CN107284273A - 一种集成dc/dc转换器的车载充电机主电路及其控制 - Google Patents

一种集成dc/dc转换器的车载充电机主电路及其控制 Download PDF

Info

Publication number
CN107284273A
CN107284273A CN201710559537.5A CN201710559537A CN107284273A CN 107284273 A CN107284273 A CN 107284273A CN 201710559537 A CN201710559537 A CN 201710559537A CN 107284273 A CN107284273 A CN 107284273A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
transistor
converters
vehicle
obc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710559537.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107284273B (zh
Inventor
张凯旋
胡烨
朱建国
李晨光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Winline Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Winline Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Winline Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Winline Technology Co Ltd
Priority to CN201710559537.5A priority Critical patent/CN107284273B/zh
Publication of CN107284273A publication Critical patent/CN107284273A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107284273B publication Critical patent/CN107284273B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/3353—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having at least two simultaneously operating switches on the input side, e.g. "double forward" or "double (switched) flyback" converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33561—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having more than one ouput with independent control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Abstract

本发明提出了一种新型的集成DC/DC转换器的车载充电机主电路及其控制环路，将DC/DC转换器与车载OBC做电气集成，并且能实现车载OBC双向传能；另外在蓄电池侧采用同步整流+PWM脉宽调制发波的控制策略，更大限度提高DC/DC功能模块效率；并使整机体积大幅度减小、成本明显降低、功率密度显著提高、可靠性进一步提升。

