本發(fā)明涉及動力系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種充放電裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

動力電池是一種用來提供動力來源的蓄電池，在如汽車和摩托車行業(yè)、工業(yè)電力系統(tǒng)以及電動汽車和電動自行車行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。動力電池具有超長壽命、使用安全、可大電流快速充放電、容量大、體積小和重量輕等諸多優(yōu)點。動力電池有很多種類，如：磷酸鐵鋰電池、鎳氫充電電池等。

現(xiàn)有技術(shù)中，以采用動力電池的汽車為例，動力電池的充電過程主要為：市電交流電壓信號(例如：AC220V)經(jīng)過整流電路初步整流為脈動直流電壓信號，所述脈動直流電壓信號輸入至直流-直流轉(zhuǎn)換電路，輸出恒壓信號或者恒流信號向動力電池充電，動力電池充電裝置中的第一直流-直流轉(zhuǎn)換電路一般包括全橋電路和整流二極管。

所述動力電池放電過程主要包括直流-交流轉(zhuǎn)換和直流-直流轉(zhuǎn)換兩個過程。其中的直流-直流轉(zhuǎn)換過程為：動力電池放電時，動力電池輸出的高壓直流信號經(jīng)過直流-直流轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換成恒壓直流信號(例如：12V)為整車低壓用電系統(tǒng)供電，動力電池放電裝置中的直流-直流轉(zhuǎn)換電路一般包括全橋電路和同步整流電路。

根據(jù)以上動力電池的充、放電過程分析可知，現(xiàn)有技術(shù)的動力電池充電裝置與放電裝置通常作為兩個獨立裝置，成本、體積和重量較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)的動力電池充電裝置與放電裝置獨立而帶來的成本、體積和重點的增加和電能利用率損失的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供一種充放電裝置，所述充放電裝置包括：

高壓交流端；

低壓直流端；

高壓直流端，與動力電池耦接；

第一整流電路，適于將所述高壓交流端輸出的高壓交流信號整流為第一直流電壓信號；

逆變電路，適于將所述第一直流電壓信號逆變?yōu)榈谝唤涣麟妷盒盘枺?/p>

第一電壓變換器，適于將所述第一交流信號變換為第二交流信號；

整流/逆變電路，適于將所述第二交流電壓信號整流輸出為第二直流電壓信號，或反向地，將輸入其內(nèi)的第三直流電壓信號逆變輸出為第三交流電壓信號；

可控開關(guān)，第一端連接于所述第一電壓變換器的第一輸出端，第二端連接所述整流/逆變電路，可受控打開或關(guān)閉，適于控制所述第一電壓變換器與所述整流/逆變電路是否電連接；

升降壓雙向直流變換電路，電連接于所述整流/逆變電路和所述高壓直流端之間，適于將所述整流/逆變電路輸出的所述第二直流電壓信號進(jìn)行降壓變換輸出至所述高壓直流端，或者反向地，將所述高壓直流端輸出的高壓直流信號做升壓變換輸出的所述第三直流電壓信號輸入至所述整流/逆變電路；

第二電壓變換器，分別電連接于所述第一電壓變換器的第二端和所述整流/逆變電路，適于將所述第三交流電壓信號進(jìn)行降壓變換輸出第五交流電壓信號；

第二整流電路，適于將所述第五交流電壓信號進(jìn)行整流輸出至所述低壓直流端。

可選的，所述第二電壓變換器還適于將所述第二交流電壓信號進(jìn)行降壓變換輸出第四交流電壓信號；所述第二整流電路適于將所述第二電壓變換器輸出的所述第四交流電壓信號進(jìn)行整流輸出至所述低壓直流端。

可選的，所述第一整流電路包括第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管，組成整流橋；

所述第一二極管正極連接所述第二二極管負(fù)極，所述第三二極管正極連 接所述第四二極管負(fù)極，所述第一二極管與所述第三二極管負(fù)極相連，所述第二二極管與所述第四二極管相連；所述高壓交流端耦接到所述第三二極管的正極與所述第一二極管的正極之間。

可選的，所述第一整流電路還包括：第一電容，耦接于所述第三二極管負(fù)極和所述第四二極管正極之間。

可選的，所述逆變電路包括：

第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管、第三場效應(yīng)管及第四場效應(yīng)管，組成橋式電路；所述第一場效應(yīng)管源極連接所述第二場效應(yīng)管漏極，所述第三場效應(yīng)管源極連接所述第四場效應(yīng)管漏極；所述第一場效應(yīng)管漏極與所述第三場效應(yīng)管漏極均連接所述第三二極管的負(fù)極；所述第二場效應(yīng)管源極與所述第四場效應(yīng)管源極均連接所述第四二極管的正極；

