CN215343995U - 双向dc-dc电源充放电系统及电池充电换电设备 - Google Patents

双向dc-dc电源充放电系统及电池充电换电设备 Download PDF

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CN215343995U CN202121330040.4U CN202121330040U CN215343995U CN 215343995 U CN215343995 U CN 215343995U CN 202121330040 U CN202121330040 U CN 202121330040U CN 215343995 U CN215343995 U CN 215343995U
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Abstract

本实用新型用于电气设备技术领域，提供一种双向DC‑DC电源充放电系统及电池充电换电设备，系统包括双向电压转换模块、电压检测模块和驱动模块，本申请实施例通过双向电压转换模块的输入输出单元与输入电压端和设备供电端连接，在电压检测模块检测到输入电压端有电压输入时，通过驱动模块输出正向驱动信号至功率转换单元以给充电电池充电，而当电压检测模块检测到输入电压端没有电压输入时，驱动模块输出反向驱动信号至功率转换单元以使充电电池放电给换电柜设备供电，保证换电柜的通讯设备不断电，功率转换单元与输入输出单元和电池连接单元之间采用共正连接，只需两路辅助驱动供电电源，减少一路驱动电源，能有效降低成本。

Description

双向DC-DC电源充放电系统及电池充电换电设备
技术领域
本实用新型属于电气设备技术领域，尤其涉及一种双向DC-DC电源充放电系统及电池充电换电设备。
背景技术
随着新能源技术的发展，新能源汽车的市场份额也越来越多，尤其是共享电单车和共享汽车等新生事物引发的共享经济发展模式，成为近些年的热门话题，而随着电动车的数量猛增，又一共享“衍生物”横空出世，那就是专为电动车量身定制的共享电池换电柜。
共享电池换电柜主要由共享电池+智能换电柜组成，使用方式同共享充电宝，智能换电柜设置有多个柜门，每个柜门对应可以放置一个电池，用户通过扫码等方式支付押金后取电池使用，用完后将旧电池还回进行充电并取新电池使用。现有市面上的换电柜的双向DC-DC电源内部拓扑通常采用“共负”连接方式的BUCK-BOOST拓扑桥方案，但是，此方案至少需要三路开关管的辅助驱动供电电源，增加了换电柜的生产成本。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种双向DC-DC电源充放电系统，旨在解决现有换电柜的BUCK-BOOST拓扑桥需要至少三路开关管的辅助驱动供电电源，导致换电柜成本高的问题。
本实用新型实施例提供一种双向DC-DC电源充放电系统，包括：
双向电压转换模块，包括输入输出单元、功率转换单元和电池连接单元，输入输出单元与输入电压端和设备供电端连接，电池连接单元与充电电池连接，功率转换单元与输入输出单元和电池连接单元共正连接；
电压检测模块，包括输入电压检测单元和电池电压检测单元，输入电压检测单元与输入输出单元连接，用于检测输入电压端的输入电压，电池电压检测单元与电池连接单元连接，用于检测充电电池的电池电压；
驱动模块，与输入电压检测单元、电池电压检测单元以及功率转换单元连接，用于根据输入电压和电池电压输出驱动信号至功率转换单元。
第二方面，本申请还提供一种电池充电换电设备，电池充电换电设备包括如上述的双向DC-DC电源充放电系统。
本实用新型实施例通过双向电压转换模块的输入输出单元与输入电压端和设备供电端连接，在电压检测模块检测到输入电压端有电压输入时，通过驱动模块输出正向驱动信号至功率转换单元，功率转换单元正向驱动将输入电压端的电压转换后通过电池连接单元给充电电池充电，而当电压检测模块检测到输入电压端没有电压输入时，驱动模块输出反向驱动信号至功率转换单元，功率转换单元将充电电池的电压转换后通过输入输出单元给换电柜设备供电，保证换电柜的通讯设备不断电，功率转换单元与输入输出单元和电池连接单元之间采用共正连接，只需两路辅助驱动供电电源，减少一路驱动电源，能有效降低成本。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种双向DC-DC电源充放电系统一个实施例的模块示意图；
