CN113472214A - 一种车辆直流电压转换电路 - Google Patents

一种车辆直流电压转换电路 Download PDF

Info

Publication number
CN113472214A
CN113472214A CN202110875619.7A CN202110875619A CN113472214A CN 113472214 A CN113472214 A CN 113472214A CN 202110875619 A CN202110875619 A CN 202110875619A CN 113472214 A CN113472214 A CN 113472214A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
circuit
capacitor
module
switching element
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
CN202110875619.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113472214B (zh
Inventor
刘军奇
杨陈
李曙波
王丽君
朱小春
李枋珂
王瑞平
肖逸阁
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.)
Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd
Ningbo Geely Royal Engine Components Co Ltd
Aurobay Technology Co Ltd
Original Assignee
Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd
Ningbo Geely Royal Engine Components Co Ltd
Aurobay 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 Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd, Ningbo Geely Royal Engine Components Co Ltd, Aurobay Technology Co Ltd filed Critical Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd
Priority to CN202110875619.7A priority Critical patent/CN113472214B/zh
Publication of CN113472214A publication Critical patent/CN113472214A/zh
Priority to US18/041,803 priority patent/US20230299684A1/en
Priority to PCT/CN2022/098491 priority patent/WO2023005466A1/zh
Priority to EP22826795.1A priority patent/EP4380031A1/en
Application granted granted Critical
Publication of CN113472214B publication Critical patent/CN113472214B/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
    • H02M3/22—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
    • 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
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/0074—Plural converter units whose inputs are connected in series
    • 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
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • 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
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/15—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with additional electric power supply
    • 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
    • B60L53/22—Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • 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
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/20—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
    • 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
    • H02M3/01—Resonant DC/DC 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
    • H02M3/22—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
    • H02M3/33507—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 with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H02M3/33523—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 with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop
    • 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
