CN108604864B - 用于将dc-dc电压转换器从升压操作模式转变成安全操作模式的控制系统 - Google Patents

用于将dc-dc电压转换器从升压操作模式转变成安全操作模式的控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108604864B
CN108604864B CN201780007996.0A CN201780007996A CN108604864B CN 108604864 B CN108604864 B CN 108604864B CN 201780007996 A CN201780007996 A CN 201780007996A CN 108604864 B CN108604864 B CN 108604864B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
microcontroller
switch
operating state
integrated circuit
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.)
Active
Application number
CN201780007996.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108604864A (zh
Inventor
克尔费加尔·K·卡特拉克
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.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Chem 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 LG Chem Ltd filed Critical LG Chem Ltd
Publication of CN108604864A publication Critical patent/CN108604864A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108604864B publication Critical patent/CN108604864B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582—Buck-boost converters
    • 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
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/16—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by dynamic converters
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • 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
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/08—Three-wire systems; Systems having more than three wires
    • H02J1/082—Plural DC voltage, e.g. DC supply voltage with at least two different DC voltage levels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Power Sources (AREA)

Abstract

用于DC‑DC电压转换器的控制系统包括具有第一和第二应用的微控制器。第一应用命令微控制器生成在高压侧集成电路上的第一引脚处接收以将第一多个FET开关转变成开路操作状态并且在低侧集成电路的第一引脚处接收以将第二多个FET开关转变成开路操作状态的第一信号。第二应用命令微控制器生成在高侧集成电路上的第二引脚处接收以将第一多个FET开关转变成开路操作状态并且在低侧集成电路的第二引脚处接收以将第二多个FET开关转变成开路操作状态的第二信号。