所述第一場效應(yīng)管源極與所述第三場效應(yīng)管源極之間耦接所述第一電壓變換器的輸入端并輸出所述第一交流電壓信號。

可選的，所述整流/逆變電路為全橋電路。

可選的，所述全橋電路包括：第五場效應(yīng)管、第六場效應(yīng)管、第七場效應(yīng)管和第八場效應(yīng)管；

所述第五場效應(yīng)管源極連接所述第六場效應(yīng)管漏極，所述第七場效應(yīng)管源極連接所述第八場效應(yīng)管漏極；所述第五場效應(yīng)管漏極與所述第七場效應(yīng)管漏極相連，所述第六場效應(yīng)管源極與所述第八場效應(yīng)管源極相連；

所述第五場效應(yīng)管源極連接所述第二電壓變換器的第一輸入端和所述可控開關(guān)的第二端，所述第七場效應(yīng)管源極連接第二電壓變換器的第二輸入端和所述第一電壓變換器的第二輸出端。

可選的，所述升降壓雙向直流變換電路包括：

第二電容，適于對所述第二直流電壓信號或所述第三直流電壓信號進(jìn)行穩(wěn)壓，所述第二電容的第一端連接所述第五場效應(yīng)管漏極，所述第二電容的第二端連接所述第六場效應(yīng)管源極；

第九場效應(yīng)管、第十場效應(yīng)管和續(xù)流電感，適于對所述第二直流電壓信 號進(jìn)行降壓或?qū)λ龈邏褐绷鞫溯敵龅乃龈邏褐绷餍盘栠M(jìn)行升壓；

所述第十場效應(yīng)管的漏極連接所述第二電容第一端，源極連接所述續(xù)流電感第一端和所述第九場效應(yīng)管漏極，所述第九場效應(yīng)管源極連接所述第二電容第二端；所述續(xù)流電感第二端和所述第九場效應(yīng)管源極耦合至所述高壓直流端。

可選的，所述可控開關(guān)是一場效應(yīng)管。

可選的，所述第二整流電路包括：第十二場效應(yīng)管和第十三場效應(yīng)管；

所述第十二場效應(yīng)管和第十三場效應(yīng)管的漏極分別連接所述第二電壓變換器的第二輸出端和第一輸出端，所述第十二場效應(yīng)管和第十三場效應(yīng)管源極相連；所述第二電壓變換器的第三輸出端與所述第十三場效應(yīng)管的源極耦接所述低壓直流端。

可選的，所述第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管、第三場效應(yīng)管、第四場效應(yīng)管、第五場效應(yīng)管、第六場效應(yīng)管、第七場效應(yīng)管、第八場效應(yīng)管、第九場效應(yīng)管、第十場效應(yīng)管、第十二場效應(yīng)管和第十三場效應(yīng)管是功率場效應(yīng)管。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例還提供一種如以上所述的充放電裝置控制方法，包括：

當(dāng)所述高壓交流端不存在電壓時，控制所述充放電裝置進(jìn)入放電模式：

控制所述可控開關(guān)斷開，使所述第一電壓變換器與所述整流/逆變電路及第二電壓變換器斷開；

控制所述逆變電路不工作；

所述升降壓雙向直流變換電路在第一控制信號控制下，對所述高壓直流信號進(jìn)行升壓處理，得到所述第三直流電壓信號；

所述整流/逆變電路在第二控制信號控制下，對所述第三直流電壓信號進(jìn)行逆變處理，得到所述第三交流電壓信號；

所述第二電壓變換器對所述第三交流電壓信號進(jìn)行電壓變換后，得到所述第五交流電壓信號；

所述第二整流電路在第三控制信號控制下，對所述第五交流電壓信號進(jìn)行整流處理，并傳輸至所述低壓直流端；

當(dāng)所述高壓直流端電壓低于第一閾值，控制所述充放電裝置結(jié)束放電；

當(dāng)所述高壓交流端存在電壓時，控制所述充放電裝置進(jìn)入充電模式：

控制所述可控開關(guān)閉合，使所述第一電壓變換器與所述整流/逆變電路及第二電壓變換器導(dǎo)通；

所述逆變電路在第四控制信號控制下，對所述第一直流電壓信號進(jìn)行逆變處理，得到所述第一交流電壓信號；

所述第一電壓變換器對所述第一交流電壓信號進(jìn)行電壓變換后，得到所述第二交流電壓信號；

所述整流/逆變電路在第五控制信號控制下，對所述第二交流電壓信號進(jìn)行整流處理，得到所述第二直流電壓信號；

所述升降壓雙向直流變換電路在第六控制信號控制下，對所述第二直流電壓信號進(jìn)行降壓處理，并傳輸至所述高壓直流端；

當(dāng)所述高壓直流端電壓高于第三閾值，控制所述充放電裝置結(jié)束向高壓直流端充電。

可選的，當(dāng)所述高壓交流端存在電壓時，控制所述充放電裝置進(jìn)入充電模式，還包括：

所述第二電壓變換器對所述第二交流電壓信號進(jìn)行電壓變換后，得到所述第四交流電壓信號；

所述第二整流電路在第七控制信號控制下，對所述第四交流電壓信號進(jìn)行整流處理，并傳輸至所述低壓直流端；

當(dāng)所述低壓直流端電壓高于第二閾值，控制所述第二整流電路停止工作。

可選的，在控制所述充放電裝置進(jìn)入充電模式之前，還包括：確定所述動力電池滿足充電條件。

可選的，確定所述動力電池滿足充電條件，包括：確定所述動力電池的 電量狀態(tài)在預(yù)設(shè)區(qū)間內(nèi)且所述動力電池所處環(huán)境溫度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。

