CN111049379A - 一种充放电式dc-dc变换电路及其充放电系统 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

一种充放电式DC-DC变换电路及其充放电系统
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。
(2)由于该充放电式DC/DC变换器采用了高频变压器，因此充电模式1和放电模式2(或者放电模式1和放电模式2)切换工作状态时，需要足够的死区时间，否则将会导致同一桥臂的上下两个开关管同时出现一个半导通区，即两个开关管同时处于连通状态。这是因为开关管在开始导通的时候，相当于对电容充电，它从关断状态到完全导通状态需要一个过渡过程；而开关管从导通状态转换到关断状态的时候，相当于对电容放电，它从导通状态到完全关断状态也需要一个过渡过程；当两个开关器件分别处于导通和关断的过渡期间，就会同时出现半导通状态，此时，相当于两个开关管同时连通，导致电源的正负极短路，在两个开关管的串联回路中将出现很大的电流。
因此，在同一桥臂的两个开关管分别处于导通和截止的过渡期间，同一桥臂的两个开关管将会产生很大的功率损耗。
(3)推挽电路的两个开关管需要很高的耐压，其耐压必须大于其工作电压的两倍，另外，推挽输出电压的调整范围比较小，并且需要一个储能滤波电感；因此，推挽电路不宜用于要求电池电压变化范围太大的场合。
发明内容
本发明为了解决目前充放电式DC/DC变换器采用高频隔离变压器带来的功率损耗和不能大功率输出问题、全桥电路的同一桥臂的两个开关管分别处于导通和截止的过渡期间造成的开关管损耗问题以及推挽电路的输出电压范围小的问题，提供了一种充放电式DC-DC变换电路及其充放电系统，其可以实现充放电过程快速无缝切换、母线过压欠压保护和过流保护、输出负载电池过压保护和过流保护、大功率输出、宽范围输出电压以及开关管交替转换工作状态期间不存在两个开关管连通导致功率损耗问题。
为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：一种充放电式DC-DC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；
所述的功率开关管Q1的源极与功率开关管Q2的漏极电性连接；所述功率开关管Q1的栅极、功率开关管Q2的栅极均外接第一驱动电路；
所述的输入电容C1的正极接功率开关管Q1的漏极，输入电容C1的负极接功率开关管Q2的源极；
其中所述的功率开关管Q1的漏极外接双向AC/DC电源的正极，所述的功率开关管Q2的源极外接双向AC/DC电源的负极；
所述的电感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；
所述的电感L1的另一端分别与输出电容C2的正极、继电器开关管Q3的漏极连接；
其中所述电容C2的负极与功率开关管Q2的源极连接，且外接电池的负极；
所述继电器开关管Q3的源极与继电器开关管Q4的源极连接，所述的继电器开关管Q4的漏极外接电池的正极；
所述的继电器开关管Q3的栅极、继电器开关管Q4的栅极均外接第二驱动电路。
本发明的具体充放电原理如下：
充电时为BUCK电路，此时功率开关管Q1导通，功率开关管Q2关断，双向AC/DC电源给电池供电，同时继电器开关管Q3和继电器开关管Q4导通，从而实现能量正向流动，给电池充电。
放电时为BOOST电路，放电分为两个步骤分别如下：
S1.继电器开关管Q3和继电器开关管Q4导通，此时功率开关管Q2导通，电感L1充能；
S2.电感L1充能完毕后，功率开关管Q2关断，功率开关管Q1导通，电感L1放能，从而实现能量逆向流动，能量回馈到双向AC/DC电源。
再进一步地，还包括并联在功率开关管Q1两端的功率开关管Q5、并联在功率开关管Q2两端的功率开关管Q6、继电器开关管Q7、继电器开关管Q8；
所述的继电器开关管Q7与继电器开关管Q8串联连接，其中所述继电器开关管Q7的漏极与继电器开关管Q3的漏极连接，所述继电器开关管Q8的漏极与继电器开关管Q4的漏极连接。
