直流电能量双向流动的节能电路制造技术

一种使直流电能量双向流动的节能电路，它的工作过程中可以减少对外部能量的需求，直接或间接完成节能的工作。控制器或控制电路通过控制联动双投开关，使电源性质负载Ｕｉ的正负端在负载时仅接通到对应的ＤＣ／ＤＣ变换器正负输出端，而在电源性质时Ｕｉ的正端仅接通到输入电源Ｖｉ的正端，Ｕｉ的负输仅接通到ＤＣ／ＤＣ变换器的正输出端，且ＤＣ／ＤＣ变换器输入的负端连接到其输出的负端。使得Ｕｉ的能量随时与Ｖｉ来回交换。该电路适合应用于二次电池的化成；电动车的驱动与刹车控制；需要对燃料电池放电和激活管理的设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对生产二次电池时，对二次电池进行化成工作过程的节能管理应用；在直流电动车领域则可以使其方便对刹车能量的回收，并可以应用在需要确保燃料电池最佳放电状态和激活管理的场合。
技术介绍
二次电池产品需要被反复化成筛选后才能把其装配并供应到市场，所 进行的化成工作必须使用专用的控制电路来完成。大部分生产二次电池的 企业(特别是锂电池)由于以前的化成设备大部分采用的是耗能设备，使 化成过程中不但能量白白消耗掉，而且使电池化成的工作场所需要使用很 大功率的降温设备维持其的工作温度，进一步加大了企业的能耗。目前市场也有化成节能设备，但方案复杂、体积偏大不足改造原来的老设备；另 外，部分企业同时在生产各类不同工作电压点的二次电池，如镍氢电池、 镍镉电池、锂离子电池和铅酸蓄电池，化成设备之间不能通用，使得企业 对设备投资加大，不同设备的管理成本也加大。所以化成设备的不通用， 不节能、不可改造，这些因素都使得企业的成本支出居高不下。在电动车领域中，以往的刹车能量回收都要有一定的条件限制，如需要刹车电压够高到一定范围内，传统的方法加发电机或者再多设计一个反 向的升压电路。但这样无论是机械的结构和电路的结构都复杂化了，使得 整个系统可靠性下降。在燃料电池和动力电池组组合提供动力的场合，需要随时调整燃料电 池的最佳的输出功率和提供一个激活燃料电池的合适电流。目前已有的方 案没有满足因为燃料电池的不同而调整激活电流这方面的要求。
技术实现思路
本专利技术以输入电源Vi的正负端对应接到DC/DC变换器的正负输入端， 而DC/DC变换器输出端和输入电源Vi的正负端通过联动开关接到电源性质 负载Ui,通过联动双投开关的不同位置的切换，决定电源性质负载Ui是 负载或电源的模式，Ui是电源模式时，输出的能量被存储到输入电源Vi 上；Ui是负载模式时，消耗来自于输入端输入电源Vi的能量。通过这两 者间的能量的交换，使得Vi对外部的能量需求大大降低，达到节能的目的。 由于本专利技术应用时没有改变DC/DC变换器输入输出的方向和工作方式，因 而简化了对它的控制，增强了系统的稳定性。所引述的DC/DC变换器不包 括输入到输出端没有变换开关、停机时不能隔断输入到输出端的单纯BOOST拓朴结构类型的电源，而且不包括输入负端与输出负端不能相连接 的负电压输出的DC/DC变换器，下面引述所用的DC/DC变换器与此要求相 同。本专利技术应用在二次电池化成生产时，系统控制电路简单，适合拓展为 各类不同单体电压的被化成电池，因为电路的简易性，使其可以对目前现 存的大部分耗能的电池化成设备进行节能改造或者升级改造并适合多种不 同单体电压的化成电池。因为二次电池化成过程中少使用了外部能量和减 少对外部环境热量的排放，使企业节能减排和经济效益都得到提高。本专利技术应用在电动车方面，电源性质负载Ui为电动车直流驱动电机和 驱动单元的组合，则工作时可驱动电机的运转，将电机因刹车时产生的能 量能回收，只要认为可以合理回收利用的范围内的刹车电压，本专利技术都可 以将它回收，并简化了电路的控制。本专利技术在管理燃料电池时，燃料电池部分代替上述的电源性质负载 Ui,可调整使得燃料电池放电电流在符合燃料电池工作的最佳范围内，并 可以按照激活的要求来激活燃料电池。 附图简述附图说明图1表示本专利技术的原理结构框图；图2表示本专利技术对專命入电源为二次电池组或超级电容组的一种电源结 构、实现联动双投开关功能电路应用的原理框图；图3表示本专利技术， 一种实现联动双投开关功能电路应用，理框图；图5表示本专利技术在二次电池大规模化成生产时应用的控制原理框图的 一个实施例；图6表示本专利技术在电动车动力系统上的 一个应用原理框图实施例。 