双向DC-DC变换器制造技术

本实用新型专利技术公开一种双向DC‑DC变换器，包括有：一第一电池及一第二电池、一第一电感器及一第二电感器、一第一电容器及一第二电容器以及有第一至第四功率开关组件，并采用双电池组共N线设计，其中第一电池与第二电池的连接点、第一功率开关组件与第二功率开关组件的连接点及第一电容器与第二电容器的连接点为所述共N线。本实用新型专利技术通过调整拓扑架构的电路组件，使其能够实现双电池组架构双向DC‑DC能量转换，当工作于电池放电模式和工作于电池充电模式下的电池中点共N线都维持电平稳定，提升了整体系统稳定性，且可实现共电池应用，以提升电池利用率和功率密度。

Bidirectional DC-DC Converter

【技术实现步骤摘要】
双向DC-DC变换器
本技术涉及一种能够适用于双电池组架构的双向DC-DC变换器的拓朴结构，可实现双电池放电和充电的转换功能的双向DC-DC变换器。
技术介绍
现有的电力电子领域中，就直流-直流变换器，也就是DC-DC变换器的应用较为广泛，而非隔离型DC-DC变换器。此乃由于DC-DC变换器的高转化效率、低成本化进而受到普遍应用。现有的技术中降压型DC-DC变换器(Buck)拓朴电路结构，以及升压型DC-DC变换器(Boost)拓朴电路结构，这两种为较为常见应用。然而伴随高功率密度概念的出现，使得双向DC-DC变换器被提出来加以应用，借以获得更高功率密度的实现。主要是电池作为主要储能组件频繁的被应用于双向DC-DC变换器中，由于电池的高成本，对于共电池的应用则越来越受到市场青睐，故有必要提出一种适用于双电池组架构的双向DC-DC变换器的拓朴电路结构，借以实现电池放电和电池充电的转换功能，且可实现共电池应用，以提高电池的利用率和系统功率密度；所以现有的DC-DC变换器的技术，有待且必要加以改善。
技术实现思路
本技术涉及一种双向DC-DC变换器，能够针对现有的双向DC-DC变换器无法满足共电池之应用，进而提供一种具有高功率密度和可实现共电池应用设计的双向DC-DC变换器。本技术的双电池组架构的双向DC-DC变换器电路，可应用在高频非隔离型直流-直流变换器中作为开关型电路。不仅能够实现双电池组架构的双向DC-DC变换，同时可实现共电池应用，以提升电池利用率和功率密度，尤其是可以应用于大功率双电池组的直流变换器，以提高其电池的使用价值。本技术所述的一种双向DC-DC变换器，包括：一第一电池，为所述双向DC-DC变换器的第一个电源；一第一电感器，所述第一电感器的第一端耦接于所述第一电池的第一端；一第一功率开关组件，所述第一功率开关组件的第一端耦接于所述第一电感器的第二端，所述第一功率开关组件的第二端耦接于所述第一电池的第二端；一第三功率开关组件，所述第三功率开关组件的第二端耦接于所述第一电感器的第二端；一第一电容器，所述第一电容器的第一端耦接于所述第三功率开关的第一端，所述第一电容器的第二端与所述第一电池的第二端；一第一电阻器，所述第一电阻器与所述第一电容器为并联连接；一第二电池，为所述双向DC-DC变换器的第二个电源，所述第二电池的第一端耦接于所述第一电池的第二端；一第二功率开关组件，所述第二功率开关的第一端耦接于所述第二电池的第一端；一第二电容器，所述第二电容器的第一端耦接于所述第二电池的第一端；一第二电阻器，所述第二电阻器与所述第二电容器为并联连接；一第二电感器，所述第二电感器的第一端耦接于所述第二电池的第二端，所述第二电感器的第二端耦接于所述第二功率开关组件的第二端；及一第四功率开关组件，所述第四功率开关组件的第一端耦接于所述第二功率开关组件的第二端，所述第四功率开关组件的第二端耦接于所述第二电容器的第二端。在一实施例中，所述第一电池与第二电池为双电池组且为共N线；所述第一电池的第二端与所述第二电池的第一端的连接点，以及与所述第一电容器的第二端与所述第二电容器的第一端的连接点，皆为所述共N线的连接点。