本发明还提供一种充放电系统，包括如以上所述的充放电式DC-DC变换电路、控制器。
用于与功率开关管的栅极连接的第一驱动电路，所述控制器通过第一驱动电路控制功率开关管的通断；
用于与继电器开关管的栅极连接的第二驱动电路，所述控制通过第二驱动电路控制继电器开关管的通断；
用于检测双向AC/DC电源两端电压的第一电压检测电路，并将信息传送回控制器，当电压超出预设的电压范围时，控制器控制关断功率开关管和/或继电器开关管；
用于检测双向AC/DC电源的电流的第一电流检测电路，并将信息传送回控制器，当电流超过预设值时，控制器控制关断功率开关管和/或继电器开关管；
用于检测输出电容C2两端电压的第二电压检测电路，将采集到的电压与电池的电压进行比较，当差值在预设的范围内时，控制器控制继电器开关管导通，否则控制器控制继电器开关管关闭；
用于检测电池两端电压的第三电压检测电路，并将信息传送回控制器，当电压超出预设的电压范围时，控制器控制关断功率开关管和/或继电器开关管；
用于检测电池的电流的第二电流检测电路，并将信息传送回控制器，当电流超过预设值时，控制器控制关断功率开关管和/或继电器开关管。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明提供的充放电式双向DC-DC变换电路采用的是非隔离型的半桥拓扑结构，充电模式时是BUCK拓扑，放电模式时是BOOST拓扑。本发明拓扑所用功率器件少，控制简单可靠。该变换电路损耗小，且该变换电路拓扑由于采用的是非隔离型的，所以输出功率可以做的很大，单模块输出功率就可以做到一百千瓦以上，因而可以满足目前多种电池的充放电要求。
(2)本发明的充放电系统通过控制器通过第一驱动电路、第二驱动电路控制功率开关管、继电器开关管的通断，可实现快速无缝切换，切换速度达到毫秒级，满足电池需要快速充放电的需求。
附图说明
图1是传统的充放电式DC/DC变换器的原理图。
图2是图1的一种充电模块示意图。
图3是图1的另一种充电模块示意图。
图4是图1的一种放电模块示意图。
图5是图1的另一种放电模块示意图。
图6是实施例1所述的充放电式DC-DC变换电路的电路连接图。
图7是图6的充电模式示意图。
图8是图6的放电模式步骤S1的示意图。
图9是图6的放电模式步骤S2的示意图。
图10是实施例2所述的充放电式DC-DC变换电路的电路连接图。
图11是实施例3所述的充放电式DC-DC变换电路的电路连接图。
图12是实施例4所述的充放电式DC-DC变换电路的电路连接图。
图13是实施例5所述的充放电系统的原理连接图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细描述。
实施例1
如图6所示，一种充放电式DC-DC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；
所述的功率开关管Q1的源极与功率开关管Q2的漏极电性连接；所述功率开关管Q1的栅极、功率开关管Q2的栅极均外接第一驱动电路；
所述的输入电容C1的正极接功率开关管Q1的漏极，输入电容C1的负极接功率开关管Q2的源极；
其中所述的功率开关管Q1的漏极外接双向AC/DC电源的正极，所述的功率开关管Q2的源极外接双向AC/DC电源的负极；
所述的电感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；
所述的电感L1的另一端分别与输出电容C2的正极、继电器开关管Q3的漏极连接；
其中所述电容C2的负极与功率开关管Q2的源极连接，且外接电池的负极；
所述继电器开关管Q3的源极与继电器开关管Q4的源极连接，所述的继电器开关管Q4的漏极外接电池的正极；
所述的继电器开关管Q3的栅极、继电器开关管Q4的栅极均外接第二驱动电路。所述的继电器开关管Q3的源极和继电器开关管Q4的源极相接，防止继电器开关管未导通即连通。
本实施例的具体充放电原理如下：
如图7所示，充电时为BUCK电路，此时功率开关管Q1导通，功率开关管Q2关断，双向AC/DC电源给电池供电，同时继电器开关管Q3和继电器开关管Q4导通，从而实现能量正向流动，给电池充电。
