CN111049378B - 一种dc/dc变换器及其控制方法和汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种DC/DC变换器及其控制方法和汽车，所述DC/DC变换器包括控制器、主控制回路、工作信号输入端口、第一电源端口、第二电源端口、接地端口和负载端口；其中，所述第一电源端口用于连接输入电源，所述第二电源端口用于连接储能装置，所述负载端口用于连接负载，所述接地端口用于接地，所述工作信号输入端口用于接收相应信号以使所述DC/DC变换器进入相应工作模式；所述主控制回路用于实现双向升降压；所述控制器用于控制所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、旁路开关、第一控制开关和第二控制开关的通断。所述汽车包括所述DC/DC变换器。本发明克服了目前汽车DC/DC变换器功能单一、切换噪声大及动作响应速度慢的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种DC/DC变换器及其控制方法和汽车。
背景技术
随着国家对车辆油耗和排放标准的进一步提高，节能减排成为各汽车企业需要共同面对的课题。到2020年，各国CO2排放法规都限定在100g/km左右。欧洲在节能控制方面一直走在前面，美国、中国也在近年慢慢赶上，特别是我国提出了双积分制——油耗积分和新能源汽车积分实行并行管理，将会对国内汽车产业产生影响。从油耗压力的需求来看，减低油耗的负积分可以有两条路来走，通过增加新能源产量，最大限度实现新能源汽车核算的“倍数扩大效应”。另外一种途径则是通过减小降低排量、采用节油技术配置，例如使用涡轮增压技术、节油变速箱、48V启停、12V启停、12V能量回收、轻量化车身等节能技术来减少整车油耗及排放水平。然而，短期内受限于新能源汽车技术的成熟度及产能问题，短期内实现倍数扩大效应具有较大的难度。因此，通过对传统车开发采用节油相关的配置显得更为现实。
12V启停及12V能量回收技术是传统车节油措施的性价比较高的方案。12V启停系统的设计一方面需要满足启停较容易进入，满足整车的节油性能要求，同时另一方面也要保证启停车内舒适性敏感负载如音响、仪表等设备的稳定性，以保证给乘客带来舒适性体验。为了满足12V启停系统的这两个性能设计，需要采用一种稳压设备以对车内的相关控制器稳定电压。
通过对整车设计12V能量回收系统，可以在对传统车辆改动较小的前提下，实现整车惯性能量回收的有效利用，同时不会影响整车制动对乘客的舒适性体验。为了实现回收惯性能量的有效利用，需要采用一种电压转换设备，在能量回收储能源与整车12V电气系统之间进行能量转换。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：
现有的汽车用DC/DC变换器功能单一，仅具备启停稳压功能或者用于能量回收时仅具有将高电压的能量源进行降压回收的功能，需要设计两种不同电压等级的电气设备，不利于产品化开发推广及系统成本优化，并且通常采用电磁继电器作为输出的旁路开关，导致体积较大，切换噪声大，动作响应速度慢等缺点。综上，尚未有同时实现启停和能量回收的汽车用DC/DC变换器，汽车的12V启停及12V能量回收技术仍有待进一步改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种DC/DC变换器及其控制方法和汽车，以克服目前汽车DC/DC变换器功能单一、切换噪声大及动作响应速度慢的缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种DC/DC变换器，其特征在于，包括控制器、主控制回路、工作信号输入端口、第一电源端口、第二电源端口、接地端口和负载端口；
其中，所述第一电源端口用于连接输入电源，所述第二电源端口用于连接储能装置，所述负载端口用于连接负载，所述接地端口用于接地；
其中，响应于所述工作信号端接收到唤醒信号，所述DC/DC变换器进入待机模式；并且，当所述DC/DC变换器进入待机模式时，响应于所述控制器接收到启停触发无效模式控制信号，所述DC/DC变换器进入启停触发无效模式；
其中，所述主控制回路包括第一半桥和第二半桥，所述第一半桥和第二半桥通过一电感连接形成H桥回路；所述第一半桥一端连接第一电源端口，另一端连接接地端口；所述第二半桥一端通过第一控制开关连接负载端口，另一端通过第二控制开关连接第二电源端口；所述第一电源端口通过一旁路开关连接所述负载端口；