可選的，所述第十場效應(yīng)管的漏極連接所述第二電容第一端，源極連接所述續(xù)流電感第一端和所述第九場效應(yīng)管漏極，所述第九場效應(yīng)管源極連接所述第二電容第二端；所述續(xù)流電感第二端和所述第九場效應(yīng)管源極耦合至所述高壓直流端；

所述第一控制信號包括：第九脈寬調(diào)制信號和第十電平電壓信號。

可選的，所述第五場效應(yīng)管源極連接所述第六場效應(yīng)管漏極，所述第七場效應(yīng)管源極連接所述第八場效應(yīng)管漏極；所述第五場效應(yīng)管漏極與所述第七場效應(yīng)管漏極相連，所述第六場效應(yīng)管源極與所述第八場效應(yīng)管源極相連；

所述第二控制信號包括：第五脈寬調(diào)制信號、第六脈寬調(diào)制信號、第七脈寬調(diào)制信號和第八脈寬調(diào)制信號。

可選的，所述第一場效應(yīng)管源極連接所述第二場效應(yīng)管漏極，所述第三場效應(yīng)管源極連接所述第四場效應(yīng)管漏極；所述第一場效應(yīng)管漏極與所述第三場效應(yīng)管漏極相連；所述第二場效應(yīng)管源極與所述第四場效應(yīng)管源極相連；

所述第四控制信號包括：第一脈寬調(diào)制信號、第二脈寬調(diào)制信號、第三脈寬調(diào)制信號和第四脈寬調(diào)制信號。

可選的，所述第六控制信號包括：第九電平電壓信號和第十脈寬調(diào)制信號。

可選的，所述第三控制信號、第五控制信號、所述第七控制信號是脈寬調(diào)制信號。

可選的，當(dāng)所述充放電裝置進(jìn)于放電模式時，

控制所述第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管、第三場效應(yīng)管和第四場效應(yīng)管斷開；

向所述第十場效應(yīng)管的柵極輸入所述第十電平電壓信號，控制所述第十場效應(yīng)管斷開；向所述第九場效應(yīng)管的柵極輸入所述第九脈寬調(diào)制信號，控制所述升降壓雙向直流變換電路進(jìn)行升壓處理，得到所述第三直流電壓信號；

向所述第五場效應(yīng)管、第六場效應(yīng)管、第七場效應(yīng)管和第八場效應(yīng)管的 柵極分別輸入所述第五脈寬調(diào)制信號、所述第六脈寬調(diào)制信號、所述第七脈寬調(diào)制信號和所述第八脈寬調(diào)制信號，控制所述第五脈寬調(diào)制信號和所述第六脈寬調(diào)制信號相位互補(bǔ)，控制所述第七脈寬調(diào)制信號和所述第八脈寬調(diào)制信號相位互補(bǔ)，控制所述第七脈寬調(diào)制信號比所述第五脈寬調(diào)制信號相位落后第一預(yù)設(shè)角度；使所述第五場效應(yīng)管、第六場效應(yīng)管、第七場效應(yīng)管和第八場效應(yīng)管對所述第三直流電壓信號進(jìn)行移相逆變處理，得到所述第三交流電壓信號；

向所述第十二場效應(yīng)管和第十三場效應(yīng)管輸入所述第三控制信號，控制所述第三控制信號與所述第五交流信號相位同步，所述第十二場效應(yīng)管和第十三場效應(yīng)管對所述第五交流信號進(jìn)行同步整流處理，并傳輸至所述低壓直流端。

可選的，當(dāng)所述充放電裝置進(jìn)入充電模式時，

分別向所述第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管、第三場效應(yīng)管和第四場效應(yīng)管的柵極輸入所述第一脈寬調(diào)制信號、所述第二脈寬調(diào)制信號、所述第三脈寬調(diào)制信號和所述第四脈寬調(diào)制信號；控制所述第一脈寬調(diào)制信號和所述第二脈寬調(diào)制信號相位互補(bǔ)，控制所述第三脈寬調(diào)制信號和所述第四脈寬調(diào)制信號相位互補(bǔ)，控制所述第三脈寬調(diào)制信號比所述第一脈寬調(diào)制信號相位落后第二預(yù)設(shè)角度；使所述第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管、第三場效應(yīng)管和第四場效應(yīng)管對所述第一直流電壓信號進(jìn)行移相逆變處理，得到所述第一交流電壓信號；

分別向所述第五場效應(yīng)管、第六場效應(yīng)管、第七場效應(yīng)管和第八場效應(yīng)管的柵極輸入第五控制信號，控制所述第五控制信號的相位同步于所述第二交流信號，所述第五場效應(yīng)管、第六場效應(yīng)管、第七場效應(yīng)管和第八場效應(yīng)管對所述第二交流信號進(jìn)行同步整流處理，得到所述第二直流電壓信號；

