[发明专利]新型Buck-Boost变换器及充放电电路与均衡电路的一体化设计电路

权利要求书

1.一种新型Buck-Boost变换器，其特征在于，适用于n个电池单体串联的蓄电池组，包括2个充放电主电路电感、n-1个均衡电感、n+2个可控开关；其中，n为大于等于1的自然数；

可控开关为并联有续流二极管的IGBT模块，续流二极管的正极与IGBT模块的发射极相连，续流二极管的负极与IGBT模块的集电极相连；

第一可控开关至第n可控开关依次串联，且第一可控开关的集电极连接第n+1可控开关发射极并经第一充放电主电路电感连接第一电池单体的正极，第n可控开关的发射极连接第n+2可控开关集电极并经第二充放电主电路电感连接第n电池单体的负极，第一电池单体至第n-1电池单体的负极分别经第一均衡电感至第n-1均衡电感连接第一可控开关至第n-1可控开关的发射极；

第n+1可控开关串联在直流母线正极上，第n+2可控开关串联在直流母线负极上。

2.根据权利要求1所述的一体化设计电路，其特征在于，在直流母线正极与直流母线负极之间还并联有滤波电容。

3.一种充放电电路与均衡电路的一体化设计电路，其特征在于，包括：驱动模块、控制单元、电池端电压采集电路，以及，如权利要求1或2所述的新型Buck-Boost变换器；

所述驱动模块分别连接n+2个可控开关的基极并控制可控开关的导通与关断；

所述电池端电压采集电路分别连接n个电池单体并持续采集各电池单体的电压信号；

所述控制单元分别连接驱动模块和电池端电压采集电路，用于向驱动模块发出控制信号以及接收电池端电压采集电路反馈的各电池单体的电压信号；

在充电阶段，所述控制单元向驱动模块发出充电控制信号以使驱动模块驱动第n+1可控开关和第n+2可控开关的同时导通或关断，并控制第一可控开关至第n可控开关的始终关断，所述充电控制信号为具有第一占空比的脉冲信号；

在放电阶段，所述控制单元向驱动模块发出放电控制信号以使驱动模块驱动第一可控开关至第n可控开关的同时导通或关断，并控制第n+1可控开关和第n+2可控开关的始终关断，所述放电控制信号为具有第二占空比的脉冲信号；

充放电停止后，当控制单元根据电池端电压采集电路反馈的各电池单体的电压信号检测到相邻的电池单体的电压信号的差值超出第一均衡阈值时，所述控制单元向驱动模块发出均衡控制信号以使驱动模块控制电压较高的电池单体对应的可控开关的导通，直至相邻的电池单体的电压信号的差值低于第二均衡阈值时，关断该可控开关。

4.根据权利要求3所述的一体化设计电路，其特征在于，第一可控开关至第n可控开关中，相邻的两个可控开关由一个IGBT模块提供。

5.根据权利要求3所述的一体化设计电路，其特征在于，所述电池端电压采集电路包括：n个同步采样继电器，n个A/D转换采样继电器，n个保持电容，继电器驱动电路，放大、分压A/D转换电路；

n个同步采样继电器分别对应与n个电池单体并联，n个保持电容分别对应与n个同步采样继电器并联，n个A/D转换采样继电器分别对应与n个保持电容并联，且n个A/D转换采样继电器分别连接放大、分压A/D转换电路；

所述继电器驱动电路分别连接n个同步采样继电器和n个A/D转换采样继电器，且所述控制单元连接并控制继电器驱动电路，同时所述控制单元连接放大、分压A/D转换电路并接收其采集的电池单体的电压信号；

在电压信号采集阶段，控制单元向继电器驱动电路发送电压采样控制信号，继电器驱动电路控制n个同步采样继电器同时导通，n个电池单体分别对n个保持电容充电；当n个保持电容趋于稳态时认定为保持状态，此时继电器驱动电路控制n个同步采样继电器同时断开，其输出保持为断开瞬间的电压，n个保持电容上的电压即是所对应电池单体的电压测量值；之后继电器驱动电路控制n个A/D转换采样继电器依次闭合，n个保持电容的电压逐个依次地经放大、分压A/D转换电路的放大、分压和A/D转换后，逐个依次地完成对应电池单体的电压信号的采集；下一个采样时间重复前述步骤。

6.根据权利要求5所述的一体化设计电路，其特征在于，n个同步采样继电器和n个A/D转换采样继电器均选用photoMOS继电器。

7.根据权利要求3所述的一体化设计电路，其特征在于，所述均衡控制信号的持续时间满足：

T=ΔUU×C0.1C×3600=36000ΔUU(s),]]>

其中，0.1C为均衡电流，C为电池单体容量，△U为电池单体之间的电压差，U为电池单体的标称。