在一实施例中，所述第一电池与所述第二电池于放电状态时，所述第一电池通过所述第一电感器、所述第一功率开关组件以及所述第三功率开关组件为一等效的二极管等电路的连接，对所述第一电容器进行充电；且所述第二电池亦通过所述第二电感器、所述第二功率开关组件以及所述第四功率开关组件为一等效的二极管等电路的连接，而对所述第二电容器进行充电；并维持所述共N线之电平稳定。在一实施例中所述第一电池与所述第二电池于充电状态时，所述第一电容器通过所述第三功率开关组件、所述第一功率开关组件为一等效的二极管以及所述第一电感器等电路的连接，对所述第一电池充电；所述第二电容器通过所述第四功率开关组件、所述第二功率开关组件为一等效的二极管以及所述第二电感器等电路的连接，对所述第二电池充电；并维持所述共N线之电平稳定。在一实施例中所述第一至第四功率开关组件为功率型的MOSFET、IGBT、BJT、MOS、CMOS、JFET或是IGBT的开关模组。在一实施例中所述第一电池的第一端及所述第二电池的第一端，皆为正极端；所述第一电池的第二端及所述第二电池的第二端皆为负极端。在一实施例中所述第一电容器的第一端以及所述第二电容器的第一端，皆为正极端；所述第一电容器的第二端及所述第二电容器的第二端皆为负极端；所述第一电阻器表示为一第一负载；所述第二电阻器表示为一第二负载。在一实施例中所述第一至第四功率开关组件的第一端皆为漏极端；所述第一至第四功率开关组件的第二端皆为源极端。在一实施例中所述第三功率开关组件所等效的二极管的阳极，为耦接于所述第一电感器的第二端，所述第三功率开关组件所等效的二极管的阴极则耦接于所述第一电容器的第一端；所述第四功率开关组件所等效的二极管的阳极，为耦接于所述第二电容器的第二端，而所述第四功率开关组件所等效的二极管的阴极则耦接于所述第二电感器的第二端。在一实施例中所述第一功率开关组件所等效的二极管的阳极，为耦接于所述第一电池的第二端，所述第一功率开关组件所等效的二极管的阴极则耦接于所述第一电感器的第二端；所述第二功率开关组件所等效的二极管的阳极，为耦接于所述第二电感器的第二端，而所述第二功率开关组件所等效的二极管的阴极则耦接于所述第二电池的第一端。本技术通过调整拓扑架构的电路组件，使其能够实现双电池组架构双向DC-DC能量转换，当工作于电池放电模式和工作于电池充电模式下的电池中点共N线都维持电平稳定，提升了整体系统稳定性，且可实现共电池应用，以提升电池利用率和功率密度。附图说明图1为本技术第一实施例的电路拓朴连接示意图；图2为本技术第一实施例中双电池组于放电状态的示意图；图3为本技术第一实施例中双电池组于充电状态的示意图；图4为本技术第二实施例的电路组件连接示意图；图5为本技术第三实施例的电路组件连接示意图。具体实施方式在下文中将参阅随附图式，借以更充分地描述各种例示性实施例，并在随附图式中展示一些例示性实施例。然而，本技术之概念可能以许多不同形式来加以体现，且不应解释为仅限于本文中所阐述之例示性实施例。确切而言，提供此等例示性实施例使得本技术将为详尽且完整，且将向熟习此项技术者充分传达本技术概念的范畴。在诸图式中，可为了清楚而夸示电路方块、电路组件之大小以及相对之位置，其中对于类似数字始终指示类似组件。应理解，虽然在本文中可能使用术语开关组件系包括有多个功率开关组件，是指一种切换组件的表达术语，但并不限定是采用IGBT、BJT、MOS、CMOS、JFET或是MOSFET，即此等组件不应受此等电子组件实际产品术语之限制。以及本文所出现之第一至第四功率开关组件Q1至Q4、第一至第二电容器C1至C2或是第一至第二电感器L1至L2…等等，此等术语乃用以清楚地区分一组件与另一组件，并非具有一定的组件顺序排列关系，即有可能会有第一开关、第三开关而无第二开关的组件实施型态，乃非一定具有连续关系之序号作为组件符号之标示。