Description

用于将DC-DC电压转换器从升压操作模式转变成安全操作模 式的控制系统
技术领域
本发明涉及一种用于控制DC-DC电压转换器的操作模式的控制系统。
本申请要求于2016年11月15日提交的美国临时专利申请 No.62/422,266和2017年10月2日提交的美国专利申请No.15/722,326 的优先权，其全部内容通过引用被并入本文。
背景技术
DC-DC电压转换器是用于接收输入电压并生成与接收的输入电压不同电平的输出电压的装置，并且通常包括至少一个开关。DC-DC电压转换器可以借助于在降压操作模式、升压操作模式等之间的模式转换来以各种模式操作。
特别地，如果单个应用不操作，则当将操作模式转换到安全操作模式时，使用单个应用的DC-DC电压转换器可能导致模式转换错误，并且因此DC-DC电压转换器不能够安全地更改为安全模式。
发明内容
技术问题
本发明人在此已经认识到对于改进的控制系统——该控制系统用于将DC-DC电压转换器从升压操作模式转变成安全操作模式——的需求。特别地，控制系统利用两个不同且独立的应用，每个应用命令微控制器生成控制信号以将DC-DC电压转换器内的DC-DC电压转换器控制电路内的FET开关转变成开路操作状态。结果，即使两个应用中的一个发生故障，或者如果控制信号之一被DC-DC电压转换器中断或者不起作用，本发明的控制系统也能够将DC-DC电压转换器更可靠地转变成安全操作模式。
从下面的详细描述中可以理解本公开的这些和其他目的和优点，并且从本公开的示例性实施例将变得更加明显。而且，将容易理解的是，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求中示出的手段及其组合来实现。
技术解决方案
实现上述目的的本发明的各种实施例如下。
提供一种根据示例性实施例的用于将DC-DC电压转换器从升压操作模式转变成安全操作模式的控制系统。
DC-DC电压转换器具有高电压双向开关、预充电高电压双向开关、低电压双向开关、预充电低电压双向开关、高侧集成电路、和低侧集成电路。
低电压双向开关与预充电低电压双向开关被并联地电耦合在第一和第二电节点之间并且电耦合到第一和第二电节点。高电压双向开关与预充电高电压双向开关被并联地电耦合到第三和第四电节点之间并且电耦合到第三和第四电节点。高侧集成电路被电耦合在第一电节点和第四电节点之间。低侧集成电路被电耦合在第一电节点和第四电节点之间。高侧集成电路在其中具有第一多个FET开关，并且低侧集成电路在其中具有第二多个FET开关。第一多个FET开关中的每个FET 开关被电耦合到第二多个FET开关中的相应FET开关。
控制系统包括具有第一应用和第二应用的微控制器。
第一应用命令微控制器生成在高侧集成电路上的第一输入引脚处接收的第一控制信号，以命令高侧集成电路将其中的第一多个FET开关中的每一个转变成开路操作状态。
在低侧集成电路上的第一输入引脚处进一步接收第一控制信号，以命令低侧集成电路将其中的第二多个FET开关中的每一个开关转变成开路操作状态。
微控制器从高侧集成电路的输出引脚和低侧集成电路的输出引脚中的至少一个接收第一确认信号。
第二应用基于第一确认信号确定第一多个FET开关和第二多个 FET开关中的至少一个被转变成开路操作状态。
第二应用命令微控制器生成在高侧集成电路上的第二输入引脚处接收到的第二控制信号，以命令高侧集成电路将其中的第一多个FET 开关中的每一个转变成开路操作状态。
在低侧集成电路上的第二输入引脚处进一步接收第二控制信号，以命令低侧集成电路将其中的第二多个FET开关中的每一个转变成开路操作状态。
第二应用命令微控制器生成第三控制信号以将高电压双向开关转变成开路操作状态。第二应用命令微控制器生成第四控制信号以将预充电高电压双向开关转变成开路操作状态。
控制系统还包括电耦合到第三电节点的第一电压传感器和电耦合到第四电节点的第二电压传感器。
第一电压传感器输出指示第三电节点处的第一电压的第一电压测量信号，该第一电压测量信号由微控制器接收。
第二电压传感器输出指示第四电节点处的第二电压的第二电压测量信号，该第二电压测量信号由微控制器接收。
微控制器分别基于第一和第二电压测量信号分别确定第一和第二电压值，并且微控制器还具有第三应用，如果第一和第二电压值之间的差的绝对值大于第一阈值电压值，则其确定高电压双向开关和预充电高电压双向开关均已经被转变成开路操作状态。
第三应用命令微控制器生成第五控制信号以将低电压双向开关转变成开路操作状态，并且第三应用命令微控制器生成第六控制信号以将预充电低电压双向开关转变成开路操作状态。
控制系统还包括电耦合到第一电节点的第三电压传感器和电耦合到第二电节点的第四电压传感器。
第三电压传感器输出指示第一电节点处的第三电压的第三电压测量信号，该第三电压测量信号由微控制器接收。
第四电压传感器输出指示第二电节点处的第四电压的第四电压测量信号，该第四电压测量信号由微控制器接收。
微控制器分别基于第三和第四电压测量信号分别确定第三和第四电压值，并且微控制器还具有第四应用，如果第三和第四电压值之间的差的绝对值大于第二阈值电压值，则其确定低电压双向开关和预充电低电压双向开关均已经被转变成开路操作状态。
在微控制器生成第一控制信号之前，DC-DC电压转换器处于升压操作模式，在升压操作模式中，高电压双向开关具有闭合操作状态，预充电高电压双向开关具有闭合操作状态，低电压双向开关具有闭合操作状态，并且预充电低电压双向开关具有闭合操作状态。
高电压双向开关是双向MOSFET开关。
低电压双向开关是双向MOSFET开关。
本发明的作用
根据本发明的至少一个示例性实施例，控制系统使用两个独立的不同应用，用于命令微控制器生成用于将DC-DC电压转换器中的 DC-DC电压转换器控制器电路中的FET开关转换成开路操作状态的控制信号，使得即使两个应用中的一个不操作，或者控制信号中的一个被DC-DC电压转换器拦截或者不操作，DC-DC电压转换器也能够被转换到安全操作模式。