向所述第九場效應(yīng)管輸入所述第九電平電壓信號，控制所述第九場效應(yīng)管閉合，向所述第十場效應(yīng)管的柵極輸入所述第十脈寬調(diào)整信號，控制所述升降壓雙向直流變換電路對所述第二直流信號進(jìn)行降壓變換；

向所述第十二場效應(yīng)管和第十三場效應(yīng)管的柵極分別輸入所述第七控制 信號，控制所述第七控制信號與所述第四交流信號相位同步，所述第十二場效應(yīng)管和第十三場效應(yīng)管對所述第四交流信號進(jìn)行同步整流處理，并傳輸至所述低壓直流端。

可選的，當(dāng)所述低壓直流端電壓高于第二閾值，控制所述第十二場效應(yīng)管和第十三場效應(yīng)管斷開。

可選的，所述第三控制信號、第五控制信號、所述第七控制信號、第一脈寬調(diào)制信號、第二脈寬調(diào)制信號、第三脈寬調(diào)制信號、第四脈寬調(diào)制信號、第五脈寬調(diào)制信號、第六脈寬調(diào)制信號、第七脈寬調(diào)制信號、第八脈寬調(diào)制信號、第九脈寬調(diào)制信號和第十脈寬調(diào)制信號的頻率相同。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例的技術(shù)方案具有以下有益效果：

充電過程和放電過程可以共用所述整流/逆變電路及所述升降壓雙向直流變換電路，實現(xiàn)了在單一裝置中完成動力電池的充電與放電，整體上減少了充、放電裝置中半導(dǎo)體器件的數(shù)量，降低了充放電裝置的成本、體積和重量。

進(jìn)一步，向所述低壓直流端充電必需的所述第二電壓變換器和所述第二整流電路，連接于所述整流/逆變電路，可控連接與所述第一電壓變換器，相比只能由所述高壓直流端向所述低壓直流端充電，還實現(xiàn)了從所述高壓交流端也可以向所述低壓直流端充電。

進(jìn)一步，采用功率場效應(yīng)管作為整流器件，與整流二極管相比器件損耗小，故可以提高所述充放電裝置的電能利用率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明充放電裝置一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明充放電裝置處于充電模式時的工作原理圖。

圖3是本發(fā)明充放電裝置處于放電模式時的工作原理圖。

圖4是本發(fā)明充放電裝置一種實施例的電路圖。

具體實施方式

如背景技術(shù)部分所述，現(xiàn)有技術(shù)的動力電池的充、放電裝置作為兩個獨 立裝置設(shè)置帶來了成本、體積和重量的增加。

本發(fā)明提供一種充放電裝置及其控制方法，實現(xiàn)了在單一裝置中完成動力電池的充電與放電，降低了動力電池充、放電裝置的成本、體積和重量，還進(jìn)一步提高了電能利用率。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和有益效果能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細(xì)的說明。

請參見圖1，本發(fā)明提供一種充放電裝置實施例，包括：

高壓交流端109、低壓直流端110和高壓直流端111；高壓直流端111與動力電池耦接，高壓交流端109輸出的高壓交流信號為市電信號(例如：AC220V)，輸入低壓直流端輸出低壓直流信號(例如：12V)；

第一整流電路101，適于將所述高壓交流端109輸出的高壓交流信號整流為第一直流電壓信號，所述第一直流電壓信號是一種脈動直流電壓信號；

逆變電路102，適于將所述第一直流電壓信號逆變?yōu)榈谝唤涣麟妷盒盘?，所述第一交流電壓信號是類方波交流信號?/p>

第一電壓變換器103，適于將所述第一交流信號變換為第二交流信號；

整流/逆變電路105，可雙向工作，適于將所述第二交流電壓信號整流輸出為第二直流電壓信號，或反向地，將輸入其內(nèi)的第三直流電壓信號逆變輸出為第三交流電壓信號；所述第二直流電壓信號是近似恒壓的脈動直流信號；所述第三交流信號是類方波交流信號；

可控開關(guān)104，具有三個端口，第一端連接于所述第一電壓變換器103的第一輸出端，第二端連接所述整流/逆變電路105，可受控打開或關(guān)閉，適于控制所述第一電壓變換器103與所述整流/逆變電路105是否電連接，第三端是控制端，可接收控制信號以控制可控開關(guān)104斷開或者閉合；

升降壓雙向直流變換電路106，可雙向工作，電連接于所述整流/逆變電路105和所述高壓直流端111之間，適于將所述整流/逆變電路105輸出的所述第二直流電壓信號進(jìn)行降壓變換輸出至所述高壓直流端111，或者反向地，將所述高壓直流端111輸出的高壓直流信號做升壓變換輸出的所述第三直流 電壓信號輸入至所述整流/逆變電路105；所述第三直流電壓信號是一種恒壓直流信號；

