CN108964462A - 一种用于新能源车的模块化dc-dc转换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于新能源车的模块化DC‑DC转换装置，包括功率板、控制板，功率板上设有输入开关管、输出同步整流管、功率变压器、谐振电感、输出电感，控制板上设有PWM发生级控制电路、CAN通讯电路器件，功率板与控制板连接。本发明采用小型号设计，功率变换部分相对现有产品明显减小；整机体积小，有利于与充电机进行集成组合；满足车厂对产品尺寸的限制；能够实现功率倍增，因本装置具有均流功能，能够通过多个模块并联达到增加输出功率的要求；集成CAN功能，便于对外通信；本装置减少了物料消耗，重量轻，便于集成及功率扩展，节能环保；生产自动化程度高，减少了人工干预，节省了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电子技术领域，尤其涉及一种用于新能源车的模块化DC-DC转换装置。
背景技术
电动汽车因其绿色、环保、节能等特点已成为行业发展的方向。在电动汽车领域，DC-DC变换器为关键部件，DC-DC转换器用于将一种电平的直流电压变换为另一种电平的直流电压。DC-DC转换器的主要部件是变压器，利用变压器改变电压时变压器需通过交流电压，而充电电池是直流电压，因此DC-DC转换器通过利用功率半导体ON/OFF将来自充电电池的直流电压转换成交流电压，然后利用变压器转换交流电压，再利用功率半导体将交流电压转换成12V的直流电压。当前的车载DC-DC转换器普遍采用分立式设计的方法，即在一块电路板上放置所有的功率器件及控制器件，主要缺点为体积大，通用性能差，不利于同充电机集成化。
发明内容
本发明正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种用于新能源车的模块化DC-DC转换装置，解决了因当前的车载DC-DC转换器在一块电路板上放置所有的功率器件及控制器件，造成体积大，通用性能差，不利于同充电机集成化的问题。
为达到上述目的，本发明提供一种用于新能源车的模块化DC-DC转换装置，包括功率板、控制板，所述功率板上设有输入开关管、输出同步整流管、功率变压器、谐振电感、输出电感，所述控制板上设有PWM发生级控制电路、CAN通讯电路器件，所述功率板与所述控制板连接，所述输入开关管与所述输出同步整流管连接，所述输出同步整流管与所述功率变压器连接，所述功率变压器与所述谐振电感、所述输出电感连接，所述PWM发生级控制电路与所述输入开关管连接，所述CAN通讯电路器件与车载控制系统连接。
进一步地，所述控制板包括顶层、第一中间层、第二中间层、底层，所述PWM发生级控制电路、CAN通讯电路器件置于所述顶层和底层，所述第一中间层上设有信号电路，所述第二中间层设有信号屏蔽电路。
进一步地，所述功率板具体为铝基板，所述输入开关管、输出同步整流管、功率变压器、谐振电感、输出电感置于所述铝基板上。
进一步地，所述输出同步整流管具体为采用TO-263-7引脚封装的MOS管。
进一步地，所述CAN通讯电路器件具体为采用QFN28封装的集成CAN通讯功能的单片机。
进一步地，所述模块化DC-DC转换装置采用移相全桥拓扑结构。
进一步地，所述模块化DC-DC转换装置采用Boost-LLC拓扑结构。
进一步地，所述功率板上还设电流互感器，所述电流互感器与所述单片机连接。
进一步地，所述功率板上还设有温度传感器，所述温度传感器与所述单片机连接，所述单片机通过所述温度传感器采集的温度进行电源高温预警和电源故障预警。
进一步地，所述功率板上还设有电容器，所述电容器与所述功率变压器连接。