本发明的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将会从所附权利要求中清楚地理解在此未提及的其他效果。
附图说明
附图图示本公开的优选实施例，并且与前述公开一起用作提供对本公开的技术特征的进一步理解，并且因此，本公开不应被解释为限于附图。
图1是根据示例性实施例的具有用于DC-DC电压转换器的控制系统的车辆的示意图；
图2是在DC-DC电压转换器中使用的双向开关的示意图；
图3是主要应用以及由图1的控制系统中的微控制器所利用的第一、第二、第三、和第四应用的框图；以及
图4-10是用于将DC-DC电压转换器从升压操作模式转变成安全操作模式的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应理解的是，说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般和字典含义，而是基于为了更好地解释允许发明人适当地定义术语的原理基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。
因此，这里提出的描述仅是用于说明目的的优选示例，并非旨在限制本公开的范围，因此应理解，在不脱离范围的情况下可以对其进行其他等同和修改。
此外，在本公开中，如果判断对已知技术或配置的详细解释可能不必要地使本公开的实质含糊不清，则将省略详细解释。
在整个说明书中，当一部分被称为“包含(comprising)”或“包括(including)”任何元件时，其意指该部分可以进一步包括其他元件，除非另外特别说明，否则不排除其他元件。此外，说明书中描述的术语“控制单元”指的是处理至少一个功能或操作的单元，并且可以通过硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。
另外，在整个说明书中，当一部分被称为“连接”到另一部分时，其不限于它们被“直接连接”的情况，而是还包括它们与插入在它们之间的另一元件“间接连接”。
参考图1，提供车辆10。车辆10包括电池40、接触器42、三相电容器组48、电池起动器发电机单元50、DC-DC电压转换器54、电池56、控制系统58、车辆控制器60、通信总线62、以及电线64、65、66、68、70、72、74。
控制系统58的优点在于，控制系统58具有微控制器800，其能够更可靠地将DC-DC电压转换器54从升压操作模式转变成安全操作模式。特别地，微控制器800利用两个不同且独立的应用，每个应用命令微控制器800生成控制信号以将DC-DC电压转换器54内的 DC-DC电压转换器控制电路240内的FET开关506、606转变成开路操作状态。结果，即使两个应用中的一个发生故障，或者如果控制信号之一被DC-DC电压转换器54中断或不起作用，则本发明的控制系统58也能够更可靠地将DC-DC电压转换器54转变成安全操作模式。
为了理解的目的，节点或电节点是电路中的区域或位置。信号能够是电压、电流、或二进制值。
升压操作模式是DC-DC电压转换器54的操作模式，其中DC-DC 电压转换器54将电压施加到3相电容器组48。在示例性实施例中，当 DC-DC电压转换器54具有升压操作模式时，接触器42具有开路操作状态，高电压双向MOSFET开关200具有闭合操作状态，预充电高电压双向MOSFET开关202具有闭合操作状态，根据需要切换FET开关 506、606，低电压双向MOSFET开关270具有闭合操作状态，并且预充电低电压双向MOSFET开关272具有闭合操作状态。
安全操作模式是DC-DC电压转换器54的操作模式，其中DC-DC 电压转换器54不向电池56或电池40施加电压。在示例性实施例中，当DC-DC电压转换器54具有安全操作模式时，接触器42具有开路操作状态，高电压双向MOSFET开关200具有开路操作状态，预充电高电压双向MOSFET开关202具有开路操作状态，FET开关506、606 具有开路操作状态，低电压双向MOSFET开关270具有开路操作状态，并且预充电低电压双向MOSFET开关272具有开路操作状态。此外，在安全操作模式中，微控制器60确认在上面提及的开关中的每个都具有开路操作状态。
电池40包括正极端子100和负极端子102。在示例性实施例中，电池40在正极端子100和负极端子102之间生成48Vdc。正极端子100 被电耦合到接触器42的第一侧的第一电节点124。负极端子102被电耦合到电接地。
接触器42具有接触器线圈120、接触件122、第一电节点124和第二电节点126。第一电节点124被电耦合到电池40的正极端子100。第二电节点126被电耦合到三相电容器组48和DC-DC电压转换器54 的电节点210这两者。当微控制器800生成分别由电压驱动器802、804 接收的第一和第二控制信号时，接触器线圈120被通电，其使接触件 122转变成闭合操作状态。可替选地，当微控制器800生成分别由电压驱动器802、804接收的第三和第四控制信号时，接触器线圈120被断电，其将接触件122转变成开路操作状态。在示例性实施例中，第三和第四控制信号能够都是接地电压电平。
3相电容器组48被利用以存储和释放来自电池起动器-发电机单元 50、电池40、和DC-DC电压转换器54的电能。3相电容器组48利用电线65被电耦合到接触器42的电节点126和DC-DC电压转换器54 的电节点210。三相电容器组48利用电线68、70、72进一步电耦合到电池-起动器发电机50。
提供电池-起动器发电机单元50以产生由三相电容器组48经由电线68、70、72接收的AC电压。