Description

一种集成DC/DC转换器的车载充电机主电路及其控制
技术领域
本发明涉及一种车载充电机，更具体的涉及一种集成DC/DC转换器的OBC车载充电机、主电路及其控制环路。
技术背景
近年来，随着电动汽车行业的蓬勃发展，车载电子设备呈小型化、集成化、高功率密度化的趋势。特别是车载OBC(On Board Charge)充电机和车载DC/DC，作为整个电动汽车的电能转换核心部件，迫切需求小型化、高度集成化。
图1为目前常用的车载OBC和车载DC/DC实现物理集成的方案，该方案虽然节省了部分结构件和端口配线，但仍需要大量的电气元件，成本高、体积大，集成化程度较低。如图1所示，市电输入通过EMC滤波电路、单相整流电路、PFC功率校正电路、OBC输入侧开关电路进入OBC主变压器，再通过OBC输出侧整流电路、OBC输出滤波电路将能量传递给动力电池组，动力电池组将能量通过DC/DC输入侧EMC滤波电路、DC/DC输入侧开关电路传递给DC/DC主变压器，并通过DC/DC主变压器将能量通过DC/DC输出侧整流电路、DC/DC输出侧滤波电路传输给蓄电池及负载。现有的电气集成方案只能实现电池充电的单一功能，并不能满足现实的多样化需求。
发明内容
本发明提出一种新型的集成DC/DC转换器的车载充电机主电路及其控制环路，将DC/DC转换器与车载OBC做电气集成，实现了整机体积大幅度减小、成本明显降低、功率密度显著提高、可靠性进一步提升。
同时，本发明能实现交流输入侧电网与直流侧动力电池组之间的能量双向传递，具备双向车载OBC功能。
本发明的充电机主电路，如图2所示，市电通过该集成DC/DC转换器的车载OBC充电机主电路与动力电池组进行能量双向传递，其中该集成DC/DC转换器的车载OBC充电机主电路包括OBC/DCDC主变压器以及DC/DC输出侧整流电路，OBC/DCDC主变压器将能量传递给DC/DC输出侧整流电路，DC/DC输出侧整流电路将能量传递给汽车蓄电池及负载，该集成DC/DC转换器的车载OBC充电机主电路包括电动汽车充电状态、动力电池组给蓄电池供电状态以及汽车动力电池组能量回馈电网的三种工作状态。其中OBC/DCDC主变压器包括原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组，原边绕组为市电输入侧，第一副边绕组输出连接汽车动力电池组，第二副边绕组输出连接车载蓄电池；DC/DC输出侧整流电路包括共源极结构的晶体管Q9、Q10和Q11、Q12，晶体管Q9、Q10、Q11和Q12构成全波整流，与第二副边绕组串联，与输出车载蓄电池侧电解电容Cout并联，提供车载蓄电池输出电压Vbat_Pb；晶体管Q1、Q2、Q3、Q4构成CLLC输入侧开关与母线大电解电容C_bus并联，原边绕组与电磁继电器RLY1、输入侧谐振电感Lr1，输入侧谐振电容Cr1串联，跨接到晶体管Q1、Q2、Q3、Q4构成的输入侧开关上；晶体管Q5、Q6、Q7、Q8构成CLLC输出动力电池组侧全桥整流电路，与动力电池组侧电解电容Co_bat并联，输出Vbat_Li给动力电池组充电，第一副边绕组、输出动力电池组侧谐振电感Lr2，输出动力电池组侧谐振电容Cr2串联，并跨接到晶体管Q5、Q6、Q7、Q8构成CLLC输出动力电池组侧全桥整流电路中。
本发明还提供了一种用于控制权利要求1-8的集成DC/DC转换器的车载OBC充电机主电路的控制环路，包括主控制MCU、隔离电路、驱动电路、采样电路、继电器以及晶体管Q1-Q12，采用CLLC双向控制以及蓄电池侧同步整流控制上叠加PWM脉宽调整控制，实现对集成DC/DC转换器的车载OBC充电机主电路的双环路控制。其中采样电路包括原边采样、动力电池组侧主环路采样、蓄电池侧环路采样。
附图说明
图1为现有技术的车载OBC+DC/DC物理集成方式；
图2为本发明的车载OBC+DC/DC电气集成方式；
图3为本发明的车载OBC+DC/DC电气集成方案主电路拓扑；
图4为本发明的OBC+DC/DC主电路控制环路；
图5为主电路控制环路在工作状态1的发波方式；
图6为主电路控制环路在工作状态2发波方式；
图7为主电路控制环路在工作状态3发波方式。
具体实施方式
本发明采用双向CLLC控制技术，在主变压器增加一个副边绕组作为DC/DC输出侧绕组，给蓄电池及负载供电，来实现OBC与DC/DC电气集成。具体实施电路如图3所示。