    • H02M3/33569—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 several active switching elements
    • 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
    • H02M3/33569—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 several active switching elements
    • H02M3/33571—Half-bridge at primary side of an isolation transformer
    • 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
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • 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
    • 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
    • B60L2240/36—Temperature of vehicle components or parts
    • 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
    • B60L2240/527—Voltage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2590/00—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
    • F01N2590/11—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for hybrid vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/0602—Electrical exhaust heater signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/10—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the vehicle or its components
    • F01N2900/104—Battery status
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1404—Exhaust gas temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1626—Catalyst activation temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/101—Three-way catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本申请提供一种车辆直流电压转换电路，包括依次连接的高压电池、原边桥模块、谐振模块、变压器模块和副边输出模块，其中，所述副边输出模块包括输出第一电压的第一电压单元和输出第二电压的第二电压单元，所述变压器的副边绕组分别连接所述第一电压单元和所述第二电压单元；所述电路还包括与所述原边桥模块连接的驱动模块。本申请提供的车辆直流电压转换电路不仅能输出第一电压，还能同时输出第二电压，具有体积小、效率高、成本低、可产业化的优点，能广泛应用于车用48V电器负载，例如48V车用电加热系统、48V车用散热风扇等设备中。

Description

一种车辆直流电压转换电路
技术领域
本申请涉及车辆电源技术领域，具体涉及一种车辆直流电压转换电路。
背景技术
在混合动力汽车中的12V直流转换电路(DC-DC)相当于传统汽车的发电机，它主要用途是将整车200～400V的锂电高压转换为12V低压，用来给整车低压负载供电，同时还给12V低压蓄电池充电。目前，混合动力汽车12V直流转换电路一般输出一路12V直流电源，功率一般在1～3kW之间。随着以后人们对汽车要求的不断提高，车上低压用电设施在不断增加，在一些情况下需要用到48V电源，例如在未来尾气减排技术中为了提高减排效率，将会应用到48V催化剂电加热技术；为了降低线路损耗，提高热管理效率，未来一些大功率低压电器部件也可能会应用48V电源，例如48V散热风扇、48V电加热器、鼓风机等。
对于目前混合动力汽车来说，12V直流转换电路只能提供一路12V电源，无法满足这一技术需求，因此，为了满足未来的技术需求，对集成有48V电源的12V直流转换电路研究是一项很有必要的任务。此外，为了提高在未来市场的竞争力，考虑到直流转换电路在整车布置、电压平台、低成本的等各方面要求，集成有48V电源混合动力汽车12V直流转换电路不仅要求体积小、适用电压范围宽，同时还要低成本，便于产业化。
发明内容
本申请提供一种车辆直流电压转换电路，用于解决12V直流转换电路只能提供一路12V电源，无法满足需要应用48V电源问题。
在一方面，本申请提供一种车辆直流电压转换电路，具体地，所述直流电压转换电路包括依次连接的高压电池、原边桥模块、谐振模块、变压器模块和副边输出模块，其中，所述副边输出模块包括输出第一电压的第一电压单元和输出第二电压的第二电压单元，所述变压器的副边绕组分别连接所述第一电压单元和所述第二电压单元；
所述电路还包括与所述原边桥模块连接的驱动模块；所述原边桥模块包括互相连接的多个原边半桥，每个原边半桥包括串联的两个开关件；所述驱动模块分别连接所述原边桥模块中的每个开关件的控制端，以控制所述原边桥模块中开关件的通断。
可选地，所述电路中的所述原边桥模块包括串联的第一半桥和第二半桥，所述第一半桥包括串联的第一开关件和第二开关件，所述第二半桥包括串联的第三开关件和第四开关件，所述第一开关件与所述第二开关件的公共端连接所述谐振模块，所述第三开关件与所述第四开关件的公共端连接所述谐振模块。
可选地，所述电路中的所述谐振模块包括第一谐振单元和第二谐振单元，所述第一谐振单元包括第一电感、第一电容和第二电容，所述第二谐振单元包括第二电感、第三电容和第四电容，所述变压器模块包括第一变压器和第二变压器；
所述第一开关件、所述第二开关件、所述第三开关件与所述第四开关件依次串联在所述高压电池的正极母线和负极母线之间，所述第一开关件与所述第二开关件的公共端连接所述第一电感的第一端，所述第三开关件与所述第四开关件的公共端连接所述第二电感的第一端；
所述第一电感的第二端连接所述第一变压器的初级同相端，所述第二电感的第二端连接所述第二变压器的初级同相端；
所述第一电容、所述第二电容、所述第三电容和所述第四电容依次串联在所述正极母线和所述负极母线之间，所述第二电容和所述第三电容的公共端连接所述第二开关件和所述第三开关件的公共端，所述第一电容和所述第二电容的公共端连接所述第一变压器的初级反相端，所述第三电容和所述第四电容的公共端连接所述第二变压器的初级反相端。