图2是本实用新型实施例提供的一种双向DC-DC电源充放电系统一个实施例双向电压转换模块的电路结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的一种双向DC-DC电源充放电系统一个实施例电压检测模块和驱动模块的结构示意图；
图4是本实用新型实施例提供的一种双向DC-DC电源充放电系统一个实施例的整体电路结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
现在的换电柜的双向DC-DC电源内部拓扑通常采用“共负”连接方式的BUCK-BOOST拓扑桥方案，至少需要三路开关管的辅助驱动供电电源，增加了换电柜的生产成本。本实用新型通过功率转换单元与输入输出单元和电池连接单元之间采用共正连接，只需两路辅助驱动供电电源，减少一路驱动电源，能有效降低成本。
实施例一
在一些可选实施例中，如图1所示，本申请一个实施例提供一种双向DC-DC电源充放电系统，包括双向电压转换模块100、电压检测模块200和驱动模块300。
双向电压转换模块100包括输入输出单元110、功率转换单元120和电池连接单元130，输入输出单元110与输入电压端和设备供电端连接，电池连接单元130与充电电池连接，功率转换单元120与输入输出单元110和电池连接单元130共正连接；
电压检测模块200包括输入电压检测单元210和电池电压检测单元220，输入电压检测单元210与输入输出单元110连接，用于检测输入电压端的输入电压，电池电压检测单元220与电池连接单元130连接，用于检测充电电池的电池电压；
驱动模块300与输入电压检测单元210、电池电压检测单元220以及功率转换单元120连接，用于根据输入电压和电池电压输出驱动信号至功率转换单元120。
在实施时，输入电压端为输入电源的输入端，输入电压端可以连接市电或者其他能提供稳定输出电压的电源，以本申请双向DC-DC电源充放电系统与市电电网连接为例，输入电压端包括电压正端VIN+和电压负端VIN-，输入输出单元110的输入侧与电压正端VIN+和电压负端VIN-连接，输入输出单元110的输出侧依次通过功率转换单元120、电池连接单元130与充电电池连接，其中，功率转换单元120与输入输出单元110和电池连接单元130共正连接，具体地，功率转换单元120采用共正的BUCK-BOOST拓扑H桥，BUCK-BOOST拓扑H桥包括第一侧桥臂和第二侧桥臂，第一侧桥臂和第二侧桥臂之间不共地，而第一侧桥臂与输入输出单元110共地，第二侧桥臂与电池连接单元130共地。电池连接单元130包括电池连接正端BAT+和电池连接负端BAT-，电池连接正端BAT+和电池连接负端BAT-分别与充电电池的电池正极和电池负极连接，功率转换单元120的拓扑采用共正连接，只需两路辅助驱动供电电源，相比第一侧桥臂和第二侧桥臂之间共地的拓扑结构，减少一路辅助驱动供电电源。
驱动模块300输出的驱动信号包括正向驱动信号、反向驱动信号或直通模式信号中的任意一种。在一些实施例中，输入电压检测单元210用于采集输入电压端的输入电压并输出至驱动模块300，电池电压检测单元220用于采集充电电池的电池电压并输出至驱动模块300，以输入电压端连接市电为例，当市电通电时，驱动模块300根据输入电压检测单元210检测到输入输出单元110有输入电压，且通过电池电压检测单元220检测到充电电池需要进行充电时，驱动模块300输出正向驱动信号至功率转换单元120，从而通过双向电压转换模块100给充电电池充电。在另一些实施例中，输入输出单元110的输入侧还可以作为输出侧与设备供电端连接，设备供电端为换电柜的电压输入端，当市电断电时，此时市电不给换电柜设备供电，此时输入电压检测单元210检测到输入输出单元110没有输入电压，驱动模块300通过电池电压检测单元220检测到充电电池的电池电压，输出反向驱动信号至功率转换单元120，从而使充电电池通过双向电压转换模块100进行放电，以给换电柜设备供电，从而保证通信设备不断电。