图3拓扑器件说明：T1为车载OBC+DC/DC集成的主变压器，包含三个绕组，原边绕组1为市电输入侧，副边绕组2输出连接汽车动力电池组，副边绕组3输出连接车载蓄电池；C_bus为母线大电解电容，Co_bat为动力电池组侧电解电容，Cout为输出车载蓄电池侧电解电容；Q1、Q2、Q3、Q4为CLLC输入侧开关N型MOSFET，Q5、Q6、Q7、Q8为CLLC输出动力电池组侧全桥整流N型MOSFET，Q9、Q10、Q11、Q12为输出蓄电池侧全波整流N型MOSFET，Q9和Q10、Q11和Q12采用共源极结构；RLY1为电磁继电器；Lr1为输入侧谐振电感，Cr1为输入侧谐振电容；Lr2为输出动力电池组侧谐振电感，Cr2为输出动力电池组侧谐振电容。
本发明的控制策略如下：
工作状态1：当电动汽车处于充电状态
此时继电器RLY1闭合，输入前级整流电路和PFC电路将220Vac交流电压转变成稳定的Vbus直流电压，主变压器T1的原边绕组1为能量输入侧，副边绕组2和副边绕组3为输出侧。Q1、Q2、Q3、Q4为全桥CLLC控制向副边传能；Q5、Q6、Q7、Q8为输出同步整流控制，输出Vbat_Li给动力电池组充电；Q9和Q10、Q11和Q12通过同步整流+PWM调节来控制输出电压Vbat_Pb，给车载蓄电池充电。从而实现了车载OBC功能。
工作状态2：动力电池组给蓄电池供电状态
此时继电器RLY1断开，原边绕组1处于开路状态，副边绕组2为能量输入侧，副边绕组3为输出侧。关闭Q1、Q2、Q3、Q4驱动，使原边处于完全断开状态；此时Q5、Q6、Q7、Q8为输入全桥LLC控制的开关管，汽车动力电池组处于放电状态；Q9和Q10、Q11和Q12通过同步整流输出稳定的电压Vbat_Pb，给车载蓄电池充电，从而实现车载DC/DC变换器的功能。
工作状态3：汽车动力电池组能量回馈电网
此时继电器RLY1闭合，原边绕组1为能量回馈电网输出侧，副边绕组2为动力电池组能量输入侧，副边绕组3为车载蓄电池充电输出侧，Q5、Q6、Q7、Q8为输入全桥CLLC控制的开关管，动力电池组处于放电状态，将能量回馈电网；Q1、Q2、Q3、Q4为全桥同步整流控制，输出控制输出母线电压Vbus；此时Q9和Q10、Q11和Q12可以处于断开状态，也可以通过全波同步整流+PWM调节控制输出稳定电压Vbat_Pb，给车载蓄电池充电。从而实现双向OBC功能，将动力电池组的能量回馈电网。
为了实现本发明的技术方案，让更多的工程技术工作者容易了解和应用本发明，将结合具体的实施方式以及控制方案，进一步阐述本发明的工作原理。
本发明是一种应用于电动汽车车载电源的OBC和DC/DC集成拓扑，将实现车载OBC和DC/DC电气集成，改善了现有的车载电源功能单一、器件数量庞大、制造成本高、占用体积大等缺点。并且将实现双向车载OBC功能，在电网给电动汽车动力电池组充电功能上，增加电动汽车动力电池组能量回馈电网的功能。
图4是本发明具体控制方式，本发明采用双环路控制，主环路为CLLC双向控制，蓄电池侧环路是在蓄电池侧同步整流控制上叠加PWM脉宽调节控制，以保证蓄电池侧能实现输出电压高稳压精度。
在工作状态1：电动汽车处于充电状态
电磁继电器RLY1闭合，主MCU通过采样Vbat_Li电压值和动力电池组侧输出电流值，进行PFM频率调节方式控制(Q1、Q2、Q3、Q4)，实现CLLC控制传能。同时动力电池组侧副边(Q5、Q6、Q7、Q8)，可通过与(Q1、Q2、Q3、Q4)后开先关的方式实现同步整流。蓄电池侧副边(Q9、Q10、Q11、Q12)与(Q5、Q6、Q7、Q8)同时开通，但是增加PWM脉宽调制提前关断。具体控制发波见图5。
在工作状态2：动力电池组给蓄电池供电状态
电磁继电器RLY1断开，主MCU通过采样Vbat_Pb电压值和蓄电池侧输出电流值，进行PFM频率调节方式控制(Q5、Q6、Q7、Q8)，实现LLC控制传能。此时市电输入侧原边(Q1、Q2、Q3、Q4)关闭驱动。蓄电池侧副边(Q9、Q10、Q11、Q12)通过先开后关策略实现同步整流，当增益过高时可以通过PWM脉宽调制实现稳压。具体控制发波见图6。
在工作状态3：汽车动力电池组能量回馈电网
电磁继电器RLY1闭合，主MCU通过采样Vbus电压值和原边输出电流值，进行PFM频率调节方式控制(Q5、Q6、Q7、Q8)，实现CLLC控制传能，动力电池组的能量反向放电。同时原边侧(Q1、Q2、Q3、Q4)，可通过与(Q5、Q6、Q7、Q8)后开先关的方式实现同步整流。蓄电池侧副边(Q9、Q10、Q11、Q12)与(Q1、Q2、Q3、Q4)同时开通，需增加PWM脉宽调制提前关断。具体控制发波见图7。
上述为本发明的基本环路控制发波原理，通过上述控制能实现车载OBC与车载DC/DC变换器电气集成，同时实现双向车载OBC功能，将动力电池组能量回馈电网。特别是蓄电池侧同步整流+PWM脉宽调制策略，将更大限度提高DC/DC功能模块效率。
上述实施方式仅是示例性的示出本发明，并不企图限制本发明。另外对于没有详细描述的步骤属于本领域技术人员熟知的技术内容。对于涵盖在本发明构思内的相应的变换和更改均在本发明范围内。