放电时为BOOST电路，放电分为两个步骤分别如下：
S1.如图8所示，继电器开关管Q3和继电器开关管Q4导通，此时功率开关管Q2导通，电感L1充能；
S2.如图9所示，电感L1充能完毕后，功率开关管Q2关断，功率开关管Q1导通，电感L1放能，从而实现能量逆向流动，能量回馈到双向AC/DC电源。
实施例2
如图10所示，一种充放电式DC-DC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；
所述的功率开关管Q1的源极与功率开关管Q2的漏极电性连接；所述功率开关管Q1的栅极、功率开关管Q2的栅极均外接第一驱动电路；
所述的输入电容C1的正极接功率开关管Q1的漏极，输入电容C1的负极接功率开关管Q2的源极；
其中所述的功率开关管Q1的漏极外接双向AC/DC电源的正极，所述的功率开关管Q2的源极外接双向AC/DC电源的负极；
所述的电感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；
所述的电感L2的另一端分别与输出电容C2的正极、继电器开关管Q3的漏极连接；
其中所述电容C2的负极与功率开关管Q2的源极连接，且外接电池的负极；
所述继电器开关管Q3的源极与继电器开关管Q4的源极连接，所述的继电器开关管Q4的漏极外接电池的正极；
所述的继电器开关管Q3的栅极、继电器开关管Q4的栅极均外接第二驱动电路；
还包括并联在功率开关管Q1两端的若干个功率开关管Q5、并联在功率开关管Q2两端的若干个功率开关管Q6、若干个继电器开关管Q7、若干个继电器开关管Q8；
所述的继电器开关管Q7与继电器开关管Q8串联连接，其中所述继电器开关管Q7的漏极与继电器开关管Q3的漏极连接，所述继电器开关管Q8的漏极与继电器开关管Q4的漏极连接。
本实施例的具体充放电原理与实施例1相似，具体如下：
充电时为BUCK电路，此时功率开关管Q1、功率开关管Q5导通，功率开关管Q2、功率开关管Q6关断，双向AC/DC电源给电池供电，同时继电器开关管Q3、继电器开关管Q4、继电器开关管Q7、继电器开关管Q8导通，从而实现能量正向流动，给电池充电。
放电时为BOOST电路，放电分为两个步骤分别如下：
S1.继电器开关管Q3、继电器开关管Q4、继电器开关管Q7、继电器开关管Q8导通，此时功率开关管Q2、功率开关管Q6导通，电感L1充能；
S2.电感L1充能完毕后，功率开关管Q2、功率开关管Q6关断，功率开关管Q1、功率开关管Q5导通，电感L1放能，从而实现能量逆向流动，能量回馈到双向AC/DC电源。本实施例所述的功率开关管Q5、功率开关管Q6、继电器开关管Q7、继电器开关管Q8可以为一个或多个。
本实施例适用于给大功率电池充放电时，可通过并联增加开关管的形式增大输出功率，满足大功率电池需要大电流充放电的要求。
实施例3
如图11所示，在具体使用时，可将多个双向AD/DC电源并联后与以上所述的充放电式DC-DC变换电路连接。为了保证充放电式DC-DC变换电路能承受大功率的输入，保证使用安全。建议采用并联多个功率开关管、继电器开关管充放电式DC-DC变换电路后，再接入并联增加双向AC/DC电源。本实施例可以把输出功率做的更大，完全可以满足市面上各种电池的充放电。
实施例4
当需要给多个电池充放电时，如图12所示，将以上所述的充放电式DC-DC变换电路通过并联母线的形式，增加输出通道，规模化，提高电池充放电的工作效率。
实施例5
本实施例还提供一种充放电系统，本实施例以实施例1所述的充放电式DC-DC变换电路为例进行详细介绍。如图13所示，包括如以上所述的充放电式DC-DC变换电路、控制器；
用于与功率开关管的栅极连接的第一驱动电路，所述控制器通过第一驱动电路控制功率开关管的通断；
用于与继电器开关管的栅极连接的第二驱动电路，所述控制通过第二驱动电路控制继电器开关管的通断；
用于检测双向AC/DC电源两端电压的第一电压检测电路，并将信息传送回控制器，当电压超出预设的电压范围时，控制器将迅速进行过压或者欠压保护，进而控制关断功率开关管和/或继电器开关管，防止损坏电路和电池；