其中，所述控制器分别与所述第一半桥、第二半桥、旁路开关、第一控制开关和第二控制开关电连接，用于接收并根据汽车控制系统发出的控制信号控制所述第一半桥、第二半桥、旁路开关、第一控制开关和第二控制开关执行相应工作；其中，当DC/DC变换器进入待机模式，所述控制器用于控制旁路开关长通、主控制回路停止工作、第一控制开关长断和第二控制开关长断；当DC/DC变换器进入启停触发无效模式，所述控制器用于根据所述动作控制信号控制主控制回路进行正向降压、正向升压、反向降压或反向升压；其中，第一电源接口到第二电源接口方向为正向，第二电源接口到第一电源接口方向为正向。
在一些实施例中，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管均为N沟道场效应管。
在一些实施例中，所述旁路开关为P沟道场效应管，且所述P沟道场效应管的源极和漏极并联一反向二极管。
在一些实施例中，所述第一控制开关为电磁继电器或者所述第一控制开关包括第五开关管及与所述第五开关管串联的第六开关管。
在一些实施例中，所述第五开关管和所述第六开关管均为N沟道场效应管，且所述第五开关管和所述第六开关管的源极和漏极均并联一反向二极管。
在一些实施例中，所述第二控制开关为电磁继电器或者所述第二控制开关包括第七开关管及与所述第七开关管串联的第八开关管。
在一些实施例中，所述第七开关管和所述第八开关管均为N沟道场效应管，且所述第七开关管和所述第八开关管的源极和漏极均并联一反向二极管。
在一些实施例中，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的源极和漏极均并联一反向二极管。
为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种汽车，包括前面实施例所述DC/DC变换器。
在一些实施例中，包括控制系统和能量转换模块，所述控制系统分别与所述控制器和所述能量转换模块连接，所述能量转换模块与所述第一电源端口或第二电源端口连接，所述控制系统被配置为控制所述能量转换模块将汽车的动能转化为电能，该电能依次经所述第一电源端口、所述主控制回路和第二控制开关后储存与所述储能装置。该电能亦可依次通过经所述第二电源端口、所述第二控制开关和主控制回路后供给到第一电源端口。
为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种所述DC/DC变换器的控制方法，包括如下步骤：
所述DC/DC变换器的工作信号输入端口接收工作信号；所述工作信号包括唤醒信号、触发信号和供电信号；
所述DC/DC变换器的控制器接收汽车控制系统发出的模式控制信号；所述模式控制信号至少包括启停触发无效模式控制信号；
所述DC/DC变换器根据所述工作信号和所述模式控制信号进入相应工作模式；其中，响应于所述工作信号端接收到唤醒信号，所述DC/DC变换器进入待机模式；并且，当所述DC/DC变换器进入待机模式时，响应于所述控制器接收到启停触发无效模式控制信号，所述DC/DC变换器进入启停触发无效模式；
在进入相应工作模式后，所述DC/DC变换器的控制器接收并根据汽车控制系统发出的动作控制信号控制所述第一半桥、第二半桥、旁路开关、第一控制开关和第二控制开关执行相应工作；其中，当DC/DC变换器进入待机模式，所述控制器用于控制旁路开关长通、主控制回路停止工作、第一控制开关长断和第二控制开关长断；当DC/DC变换器进入启停触发无效模式，所述控制器用于根据所述动作控制信号控制主控制回路进行正向降压、正向升压、反向降压或反向升压；其中，第一电源接口到第二电源接口方向为正向，第二电源接口到第一电源接口方向为正向。
在一些实施例中，所述模式控制信号还包括启停稳压模式控制信号和充放电停止模式控制信号，所述工作模式还包括启停稳压模式和充放电停止模式；
所述方法还包括：
当DC/DC变换器进入启停稳压模式，若工作信号输入端口未接收到触发信号，则控制器根据所述动作控制信号控制主控制回路进行正向降压、正向升压、反向降压或反向升压；若工作信号输入端口接收到触发信号，则控制器根据所述动作控制信号控制第一控制开关长通、第二控制开关长断及主控制回路输出稳定电压至所述负载端口；