与现有技术相比，本发明的优势在于：本发明提供一种用于新能源车的模块化DC-DC转换装置，包括功率板、控制板，功率板上设有输入开关管、输出同步整流管、功率变压器、谐振电感、输出电感，控制板上设有PWM发生级控制电路、CAN通讯电路器件，功率板与控制板连接，输入开关管与输出同步整流管连接，输出同步整流管与功率变压器连接，功率变压器与谐振电感、输出电感连接，PWM发生级控制电路与输入开关管连接，CAN通讯电路器件与车载控制系统连接。本发明采用小型号设计，功率变换部分相对现有产品明显减小；整机体积小，有利于与充电机进行集成组合；满足车厂对产品尺寸的限制；能够实现功率倍增，因本装置具有均流功能，能够通过多个模块并联达到增加输出功率的要求；集成CAN功能，便于对外通信；本装置减少了物料消耗，重量轻，便于集成及功率扩展，节能环保；生产自动化程度高，减少了人工干预，节省了生产成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
下面结合附图和本发明的实施方式作进一步详细说明。
图1为本发明的一种用于新能源车的模块化DC-DC转换装置结构示意图；
图2为本发明实施例的功率变压器结构示意图；
图3为本发明实施例的单片机结构示意图；
图4为本发明实施例的电流互感器结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清除明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种用于新能源车的模块化DC-DC转换装置，采用功率级与控制级分开独立布局，如图1所示，包括功率板、控制板，功率板上设有输入开关管、输出同步整流管、功率变压器、谐振电感、输出电感，控制板上设有PWM发生级控制电路、CAN通讯电路器件，功率板与控制板连接，输入开关管与输出同步整流管连接，输出同步整流管与功率变压器连接，功率变压器与谐振电感、输出电感连接，PWM发生级控制电路与输入开关管连接，CAN通讯电路器件与车载控制系统连接。如图2所示，功率变压器采用EP13贴片变压器，功率变压器的引脚向内弯曲，采用优化的变压器结构设计及采用更高的开关频率，满足绝缘耐压、输出功率的要求及减小功率器件的体积，从而达到减小整机尺寸。
在一实施例中，控制板包括四层板，优选的，控制板包括顶层、第一中间层、第二中间层、底层，PWM发生级控制电路、CAN通讯电路器件置于顶层和底层，第一中间层作信号层，第二中间层作独立屏蔽地，第一中间层上设有信号电路，第二中间层设有信号屏蔽电路，减小信号之间的干扰，有利于改善EMC及提高产品可靠性。
在一实施例中，优选的，功率板具体为铝基板，输入开关管、输出同步整流管、功率变压器、谐振电感、输出电感置于铝基板上，增加散热效果。
在一实施例中，优选的，输出同步整流管具体为采用TO-263-7引脚封装的MOS管，降低了S极引脚的电流密度，减少损耗，提高了产品可靠性，满足低压大电流输出低损耗。
如图3所示，优选的，CAN通讯电路器件具体为采用QFN28封装的集成CAN通讯功能的单片机，单片机作检测、控制及CAN通讯，采用车规级与工业级单片机兼容设计，选择与现有产品性能兼容的超小封装QFN28(6mm*6mm)，检测、控制与通讯均无需硬件均流，由软件实现自动均流、状态上传与受控。
在一实施例中，优选的，模块化DC-DC转换装置采用移相全桥拓扑结构，采用移相全桥软开关技术，适应宽输入电压范围及高效率的要求。优选的，模块化DC-DC转换装置采用Boost-LLC拓扑结构。
如图4所示，优选的，功率板上还设电流互感器，图4中电流互感器共6个引脚，按逆时针方向依次为1、2、3、4、5、6(其中4、5未在图中示出)，每个引脚的尺寸为0.7mm*0.5mm，电流互感器与单片机连接，实现转换器初级电流检测与隔离。优选的，功率板上还设有温度传感器，温度传感器与单片机连接，单片机通过温度传感器检测电池温度，根据温度传感器采集的温度进行电源高温预警和电源故障预警，当单片机接收到温度传感器检测的电池温度超过高温阈值时，判定电源故障，切断转换器与高压电池包的连接，当单片机接收到温度传感器检测的温度无变化时，判定电源未正常工作，输出检测转换器与高压电池包连接的控制信号，当单片机接收到温度传感器检测的电源温度急速变化时，判定电源有爆燃危险，切断转换器与高压电池包的连接。优选的，功率板上还设有电容器，电容器与功率变压器连接。完善的输入、输出电压电流检测、温度检测，并有独立的单机通讯功能，可以实现多个模块的并联，并能够自动均流，达到增大输出功率的目的。
