CN214429294U - 一种双向输入输出切换电路及充电模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种双向输入输出切换电路及充电模块，包括：两路输入输出端口、两路开关电路以及双向DC‑DC变换器；各输入输出端口均包括N路输入输出电路，且各输入输出端口中的各输入输出电路相互串联；各双向DC‑DC变换器的一端与第一输入输出端口中对应的输入输出电路并联，各双向DC‑DC变换器的另一端与第二输入输出端口中对应的输入输出电路并联；输入输出电路之间通过第一开关电路相连，输入输出电路与双向DC‑DC变换器之间通过第二开关电路相连；当第一开关电路导通，第二开关电路断开时，各输入输出电路的输出并联；相反，各输入输出电路的输出串联。该电路能够实现输入输出双向切换以及宽范围恒功率输出。

Description

一种双向输入输出切换电路及充电模块

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，特别涉及一种双向输入输出切换电路；还涉及一种充电模块。

背景技术

充电模块在新能源技术领域发挥着重要的作用，随着微网、储能以及充电网的深度融合，对充电模块的需求也逐渐从单向向双向转换。现有的一些切换电路更多的关注的是拓展输出功率的范围，且已经能够较好的实现输出功率范围的拓展，但是面对双向切换，目前还缺乏能够实现输入输出双向切换且能够实现宽范围恒功率输出的切换电路。因此，提供一种能够实现输入输出双向切换且能够实现宽范围恒功率输出的切换电路已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种双向输入输出切换电路及充电模块，能够实现输入输出双向切换且能够实现宽范围恒功率输出。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种双向输入输出切换电路，包括：

第一输入输出端口、第二输入输出端口、第一开关电路、第二开关电路以及双向DC-DC变换器；

所述第一输入输出端口与所述第二输入输出端口均包括N路输入输出电路，N≥2；且所述第一输入输出端口中的各所述输入输出电路相互串联，所述第二输入输出电路中的各所述输入输出电路相互串联；

各所述双向DC-DC变换器的一端与所述第一输入输出端口中对应的所述输入输出电路并联，各所述双向DC-DC变换器的另一端与所述第二输入输出端口中对应的所述输入输出电路并联；

所述输入输出电路之间通过所述第一开关电路相连，所述输入输出电路与所述双向DC-DC变换器之间通过所述第二开关电路相连；

当所述第一开关电路导通，所述第二开关电路断开时，各所述输入输出电路的输出并联；当所述第一开关电路断开，所述第二开关电路导通时，各所述输入输出电路的输出串联。

可选的，所述第一输入输出端口与所述第二输入输出端口中的第一路所述输入输出电路的正输入输出端分别串联一路所述第一开关电路后与所在输入输出端口的其他各所述输入输出电路的正输入输出端相连；

所述第一输入输出端口与所述第二输入输出端口中的第N路所述输入输出电路的负输入输出端分别串联一路所述第一开关电路后与所在输入输出端口的其他各所述输入输出电路的负输入输出端相连。

可选的，所述第一输入输出端口与所述第二输入输出端口中的所述输入输出电路的至少一端串联一路所述第二开关电路后连接对应的所述双向DC-DC变换器。

可选的，所述第一输入输出端口与所述第二输入输出端口中的第一路所述输入输出电路的负输入输出端分别串联一路所述第二开关电路后连接对应的所述双向DC-DC变换器的负端；

所述第一输入输出端口与所述第二输入输出端口中的第N路所述输入输出端口的正输入输出端分别串联一路所述第二开关电路后连接对应的所述双向DC-DC变换器的正端；

所述第一输入输出端口与所述第二输入输出端口中的其他所述输入输出电路的正输入输出端和负输入输出端分别串联一路所述第二开关电路后连接对应的所述双向DC-DC变换器的正端与负端。