当DC/DC变换器进入充放电停止模式，若工作信号输入端口未接收到触发信号，则控制器根据所述动作控制信号控制主控制回路进行正向降压、正向升压、反向降压或反向升压；若工作信号输入端口接收到触发信号，则控制器控制DC/DC变换器切换至待机模式。
在一些实施例中，所述控制器接收并根据汽车控制系统发出的动作控制信号控制所述第一半桥、第二半桥、旁路开关、第一控制开关和第二控制开关执行相应工作包括：
当DC/DC变换器处于启停触发无效模式下且控制器接收到充电信号时，若目标电压小于等于第一电源端口输入电压，则控制所述旁路开关长断、第一控制开关长断、第二控制开关长通以及主控制回路正向升压；若目标电压大于第一电源端口输入电压，则控制所述旁路开关长断、第一控制开关长断、第二控制开关长通以及主控制回路正向降压；
当DC/DC变换器处于启停触发无效模式下且控制器接收到放电信号时，若目标电压小于等于第二电源端口输入电压，则控制所述旁路开关长断、第一控制开关长断、第二控制开关长通以及主控制回路反向降压；若目标电压大于第二电源端口输入电压，则控制所述旁路开关长断、第一控制开关长断、第二控制开关长通以及主控制回路反向升压。
以上技术方案至少具有以下有益效果：
所述DC/DC变换器应用于汽车的启停和能量回收，其包括控制器、主控制回路、工作信号输入端口、第一电源端口、第二电源端口、接地端口和负载端口，所述主控制回路通过四个开关管和一个电感形成一个H桥回路，H桥回路两侧分别并联一个电容，两个电容分别连接一电源端口；其中，第一电源端口作为负载的电源输入，用于稳定输出一定目标电压值的电压；第二电源端口则用于连接一个用于能量回收的储能装置，以对汽车在行驶过程中通过能量转换模块将动能转换成的电能，经所述第一电源端口、主控制回路和第二电源端口送到所述储能装置进行存储，或者直接通过能量转换模块输出的电能进行储能，例如汽车制动过程中的惯性动能。其中，从所述第一电源端口至所述第二电源端口为正向，从所述第二电源端口至所述第一电源端口为反向，对于能量回收转换功能，利用所述主控制回路使得正反方向既可以升压，也可以降压，可以高效地在较大电压范围内进行能量转换，具体根据目标电压情况进行升压或降压。再者，整个主控制回路通过开关管搭建而成，有利于DC/DC变换器设计体积及重量小型化，便于安装。
其他未提及的有益效果将在下文中进一步说明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一中所述DC/DC变换器的电路结构图。
图2为本发明实施例二中所述控制方法流程图。
图3为本发明实施例二中所述另一具体的实施例方法流程图。
图4为本发明实施例三中所述汽车的电路模块结构图。
附图标记：
DC/DC变换器1，控制器11，工作信号输入端口12，唤醒端口121，触发端口122，供电端口123，第一电源端口13，第二电源端口14，接地端口15，负载端口16，驱动模块17；
汽车控制系统2；
能量转换模块3；
储能装置4。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
如图1所示，本发明实施例一提供一种应用于汽车的DC/DC变换器1，本发明实施例提供包括控制器11、主控制回路、工作信号输入端口12、第一电源端口13、第二电源端口14、接地端口15和负载端口16；
本实施例中控制器11优选但不限于为MCU。
其中，所述第一电源端口13用于连接输入电源，所述第二电源端口14用于连接储能装置，所述负载端口16用于连接负载，所述接地端口15用于接地，所述工作信号输入端口12用于接收相应信号以使所述DC/DC变换器1进入相应工作模式。
其中，所述主控制回路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；所述第一开关管和所述第二开关管串联形成第一半桥，所述第一半桥与一第一电容并联；所述第三开关管和所述第四开关管串联形成第二半桥，所述第二半桥与一第二电容并联；所述第一开关管和所述第二开关管的连接处连接一电感的一端，所述第三开关管和所述第四开关管的连接处连接所述电感的另一端；所述第一开关管的一端连接所述第一电源端口13，所述第一电源端口13通过一旁路开关连接所述负载端口16，所述第二开关管的一端连接所述接地端口15；所述第三开关管的一端分别通过一第一控制开关连接所述负载端口16和通过一第二控制开关连接所述第二电源端口14。
本实施例中，所述第一控制开关和所述第二控制开关并联。