Claims (13)

1.一种集成DC/DC转换器的车载OBC充电机主电路，市电通过该集成DC/DC转换器的车载OBC充电机主电路与动力电池组进行能量双向传递，其中该集成DC/DC转换器的车载OBC充电机主电路包括OBC/DCDC主变压器以及DC/DC输出侧整流电路，OBC/DCDC主变压器将能量传递给DC/DC输出侧整流电路，DC/DC输出侧整流电路将能量传递给汽车蓄电池及负载，该集成DC/DC转换器的车载OBC充电机主电路包括电动汽车充电状态、动力电池组给蓄电池供电状态以及汽车动力电池组能量回馈电网的三种工作状态。
2.如权利要求1所述的集成DC/DC转换器的车载OBC充电机主电路，其中OBC/DCDC主变压器包括原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组，原边绕组为市电输入侧，第一副边绕组输出连接汽车动力电池组，第二副边绕组输出连接车载蓄电池；DC/DC输出侧整流电路包括共源极结构的晶体管Q9、Q10和Q11、Q12，晶体管Q9、Q10、Q11和Q12构成全波整流，与第二副边绕组串联，与输出车载蓄电池侧电解电容Cout并联，提供车载蓄电池输出电压Vbat_Pb；晶体管Q1、Q2、Q3、Q4构成CLLC输入侧开关与母线大电解电容C_bus并联，原边绕组与电磁继电器RLY1、输入侧谐振电感Lr1，输入侧谐振电容Cr1串联，跨接到晶体管Q1、Q2、Q3、Q4构成的输入侧开关上；晶体管Q5、Q6、Q7、Q8构成CLLC输出动力电池组侧全桥整流电路，与动力电池组侧电解电容Co_bat并联，输出Vbat_Li给动力电池组充电，第一副边绕组、输出动力电池组侧谐振电感Lr2，输出动力电池组侧谐振电容Cr2串联，并跨接到晶体管Q5、Q6、Q7、Q8构成CLLC输出动力电池组侧全桥整流电路中。
3.如权利要求2所述的集成DC/DC转换器的车载OBC充电机主电路，其中晶体管Q1至Q12均为N型MOSFET。
4.如权利要2所述的集成DC/DC转换器的车载OBC充电机主电路，当电动汽车处于充电状态时，继电器RLY1闭合，输入前级整流电路和PFC电路将220Vac交流电压转变成稳定的Vbus直流电压，主变压器的原边绕组为能量输入侧，第一副边绕组和第二副边绕组为输出侧，Q1、Q2、Q3、Q4为全桥CLLC控制向副边传能；Q5、Q6、Q7、Q8为输出同步整流控制，输出Vbat_Li给动力电池组充电；Q9和Q10、Q11和Q12通过同步整流以及PWM调节来控制输出电压Vbat_Pb，给车载蓄电池充电，从而实现了车载OBC功能。
5.如权利要2所述的集成DC/DC转换器的车载OBC充电机主电路，当动力电池组给蓄电池供电时，继电器RLY1断开，原边绕组处于开路状态，第一副边绕组为能量输入侧，第二副边绕组为输出侧，关闭Q1、Q2、Q3、Q4驱动，使原边处于完全断开状态；此时Q5、Q6、Q7、Q8为输入全桥LLC控制的开关管，汽车动力电池组处于放电状态；Q9和Q10、Q11和Q12通过同步整流输出稳定的电压Vbat_Pb，给车载蓄电池充电，从而实现车载DC/DC变换器的功能。