可选的，所述双向DC-DC变换器的个数为偶数个。

可选的，所述输入输出电路包括电容。

可选的，所述第一开关电路与所述第二开关电路的两端并联有二极管。

可选的，所述第一开关电路包括MOS管、IGBT、继电器以及二极管中的任意一种或任意组合。

可选的，所述第二开关电路包括MOS管、IGBT、继电器以及二极管中的任意一种或任意组合。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种充电模块，所述充电模块包括如上任一项所述的双向输入输出切换电路。

本申请所提供的双向输入输出切换电路，包括：第一输入输出端口、第二输入输出端口、第一开关电路、第二开关电路以及双向DC-DC变换器；所述第一输入输出端口与所述第二输入输出端口均包括N路输入输出电路，N≥2；且所述第一输入输出端口中的各所述输入输出电路相互串联，所述第二输入输出电路中的各所述输入输出电路相互串联；各所述双向DC-DC变换器的一端与所述第一输入输出端口中对应的所述输入输出电路并联，各所述双向DC-DC变换器的另一端与所述第二输入输出端口中对应的所述输入输出电路并联；所述输入输出电路之间通过所述第一开关电路相连，所述输入输出电路与所述双向DC-DC变换器之间通过所述第二开关电路相连；当所述第一开关电路导通，所述第二开关电路断开时，各所述输入输出电路的输出并联；当所述第一开关电路断开，所述第二开关电路导通时，各所述输入输出电路的输出串联。

可见，本申请所提供的双向输入输出切换电路，设置两路输入输出端口，输入输出端口之间连接双向DC-DC变换器，每个输入输出端口可以作为输入端口，也可以作为输出端口，由此可以实现双向切换。另外，输入输出端口中的输入输出电路之间，以及输入输出电路与双向DC-DC变换器之间通过开关电路相连，通过控制开关电路的通断可以实现输入输出电路的输出串联或并联控制，由此可以达到宽范围恒功率输出的目的。

本申请所提供的充电模块同样具有上述技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的第一种双向输入输出切换电路的示意图；

图2为本申请实施例所提供的第二种双向输入输出切换电路的示意图；

图3为本申请实施例所提供的第三种双向输入输出切换电路的示意图；

图4为本申请实施例所提供的第四种双向输入输出切换电路的示意图；

图5为本申请实施例所提供的第五种双向输入输出切换电路的示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种双向输入输出切换电路及充电模块，能够实现输入输出双向切换且能够实现宽范围恒功率输出。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种双向输入输出切换电路的示意图，参考图1所示，该电路主要包括：

第一输入输出端口10、第二输入输出端口20、第一开关电路30、第二开关电路40以及双向DC-DC变换器50；

第一输入输出端口10与第二输入输出端口20均包括N路输入输出电路，N≥2；且第一输入输出端口10中的各输入输出电路相互串联，第二输入输出电路中的各输入输出电路相互串联；

各双向DC-DC变换器50的一端与第一输入输出端口10中对应的输入输出电路并联，各双向DC-DC变换器50的另一端与第二输入输出端口20中对应的输入输出电路并联；

输入输出电路之间通过第一开关电路30相连，输入输出电路与双向DC-DC变换器50之间通过第二开关电路40相连；

当第一开关电路30导通，第二开关电路40断开时，各输入输出电路的输出并联；当第一开关电路30断开，第二开关电路40导通时，各输入输出电路的输出串联。

具体而言，第一输入输出端口10与第二输入输出端口20均包括两路或两路以上的输入输出电路。每个输入输出端口内部的输入输出电路相互串联，且彼此之间通过第一开关电路30相连。每个输入输出端口内部的输入输出电路与双向DC-DC变换器50之间通过第二开关电路40相连。其中，双向DC-DC变换器50的个数与每个输入输出端口中的输入输出电路的个数相等。且作为一种优选的实施方式，双向DC-DC变换器50的个数为偶数个，由此可以使输出电压在范围上连续。另外，第一开关电路30与第二开关电路40可以包括MOS管、IGBT、继电器以及二极管中的任意一种或任意组合。

