双向充放电电路及移动充放电装置的制作方法

1.本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种双向充放电电路及移动充放电装置。


背景技术：

2.现有的移动储能设备，例如移动式逆变器，可以通过锂电池输出电源，来为用电设备提供供电电源，在锂电池的电源用完以后，则需要通过外部电源来为锂电池组充电。
3.其中，充放电的直流电源电压的转换和电压的逆变转接是移动储能设备的关键电路。
4.在现有技术中，设计电源时，一般采用两路电路来实现锂电池的充放电。也就是，一路是通过放电电路来实现锂电池的放电，一对外提供供电电源；另一路是通过充电电路来实现对锂电池的充电。这样的电路结构会导致移动储能设备的实现成本高、电路相对复杂以及体积庞大等问题。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种双向充放电电路。
6.一方面，为实现上述目的，根据本实用新型实施例的双向充放电电路及移动充放电装置，所述双向充放电电路包括：
7.第一调制电路，所述第一调制电路用于将第一直流电调制成第一调制电源信号；
8.变压电路，所述变压电路与所述第一调制电路连接，以将所述第一调制电源信号变压成第一调制变压电源信号；
9.第二调制电路，所述第二调制电路与所述变压电路连接，以将所述第一调制变压电源信号整流成第二直流电；所述第二调制电路还用于将第二直流电调制成第二调制电源信号，并通过所述变压电路将所述第二调制电源信号变压成第二调制变压信号；以及通过所述第一调制电路整流成第一直流电；
10.直交流转换电路，所述直交流转换电路与所述第一调制电路连接，以将第一直流电转换为交流电，或者将交流电转换为第一直流电；
11.锂电池组，所述锂电池组与所述第二调制电路连接，以通过所述第二调制电路进行充放电；
12.第一驱动控制电路，所述第一驱动控制电路分别与第一调制电路、第二调制电路和直交流转换电路连接，以对所述第一调制电路、第二调制电路进行调制控制，以及对所述交直交流转换电路交直流转换进行控制。
13.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述双向充放电电路还包括：
14.直流升降压电路，所述直流升降压电路与所述第二调制电路连接，以将所述第二直流电转换为第三直流电，或者将所述第三直流电转换为第一直流电；
15.第二驱动控制电路，所述第二驱动控制电路与所述直流降压电路连接，对所述直流升降压电路进行电压转换控制。
16.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述双向充放电电路还包括：充放电保护模块，所述锂电池组通过所述充放电保护模块与所述第二调制电路连接，以对所述锂电池组进行充放电保护。
17.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述双向充放电电路还包括控制按键，所述控制按键与所述第二驱动控制电路连接，所述第二驱动控制电路还分别通过通信接口与所述第一驱动控制电路及充放电保护模块，控制按键用于对所述第一驱动控制电路、第二驱动控制电路及充放电保护模块进行状态控制。
18.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述第一调制电路包括：mos 管q1、mos管q2、mos管q6和mos管q7，所述mos管q1的漏极与所述第一直流电正连接端连接，所述mos管q1的源极与所述mos管q7的漏极连接，所述mos管q7的源极与所述第一直流电负连接端连接，所述mos管q2的漏极与所述第一直流电的正连接端连接，所述mos管q2的源极与所述mos管 q6的漏极连接，所述mos管q6的源极与所述第一直流电的负连接端连接，所述mos管q1的栅极、mos管q2的栅极、mos管q6的栅极和mos管q7的栅极分别与所述第一驱动控制电路的控制端连接；
19.所述第二调制电路包括：mos管q3、mos管q4、mos管q8和mos管 q9，所述mos管q3的漏极与所述第二直流电正连接端连接，所述mos管q3 的源极与所述mos管q9的漏极连接，所述mos管q9的源极与所述第二直流电正连接负端连接，所述mos管q4的漏极与所述第二直流电正连接端连接，所述mos管q4的源极与所述mos管q8的漏极连接，所述mos管q8的源极与所述第二直流电负连接端连接，所述mos管q3的栅极、mos管q4的栅极、 mos管q8的栅极和mos管q9的栅极分别与所述第一驱动控制电路的控制端连接。
20.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述变压电路包括：