可选地，所述电路中的所述第一开关件、所述第二开关件、所述第三开关件与所述第四开关件分别选自MOS场效应管、结型场效应管、晶体管及继电器中的至少一种。
可选地，所述电路中的所述变压器模块包括中心抽头的次级绕组，所述中心抽头与所述次级绕组的次级同相端和/或次级反相端连接所述第一电压单元中的第一电压电路；所述次级绕组的所述次级同相端与所述次级反相端连接所述第二电压单元中的第二电压电路。
可选地，所述电路中的所述第一电压电路包括第五开关件和第五电容，所述第五开关件的输出端连接所述次级同相端或所述次级反相端，所述第五电容连接在所述第五开关件的输入端和所述中心抽头之间。
可选地，所述电路中的所述第一电压电路还包括第六开关件，所述第六开关件的输入端与第五开关件的输入端连接，所述次级同相端和所述次级反相端分别连接所述第六开关件与所述第五开关件中的一个输出端。
可选地，所述电路中的所述第五开关件和第六开关件选自二极管、MOS场效应管、结型场效应管、晶体管及继电器中的至少一种。
可选地，所述电路中所述第二电压电路包括第七开关件、第八开关件、第七电容和第八电容；所述第七开关件的输出端连接所述第二电压的正极，所述第八开关件的输入端连接所述第二电压的负极，所述第七开关件的输入端和第八开关件的输出端连接所述次级同相端；所述第七电容和所述第八电容串联在所述第二电压的正负极之间，所述第七电容和第八电容的公共端连接所述次级反相端。
可选地，所述电路中的所述变压器模块包括第一变压器和第二变压器，所述第一变压器的第一次级绕组设置有第一中心抽头，所述第二变压器的第二次级绕组设置有第二中心抽头：
所述第一电压单元包括并联输出的第一一电压电路和第一二电压电路，所述第一中心抽头与所述第一次级绕组的次级同相端和/或次级反相端连接所述第一一电压电路，所述第二中心抽头与所述第二次级绕组的次级同相端和/或次级反相端连接所述第一二电压电路；
和/或，所述第二电压单元包括并联输出的第二一电压电路和第二二电压电路，所述第一次级绕组的次级同相端与次级反相端连接所述第二一电压电路，所述第二次级绕组的次级同相端与次级反相端连接所述第二二电压电路。
如上所述，本申请提供的车辆直流电压转换电路，不仅能同时实现为车辆提供两种直流电压电源，还具有成本低、体积小、效率高、便于产业化量产等优点。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一实施例的车辆直流电压转换电路的方框图。
图2为本申请一实施例的原边全桥电路连接示意图。
图3为本申请一实施例中车辆直流电压转换电路初级侧连接示意图。
图4为本申请一实施例的第一电压单元电路连接图。
图5为本申请一实施例的第二电压单元电路连接图。
图6为本申请一实施例中车辆直流电压转换电路次级侧连接示意图。
图7为本申请一实施例中车辆直流电压转换电路的电路图。
图8为本申请一实施例的三元催化器预加热控制方法流程图。
图9为本申请另一实施例的三元催化器预加热控制方法流程图。
图10为本申请另一实施例的三元催化器预加热控制系统方框图。
图11为本申请一实施例的三元催化器预加热控制系统工作时序图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本申请不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一方面，本申请提供一种车辆直流电压转换电路，图1为本申请一实施例的车辆直流电压转换电路的方框图。
请参阅图1，在一实施例中，车辆直流电压转换电路包括依次连接的高压电池10、原边桥模块20、谐振模块30、变压器模块40和副边输出模块50。
其中，副边输出模块50包括输出第一电压的第一电压单元51和输出第二电压的第二电压单元52，变压器的副边绕组分别连接第一电压单元51和第二电压单元52。
在本实施例中，车辆直流电压转换电路不仅能输出12V的直流电源，还能输出48V的直流电源，且具有体积小、效率高、成本低、可产业化的优点。
请继续参阅图1，在一实施例中，直流电压转换电路还包括与原边桥模块20连接的驱动模块60；原边桥模块20包括互相连接的多个原边半桥或原边全桥。每个原边半桥包括串联的两个开关件，每个原边全桥可以包括两个并联的原边半桥，原边全桥可以由四个开关件组成。
驱动模块60分别连接原边桥模块20中的每个开关件的控制端，以控制每个原边半桥中的两个开关件交替通断。
驱动模块60通过控制原边半桥中的开关件交替通断使得高压电池10中的电流周期性地通过原边桥模块20。
图2为本申请一实施例的原边全桥电路连接示意图。
请参阅图2，在一实施例中，车辆直流电压转换电路中的原边桥模块20为原边全桥。原边桥模块20包括第一半桥和第二半桥。第一半桥和第二半桥并联连接在高压直流输入端组成全桥电路。
第一半桥包括串联的第一开关件Q1和第二开关件Q2，第二半桥包括串联的第三开关件Q3和第四开关件Q4。第一开关件Q1与第二开关件Q2的公共端连接谐振模块30，第三开关件Q3与第四开关件Q4的公共端连接谐振模块30。
图3为本申请一实施例中车辆直流电压转换电路初级侧连接示意图。
如图3所示，在一实施例中，车辆直流电压转换电路中的原边桥模块20包括第一半桥和第二半桥。第一半桥和第二半桥串联连接在高压电池10的正极母线Vi+和负极母线Vi-之间。
第一半桥包括串联的第一开关件Q1和第二开关件Q2，第二半桥包括串联的第三开关件Q3和第四开关件Q4。第一开关件Q1与第二开关件Q2的公共端连接谐振模块30，第三开关件Q3与第四开关件Q4的公共端连接谐振模块30。
串联连接的原边半桥，可以大幅降低谐振回路的输入压降，从而使更多低压元器件能够使用。在电路应用中的元器件选择上，增加了选择范围，能够有效降低生产成本，同时便于模块化设计。
在一实施例中，驱动模块60控制第一开关件Q1与第三开关件Q3同步开关，第二开关件Q2与第四开关件Q4同步开关。在其他实施例中，第一开关件Q1、第三开关件Q3、第二开关件Q2与第四开关件Q4的开关时序也可以根据具体的负载要求进行特定相位与占空比的控制。
请继续参阅图3，在一实施例中，车辆直流电压转换电路还包括第九电容C9和第十电容C10，第九电容C9和第十电容C10串联连接在高压电池10的正极母线Vi+和负极母线Vi﹣之间。第九电容C9和第十电容C10的公共端与第二开关件Q2和第三开关件Q3的公共端连接，第九电容C9和第十电容C10为输入级电容，能够滤波且平衡后级两路半桥LLC谐振转换器输入电压作用。
请继续参阅图3，在一实施例中，车辆直流电压转换电路中的谐振模块30包括第一谐振单元和第二谐振单元，第一谐振单元包括第一电感L1、第一电容C1和第二电容C2，第二谐振单元包括第二电感L2、第三电容C3和第四电容C4，变压器模块40包括第一变压器T1和第二变压器T2；
谐振模块30和原边桥模块20组成半桥LLC谐振转换器，使得整个系统的工作频率在100～300KHZ，且具有输出功率高、损耗低、体积小优点。