DC-DC电压转换器54包括高电压双向开关200；预充电高电压双向开关202；电节点210、212；DC-DC电压转换器控制电路240；低电压双向开关270；预充电低电压双向开关272；电节点280、282；电压传感器290、292、294、296、和电线300、312。
参考图1和图2，在示例性实施例中，高电压双向开关200包括节点340、节点342；MOSFET开关344、345和二极管346、347。当然，在可替选的实施例中，高电压双向开关200应被替换成具有所需电压和电流能力的另一种类型的开关。
高电压双向开关200在电节点210、212之间与预充电高电压双向开关202并联地电耦合并且电耦合至电节点210、212。节点340被电耦合到电节点210，并且节点342被电耦合到电节点212。当微控制器 800生成经由电线908由高电压双向开关200接收的(或由可操作地耦合到开关200的DC-DC电压转换器54内的控制器或微处理器接收的) 控制信号时，微控制器800引起开关200转变成闭合操作状态。当微控制器800在电线908上生成另一控制信号(例如，接地电压电平控制信号)时，微控制器800引起开关200转变成开路操作状态。
预充电高电压双向开关202具有被电耦合到电节点210的节点 350，和被电耦合到电节点212的节点352。当微控制器800生成经由电线910由预充电高电压双向开关202接收的(或由可操作地耦合到开关202的DC-DC电压转换器54内的控制器或微处理器接收的)控制信号时，微控制器800引起开关202转变成闭合操作状态。当微控制器800在电线910上生成另一控制信号(例如，接地电压电平控制信号)时，微控制器800引起开关202转变成开路操作状态。在示例性实施例中，预充电高电压双向开关202是双向MOSFET开关。
DC-DC电压转换器控制电路240具有端子446、端子448、高侧集成电路450、和低侧集成电路452。DC-DC电压转换器控制电路240 能够将在端子446处接收到的DC电压转换成在端子448处输出的另一 DC电压。可替选地，DC-DC电压转换器控制电路240能够将在端子448处接收的DC电压转换成在端子446处输出的另一DC电压。
高侧集成电路450在其中包括输入引脚500、输入引脚502、输出引脚504、和多个FET开关506。输入引脚500利用电线900被电耦合到微控制器800的输入-输出装置942。输入引脚502利用电线902被电耦合到微控制器800的输入-输出装置942。输出引脚504利用电线916被电耦合到微控制器800的输入-输出装置942。多个开关506在端子446、448之间彼此并联电耦合。此外，多个FET开关506中的每个 FET开关与低侧集成电路452中的相应FET开关串联地电耦合。当高侧集成电路450在输入引脚500处接收具有高逻辑电平的控制信号时，高侧集成电路450使能FET开关506的操作。可替选地，当高侧集成电路450在输入引脚500处接收具有低逻辑电平的控制信号时，高侧集成电路450将多个FET开关506中的每个FET开关转变成开路操作状态。此外，当高侧集成电路450在输入引脚502处接收具有低逻辑电平的控制信号时，高侧集成电路450将多个FET开关506中的每个 FET开关转变为开路操作状态。更进一步，当高侧集成电路450将多个FET开关506中的每个FET开关转变成开路操作状态时，输出引脚 504输出指示多个FET开关506中的每个FET开关具有开路操作状态的确认信号，由微控制器800的输入-输出装置942利用电线916接收该确认信号。
低侧集成电路452包括输入引脚600、输入引脚602、输出引脚 604、和多个FET开关606。输入引脚600利用电线900被电耦合到微控制器800的输入-输出装置942。输入引脚602利用电线902被电耦合到微控制器800的输入-输出装置942。输出引脚604利用电路916 被电耦合到微控制器800的输入-输出装置942。多个开关606在端子 446、448之间彼此并联地电耦合。此外，多个FET开关606中的每个 FET开关与高侧集成电路450中的相应FET开关串联地电耦合。当低侧集成电路452在输入引脚600处接收到具有高逻辑电平的控制信号时，低侧集成电路452使能FET开关606的操作。可替选地，当低侧集成电路452在输入引脚600处接收具有低逻辑电平的控制信号时，低侧集成电路452将多个FET开关606的每个FET开关转变成开路操作状态。此外，当低侧集成电路452在输入引脚602处接收到具有低逻辑电平的控制信号时，低侧集成电路452将多个FET开关606中的每个FET开关转变成开路操作状态。更进一步，当低侧集成电路452 将多个FET开关606的每个FET开关转变成开路操作状态时，输出引脚604输出指示多个FET开关606中的每个FET开关具有开路操作状态的确认信号，由微控制器800的输入-输出装置942利用电线916接收该确认信号。
低电压双向开关270在电节点280、282之间并联电耦合到预充电低电压双向开关272并且电耦合至电节点280、282。低电压双向开关 270具有电耦合到电节点280的节点760和电耦合到电节点282的节点 762。当微控制器800生成经由电线904由低电压双向开关270接收的 (或由可操作地耦合到开关270的DC-DC电压转换器54内的控制器或者微处理器接收的)控制信号时，微控制器800引起开关270转变成闭合操作状态。当微控制器800在电线904上生成另一控制信号(例如，接地电压电平控制信号)时，微控制器800引起开关270转变成开路操作状态。在示例性实施例中，低电压双向开关270是双向 MOSFET开关。
预充电低电压双向开关272具有电连接到电节点280的节点770，和被电连接到电节点282的节点772。当微控制器800生成经由电线 906由预充电低电压双向开关272接收的(或由可操作地耦合到开关 272的DC-DC电压转换器54内的控制器或者微处理器接收的)控制信号时，微控制器800引起开关272转变成闭合操作状态。当微控制器 800在电线906上生成另一控制信号(例如，接地电压电平控制信号) 时，微控制器800引起开关272转变成开路操作状态。
