一种电池电路的制作方法

1.本实用新型涉及电池领域，更具体地说，涉及一种电池电路。


背景技术：

2.目前，电池广泛应用在各种领域，包括不间断电源，储能装置，电动汽车，充电桩。而充放电器是电池工作的核心部件，其可靠性和性能决定着系统的可靠性和效率。常用的大功率双母线充放电电路有双管boost电路、电池池化拓扑电路以及隔离的双向全桥拓扑电路。
3.然而这些电路各有优缺点。双管boost电路的缺点在于，任一内管发生损坏，对于n线共通的并联系统，则通过母线电容构成无法切断的不控整流回路，对系统中其他并联在n及母线上的电容长期充电。电池池化拓扑电路的缺点在于，需要在输入端采用两电容进行分压，拓扑容易出现不平衡，而且为了降低内管压降，内管的耐压选择为总电压的一般，外管续流转内管时，内管不同时开通会导致单管过压。双向全桥拓扑电路的缺点在于器件过多、成本过高且控制复杂。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路简单、成本低、效率高并且稳定性高的电池电路。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电池电路，包括：续流储能模块、开关控制模块和输出模块，所述续流储能模块的第一端连接电池正极、第二端连接电池负极、第三端连接所述开关控制模块的第一端、第四端连接所述开关控制模块的第二端，所述开关控制模块的第三端连接正母线、第四端连接负母线，所述输出模块的第一端连接所述正母线、第二端连接所述负母线、第三端连接n线。
6.在本实用新型所述的电池电路中，所述电池电路为充放电电路，所述续流储能模块包括第一电感、第二电感和第一开关管，所述第一电感的第一端连接所述电池正极、第二端连接所述第一开关管的漏极、所述第一开关管的源极连接所述第二电感的第一端，所述第二电感的第二端连接所述电池负极，所述第一开关管的栅极接收控制信号。
7.在本实用新型所述的电池电路中，所述开关控制模块包括第二开关管和第三开关管，所述第二开关管的源极连接所述第一开关管的漏极、漏极连接所述正母线、栅极接收所述控制信号，所述第三开关管的漏极连接所述第一开关管的源极、源极连接所述负母线、栅极接收所述控制信号。
8.在本实用新型所述的电池电路中，所述电池电路为充放电电路，所述续流储能模块包括第四开关管、第五开关管和第二电感，所述第四开关管的漏极连接所述电池正极、源极连接所述第二电感的第一端、栅极接收所述控制信号，所述第五开关管的源极连接所述电池负极、漏极连接所述第二电感的第二端、栅极接收所述控制信号。
9.在本实用新型所述的电池电路中，所述开关控制模块包括第六开关管和第七开关
管，所述第六开关管的源极连接所述第五开关管的漏极、漏极连接所述正母线、栅极接收所述控制信号，所述第七开关管的漏极连接所述第四开关管的源极、源极连接所述负母线、栅极接收所述控制信号。
10.在本实用新型所述的电池电路中，所述电池电路为放电电路，所述续流储能模块包括第三电感、第四电感和第八开关管，所述第三电感的第一端连接所述电池正极、第二端连接所述第八开关管的漏极、所述第八开关管的源极连接所述第四电感的第一端，所述第四电感的第二端连接所述电池负极，所述第八开关管的栅极接收控制信号。
11.在本实用新型所述的电池电路中，所述开关控制模块包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阳极连接所述第八开关管的漏极、阴极连接所述正母线，所述第二二极管的阴极连接所述第八开关管的源极、阳极连接所述负母线。
12.在本实用新型所述的电池电路中，所述电池电路为充电电路，所述续流储能模块包括第五电感、第六电感和第三二极管，所述第五电感的第一端连接所述电池正极、第二端连接所述第三二极管的阴极，所述第六电感的第一端连接所述电池负极、第二端连接所述第三二极管的阳极。