当第一开关电路30导通，第二开关电路40断开时，各输入输出电路的输出并联；当第一开关电路30断开，第二开关电路40导通时，各输入输出电路的输出串联。

由于第一输入输出端口10的各输入输出电路的输出具有串联与并联两种情况，第二输入输出端口20的各输入输出电路的输出同样具有串联与并联两种情况，因此整个双向输入输出切换电路具有四种工作模式。

当第一输入输出端口10的各输入输出电路的输出串联，第二输入输出端口20的各输入输出电路的输出串联时，双向输入输出切换电路工作于第一工作模式；当第一输入输出端口10的各输入输出电路的输出串联，第二输入输出端口20的各输入输出电路的输出并联时，双向输入输出切换电路工作于第二工作模式；当第一输入输出端口10的各输入输出电路的输出并联，第二输入输出端口20的各输入输出电路的输出串联时，双向输入输出切换电路工作于第三工作模式；当第一输入输出端口10的各输入输出电路的输出并联，第二输入输出端口20的各输入输出电路的输出并联时，双向输入输出切换电路工作于第四工作模式。

在一种具体的实施方式中，各输入输出端口中的各输入输出电路之间的连接方式具体可以为：

第一输入输出端口10与第二输入输出端口20中的第一路输入输出电路的正输入输出端分别串联一路第一开关电路30后与所在输入输出端口的其他各输入输出电路的正输入输出端相连；

第一输入输出端口10与第二输入输出端口20中的第N路输入输出电路的负输入输出端分别串联一路第一开关电路30后与所在输入输出端口的其他各输入输出电路的负输入输出端相连。

在一种具体的实施方式中，各输入输出端口中的各输入输出电路与双向DC-DC变换器50之间的连接方式可以为：

第一输入输出端口10与第二输入输出端口20中的输入输出电路的至少一端串联一路第二开关电路40后连接对应的双向DC-DC变换器50。

其中，在上述实施例的基础上，各输入输出端口中的各输入输出电路与双向DC-DC变换器50之间的连接方式具体可以为：

第一输入输出端口10与第二输入输出端口20中的第一路输入输出电路的负输入输出端分别串联一路第二开关电路40后连接对应的双向DC-DC变换器50的负端；

第一输入输出端口10与第二输入输出端口20中的第N路输入输出端口的正输入输出端分别串联一路第二开关电路40后连接对应的双向DC-DC变换器50的正端；

第一输入输出端口10与第二输入输出端口20中的其他输入输出电路的正输入输出端和负输入输出端分别串联一路第二开关电路40后连接对应的双向DC-DC变换器50的正端与负端。

可以明白的是，当各输入输出端口包括两路输入输出电路时，各输入输出端口中的第N路输入输出端口即为第二路输入输出电路。

参考图2所示，以各输入输出端口均包括两路输入输出电路，各输入输出电路包括一路电容为例：

第一输入输出端口10中的电容C1与电容C2串联，电容C1与双向DC-DC变换器1的一端并联，电容C2与双向DC-DC变换器2的一端并联。电容C1的正端串联一路开关S1后连接电容C2的正端，电容C1的负端串联一路开关S2后连接电容C2的负端。电容C1的负端串联一路开关S1A后连接双向DC-DC变换器1。电容C2的正端串联一路开关S2A后连接双向DC-DC变换器2。

第二输入输出端口20中的电容C3与电容C4串联，电容C3与双向DC-DC变换器1的另一端并联，电容C4与双向DC-DC变换器2的另一端并联。电容C3的正端串联一路开关S3后连接电容C4的正端，电容C3的负端串联一路开关S4后连接电容C4的负端。电容C3的负端串联一路开关S3A后连接双向DC-DC变换器1。电容C4的正端串联一路开关S4A后连接双向DC-DC变换器2。

当以第一输入输出端口10作为输入端口，以第二输入输出端口20作为输出端口时：

若第一输入输出端口10的各输入输出电路的输出串联，即开关S1与S2断开、开关S1A与S2A闭合，则此时第一输入输出端口10的正输入端、双向DC-DC变换器1的端口1的正端、双向DC-DC变换器1的端口1的负端、开关S1A以及电容C1构成一个输入回路；开关S2A、双向DC-DC变换器2的端口1的正端、双向DC-DC变换器2的端口1的负端、第一输入输出端口10的负输入输出端以及电容C2的构成一个输入回路；上述两个输入回路串联。