其中，所述控制器11分别通过一驱动模块17与所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、旁路开关、第一控制开关和第二控制开关电连接，所述控制器11用于接收汽车控制系统2的控制信号并根据所述控制信号控制所述驱动模块17驱动相应的所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、旁路开关、第一控制开关和第二控制开关的导通或断开。
本实施例中所述第一控制开关可以为电磁继电器，其价格成本较低；也可以为包括第五开关管及与所述第五开关管串联的第六开关管，其中，相对于电磁继电器的应用而言，开关管串联的方式保证了系统频繁切换的使用寿命，同时优化了噪声影响。
本实施例中所述第二控制开关可以为电磁继电器，其价格成本较低；也可以为包括第七开关管及与所述第七开关管串联的第八开关管，其中，相对于电磁继电器的应用而言，开关管串联的方式保证了系统频繁切换的使用寿命，同时优化了噪声影响。
本实施例中所述驱动模块17可以通过自搭电路或者光耦驱动等实现，在一个实施例中优选为驱动芯片可以简单方便实现驱动，节省时间以及调试成本。
其中，本实施例中所述输入电源为一能量转换模块。
需说明的是，汽车动能回收时，例如汽车制动过程中的惯性动能，汽车的惯性动能经能量转换模块转化得到电能，该电能可以作为第一电源端口13或者第二电源端口14的电源输入。该电能可以直接存储到第二电源，也可以通过所述主控制回路来进行电压变换，进行降压或升压后对所述第二电源端口14连接的储能装置进行充电，将汽车动能转换而来的电能转移至储能装置进行存储，以实现能量回收。
其中，定义从所述第一电源端口13至所述第二电源端口14为正向，从所述第一电源端口13至所述第二电源端口14为反向，对于汽车的能量回收，利用所述主控制回路使得正反方向既可以升压，也可以降压，可以高效地在较大电压范围内进行能量转换。
基于以上内容可知，相对于现有技术中汽车用DC/DC变换器1功能单一的缺陷，本实施例提供的DC/DC变换器1，能够实现双向升降压和稳压，集成了低压能力回收功能和启停稳压功能，具有明显的优点。
其中，所述工作信号输入端口12包括唤醒端口121、触发端口122和供电端口123，分别用于接收相应的唤醒信号、触发信号和供电信号，以使得DC/DC变换器1进入相应的工作模式。
进一步地，在一些实施例中，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管均优选但不限于为N沟道场效应管。对于N沟道场效应管而言，当Vgs大于一定的值就会导通，适用于源极接地时的情况，即低端驱动，易于驱动控制，因此本实施例选用N沟道场效应管来构架主控制回路，具有体积小、便于安装、便于安装、动作噪声小和可靠性高等优点。
进一步地，在一些实施例中，所述旁路开关为P沟道场效应管，且所述P沟道场效应管的源极和漏极并联一反向二极管。对于P沟道场效应管而言，当Vgs小于一定的值就会导通，适用于源极接电源Vcc时的情况，即高端驱动，易于驱动控制，因此本实施例选用P沟道场效应管作为负载侧输出的旁路开关，相对于现有技术采用电磁继电器作为旁路开关而言，本实施例具有体积小、便于安装、响应时间快、动作噪声小和可靠性高等优点。
进一步地，在一些实施例中，所述第五开关管和所述第六开关管均为N沟道场效应管，且所述第五开关管和所述第六开关管的源极和漏极均并联一反向二极管，本实施例中反向二极管作为续流二极管，当源、漏极接有电感性负载时，所述第五开关管和所述第六开关管截止时电感电流不能突变，则用所述反向二极管进行续流，以防止高压击穿所述第五开关管和所述第六开关管。
进一步地，在一些实施例中，所述第七开关管和所述第八开关管均为N沟道场效应管，且所述第七开关管和所述第八开关管的源极和漏极均并联一反向二极管。本实施例中反向二极管作为续流二极管，当源、漏极接有电感性负载时，所述第七开关管和所述第八开关管截止时电感电流不能突变，则用所述反向二极管进行续流，以防止高压击穿所述第七开关管和所述第八开关管。
进一步地，在一些实施例中，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的源极和漏极均并联一反向二极管。本实施例中反向二极管作为续流二极管，当源、漏极接有电感性负载时，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管截止时电感电流不能突变，则用所述反向二极管进行续流，以防止高压击穿所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管。