电压传感器290被电耦合到电节点210和微控制器800。电压传感器290输出由微控制器800经由电线926接收的、指示电节点210 处的电压的电压测量信号。
电压传感器292被电耦合到电节点212和微控制器800。电压传感器292输出由微控制器800经由电线928接收的、指示电节点212 处的电压的电压测量信号。
电压传感器294被电耦合到电节点280和微控制器800。电压传感器294输出由微处理器800经由电线922接收的、指示电节点280 处的电压的电压测量信号。
电压传感器296被电耦合到电节点282和微控制器800。电压传感器296输出由微控制器800经由电线924接收的、指示电节点282 处的电压的电压测量信号。
电池56包括正极端子780和负极端子782。在示例性实施例中，电池56在正极端子780和负极端子782之间生成12Vdc。正极端子780 被电耦合到DC-DC电压转换器54的电节点282。负极端子782被电耦合到电气接地——其可以不同于电池40被耦合到的电气接地。
控制系统58被利用以将DC-DC电压转换器54转变成升压操作模式，并且然后转变成安全操作模式。控制系统58包括微控制器800；电压驱动器802、804；电压传感器290、292、294、296、和电线900、 902、904、906、908、910、916、918、920、922、924、926、928。
参考图1和图3，微控制器800包括微处理器940、输入-输出装置942、存储器装置944、和模数转换器946。微处理器940还包括由微处理器940执行的主应用950、升压应用952、第一应用954、第二应用956、第三应用958、和第四应用960。升压应用952、第一应用954、第二应用956、第三应用958、和第四应用960被存储在存储器装置944中。微处理器940可操作地耦合到输入-输出装置942、存储器装置944、和模数转换器946、DC-DC电压转换器54、以及电压驱动器802、804。
参考图1和图3-10，描述用于引起DC-DC电压转换器54转变成升压操作模式，并且然后将DC-DC电压转换器54从升压操作模式转变成安全操作模式的方法的流程图。流程图包括主应用950、升压应用 952、第一应用954、第二应用956、第三应用958、和第四应用960。
参考图4，现在将解释主要应用950。
在步骤980，微控制器800确定DC-DC电压转换器54是否要被转变成升压操作模式。在示例性实施例中，微控制器800基于来自车辆控制器60的控制信号来确定DC-DC电压转换器54是否要被转换到升压操作模式。如果步骤980的值等于“是”，则方法前进到步骤982。否则，方法前进到步骤984。
在步骤982，微控制器800执行升压应用952。在步骤982之后，该方法前进到步骤984。
在步骤984处，微控制器800确定DC-DC电压转换器54是否要被转变成安全操作模式。在示例性实施例中，微控制器800基于来自车辆控制器60的另一控制信号来确定DC-DC电压转换器54是否要被转变成安全操作模式。如果步骤984的值等于“是”，则方法前进到步骤986。否则，方法返回到步骤980。
在步骤986，微控制器800执行第一应用954。在步骤986之后，该方法前进到步骤988。
在步骤988，微控制器800执行第二应用956。在步骤988之后，该方法前进到步骤990。
在步骤990，微控制器800执行第三应用958。在步骤990之后，该方法前进到步骤992。
在步骤992，微控制器800执行第四应用960。在步骤992之后，该方法返回到步骤980。
参见图5和图6，现在将解释升压应用952。升压应用952被利用以将DC-DC电压转换器54转变成升压操作模式。
在步骤1000，微控制器800生成第一和第二控制信号，以分别引起第一和第二电压驱动器802、804将接触器42转变成开路操作状态。在步骤1000之后，该方法前进到步骤1002。
在步骤1002，微控制器800生成第三控制信号——该第三控制信号由DC-DC电压转换器54中的预充电高电压双向开关202接收，以将预充电高电压双向开关202转变成闭合操作状态。在步骤1002之后，方法前进到步骤1004。
在步骤1004，微控制器800生成第四控制信号——该第四控制信号由DC-DC电压转换器54中的预充电低电压双向开关272接收，以将预充电低电压双向开关272转变成闭合操作状态。在步骤1004之后，该方法前进到步骤1006。
在步骤1006，微控制器800生成第五控制信号——该第五控制信号由DC-DC电压转换器54中的高电压双向开关200接收，以将高电压双向开关200转变成闭合操作状态。在步骤1006之后，该方法前进到步骤1008。
在步骤1008，微控制器800生成第六控制信号——该第六控制信号由DC-DC电压转换器54中的低电压双向开关270接收，以将低电压双向开关270转变成闭合操作状态。在步骤1008之后，该方法前进到步骤1010。
在步骤1010，微控制器800生成在DC-DC电压转换器54中的高侧集成电路450上的第一输入引脚500处接收的第七控制信号(例如，高逻辑电平电压)，以命令高侧集成电路450将电力施加到其中的第一多个FET开关506。在DC-DC电压转换器54中的低侧集成电路452 上的第一输入引脚600处进一步接收第七控制信号，以命令低侧集成电路452将电力施加到其中的第二多个FET开关606。第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七控制信号引起DC-DC电压转换器54 具有升压操作模式。在步骤1010之后，该方法返回到主应用950。