在一些实施例中，输入电压端还可以是前端AC/DC整流模块(图未示出)的输出端，前端AC/DC整流模块可以将市电或者其他供电电源的电压整流后输出稳定的电压信号(例如53.5V直流电压)至输入输出单元110，从而为换电柜设备供电，并通过双向电压转换模块100正向驱动给充电电池充电，反之，当前端AC/DC整流模块断电时，充电电池放电通过双向电压转换模块100反向驱动给换电柜设备供电，保证换电柜设备不断电。
本申请实施例通过双向电压转换模块100的输入输出单元110与输入电压端和设备供电端连接，在电压检测模块200检测到输入电压端有电压输入时，通过驱动模块300输出正向驱动信号至功率转换单元120，功率转换单元120正向驱动将输入电压端的电压转换后通过电池连接单元给充电电池充电，而当电压检测模块200检测到输入电压端没有电压输入时，驱动模块300输出反向驱动信号至功率转换单元120，功率转换单元120将充电电池的电压转换后通过输入输出单元110给换电柜设备供电，保证换电柜的通讯设备不断电，功率转换单元120与输入输出单元110和电池连接单元130之间采用共正连接，只需两路辅助驱动供电电源，减少一路驱动电源，能有效降低成本。
实施例二
在一些可选实施例中，如图2所示，功率转换单元120包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电感L1、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4；
第一开关管Q1的第一极管脚通过输入输出单元110与输入电压端的电压正端连接，第一开关管Q1的第一极管脚还通过电池连接单元130与充电电池的电池正极连接，第一开关管Q1的第二极管脚与驱动模块300的第一驱动信号输出端DRV1连接，第一开关管Q1的第二极管脚还通过第一电阻R1与第一开关管Q1的第三极管脚连接，第一开关管Q1的第三极管脚与驱动模块300的第一电压输出端HB1连接；
第二开关管Q2的第一极管脚与第一开关管Q1的第三极管脚连接，第二开关管Q2的第二极管脚与驱动模块300的第二驱动信号输出端DRV2连接，第二开关管Q2的第二极管脚还通过第二电阻R2与第二开关管Q2的第三极管脚连接，第二开关管Q2的第三极管脚与信号接地端SGND连接；
第三开关管Q3的第一极管脚与第一开关管Q1的第一极管脚连接，第三开关管Q3的第二极管脚与驱动模块300的第三驱动信号输出端DRV3连接，第三开关管Q3的第二极管脚还通过第三电阻R3与第三开关管Q3的第三极管脚连接，第三开关管Q3的第三极管脚与驱动模块300的第二电压输出端HB2连接；
第四开关管Q4的第一极管脚与第三开关管Q3的第三极管脚连接，第四开关管Q4的第二极管脚与驱动模块300的第四驱动信号输出端DRV4连接，第四开关管Q4的第二极管脚还通过第四电阻R4与第四开关管Q4的第三极管脚连接，第四开关管Q4的第三极管脚与电池接地端BGND连接；
第一开关管Q1的第三极管脚通过第一电感L1与第三开关管Q3的第三极管脚连接。
在实施时，功率转换单元120为BUCK-BOOST方案，包括正向驱动的正向充电模式、反向驱动的反向放电模块和直通模式，其中，输入电压端的电压正端为正端VIN+，输入输出单元110与正端VIN+连接的一端还与第一开关管Q1的第一极管脚连接，输入输出单元110与负端VIN-连接的一端与信号接地端SGND连接。充电电池的电池正极连接，电池连接正端BAT+与充电电池的电池正极连接，电池连接正端BAT+还与第一开关管Q1的第一极管脚连接，电池连接负端BAT-与充电电池的电池负极连接，电池连接负端BAT-与电池接地端BGND连接。信号接地端SGND与电池接地端BGND不共地，使得第二开关管Q2和第四开关管Q4不共地，而第一开关管Q1和第三开关管Q3共正。
开关管可以采用三极管、MOS管以及IGBT中的任意一种，开关管的第一极管脚、第二极管脚和第三极管脚分别与三极管、MOS管或者IGBT的三个引脚对应，例如开关管为MOS管时，开关管的第一极管脚、第二极管脚和第三极管脚分别对应MOS管的漏极、栅极和源极。在实施时，功率转换单元120采用输入输出共正的BUCK-BOOST方案的工作过程如下：
1、在正向充电模式中：