用于检测双向AC/DC电源的电流的第一电流检测电路，并将信息传送回控制器，当电流超过预设值时，控制器将迅速进行过流保护，进而控制器控制关断功率开关管和/或继电器开关管，防止损坏电路和电池；
用于检测输出电容C2两端电压的第二电压检测电路，将采集到的电压与电池的电压进行比较，当差值在预设的范围内时，控制器控制继电器开关管导通，否则控制器控制继电器开关管关闭；
用于检测电池两端电压的第三电压检测电路，并将信息传送回控制器，使电池电压实时跟踪电压预设值，保证充放电时，当电压超出预设的电压范围时即当电池过压时，控制器能及时控制关断功率开关管和/或继电器开关管，保护电池不被损坏。
用于检测电池的电流的第二电流检测电路，并将信息传送回控制器，使电池电流实时跟踪电流预设值，保证充放电时，当电池过流，电流超过预设值时，控制器能及时控制关断功率开关管和/或继电器开关管，保护电池不被损坏；
本实施例所述的继电器开关管Q3、继电器开关管Q4，用于防止电池放电时，压差过大，对无电压或微压的输出电容C2造成损坏。
当充放电式DC-DC变换电路工作在充电模式时，充电开始的一瞬间，第二电压检测电路会实时检测输出电容C2两端的电压，并与此时的电池电压进行比较，当差值在预设的范围内时，继电器开关管Q3、Q4才导通，否则继电器开关管Q3、Q4继续处于关闭状态。
当充放电式DC-DC变换电路工作在放电模式时，放电开始的一瞬间，第二电压检测电路会实时检测输出电容C2两端的电压，并与此时的电池电压进行比较，当差值在预设的范围内时，继电器开关管Q3、Q4才导通，否则继电器开关管Q3、Q4处于关闭状态。
当充放电式DC-DC变换电路处于搁置模式时，通过设有源钳位电路将输出电容C2的电压钳位到零，防止功率开关管Q1的漏电流使得输出电容C2存在电压，因为如果此时输出电容C2存在电压的话有可能导致检测电路误检测，使得原本不该导通的继电器开关管导通，造成不必要的麻烦。
以上实施例所述的功率开关管Q1、功率开关管Q2、功率开关管Q5、功率开关管Q6、继电器开关管Q3、继电器开关管Q4、继电器开关管Q7、继电器开关管Q8均为MOS管。
或所述的功率开关管Q1、功率开关管Q2、功率开关管Q5、功率开关管Q6、继电器开关管Q3、继电器开关管Q4、继电器开关管Q7、继电器开关管Q8均为绝缘栅双极晶体管。
以上所述的第一驱动电路、第二驱动电路、第一电流检测电路、第二电流检测电路、第一电压检测电路、第二电压检测电路、第三电压检测电路均可采用现有的电路，只要能实现实施例功能即可。本实施例所述的控制器采用的是高性能的DSP数字控制器。
本实施例所述的充放电系统可实现母线过压欠压保护与过流保护、输出负载电池过压保护与过流保护、电池电压与电流的高精度检测以及对电池充放电过程快速无缝切换，切换速度达到毫秒级，满足电池需要快速充放电的需求。
本实施例所述的充放电式DC/DC变换电路的充放电占空比最高可超过95％，最低可低于5％。可实现宽范围的输出电压，且能保证上下两个功率开关管Q1和Q2不会发生连通现象。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种充放电式DC-DC变换电路，其特征在于：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；
所述的功率开关管Q1的源极与功率开关管Q2的漏极电性连接；所述功率开关管Q1的栅极、功率开关管Q2的栅极均外接第一驱动电路；
所述的输入电容C1的正极接功率开关管Q1的漏极，输入电容C1的负极接功率开关管Q2的源极；
其中所述的功率开关管Q1的漏极外接双向AC/DC电源的正极，所述的功率开关管Q2的源极外接双向AC/DC电源的负极；
所述的电感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；
所述的电感L1的另一端分别与输出电容C2的正极、继电器开关管Q3的漏极连接；