如图2所示，本发明实施例二提供一种实施例一所述DC/DC变换器的控制方法，所述方法包括如下步骤：
S10工作信号输入端口接收工作信号，控制器接收汽车控制系统发出的模式控制信号；
S20根据所述工作信号和所述模式控制信号控制所述DC/DC变换器进入相应工作模式；
S30所述控制器接收并根据汽车控制系统发出的动作控制信号控制所述第一半桥、第二半桥、旁路开关、第一控制开关和第二控制开关执行相应工作。
本实施例DC/DC变换器1需要施加整个模块的供电电压12V后以保证其正常工作，该DC/DC变换器1根据整车运行状态的不同，接收汽车控制系统2的控制信号，至少相应执行以下四种功能工作模式：待机模式、启停触发无效模式、启停稳压模式以及充放电停止模式。
在一些实施例中，所述步骤S30包括：
当DC/DC变换器进入待机模式，则控制器控制旁路开关长通、主控制回路停止工作、第一控制开关长断和第二控制开关长断；
当DC/DC变换器进入启停触发无效模式，则控制器根据所述动作控制信号控制主控制回路进行正向降压、正向升压、反向降压或反向升压；其中，第一电源接口到第二电源接口方向为正向，第二电源接口到第一电源接口方向为正向；
当DC/DC变换器进入启停稳压模式，若工作信号输入端口未接收到触发信号，则控制器根据所述动作控制信号控制主控制回路进行正向降压、正向升压、反向降压或反向升压；若工作信号输入端口接收到触发信号，则控制器根据所述动作控制信号控制第一控制开关长通、第二控制开关长断及主控制回路输出稳定电压至所述负载端口；
当DC/DC变换器进入充放电停止模式，若工作信号输入端口未接收到触发信号，则控制器根据所述动作控制信号控制主控制回路进行正向降压、正向升压、反向降压或反向升压；若工作信号输入端口接收到触发信号，则控制器控制DC/DC变换器切换至待机模式。
在一些实施例中，所述步骤S30还包括：
当DC/DC变换器处于启停触发无效模式下且控制器接收到充电信号时，若目标电压小于等于第一电源端口输入电压，则控制所述旁路开关长断、第一控制开关长断、第二控制开关长通以及主控制回路正向升压；若目标电压大于第一电源端口输入电压，则控制所述旁路开关长断、第一控制开关长断、第二控制开关长通以及主控制回路正向降压；
当DC/DC变换器处于启停触发无效模式下且控制器接收到放电信号时，若目标电压小于等于第二电源端口输入电压，则控制所述旁路开关长断、第一控制开关长断、第二控制开关长通以及主控制回路反向降压；若目标电压大于第二电源端口输入电压，则控制所述旁路开关长断、第一控制开关长断、第二控制开关长通以及主控制回路反向升压。具体而言，如图3所示为另一具体的实施例方法的流程图，参阅图3可知，根据工作模式的不同，DC/DC变换器1可以有以下动作：
正向降压动作：DC/DC变换器1处于正向降压动作时，DC/DC变换器1的控制器11驱动第五开关管Q5、第六开关管Q6长断，第七开关管Q7、第八开关管Q8长通，驱动第三开关管Q3长通、第四开关管Q4长断。DC/DC变换器1的控制器11根据目标电压值的大小调节第一开关管Q1、第二开关管Q2的占空比，其中第一开关管Q1作为主控管进行调节，第二开关管Q2作为续流管调节使用。
正向升压动作：DC/DC变换器1处于正向升压动作时，DC/DC变换器1的控制器11驱动第五开关管Q5、第六开关管Q6长断，第七开关管Q7、第八开关管Q8长通，驱动第一开关管Q1长通、第二开关管Q2长断。DC/DC变换器1的控制器11根据目标电压值的大小调节第三开关管Q3、第四开关管Q4的占空比，其中第四开关管Q4作为主控管进行调节，第三开关管Q3作为续流管调节使用。
反向降压动作：DC/DC变换器1处于反向降压动作时，DC/DC变换器1的控制器11驱动第五开关管Q5、第六开关管Q6长断，第七开关管Q7、第八开关管Q8长通，驱动第一开关管Q1长通、第二开关管Q2长断。DC/DC变换器1的控制器11根据目标电压值的大小调节第三开关管Q3、第四开关管Q4的占空比，其中第三开关管Q3作为主控管进行调节，第四开关管Q4作为续流管调节使用。
反向升压动作：DC/DC变换器1处于反向升压动作时，DC/DC变换器1的控制器11驱动第五开关管Q5、第六开关管Q6长断，第七开关管Q7、第八开关管Q8长通，驱动第三开关管Q3长通、第四开关管Q4长断。DC/DC变换器1的控制器11根据目标电压值的大小调节第一开关管Q1、第二开关管Q2的占空比，其中第二开关管Q2作为主控管进行调节，第一开关管Q1作为续流管调节使用。