第二電壓變換器107，分別電連接于所述第一電壓變換器103的第二端和所述整流/逆變電路105，適于將所述第三交流電壓信號進(jìn)行降壓變換輸出第五交流電壓信號；

第二整流電路108，適于將所述第二電壓變換器輸出的所述第五交流電壓信號進(jìn)行整流為恒壓信號輸出至所述低壓直流端110。

本實施例的充電過程和放電過程可以共用所述整流/逆變電路105及所述升降壓雙向直流變換電路106，實現(xiàn)了在單一裝置中完成動力電池的充電與放電，整體上減少了充、放電裝置中半導(dǎo)體器件的數(shù)量，降低了充放電裝置的成本、體積和重量。

在本實施例中，所述第二電壓變換器107還適于接收所述第二交流電壓信號，對其進(jìn)行降壓變換后輸出第四交流電壓信號；所述第二整流電路108還適于將所述第二電壓變換器107輸出的所述第四交流電壓信號進(jìn)行整流，整流后輸出的直流信號傳輸至所述低壓直流端110。

向所述低壓直流端充電必需的所述第二電壓變換器107和所述第二整流電路108，連接于所述整流/逆變電路105，可控連接與所述第一電壓變換器103，相比只能由所述高壓直流端111向所述低壓直流端110充電，還實現(xiàn)了從所述高壓交流端109也可以向所述低壓直流端110充電。

本發(fā)明還提供一種充放電裝置的控制方法實施例。

首先，介紹所述充放電裝置100的放電過程的工作原理，請參見圖2。

當(dāng)所述高壓交流端109不存在電壓時，控制所述充放電裝置100進(jìn)入放電模式：

控制所述可控開關(guān)104斷開，使所述第一電壓變換器103與所述整流/逆變電路105及第二電壓變換器107斷開，同時，控制所述逆變電路102不工作，以防止所述高壓交流端109空載損耗。

所述升降壓雙向直流變換電路106(以下簡稱為Buck-Boost電路106)在 第一控制信號控制下，所述Buck-Boost電路106形成一種Boost升壓電路，對所述高壓直流信號進(jìn)行升壓處理，可得到所述第三直流電壓信號，所述第三直流電壓信號是一種恒壓信號。所述整流/逆變電路105在第二控制信號控制下，對所述第三直流電壓信號進(jìn)行逆變處理，得到所述第三交流電壓信號，所述第三交流電壓信號是一種類方波的交流信號。所述第二電壓變換器107對所述第三交流電壓信號進(jìn)行交流電壓變換后，得到所述第五交流電壓信號，相比所述第三交流信號，所述第五交流電壓信號只改變了幅度并不改變其波形。所述第二整流電路108在第三控制信號控制下，對所述第五交流電壓信號進(jìn)行整流處理，并傳輸至所述低壓直流端110進(jìn)行充電。

當(dāng)所述高壓直流端111電壓低于第一閾值時，控制所述充放電裝置100結(jié)束放電過程。

其次，介紹所述充放電裝置100的充電過程的工作原理，請參見圖3。

當(dāng)所述高壓交流端109存在電壓時，控制所述充放電裝置100進(jìn)入充電模式：

控制所述可控開關(guān)104閉合，使所述第一電壓變換器103與所述整流/逆變電路105及第二電壓變換器107連接。

所述高壓交流端109輸出的所述高壓交流信號經(jīng)所述第一整流電路101的整流后輸入至所述逆變電路102，所述逆變電路102在第四控制信號控制下，對所述第一直流電壓信號進(jìn)行逆變處理，輸出所述第一交流電壓信號，所述第一交流信號是一種類方波交流信號。所述第一電壓變換器103對所述第一交流電壓信號進(jìn)行電壓變換后，得到所述第二交流電壓信號，相比所述第一交流電壓信號，所述第二交流電壓信號僅改變其幅度并不改變其波形，同時所述第一電壓變換器103可以起到信號隔離作用。所述整流/逆變電路105在第五控制信號控制下，對所述第二交流電壓信號進(jìn)行整流處理，得到所述第二直流電壓信號。所述Buck-Boost電路106在第六控制信號控制下，形成一種Buck降壓電路，對所述第二直流電壓信號進(jìn)行降壓處理，并傳輸至所述高壓直流端111。

當(dāng)所述高壓直流端111電壓高于第三閾值時，控制所述充放電裝置100 結(jié)束向高壓直流端充電。

需要說明的是，在控制所述充放電裝置100進(jìn)入充電模式之前，還進(jìn)一步確定所述動力電池是否滿足充電條件，通過檢測所述動力電池的電量狀態(tài)是否在預(yù)設(shè)區(qū)間內(nèi)，且檢測所述動力電池所處環(huán)境溫度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。若所述動力電池電量超出預(yù)設(shè)區(qū)間最大值，則所述動力電池不需要充電；若所述環(huán)境溫度過高或過低，所述動力電池不能正常工作。