13.在本实用新型所述的电池电路中，所述开关控制模块包括第九开关管和第十开关管，所述第九开关管的源极连接所述第三二极管的阴极、漏极连接所述正母线、栅极接收所述控制信号，所述第十开关管的漏极连接所述第三二极管的阳极、源极连接所述负母线、栅极接收所述控制信号。
14.在本实用新型所述的电池电路中，所述输出模块包括第一电容和第二电容，所述第一电容的第一端连接所述正母线、第二端连接所述n线和所述第二电容的第一端，所述第二电容的第二端连接所述负母线。
15.本实用新型的电池电路相较于双管boost电路，克服了开关控制模块中的开关器件存在损坏导致整个电路崩溃的缺陷；相较于电池池化拓扑电路节省了分压电容，并且避免了开关器件不同步时过压损坏问题，因此稳定性高。同时，本实用新型的电池电路相较于隔离的双向全桥拓扑电路，电路简单，成本低并且效率高。
附图说明
16.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
17.图1是本实用新型的电池电路的第一优选实施例的原理框图；
18.图2本实用新型的充放电电路的优选实施例的电路图；
19.图3是图2所示的充放电电路的放电拓扑示意图；
20.图4是图2所示的充放电电路的充电拓扑示意图；
21.图5是本实用新型的充放电电路的又一优选实施例的电路图；
22.图6本实用新型的放电电路的优选实施例的电路图；
23.图7本实用新型的充电电路的优选实施例的电路图。
具体实施方式
24.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。
25.图1是本实用新型的电池电路的第一优选实施例的原理框图。如图1所示，所述电池电路包括：续流储能模块100、开关控制模块200和输出模块300。所述续流储能模块100的第一端连接电池正极、第二端连接电池负极、第三端连接所述开关控制模块200的第一端、第四端连接所述开关控制模块200的第二端。所述开关控制模块200的第三端连接正母线、第四端连接负母线。所述输出模块300的第一端连接所述正母线、第二端连接所述负母线、第三端连接n线。
26.在本优选实施例中，所述续流储能模块100可以采用任何适合的开关器件和续流电感构建，所述开关控制模块200可以采用任何适合的开关器件，例如开关管、二极管构建，而所述输出模块300可以采用任何适合的输出电容模块，输出电容电感模块等等构建。本实用新型的电池电路可以用作充电电路，放电电路以及充放电电路。
27.因此，在本实用新型的电池电路中，开关控制模块并不连接n线，而是输出模块连接n线，因此不存在开关控制模块中的开关器件与n线连接的情况，因此即使开关控制模块中的开关器件存在损坏，影响只在电池侧，采用电路保护装置如保险或断路器即可保护，不存在电池电压通过损坏开关器件、n线的情况，也不存在系统内并联在n线与母线间电容，外二极管持续给母线电容充电的情况。
28.本实用新型的电池电路相较于双管boost电路，克服了开关控制模块中的开关器件存在损坏导致整个电路崩溃的缺陷；相较于电池池化拓扑电路节省了分压电容，并且避免了开关器件不同步时过压损坏问题，因此稳定性高。同时，本实用新型的电池电路相较于隔离的双向全桥拓扑电路，电路简单，成本低并且效率高。
29.进一步地，本实用新型的电池电路可以用作充电电路，放电电路以及充放电电路。图2本实用新型的充放电电路的优选实施例的电路图。如图2所示，所述充放电电路包括：续流储能模块100、开关控制模块200和输出模块300。如图2所示，所述续流储能模块100包括电感l1、电感l2和开关管q2，所述电感l1的第一端连接所述电池正极bat 、第二端连接所述开关管q2的漏极、所述开关管q2的源极连接所述电感l2的第一端，所述电感l2的第二端连接所述电池负极bat-，所述开关管q2的栅极接收控制信号。在图2所示优选实施例中，所述开关管q1-q3的源极和漏极之间分别设置续流二极管d1-d3。当然，在本实用新型的其他优选实施例中，所述开关管q1-q3可以包括由串联或者并联开关管构成的开关管模组。
