[发明专利]一种基于单体电池电能变换的拓扑电路及系统

权利要求书

1.一种基于单体电池电能变换的拓扑电路，其特征在于：该电路包括多个双管半桥模块和电压输出端，

多个双管半桥模块级联连接形成所述拓扑电路；

所述双管半桥模块包括两个开关器件和两个单体电池接口。

2.根据权利要求1所述的拓扑电路，其特征在于：所述开关器件为碳化硅功率管、晶闸管、场效应管或绝缘栅双极性晶体管。

3.根据权利要求1所述的拓扑电路，其特征在于：所述拓扑电路进一步包括连接在级联双管半桥模块和电压输出端之间的滤波模块。

4.一种用于调制权利要求1所述拓扑电路的调制方法，其特征在于：该方法包括

S1、判断电路中所有单体电池电量状态是否一致，如所有单体电池的电量状态一致，则执行步骤S2和S3，如至少有一个单体电池的电量状态不一致，则执行步骤S4和S5；

S2、利用循环脉冲激励的方式调整载波幅值，从而控制每个开关器件闭合时间，经n次循环后，每个单体电池达到电量状态均衡使用，n为双管半桥模块的数量；

S3、对调制波和载波进行比较，当调制波大于载波时，输出信号1，开关Sn2导通，当调制波小于载波时，输出信号0，开关Sn1导通；

S4、通过查表确定当前工作状态下单体电池的电量状态；

S5、根据电能变换拓扑电路输出的电平量，计算可充电的单体电池个数，同时选取相应个数的电量状态最低的单体电池作为充电对象，其余工作状态下的单体电池既给负载供电，同时也给待充电的单体电池充电；

S6、重复步骤S1至S5。

5.根据权利要求4所述的调制方法，其特征在于：

所述步骤S2中循环脉冲激励为将载波Sn幅值大小在经过一个周期后改变为载波S1的幅值，S1的变为S2的，S2的变为S3的，以此类推进行载波幅值传递；所述一个周期为双管半桥模块的数量n乘以交流电的周期。

6.一种电能变换系统，其特征在于：该系统包括

用于将单体电池电能变换为交流电的电能变换拓扑电路，

所述拓扑电路包括多个双管半桥模块和电压输出端，

多个双管半桥模块级联形成所述拓扑电路，

所述双管半桥电路包括两个电力电子开关器件和两个单体电池接口；

用于实时监控单体电池状态的电池管理模块；和

用于监控电能变换系统运行状态的控制单元。

7.根据权利要求6所述的电能变换系统，其特征在于：所述控制单元包括

用于根据上述调制方法产生驱动信号的驱动信号发生模块；

用于对驱动信号发生模块发出的每个开关驱动信号进行功率放大和隔离的驱动信号隔离模块；

用于根据所述电能变换拓扑电路输出的电压波形，产生调制信号，从而对输出电压进行调制的波形调制模块；

用于根据外部负载需求控制系统启用状态的状态开关模块；

用于根据电池管理模块获取的电池故障信息，对电池故障进行相应处理的电池故障处理模块。

8.根据权利要求7所述的电能变换系统，其特征在于：该系统还包括用于给单体电池充电的充电模块。

9.根据权利要求7所述的电能变换系统，其特征在于：该系统还包括连接在备用电池和工作电池之间的切换模块，根据来自控制单元的指令，将备用电池接入系统。

10.根据权利要求7所述的电能变换系统，其特征在于：该系统还包括用于将输出电压的波形信息反馈给控制单元的波形反馈模块。