在本實施例中，當(dāng)所述高壓交流端存在電壓時，控制所述充放電裝置進(jìn)入充電模式，還控制所述第二電壓變換器對所述第二交流電壓信號進(jìn)行電壓變換后，得到所述第四交流電壓信號。所述第二整流電路在第七控制信號控制下，對所述第四交流電壓信號進(jìn)行整流處理，并傳輸至所述低壓直流端。

當(dāng)所述低壓直流端110電壓高于第二閾值，控制所述第二整流電路108停止工作，所述高壓交流端111向所述低壓直流端110充電結(jié)束。

請參照圖4，為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解和實現(xiàn)本發(fā)明，以下對上述實施例中充放電裝置100具體的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

在具體實施中，如圖4所示，所述第一整流電路101包括第一二極管200、第二二極管201、第三二極管202和第四二極管203，四個二極管組成整流橋。其連接方式為：所述第一二極管200正極連接所述第二二極管201負(fù)極，所述第三二極管202正極連接所述第四二極管203負(fù)極，所述第一二極管200與所述第三二極管202負(fù)極相連，所述第二二極管201與所述第四二極管203相連；所述高壓交流端109耦接到所述第三二極管202的正極與所述第一二極管200的正極之間。所述第一整流電路101的工作原理如下：輸入所述第一整流電路101的高壓交流信號為正半周時，第二二極管201和第三二極管202導(dǎo)通，其他兩個二極管截止，在輸出端得到上正下負(fù)的輸出電壓；高壓交流信號為負(fù)半周時，第一二極管200第四二極管203導(dǎo)通，其他兩個二極管截止；使得在所述高壓交流信號的正、負(fù)半周內(nèi)，所述第一整流電路101輸出的所述第一直流電壓信號是一種脈沖直流電壓信號。為了使所述第一整流電路101輸出的脈動直流電壓信號的交流成分的大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電，可以在所述第一整流電路設(shè)置第一電容204，耦接于所述 第三二極管202負(fù)極和所述第四二極管203正極之間。

在具體實施中，所述逆變電路102可以包括：第一場效應(yīng)管205、第二場效應(yīng)管206、第三場效應(yīng)管207及第四場效應(yīng)管208，四個場效應(yīng)管組成橋式電路。其連接方式如下：所述第一場效應(yīng)管205源極連接所述第二場效應(yīng)管206漏極，所述第三場效應(yīng)管207源極連接所述第四場效應(yīng)管208漏極；所述第一場效應(yīng)管205漏極與所述第三場效應(yīng)管207漏極均連接所述第三二極管202的負(fù)極；所述第二場效應(yīng)管206源極與所述第四場效應(yīng)管208源極均連接所述第四二極管203的正極；所述第一場效應(yīng)管205源極與所述第三場效應(yīng)管207源極之間耦接所述第一電壓變換器103的輸入端并輸出所述第一交流電壓信號。

在充電模式下，控制所述逆變電路102中的所述第一場效應(yīng)管205、第二場效應(yīng)管206、第三場效應(yīng)管207及第四場效應(yīng)管208斷開。

在放電模式下，向所述逆變電路102輸入所述第四控制信號。在具體實施中，所述第四控制信號可以包括：第一脈寬調(diào)制信號、第二脈寬調(diào)制信號、第三脈寬調(diào)制信號和第四脈寬調(diào)制信號。分別向所述第一場效應(yīng)管205、第二場效應(yīng)管206、第三場效應(yīng)管207和第四場效應(yīng)管208的柵極輸入所述第一脈寬調(diào)制信號、所述第二脈寬調(diào)制信號、所述第三脈寬調(diào)制信號和所述第四脈寬調(diào)制信號；控制所述第一脈寬調(diào)制信號和所述第二脈寬調(diào)制信號相位互補(bǔ)，控制所述第三脈寬調(diào)制信號和所述第四脈寬調(diào)制信號相位互補(bǔ)，控制所述第三脈寬調(diào)制信號比所述第一脈寬調(diào)制信號相位落后第二預(yù)設(shè)角度b，使b大于0度且小于180度；使所述第一場效應(yīng)管205、第二場效應(yīng)管206、第三場效應(yīng)管207和第四場效應(yīng)管208組成移相全橋電路，對所述第一直流電壓信號進(jìn)行移相逆變處理，得到所述第一交流電壓信號。

在具體實施中，所述整流/逆變電路105可以是一種全橋電路，所述全橋電路可以包括：第五場效應(yīng)管211、第六場效應(yīng)管212、第七場效應(yīng)管213和第八場效應(yīng)管214。其連接方式如下：所述第五場效應(yīng)管211源極連接所述第六場效應(yīng)管212漏極，所述第七場效應(yīng)管213源極連接所述第八場效應(yīng)管214漏極；所述第五場效應(yīng)管211漏極與所述第七場效應(yīng)管213漏極相連，所述第六場效應(yīng)管212源極與所述第八場效應(yīng)管214源極相連。所述第五場效應(yīng) 管211源極連接所述第二電壓變換器107的第一輸入端和所述可控開關(guān)104的第二端，所述第七場效應(yīng)管213源極連接第二電壓變換器107的第二輸入端和所述第一電壓變換器103的第二輸出端。