BUCK模块(降压模式)：第四开关管Q4常闭合，第三开关管Q3断开，第二开关管Q2相当于整流管，第一开关管Q1相当于续流MOS管；
BOOST模式(升压模式)：第二开关管Q2常闭合，第一开关管Q1断开，第三开关管Q3相当于整流管，第四开关管Q4相当于续流MOS管。
2、在反向放电模式中：
BUCK模块：第二开关管Q2常闭合，第一开关管Q1断开，第四开关管Q4相当于整流管，第三开关管Q3相当于续流MOS管；
BOOST模式：第四开关管Q4常闭合，第三开关管Q3断开，第一开关管Q1相当于整流管，第二开关管Q2相当于续流MOS管。
3、在直通模式中：
只需要第二开关管Q2和第四开关管Q4闭合就可以了。
在正向充电模式、反向放电模式和直通模式中，第一开关管Q1和第三开关管Q3不需要常闭，则第一开关管Q1和第三开关管Q3只需要自举电压就可以驱动，不需要单独供电，只需两路辅助驱动电源以实现第二开关管Q2和第四开关管Q4的驱动，减少驱动电源的数量，降低成本。
实施例三
在一些可选实施例中，如图3和图4所示，输入电压检测单元210包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第一电容C1、第一二极管D1、第二二极管D2和放大器U1；
放大器U1的同相输入端通过第五电阻R5与电压正端VIN+连接，放大器U1的同相输入端还通过第六电阻R6接地，放大器U1的反向输入端通过第七电阻R7与信号接地端SGND连接，放大器U1的反向输入端还通过第八电阻R8与放大器U1的输出端连接；
第九电阻R9的一端与放大器U1的输出端连接，第九电阻R9的另一端与驱动模块300的第一电压信号输入端V_IN_MCU连接，第九电阻R9的另一端还通过第一电容C1接地；
第十电阻R10的一端与放大器U1的输出端连接，第十电阻R10的另一端接地并与第一二极管D1的阳极连接，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阳极连接，第二二极管D2的阴极与第一电压端V1连接，第一二极管D2的阴极还与第九电阻R9的另一端连接。
在实施时，电池电压检测单元220包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第二电容C2、第三电容C3、第三二极管D3和第四二极管D4；
第十一电阻R11的一端与电池正极连接，第十一电阻R11的另一端依次通过第十二电阻R12和第十三电阻R13与充电电池的电池负极连接；
第二电容C2的一端与电池负极连接，第二电容C2的另一端通过第十四电阻R14与驱动模块300的第二电压信号输入端V_BAT_MCU连接，第二电容C2的另一端还与第十二电阻R12和第十三电阻R13之间的线路连接；
第三二极管D3的阳极与电池负极连接，第三二极管D3的阴极与第四二极管D4的阳极连接，第四二极管D4的阴极与第一电压端V1连接，第四二极管D4的阳极与第二电压信号输入端V_BAT_MCU连接；
第三电容C3的一端与电池负极连接，第三电容C3的另一端与第二电压信号输入端V_BAT_MCU连接。
在实施时，双向电压转换模块100的输入和输出不共地，输入电压检测单元210采用差分采样输入电压并输出至驱动模块300的第一电压信号输入端V_IN_MCU，电池电压检测单元220采集充电电池的电池电压输出至驱动模块300的第二电压信号输入端V_BAT_MCU，驱动模块300用于根据该输入电压和电池电压控制功率转换单元120进入正向充电模块、反向放电模式或者直通模式。
在一些实施例中，驱动模块300包括处理器单元310、第一驱动单元320和第二驱动单元330；
处理器单元310的输入端包括第一电压信号输入端V_IN_MCU和第二电压信号输入端V_BAT_MCU，处理器单元310的输出端与第一驱动单元320和第二驱动单元330连接；
第一驱动单元320的输入端与处理器单元310的输出端连接，第一驱动单元320的输出端包括第一驱动信号输出端DRV1和第二驱动信号输出端DRV2；
第二驱动单元330的输入端与处理器单元310的输出端连接，第二驱动单元32的输出端包括第三驱动信号输出端DRV3和第四驱动信号输出端DRV4。
在实施时，处理器单元310包括处理器芯片U2以及处理器芯片U2的外围电路；