若第一输入输出端口10的各输入输出电路的输出并联，即开关S1与S2闭合、开关S1A与S2A断开，则此时第一输入输出端口10的正输入输出端、双向DC-DC变换器1的端口1的正端、双向DC-DC变换器1的端口1的负端、开关S2、第一输入输出端口10的负输入输出端、电容C2以及电容C1构成一个输入回路；第一输入输出端口10的正输入端、开关S1、双向DC-DC变换器2的端口1的正端、双向DC-DC变换器2的端口1的负端、第一输入输出端口10的负输入输出端、电容C2以及电容C1构成一个输入回路；上述两个输入回路并联。

若第二输入输出端口20的各输入输出电路的输出串联，即开关S3与S4断开、开关S3A与S4A闭合，则此时双向DC-DC变换器1的端口2的正端、第二输入输出端口20的正输入输出端、电容C3、开关S3A以及双向DC-DC变换器1的端口2的负端构成一个输出回路；双向DC-DC变换器2的端口2的正端、开关S4A、电容C4、第二输入输出端口20的负输入输出端以及双向DC-DC变换器2的端口2的负端构成一个输出回路；上述两个输出回路串联。

若第二输入输出端口20的各输入输出电路的输出并联，即开关S3与S4闭合、开关S3A与S4A断开，则此时双向DC-DC变换器1的端口2的正端、第二输入输出端口20的正输入输出端、电容C3、电容C4、第二输入输出端口20的负输入输出端、开关S4以及双向DC-DC变换器1的端口2的负端构成一个输出回路；双向DC-DC变换器2的端口2的正端、开关S3、第二输入输出端口20的正输入输出端、电容C3、电容C4、第二输入输出端口20的负输入输出端以及双向DC-DC变换器2的端口2的负端构成一个输出回路；上述两个输出回路并联。

相反，当以第一输入输出端口10作为输出端口，以第二输入输出端口20作为输入端口时：

若第二输入输出端口20的各输入输出电路的输出串联，即开关S3与S4断开、开关S3A与S4A闭合，则此时第二输入输出端口20的正输入输出端、双向DC-DC变换器1的端口2的正端、双向DC-DC变换器1的端口2的负端、开关S3A以及电容C3构成一个输入回路；开关S4A、双向DC-DC变换器2的端口2的正端、双向DC-DC变换器2的端口2的负端、第二输入输出电路的负输入输出端以及电容C4的构成一个输入回路；上述两个输入回路串联。

若第二输入输出端口20的各输入输出电路的输出并联，即开关S3与S4闭合、开关S3A与S4A断开，则此时第二输入输出端口20的正输入输出端、双向DC-DC变换器1的端口2的正端、双向DC-DC变换器1的端口2的负端、开关S4、第二输入输出端口20的负输入输出端、电容C4、电容C3以及第二输入输出端口20的正输入输出端构成一个输入回路；第二输入输出端口20的正输入端、开关S3、双向DC-DC变换器2的端口2的正端、双向DC-DC变换器2的端口2的负端、第二输入输出端口20的负输入输出端、电容C4、电容C3以及第二输入输出端口20的正输入输出端构成一个输入回路；上述两个输入回路并联。

若第一输入输出端口10的各输入输出电路的输出串联，即开关S1与S2断开、开关S1A与S2A闭合，则此时双向DC-DC变换器1的端口1的正端、第一输入输出端口10的正输入输出端、电容C1、开关S1A以及双向DC-DC变换器1的端口1的负端构成一个输出回路；双向DC-DC变换器2的端口1的正端、开关S2A、电容C2、第一输入输出端口10的负输入输出端以及双向DC-DC变换器2的端口1的负端构成一个输出回路；上述两个输出回路串联。