启停稳压动作：当DC/DC变换器1接收到外部触发信号，同时DC/DC变换器1处于启停稳压模式时，DC/DC变换器1停止其他动作并进入启停稳压动作。此时，DC/DC变换器1的控制器11驱动第五开关管Q5、第六开关管Q6长通，第七开关管Q7、第八开关管Q8长断，驱动第一开关管Q1长通，第二开关管Q2长断，同时驱动旁路开关Q9断开。DC/DC变换器1的控制器11根据预设的稳压值调节第三开关管Q3、第四开关管Q4的占空比，其中第四开关管Q4作为主控管进行调节，第三开关管Q3作为续流管调节使用，最终使得负载端的电压值稳定在设定值。
启停待机动作：当DC/DC变换器1接收到外部触发信号，同时DC/DC变换器1处于充放电停止模式时，DC/DC变换器1停止其他动作并进入启停待机动作。此时，DC/DC变换器1的控制器11驱动第五开关管Q5、第六开关管Q6长断，第七开关管Q7、第八开关管Q8长断，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4长断，同时控制旁路开关Q9长通。
其中，所述待机模式为：当工作信号输入端输入唤醒信号时，所述DC/DC变换器1被唤醒进入待机模式；所述DC/DC变换器1处于待机模式时，DC/DC变换器1的控制器11驱动第九开关管Q9长通，同时驱动第五开关管Q5、第六开关管Q6长断，第七开关管Q7、第八开关管Q8长断，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4长断，所述DC/DC变换器1处于等待汽车的控制系统的控制信号的状态。需说明的是，所述待机模式为所述DC/DC变换器1的默认模式。
其中，所述启停触发无效模式为：所述DC/DC变换器1处于待机模式时，所述DC/DC变换器1接收到汽车的控制系统发送的模式控制信号为启停触发无效模式时，进入此模式。启停触发无效模式下所述DC/DC变换器1可以响应汽车的控制系统控制信号的动作仅包含：正向降压动作、正向升压动作、反向降压动作和反向升压动作，此模式下所述DC/DC变换器1不响应启停稳压动作及启停待机动作。
本实施例中，在启停触发无效模式下，所述DC/DC变换器1可以根据汽车控制系统2的充放电控制信号进行升降压以实现充放电。具体而言，充电控制信号包括一目标电压值和充电指令或放电指令。
其中，在充电过程中，所述第一电源端口13作为电源输入端，所述第二电源端口14作为电源输出端；所述DC/DC变换器1根据所述目标电压值，将目标电压值和第一电源端口13的输入电压进行比较，如果目标电压小于等于所述第一电源端口13的输入电压，则执行正向降压动作；如果目标电压大于所述第一电源端口13的输入电压，则执行正向升压动作。
其中，在放电过程中，所述第二电源端口14作为电源输入端，所述第一电源端口13作为电源输出端；所述DC/DC变换器1根据所述目标电压值，将目标电压值和第二电源端口14的输入电压进行比较，如果目标电压小于等于所述第二电源端口14的输入电压，则执行反向降压动作；如果目标电压大于所述第二电源端口14的输入电压，则执行反向升压动作。
其中，所述启停稳压模式为：所述DC/DC变换器1处于待机模式时，所述DC/DC变换器1接收到汽车的控制系统发送的模式控制信号为启停稳压模式时，进入此模式。处于启停稳压模式时候，当触发信号无效时DC/DC变换器1可以响应汽车的控制系统的控制信号进行正向降压动作、正向升压动作、反向降压动作、反向升压动作。当触发信号有效时，DC/DC变换器1自动退出以上动作，并进入启停稳压动作。其中，处于启停稳压模式时，DC/DC变换器1不响应启停待机动作。
其中，所述充放电停止模式为：DC/DC变换器1处于待机模式时，接收到汽车的控制系统发送的模式控制信号为充放电停止模式时，进入此模式。处于充放电停止模式时候，当触发信号无效时DC/DC变换器1可以响应汽车的控制系统控制信号执行正向降压动作、正向升压动作、反向降压动作、反向升压动作。当触发信号有效时，DC/DC变换器1自动退出以上动作，并进入启停待机动作。需说明的是，处于充放电停止模式时，所述DC/DC变换器1不响应启停稳压动作。