处理器芯片U2包括第一电压信号输入端V_IN_MCU、第二电压信号输入端V_BAT_MCU、第一芯片信号输出端P1、第二芯片信号输出端P2、第三芯片信号输出端P3和第四芯片信号输出端P4；
第一电压信号输入端V_IN_MCU与第九电阻R9的另一端连接，第二电压信号输入端V_BAT_MCU与第三电容C3的另一端连接，第一芯片信号输出端P1和第二芯片信号输出端P2与第一驱动单元320的输入端连接，第三芯片信号输出端P3和第四芯片信号输出端P4与第二驱动单元330的输入端连接。
在一些实施例中，第一驱动单元320包括第一驱动芯片U3、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第四电容C4和第五电容C5；
第一驱动芯片U3的信号输入一端V1IA通过第十五电阻R15与第一芯片信号输出端P1连接，信号输入一端V1IA还通过第四电容C4接地；
第一驱动芯片U3的信号输入二端V1IB通过第十六电阻R16与第二芯片信号输出端P2连接，信号输入二端V1IB还通过第五电容C5接地；
第一驱动芯片U3的信号输出一端V1OA通过第十七电阻R17与第一驱动信号输出端DRV1连接；
第一驱动芯片U3的信号输出二端V1OB通过第十八电阻R18与第二驱动信号输出端DRV2连接；
第一驱动芯片U3的信号输出三端VIOC与第一电压输出端HB1连接。
在一些实施例中，第二驱动单元330包括第二驱动芯片U4、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第六电容C6和第七电容C7；
第二驱动芯片U4的信号输入一端V2IA通过第十九电阻R19与第三芯片信号输出端P3连接，第二驱动芯片U4的信号输入一端V2IA还通过第六电容C6接地；
第二驱动芯片U4的信号输入二端V2IB通过第二十电阻R20与第四芯片信号输出端P4连接，第二驱动芯片U4的信号输入二端V2IB还通过第七电容C7接地；
第二驱动芯片U4的信号输出一端V2OA通过第二十一电阻R21与第三驱动信号输出端DRV3连接；
第二驱动芯片U4的信号输出二端V2OB通过第二十二电阻R22与第四驱动信号输出端DRV4连接；
第二驱动芯片U4的信号输出三端V2OC与第二电压输出端HB2连接。
在实施时，处理器芯片U2可以采用市面上常见的DSP(Digital SignalProcessing，数字信号处理技术)芯片，包括但不限于C2000系列、C5000系列、C6000系列以及TMS320F206等DSP芯片，处理器芯片U2的外围电路包括但不限于供电电路、复位电路以及信号收发接口电路等，不同的芯片对应的外围电路可以根据芯片的规格参数进行设置，在此不再赘述。第一驱动单元320和第二驱动单元330为开关管的驱动电路，以开关管为MOS管为例，第一驱动单元320和第二驱动单元330可以采用电源IC驱动、隔离驱动或者PWM芯片驱动等。
在实施时，双向电压转换模块100的输入可以连接前端AC/DC整流模块的输出电压，双向电压转换模块100的输出端连接充电电池，在正向充电模式中，前端AC/DC整流模块为输入端，充电电池为输出端，包括：
BUCK模块：第四开关管Q4常闭合，第三开关管Q3断开，第二开关管Q2相当于整流管，第一开关管Q1相当于续流MOS管；
BOOST模式：第二开关管Q2常闭合，第一开关管Q1断开，第三开关管Q3相当于整流管，第四开关管Q4相当于续流MOS管；
而在反向放电模式中，充电电池为输入端，输出端连接换电柜设备，包括：
BUCK模块：第二开关管Q2常闭合，第一开关管Q1断开，第四开关管Q4相当于整流管，第三开关管Q3相当于续流MOS管；
BOOST模式：第四开关管Q4常闭合，第三开关管Q3断开，第一开关管Q1相当于整流管，第二开关管Q2相当于续流MOS管；
在直通模式中只需要第二开关管Q2和第四开关管Q4闭合就可以了。
由于第一开关管Q1和第三开关管Q3不需要常闭，则第一开关管Q1和第三开关管Q3只需要自举电压就可以驱动，不需要单独供电，只需两路辅助驱动电源就可以实现第二开关管Q2和第四开关管Q4的驱动。当输入输出电压非常接近时，即输入电压与电池电压接近时，BUCK拓扑和BOOST拓扑存在互切或者输入输出直通的情况，BUCK拓扑结构的整流管为第二开关管Q2和第四开关管Q4，续流管为第一开关管Q1和第三开关管Q3；BOOST拓扑结构的整流管为第一开关管Q1和第三开关管Q3，续流管为第二开关管Q2和第四开关管Q4。第一开关管Q1和第三开关管Q3的导通时间短，自举电压就可以驱动，不需要单独供电，相比共地的BUCK-BOOST拓扑，减少了一路驱动电源，降低成本。