在充電模式下，向所述整流/逆變電路105輸入所述第二控制信號。在具體實施中，所述第二控制信號可以包括：第五脈寬調(diào)制信號、第六脈寬調(diào)制信號、第七脈寬調(diào)制信號和第八脈寬調(diào)制信號。向所述第五場效應(yīng)管211、第六場效應(yīng)管212、第七場效應(yīng)管213和第八場效應(yīng)管214的柵極分別輸入所述第五脈寬調(diào)制信號、所述第六脈寬調(diào)制信號、所述第七脈寬調(diào)制信號和所述第八脈寬調(diào)制信號，控制所述第五脈寬調(diào)制信號和所述第六脈寬調(diào)制信號相位互補(bǔ)，控制所述第七脈寬調(diào)制信號和所述第八脈寬調(diào)制信號相位互補(bǔ)，控制所述第七脈寬調(diào)制信號比所述第五脈寬調(diào)制信號相位落后第一預(yù)設(shè)角度a，使a大于0度且小于180度；使所述第五場效應(yīng)管211、第六場效應(yīng)管212、第七場效應(yīng)管213和第八場效應(yīng)管214組成移相全橋電路，對所述第三直流電壓信號進(jìn)行移相逆變處理，得到所述第三交流電壓信號。

在放電模式下，分別向所述第五場效應(yīng)管211、第六場效應(yīng)管212、第七場效應(yīng)管213和第八場效應(yīng)管214的柵極輸入第五控制信號?？刂扑龅谖蹇刂菩盘柕南辔煌接谒龅诙涣餍盘?，所述第五場效應(yīng)管211、第六場效應(yīng)管212、第七場效應(yīng)管213和第八場效應(yīng)管214對所述第二交流信號進(jìn)行同步整流處理，得到所述第二直流電壓信號。

在具體實施中，所述第五控制信號可以是脈寬調(diào)制信號。

在具體實施中，所述升降壓雙向直流變換電路106可以包括：

第二電容215，適于對所述第二直流電壓信號或所述第三直流電壓信號進(jìn)行穩(wěn)壓，所述第二電容215的大小因其功率而定。所述第二電容215的第一端連接所述第五場效應(yīng)管211漏極，所述第二電容215的第二端連接所述第六場效應(yīng)管212源極。

第九場效應(yīng)管216、第十場效應(yīng)管217和續(xù)流電感218，適于對所述第二直流電壓信號進(jìn)行降壓或?qū)λ龈邏褐绷鞫?09輸出的所述高壓直流信號進(jìn)行升壓。其連接方式為：所述第十場效應(yīng)管217的漏極連接所述第二電容215 第一端，源極連接所述續(xù)流電感218第一端和所述第九場效應(yīng)管216漏極，所述第九場效應(yīng)管216源極連接所述第二電容215第二端；所述續(xù)流電感218第二端和所述第九場效應(yīng)管216源極耦合至所述高壓直流端109。

在充電模式下，向所述升降壓雙向直流變換電路106輸入所述第六控制信號。所述第六控制信號可以包括：第九電平電壓信號和第十脈寬調(diào)制信號。向所述第九場效應(yīng)管216輸入所述第九電平電壓信號，控制所述第九場效應(yīng)管216閉合，向所述第十場效應(yīng)管217的柵極輸入所述第十脈寬調(diào)制信號，控制所述升降壓雙向直流變換電路106形成Buck降壓電路；所述第二電容215將所述第二直流信號進(jìn)行進(jìn)一步穩(wěn)壓，濾除大部分所述第二直流信號中的脈動直流成分；所述第十場效應(yīng)管217的不斷開閉使所述第二直流信號經(jīng)Buck電路降壓處理后不斷地向所述動力電池充電。

需要說明的是，在對所述動力電池充電時，檢測所述動力電池的電壓大??；若所述動力電池的充電狀態(tài)未達(dá)到電量是滿電電量的約80％時，以恒壓方式向所述動力電池充電；若所述動力電池的電量達(dá)到滿電電量的約80％時，則控制所述第五場效應(yīng)管211、第六場效應(yīng)管212、第七場效應(yīng)管213和第八場效應(yīng)管214斷開，以恒流方式向所述動力電池充電直至充滿。

在放電模式下，向所述升降壓雙向直流變換電路106輸入所述第一控制信號。所述第一控制信號可以包括：第九脈寬調(diào)制信號和第十電平電壓信號。向所述第十場效應(yīng)管217的柵極輸入所述第十電平電壓信號，控制所述第十場效應(yīng)管217斷開；向所述第九場效應(yīng)管216的柵極輸入所述第九脈寬調(diào)制信號；控制所述升降壓雙向直流變換電路106組成Boost升壓電路，所述續(xù)流電感218起到升壓功能，所述升降壓雙向直流變換電路106對所述高壓直流端111輸出的高壓直流信號進(jìn)行升壓處理，得到所述第三直流電壓信號，所述第三直流電壓信號是一種恒壓直流信號。

