开触点相连，并连接到电池正极，第一双有源桥电路的另一端输出与第一继电器K1的常闭触点相连，第二双有源桥电路的一端输出与第一继电器K1的公共端子相连，第二双有源桥电路的另一端输出与第二继电器K2的公共端子相连，并连接到电池的负极，第一继电器K1的常闭触点与第二继电器K2的常开触点相连，所述第一双有源桥电路、第二双有源桥电路通过第一继电器K1、第二继电器K2的常闭触点实现输出端的串联后再与电池相连，所述第一双有源桥电路、第二双有源桥电路则通过第一继电器K1、第二继电器K2的常开触点的闭合实现输出端的并联后再与电池相连。

作为本发明的进一步限定，所述第一双有源桥电路、第二双有源桥电路中对应位置的开关管的通断是同步的，每一双有源桥电路中高压直流侧和电池侧的斜对角开关管通断均是同步的。

作为本发明的进一步限定，当所述双有源桥电路高压直流侧的开关管超前于电池侧开关管的移相角为Φ时，可实现充电机充电模式；当所述双有源桥电路的电池侧开关管超前于高压直流侧开关管的移相角为Φ时，可实现充电机的放电模式。

作为本发明的进一步限定，根据电池的电压等级，通过第一继电器K1、第二继电器K2的常闭触点选择第一双有源桥电路、第二双有源桥电路为串联输出，以适应较高电池电压的应用；通过第一继电器K1、第二继电器K2的常开触点的闭合实现第一双有源桥电路、第二双有源桥电路的并联输出，以适应较低电池电压的应用。