综上，本实施例将12V启停系统中稳压设备与能量回收系统中的电压转换设备集成化设计开发，并且采用同一种电路结构分时控制，有利于系统的减重降本，最大化地实现系统的节油性价比。如图4所示，本发明实施例三提供一种汽车，包括实施例一所述DC/DC变换器1。
在一些实施例中，包括汽车控制系统2和能量转换模块3，所述汽车控制系统2分别与所述控制器11和所述能量转换模块3连接，所述能量转换模块与所述第一电源端口13或者第二电源端口14连接，所述汽车控制系统2被配置为控制所述能量转换模块将汽车制动时的惯性动能转化为电能，该电能用于作为第一电源端口13或者第二电源端口14的电源输入，该电能经过主控制回路在第一电源端口13和第二电源端口14之间转换。
其中，所述能量转换模块3可以为发电机，用于将汽车行驶过程中的动能转换为电能。
其中，所述汽车控制系统2通过采集整车系统的相关信息并作出判定，根据判定结果发送相应控制信号至所述DC/DC变换器1来控制其工作模式，并实时采集其状态相关信号。
在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”等的描述意指结合所述实施例或示例描述的具体特征包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (14)
1.一种DC/DC变换器，其特征在于，包括控制器、主控制回路、工作信号输入端口、第一电源端口、第二电源端口、接地端口和负载端口；
其中，所述第一电源端口用于连接输入电源，所述第二电源端口用于连接储能装置，所述负载端口用于连接负载，所述接地端口用于接地；
其中，响应于所述工作信号端接收到唤醒信号，所述DC/DC变换器进入待机模式；并且，当所述DC/DC变换器进入待机模式时，响应于所述控制器接收到启停触发无效模式控制信号，所述DC/DC变换器进入启停触发无效模式；
其中，所述主控制回路包括第一半桥和第二半桥，所述第一半桥和第二半桥通过一电感连接形成H桥回路；所述第一半桥一端连接第一电源端口，另一端连接接地端口；所述第二半桥一端通过第一控制开关连接负载端口，另一端通过第二控制开关连接第二电源端口；所述第一电源端口通过一旁路开关连接所述负载端口；
其中，所述控制器分别与所述第一半桥、第二半桥、旁路开关、第一控制开关和第二控制开关电连接，用于接收并根据汽车控制系统发出的控制信号控制所述第一半桥、第二半桥、旁路开关、第一控制开关和第二控制开关执行相应工作；
其中，当DC/DC变换器进入待机模式，所述控制器用于控制旁路开关长通、主控制回路停止工作、第一控制开关长断和第二控制开关长断；
其中，当DC/DC变换器进入启停触发无效模式，所述控制器用于根据汽车控制系统发出的动作控制信号控制主控制回路进行正向降压、正向升压、反向降压或反向升压；当所述动作控制信号为充电信号时，若充电目标电压小于等于第一电源端口输入电压，则控制主控制回路正向升压，若充电目标电压大于第一电源端口输入电压，则控制主控制回路正向降压；当所述动作控制信号为放电信号时，若放电目标电压小于等于第二电源端口输入电压，则控制主控制回路反向降压，若放电目标电压大于第二电源端口输入电压，则控制主控制回路反向升压；
其中，第一电源接口到第二电源接口方向为正向，第二电源接口到第一电源接口方向为正向。
2.如权利要求1所述的DC/DC变换器，其特征在于，所述第一半桥与一第一电容并联，所述第二半桥与一第二电容并联；所述第一半桥由一第一开关管和一第二开关管串联形成；所述第二半桥由一第三开关管和一第四开关管串联形成；所述第一开关管的一端连接所述第一电源端口；所述第二开关管的一端连接所述接地端口；所述第三开关管的一端分别通过一第一控制开关连接所述负载端口和通过一第二控制开关连接所述第二电源端口。
3.如权利要求2所述的DC/DC变换器，其特征在于，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管均为N沟道场效应管。
4.如权利要求1所述的DC/DC变换器，其特征在于，所述旁路开关为P沟道场效应管，且所述P沟道场效应管的源极和漏极之间并联一反向二极管。
5.如权利要求1所述的DC/DC变换器，其特征在于，所述第一控制开关为电磁继电器或者所述第一控制开关包括第五开关管及与所述第五开关管串联的第六开关管。
6.如权利要求5所述的DC/DC变换器，其特征在于，所述第五开关管和所述第六开关管均为N沟道场效应管，且所述第五开关管的源极和漏极之间及所述第六开关管的源极和漏极之间分别并联一反向二极管。
