本實(shí)用新型屬于供電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種充放電倍效電路。
背景技術(shù)：
目前市場化電儲能類型常見的鉛酸蓄電池、鋰離子蓄電池、超級電容、鎳氫蓄電池等技術(shù)；這些蓄電池充放電技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)為安全、高效及長壽命，這就要求充電過程要可控或智能控制。要求不能過充，高效要求控制技術(shù)根據(jù)蓄電池狀態(tài)不斷調(diào)整充電電流強(qiáng)度，大電流快充、恒流均勻充電、涓流充電；使得充電高效安全快速?？刂撇煌娏鞔笮∽钣行У霓k法就是PWM（脈沖寬度管理）控制技術(shù)。
（1）具體48V蓄電池充電波形如圖6所示，所謂PWM充電技術(shù)主要波形，波形會根據(jù)蓄電池組電荷狀態(tài)脈沖波形寬度、占空比及頻率有變化，整體所以充電過程中有一半時間波形過零點(diǎn)，相當(dāng)于整個充電的電源或太陽能光伏有一半時間在休息。這就是蓄電池充電效率低真正原因。經(jīng)常業(yè)內(nèi)有一句話叫做充電1.5倍率。用大于1.5倍的能量去充電，才能把蓄電池充滿。儲能充電效率低（67%）。
（2）充電的電源或太陽能光伏利用率低：充放電儲能技術(shù)總效率54%，充電效率（66.7%）、放電效率（83%）。
把蓄電池原來的每塊蓄電池分成電壓、容量均相同的兩塊，如圖7所示，通過控制技術(shù)讓分成兩組的蓄電池分別交替互補(bǔ)充電，每串蓄電池充電過程和單串蓄電池相同PWM控制充電，但通過互補(bǔ)充電技術(shù)兩串蓄電池并聯(lián)總的充電電流和功效提高了一倍，充電效率提高了一倍。而蓄電池安全性充電管理均和原來的單組蓄電池相同；產(chǎn)生的效果就是同等條件下蓄電池充電時間縮短了一半；對于太陽能光伏發(fā)電功能來說相當(dāng)于把光伏發(fā)電效率提高了一倍。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型就是針對上述問題，提供一種充放電倍效電路。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案，本實(shí)用新型包括光伏發(fā)電部分G1……Gn，等容量的儲能可充放電電池B1、B2，互鎖聯(lián)動型開關(guān)K1、K2，快速二極管D1、D2，同時開斷的開關(guān)K3、K4和負(fù)載L，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)光伏發(fā)電部分G1……Gn正極、儲能可充放電電池B1、B2正極、負(fù)載L正極相連，光伏發(fā)電部分G1……Gn負(fù)極與互鎖聯(lián)動型開關(guān)K1、K2一端相連，互鎖聯(lián)動型開關(guān)K1另一端、儲能可充放電電池B1負(fù)極、快速二極管D1陰極、開關(guān)K3一端相連。
互鎖聯(lián)動型開關(guān)K2另一端、儲能可充放電電池B2負(fù)極、快速二極管D2陰極、開關(guān)K4一端相連。
快速二極管D1陽極、快速二極管D2陽極、地線相連。
開關(guān)K3另一端、開關(guān)K4另一端、負(fù)載L負(fù)極相連。
作為一種優(yōu)選方案，本實(shí)用新型所述儲能可充放電電池B1、B2為鋰電池或鉛酸電池。
作為另一種優(yōu)選方案，本實(shí)用新型還包括快速二極管D3、D4、D5、D6，快速二極管D1、D3、D5并聯(lián)，快速二極管D2、D4、D5并聯(lián)。
作為另一種優(yōu)選方案，本實(shí)用新型所述互鎖聯(lián)動型開關(guān)K1、K2為MOS開關(guān)管、IGBT管或繼電器。所述互鎖聯(lián)動型開關(guān)K1、K2采用兩個并聯(lián)的AOT460管，互鎖聯(lián)動型開關(guān)K1、K2漏極相連，互鎖聯(lián)動型開關(guān)K1柵極分別與第一NPN三極管發(fā)射極、第一PNP三極管發(fā)射極相連，第一NPN三極管集電極接電源VCC，第一NPN三極管基極、第一PNP三極管基極、第二NPN三極集電極相連，第二NPN三極發(fā)射極、第一PNP三極管集電極、地線相連，第二NPN三極管基極與第三NPN三極管集電極相連，第三NPN三極管發(fā)射極接地，第三NPN三極管基極、PWM信號輸入端口、第四NPN三極管基極相連；第四NPN三極管集電極、第五NPN三極管基極、第二PNP三極管基極相連，第四NPN三極管發(fā)射極、地線、第二PNP三極管集電極相連，第五NPN三極管集電極接電源VCC，第五NPN三極管發(fā)射極、第二PNP三極管發(fā)射極、互鎖聯(lián)動型開關(guān)K2柵極相連。
