[发明专利]一种基于模块化多电平变流器的动力总成系统

权利要求书

1.一种基于模块化多电平变流器的动力总成系统，该动力总成系统包括：

交流第一端口、交流第二端口、多个并联的相电路、直流第一端口、直流第二端口、辅助控制器以及总控制器，其中，每相电路包括：上桥臂电路以及下桥臂电路，其中，上桥臂电路的第二端与下桥臂电路的第一端级联；

交流第一端口通过第一开关接在上桥臂电路的第二端与下桥臂电路的第一端之间，为外部第一交流设备输出功率或从第一交流设备输入功率；

交流第二端口通过逆变电感以及第二开关接在上桥臂电路的第二端与下桥臂电路的第一端之间，为外部第二交流设备输出功率或从第二交流设备输入功率；

直流第一端口通过第三开关以及双向DC/DC电路接在上桥臂电路的第一端与下桥臂电路的第二端之间，为外部第一直流设备输出功率或从第一直流设备输入功率；

直流第二端口通过第四开关接在上桥臂电路的第一端与下桥臂电路的第二端之间，为外部第二直流设备输出功率或从第二直流设备输入功率；

上桥臂电路以及下桥臂电路均包括多个级联的桥臂子模块以及桥臂电感，每一桥臂子模块包括：电容、电池包以及多个开关管，多个开关管与电容组成全桥电路，电容与电池包并联；

辅助控制器，用以检测电池包内各电池的状态信息，依据检测的各电池的状态信息，通过旁路电阻的方式实现该电池包内各电池的剩余电量均衡控制，依据各电池的状态信息，获取电池包的功率信息，输出至总控制器；

总控制器，用于检测交流第一端口、交流第二端口、直流第一端口、直流第二端口的功率信息，基于检测得到的功率信息以及辅助控制器上传的功率信息，分别确定各桥臂子模块的均衡功率信息，并输出至对应的辅助控制器，以使该辅助控制器依据获取的电池包的功率信息以及均衡功率信息，生成用于控制桥臂子模块中开关管的通断时长的控制信号，以使各桥臂子模块的剩余功率均衡。

2.如权利要求1所述的动力总成系统，其特征在于，所述上桥臂电路包括依次串联的多个上桥臂子模块和上桥臂电感；下桥臂电路包括依次串联的多个下桥臂子模块和下桥臂电感；

交流第一端口通过第一开关接在上桥臂电感与下桥臂电感之间；

交流第二端口的第一端与逆变电感相连，第二端通过第二开关接在上桥臂电感与下桥臂电感之间。

3.如权利要求1所述的动力总成系统，其特征在于，所述桥臂子模块包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管以及电池包，其中，

第一开关管的集电极分别与第二开关管的集电极、第一二极管的负极、第一电容的一端以及电池包的正极相连；

第一开关管的发射极分别与第三开关管的集电极以及第一二极管的正极相连；

第三开关管的发射极分别与第四开关管的发射极、第三二极管的正极、第一电容的另一端以及电池包的负极相连；

第三二极管的负极与第三开关管的集电极相连；

第二开关管的发射极分别与第四开关管的集电极以及第二二极管的正极相连；

第二二极管的负极与第二开关管的集电极相连；

第四二极管的负极与第四开关管的集电极相连，正极与第四开关管的发射极相连；

第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管的基极接入控制信号；

第一开关管的发射极作为级联的桥臂子模块的第一端，第二开关管的发射极作为级联的桥臂子模块的第二端，并与下一级联的桥臂子模块的第一端相连。

4.如权利要求3所述的动力总成系统，其特征在于，当桥臂电流方向指向所述第一开关管和第三开关管的连接点，所述第一开关管和第四开关管导通，对电池包进行充电，所述第二开关管和第三开关管导通，对电池包进行放电，第一开关管和第二开关管导通、或者，第三开关管和第四开关管导通，隔离桥臂子模块。

5.如权利要求3所述的动力总成系统，其特征在于，所述桥臂子模块还包括：

双极型二极管，包括第五二极管以及第六二极管，第五二极管和第六二极管反向串联，其中，第五二极管的正极与桥臂子模块的第一端相连，第五二极管的负极与第六二极管的负极相连，第六二极管的正极与桥臂子模块的第二端相连。