21.变压器t7，所述变压器t7的初级线圈的一端与所述mos管q2的源极连接，所述变压器t7的次级线圈的一端与所述mos管q3的源极连接，所述变压器t7的次级线圈的另一端与所述mos管q4的源极连接；
22.滤波电感l10，所述变压器t7的初级线圈的另一端通过所述滤波电感l10 与所述mos管q1的源极连接；其中，所述mos管q1的源极与所述滤波电感 l10的一端连接，所述滤波电感l10的另一端与所述变压器t7的初级线圈的另一端连接。
23.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述直交流转换电路包括： mos管q24、mos管q25、mos管q28和mos管q27，所述mos管q24的漏极与所述第一调制电路的第一直流电的正端连接，所述mos管q24的源极与所述mos管q27的漏极连接，所述mos管q27的源极与所述第一调制电路的第一直流电的负端连接，所述mos管q25的漏极与所述第一调制电路的第一直流电的正端连接，所述mos管q25的源极与所述mos管q28的漏极连接，所述mos管q28的源极与所述第一调制电路的第一直流电的负端连接，所述 mos管q24的源极还与所述交流电的一端连接，所述mos管q25的源极还通过所述滤波电感l33与所述交流电的另一端连接；所述mos管q24的栅极、 mos管q25的栅极、mos管q28的栅极和mos管q27的栅极分别与所述第一驱动控制电路的控制端连接。
24.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述双向充放电电路还包括太阳能电
源板，所述太阳能电源板与所述直流升降压电路的第三直流电端连接；以为所述直流升降压电路提供第三直流电；
25.所述直流升降压电路包括：mos管q19、mos管q20、升降压电感l17 和电容ec2，所述mos管q19的漏极与所述锂电池组的第二直流电端连接，所述mos管q19的源极与所述mos管q20的漏极连接，所述mos管q20的源极与参考地gnd1连接，所述mos管q19的源极还与所述升降压电感l17的一端连接，所述升降压电感l17的另一端与所述电容ec2的一端连接，所述电容 ec2的另一端与参考地连接，所述电容ec2的所述一端还与第三直流电端连接，所述mos管q19的栅极、mos管q20的栅极分别与所述第二驱动电路连接。
26.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述双向充放电电路还包括：
27.直流降压电路，所述直流降压电路与所述直流升降压电路的第三直流电端连接，以将所述直流升降压电路输出的第三直流电降压为第四直流电；
28.交流电接口，所述交流电接口与所述直交流转换电路的交流电端连接，用于交流电的引入或输出；
29.usb接口，所述usb接口与所述直流降压电路的第第四直流电端连接，以为usb设备供电；
30.和/或快充模块，所述快充模块与所述直流升降压电路的第三直流电端连接，以将所述第三直流电降压转换为快充供电电源。
31.另一方面，本实用新型实施例还提供一种移动充放电装置，包括：
32.壳体；
33.上述的双向充放电电路，所述双向充放电电路安装设置在所述壳体内。
34.本实用新型实施例提供的双向充放电电路，通过第一调制电路用于将第一直流电调制成第一调制电源信号；变压电路将所述第一调制电源信号变压成第一调制变压电源信号；第二调制电路将所述第一调制变压电源信号整流成第二直流电；以及将第二直流电调制成第二调制电源信号，并通过所述变压电路将所述第二调制电源信号变压成第二调制变压信号；以及通过所述第一调制电路整流成第一直流电；直交流转换电路将第一直流电转换为交流电，或者将交流电转换为第一直流电；锂电池组通过所述第二调制电路进行充放电；第一驱动控制电路分别与第一调制电路、第二调制电路和直交流转换电路连接，以对所述第一调制电路、第二调制电路进行调制控制，以及对所述交直交流转换电路交直流转换进行控制。如此，可通过一路电源电路实现通过交流电为锂电池组的充电，以及将锂电池组的输入电源逆变为交流电，为交流电设备供电。这样的电路结构使得移动储能设备的充放电的电压转换电路的实现成本低、电路相对简单以及体积小。
附图说明
35.图1为本实用新型实施例提供的双向充放电电路结构框图；
36.图2为本实用新型实施例提供的第一调制电路、第二调制电路和变压电路结构示意图；
37.图3为本实用新型实施例提供的交直交流转换电路结构示意图；
38.图4为本实用新型实施例提供的直流升降压电路结构示意图；
39.图5为本实用新型实施例提供的直流降压电路结构示意图；
40.图6为本实用新型实施例提供的充放电保护模块电路结构示意图。
41.附图标记：
42.第一调制电路10；
43.第二调制电路20；
44.变压电路30；