其次，本實(shí)用新型所述互鎖聯(lián)動型開關(guān)K1、K2的控制電路根據(jù)電池的充電儲能類型控制K1、K2進(jìn)行連鎖互動交替開斷，其每個開關(guān)開斷的波形為方波，脈寬可調(diào)制。
另外，本實(shí)用新型所述K1、K2波形占空比根據(jù)電池類型和狀態(tài)SDC進(jìn)行控制和調(diào)整。
本實(shí)用新型有益效果。
本實(shí)用新型對蓄電池分組，通過K1K2互鎖聯(lián)動控制模式，可實(shí)現(xiàn)蓄電池組安全高效充電技術(shù)，同時K1K2交替開斷控制，實(shí)現(xiàn)電源點(diǎn)（光伏、市電等其他電源形式）高效倍增充電技術(shù)。
本實(shí)用新型D1D2為正向電阻極小的快速二極管。D1D2接法決定了兩組蓄電池組為隔離，同時具有鉗住接地功能，始終將兩組蓄電池組負(fù)極鉗住在零電位附近。
本實(shí)用新型通過K3K4同時開斷控制，同時對負(fù)載進(jìn)行聯(lián)合開斷，實(shí)現(xiàn)儲能系統(tǒng)對負(fù)載的供電，實(shí)現(xiàn)兩組蓄電池聯(lián)合并聯(lián)供電技術(shù)。
附圖說明
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型保護(hù)范圍不僅局限于以下內(nèi)容的表述。
圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型省去K3、K4結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3-1、3-2是本實(shí)用新型K1K2充電波形。
圖4是本實(shí)用新型電源給蓄電池總充電圖（I=I1+I2=2I1）。
圖5是本實(shí)用新型共負(fù)極系統(tǒng)示意圖。
圖6-1、6-2、6-3、6-4、6-5、6-6、6-7是通過控制技術(shù)讓分成兩組的蓄電池分別交替互補(bǔ)充電示意圖。
圖7是本實(shí)用新型K1K2控制驅(qū)動部分示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖所示，本實(shí)用新型包括光伏發(fā)電部分G1……Gn，等容量的儲能可充放電電池B1、B2，互鎖聯(lián)動型開關(guān)K1、K2，快速二極管D1、D2，同時開斷的開關(guān)K3、K4和負(fù)載L，光伏發(fā)電部分G1……Gn正極、儲能可充放電電池B1、B2正極、負(fù)載L正極相連。
光伏發(fā)電部分G1……Gn負(fù)極與互鎖聯(lián)動型開關(guān)K1、K2一端相連，互鎖聯(lián)動型開關(guān)K1另一端、儲能可充放電電池B1負(fù)極、快速二極管D1陰極、開關(guān)K3一端相連。
互鎖聯(lián)動型開關(guān)K2另一端、儲能可充放電電池B2負(fù)極、快速二極管D2陰極、開關(guān)K4一端相連。
快速二極管D1陽極、快速二極管D2陽極、地線相連。
開關(guān)K3另一端、開關(guān)K4另一端、L負(fù)極相連。
G1……Gn也可以是市電或電源。
所述儲能可充放電電池B1、B2為鋰電池或鉛酸電池。B1、B2為等容量的B/2的儲能可充放電的鋰電池或鉛酸電池。
通過控制電路可控制K1K2開斷時間，導(dǎo)通時長，但K1K2是互鎖型開關(guān)，即K1通，K2斷。K1斷，K2通。
本實(shí)用新型還包括快速二極管D3、D4、D5、D6，快速二極管D1、D3、D5并聯(lián)，快速二極管D2、D4、D5并聯(lián)。由D1D2……D4多個鉗住接地快速二極管的并聯(lián)使用，可以實(shí)現(xiàn)蓄電池分組高效倍增充電的同時實(shí)現(xiàn)蓄電池分組合并儲能全容量供電技術(shù)。
所述互鎖聯(lián)動型開關(guān)K1、K2采用兩個并聯(lián)的AOT460管，互鎖聯(lián)動型開關(guān)K1、K2漏極相連，K1柵極分別與第一NPN三極管發(fā)射極、第一PNP三極管發(fā)射極相連，第一NPN三極管集電極接電源VCC，第一NPN三極管基極、第一PNP三極管基極、第二NPN三極集電極相連，第二NPN三極發(fā)射極、第一PNP三極管集電極、地線相連，第二NPN三極管基極與第三NPN三極管集電極相連，第三NPN三極管發(fā)射極接地，第三NPN三極管基極、PWM信號輸入端口、第四NPN三極管基極相連。