其中所述电容C2的负极与功率开关管Q2的源极连接，且外接电池的负极；
所述继电器开关管Q3的源极与继电器开关管Q4的源极连接，所述的继电器开关管Q4的漏极外接电池的正极；
所述的继电器开关管Q3的栅极、继电器开关管Q4的栅极均外接第二驱动电路。
2.根据权利要求1所述的充放电式DC-DC变换电路，其特征在于：充电时为BUCK电路，此时功率开关管Q1导通，功率开关管Q2关断，同时继电器开关管Q3和继电器开关管Q4导通，从而实现能量正向流动，给电池充电。
3.根据权利要求1所述的充放电式DC-DC变换电路，其特征在于：放电时为BOOST电路，放电分为两个步骤分别如下：
S1.继电器开关管Q3和继电器开关管Q4导通，此时功率开关管Q2导通，电感L1充能；
S2.电感L1充能完毕后，功率开关管Q2关断，功率开关管Q1导通，电感L1放能，从而实现能量逆向流动，能量回馈到双向AC/DC电源。
4.根据权利要求1～3任一项所述的充放电式DC-DC变换电路，其特征在于：还包括并联在功率开关管Q1两端的功率开关管Q5、并联在功率开关管Q2两端的功率开关管Q6、继电器开关管Q7、继电器开关管Q8；
所述的继电器开关管Q7与继电器开关管Q8串联连接，其中所述继电器开关管Q7的漏极与继电器开关管Q3的漏极连接，所述继电器开关管Q8的漏极与继电器开关管Q4的漏极连接。
5.根据权利要求4所述的充放电式DC-DC变换电路，其特征在于：所述的功率开关管Q1、功率开关管Q2、功率开关管Q5、功率开关管Q6、继电器开关管Q3、继电器开关管Q4、继电器开关管Q7、继电器开关管Q8均为MOS管。
6.根据权利要求4所述的充放电式DC-DC变换电路，其特征在于：所述的功率开关管Q1、功率开关管Q2、功率开关管Q5、功率开关管Q6、继电器开关管Q3、继电器开关管Q4、继电器开关管Q7、继电器开关管Q8均为绝缘栅双极晶体管。
7.一种充放电系统，其特征在于：包括如权利要求1、2、3、5、6任一项所述的充放电式DC-DC变换电路、控制器。
用于与功率开关管的栅极连接的第一驱动电路，所述控制器通过第一驱动电路控制功率开关管的通断；
用于与继电器开关管的栅极连接的第二驱动电路，所述控制通过第二驱动电路控制继电器开关管的通断；
用于检测双向AC/DC电源两端电压的第一电压检测电路，并将信息传送回控制器，当电压超出预设的电压范围时，控制器控制关断功率开关管和/或继电器开关管；
用于检测双向AC/DC电源的电流的第一电流检测电路，并将信息传送回控制器，当电流超过预设值时，控制器控制关断功率开关管和/或继电器开关管；
用于检测输出电容C2两端电压的第二电压检测电路，将采集到的电压与电池的电压进行比较，当差值在预设的范围内时，控制器控制继电器开关管导通，否则控制器控制继电器开关管关闭；
用于检测电池两端电压的第三电压检测电路，并将信息传送回控制器，当电压超出预设的电压范围时，控制器控制关断功率开关管和/或继电器开关管；
用于检测电池的电流的第二电流检测电路，并将信息传送回控制器，当电流超过预设值时，控制器控制关断功率开关管和/或继电器开关管。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112953211A (zh) * 2021-02-08 2021-06-11 Oppo广东移动通信有限公司 电压控制方法、开关电路、存储介质及计算机程序产品
CN113346589A (zh) * 2021-06-10 2021-09-03 浙江交通职业技术学院 具有双向调压充放电功能的电池管理系统及管理方法
TWI782748B (zh) * 2020-12-16 2022-11-01 日商東洋體系股份有限公司 充放電試驗裝置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101467327A (zh) * 2006-06-15 2009-06-24 三美电机株式会社 2次电池的充放电电路以及电池组
CN102594138A (zh) * 2012-02-14 2012-07-18 中国电力科学研究院 一种双向dc/dc变换器pwm移相控制装置