请继续参阅图3，第一开关件Q1、第二开关件Q2、第三开关件Q3与第四开关件Q4依次串联在高压电池10的正极母线Vi+和负极母线Vi﹣之间，第一开关件Q1与第二开关件Q2的公共端连接第一电感L1的第一端，第三开关件Q3与第四开关件Q4的公共端连接第二电感L2的第一端。
请继续参阅图3，第一电感L1的第二端连接第一变压器T1的初级同相端，第二电感L2的第二端连接第二变压器T2的初级同相端。
请继续参阅图3，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4依次串联在正极母线Vi+和负极母线Vi﹣之间，第二电容C2和第三电容C3的公共端连接第二开关件Q1和第三开关件Q3的公共端，第一电容C1和第二电容C2的公共端连接第一变压器T1的初级反相端，第三电容C3和第四电容C4的公共端连接第二变压器T2的初级反相端。
在本实施例中，电流在正半周期时，第一开关件Q1与第三开关件Q3导通，第二开关件Q2与第四开关件Q4关断，电流从正极母线Vi+经过第一开关件Q1、第一电感L1、第一变压器T1初级同相端、第一变压器T1初级反相端、第二电容C2、第三开关件Q3、第二电感L3、第二变压器T2初级同相端、第二变压器T2初级反相端、第四电容C4，最后回到负极母线Vi﹣，实现一个完整正半周的回路；电流在负半周期时，第一开关件Q1与第三开关件Q3关断，第二开关件Q2与第四开关件Q4导通，电流从正极母线Vi+经过第一电容C1、第一变压器T1初级反相端、第一变压器T1初级同相端、第一电感L1、第二开关件Q2、第三电容C3、第二变压器T2初级反相端、第二变压器T2初级同相端、第四开关件Q4，最后回到负极母线Vi﹣，实现一个完整负半周的回路。
车辆直流电压转换电路在变压器输入级采用串联的LLC谐振电路，可实现输入电压在200～700V全范围覆盖，不仅可以适应宽的电压范围输入，还有利于MOSFET等功率器件选型，可选用常规300/600V MOSFET系列产品，有利于系统成本优化及电路可靠性提高。
需要说明的是，在以上实施例中，本申请对于开关件的类型不做限定。车辆直流电压转换电路中的第一开关件Q1、第二开关件Q2、第三开关件Q3与第四开关件Q4分别可以选自MOS场效应管、结型场效应管、晶体管及继电器中的至少一种。
在一实施例中，车辆直流电压转换电路中的变压器模块40包括中心抽头的次级绕组。
中心抽头与次级绕组的次级同相端和次级反相端可以连接第一电压单元51中的第一电压电路。次级绕组的次级同相端与次级反相端可以连接第二电压单元52中的第二电压电路，以将次级绕组的感应电压升高输出。
图4为本申请一实施例的第一电压单元电路连接图。
请参阅图4，在一实施例中，车辆直流电压转换电路中的第一电压电路包括第五开关件Q5和第五电容C5。
第五开关件Q5的输出端连接次级同相端，第五电容C5连接在第五开关件Q5的输入端和中心抽头之间。在另一实施例中，第五开关件Q5的输出端也可以是连接次级反相端。
通过对次级绕组的整流和滤波，可以获取特定的电压输出。
请继续参阅图4，在一实施例中，车辆直流电压转换电路中的第一电压电路还包括第六开关件Q6。第六开关件Q6的输入端与第五开关件Q5的输入端连接，第六开关件Q6的输出端连接次级反相端。
请继续参阅图4，在一实施例中，第五开关件的输入端连接第一电压的负极Vo1﹣，第五电容C5与中心抽头连接的公共端连接第一电压的正极Vo1+。
在本实施例中，在电流正半周期时，第五开关件Q5关断，第六开关件Q6导通，通过第五电容C5的滤波，第一电压单元输出第一电压。在电流负半周期，第五开关件Q5导通，第六开关件Q6关断，通过第五电容C5的滤波，第一电压电路输出第一电压。通过对次级绕组的全波整流和滤波，可以获取相对高质量并稳定的特定电压输出。
需要说明的是，在以上实施例中，本申请对于开关件的类型不做限定。车辆直流电压转换电路中的第五开关件Q5和第六开关件Q6选自二极管、MOS场效应管、结型场效应管、晶体管及继电器中的至少一种。综合考虑成本和功率，选取适合的开关件的类型。
图5为本申请一实施例的第二电压单元电路连接图。
请参阅图5，在一实施例中，车辆直流电压转换电路中第二电压电路包括第七开关件Q7、第八开关件Q8、第七电容C7和第八电容C8。
第七开关件Q7的输出端连接所述第二电压的正极Vo2+，第八开关件Q8的输入端连接第二电压的负极Vo2﹣，第七开关件Q7的输入端和第八开关件Q8的输出端连接次级同相端。第七电容C1和第八电容C2串联在第二电压Vo2的正负极之间，第七电容C1和第八电容C2的公共端连接次级反相端。
在本实施例中，次级绕组的感应电压在正半周期时，第七开关件Q7正向导通、第八开关件Q8关断，电流经过第七开关件Q7给第七电容C7充电。次级绕组的感应电压在负半周期时，第七开关件Q7关断、第八开关件Q8正向导通，电流经过第八开关件Q8给第八电容C8充电。因此串联的第七电容C7和第八电容C8将输出各自电压相加后的第二电压。
在上述实施例中，第一电压的正极Vo1+可以设置为12V，第二电压的正极Vo2+可以设置为48V，第一电压的负极Vo1﹣可以接地。
图6为本申请一实施例中车辆直流电压转换电路次级侧连接示意图。
请参阅图6，在一实施例中，车辆直流电压转换电路中的变压器模块40包括第一变压器T1和第二变压器T2。第一变压器T1的第一次级绕组设置有第一中心抽头，第二变压器T2的第二次级绕组设置有第二中心抽头。
第一电压单元51包括并联输出的第一一电压电路501和第一二电压电路502。第一中心抽头与第一变压器T1次级绕组的次级同相端和/或次级反相端连接第一一电压电路501，第二中心抽头与第二次级绕组的次级同相端和/或次级反相端连接第一二电压电路502。
第二电压单元52可以包括并联输出的第二一电压电路503和第二二电压电路504。第一变压器T1次级绕组的次级同相端与次级反相端连接第二一电压电路503，第二次级绕组的次级同相端与次级反相端连接第二二电压电路504。
其中，第一一电路501和第一二电路502并联输出第一电压Vo1，第二一电压电路503和第二二电压电路504并联输出第二电压Vo2。
请同时参考图3实施例，对应于串联连接的原边半桥和谐振单元，车辆直流电压转换电路在次级采用交错并联的第一电压电路和第二电压电路，可减小输出纹波，提高输出功率，优化EMC(Electromagnetic Compatibility，电磁兼容性)设计和散热设计。
图7为本申请一实施例中车辆直流电压转换电路的电路图。
如图7所示，请同时参图4实施例和图5实施例，第一二电路502可以包括第九开关件Q9、第十开关件Q10及第六电容C6；第二二电路504可以包括第十一开关件Q11、第十二开关件Q12、第十一电容C11及第十二电容C12。第一二电路502和第二二电路504的技术细节和具体作用请参考以上实施例，在此不再赘述。
在以上实施例中，本申请对于开关件的类型不做限定。车辆直流电压转换电路中的各开关件分别可以选自MOS场效应管、结型场效应管、晶体管及继电器中的至少一种。
车辆直流电压转换电路采用双路LLC交错，初级串联、次级并联方案，实现宽电压范围输入、小体积、低成本、高效率、高可靠性、模块化及优异的EMC电性能、热性能。
另一方面，本申请还提供一种三元催化器预加热控制方法，图8为本申请一实施例的三元催化器预加热控制方法流程图。