30.如图2所示，所述开关控制模块200包括开关管q1和开关管q3，所述开关管q1的源极连接所述开关管q2的漏极、漏极连接所述正母线bus 、栅极接收所述控制信号，所述开关管q3的漏极连接所述开关管q2的源极、源极连接所述负母线bus-、栅极接收所述控制信号。所述输出模块300包括电容c1和电容c2，所述电容c1的第一端连接所述正母线bus 、第二端连接所述n线和所述电容c2的第一端，所述电容c2的第二端连接所述负母线bus-。
31.图3是图2所示的充放电电路的放电拓扑示意图。图4是图2所示的充放电电路的充电拓扑示意图。下面结合图3和4对图2所示的充放电电路的原理说明如下。
32.如图3所示，在所述充放电电路的放电时，发送控制信号到开关管q1-q3控制所述开关管q1、q3长断，而开关管q2开通或者关断。在所述开关管q2开通时，电流流经电感l1、开关管q2和电感l2为电感蓄能(电流流向参见图3中实线所示)。而开关管q2关断时，电流流经电感l1、二极管d1、电容c1、电容c2、二极管d3和电感l2给电容充电(电流流向参见图3中虚
线所示)。
33.如图4所示，在所述充放电电路的充电时，发送控制信号到开关管q1-q3控制所述开关管q2长断，而开关管q1和q3开通或者关断。在开关管q1和q3开通时，通过开关管q1、电感l1和l2以及开关管q3给电池充电，同时给电感储能(电流流向参见图4中实线所示)而开关管q1和q3关断时，通过电感l1、续流二极管d2以及电感l2给电池续流充电((电流流向参见图4中虚线所示)。
34.因此，在本实用新型中，通过使用耐压性更高的开关管，不再需要输入端的电容分压，且采用单个开关管q2作为内管，无需考虑外管开关管q1和q2续流转换内管开通不同时时，单一内管承受双母线电压。并且由于只有单个开关管q2，不存在内管重点与n线连接，因此即使内管存在损坏，影响只在电池侧，电路保护装置如保险或断路器即可保护，不存在电池电压通过损坏内管、n线，系统内并联在n与母线间电容，外二极管持续给母线电容充电的情况。
35.因此，本实用新型仅使用三个开关器件，即开关管q1-q3就实现了双向充放电器，较传统拓扑有大幅减少，有利于低成本和高效，且同时解决了传统的两线电池充放电器拓扑存在单一损坏导致系统崩溃的问题；双内管拓扑电压不均衡和开关不同步会出现损坏的问题。
36.图5是本实用新型的充放电电路的又一优选实施例的电路图。图5是在图2所示实施例基础上，变换电感和开关管的位置所得，其原理类似，在此就不再累述，只对其电路结构说明如下。
37.如图5所示，所述电池电路包括：续流储能模块100、开关控制模块200和输出模块300。如图5所示，所述续流储能模块100包括开关管q2、开关管q4和电感l1，所述开关管q2的漏极连接所述电池正极bat 、源极连接所述电感l1的第一端、栅极接收所述控制信号，所述开关管q4的源极连接所述电池负极bat-、漏极连接所述电感l1的第二端、栅极接收所述控制信号。
38.所述开关控制模块200包括开关管q1和开关管q3，所述开关管q1的源极连接所述开关管q4的漏极、漏极连接所述正母线bus 、栅极接收所述控制信号，所述开关管q3的漏极连接所述开关管q2的源极、源极连接所述负母线bus-、栅极接收所述控制信号。在本优选实施例中，所述开关管q1-q4的源极和漏极之间可以设置续流二极管d1-d4。当然，也可以不设置。所述输出模块300包括电容c1和电容c2，所述电容c1的第一端连接所述正母线bus 、第二端连接所述n线和所述电容c2的第一端，所述电容c2的第二端连接所述负母线bus-。