若第一输入输出端口10的各输入输出电路的输出并联，即开关S1与S2闭合、开关S1A与S2A断开，则此时双向DC-DC变换器1的端口1的正端、第一输入输出端口10的正输入输出端、电容C1、电容C2、第一输入输出端口10的负输入输出端、开关S2以及双向DC-DC变换器1的端口1的负端构成一个输出回路；双向DC-DC变换器2的端口1的正端、开关S1、第一输入输出端口10的正输入输出端、电容C1、电容C2、第一输入输出端口10的负输入输出端以及双向DC-DC变换器2的端口1的负端构成一个输出回路；上述两个输出回路并联。

另外，参考图3所示，以各输入输出端口均包括三路输入输出电路，各输入输出电路包括一路电容为例：

第一输入输出端口10中的电容C1、电容C2以及电容C3串联。电容C1与双向DC-DC变换器1的一端并联，电容C2与双向DC-DC变换器2的一端并联，电容C3与双向DC-DC变换器3的一端并联。电容C1的正端串联一路开关S1后连接电容C2的正端，电容C1的正端串联一路开关S2后连接电容C3的正端，电容C1的负端串联一路开关S3后连接电容C3的负端，电容C2的负端串联一路开关S4后连接电容C3的负端。电容C1的负端串联一路开关S1A后连接双向DC-DC变换器1。电容C2的正端串联一路开关S2A后连接双向DC-DC变换器2，电容C2的负端串联一路开关S2B后连接双向DC-DC变换器2。电容C3的正端串联一路开关S3A后连接双向DC-DC变换器3。

第二输入输出端口20中的电容C4、电容C5以及电容C6串联。电容C4与双向DC-DC变换器1的另一端并联，电容C5与双向DC-DC变换器2的另一端并联，电容C6与双向DC-DC变换器3的另一端并联。电容C4的正端串联一路开关S5后连接电容C5的正端，电容C4的正端串联一路开关S6后连接电容C6的正端，电容C4的负端串联一路开关S7后连接电容C6的负端，电容C5的负端串联一路开关S8后连接电容C6的负端。电容C4的负端串联一路开关S4A后连接双向DC-DC变换器1。电容C5的正端串联一路开关S5A后连接双向DC-DC变换器2，电容C5的负端串联一路开关S5B后连接双向DC-DC变换器2。电容C6的正端串联一路开关S6A后连接双向DC-DC变换器3。

当开关S1、S2、S3以及S4断开、开关S1A、S2A、S2B以及S3A闭合时，第一输入输出端口的各输入输出电路的输出串联。当开关S1、S2、S3以及S4闭合、开关S1A、S2A、S2B以及S3A断开时，第一输入输出端口的各输入输出电路的输出并联。当开关S5、S6、S7以及S8断开、开关S5A、S5A、S5B以及S6A闭合时，第二输入输出端口的各输入输出电路的输出串联。当开关S5、S6、S7以及S8闭合、开关S5A、S5A、S5B以及S6A断开时，第二输入输出端口的各输入输出电路的输出并联。

其中，对于图3所示电路结构下的输入回路与输出回路的情况，可参考图2所示电路结构下的输入回路与输出回路的原理，本申请在此不做赘述。

依照上述实施例类推可得各输入输出端口均包括四路及四路以上的输入输出电路的情况，本申请在此不做赘述。

需要说明的是，对于第一开关电路30与第二开关电路40采用二极管的情况，二极管与双向DC-DC变换器40之间的连接关系需保证可以满足输入输出电路的输出可以在串联与并联模式之间切换的要求。

例如，参考图4所示，以各输入输出端口均包括两路输入输出电路为例：

第一输入输出端口中的电容C1与双向DC-DC变换器1之间通过二极管D1相连，且二极管D1的阳极连接双向DC-DC变换器1的端口1的负端，二极管D2的阴极连接电容C1的负端。第一输入输出端口中的电容C2与双向DC-DC变换器2之间通过二极管D2相连，且二极管D2的阳极连接电容C2的正端，二极管D2的阴极连接双向DC-DC变换器2的端口1的正端。