45.第一驱动控制电路40；
46.第二驱动控制电路50。
47.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
48.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
49.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
50.一方面，参阅图1，本实用新型实施例提供一种双向充放电电路，包括：第一调制电路10、变压电路30、第二调制电路20、直交流转换电路、锂电池组和第一驱动控制电路40，所述第一调制电路10用于将第一直流电调制成第一调制电源信号；通过所述第一调制电路10可将第一直流电引入并进行脉冲调制后输出，制成第一调制电源信号。
51.所述变压电路与所述第一调制电路10连接，以将所述第一调制电源信号变压成第一调制变压电源信号；通过变压器可将所述第一调制电源信号变压后输出，变压为第一调制变压电源信号。
52.所述第二调制电路20与所述变压电路30，以将所述第一调制变压电源信号整流成第二直流电；通过所述第二调制电路20可将所述第一调制变压电源信号进行整流和滤波后，并输出，成为稳定的第二直流电。
53.所述第二调制电路20还用于将第二直流电调制成第二调制电源信号，并通过所述变压电路30将所述第二调制电源信号变压成第二调制变压信号；以及通过所述第一调制电路10整流成第一直流电；另一方面，也可以通过以引入第二直流电，并通过所述第二调制电路20将第二直流电调制成第二调制电源信号，所述第二调制电源信号可为脉冲调制信号。并通过所述变压器进行变压后，变压成第二调制变压信号。通过所述第一调制电路10可将所述第二调制变压电源信号进行整流和滤波后，并输出，成为稳定的第一直流电。
54.所述直交流转换电路与所述第一调制电路10连接，以将第一直流电转换为交流电，或者将交流电转换为第一直流电；一方面，通过所述直交流转换电路，可将第一直流电转换为交流电输出，以为连接在交流电接口上的用电设备提供交流电供电电源。另一方面，也可以从所述交流电接口引入交流电电源，并通过所述直交流转换电路转换为第二直流
电，并输出至所述第一调制电路10。
55.所述锂电池组与所述第二调制电路20连接，以通过所述第二调制电路20 进行充放电；在锂电池充电时，通过所述第二调制电路20输出第二直流电为所述锂电池组供电。当所述锂电池放电时，通过锂电池输出第二直流电，以通过转换为交流电后，为用电设备供电。
56.所述第一驱动控制电路40分别与第一调制电路10、第二调制电路20和直交流转换电路连接，以对所述第一调制电路10、第二调制电路20进行调制控制，以及对所述交直交流转换电路交直流转换进行控制。通过所述第一驱动控制电路40可同时对所述第一调制电路10、第二调制电路20和直交流转换电路进行同步控制，以将所述锂电池组的输出电源转换为交流电用电设备供电。或者，当需要为锂电池组供电时，将交流电接口引入的交流电转换为直流电，并输出至锂电池组，以为锂电池组充电。
57.本实用新型实施例提供的双向充放电电路，通过第一调制电路用于将第一直流电调制成第一调制电源信号；变压电路将所述第一调制电源信号变压成第一调制变压电源信号；第二调制电路将所述第一调制变压电源信号整流成第二直流电；以及将第二直流电调制成第二调制电源信号，并通过所述变压电路将所述第二调制电源信号变压成第二调制变压信号；以及通过所述第一调制电路整流成第一直流电；直交流转换电路将第一直流电转换为交流电，或者将交流电转换为第一直流电；锂电池组通过所述第二调制电路进行充放电；第一驱动控制电路分别与第一调制电路、第二调制电路和直交流转换电路连接，以对所述第一调制电路、第二调制电路进行调制控制，以及对所述交直交流转换电路交直流转换进行控制。如此，可通过一路电源电路实现通过交流电为锂电池组的充电，以及将锂电池组的输入电源逆变为交流电，为交流电设备供电。这样的电路结构使得移动储能设备的充放电回路的电压转换电路的实现成本低、电路相对简单以及体积小。
58.参阅图2，在本实用新型的一实施例中，所述第一调制电路10包括：mos 管q1、mos管q2、mos管q6和mos管q7，所述mos管q1的漏极与所述第一直流电正连接端连接，所述mos管q1的源极与所述mos管q7的漏极连接，所述mos管q7的源极与所述第一直流电负连接端连接，所述mos管q2的漏极与所述第一直流电的正连接端连接，所述mos管q2的源极与所述mos管 q6的漏极连接，所述mos管q6的源极与所述第一直流电的负连接端连接，所述mos管q1的栅极、mos管q2的栅极、mos管q6的栅极和mos管q7的栅极分别与所述第一驱动控制电路40的控制端连接；当通过直交流转换电路引入第一直流电时，所述mos管q1、mos管q2、mos管q6、mos管q7及变压器q构成全桥变压电路30，通过周期性的控制mos管q1、mos管q6的同时导通时间，以及控制mos管q2、mos管q7的同时导通时间，可对所述第一直流电进行脉冲调制，并通过变压器变压输出变压后的脉冲调制信号。