6.如权利要2所述的集成DC/DC转换器的车载OBC充电机主电路，当汽车动力电池组能量回馈电网时，继电器RLY1闭合，原边绕组为能量回馈电网输出侧，第一副边绕组为动力电池组能量输入侧，第二副边绕组为车载蓄电池充电输出侧，Q5、Q6、Q7、Q8为输入全桥CLLC控制的开关管，动力电池组处于放电状态，将能量回馈电网；Q1、Q2、Q3、Q4为全桥同步整流控制，输出控制输出母线电压Vbus。
7.如权利要6所述的集成DC/DC转换器的车载OBC充电机主电路，其中晶体管Q9和Q10、Q11和Q12可处于断开状态。
8.如权利要6所述的集成DC/DC转换器的车载OBC充电机主电路，可通过全波同步整流以及PWM调节控制输出稳定电压Vbat_Pb，给车载蓄电池充电。
9.一种用于控制权利要求1-8的集成DC/DC转换器的车载OBC充电机主电路的控制环路，包括主控制MCU、隔离电路、驱动电路、采样电路、继电器以及晶体管Q1-Q12，采用CLLC双向控制以及蓄电池侧同步整流控制上叠加PWM脉宽调整控制，实现对集成DC/DC转换器的车载OBC充电机主电路的双环路控制。
10.如权利要求9所述的控制环路，其中采样电路包括原边采样、动力电池组侧主环路采样、蓄电池侧环路采样。
11.如权利要求9所述的控制环路，当电动汽车处于充电状态时，电磁继电器RLY1闭合，主控制MCU通过采样Vbat_Li电压值和动力电池组侧输出电流值，进行PFM频率调节方式控制晶体管Q1、Q2、Q3、Q4，实现CLLC控制传能；同时动力电池组侧副边晶体管Q5、Q6、Q7、Q8，可通过与晶体管Q1、Q2、Q3、Q4后开先关的方式实现同步整流；蓄电池侧副边晶体管Q9、Q10、Q11、Q12与Q5、Q6、Q7、Q8同时开通，但增加PWM脉宽调制提前关断。
12.如权利要求9所述的控制环路，当动力电池组给蓄电池供电状态时，电磁继电器RLY1断开，主控制MCU通过采样Vbat_Pb电压值和蓄电池侧输出电流值，进行PFM频率调节方式控制晶体管Q5、Q6、Q7、Q8，实现LLC控制传能；此时市电输入侧原边晶体管Q1、Q2、Q3、Q4关闭驱动；蓄电池侧副边晶体管Q9、Q10、Q11、Q12通过先开后关实现同步整流，当增益过高时可通过PWM脉宽调制实现稳压。
13.如权利要求9所述的控制环路，当汽车动力电池组能量回馈电网时，电磁继电器RLY1闭合，主控制MCU通过采样Vbus电压值和原边输出电流值，进行PFM频率调节方式控制晶体管Q5、Q6、Q7、Q8，实现CLLC控制传能，动力电池组的能量反向放电；同时原边侧晶体管Q1、Q2、Q3、Q4，可通过与Q5、Q6、Q7、Q8后开先关的方式实现同步整流；蓄电池侧副边晶体管Q9、Q10、Q11、Q12与Q1、Q2、Q3、Q4同时开通，另需增加PWM脉宽调制提前关断。
CN201710559537.5A 2017-07-11 2017-07-11 一种集成dc/dc转换器的车载充电机主电路及其控制 Active CN107284273B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710559537.5A CN107284273B (zh) 2017-07-11 2017-07-11 一种集成dc/dc转换器的车载充电机主电路及其控制