第二输入输出端口中电容C3的正端与电容C4的正端之间通过二极管D3相连，且二极管D3的阳极连接电容C4的正端，二极管D3的阴极连接电容C3的正端。第二输入输出端口中电容C3的负端与电容C4的负端之间通过二极管D4相连，且二极管D4的阳极连接电容C4的负端，二极管D4的阴极连接电容C3的负端。

进一步，在上述实施例的基础上，第一开关电路30与第二开关电路40的两端均可以并联有二极管，由此实现在切换过程中电压不中断。

参考图5所示，以各输入输出端口均包括两路输入输出电路，各输入输出电路包括一路电容为例：

当以第一输入输出端口10作为输入端口，以第二输入输出端口20作为输出端口时：

对于第一输入输出端口10侧：在开关S1A与S2A断开的状态下，一旦断开开关S1与S2，并联于开关S1A两端的二极管D1A与并联于开关S2A两端的二极管D2A便会自然导通，第一输入输出端口10的各输入输出电路的输出自然切换为串联状态，且输出电压不中断。此时，第一输入输出端口10的正输入输出端、双向DC-DC变换器1的端口1的正端、双向DC-DC变换器1的端口1的负端、二极管D1A以及电容C1构成一个输入回路；二极管D2A、双向DC-DC变换器2的端口1的正端、双向DC-DC变换器2的端口1的负端、第一输入输出端口10的负输入输出端以及电容C2构成一个输入回路；上述两个输入回路串联。

其中，为了降低二极管D1A与二极管D2A的通态损耗，提升效率，可在第一输入输出端口10的各输入输出电路的输出串联且状态稳定之后，再闭合开关S1A与S2A。

在开关S1A与S2A断开的状态下，一旦闭合开关S1与S2，并联于开关S1A两端的二极管D1A与并联于开关S2A两端的二极管D2A便会自然截止，第一输入输出端口10的各输入输出电路的输出自然切换为并联状态。此时，第一输入输出端口10的正输入输出端、双向DC-DC变换器1的端口1的正端、双向DC-DC变换器1的端口1的负端、开关S2、第一输入输出端口10的负输入输出端、电容C2以及电容C1构成一个输入回路；第一输入输出端口10的正输入输出端、开关S1、双向DC-DC变换器2的端口1的正端、双向DC-DC变换器2的端口1的负端、第一输入输出端口10的负输入输出端、电容C2以及电容C1构成一个输入回路；上述两个输入回路并联。

对于第二输入输出端口20侧：在开关S3与开关S4断开的状态下，一旦闭合开关S3A与开关S4A，并联于开关S3两端的二极管D3与并联于开关S4两端的二极管D4便会自然截止，第二输入输出端口20的各输入输出电路的输出自然切换为串联模式，且输出电压不中断。此时，双向DC-DC变换器1的端口2的正端、第二输入输出端口20的正输入输出端、电容C3、开关S3A以及双向DC-DC变换器1的端口2的负端构成一个输出回路；双向DC-DC变换器2的端口2的正端、开关S4A、电容C4、第二输入输出端口20的负输入输出端以及双向DC-DC变换器2的端口2的负端构成一个输出回路；上述两个输出回路串联。

在开关S3与开关S4断开的状态下，一旦断开开关S3A与开关S4A，并联于开关S3两端的二极管D3与并联于开关S4两端的二极管D4便会自然导通，第二输入输出端口20的各输入输出电路的输出自然切换为并联模式，且输出电压不中断。此时，双向DC-DC变换器1的端口2的正端、第二输入输出端口20的正输入输出端、电容C3、电容C4、第二输入输出端口20的负输入输出端、二极管D4以及双向DC-DC变换器1的端口2的负端构成一个输出回路；双向DC-DC变换器2的端口2的正端、二极管D3、第二输入输出端口20的正输入输出端、电容C3、电容C4、第二输入输出端口20的负输入输出端以及双向DC-DC变换器2的端口2的负端构成一个输出回路；上述两个输出回路并联。

