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Ki同时导通，n个电池单体分别对n个保持电容C充 电；当n个保持电容C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Ki同时断开，其输出保持为断开瞬间的电压，n个保持电容C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Kz依次闭合，n个 保持电容C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（亦即首先闭合第一个A/D转换采样继电器， 与其对应的保持电容C的电压被放大、分压A/D转换电路进行放大、分压、A/D转换，然后发 送给控制单元，即完成对第一电池单体Bi的电压信号采集；接下来再断开第一个A/D转换 采样继电器并闭合第二个A/D转换采样继电器，重复同样的步骤，完成对第二电池单体Bz 的电压信号采集；依次进行上述步骤，直至采集完第n电池单体B。的电压信号）；下一个采 样时间重复前述步骤。
[0066] 通过运种电池端电压采集电路的设计，使得蓄电池组的各电池单体的电压采集电 路互相隔离，又能进行同时采集。
[0067] 可选的，n个同步采样继电器Ki和n个A/D转换采样继电器K期选用地otoMOS 继电器。
[0068] 从上述实施例可W看出，本发明提供的充放电电路与均衡电路的一体化设计电 路，该结构基于新型Buck-Boost变换器，在不同的控制策略下，既能对蓄电池进行大电流 充放电控制，又能在充放电的间隙对串联蓄电池组实现大电流快速电压均衡，能够同时实 现充放电控制与均衡控制两种功能。该电路能够减小蓄电池控制系统体积，简化电路结构， 降低控制难度，并提高均衡速度。
[0069] 所属领域的普通技术人员应当理解：W上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非 旨在暗示本公开的范围（包括权利要求）被限于运些例子；在本发明的思路下，W上实施例 或者不同实施例中的技术特征之间也可W进行组合，并存在如上所述的本发明的不同方面 的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内， 所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种新型Buck-Boost变换器，其特征在于，适用于η个电池单体串联的蓄电池组，包 括2个充放电主电路电感、η-1个均衡电感、η+2个可控开关；其中，η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η可控开关依次串联，且第一可控开关的集电极连接第η+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η可控开关的发射极连 接第η+2可控开关集电极并经第二充放电主电路电感连接第η电池单体的负极，第一电池 单体至第η-1电池单体的负极分别经第一均衡电感至第η-1均衡电感连接第一可控开关至 第η-1可控开关的发射极； 第η+1可控开关串联在直流母线正极上，第η+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. -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，W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η巧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η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W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W使驱动模块驱动第η+1可 控开关和第η+2可控开关的同时导通或关断，并控制第一可控开关至第η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W使驱动模块驱动第一可控 开关至第η可控开关的同时导通或关断，并控制第η+1可控开关和第η巧可控开关的始终 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阔值时，所述控制单元向驱动模块发 出均衡控制信号W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阔值时，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η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：η个同步采样继电器，η个A/D转换采样继电器，η个保持电容，继电器驱动电路，放大、 分压A/D转换电路； η个同步采样继电器分别对应与η个电池单体并联，η个保持电容分别对应与η个同步 采样继电器并联，η个A/D转换采样继电器分别对应与η个保持电容并联，且η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η个同步采样继电器和η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η个同步采样继电器同时导通，η个电池单体分别对η个保持电容充电；当η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η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，η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η个A/D转换采样继电器依次闭合，η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，η个同步采样继电器和η个Α/ D转换义样继电器均选用地otoMOS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：其中，0. 1C为均衡电流，C为电池单体容量，ΔU为电池单体之间的电压差，U为电池单 体的标称。
【专利摘要】本发明公开了一种新型Buck-Boost变换器，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；第一可控开关至第n可控开关依次串联，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。本发明还提供了一种充放电电路与均衡电路的一体化设计电路，包括驱动模块、控制单元、电池端电压采集电路、新型Buck-Boost变换器。本发明提出的新型Buck-Boost变换器以及充放电电路与均衡电路的一体化设计电路，具备蓄电池充放电及均衡电池组电压的功能。
【IPC分类】H02M3/155, H02J7/00
【公开号】CN105406526
【申请号】CN201510742157
【发明人】刘欣博, 王乃鑫, 王慧娴, 胡长斌, 万庆祝
【申请人】北方工业大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年11月4日