39.图6本实用新型的放电电路的优选实施例的电路图。所述放电电路包括：续流储能模块100、开关控制模块200和输出模块300。如图6所示，所述续流储能模块100包括电感l1、电感l2和开关管q2，所述电感l1的第一端连接所述电池正极bat 、第二端连接所述开关管q2的漏极、所述开关管q2的源极连接所述电感l2的第一端，所述电感l2的第二端连接所述电池负极bat-，所述开关管q2的栅极接收控制信号。所述开关管q2的源极和漏极之间连接续流二极管d2。所述开关控制模块200包括二极管d1和二极管d3，所述二极管d1的阳极连接所述开关管q2的漏极、阴极连接所述正母线bus ，所述二极管d3的阴极连接所述开关管q2的源极、阳极连接所述负母线bus-。所述输出模块300包括电容c1和电容c2，所述电容c1的第一端连接所述正母线bus 、第二端连接所述n线和所述电容c2的第一端，所述电容c2的第
二端连接所述负母线bus-。在图6所示实施例中，其原理与图3所示类似，在此就不再累述了。
40.图7本实用新型的充电电路的优选实施例的电路图。所述充电电路包括：续流储能模块100、开关控制模块200和输出模块300。如图7所示，所述续流储能模块100包括电感l1、电感l2和二极管d2，所述电感l1的第一端连接所述电池正极bat 、第二端连接所述二极管d2的阴极，所述电感l2的第一端连接所述电池负极bat-、第二端连接所述二极管d2的阳极。所述开关控制模块200包括开关管q1和开关管q3，所述开关管q1的源极连接所述二极管d2的阴极、漏极连接所述正母线bus 、栅极接收所述控制信号，所述开关管q3的漏极连接所述二极管d2的阳极、源极连接所述负母线bus-、栅极接收所述控制信号。所述开关管q1和q3的源极和漏极之间连接续流二极管d1和d3。所述输出模块300包括电容c1和电容c2，所述电容c1的第一端连接所述正母线bus 、第二端连接所述n线和所述电容c2的第一端，所述电容c2的第二端连接所述负母线bus-。在图6所示实施例中，其原理与图4所示类似，在此就不再累述了。
41.本实用新型的电池电路相较于双管boost电路，克服了开关控制模块中的开关器件存在损坏导致整个电路崩溃的缺陷；相较于电池池化拓扑电路节省了分压电容，并且避免了开关器件不同步时过压损坏问题，因此稳定性高。同时，本实用新型的电池电路相较于隔离的双向全桥拓扑电路，电路简单，成本低并且效率高。在本实用新型的进一步的优选实施例中，本实用新型的电池电路可以用作充电电路，放电电路以及充放电电路，因此应用灵活，可以适应不同场景需求。
42.虽然本实用新型是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本实用新型做各种修改，而不脱离本实用新型的范围。因此，本实用新型不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本实用新型权利要求范围内的全部实施方式。
43.以上所述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。

技术特征：
1.一种电池电路，其特征在于，包括：续流储能模块、开关控制模块和输出模块，所述续流储能模块的第一端连接电池正极、第二端连接电池负极、第三端连接所述开关控制模块的第一端、第四端连接所述开关控制模块的第二端，所述开关控制模块的第三端连接正母线、第四端连接负母线，所述输出模块的第一端连接所述正母线、第二端连接所述负母线、第三端连接n线；所述电池电路为充放电电路，所述续流储能模块包括第一电感、第二电感和第一开关管，所述第一电感的第一端连接所述电池正极、第二端连接所述第一开关管的漏极、所述第一开关管的源极连接所述第二电感的第一端，所述第二电感的第二端连接所述电池负极，所述第一开关管的栅极接收控制信号。2.根据权利要求1所述的电池电路，其特征在于，所述开关控制模块包括第二开关管和第三开关管，所述第二开关管的源极连接所述第一开关管的漏极、漏极连接所述正母线、栅极接收所述控制信号，所述第三开关管的漏极连接所述第一开关管的源极、源极连接所述负母线、栅极接收所述控制信号。3.