其中，为了降低二极管D3与二极管D4的通态损耗，提升效率，可在第二输入输出端口20的各输入输出电路的输出并联且状态稳定之后，再闭合开关S3与S4。

当以第一输入输出端口10作为输出端口，以第二输入输出端口20作为输入端口时：

对于第二输入输出端口20侧：在开关S3A与S4A断开的状态下，一旦断开开关S3与S4，并联于开关S3A两端的二极管D3A与并联于开关S4A两端的二极管D4A便会自然导通，第二输入输出端口20的各输入输出电路的输出自然切换为串联状态，且输出电压不中断。此时，第二输入输出端口20的正输入输出端、双向DC-DC变换器1的端口2的正端、双向DC-DC变换器1的端口2的负端、二极管D3A以及电容C3构成一个输入回路；二极管D4A、双向DC-DC变换器2的端口2的正端、双向DC-DC变换器2的端口2的负端、第二输入输出端口20的负输入输出端以及电容C4构成一个输入回路；上述两个输入回路串联。

同样，为了降低二极管D3A与二极管D4A的通态损耗，提升效率，可在第二输入输出端口20的各输入输出电路的输出串联且状态稳定之后，再闭合开关S3A与S4A。

在开关S3A与S4A断开的状态下，一旦闭合开关S3与S4，并联于开关S3A两端的二极管D3A与并联于开关S4A两端的二极管D4A便会自然截止，第二输入输出端口20的各输入输出电路的输出自然切换为并联状态。此时，第二输入输出端口20的正输入输出端、双向DC-DC变换器1的端口2的正端、双向DC-DC变换器1的端口2的负端、开关S4、第二输入输出端口20的负输入输出端、电容C4以及电容C3构成一个输入回路；第二输入输出端口20的正输入输出端、开关S3、双向DC-DC变换器2的端口2的正端、双向DC-DC变换器2的端口2的负端、第二输入输出端口20的负输入输出端、电容C4以及电容C3构成一个输入回路；上述两个输入回路并联。

对于第一输入输出端口10侧：在开关S1与开关S2断开的状态下，一旦闭合开关S1A与开关S2A，并联于开关S1两端的二极管D1与并联于开关S2两端的二极管D2便会自然截止，第一输入输出端口10的各输入输出电路的输出自然切换为串联模式，且输出电压不中断。此时，双向DC-DC变换器1的端口1的正端、第一输入输出端口10的正输入输出端、电容C1、开关S1A以及双向DC-DC变换器1的端口1的负端构成一个输出回路；双向DC-DC变换器2的端口1的正端、开关S2A、电容C2、第一输入输出端口10的负输入输出端以及双向DC-DC变换器2的端口1的负端构成一个输出回路；上述两个输出回路串联。

在开关S1与开关S2断开的状态下，一旦断开开关S1A与开关S2A，并联于开关S1两端的二极管D1与并联于开关S2两端的二极管D2便会自然导通，第一输入输出端口10的各输入输出电路的输出自然切换为并联模式，且输出电压不中断。此时，双向DC-DC变换器1的端口1的正端、第一输入输出端口10的正输入输出端、电容C1、电容C2、第一输入输出端口10的负输入输出端、二极管D2以及双向DC-DC变换器1的端口1的负端构成一个输出回路；双向DC-DC变换器2的端口1的正端、二极管D1、第一输入输出端口10的正输入输出端、电容C1、电容C2、第一输入输出端口10的负输入输出端以及双向DC-DC变换器2的端口1的负端构成一个输出回路；上述两个输出回路并联。

同样，为了降低二极管D1与二极管D2的通态损耗，提升效率，可在第一输入输出端口10的各输入输出电路的输出并联且状态稳定之后，再闭合开关S1与S2。

综上所述，本申请所提供的双向输入输出切换电路，设置两路输入输出端口，输入输出端口之间连接双向DC-DC变换器，每个输入输出端口可以作为输入端口，也可以作为输出端口，由此可以实现双向切换。另外，输入输出端口中的输入输出电路之间，以及输入输出电路与双向DC-DC变换器之间通过开关电路相连，通过控制开关电路的通断可以实现输入输出电路的输出串联或并联控制，由此可以达到宽范围恒功率输出的目的。