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710559537.5A CN107284273B (zh) 2017-07-11 2017-07-11 一种集成dc/dc转换器的车载充电机主电路及其控制

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107284273A true CN107284273A (zh) 2017-10-24
CN107284273B CN107284273B (zh) 2023-05-12

Family

ID=60100469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710559537.5A Active CN107284273B (zh) 2017-07-11 2017-07-11 一种集成dc/dc转换器的车载充电机主电路及其控制

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107284273B (zh)

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108082172A (zh) * 2017-12-26 2018-05-29 阿尔特汽车技术股份有限公司 基于四驱越野车的集成式phev系统
CN108448901A (zh) * 2018-04-10 2018-08-24 湖北工业大学 一种太阳能电动客车供电系统的集成dc-dc变换器拓扑结构
CN108521164A (zh) * 2018-04-08 2018-09-11 嘉善中正新能源科技有限公司 一种实用化的dc/dc转换器和车载充电机的合并电路
CN108879895A (zh) * 2018-06-20 2018-11-23 联合汽车电子有限公司 电动汽车能量传输系统及传输方法
CN109149942A (zh) * 2018-08-06 2019-01-04 西安理工大学 一种用于高频谐振型直流变压器的多频率段控制方法
CN109617419A (zh) * 2019-01-07 2019-04-12 浙江大学 一种隔离型三端口dc-dc变换器
CN109624733A (zh) * 2018-11-28 2019-04-16 嘉善中正新能源科技有限公司 一种用于高速电动车的dc/dc转换器和车载充电机的合并电路
CN109756122A (zh) * 2019-03-19 2019-05-14 江苏华骋科技有限公司 适用于电动汽车的多功能电源转换器
CN109861356A (zh) * 2018-05-09 2019-06-07 台达电子工业股份有限公司 冲击电流抑制模块、车载双向充电机及控制方法
CN109950943A (zh) * 2018-10-12 2019-06-28 深圳市永联科技股份有限公司 一种四向转换车载充电机及控制方法
CN110165749A (zh) * 2019-06-20 2019-08-23 爱驰汽车有限公司 电动汽车、车载充电机电路、电池电路和充放电控制方法
CN110194078A (zh) * 2019-06-20 2019-09-03 爱驰汽车有限公司 电动汽车，电池包充放电电路和充放电控制方法
CN110289667A (zh) * 2019-08-05 2019-09-27 苏州博沃创新能源科技有限公司 大功率集成式车载充电机与车载dc/dc电路及控制方法
CN110406406A (zh) * 2018-04-26 2019-11-05 比亚迪股份有限公司 车载充电机和电动车辆
CN110509796A (zh) * 2019-08-30 2019-11-29 深圳市高斯宝电气技术有限公司 一种电动汽车的车载双向充电机电路
CN111130355A (zh) * 2019-12-30 2020-05-08 四川甘华电源科技有限公司 一种实现全范围软开关的全桥直流变换器
CN111355398A (zh) * 2020-03-19 2020-06-30 深圳市高斯宝电气技术有限公司 一种集成dc/dc转换器的双向车载充电机电路
WO2021000740A1 (zh) * 2019-06-30 2021-01-07 比亚迪股份有限公司 能量转换装置、动力系统及车辆
CN112248826A (zh) * 2020-12-21 2021-01-22 西南交通大学 一种高速列车应急自走行系统的dc700v电路拓扑结构
CN112265450A (zh) * 2020-12-21 2021-01-26 西南交通大学 一种高速列车应急自走行系统的全直流电路拓扑结构
CN112737344A (zh) * 2020-12-29 2021-04-30 联合汽车电子有限公司 电池充电电路
CN112803540A (zh) * 2020-08-04 2021-05-14 台达电子工业股份有限公司 充放电装置以及电动车辆的充放电系统
CN112821530A (zh) * 2021-01-08 2021-05-18 苏州汇川联合动力系统有限公司 车载充电电路、方法及车载电源
CN113147447A (zh) * 2021-03-17 2021-07-23 北京动力源科技股份有限公司 用于电动汽车的多功用车载充电电路
US11101737B2 (en) 2018-12-27 2021-08-24 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. On-board charging/discharging system and control method thereof
CN113315213A (zh) * 2021-06-04 2021-08-27 上汽通用五菱汽车股份有限公司 一种可为新能源汽车和充电宝充电的电单车换电柜及电路
CN116231705A (zh) * 2022-12-30 2023-06-06 苏州博沃创新能源科技有限公司 20kW双向单相/三相兼容电动汽车非车载直流充电模块
CN116231703A (zh) * 2022-12-30 2023-06-06 苏州博沃创新能源科技有限公司 11kW双向单相/三相兼容电动汽车非车载直流充电模块
CN116683771A (zh) * 2023-05-30 2023-09-01 西南交通大学 一种基于双陷波器的隔离型三端口变换器及其控制方法
EP4258530A1 (en) * 2022-04-07 2023-10-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power conversion apparatus

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103872728A (zh) * 2014-03-03 2014-06-18 同济大学 一种多功能一体化电动汽车车载充电机
CN204290814U (zh) * 2014-11-06 2015-04-22 国家电网公司 一种充换储放光伏一体化电站结构
CN105762902A (zh) * 2016-03-25 2016-07-13 嘉善中正新能源科技有限公司 一种可实现dc/dc转换功能的车载充电机电路
CN206099475U (zh) * 2016-10-25 2017-04-12 深圳欣锐科技股份有限公司 一种车载充电机和直流变换器集成控制器电路
US20170101020A1 (en) * 2015-10-08 2017-04-13 Hyundai Motor Company Method and system of operating on-board charger for eco-friendly vehicle
CN207156960U (zh) * 2017-07-11 2018-03-30 深圳市永联科技股份有限公司 一种集成dc/dc转换器的车载充电机主电路及其控制环路

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103872728A (zh) * 2014-03-03 2014-06-18 同济大学 一种多功能一体化电动汽车车载充电机
CN204290814U (zh) * 2014-11-06 2015-04-22 国家电网公司 一种充换储放光伏一体化电站结构
US20170101020A1 (en) * 2015-10-08 2017-04-13 Hyundai Motor Company Method and system of operating on-board charger for eco-friendly vehicle
CN105762902A (zh) * 2016-03-25 2016-07-13 嘉善中正新能源科技有限公司 一种可实现dc/dc转换功能的车载充电机电路
CN206099475U (zh) * 2016-10-25 2017-04-12 深圳欣锐科技股份有限公司 一种车载充电机和直流变换器集成控制器电路
CN207156960U (zh) * 2017-07-11 2018-03-30 深圳市永联科技股份有限公司 一种集成dc/dc转换器的车载充电机主电路及其控制环路