在一些情况下，车辆直流电压转换电路可以作为高低压转换模块进行应用。请参阅图8，在一实施例中，应用于混合动力汽车的三元催化器预加热控制方法包括：
S10：在混合动力汽车的排气管温度低于第一温度阈值时，发送第一工作指令至高低压转换模块。
在混合动力汽车上电状态时，首先检测排气管温度，以判断排气管温度是否满足催化剂正常工作所需要的温度。
S20：高低压转换模块根据第一工作指令，输出第一工作电压以开启对催化剂的电加热。
在排气管温度不满足时，进入第一工作电压模式开始对催化剂的电加热功能。
S30：获取混合动力汽车的工作数据。
通过车辆的工作数据监控车辆当前情况。例如对车辆电加热的计时以及对排气管温度的进一步检测。
S40：在工作数据满足切换条件时，发送第二工作指令至高低压转换模块。
判断当前的工作数据是否满足工作电压模式的切换条件。
S50：高低压转换模块根据第二工作指令，输出第二工作电压且停止输出第一工作电压以停止电加热。
当前的工作数据满足切换条件时，切换进入第二工作电压模式。
在一实施例中，当混合动力汽车的发动机冷启动时或发动机长时间停机再次启动时，即混合动力汽车的排气管温度低于第一温度阈值时，整车控制器(即处理模块)通过CAN通信发送第一工作指令，当高低压转换模块接收到该指令，立即启动相应的第一工作电压模式对催化剂进行电加热，待加热一段时间后或者电加热温度达到催化剂高效转化的工作温度时，对催化剂的电加热工作完成。整车控制器需要停止对电加热器模块供电，此后在发动机运行期间，排气管温度一般不低于第一温度阈值。因此整车控制器根据整车需求发送第二工作指令，高低压转换模块根据第二工作指令关闭第一工作电压以停止相应的第一工作电压模式，停止对催化剂进行电加热，此时切换到第二工作电压模式。两个工作模式直接因此实现数字指令控制。
在本实施例中，本申请通过两种工作模式的切换不仅能满足电加热需求，还具有体积小、成本低、便于产业化量产应用，具有较高的实用价值和较好的经济效益。
在本实施例中，为了满足催化剂电加热所需要功率需求，混合动力汽车运行中发动机会根据混动运行策略及时给动力电池模块充电，动力电池模块组将一直保持充足的电量，提供足够的输出功率。在进入第一电压模式对催化剂进行电加热之前，先检测动力电池模块的电量是否够用，在不够用的情况下，需要先对动力电池模块进行充电。充电的来源可以选择外接电源，或者使用发动机进行发电充电。
图9为本申请另一实施例的三元催化器预加热控制方法流程图。
如图9所示，在一实施例中，三元催化器预加热控制方法在执行S10：在混合动力汽车的排气管温度低于第一温度阈值时，发送第一工作指令至高低压转换模块的步骤之前包括：
S60：获取低压电池的电量；
S61：在低压电池的电量低于电量阈值时，输出第二工作电压以对低压电池充电。
在本实施例中，由于低压电池是供应整车系统包括仪表及传感器等电路的工作电源，在进入第一电压模式对催化剂进行电加热之前，先检测低压电池的电量是否够用，在不够用的情况下，需要采用动力电池通过高低压转换模块先对低压电池进行充电。
在一实施例中，三元催化器预加热控制方法在执行S50：高低压转换模块根据第二工作指令，输出第二工作电压且停止输出第一工作电压的步骤之后启动混合动力汽车的发动机。
对催化剂的电加热工作完成后，排气管温度已达到第一温度阈值，满足催化剂正常工作需要。可以正常启动发动机。
在一实施例中，混合动力汽车的工作数据包括第一工作电压的输出时长。三元催化器预加热控制方法的切换条件为第一工作电压输出时长达到第一时间阈值。
经过实验及测算，例如48V电压在工作1-2分钟(例如1.5分钟)的情况下，已经能够使排气管温度已达到催化剂完全工作的温度。因此，当催化剂电加热模块加热时间达到预设的第一时间阈值时，整车控制器根据整车需求切换工作模式。
在另一实施例中，混合动力汽车的工作数据包括排气管温度。三元催化器预加热控制方法的切换条件为排气管温度不低于第二温度阈值。其中，第一温度阈值可以与第二温度阈值相等。
在本实施例中，直接监控排气管的当前温度以判断是否加热结束。电加热温度达催化剂高效转化的工作温度，整车控制器根据整车需求切换工作模式。
另一方面，本申请还提供一种应用于混合动力汽车的三元催化器预加热控制系统，图10为本申请一实施例的三元催化器预加热控制系统方框图。
请参阅图10，在一实施例中，三元催化器预加热控制系统包括状态获取模块100、处理模块200、高低压转换模块300、电加热器模块400和动力电池模块500，其中，状态获取模块100、处理模块200、高低压转换模块300和电加热器模块400依次相连，动力电池模块500与高低压转换模块300连接。
其中，状态获取模块100用于获取并发送混合动力汽车的排气管温度和混合动力汽车的工作数据至处理模块200。处理模块200用于在混合动力汽车的排气管温度低于第一温度阈值时，发送第一工作指令至高低压转换模块300，在工作数据满足切换条件时，发送第二工作指令至高低压转换模块300。
高低压转换模块300根据第一工作指令，输出第一工作电压以使电加热器模块400对催化剂进行电加热；根据第二工作指令，输出第二工作电压且停止输出第一工作电压以使电加热器模块400停止电加热。
在一实施例中，当混合动力汽车的发动机冷启动时或发动机长时间停机再次启动时，状态获取模块100获取并发送混合动力汽车的排气管温度低于第一温度阈值的工作数据至处理模块200，处理模块200通过CAN通信发送第一工作指令，当高低压转换模块300接收到该指令，立即启动相应的第一工作电压模式，待电加热器模块400对催化剂进行电加热，待加热一段时间后或者电加热温度达到催化剂高效转化的工作温度时，对催化剂的电加热工作完成。此后在发动机运行期间，排气管温度一般不低于第一温度阈值，因此需要停止对电加热器模块400供电。此时处理模块200根据整车需求发送第二工作指令，高低压转换模块根据第二工作指令关闭第一工作电压以停止相应的第一工作电压模式，停止对催化剂进行电加热，此时切换到第二工作电压模式。两个工作模式因此实现数字指令控制。
在本实施例中，为了满足电加热所需要功率需求，混动汽车运行中发动机及时给动力电池模块500充电，动力电池模块500将一直保持充足的电量，提供足够的输出功率。在进入第一电压模式对催化剂进行电加热之前，处理模块200根据动力电池发送的电量关态决定是否给动力电池充电。充电的来源可以选择外接电源，或者使用发动机进行发电充电。
在一实施例中，三元催化器预加热控制系统的处理模块200还用于启动混合动力汽车的发动机。
在本实施例中，对催化剂的电加热工作完成后，排气管温度已达到第一温度阈值，满足催化剂正常工作需要。可以正常启动发动机。此后在发动机运行期间，排气管温度一般不低于第一温度阈值。
在一实施例中，混合动力汽车电加热控制系统三元催化器预加热控制系统的第一工作电压为48V，第二工作电压为12V。
在本实施例中，目前市场上有12V/2kW、48V/4kW两种催化剂电加热器，经试验发现48V/4kWEHC电加热器使用效果较好，可以满足未来国七排放要求；48V/4KW电加热器工作电压为48V，目前市场上混合动力汽车的DC-DC一般只输出12V电压。