本申请还提供了一种充电模块，该充电模块包括如上实施例所述的双向输入输出切换电路。对于本申请所提供的充电模块，本申请在此不做赘述，参考上述双向输入输出切换电路的各实施例即可。

因为情况复杂，无法一一列举进行阐述，本领域技术人员应能意识到，在本申请提供的实施例的基本原理下结合实际情况可以存在多个例子，在不付出足够的创造性劳动下，应均在本申请的范围内。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本申请所提供的双向输入输出切换电路以及充电模块进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种双向输入输出切换电路，其特征在于，包括：

第一输入输出端口、第二输入输出端口、第一开关电路、第二开关电路以及双向DC-DC变换器；

所述第一输入输出端口与所述第二输入输出端口均包括N路输入输出电路，N≥2；且所述第一输入输出端口中的各所述输入输出电路相互串联，所述第二输入输出电路中的各所述输入输出电路相互串联；

各所述双向DC-DC变换器的一端与所述第一输入输出端口中对应的所述输入输出电路并联，各所述双向DC-DC变换器的另一端与所述第二输入输出端口中对应的所述输入输出电路并联；

所述输入输出电路之间通过所述第一开关电路相连，所述输入输出电路与所述双向DC-DC变换器之间通过所述第二开关电路相连；

当所述第一开关电路导通，所述第二开关电路断开时，各所述输入输出电路的输出并联；当所述第一开关电路断开，所述第二开关电路导通时，各所述输入输出电路的输出串联。

2.根据权利要求1所述的双向输入输出切换电路，其特征在于，所述第一输入输出端口与所述第二输入输出端口中的第一路所述输入输出电路的正输入输出端分别串联一路所述第一开关电路后与所在输入输出端口的其他各所述输入输出电路的正输入输出端相连；

所述第一输入输出端口与所述第二输入输出端口中的第N路所述输入输出电路的负输入输出端分别串联一路所述第一开关电路后与所在输入输出端口的其他各所述输入输出电路的负输入输出端相连。

3.根据权利要求1所述的双向输入输出切换电路，其特征在于，所述第一输入输出端口与所述第二输入输出端口中的所述输入输出电路的至少一端串联一路所述第二开关电路后连接对应的所述双向DC-DC变换器。

4.根据权利要求3所述的双向输入输出切换电路，其特征在于，所述第一输入输出端口与所述第二输入输出端口中的第一路所述输入输出电路的负输入输出端分别串联一路所述第二开关电路后连接对应的所述双向DC-DC变换器的负端；

所述第一输入输出端口与所述第二输入输出端口中的第N路所述输入输出端口的正输入输出端分别串联一路所述第二开关电路后连接对应的所述双向DC-DC变换器的正端；

所述第一输入输出端口与所述第二输入输出端口中的其他所述输入输出电路的正输入输出端和负输入输出端分别串联一路所述第二开关电路后连接对应的所述双向DC-DC变换器的正端和负端。

5.根据权利要求1所述的双向输入输出切换电路，其特征在于，所述双向DC-DC变换器的个数为偶数个。

6.根据权利要求1所述的双向输入输出切换电路，其特征在于，所述输入输出电路包括电容。

7.根据权利要求1所述的双向输入输出切换电路，其特征在于，所述第一开关电路与所述第二开关电路的两端并联有二极管。

8.根据权利要求1所述的双向输入输出切换电路，其特征在于，所述第一开关电路包括MOS管、IGBT、继电器以及二极管中的任意一种或任意组合。

9.根据权利要求1所述的双向输入输出切换电路，其特征在于，所述第二开关电路包括MOS管、IGBT、继电器以及二极管中的任意一种或任意组合。

10.一种充电模块，其特征在于，所述充电模块包括如权利要求1至9任一项所述的双向输入输出切换电路。

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