如本文中所使用术语之第一端、第二端、上端或下端、左侧端或右侧端等等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双向DC‑DC变换器，其特征在于，包括：一第一电池，为所述双向DC‑DC变换器的第一个电源；一第一电感器，所述第一电感器的第一端耦接于所述第一电池的第一端；一第一功率开关组件，所述第一功率开关组件的第一端耦接于所述第一电感器的第二端，所述第一功率开关组件的第二端耦接于所述第一电池的第二端；一第三功率开关组件，所述第三功率开关组件的第二端耦接于所述第一电感器的第二端；一第一电容器，所述第一电容器的第一端耦接于所述第三功率开关组件的第一端，所述第一电容器的第二端耦接于所述第一电池的第二端；一第一电阻器，所述第一电阻器与所述第一电容器为并联连接；一第二电池，为所述双向DC‑DC变换器的第二个电源，所述第二电池的第一端耦接于所述第一电池的第二端；一第二功率开关组件，所述第二功率开关组件的第一端耦接于所述第二电池的第一端；一第二电容器，所述第二电容器的第一端耦接于所述第二电池的第一端；一第二电阻器，所述第二电阻器与所述第二电容器为并联连接；一第二电感器，所述第二电感器的第一端耦接于所述第二电池的第二端，所述第二电感器的第二端耦接于所述第二功率开关组件的第二端；及一第四功率开关组件，所述第四功率开关组件的第一端耦接于所述第二功率开关组件的第二端，所述第四功率开关组件的第二端耦接于所述第二电容器的第二端。...

【技术特征摘要】
1.一种双向DC-DC变换器，其特征在于，包括：一第一电池，为所述双向DC-DC变换器的第一个电源；一第一电感器，所述第一电感器的第一端耦接于所述第一电池的第一端；一第一功率开关组件，所述第一功率开关组件的第一端耦接于所述第一电感器的第二端，所述第一功率开关组件的第二端耦接于所述第一电池的第二端；一第三功率开关组件，所述第三功率开关组件的第二端耦接于所述第一电感器的第二端；一第一电容器，所述第一电容器的第一端耦接于所述第三功率开关组件的第一端，所述第一电容器的第二端耦接于所述第一电池的第二端；一第一电阻器，所述第一电阻器与所述第一电容器为并联连接；一第二电池，为所述双向DC-DC变换器的第二个电源，所述第二电池的第一端耦接于所述第一电池的第二端；一第二功率开关组件，所述第二功率开关组件的第一端耦接于所述第二电池的第一端；一第二电容器，所述第二电容器的第一端耦接于所述第二电池的第一端；一第二电阻器，所述第二电阻器与所述第二电容器为并联连接；一第二电感器，所述第二电感器的第一端耦接于所述第二电池的第二端，所述第二电感器的第二端耦接于所述第二功率开关组件的第二端；及一第四功率开关组件，所述第四功率开关组件的第一端耦接于所述第二功率开关组件的第二端，所述第四功率开关组件的第二端耦接于所述第二电容器的第二端。2.如权利要求1所述的双向DC-DC变换器，其特征在于，所述第一电池与第二电池为双电池组且为共N线；所述第一电池的第二端与所述第二电池的第一端的连接点，以及与所述第一电容器的第二端与所述第二电容器的第一端的连接点，皆为所述共N线的连接点。3.如权利要求2所述的双向DC-DC变换器，其特征在于，所述第一电池与所述第二电池于放电状态时，所述第一电池通过所述第一电感器、所述第一功率开关组件以及为一等效的二极管的所述第三功率开关组件的电路连接，对所述第一电容器进行充电；且所述第二电池也通过所述第二电感器、所述第二功率开关组件以及为一等效的二极管的所述第四功率开关组件的电路连接，而对所述第二电容器进行充电；并维持所述共N线的电平稳定。4.如权利要求2所述的双向DC-DC变换器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢育成，张霁，刘涛，罗峰，谢卓明，
申请(专利权)人：日月元科技深圳有限公司，中山旭贵明电子有限公司，旭隼科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44