在一实施例中，高低压转换模块300内第一工作电压48V和第二工作电压12V共用高低压转换模块主回路、控制电路及散热系统，有效释放了摆件空间，缩小了产品体积，大幅降低产品成本，便于实施产业化的量产应用。
在一实施例中，高低压转换模块300输出的第一工作电压48V可以采用经变压器变压整流电路，也可以采用自举升压或倍压电路，可以与第二工作电压12V共用一个变压器。
在一实施例中，混合动力汽车的工作数据包括第一工作电压的输出时长。三元催化器预加热控制系统的切换条件为第一工作电压输出时长达到第一时间阈值。
经过实验及测算，48V在工作1-2分钟(例如1.5分钟)的情况下，已经能够使排气管温度已达到催化剂完全工作的温度。因此，当催化剂电加热模块加热时间达到预设的第一时间阈值时，整车控制器根据整车需求切换工作模式。
在另一实施例中，混合动力汽车的工作数据包括排气管温度。三元催化器预加热控制系统的切换条件为排气管温度不低于第二温度阈值。
在本实施例中，直接监控排气管的当前温度以判断是否加热结束。当催化剂电加热器模块400电加热温度达催化剂高效转化的工作温度，整车控制器根据整车需求切换工作模式。其中，第一温度阈值可以与第二温度阈值相等。
图11为本申请一实施例的三元催化器预加热控制系统工作时序图。
如图11所示，在一实施例中，在汽车唤醒时，三元催化器预加热控制系统首先提供48V的工作电压进入第一工作电压模式，对应图中的的t1时段。在达到1-2分钟的第一时间阈值后，三元催化器预加热控制系统关闭48V的工作电压，输出12V的第二工作电压，进入第二工作电压模式，此时对应图中的t2时段。
在t2时段，排气管的温度已达到催化剂高效工作温度后启动发动机。
另一方面，本申请还提供一种车辆，具体地，车辆包括车体和如上述的三元催化器预加热控制系统。车辆在使用三元催化器预加热控制系统时，所涉及的技术原理与以上实施例相同，在此不再赘述。
在一实施例中，车辆的三元催化剂预加热工作原理及特征如下：
(1)动力电池模块可以采用高压、高功率的锂离子电池组，可以满足催化剂电加热所需要的4kW/2分钟功率需求，在混动汽车运行中发动机会及时给动力电池模块充电，动力电池将一直保持充足的电量，提供足够的输出功率。
(2)48V/4kW电源可以集成在12V DC-DC中，其中，高低压转换器主回路、控制电路、散热系统与12V DC-DC共用。
(3)由于48V/4kW在发动机启动前需要使用1～2分钟，不仅使用频次少，工作时间也较短，原12V DC-DC主回路的功率器件及散热系统只需进行适当调整就可以满足48V/4kW1～2分钟EHC电加热功率需求。
(4)在集成了12V及48V的高低压转换电路中，12V及48V两路电压输出端分别设置功率型电子开关进行不同工作电压模式的切换控制。电子开关可以在12V及48V每路输出端的正极端设置，也可以在负极端设置。
(5)三元催化器预加热控制系统设有两个工作模式：48V工作模式和12V工作模式。两种工作模式切换由整车控制器通过CAN总线发送的通信指令实现数字化控制。
(6)48V与12V采用分时工作机制：在发动机冷启动时或发动机长时间停机再次启动时，整车控制器通过CAN通信发送48V工作指令，当48V&12V的高低压转换模块接收到该指令，立即启动48V工作模式，催化剂电加热获得48V直流供电，待加热1～2分钟后，电加热器温度达催化剂高效转化的工作温度，整车控制器就发出关断48V工作指令，48V电源立即停止对电加热器供电，催化剂电加热工作完成，然后整车控制器根据整车需求，切换到12V工作模式。
(7)整车控制器可以根据发动机排气管的温度、动力电池的电量、12V低压电池的电压、整车低压负载的工作情况进行综合判断，进而对48V/12V工作模式进行切换。
另一方面，本申请还提供一种存储介质，具体地，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序在被计算机执行时，可实现如上述的三元催化器预加热控制方法。计算机程序在实现三元催化器预加热控制方法时，所涉及的技术原理与以上实施例相同，在此不再赘述。
如上所述，本申请提供的车辆直流电压转换电路不仅能输出第一电压如12V的直流电源，还能同时输出第二电压如48V，且具有体积小、效率高、成本低、可产业化的优点。本申请提供的车辆直流电压转换电路应用于三元催化器预加热控制方法、系统、车辆及存储介质，可以通过数字控制指令提供两种工作模式，能够在排气管的温度较低时使用动力电池通过高低压转换模块预先对三元催化器内催化剂进行电加热。
以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种车辆直流电压转换电路，其特征在于，包括依次连接的高压电池、原边桥模块、谐振模块、变压器模块和副边输出模块，其中，所述副边输出模块包括输出第一电压的第一电压单元和输出第二电压的第二电压单元，所述变压器的副边绕组分别连接所述第一电压单元和所述第二电压单元；
所述电路还包括与所述原边桥模块连接的驱动模块；所述原边桥模块包括互相连接的多个原边半桥，每个原边半桥包括串联的两个开关件；所述驱动模块分别连接所述原边桥模块中的每个开关件的控制端，以控制所述原边桥模块中开关件的通断。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述原边桥模块包括串联的第一半桥和第二半桥，所述第一半桥包括串联的第一开关件和第二开关件，所述第二半桥包括串联的第三开关件和第四开关件，所述第一开关件与所述第二开关件的公共端连接所述谐振模块，所述第三开关件与所述第四开关件的公共端连接所述谐振模块。
3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述谐振模块包括第一谐振单元和第二谐振单元，所述第一谐振单元包括第一电感、第一电容和第二电容，所述第二谐振单元包括第二电感、第三电容和第四电容，所述变压器模块包括第一变压器和第二变压器；
所述第一开关件、所述第二开关件、所述第三开关件与所述第四开关件依次串联在所述高压电池的正极母线和负极母线之间，所述第一开关件与所述第二开关件的公共端连接所述第一电感的第一端，所述第三开关件与所述第四开关件的公共端连接所述第二电感的第一端；
所述第一电感的第二端连接所述第一变压器的初级同相端，所述第二电感的第二端连接所述第二变压器的初级同相端；
所述第一电容、所述第二电容、所述第三电容和所述第四电容依次串联在所述正极母线和所述负极母线之间，所述第二电容和所述第三电容的公共端连接所述第二开关件和所述第三开关件的公共端，所述第一电容和所述第二电容的公共端连接所述第一变压器的初级反相端，所述第三电容和所述第四电容的公共端连接所述第二变压器的初级反相端。
4.如权利要求2或3所述的电路，其特征在于，所述第一开关件、所述第二开关件、所述第三开关件与所述第四开关件分别选自MOS场效应管、结型场效应管、晶体管及继电器中的至少一种。
5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述变压器模块包括中心抽头的次级绕组，所述中心抽头与所述次级绕组的次级同相端和/或次级反相端连接所述第一电压单元中的第一电压电路；所述次级绕组的所述次级同相端与所述次级反相端连接所述第二电压单元中的第二电压电路。