7.如权利要求1所述的DC/DC变换器，其特征在于，所述第二控制开关为电磁继电器或者所述第二控制开关包括第七开关管及与所述第七开关管串联的第八开关管。
8.如权利要求7所述的DC/DC变换器，其特征在于，所述第七开关管和所述第八开关管均为N沟道场效应管，且所述第七开关管的源极和漏极之间以及所述第八开关管的源极和漏极之间分别并联一反向二极管。
9.如权利要求2或3所述的DC/DC变换器，其特征在于，所述第一开关管的源极和漏极、第二开关管的源极和漏极、第三开关管的源极和漏极和第四开关管的源极和漏极分别并联一反向二极管。
10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的DC/DC变换器。
11.如权利要求10所述的汽车，其特征在于，包括控制系统和能量转换模块，所述控制系统分别与所述控制器和所述能量转换模块连接，所述能量转换模块与所述第一电源端口连接，所述控制系统被配置为控制所述能量转换模块将汽车的动能转化为电能，该电能依次经所述第一电源端口、所述主控制回路和第二控制开关后储存与所述储能装置。
12.一种如权利要求1-9任一项所述的DC/DC变换器的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
所述DC/DC变换器的工作信号输入端口接收工作信号；所述工作信号包括唤醒信号、触发信号和供电信号；
所述DC/DC变换器的控制器接收汽车控制系统发出的模式控制信号；所述模式控制信号至少包括启停触发无效模式控制信号；
所述DC/DC变换器根据所述工作信号和所述模式控制信号进入相应工作模式；其中，响应于所述工作信号端接收到唤醒信号，所述DC/DC变换器进入待机模式；并且，当所述DC/DC变换器进入待机模式时，响应于所述控制器接收到启停触发无效模式控制信号，所述DC/DC变换器进入启停触发无效模式；
在进入相应工作模式后，所述DC/DC变换器的控制器接收并根据汽车控制系统发出的动作控制信号控制所述第一半桥、第二半桥、旁路开关、第一控制开关和第二控制开关执行相应工作；其中，当DC/DC变换器进入待机模式，所述控制器用于控制旁路开关长通、主控制回路停止工作、第一控制开关长断和第二控制开关长断；当DC/DC变换器进入启停触发无效模式，所述控制器用于根据所述动作控制信号控制主控制回路进行正向降压、正向升压、反向降压或反向升压；其中，第一电源接口到第二电源接口方向为正向，第二电源接口到第一电源接口方向为正向。
13.如权利要求12所述的DC/DC变换器的控制方法，其特征在于，所述模式控制信号还包括启停稳压模式控制信号和充放电停止模式控制信号，所述工作模式还包括启停稳压模式和充放电停止模式；
所述方法还包括：
当DC/DC变换器进入启停稳压模式，若工作信号输入端口未接收到触发信号，则控制器根据所述动作控制信号控制主控制回路进行正向降压、正向升压、反向降压或反向升压；若工作信号输入端口接收到触发信号，则控制器根据所述动作控制信号控制第一控制开关长通、第二控制开关长断及主控制回路输出稳定电压至所述负载端口；
当DC/DC变换器进入充放电停止模式，若工作信号输入端口未接收到触发信号，则控制器根据所述动作控制信号控制主控制回路进行正向降压、正向升压、反向降压或反向升压；若工作信号输入端口接收到触发信号，则控制器控制DC/DC变换器切换至待机模式。
14.如权利要求13所述的DC/DC变换器的控制方法，其特征在于，所述控制器接收并根据汽车控制系统发出的动作控制信号控制所述第一半桥、第二半桥、旁路开关、第一控制开关和第二控制开关执行相应工作包括：
当DC/DC变换器处于启停触发无效模式下且控制器接收到充电信号时，若目标电压小于等于第一电源端口输入电压，则控制所述旁路开关长断、第一控制开关长断、第二控制开关长通以及主控制回路正向升压；若目标电压大于第一电源端口输入电压，则控制所述旁路开关长断、第一控制开关长断、第二控制开关长通以及主控制回路正向降压；
当DC/DC变换器处于启停触发无效模式下且控制器接收到放电信号时，若目标电压小于等于第二电源端口输入电压，则控制所述旁路开关长断、第一控制开关长断、第二控制开关长通以及主控制回路反向降压；若目标电压大于第二电源端口输入电压，则控制所述旁路开关长断、第一控制开关长断、第二控制开关长通以及主控制回路反向升压。
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