参考图7，现在将解释第一应用954。
在步骤1022，微控制器800生成在DC-DC电压转换器54中的高侧集成电路450上的第一输入引脚500处接收的第八控制信号(例如，低逻辑电平电压)，以命令高侧集成电路450将其中的第一多个FET 开关506中的每一个转变成开路操作状态。在DC-DC电压转换器54 中的低侧集成电路452上的第一输入引脚600处进一步接收第八控制信号，以命令低侧集成电路452将其中的第二多个FET开关606中的每一个转变成开路操作状态。在步骤1022之后，该方法返回到主应用 950。
参考图8，现在将解释第二应用956。
在步骤1024，微控制器800从DC-DC电压转换器54中的高侧集成电路450的输出引脚504和在DC-DC电压转换器54中的低侧集成电路452的输出引脚604中的至少一个接收第一确认信号，其指示第一多个FET开关506和第二多个FET开关606中的至少一个被转变成开路操作状态。在步骤1024之后，该方法前进到步骤1026。
在步骤1026，微控制器800生成在DC-DC电压转换器54中的高侧集成电路450上的第二输入引脚502处接收的第九控制信号(例如，低逻辑电平电压)，以命令高侧集成电路450将其中的第一多个FET 开关506中的每一个转变成开路操作状态。在DC-DC电压转换器54 中的低侧集成电路452上的第二输入引脚602处进一步接收第九控制信号，以命令低侧集成电路452将其中的第二多个FET开关606中的每一个转变成开路操作状态。在步骤1026之后，该方法前进到步骤 1040。
在步骤1040，微控制器800生成第十控制信号，以将DC-DC电压转换器54中的高电压双向开关200转变成开路操作状态。在步骤 1040之后，该方法前进到步骤1042。
在步骤1042，微控制器800生成第十一控制信号，以将DC-DC 电压转换器54中的预充电高电压双向开关202转变成开路操作状态。在步骤1042之后，该方法返回到主应用950。
参考图9，现在将解释第三应用958。
在步骤1044，被电耦合到电节点210的电压传感器290输出指示电节点210处的第一电压的第一电压测量信号。第一电压测量信号由微控制器800接收。在步骤1044之后，该方法前进到步骤1046。
在步骤1046，被电耦合到电节点212的电压传感器292输出指示电节点212处的电压的第二电压测量信号。第二电压测量信号由微控制器800接收。在步骤1046之后，该方法前进到步骤1048。
在步骤1048，微控制器800基于第一和第二电压测量信号分别确定第一和第二电压值。在步骤1048之后，该方法前进到步骤1050。
在步骤1050，微控制器800确定第一和第二电压值之间的差的绝对值是否大于第一阈值电压值。如果步骤1050的值等于“是”，则方法前进到步骤1052。否则，方法前进到步骤1060。
在步骤1052，微控制器800确定DC-DC电压转换器54中的高电压双向开关200和预充电高电压双向开关202均具有开路操作状态。在步骤1052之后，该方法前进到步骤1060。
在步骤1060，微控制器800生成第十二控制信号，以将DC-DC 电压转换器54中的低电压双向开关270转变成开路操作状态。在步骤 1060之后，该方法前进到步骤1062。
在步骤1062，微控制器800生成第十三控制信号，以将DC-DC 电压转换器54中的预充电低电压双向开关272转变成开路操作状态。在步骤1062之后，该方法返回到主应用950。
参考图10，现在将解释第四应用960。
在步骤1064，被电耦合到电节点280的电压传感器294输出指示电节点280处的电压的第三电压测量信号。第三电压测量信号由微控制器800接收。在步骤1064之后，该方法前进到步骤1066。
在步骤1066，被电耦合到电节点282的电压传感器296输出指示电节点282处的电压的第四电压测量信号。第四电压测量信号由微控制器800接收。在步骤1066之后，该方法前进到步骤1068。
在步骤1068，微控制器800基于第三和第四电压测量信号分别确定第三和第四电压值。在步骤1068之后，该方法前进到步骤1070。
在步骤1070，微控制器800确定第三和第四电压值之间的差的绝对值是否大于第二阈值电压值。如果步骤1070的值等于“是”，则方法前进到步骤1080。否则，该方法返回到主应用950。
在步骤1080，微控制器800确定DC-DC电压转换器54中的低电压双向开关270和预充电低电压双向开关272均具有开路操作状态。在步骤1080之后，该方法返回到主应用950。
用于将DC-DC电压转换器从升压操作模式转变成安全操作模式的控制系统提供相比其他控制系统的实质优势。特别地，控制系统具有微控制器，该微控制器利用两个不同且独立的应用，每个应用命令微控制器生成控制信号以将DC-DC电压转换器内的DC-DC电压转换器控制电路内的FET开关转变成开路操作状态。结果，即使两个应用中的一个发生故障，或者如果控制信号之一被DC-DC电压转换器中断或不起作用，本发明的控制系统也能够更可靠地将DC-DC电压转换器转变成安全操作模式。
尽管仅结合有限数量的实施例详细描述被主张的发明，但应容易理解，本发明不限于这些公开的实施例。相反，能够修改被主张的发明以合并此前未描述但与本发明的精神和范围相当的任何数量的变化、变更、替换或等效布置。另外，虽然已经描述被主张的发明的各种实施例，但是要理解的是，本发明的各方面可以仅包括所描述的实施例中的一些。而且，术语“双向开关(bi-directional switch)”能够在此被替换成术语“开关(switch)”。因此，被主张的发明不应被视为受前述描述的限制。
上述本发明的实施例不一定仅由装置和方法实现，而是可以通过实现与本发明实施例的配置相对应的功能的程序或在其上记录程序的记录介质来实现。本领域技术人员从以上实施例的描述中能够容易地实现这些实施例。