实施例四
在一些可选实施例中，本申请还提供一种电池充电换电设备，电池充电换电设备包括如上述的双向DC-DC电源充放电系统。
在实施时，本申请实施例提供的电池充电换电设备包括至少一个电池仓，该电池仓用于放置充电电池，每个电池仓对应设置有一个双向DC-DC电源充放电系统，其中，双向DC-DC电源充放电系统包括双向电压转换模块100、电压检测模块200和驱动模块300。
双向电压转换模块100包括输入输出单元110、功率转换单元120和电池连接单元130，输入输出单元110与输入电压端和设备供电端连接，电池连接单元130与充电电池连接，功率转换单元120与输入输出单元110和电池连接单元130共正连接；
电压检测模块200包括输入电压检测单元210和电池电压检测单元220，输入电压检测单元210与输入输出单元110连接，用于检测输入电压端的输入电压，电池电压检测单元220与电池连接单元130连接，用于检测充电电池的电池电压；
驱动模块300与输入电压检测单元210、电池电压检测单元220以及功率转换单元120连接，用于根据输入电压和电池电压输出驱动信号至功率转换单元120。
在实施时，电池充电换电设备可以连接市电或者其他能提供稳定输出电压的电源，以连接市电为例，输入电压端包括电压正端VIN+和电压负端VIN-，电压正端VIN+和电压负端VIN-可以分别连接市电火线和零线，在其他实施例中，电池充电换电设备还可以设置前端AC/DC整流模块，前端AC/DC整流模块将市电或者其他电源的电压转换后输出至电压正端VIN+和电压负端VIN-，输入输出单元110的输入侧与电压正端VIN+和电压负端VIN-连接，输入输出单元110的输出侧依次通过功率转换单元120、电池连接单元130与充电电池连接，其中，功率转换单元120与输入输出单元110和电池连接单元130共正连接，具体地，功率转换单元120采用共正的BUCK-BOOST拓扑H桥，BUCK-BOOST拓扑H桥包括第一侧桥臂和第二侧桥臂，第一侧桥臂和第二侧桥臂之间不共地，而第一侧桥臂与输入输出单元110共地，第二侧桥臂与电池连接单元130共地。电池连接单元130包括电池连接正端BAT+和电池连接负端BAT-，电池连接正端BAT+和电池连接负端BAT-分别与充电电池的电池正极和电池负极连接，功率转换单元120的拓扑采用共正连接。
驱动模块300输出的驱动信号包括正向驱动信号、反向驱动信号或直通模式信号中的任意一种。在一些实施例中，输入电压检测单元210用于采集输入电压端的输入电压并输出至驱动模块300，电池电压检测单元220用于采集充电电池的电池电压并输出至驱动模块300，当市电通电时，给换电柜设备供电，例如给换电柜的通讯基站供电，驱动模块300根据输入电压检测单元210检测到输入输出单元110有额定电压值的输入电压(例如47V至60V)，驱动模块300通过电池电压检测单元220检测到充电电池的电池电压且充电电池的电量不足需要进行充电时，输出正向驱动信号至功率转换单元120，从而通过双向电压转换模块100给充电电池充电。
在另一些实施例中，当市电断电时，此时市电不给换电柜设备供电，此时输入电压检测单元210检测到输入输出单元110没有输入电压，驱动模块300通过电池电压检测单元220检测到充电电池的电池电压，若充电电池为满电状态或者接近满电状态，例如充电完成90％，此时驱动模块300输出反向驱动信号至功率转换单元120，从而使充电电池通过双向电压转换模块100进行放电，以给换电柜设备供电，从而保证通信设备不断电。而当驱动模块300通过电池电压检测单元220检测到充电电池的电池电压较低时，例如电池电量耗尽或者充入的电量低于预设阈值(例如30％或者20％)，发出信号至设备主控芯片(图未示出)，由设备主控芯片控制其他满电的电池仓进行放电给换电柜设备供电，保证换电柜设备不断电。