59.当通过锂电池组引入第二直流电时，经过所述第二调制电路20对第二直流电进行调制，以及通过变压器进行变压后，成为脉冲直流电或者脉冲交流电。当变压后输出的第二调制变压信号为交流电时，所述mos管q1、mos 管q2、mos管q6、mos管q7可构成全桥整流电路，整流为脉冲直流电输出，并通过滤波电路将脉冲直流电滤波稳压为稳定的第一直流电输出。当输出第二调制变压信号为脉冲直流电时，所述mos管q1、mos管q2、mos管q6、 mos管q7构成同步整流电路，将脉冲直流电整流输出，并通过滤波电路将脉冲直流电滤波稳压为稳定的第一直流电输出。
60.参阅图2，在本实用新型的一实施例中，所述第二调制电路20包括：mos 管q3、mos管q4、mos管q8和mos管q9，所述mos管q3的漏极与所述第二直流电正连接端连接，所述mos管q3的源极与所述mos管q9的漏极连接，所述mos管q9的源极与所述第二直流电正连接负端连接，所述mos管q4的漏极与所述第二直流电正连接端连接，所述mos管q4的源极与所述mos管 q8的漏极连接，所述mos管q8的源极与所述第二直流电负连接端连接，所述mos管q3的栅极、mos管q4的栅极、mos管q8的栅极和mos管q9的栅极分别与所述第一驱动控制电路40的控制端连接。所述第二调制电路20工作过程与所述第一调制电路10相同，只是在配合所述第二调制电路20工作是，对电源信号的处理流程与所述第一调制电路10相反。
61.参阅图2，在本实用新型的一实施例中，所述变压电路30包括：变压器 t7和滤波电感l10，所述变压器t7的初级线圈的一端与所述mos管q2的源极连接，所述变压器t7的次级线圈的一端与所述mos管q3的源极连接，所述变压器t7的次级线圈的另一端与所述mos管q4的源极连接；所述变压器t7的初级线圈的另一端通过所述滤波电感l10与所述mos管q1的源极连接；其中，所述mos管q1的源极与所述滤波电感l10的一端连接，所述滤波电感l10的另一端与所述变压器t7的初级线圈的另一端连接。通过所述变压器t7的初级线圈和次级线圈分别连接第一调制电路10和第二调制电路20；以实现对调制电源的变压。通过滤波电感l10可对变压器t7的输入输出波形进行储能滤波。
62.参阅图3，在本实用新型的一实施例中，所述直交流转换电路包括：mos 管q24、mos管q25、mos管q28和mos管q27，所述mos管q24的漏极与所述第一调制电路10的第一直流电的正端连接，所述mos管q24的源极与所述 mos管q27的漏极连接，所述mos管q27的源极与所述第一调制电路10的第一直流电的负端连接，所述mos管q25的漏极与所述第一调制电路10的第一直流电的正端连接，所述mos管q25的源极与所述mos管q28的漏极连接，所述mos管q28的源极与所述第一调制电路10的第一直流电的负端连接，所述mos管q24的源极还与所述交流电的一端连接，所述mos管q25的源极还通过所述滤波电感l33与所述交流电的另一端连接；所述mos管q24的栅极、 mos管q25的栅极、mos管q28的栅极和mos管q27的栅极分别与所述第一驱动控制电路40的控制端连接。
63.通过所述mos管q24、mos管q25、mos管q28和mos管q27构成全桥逆变或整流电流。当输出电流为直流电时，所述mos管q24、mos管q25、 mos管q28和mos管q27在第一驱动控制电路40的控制下，构成全桥调制电路，将直流电逆变成交流电并输出。当输出电流为交流电时，所述mos管q24、 mos管q25、mos管q28和mos管q27在控制电路的控制下，将构成整流电路，将输入交流电整流为脉动直流电并输出。脉动直流电通过滤波稳压后，可转换为稳定直流电，并输出。
64.参阅图1，所述双向充放电电路还包括：直流升降压电路和第二驱动控制电路50，所述直流升降压电路与所述第二调制电路20连接，以将所述第二直流电转换为第三直流电，或者将所述第三直流电转换为第一直流电；在本实用新型的一个实施例中，所述第二直流电可能无法满足一些用电设备的电压要求，通过所述第二直流电，可将第二直流电转换为另一电压值，以满足用电设备的电压要求。
65.所述第二驱动控制电路50与所述直流降压电路连接，对所述直流升降压电路进行电压转换控制。通过所述第二驱动控制电路50对所述直流升降压电路进行工作模式的转换控制。以将第二直就电转换为第三直流电，或者将第三直流电转换为第二直流电。