Cited By (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108082172A (zh) * 2017-12-26 2018-05-29 阿尔特汽车技术股份有限公司 基于四驱越野车的集成式phev系统
CN108521164A (zh) * 2018-04-08 2018-09-11 嘉善中正新能源科技有限公司 一种实用化的dc/dc转换器和车载充电机的合并电路
CN108448901A (zh) * 2018-04-10 2018-08-24 湖北工业大学 一种太阳能电动客车供电系统的集成dc-dc变换器拓扑结构
CN110406406A (zh) * 2018-04-26 2019-11-05 比亚迪股份有限公司 车载充电机和电动车辆
CN109861356A (zh) * 2018-05-09 2019-06-07 台达电子工业股份有限公司 冲击电流抑制模块、车载双向充电机及控制方法
CN108879895B (zh) * 2018-06-20 2021-08-31 联合汽车电子有限公司 电动汽车能量传输系统及传输方法
CN108879895A (zh) * 2018-06-20 2018-11-23 联合汽车电子有限公司 电动汽车能量传输系统及传输方法
CN109149942B (zh) * 2018-08-06 2020-10-27 西安理工大学 一种用于高频谐振型直流变压器的多频率段控制方法
CN109149942A (zh) * 2018-08-06 2019-01-04 西安理工大学 一种用于高频谐振型直流变压器的多频率段控制方法
CN109950943A (zh) * 2018-10-12 2019-06-28 深圳市永联科技股份有限公司 一种四向转换车载充电机及控制方法
CN109624733A (zh) * 2018-11-28 2019-04-16 嘉善中正新能源科技有限公司 一种用于高速电动车的dc/dc转换器和车载充电机的合并电路
US11101737B2 (en) 2018-12-27 2021-08-24 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. On-board charging/discharging system and control method thereof
CN109617419A (zh) * 2019-01-07 2019-04-12 浙江大学 一种隔离型三端口dc-dc变换器
CN109756122A (zh) * 2019-03-19 2019-05-14 江苏华骋科技有限公司 适用于电动汽车的多功能电源转换器
CN110165749A (zh) * 2019-06-20 2019-08-23 爱驰汽车有限公司 电动汽车、车载充电机电路、电池电路和充放电控制方法
CN110194078A (zh) * 2019-06-20 2019-09-03 爱驰汽车有限公司 电动汽车，电池包充放电电路和充放电控制方法
WO2021000740A1 (zh) * 2019-06-30 2021-01-07 比亚迪股份有限公司 能量转换装置、动力系统及车辆
US11855543B2 (en) 2019-06-30 2023-12-26 Byd Company Limited Energy conversion device, power system and vehicle
CN110289667A (zh) * 2019-08-05 2019-09-27 苏州博沃创新能源科技有限公司 大功率集成式车载充电机与车载dc/dc电路及控制方法
CN110509796A (zh) * 2019-08-30 2019-11-29 深圳市高斯宝电气技术有限公司 一种电动汽车的车载双向充电机电路
CN111130355A (zh) * 2019-12-30 2020-05-08 四川甘华电源科技有限公司 一种实现全范围软开关的全桥直流变换器
CN111130355B (zh) * 2019-12-30 2021-05-04 四川甘华电源科技有限公司 一种实现全范围软开关的全桥直流变换器
CN111355398A (zh) * 2020-03-19 2020-06-30 深圳市高斯宝电气技术有限公司 一种集成dc/dc转换器的双向车载充电机电路
CN111355398B (zh) * 2020-03-19 2023-02-28 深圳市能效电气技术有限公司 一种集成dc/dc转换器的双向车载充电机电路
TWI776365B (zh) * 2020-08-04 2022-09-01 台達電子工業股份有限公司 多埠雙向轉換器及其控制方法
US11594973B2 (en) 2020-08-04 2023-02-28 Delta Electronics Inc. Multiple-port bidirectional converter and control method thereof
US11955898B2 (en) 2020-08-04 2024-04-09 Delta Electronics, Inc. Charging and discharging device and charging and discharging system of electric vehicle
US11888404B2 (en) 2020-08-04 2024-01-30 Delta Electronics, Inc. Multiple-port bidirectional converter and control method thereof
CN112928920A (zh) * 2020-08-04 2021-06-08 台达电子工业股份有限公司 多端口双向转换器及其控制方法
CN112803540A (zh) * 2020-08-04 2021-05-14 台达电子工业股份有限公司 充放电装置以及电动车辆的充放电系统