本发明提供一种用于新能源车的模块化DC-DC转换装置，包括功率板、控制板，功率板上设有输入开关管、输出同步整流管、功率变压器、谐振电感、输出电感，控制板上设有PWM发生级控制电路、CAN通讯电路器件，功率板与控制板连接，输入开关管与输出同步整流管连接，输出同步整流管与功率变压器连接，功率变压器与谐振电感、输出电感连接，PWM发生级控制电路与输入开关管连接，CAN通讯电路器件与车载控制系统连接。本发明采用小型号设计，功率变换部分相对现有产品明显减小；整机体积小，有利于与充电机进行集成组合；满足车厂对产品尺寸的限制；能够实现功率倍增，因本装置具有均流功能，能够通过多个模块并联达到增加输出功率的要求；集成CAN功能，便于对外通信；本装置减少了物料消耗，重量轻，便于集成及功率扩展，节能环保；生产自动化程度高，减少了人工干预，节省了生产成本。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种用于新能源车的模块化DC-DC转换装置，其特征在于：包括功率板、控制板，所述功率板上设有输入开关管、输出同步整流管、功率变压器、谐振电感、输出电感，所述控制板上设有PWM发生级控制电路、CAN通讯电路器件，所述功率板与所述控制板连接，所述输入开关管与所述输出同步整流管连接，所述输出同步整流管与所述功率变压器连接，所述功率变压器与所述谐振电感、所述输出电感连接，所述PWM发生级控制电路与所述输入开关管连接，所述CAN通讯电路器件与车载控制系统连接。
2.如权利要求1所述的一种用于新能源车的模块化DC-DC转换装置，其特征在于：所述控制板包括顶层、第一中间层、第二中间层、底层，所述PWM发生级控制电路、CAN通讯电路器件置于所述顶层和底层，所述第一中间层上设有信号电路，所述第二中间层设有信号屏蔽电路。
3.如权利要求1所述的一种用于新能源车的模块化DC-DC转换装置，其特征在于：所述功率板具体为铝基板，所述输入开关管、输出同步整流管、功率变压器、谐振电感、输出电感置于所述铝基板上。
4.如权利要求1所述的一种用于新能源车的模块化DC-DC转换装置，其特征在于：所述输出同步整流管具体为采用TO-263-7引脚封装的MOS管。
5.如权利要求1所述的一种用于新能源车的模块化DC-DC转换装置，其特征在于：所述CAN通讯电路器件具体为采用QFN28封装的集成CAN通讯功能的单片机。
6.如权利要求1所述的一种用于新能源车的模块化DC-DC转换装置，其特征在于：所述模块化DC-DC转换装置采用移相全桥拓扑结构。
7.如权利要求1所述的一种用于新能源车的模块化DC-DC转换装置，其特征在于：所述模块化DC-DC转换装置采用Boost-LLC拓扑结构。
8.如权利要求5所述的一种用于新能源车的模块化DC-DC转换装置，其特征在于：所述功率板上还设电流互感器，所述电流互感器与所述单片机连接。
9.如权利要求5所述的一种用于新能源车的模块化DC-DC转换装置，其特征在于：所述功率板上还设有温度传感器，所述温度传感器与所述单片机连接，所述单片机通过所述温度传感器采集的温度进行电源高温预警和电源故障预警。
10.如权利要求1所述的一种用于新能源车的模块化DC-DC转换装置，其特征在于：所述功率板上还设有电容器，所述电容器与所述功率变压器连接。
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