本申请实施例通过双向电压转换模块100的输入输出单元110与输入电压端和设备供电端连接，在电压检测模块200检测到输入电压端有电压输入时，通过驱动模块300输出正向驱动信号至功率转换单元120，功率转换单元120正向驱动将输入电压端的电压转换后通过电池连接单元给充电电池充电，而当电压检测模块200检测到输入电压端没有电压输入时，驱动模块300输出反向驱动信号至功率转换单元120，功率转换单元120将充电电池的电压转换后通过输入输出单元110给换电柜设备供电，保证换电柜的通讯设备不断电，功率转换单元120与输入输出单元110和电池连接单元130之间采用共正连接，只需两路辅助驱动供电电源，减少一路驱动电源，能有效降低成本。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种双向DC-DC电源充放电系统，其特征在于，包括：
双向电压转换模块，包括输入输出单元、功率转换单元和电池连接单元，所述输入输出单元与输入电压端和设备供电端连接，所述电池连接单元与充电电池连接，所述功率转换单元与所述输入输出单元和所述电池连接单元共正连接；
电压检测模块，包括输入电压检测单元和电池电压检测单元，所述输入电压检测单元与所述输入输出单元连接，用于检测所述输入电压端的输入电压，所述电池电压检测单元与所述电池连接单元连接，用于检测所述充电电池的电池电压；
驱动模块，与所述输入电压检测单元、电池电压检测单元以及所述功率转换单元连接，用于根据所述输入电压和所述电池电压输出驱动信号至所述功率转换单元。
2.如权利要求1所述的双向DC-DC电源充放电系统，其特征在于，所述功率转换单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；
所述第一开关管的第一极管脚通过所述输入输出单元与所述输入电压端的电压正端连接，第一极管脚还通过所述电池连接单元与所述充电电池的电池正极连接，第二极管脚与所述驱动模块的第一驱动信号输出端连接，第二极管脚还通过所述第一电阻与第三极管脚连接，第三极管脚与所述驱动模块的第一电压输出端连接；
所述第二开关管的第一极管脚与所述第一开关管的第三极管脚连接，所述第二开关管的第二极管脚与所述驱动模块的第二驱动信号输出端连接，所述第二开关管的第二极管脚还通过所述第二电阻与所述第二开关管的第三极管脚连接，所述第二开关管的第三极管脚与信号接地端连接；
所述第三开关管的第一极管脚与所述第一开关管的第一极管脚连接，所述第三开关管的第二极管脚与所述驱动模块的第三驱动信号输出端连接，所述第三开关管的第二极管脚还通过所述第三电阻与所述第三开关管的第三极管脚连接，所述第三开关管的第三极管脚与所述驱动模块的第二电压输出端连接；
所述第四开关管的第一极管脚与所述第三开关管的第三极管脚连接，所述第四开关管的第二极管脚与所述驱动模块的第四驱动信号输出端连接，所述第四开关管的第二极管脚还通过所述第四电阻与所述第四开关管的第三极管脚连接，所述第四开关管的第三极管脚与电池接地端连接；
所述第一开关管的第三极管脚通过所述第一电感与所述第三开关管的第三极管脚连接。
3.如权利要求2所述的双向DC-DC电源充放电系统，其特征在于，所述输入电压检测单元包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第一电容、第一二极管、第二二极管和放大器；
所述放大器的同相输入端通过所述第五电阻与所述电压正端连接，同相输入端还通过第六电阻接地，反向输入端通过所述第七电阻与所述信号接地端连接，反向输入端还通过第八电阻与所述放大器的输出端连接；
所述第九电阻的一端与所述放大器的输出端连接，另一端与所述驱动模块的第一电压信号输入端连接，另一端还通过所述第一电容接地；
所述第十电阻的一端与所述放大器的输出端连接，另一端接地并与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与第一电压端连接，所述第一二极管的阴极还与所述第九电阻的另一端连接。
4.如权利要求3所述的双向DC-DC电源充放电系统，其特征在于，所述电池电压检测单元包括第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第二电容、第三电容、第三二极管和第四二极管；