CN112248826A (zh) * 2020-12-21 2021-01-22 西南交通大学 一种高速列车应急自走行系统的dc700v电路拓扑结构
CN112265450A (zh) * 2020-12-21 2021-01-26 西南交通大学 一种高速列车应急自走行系统的全直流电路拓扑结构
CN112737344A (zh) * 2020-12-29 2021-04-30 联合汽车电子有限公司 电池充电电路
CN112821530A (zh) * 2021-01-08 2021-05-18 苏州汇川联合动力系统有限公司 车载充电电路、方法及车载电源
CN113147447A (zh) * 2021-03-17 2021-07-23 北京动力源科技股份有限公司 用于电动汽车的多功用车载充电电路
CN113315213A (zh) * 2021-06-04 2021-08-27 上汽通用五菱汽车股份有限公司 一种可为新能源汽车和充电宝充电的电单车换电柜及电路
EP4258530A1 (en) * 2022-04-07 2023-10-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power conversion apparatus
CN116231705A (zh) * 2022-12-30 2023-06-06 苏州博沃创新能源科技有限公司 20kW双向单相/三相兼容电动汽车非车载直流充电模块
CN116231703A (zh) * 2022-12-30 2023-06-06 苏州博沃创新能源科技有限公司 11kW双向单相/三相兼容电动汽车非车载直流充电模块
CN116231705B (zh) * 2022-12-30 2024-02-20 苏州博沃创新能源科技有限公司 20kW双向单相/三相兼容电动汽车非车载直流充电模块
CN116231703B (zh) * 2022-12-30 2024-03-01 苏州博沃创新能源科技有限公司 11kW双向单相/三相兼容电动汽车非车载直流充电模块
CN116683771A (zh) * 2023-05-30 2023-09-01 西南交通大学 一种基于双陷波器的隔离型三端口变换器及其控制方法
CN116683771B (zh) * 2023-05-30 2024-01-23 西南交通大学 一种基于双陷波器的隔离型三端口变换器及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107284273B (zh) 2023-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107284273A (zh) 一种集成dc/dc转换器的车载充电机主电路及其控制
CN207156960U (zh) 一种集成dc/dc转换器的车载充电机主电路及其控制环路
CN105680525B (zh) 一种基于混合母线的充电车供电系统及其控制方法
CN107623365A (zh) 一种带逆变功能的三端口充电机
WO2021027303A1 (zh) 可充放电的储能装置、无线充电系统及电动汽车
CN201438644U (zh) 一种车载充电器
CN208452807U (zh) 一种集成双向obc与双向dc/dc转换器的充放电电路
CN208723603U (zh) 一种四向转换车载充电机
CN207410089U (zh) 一种车载电源系统及电动汽车
CN103490524A (zh) 一种大型混合储能系统及其控制策略
CN110356269A (zh) 集成dc/dc的双向车载充电机和电动汽车
CN109950943A (zh) 一种四向转换车载充电机及控制方法
CN110932349B (zh) 一种基于无线供电的箭上能源高效拓扑系统
Ruddell et al. A novel wireless converter topology for dynamic EV charging
Reddy et al. Novel wide voltage range multi-resonant bidirectional DC-DC converter
Dacol et al. Non-isolated high current battery charger with PFC semi-bridgeless rectifier
CN204290428U (zh) 一种集成电机驱动和电池充电功能模块
CN107528359A (zh) 可共享充电桩的感应式无线充电系统
CN107482922A (zh) 一种基于切换开关的双向llc谐振变换器
Xu et al. A double-switch single-transformer integrated equalizer for the recycled power battery string of automatic guided vehicles
CN114290922B (zh) 一种充电模块及充电系统
CN206226052U (zh) 一种混动车用42v/12v双层直流转换充电装置
Gurrala et al. A novel bidirectional DC-DC converter with battery protection
Israr et al. Study and design of DC-DC LLC full bridge converter for electric vehicle charging application
Tang et al. A bidirectional contactless power transfer system with dual-side power flow control

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant