[发明专利]双向DC/DC变换装置

说明书

技术领域

本申请涉及一种电压转换装置，尤其涉及一种适用于电子设备、新能源电池的双向DC/DC变换装置。

背景技术

在新能源汽车和储能系统的高压电池组中，为了保证电池系统有足够的充/放能量，延长电池组的使用寿命，需要对高压电池组内串联的各单体电池进行有效的均衡。现有的均衡技术中大多是通过电阻放电来实现被动放电均衡，这是一种单向能量消耗型的均衡方式，不仅均衡电流小（对电池自身的一致性有较高的要求），同时还会导致发热问题。

目前，隔离的双向DC/DC变换器装置主要应用于太阳能储能控制系统、电动汽车电机驱动和能量回馈系统中，大都采用单片机或DSP控制器来实现控制，通过变压器隔离变压，实现双向的能量转移。中国专利201120283402.9公开一种隔离的双向DC/DC变换器，包括电流检测电路、电压检测电路、控制器模块、脉宽调制电路和高频双变比变压器，其适用于充/放电DC/DC变比相差较大的系统。但是，该双向DC/DC变换器采用高变比和悬空绕组会引入较大漏感和寄生参数，可能引入电磁兼容问题。此外，该双向DC/DC变换器只控制输出电压、电流，不能满足电池放电均衡时要求双向DC/DC变换器也能控制其放电电流的应用要求。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本申请的目的在于提供一种双向DC/DC变换装置，以解决现有技术采用高变比和悬空绕组可能引入电磁兼容的问题。

本申请的另一目的在于提供一种双向DC/DC变换装置，其能解决现有技术存在的仅能控制输出电压、电流，不能满足电池放电均衡时要求双向DC/DC变换器也能控制其放电电流的应用要求的问题。

为了实现上述目的，本申请提供一种双向DC/DC变换装置，用于对高压电池组内的电池单元进行充放电均衡，其包括：功率变换单元，用于不同电压、电流之间的变换，且其输入端用于与一电压范围一定且具备拉/灌电流能力的输入端电压总线连接，其输出端用于与所述电池单元连接，其中在所述电池单元放电时所述功率变换单元采用至少两级升压；输入电压采样单元，与所述输入端电压总线连接，用于检测所述输入端电压总线的第一电压信号，以利用所述第一电压信号的值判断在所述电池单元均衡放电时是否出现所述输入端电压总线开路过压；输出电压采样单元，与所述电池单元的输出端连接，用于检测功率变换单元的输出端的第二电压信号，以判断所述电池单元处于恒流充电还是恒压充电以及放电时是否出现欠压情况；电流采样及处理单元，与所述功率变换单元连接，用于检测通过所述电池单元的电流信号；PWM控制器单元，与所述功率变换单元、输出电压采样单元、电流采样及处理单元连接，用于产生一定占空比的PWM信号，并根据反馈信号调节PWM信号的占空比；

功能控制单元，与所述输入电压采样单元、PWM控制器单元连接，用于发出使能、放电允许信号及充电允许信号以控制所述PWM控制器单元的运行。

优选地，所述功率变换单元包括：一变压器，所述变压器的原边绕组的一端连接于一第一电容的一端，所述第一电容的另一端连接于一第一二极管的阳极和地，所述变压器的原边绕组的另一端连接于一第一电子开关的一连接端、所述第一二极管的阴极，所述第一电子开关的另一端连接于地；所述变压器的副边绕组的一端连接于一第二电子开关的一连接端，所述变压器的副边绕组的另一端连接于一第三电子开关的一连接端、一电感的一端，所述第二电子开关的另一连接端、所述第三电子开关的另一连接端连接于一采样电阻的一端，所述采样电阻的另一端、所述电感的另一端之间连接一第二电容，并且所述第二电容的两端用于和所述电池单元的两端连接；所述第一电子开关的控制端、所述第二电子开关的控制端、所述第三电子开关的控制端与所述PWM控制器单元连接以接收关断和导通信号，所述采样电阻的两端与所述电流采样及处理单元连接。

优选地，所述第一电子开关、所述第二电子开关、所述第三电子开关为MOS管。

优选地，还包括驱动单元，所述PWM控制器单元通过所述驱动单元与所述第一电子开关、所述第二电子开关、所述第三电子开关连接。

优选地，还包括：反接保护单元，连接于所述功率变换单元和所述电池单元之间，用于保护当所述电池单元反极性接入所述功率变换单元的输出端时，所述功率变换单元的输出端与所述电池单元不导通，以保护所述功率变换单元的输出级和所述电池单元本身。

优选地，所述变压器还包括复位绕组和磁芯，所述复位绕组用于在所述第一电子开关关断期间，将所述磁芯复位，以保证下一次磁化正常进行及不出现饱和；且所述复位绕组的一端连接于一第二二极管的阴极，所述第二二极管的阳极连接于地。