第四NPN三極管集電極、第五NPN三極管基極、第二PNP三極管基極相連，第四NPN三極管發(fā)射極、地線、第二PNP三極管集電極相連，第五NPN三極管集電極接電源VCC，第五NPN三極管發(fā)射極、第二PNP三極管發(fā)射極、互鎖聯(lián)動型開關(guān)K2柵極相連。
如圖7所示，充電PWM信號分成兩路去控制兩組蓄電池充電電路，這兩路充電電路的原理是相同的。其中一路經(jīng)過NPN三極管取反，這使得兩路充電電路交替工作。兩個NPN管與一個PNP管的組合用來放大PWM信號，使其電壓幅度足以控制NMOS管AOT460的關(guān)閉與開啟，同時，根據(jù)不同的占空比來控制充電電流。
所述互鎖聯(lián)動型開關(guān)K1、K2為MOS開關(guān)管、IGBT管或繼電器。
所述K1、K2的控制電路根據(jù)電池的充電儲能類型控制K1、K2進(jìn)行連鎖互動交替開斷，其每個開關(guān)開斷的波形為方波，脈寬可調(diào)制。電池的充電儲能類型如鉛酸電池、鋰電池。根據(jù)電池的充電儲能類型控制充電開關(guān)頻率是本領(lǐng)域技術(shù)人員的常規(guī)技術(shù)。
所述K1、K2波形占空比根據(jù)電池類型和狀態(tài)SDC進(jìn)行控制和調(diào)整。充電開關(guān)波形占空比根據(jù)電池類型和狀態(tài)SDC進(jìn)行控制和調(diào)整是本領(lǐng)域技術(shù)人員的常規(guī)技術(shù)。
本實(shí)用新型充電效率倍增方式關(guān)鍵是把原一組蓄電池按照“電壓不變?nèi)萘孔儼搿痹瓌t等分成兩串蓄電池組。通過控制技術(shù)完成兩串蓄電池互補(bǔ)交替高效充電。
如圖1所示。
1）容量變半：通過兩組背靠背的隔離鉗位二極管完成，隔離二極管要求低阻值快速導(dǎo)通二極管。二極管的容量不夠用可以對稱增加背靠背二極管并聯(lián)個數(shù)。以適應(yīng)大電流需要。如果兩組背靠背鉗位二極管安裝在兩組蓄電池正極之間，就是共負(fù)極連接技術(shù)。如果兩組背靠背鉗位二極管安裝在兩組蓄電池負(fù)極之間（如圖1），就是共正極連接技術(shù)。兩種鉗位二極管安裝的位置不同，但是均能完成蓄電池分級互補(bǔ)高效倍增充電控制功能，都是專利保護(hù)范圍之內(nèi)。
2）蓄電池在充電放電過程中可以同時進(jìn)行，也可以單獨(dú)進(jìn)行。充電過程通過智能控制技術(shù)控制K1與K2 交替導(dǎo)通，太陽能電池板通過K1導(dǎo)通給蓄電池B1 組進(jìn)行充電，控制電路控制K1閉合充電的同時控制K2打開，反之K2接通給蓄電池組B2充電同時控制電路控制K1斷開。兩組蓄電池經(jīng)過控制電路的自動交替開合完成兩組蓄電池組的互補(bǔ)充電技術(shù)，而對于整個電源或充電的太陽能電源來說兩串蓄電池充電的合成波形相當(dāng)于將充電電流加大了一倍，前提每串蓄電池充電控制讓保留安全高效長壽命，控制的機(jī)制沒有變。
3）放電過程是通過控制電路控制K3和K4同時閉合來完成的。這樣就可以保證兩組蓄電池串通過并聯(lián)后同時給負(fù)載均衡供電。隔離鉗位二極管起到均衡隔離作用，當(dāng)其中一串蓄電池電壓變低:如：Ub1<Ub2，此時不均衡都超過一定值，B2通過導(dǎo)通的K3、K4給B1充電達(dá)到兩串蓄電池組電壓均衡環(huán)流為零。
4）放電開關(guān)K3、K4可以同時省去，該用兩根容量夠大的導(dǎo)線代替，使得負(fù)載直接通過兩根導(dǎo)線并聯(lián)供電。負(fù)載側(cè)可以增加一組用于控制負(fù)載工作的單一開關(guān)來完成，如圖2所示。
在向負(fù)載持續(xù)供電情況下，K3、K4及圖2中的K可保持一直閉合狀態(tài)。
本專利技術(shù)不僅適用于獨(dú)立光伏系統(tǒng)，電站及風(fēng)光柴儲系統(tǒng)等帶儲能的各種供電系統(tǒng)，包括微電網(wǎng)系統(tǒng)，并且適用于電動汽車系統(tǒng)的充電樁。
可以理解的是，以上關(guān)于本實(shí)用新型的具體描述，僅用于說明本實(shí)用新型而并非受限于本實(shí)用新型實(shí)施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本實(shí)用新型進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。