6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第一电压电路包括第五开关件和第五电容，所述第五开关件的输出端连接所述次级同相端或所述次级反相端，所述第五电容连接在所述第五开关件的输入端和所述中心抽头之间。
7.如权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第一电压电路还包括第六开关件，所述第六开关件的输入端与第五开关件的输入端连接，所述次级同相端和所述次级反相端分别连接所述第六开关件与所述第五开关件中的一个输出端。
8.如权利要求7所述的电路，所述第五开关件和第六开关件选自二极管、MOS场效应管、结型场效应管、晶体管及继电器中的至少一种。
9.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第二电压电路包括第七开关件、第八开关件、第七电容和第八电容；所述第七开关件的输出端连接所述第二电压的正极，所述第八开关件的的输入端连接所述第二电压的负极，所述第七开关件的输入端和第八开关件的输出端连接所述次级同相端；所述第七电容和所述第八电容串联在所述第二电压的正负极之间，所述第七电容和第八电容的公共端连接所述次级反相端。
10.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述变压器模块包括第一变压器和第二变压器，所述第一变压器的第一次级绕组设置有第一中心抽头，所述第二变压器的第二次级绕组设置有第二中心抽头：
所述第一电压单元包括并联输出的第一一电压电路和第一二电压电路，所述第一中心抽头与所述第一次级绕组的次级同相端和/或次级反相端连接所述第一一电压电路，所述第二中心抽头与所述第二次级绕组的次级同相端和/或次级反相端连接所述第一二电压电路；
和/或，所述第二电压单元包括并联输出的第二一电压电路和第二二电压电路，所述第一次级绕组的次级同相端与次级反相端连接所述第二一电压电路，所述第二次级绕组的次级同相端与次级反相端连接所述第二二电压电路。
CN202110875619.7A 2021-07-30 2021-07-30 一种车辆直流电压转换电路 Active CN113472214B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110875619.7A CN113472214B (zh) 2021-07-30 2021-07-30 一种车辆直流电压转换电路
US18/041,803 US20230299684A1 (en) 2021-07-30 2022-06-13 Vehicle dc voltage conversion circuit
PCT/CN2022/098491 WO2023005466A1 (zh) 2021-07-30 2022-06-13 一种车辆直流电压转换电路
EP22826795.1A EP4380031A1 (en) 2021-07-30 2022-06-13 Vehicle direct current voltage conversion circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110875619.7A CN113472214B (zh) 2021-07-30 2021-07-30 一种车辆直流电压转换电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113472214A true CN113472214A (zh) 2021-10-01
CN113472214B CN113472214B (zh) 2023-05-02

Family

ID=77883609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110875619.7A Active CN113472214B (zh) 2021-07-30 2021-07-30 一种车辆直流电压转换电路

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230299684A1 (zh)
EP (1) EP4380031A1 (zh)
CN (1) CN113472214B (zh)
WO (1) WO2023005466A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022262690A1 (zh) * 2021-06-18 2022-12-22 浙江吉利控股集团有限公司 一种三元催化器预加热控制方法、系统、车辆及存储介质
WO2023005466A1 (zh) * 2021-07-30 2023-02-02 宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司 一种车辆直流电压转换电路

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN207053401U (zh) * 2017-08-08 2018-02-27 西安新艾电气技术有限公司 一种dc‑dc直流电源隔离变换系统
WO2018077230A1 (zh) * 2016-10-27 2018-05-03 深圳市优优绿能电气有限公司 一种输出高压llc谐振变换器
CN110040028A (zh) * 2019-04-15 2019-07-23 创驱（上海）新能源科技有限公司 一种车载充电机和dcdc转换装置的集成控制电路
CN110138239A (zh) * 2019-05-20 2019-08-16 深圳市优优绿能电气有限公司 一种宽范围恒功率变换器电路
CN111463878A (zh) * 2020-05-14 2020-07-28 深圳威迈斯新能源股份有限公司 一种兼容型大功率双端输出车载充电机及其控制方法
CN111614267A (zh) * 2020-06-17 2020-09-01 深圳威迈斯新能源股份有限公司 适应宽输入电压的dcdc转换电路以及车载充电机
CN112572189A (zh) * 2019-09-29 2021-03-30 比亚迪股份有限公司 车载充放电系统及具有其的车辆
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

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMO20130315A1 (it) * 2013-11-14 2015-05-15 Meta System Spa Apparecchiatura per la ricarica di batterie di veicoli elettrici o simili
