[发明专利]一种充放电式DC-DC变换电路及其充放电系统

说明书

本发明公开了一种充放电式DC‑DC变换电路及其充放电系统，其中变换电路包括输入电容C1、输出电容C2、功率开关管Q1、功率开关管Q2、电感L1、继电器开关管Q3、继电器开关管Q4；功率开关管Q1与功率开关管Q2电性连接；所述功率开关管Q1、功率开关管Q2均外接第一驱动电路；输入电容C1与功率开关管Q1连接，输入电容C1与功率开关管Q2连接；功率开关管Q1外接双向AC/DC电源的正极；功率开关管Q2外接双向AC/DC电源的负极；电感L1的一端接在功率开关管Q1的源极、功率开关管Q2的漏极之间；电感L1的另一端分别与输出电容C2、继电器开关管Q3连接；电容C2与功率开关管Q2连接，且外接电池的负极；继电器开关管Q3与继电器开关管Q4连接，继电器开关管Q4的漏极外接电池的正极。

技术领域

本发明涉及电能转换技术领域，更具体的，涉及一种充放电式DC-DC变换电路及其充放电系统。

背景技术

电化学储能是电力储能的一种不可或缺的形式，而电池作为电化学储能的基础核心部件，电池性能的好坏直接决定了电化学储能的发展和应用前景，也极大地制约着新能源的发展。比如时下火热的锂电池具有开路电压高、能量密度高、输出功率高、充放电效率高、循环寿命长等等优点，广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统。以及电动工具，如电动自行车、电动摩托车、电动汽车，同样应用在军事装备、航空航天等多个领域。但我们同样要注意到的是，锂电池的安全事故也频频爆光，其中一部分原因就在于锂电池充放电老化不到位造成的。除此之外，电池充放电老化对电池的使用寿命、循环性能、充放电效率等等性能的好坏起着关键性的作用。

图1是传统的充放电式DC/DC变换器的原理图，其可实现电池充放电功能。该充放电式DC/DC变换器应用了高频隔离变压器，且采用全桥和推挽相结合，可实现能量双向流动。如图2所示为该充放电式DC/DC变换器的充电模式1。通过双向AC/DC电源给该双向DC/DC变换器供电，与此同时开关管K1和开关管K4同时导通，通过高频隔离变压器把能量从初级线圈耦合到次级线圈，与此同时开关管K5导通，从而实现能量正向流动，给电池充电。

如图3所示，为该充放电式DC/DC变换器的充电模式2。其充电模式2和充电模式1相似。

如图4所示，为该充放电式DC/DC变换器的放电模式1。电池作为直流电源放电，与此同时开关管K6导通，通过高频隔离变压器把能量从次级线圈耦合到初级线圈，与此同时开关管K2和开关管K3同时导通，从而实现能量反向流动，能量回馈给双向AC/DC电源。

如图5所示，为该充放电式DC/DC变换器的放电模式2。其放电模式2和放电模式1相似。

以上所述的充放电式DC/DC变换器存在的问题和缺点如下：

(1)该充放电式DC/DC变换器由于受到高频变压器的限制，单模块的功率不能做的很大。因此，针对需要大功率检测工况时，则需要多模块并联，此时增加了检测的复杂性和检测的成本。此外，多模块并联通讯，必然影响到多模块并联输出的动态响应时间，很难满足严苛的工况检测要求。再此，高频隔离变压器传输的是高频脉冲信号。在传输的瞬变过程中，漏感和分布电容会引起浪涌电流和尖峰电压以及振荡，造成功率损耗增加。

因此该采用高频隔离的充放电式DC/DC变换器的效率低于非隔离的充放电式DC/DC变换器的效率。所以用该变换器长时间检测电池过程中，用电成本较高，节能环保效果不理想。