Claims (8)

1.一种用于将DC-DC电压转换器从升压操作模式转变成安全操作模式的系统，包括：
所述DC-DC电压转换器，具有高侧集成电路和低侧集成电路；所述高侧集成电路被电耦合在第一电节点和第四电节点之间，所述低侧集成电路被电耦合在所述第一电节点和所述第四电节点之间，所述高侧集成电路中的第一多个FET开关中的每个FET开关被电耦合到所述低侧集成电路中的第二多个FET开关中的相应FET开关；
控制系统，所述控制系统包括：
微控制器，所述微控制器具有不同且独立的第一应用和第二应用；
所述第一应用命令所述微控制器生成在所述DC-DC电压转换器中的所述高侧集成电路上的第一输入引脚处接收的第一控制信号，以命令所述高侧集成电路将其中的所述第一多个FET开关中的每一个转变成开路操作状态，所述第一控制信号在所述DC-DC电压转换器中的所述低侧集成电路上的第一输入引脚处被进一步接收，以命令所述低侧集成电路将其中的所述第二多个FET开关中的每一个开关转变成所述开路操作状态；
所述微控制器从所述高侧集成电路的输出引脚和所述低侧集成电路的输出引脚中的至少一个接收第一确认信号，所述第二应用基于所述第一确认信号来确定所述第一多个FET开关和所述第二多个FET开关中的至少一个被转变成所述开路操作状态；
所述第二应用命令所述微控制器生成在所述高侧集成电路上的第二输入引脚处接收的第二控制信号，以命令所述高侧集成电路将其中的所述第一多个FET开关中的每一个转变成所述开路操作状态，所述第二控制信号在所述低侧集成电路上的第二输入引脚处被进一步接收，以命令所述低侧集成电路将其中的所述第二多个FET开关中的每一个转变成所述开路操作状态。
2.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述DC-DC电压转换器具有高电压开关、预充电高电压开关、低电压开关和预充电低电压开关；所述低电压开关与所述预充电低电压开关并联地电耦合在所述第一电节点和第二电节点之间并且电耦合到所述第一电节点和所述第二电节点；所述高电压开关与所述预充电高电压开关并联地电耦合在第三电节点和所述第四电节点之间并且电耦合到所述第三电节点和所述第四电节点。
3.根据权利要求2所述的系统，进一步包括：
电耦合到所述第三电节点的第一电压传感器，所述第一电压传感器输出指示所述第三电节点处的第一电压的第一电压测量信号，所述第一电压测量信号由所述微控制器接收；和
电耦合到所述第四电节点的第二电压传感器，所述第二电压传感器输出指示所述第四电节点处的第二电压的第二电压测量信号，所述第二电压测量信号由所述微控制器接收；
所述微控制器分别基于所述第一电压测量信号和所述第二电压测量信号分别确定第一电压值和第二电压值；并且
所述微控制器具有第三应用，如果所述第一电压值和所述第二电压值之间的差的绝对值大于第一阈值电压值，则其确定所述高电压开关和所述预充电高电压开关均已经被转变成所述开路操作状态。
4.根据权利要求3所述的系统，其中：
所述第三应用命令所述微控制器生成第五控制信号，以将所述低电压开关转变成所述开路操作状态；并且
所述第三应用命令所述微控制器生成第六控制信号，以将所述预充电低电压开关转变成所述开路操作状态。
5.根据权利要求4所述的系统，进一步包括：
电耦合到所述第一电节点的第三电压传感器，所述第三电压传感器输出指示所述第一电节点处的第三电压的第三电压测量信号，所述第三电压测量信号由所述微控制器接收；
电耦合到所述第二电节点的第四电压传感器，所述第四电压传感器输出指示所述第二电节点处的第四电压的第四电压测量信号，所述第四电压测量信号由所述微控制器接收；
所述微控制器分别基于所述第三电压测量信号和所述第四电压测量信号分别确定第三电压值和第四电压值；并且
所述微控制器还具有第四应用，如果所述第三电压值和所述第四电压值之间的差的绝对值大于第二阈值电压值，则其确定所述低电压开关和所述预充电低电压开关均已经被转变成所述开路操作状态。
6.根据权利要求2所述的系统，其中，在所述微控制器生成所述第一控制信号之前，所述DC-DC电压转换器处于所述升压操作模式，其中所述高电压开关具有闭合操作状态，所述预充电高电压开关具有所述闭合操作状态，所述低电压开关具有所述闭合操作状态，并且所述预充电低电压开关具有所述闭合操作状态。
7.根据权利要求2所述的系统，其中所述高电压开关是双向MOSFET开关，并且所述低电压开关是双向MOSFET开关。
8.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述第二应用命令所述微控制器生成第三控制信号，以将所述DC-DC电压转换器中的高电压开关转变成所述开路操作状态；并且
所述第二应用命令所述微控制器生成第四控制信号，以将所述DC-DC电压转换器中的预充电高电压开关转变成所述开路操作状态。
CN201780007996.0A 2016-11-15 2017-11-15 用于将dc-dc电压转换器从升压操作模式转变成安全操作模式的控制系统 Active CN108604864B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662422266P 2016-11-15 2016-11-15
US62/422,266 2016-11-15
US15/722,326 US10348207B2 (en) 2016-11-15 2017-10-02 Control system for transitioning a DC-DC voltage converter from a boost operational mode to a safe operational mode
US15/722,326 2017-10-02
PCT/KR2017/012957 WO2018093149A1 (ko) 2016-11-15 2017-11-15 Dc-dc 전압 컨버터를 부스트 동작 모드에서 안전 동작 모드로 전환하는 제어 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108604864A CN108604864A (zh) 2018-09-28
CN108604864B true CN108604864B (zh) 2020-11-13