所述第十一电阻的一端与所述电池正极连接，另一端依次通过所述第十二电阻和所述第十三电阻与所述充电电池的电池负极连接；
所述第二电容的一端与所述电池负极连接，所述第二电容的另一端通过所述第十四电阻与所述驱动模块的第二电压信号输入端连接，所述第二电容的另一端还与所述第十二电阻和所述第十三电阻之间的线路连接；
所述第三二极管的阳极与所述电池负极连接，所述第三二极管的阴极与所述第四二极管的阳极连接，所述第四二极管的阴极与所述第一电压端连接，所述第四二极管的阳极与所述第二电压信号输入端连接；
所述第三电容的一端与所述电池负极连接，所述第三电容的另一端与所述第二电压信号输入端连接。
5.如权利要求4所述的双向DC-DC电源充放电系统，其特征在于，所述驱动模块包括处理器单元、第一驱动单元和第二驱动单元；
所述处理器单元的输入端包括所述第一电压信号输入端和所述第二电压信号输入端，所述处理器单元的输出端与所述第一驱动单元和所述第二驱动单元连接；
所述第一驱动单元的输入端与所述处理器单元的输出端连接，所述第一驱动单元的输出端包括所述第一驱动信号输出端和所述第二驱动信号输出端；
所述第二驱动单元的输入端与所述处理器单元的输出端连接，所述第二驱动单元的输出端包括所述第三驱动信号输出端和所述第四驱动信号输出端。
6.如权利要求5所述的双向DC-DC电源充放电系统，其特征在于，所述处理器单元包括处理器芯片以及所述处理器芯片的外围电路；
所述处理器芯片包括所述第一电压信号输入端、所述第二电压信号输入端、第一芯片信号输出端、第二芯片信号输出端、第三芯片信号输出端和第四芯片信号输出端；
所述第一电压信号输入端与所述第九电阻的另一端连接，所述第二电压信号输入端与所述第三电容的另一端连接，所述第一芯片信号输出端和所述第二芯片信号输出端与所述第一驱动单元的输入端连接，第三芯片信号输出端和第四芯片信号输出端与所述第二驱动单元的输入端连接。
7.如权利要求6所述的双向DC-DC电源充放电系统，其特征在于，所述第一驱动单元包括第一驱动芯片、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第四电容和第五电容；
所述第一驱动芯片的信号输入一端通过所述第十五电阻与所述第一芯片信号输出端连接，所述信号输入一端还通过所述第四电容接地；
所述第一驱动芯片的信号输入二端通过所述第十六电阻与所述第二芯片信号输出端连接，所述信号输入二端还通过所述第五电容接地；
所述第一驱动芯片的信号输出一端通过所述第十七电阻与所述第一驱动信号输出端连接；
所述第一驱动芯片的信号输出二端通过所述第十八电阻与所述第二驱动信号输出端连接；
所述第一驱动芯片的信号输出三端与所述第一电压输出端连接。
8.如权利要求7所述的双向DC-DC电源充放电系统，其特征在于，所述第二驱动单元包括第二驱动芯片、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第六电容和第七电容；
所述第二驱动芯片的信号输入一端通过所述第十九电阻与所述第三芯片信号输出端连接，所述第二驱动芯片的信号输入一端还通过所述第六电容接地；
所述第二驱动芯片的信号输入二端通过所述第二十电阻与所述第四芯片信号输出端连接，所述第二驱动芯片的信号输入二端还通过所述第七电容接地；
所述第二驱动芯片的信号输出一端通过所述第二十一电阻与所述第三驱动信号输出端连接；
所述第二驱动芯片的信号输出二端通过所述第二十二电阻与所述第四驱动信号输出端连接；
所述第二驱动芯片的信号输出三端与所述第二电压输出端连接。
9.如权利要求2至8中任一项所述的双向DC-DC电源充放电系统，其特征在于，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管包括MOS管、三极管以及IGBT中的任意一种。
10.如权利要求1至8中任一项所述的双向DC-DC电源充放电系统，其特征在于，所述驱动信号包括正向驱动信号、反向驱动信号或直通模式信号中的任意一种。
11.一种电池充电换电设备，其特征在于，所述电池充电换电设备包括如权利要求1至10中任一项所述的双向DC-DC电源充放电系统。
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