一种电池电路，其特征在于，包括：续流储能模块、开关控制模块和输出模块，所述续流储能模块的第一端连接电池正极、第二端连接电池负极、第三端连接所述开关控制模块的第一端、第四端连接所述开关控制模块的第二端，所述开关控制模块的第三端连接正母线、第四端连接负母线，所述输出模块的第一端连接所述正母线、第二端连接所述负母线、第三端连接n线；所述电池电路为充放电电路，所述续流储能模块包括第四开关管、第五开关管和第二电感，所述第四开关管的漏极连接所述电池正极、源极连接所述第二电感的第一端、栅极接收控制信号，所述第五开关管的源极连接所述电池负极、漏极连接所述第二电感的第二端、栅极接收所述控制信号。4.根据权利要求3所述的电池电路，其特征在于，所述开关控制模块包括第六开关管和第七开关管，所述第六开关管的源极连接所述第五开关管的漏极、漏极连接所述正母线、栅极接收所述控制信号，所述第七开关管的漏极连接所述第四开关管的源极、源极连接所述负母线、栅极接收所述控制信号。5.一种电池电路，其特征在于，包括：续流储能模块、开关控制模块和输出模块，所述续流储能模块的第一端连接电池正极、第二端连接电池负极、第三端连接所述开关控制模块的第一端、第四端连接所述开关控制模块的第二端，所述开关控制模块的第三端连接正母线、第四端连接负母线，所述输出模块的第一端连接所述正母线、第二端连接所述负母线、第三端连接n线；所述电池电路为放电电路，所述续流储能模块包括第三电感、第四电感和第八开关管，所述第三电感的第一端连接所述电池正极、第二端连接所述第八开关管的漏极、所述第八开关管的源极连接所述第四电感的第一端，所述第四电感的第二端连接所述电池负极，所述第八开关管的栅极接收控制信号。6.根据权利要求5所述的电池电路，其特征在于，所述开关控制模块包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阳极连接所述第八开关管的漏极、阴极连接所述正母线，所述第二二极管的阴极连接所述第八开关管的源极、阳极连接所述负母线。7.一种电池电路，其特征在于，包括：续流储能模块、开关控制模块和输出模块，所述续流储能模块的第一端连接电池正极、第二端连接电池负极、第三端连接所述开关控制模块的第一端、第四端连接所述开关控制模块的第二端，所述开关控制模块的第三端连接正母线、第四端连接负母线，所述输出模块的第一端连接所述正母线、第二端连接所述负母线、
第三端连接n线；所述电池电路为充电电路，所述续流储能模块包括第五电感、第六电感和第三二极管，所述第五电感的第一端连接所述电池正极、第二端连接所述第三二极管的阴极，所述第六电感的第一端连接所述电池负极、第二端连接所述第三二极管的阳极。8.根据权利要求7所述的电池电路，其特征在于，所述开关控制模块包括第九开关管和第十开关管，所述第九开关管的源极连接所述第三二极管的阴极、漏极连接所述正母线、栅极接收控制信号，所述第十开关管的漏极连接所述第三二极管的阳极、源极连接所述负母线、栅极接收所述控制信号。9.根据权利要求1-8中任意一项所述的电池电路，其特征在于，所述输出模块包括第一电容和第二电容，所述第一电容的第一端连接所述正母线、第二端连接所述n线和所述第二电容的第一端，所述第二电容的第二端连接所述负母线。

技术总结
一种电池电路，包括：续流储能模块、开关控制模块和输出模块，所述续流储能模块的第一端连接电池正极、第二端连接电池负极、第三端连接所述开关控制模块的第一端、第四端连接所述开关控制模块的第二端，所述开关控制模块的第三端连接正母线、第四端连接负母线，所述输出模块的第一端连接所述正母线、第二端连接所述负母线、第三端连接N线。本实用新型的电池电路相较于双管BOOST电路，克服了开关控制模块中的开关器件存在损坏导致整个电路崩溃的缺陷；相较于电池池化拓扑电路节省了分压电容，并且避免了开关器件不同步时过压损坏问题，因此稳定性高。同时，本实用新型的电池电路相较于隔离的双向全桥拓扑电路，电路简单，成本低并且效率高。效率高。效率高。


技术研发人员：马健 陈宗辉 霍陆昱
受保护的技术使用者：维谛公司
技术研发日：2021.11.29
技术公布日：2022/5/25