WO2019199964A1 (en) * 2018-04-10 2019-10-17 University Of Maryland College Park Vehicle on-board charger for bi-directional charging of low/high voltage batteries
CN109167518B (zh) * 2018-10-16 2020-07-28 东北大学 一种车载电源双向dc-dc变换器及其控制方法
KR20220029301A (ko) * 2020-08-31 2022-03-08 서울과학기술대학교 산학협력단 단일단 교류 직류 변환기
CN113472214B (zh) * 2021-07-30 2023-05-02 宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司 一种车辆直流电压转换电路

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018077230A1 (zh) * 2016-10-27 2018-05-03 深圳市优优绿能电气有限公司 一种输出高压llc谐振变换器
CN207053401U (zh) * 2017-08-08 2018-02-27 西安新艾电气技术有限公司 一种dc‑dc直流电源隔离变换系统
CN110040028A (zh) * 2019-04-15 2019-07-23 创驱（上海）新能源科技有限公司 一种车载充电机和dcdc转换装置的集成控制电路
CN110138239A (zh) * 2019-05-20 2019-08-16 深圳市优优绿能电气有限公司 一种宽范围恒功率变换器电路
CN112572189A (zh) * 2019-09-29 2021-03-30 比亚迪股份有限公司 车载充放电系统及具有其的车辆
CN111463878A (zh) * 2020-05-14 2020-07-28 深圳威迈斯新能源股份有限公司 一种兼容型大功率双端输出车载充电机及其控制方法
CN111614267A (zh) * 2020-06-17 2020-09-01 深圳威迈斯新能源股份有限公司 适应宽输入电压的dcdc转换电路以及车载充电机
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022262690A1 (zh) * 2021-06-18 2022-12-22 浙江吉利控股集团有限公司 一种三元催化器预加热控制方法、系统、车辆及存储介质
WO2023005466A1 (zh) * 2021-07-30 2023-02-02 宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司 一种车辆直流电压转换电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN113472214B (zh) 2023-05-02
US20230299684A1 (en) 2023-09-21
EP4380031A1 (en) 2024-06-05
WO2023005466A1 (zh) 2023-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7177163B2 (en) Two-way DC-DC converter
JP7185336B2 (ja) プリチャージ可能なｄｃｄｃ変換回路
CN101847888B (zh) 单相矩阵变换器电池充电器以及充电方法
Park et al. Design and control of a bidirectional resonant dc–dc converter for automotive engine/battery hybrid power generators
US8587252B2 (en) System and method for digital control of a DC/DC power-converter device, in particular for automotive applications
TWI373900B (en) High efficiency charging circuit and power supplying system
CN107785987B (zh) 在线式不间断电源
CN113472214B (zh) 一种车辆直流电压转换电路
KR101734210B1 (ko) 양방향 직류-직류 컨버터
US7170766B2 (en) High power switching converter
CN113799629A (zh) 用于对车辆的电池充电的装置及方法
JP2018170930A (ja) 電力変換装置、電力変換システム
US11870291B2 (en) Apparatus for single stage on-board charger with an integrated pulsating buffer control
CN210807100U (zh) 一种功率传输电路
CN113442898B (zh) 三元催化器预加热控制方法、系统、车辆及存储介质
EP3819159A1 (en) Multi-port and multi-directional power conversion system for electric and/or hybrid vehicles
KR102619173B1 (ko) 양방향 절연형 대용량 dc-dc 컨버터 및 그 제어방법
Cruz-Cozar et al. Resonant hybrid flyback: A novel topology with wide voltage range for DC microgrid applications
US20150188438A1 (en) Power conversion apparatus for vehicle and method for controlling the same
US11855542B2 (en) Power-supply control device
CN112572192B (zh) 车载充电系统及具有其的车辆
CN106972752A (zh) 可宽范围调节输出的dc‑dc变换器
CN113858980B (zh) 电动车辆、充放电装置及其控制方法
Chub et al. Reverse power flow control possibilities of galvanically isolated impedance-source DC-DC converters
de Rooij et al. High Power-Density, Bi-Directional, 48 V to 12 V Converter using eGaN® FETs for Next Generation BEV’s

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