Family

ID=62108120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780007996.0A Active CN108604864B (zh) 2016-11-15 2017-11-15 用于将dc-dc电压转换器从升压操作模式转变成安全操作模式的控制系统

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10348207B2 (zh)
EP (1) EP3393031B1 (zh)
JP (2) JP6888238B2 (zh)
KR (1) KR102133567B1 (zh)
CN (1) CN108604864B (zh)
PL (1) PL3393031T3 (zh)
WO (1) WO2018093149A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10800264B2 (en) * 2017-09-15 2020-10-13 Nio Usa, Inc. System and method for providing ASIL D fail operational power systems in automated vehicle applications
US10857889B2 (en) 2017-10-04 2020-12-08 Nio Usa, Inc. Highly-integrated fail operational e-powertrain for autonomous driving application
US20230084872A1 (en) * 2020-03-10 2023-03-16 Khalifa University of Science and Technology Ultra high gain bidirectional dc to dc converter

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1134559A (zh) * 1994-12-28 1996-10-30 株式会社日立制作所 具有失效保护功能的控制器及其自动列车控制器和系统
CN102227715A (zh) * 2008-12-16 2011-10-26 迪尔航空航天有限公司 多通道控制模块
CN104704698A (zh) * 2012-10-17 2015-06-10 罗伯特·博世有限公司 用于多电压电网的保护电路装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3944156B2 (ja) * 2003-12-03 2007-07-11 ファナック株式会社 非常停止回路
JP2009284640A (ja) * 2008-05-21 2009-12-03 Toyota Motor Corp 半導体素子駆動装置及び電圧変換装置
US7923865B2 (en) 2008-06-27 2011-04-12 Medtronic, Inc. Multi-mode switched capacitor dc-dc voltage converter
US20100001703A1 (en) * 2008-07-07 2010-01-07 Advanced Analogic Technologies, Inc. Programmable Step-Up Switching Voltage Regulators with Adaptive Power MOSFETs
JP5064368B2 (ja) * 2008-12-22 2012-10-31 本田技研工業株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータシステム
JP2011188588A (ja) * 2010-03-05 2011-09-22 Honda Motor Co Ltd 充電用ケーブルおよび充電システム
JP5274527B2 (ja) 2010-09-13 2013-08-28 株式会社東芝 Ｄｃ−ｄｃコンバータ
US8516355B2 (en) 2011-02-16 2013-08-20 Invensys Systems, Inc. System and method for fault tolerant computing using generic hardware
US20120235527A1 (en) 2011-03-17 2012-09-20 Tai Koan Lee Automated Power Generator
US8587283B2 (en) 2011-04-20 2013-11-19 Analog Devices, Inc. DC-DC voltage converter system with a high-efficiency pulse-skip operational mode
GB201113523D0 (en) 2011-08-05 2011-09-21 Edwards Ltd A controller for a voltage converter
CN102931961A (zh) * 2011-08-09 2013-02-13 成都芯源系统有限公司 控制金属氧化物半导体单元的功耗的方法和设备
DE102012101516A1 (de) 2012-02-24 2013-08-29 Pilz Gmbh & Co. Kg Sicherheitsschaltvorrichtung mit Netzteil
GB2500937B (en) 2012-04-05 2015-04-08 Control Tech Ltd Fail-safe interface
FR3005222B1 (fr) * 2013-04-26 2015-04-17 Valeo Sys Controle Moteur Sas Architecture electronique pour la commande d'un convertisseur de tension continu/alternatif
KR101589475B1 (ko) * 2013-06-17 2016-01-28 삼성전기 주식회사 전원 공급 장치
US9444332B2 (en) * 2013-10-07 2016-09-13 Infineon Technologies Austria Ag System and method for controlling a power supply during discontinuous conduction mode
US9537333B2 (en) * 2014-04-22 2017-01-03 Lg Chem, Ltd. Voltage supply system and method for disabling operation of a DC-DC voltage converter
US9240722B2 (en) * 2014-06-19 2016-01-19 Dell Products Lp Methods and systems for improving light load efficiency for power stages of multi-phase voltage regulator circuits
US10439496B2 (en) * 2016-08-30 2019-10-08 Lg Chem, Ltd. Control system for transitioning a DC-DC voltage converter from a buck operational mode to a safe operational mode
US10855183B1 (en) * 2019-07-24 2020-12-01 Infineon Technologies Ag Method and device to operate a power switch in multiple modes

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1134559A (zh) * 1994-12-28 1996-10-30 株式会社日立制作所 具有失效保护功能的控制器及其自动列车控制器和系统
CN102227715A (zh) * 2008-12-16 2011-10-26 迪尔航空航天有限公司 多通道控制模块
CN104704698A (zh) * 2012-10-17 2015-06-10 罗伯特·博世有限公司 用于多电压电网的保护电路装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180115325A (ko) 2018-10-22
CN108604864A (zh) 2018-09-28
PL3393031T3 (pl) 2020-11-16
JP2019508006A (ja) 2019-03-22
WO2018093149A1 (ko) 2018-05-24
JP2021036443A (ja) 2021-03-04
JP6973739B2 (ja) 2021-12-01
EP3393031A4 (en) 2019-03-06
EP3393031B1 (en) 2020-07-01
EP3393031A1 (en) 2018-10-24
JP6888238B2 (ja) 2021-06-16
US10348207B2 (en) 2019-07-09
KR102133567B1 (ko) 2020-07-13
US20180138816A1 (en) 2018-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110015112B (zh) 用于借助于换流器初始化电池的dc充电过程的方法
CN109247045B (zh) 用于将dc-dc电压转换器从降压操作模式变换到安全操作模式的控制系统
CN108496304B (zh) Dc-dc电压转换器的诊断系统
JP6973739B2 (ja) Ｄｃ−ｄｃ電圧コンバータをブースト動作モードから安全動作モードに切り換える制御システム
US9755443B2 (en) Safety concept for batteries
US11065963B2 (en) Diagnostic system for a DC-DC voltage converter
US20130076405A1 (en) Systems and methods for discharging bus voltage using semiconductor devices
CN108475987B (zh) 用于控制dc-dc电压转换器的操作模式的控制系统
JP2019004595A (ja) 車両の電源装置
US10170259B2 (en) System for controlling operation of a contactor using a high side sense circuit and a low side sense circuit
CN109792203B (zh) 用于将dc-dc电压转换器从降压操作模式转换成安全操作模式的控制系统
CN109417350B (zh) 控制dc-dc电压转换器电路的控制系统

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
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20211206

Address after: Seoul, South Kerean

Patentee after: LG Energy Solution,Ltd.

Address before: Seoul, South Kerean

Patentee before: LG CHEM, Ltd.

TR01 Transfer of patent right