实施方式参照图1, DC/DC变换器的输入端接入的是输入电源Vi,输出端输出 的是Vo, Vo的负端和Vi的负端连接在一起，当需要电源性质负载Ui为电 源性质时，联动双投开关在1的位置时，形成的平衡的回路电压用公式表 示是Vo+Ui - Vi=0但是，当电压Vo+Ui>Vi时，Ui的输出的能量加上DC/DC变换器输出 Vo的能量以电流的形式被回收到输入电源Vi上。调整DC/DC变换器输出 电流，使Ui输出其相对应的电源电流(Vo、 Ui输出为同一个电流支路， 所以电流相等)，该电流通过回5^回到输入电源Vi上，Vi完成了对Ui输出能量的回收。应该指出，回收的能量包括了 DC/DC变换器输出Vo的输出 能量，而DC/DC变换器输出Vo的能量来自于输入电源Vi,在DC/DC变换 器的效率足够高时，Vi损失的能量和从Vo回收的能量几乎相等，则Vi回 收的能量几乎等于Ui的输出能量。但是DC/DC变换器不可能没有损耗，所 以整个能量的回收效率为H=(1-DC/DC变换器的损耗功率/Ui的输出功率)％ 当Ui为负载的特性，联动双投开关在2的位置上时，在满足的条件 Vo〉UiDC/DC变换器输出Vo的输出电流提供给Ui工作。以上^4动双投开关 的两个位置的变换的过程，输入电源Vi和Ui通过DC/DC变换器完成了互 相之间能量的流动交换，达到Vi的少输出能量而节能的目的。联动双投开关位置的改变并没有影响到DC/DC变换器输出Vo电压和电 流的方向，由一般DC/DC变换器特点可知，输出的电压和电流一般都是通 过负反馈环路控制而得的，由此特点，通过改变电流负反馈环路输入的给 定参数来实现控制输出电流的范围，并且可以得到很高的精度控制。由于Vo、 Ui同一个电流支路的缘故，实现了对Ui的输出、输入电流的调节。参照图2,输入电源Vi电路结构的工作特点是，当二次电池组或超级 电容组上的电压大于外部电源电压时，由二次电池组或超级电容组提供给 DC/DC变换器工作电源，由于此时不用外部电源，达到节能的目的。除了 利用电磁线圈控制的双触双投的继电器、接触器来实现联动双投开关的功 能外，另外达到图1所示的联动双投开关控制功能的电路结构特征是，在 获得相当于如图1联动双投开关在1的位置的功能时，控制单触双投开关 在1的位置，则电源性质负载Ui通过单触双投开关、第1个二极管p极到 n极给输入电源Vi回馈能量；在获得相当于如图1联动双投开关在2的位 置的功能时，控制单触双投开关在2的位置，则Vo通过第2个二极管p 极到n极、单触双投开关给Ui提供工作能量，所以此开关电路结构达到实 现如图l联动双投开关功能的目的。需要注意的是，如果单触双投开关为 电磁线圏控制的开关，而代替单向二极管功能的是场效应开关管且需要更 低导通电阻的话，需要将对应电流方向的场效应开关管的驱动信号与单触 双投开关的控制信号联动起来。如果要半导体开关代替单触双投开关，其 电路结构类似如下述图3的功能。参照图3,控制1联动控制的第1个PMOS开关管的d极接Ui的正端、 s极接Vi的正端，第3个PMOS开关管的d极接Ui的负端、s极接DC/DC 变换器的正输出端；控制2联动控制的第2个PMOS开关管的s极接Ui的正端、d极接DC/DC变换器的正输出端，丽OS开关管的d极接被化成电池 Ui的负端，s极接到DC/DC变换器的负输出端。需要注意的是，控制1控 制有效导通时，控制2必须无效，控制2控制有效导通时则控制1必须无 效，因此这两个控制动作的为互本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使直流电能量双向流动的节能电路，特征包括：输入电源Ｖｉ的正负端对应接在ＤＣ／ＤＣ变换器的正负输入端上，Ｖｉ的负端与ＤＣ／ＤＣ变换器的负输出端连接，控制器或控制电路通过联动双投开关，在联动双投开关２的位置时，电源性质负载Ｕｉ的正端仅与ＤＣ／ＤＣ变换器的正输出端接通，Ｕｉ的负端仅与ＤＣ／ＤＣ变换器的负输出端接通；在联动双投开关１的位置时，Ｕｉ的正端仅与Ｖｉ的正端接通，Ｕｉ的负端仅与ＤＣ／ＤＣ变换器的正输出端接通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范明亮，
申请(专利权)人：范明亮，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]