在具體實施中，所述第二整流電路108可以包括：第十二場效應(yīng)管220和第十三場效應(yīng)管221。其連接方式為：所述第十二場效應(yīng)管220和第十三場效應(yīng)管221的漏極分別連接所述第二電壓變換器107的第二輸出端和第一輸出端，所述第十二場效應(yīng)管220和第十三場效應(yīng)管221源極相連；所述第二電壓變換器107的第三輸出端與所述第十三場效應(yīng)管221的源極耦接所述低 壓直流端110。

在充電模式下，向二整流電路108輸入所述第七控制信號。在具體實施中，所述第七控制信號可以是脈寬調(diào)制信號。向所述第十二場效應(yīng)管220和第十三場效應(yīng)管221的柵極分別輸入所述第七控制信號，控制所述第七控制信號與所述第四交流信號相位同步，所述第十二場效應(yīng)管220和第十三場效應(yīng)管221對所述第四交流信號進(jìn)行同步整流處理，并傳輸至所述低壓直流端110。

在充電模式下，當(dāng)所述低壓直流端110高于所述第二閾值，控制所述第十二場效應(yīng)管220和第十三場效應(yīng)管221斷開。

在放電模式下，向第二整流電路108輸入所述第三控制信號。在具體實施中，所述第三控制信號可以是脈寬調(diào)制信號。向所述第十二場效應(yīng)管220和第十三場效應(yīng)管221輸入所述第三控制信號，控制所述第三控制信號與所述第五交流信號相位同步，所述第十二場效應(yīng)管和第十三場效應(yīng)管對所述第五交流信號進(jìn)行同步整流處理，并將輸出信號傳輸至所述低壓直流端110。

需要說明的是，在本發(fā)明一實施例中，所述第一場效應(yīng)管205、第二場效應(yīng)管206、第三場效應(yīng)管207、第四場效應(yīng)管208、第五場效應(yīng)管211、第六場效應(yīng)管212、第七場效應(yīng)管213、第八場效應(yīng)管214、第九場效應(yīng)管216、第十場效應(yīng)管217、第十二場效應(yīng)管220和第十三場效應(yīng)管221是功率場效應(yīng)管。

與整流二極管(例如：肖特基二極管)相比，器件損耗小，相比于現(xiàn)有技術(shù)的動力電池充電裝置和放電裝置，上述在整流電路、逆變電路以及雙向直流電壓變換電路中的均應(yīng)用了功率場效應(yīng)管的充放電裝置具有更高的電能利用率。此外，功率場效應(yīng)管在結(jié)構(gòu)上還等效為其漏極與源極之間并聯(lián)著一個二極管，可以成為功率場效應(yīng)管的寄生二極管或體二極管，從而可以使所述功率場效應(yīng)管具有較佳的動態(tài)特性。

需要說明的是，以上所述的第三控制信號、第五控制信號、第七控制信號、第一脈寬調(diào)制信號、第二脈寬調(diào)制信號、第三脈寬調(diào)制信號、第四脈寬調(diào)制信號、第五脈寬調(diào)制信號、第六脈寬調(diào)制信號、第七脈寬調(diào)制信號、第 八脈寬調(diào)制信號、第九脈寬調(diào)制信號和第十脈寬調(diào)制信號的頻率相同。

在具體實施中，可以采用場效應(yīng)管210作為所述可控開關(guān)104，可以理解的是，在本實施例中所述可控開關(guān)104以場效應(yīng)管為例，但并不以此為限，所述可控開關(guān)104可采用任何可控開閉的開關(guān)元件或電路。

在具體實施中，所述第一電壓變換器103可以是一種變壓器，在本發(fā)明一實施例中，所述變壓器的變壓比近似1:1～1:2。

在具體實施中，所述第二電壓變換器107是一種降壓變壓器。

在本發(fā)明一實施例中，所述第一電壓變換器103和所述第二電壓變換器107采用了兩個變壓器，避免了在充電過程和放電過程中因所述第一電壓變換器103和所述第二電壓變換器107所需的變壓比、電流等參數(shù)存在較大差異，引起變壓器設(shè)計和開關(guān)管參數(shù)選擇的問題。

在具體實施中，所述第一整流電路101采用四個二極管組成的全橋整流電路，可以理解的是，在具體實施中，所述第一整流電路101還可以采用半橋整流電路。在具體實施中，所述逆變電路102采用了四個功率場效應(yīng)管組成的橋式電路。

在具體實施中，所述整流/逆變電路105采用了四個功率場效應(yīng)管組成的橋式電路。

在具體實施中，所述升降壓雙向直流變換電路106采用了由第二電容215、第九場效應(yīng)管216、第十場效應(yīng)管217和續(xù)流電感218組成的雙向直流電壓變換電路。

在具體實施中，所述第二整流電路108采用了由兩個功率場效應(yīng)管組成的全波整流電路，可以理解的是，在具體實施中，所述第二整流電路108還可以采用全橋整流電路。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。