1        什么是双向电源

        双向电源（Bidirectional Power Supply）是能够在两个方向上转换电能的电源系统。它能够实现能量的双向流动，既可以将电能传输到负载（输出），也可以将能量从负载处回收（输入）。这种设备通常具备能源的双向转换功能，能够在输入和输出之间实现能量的转换和传输。

2        基本功能：

l  双向转换：能够在输入和输出之间灵活转换能量，实现双向的电能传输。

l  高效管理：效率可达98%以上，具备高效的能源转换和传输系统，提高能源利用效率。

l  稳压/充电：输入/输出端既可以设置为电池充电管理及负载稳压功能。

l  智能控制：双向电源系统配备智能控制，能够根据需求动态调整能源传输和转换。多种通信接口支持数据/异常上报。

3        特色功能：

3.1       双向充放电系统

        作为核心部件的双向能源传输系统系统，在两个反向配备有效的电压电流智能可调功能，集成充放电算法，实现双电池/超级电容充放电管理系统。

3.2    正反向控制模式

       工作在正/反向控制模式，输入端可接高阻抗源，类似solar pannel( 太阳能面板 ）或宽电压供电系统，输出端连接电池，实现宽电压MPPT充电系统

3.3       正反向自动模式

       工作正反向自动模式时，系统相当于一款高效能的DC UPS, 此时输入高于预设电压值，电池电压低时，可以给电池充电，输入低于预设电压值，电池反方向输出电流。保持输入的的电压稳定。

3.4    负载均流技术优化系统尺寸

      输入侧的功率共享功能确保上游AC/DC电源不必过大，但输入功率保持恒定并相应地分配给负载和充电器。意味着在输出低负载时，更多能量流入充电系统，重负载时电池和输入可同时参与负载供电。

3.5    可设置的电池过充/过放临界值延长电池的使用寿命

种种迹象表明，电池过充/过放都会影响电池的循环寿命，一些UPS在系统断电时保持浮充状态影响电池的使用寿命，通过电池充电停止技术及内部的充电算法周期性实现阶段性 充放电技术有效的延长了电池的使用寿命。

3.6    自动低功耗模式

   在电池端放电模式时，较小的负载会关闭双向电源控制系统，系统自动进入低功耗状态，阻止电池过放电导致的不必要能量损耗。

3.7    IO扩展接口

    双向电源专门设计为各智能设备供电,其有一些智能扩展功能。功能包括modbus接口，通过外部通信接口可编程电压电流及诊断数据读取，汽车模式(ITPS) 及IO扩展接口。能够通过采样输入电压高低或汽车点火传感信号向主板发送开/关“脉冲信号”，使其成为工业供电的一种选择。

3.8    多类型电池

   双向电源内置多种电池充电算法，支持铅酸电池/锂电池/磷酸铁锂电池/超级电容器等作为能源备份单元。

4        应用案例-48V医疗机器人UPS应用

4.2    工作模式：

l  电源正常-电机峰值启动

主电源正常供电时，机器人电机启动会拉低AC/DC电源的输出电压（30A），此时如果电池端电压有效。当AC/DC输出电压降低到46.5V左右时，电池立即反向放电，以保证30A的负载功率需求。

l  电源正常-电机额定运行

主电源正常供电，当机器人工作在额定电流15A状态下，AC/DC 给负载供电的同时，多余的5A电流可以给电池充电。

l  备电模式：

当48VAC/DC中断时，48V双向电源平滑切换到电池供电模式，将负载端电压稳定在46.5V左右，继续为负载供电，确保设备不间断运行。

5        应用案例-物流车双电池应用

在机器人技术领域，双电池供电系统因其能够提供更长的运行时间、更高的可靠性和更强的灵活性而得到广泛应用。

双电池供电系统是指在机器人上同时配备两块电池，通过合理的电源管理策略，实现电池的轮流使用或协同工作，从而延长机器人的续航时间，提高其工作效率和可靠性。

5.1    双电池供电系统的工作模式

5.1.1          轮流供电模式：

机器人首先使用主电池供电，当主电池电压低于设定阈值（43V)或主电池异常，系统自动切换到备用电池供电。这种模式可以有效地延长机器人的运行时间，平滑的电池切换特性，避免因电源中断导致机器人工作异常。

5.1.2          协同供电模式：

随着主电池电压降低到一定阈值（46.5V），两块电池同时为机器人供电，共同承担负载。这种模式可以提高机器人的功率输出能力，适用于需要大功率驱动的机器人应用场景(Turbo Boost)。同时，协同供电模式也可以提高系统的冗余性，

5.1.3          UPS 供电模式

此模式中当其中一块电池出现故障时，另一块电池仍然可以维持机器人的基本运行，避免因为电力中断而造成停机或数据丢失。

5.2    双电池供电系统的优势

l  延长续航时间：双电池系统可以提供更长的运行时间，满足机器人长时间工作的需求，减少更换电池的频率，提高工作效率。

l  提高可靠性：当一块电池出现故障或电量耗尽时，另一块电池可以继续供电，保证机器人的可靠运行，避免因电源问题导致任务中断。

l  增强灵活性：双电池系统可以根据实际应用场景选择不同的工作模式，如轮流供电或协同供电，从而满足不同的功率需求和续航要求。

l  支持热插拔：双电池系统支持电池热插拔功能，即在机器人运行过程中可以更换电池，进一步提高机器人的工作效率和灵活性。

5.3    设计需求：

需求：物流机器人运行时峰值功率约为48/30A, 额定功率为 48V/20A,，系统架供电架构为双向电源+双电池供电模式，

l  主电池： 主电池设计为48V/50A 磷酸铁锂电池，主电池电压超过46.5V时，给物流车供电的同时，多余的功率可以给副电池充电。充电电流自动调整。

l  双向电源: 执行副电池充电管理及副电池反向放电时稳压输出，智能化充放电管理技术及异常报警功能。USB/MODBUS通信接口支持。

l  副电池：采用10Ah高倍率5C放电能力的电池，当主电池异常时可短时给物流车提供足够电力，高倍率放电特性降低了系统尺寸及整机重量。