CN202634360U (zh) * 2012-04-19 2012-12-26 西安交通大学苏州研究院 基于同步整流Buck-Boost双向DC/DC变换器的复合电源控制系统
CN202712895U (zh) * 2012-06-28 2013-01-30 比亚迪股份有限公司 一种回馈式电池维护系统
CN205304367U (zh) * 2015-12-06 2016-06-08 杨明 一种太阳能led照明装置
CN106208141A (zh) * 2016-08-25 2016-12-07 国网山西省电力公司临汾供电公司 一种具有无功补偿功能的v2g充放电装置
CN205945096U (zh) * 2016-08-25 2017-02-08 国网山西省电力公司临汾供电公司 一种具有无功补偿功能的v2g充放电装置
CN107634553A (zh) * 2016-07-18 2018-01-26 深圳市英威腾电动汽车充电技术有限公司 非隔离双向dc-dc变换器预充电电路及其方法
CN107750424A (zh) * 2015-06-22 2018-03-02 住友电气工业株式会社 电力转换装置和用于控制该电力转换装置的方法
CN109391149A (zh) * 2017-08-09 2019-02-26 上汽通用汽车有限公司 一种24/48v微混系统的dcdc控制系统以及控制方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101467327A (zh) * 2006-06-15 2009-06-24 三美电机株式会社 2次电池的充放电电路以及电池组
CN102594138A (zh) * 2012-02-14 2012-07-18 中国电力科学研究院 一种双向dc/dc变换器pwm移相控制装置
CN202634360U (zh) * 2012-04-19 2012-12-26 西安交通大学苏州研究院 基于同步整流Buck-Boost双向DC/DC变换器的复合电源控制系统
CN202712895U (zh) * 2012-06-28 2013-01-30 比亚迪股份有限公司 一种回馈式电池维护系统
CN107750424A (zh) * 2015-06-22 2018-03-02 住友电气工业株式会社 电力转换装置和用于控制该电力转换装置的方法
CN205304367U (zh) * 2015-12-06 2016-06-08 杨明 一种太阳能led照明装置
CN107634553A (zh) * 2016-07-18 2018-01-26 深圳市英威腾电动汽车充电技术有限公司 非隔离双向dc-dc变换器预充电电路及其方法
CN106208141A (zh) * 2016-08-25 2016-12-07 国网山西省电力公司临汾供电公司 一种具有无功补偿功能的v2g充放电装置
CN205945096U (zh) * 2016-08-25 2017-02-08 国网山西省电力公司临汾供电公司 一种具有无功补偿功能的v2g充放电装置
CN109391149A (zh) * 2017-08-09 2019-02-26 上汽通用汽车有限公司 一种24/48v微混系统的dcdc控制系统以及控制方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI782748B (zh) * 2020-12-16 2022-11-01 日商東洋體系股份有限公司 充放電試驗裝置
CN112953211A (zh) * 2021-02-08 2021-06-11 Oppo广东移动通信有限公司 电压控制方法、开关电路、存储介质及计算机程序产品
CN113346589A (zh) * 2021-06-10 2021-09-03 浙江交通职业技术学院 具有双向调压充放电功能的电池管理系统及管理方法

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