66.在本实用新型的一个实施例中，所述双向充放电电路还包括太阳能电源板，所述太阳能电源板与所述直流升降压电路的第三直流电端连接；以为所述直流升降压电路提供第三直流电；由于本实用新型提供的双向充放电电路可用于移动设备的野外应急使用，通过所述太阳能电源板可将太阳能转换为电能，并通过直流升降压电路转换为第二直流电，从而为锂电池组充电。满足野外不方便锂电池组充电的引用需求。
67.参阅图4，在本实用新型的一个实施例中，所述直流升降压电路包括： mos管q19、mos管q20、升降压电感l17和电容ec2，所述mos管q19的漏极与所述锂电池组的第二直流电端连接，所述mos管q19的源极与所述mos 管q20的漏极连接，所述mos管q20的源极与参考地gnd1连接，所述mos 管q19的源极还与所述升降压电感l17的一端连接，所述升降压电感l17的另一端与所述电容ec2的一端连接，所述电容ec2的另一端与参考地连接，所述电容ec2的所述一端还与第三直流电端连接，所述mos管q19的栅极、mos 管q20的栅极分别与所述第二驱动电路连接。
68.当锂电池组输出第二直流电时，所述mos管q19和mos管q20在所述第二驱动控制电路50的控制下，对所述第二直流电进行调制。此时，所述升降压电感l17为降压电感，将所述第二直流电降压输出，并通过所述电容ec2 稳压后，输出稳定的第三直流电。
69.当太阳能电源板输出第三直流电时，所述mos管q19和mos管q20在所述第二驱动控制电路50的控制下，对所述第三直流电进行调制。此时，所述升降压电感l17为升压电感，将所述第三直流电升压输出，并通过所述电容稳压后，输出稳定的第二直流电，从而可为所述锂电池组提供充电电源。
70.所述双向充放电电路还包括：充放电保护模块，所述锂电池组通过所述充放电保护模块与所述第二调制电路20连接，以对所述锂电池组进行充放电保护。所述充放电保护模块与所述电池组连接，且设置在所述锂电池组的充放电回路上，以对所述锂电池组进行过充过放检测，已经进行充放电回路的导通或断开控制，从而对锂电池组进行充放电保护，避免锂电池组的过充过放。
71.参阅图1，所述双向充放电电路还包括控制按键，所述控制按键与所述第二驱动控制电路50连接，所述第二驱动控制电路50还分别通过通信接口与所述第一驱动控制电路40及充放电保护模块，控制按键用于对所述第一驱动控制电路40、第二驱动控制电路50及充放电保护模块进行状态控制。通过所述控制按键，用户可输入控制信息，以对所述第二驱动控制电路50进行工作模式的手动切换。由于所述第二驱动控制电路50还与所述第一驱动控制电路40 及充放电保护电路连接，这样，通过所述控制按键可同时对所述第一驱动控制电路40及充放电保护模块的工作模式手动切换。例如，当锂电池组需要对外放电，以为用电设备供电时，通过控制按键可控制充放电保护电路输出第二直流电，并通过第一驱动控制电路40来控制第一调制电路10、第二调制电路20和直交流转换电路将锂电池输出第二直流电转换为交流电并输出，通过第二驱动控制电路50来控制直流升降压电路将第二直流电转换为第三直流电。
72.同理，当锂电池组需要充电时，通过控制第一驱动控制电路40来控制第一调制电路10、第二调制电路20和直交流转换电路将输入交流电转换为第二直流电，并通过所述充放电控制电路为所述锂电池组充电。或者，通过第二驱动控制电路50来控制直流升降压电路将第三直流电转换为第二直流电。并通过所述充放电控制电路为所述锂电池组充电。
73.参阅图1和图5，所述双向充放电电路还包括：直流降压电路、交流电接口、usb接口和/或快充模块，所述直流降压电路与所述直流升降压电路的第三直流电端连接，以将所述直流升降压电路输出的第三直流电降压为第四直流电；在本实用新型实施例中，所述第四直流电可为5v供电电源，以为常用电子设备供电。
74.所述交流电接口与所述直交流转换电路的交流电端连接，用于交流电的引入或输出；所述usb接口与所述直流降压电路的第第四直流电端连接，以为usb设备供电；所述快充模块与所述直流升降压电路的第三直流电端连接，以将所述第三直流电降压转换为快充供电电源。通过所述快充模块可将所述第三直流电转换为快充电源，以为快充设备供电。
75.另一方面，本实用新型实施例还提供一种移动充放电装置，包括：壳体和上述的双向充放电电路，所述双向充放电电路安装设置在所述壳体内。
76.以上仅为本实用新型的实施例，但并不限制本实用新型的专利范围，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型专利保护范围之内。
77.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
78.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。