CN114221535A - 一种车载充电器、dcdc变换器及控制方法 - Google Patents

一种车载充电器、dcdc变换器及控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种车载充电器、DCDC变换器及控制方法，包括：高压直流变换电路的输入端连接功率因数校正电路的输出端，低压直流变换电路的输入端连接高压直流变换电路的输出端或连接功率因数校正电路的输出端，低压直流变换电路的输出端连接低压电池；低压直流变换电路包括主功率管和可控开关管；控制器在低压直流变换电路启动时，采用电流环软启动产生主功率管的驱动信号，使流过电感的电流逐渐增大，电流环的电流给定值取决于电压环输出的电流参考值和软启动函数的输出结果；在低压直流变换电路启动完成后，电压环和电流环级联来产生主功率管的驱动信号，电压环输出电流参考值给电流环的输入端，降低LVDC启动时对主功率管的冲击电流。

Description

一种车载充电器、DCDC变换器及控制方法
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种车载充电器、DCDC变换器及控制方法。
背景技术
随着全球能源的不断紧缺，目前新能源汽车越来越受青睐。新能源汽车的动力电池组一般需要充电，很多新能源汽车包括车载充电器(OBC，On Board Charger)，一般OBC包括功率因数校正电路(PFC，Power Factor Correction)、高压直流变换电路(HVDC)和低压直流变换电路(LVDC)，PFC连接交流电源，HVDC连接高压电池，LVDC连接低压电池。LVDC可以从直流母线取电供给低压电池及低压用电器，例如低压用电器包括：空调、水泵和大灯等。
由于LVDC通常工作在低压大电流工况，例如LVDC采用Buck电路时，通常将Buck电路中的续流二极管替换为MOS管，以便续流时电流由MOS管流过，来原续流二极管的导通及反向恢复损耗。一般可以将Buck电路中的主功率管与MOS管的驱动信号采用互补的方式。
但是，目前LVDC启动时，主功率管承受的冲击电流比较大，严重危及主功率管的安全性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种车载充电器、DCDC变换器及控制方法，能够降低LVDC启动时对于主功率管的冲击电流，保护主功率管的安全。
为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下：
本申请实施例提供一种车载充电器，包括：功率因数校正电路、高压直流变换电路、低压直流变换电路和控制器；所述高压直流变换电路的输入端连接所述功率因数校正电路的输出端，所述低压直流变换电路的输入端连接所述高压直流变换电路的输出端或连接所述功率因数校正电路的输出端，所述低压直流变换电路的输出端用于连接低压电池及低压负载；所述低压直流变换电路包括主功率管和可控开关管；
所述控制器，用于在所述低压直流变换电路启动时，采用电流环软启动来产生所述主功率管的驱动信号，用于使流过与所述主功率管串联的电感的电流逐渐增大，所述电流环的电流给定值取决于电压环输出的电流参考值和软启动函数的输出结果；在所述低压直流变换电路启动完成后，采用电压环和电流环级联的形式来产生所述主功率管的驱动信号，所述电压环用于输出电流参考值给所述电流环的输入端。
优选地，所述电流环的输入包括所述低压直流变换电路的输出电流和取小单元的输出结果，所述电流环用于将所述低压直流变换电路的输出电流和取小单元的输出结果进行比较，根据比较结果产生所述主功率管的驱动信号；所述取小单元用于将所述电压环的输出结果和软启动函数的输出结果取较小值；
当所述低压直流变换电路的输出电流和取小单元的输出结果之间的误差在预设范围内时，所述低压直流变换电路启动完成。
优选地，所述电压环的输入包括预设电压参考值和所述低压直流变换电路的输出电压，所述电压环用于根据所述预设电压参考值和所述低压直流变换电路的输出电压产生所述电流参考值输出给所述电流环的输入端。
优选地，所述软启动函数为软启动斜坡函数，所述软启动斜坡函数的输出结果为随着时间逐渐增大直至预设电流值的电流。
优选地，所述控制器，还用于在所述低压直流变换电路启动时，控制所述可控开关管断开；在所述低压直流变换电路启动完成后，控制所述主功率管和所述可控开关管以互补方式进行开关动作。
优选地，所述控制器，还用于在所述低压直流变换电路启动时，控制所述可控开关管在所述主功率管断开时导通，且所述可控开关管的占空比小于所述主功率管的占空比；在所述低压直流变换电路启动完成后，控制所述主功率管和所述可控开关管以互补方式进行开关动作。
本申请提供一种降压DCDC变换器，包括：控制器、主功率管和可控开关管；还包括与所述主功率管串联的电感；所述降压DCDC变换器的输出端用于连接电池；
所述控制器，用于在所述降压DCDC变换器启动时，采用电流环软启动来产生所述主功率管的驱动信号，用于使流过所述电感的电流逐渐增大，所述电流环的电流给定值取决于电压环输出的电流参考值和软启动函数的输出结果；在所述降压DCDC变换器启动完成后，采用电压环和电流环级联的形式来产生所述主功率管的驱动信号，所述电压环用于输出电流参考值给所述电流环的输入端。
优选地，所述电流环的输入包括所述低压直流变换电路的输出电流和取小单元的输出结果，所述电流环用于将所述低压直流变换电路的输出电流和取小单元的输出结果进行比较，根据比较结果产生所述主功率管的驱动信号；所述取小单元用于将所述电压环的输出结果和软启动函数的输出结果取较小值。
优选地，所述电压环的输入包括预设电压参考值和所述低压直流变换电路的输出电压，所述电压环用于根据所述预设电压参考值和所述低压直流变换电路的输出电压产生所述电流参考值输出给所述电流环的输入端。
优选地，所述软启动函数为软启动斜坡函数，所述软启动斜坡函数的输出结果为随着时间逐渐增大直至预设电流值的电流。
优选地，所述控制器，还用于在所述低压直流变换电路启动时，控制所述可控开关管在所述主功率管断开时导通，且所述可控开关管的占空比小于所述主功率管的占空比；在所述低压直流变换电路启动完成后，控制所述主功率管和所述可控开关管以互补方式进行开关动作。
本申请提供一种车载充电器的控制方法，车载充电器包括：功率因数校正电路、高压直流变换电路、低压直流变换电路和控制器；所述高压直流变换电路的输入端连接所述功率因数校正电路的输出端，所述低压直流变换电路的输入端连接所述高压直流变换电路的输出端，所述低压直流变换电路的输出端用于连接低压电池；所述低压直流变换电路包括主功率管和可控开关管；
该方法包括：
在所述低压直流变换电路启动时，采用电流环软启动来产生所述主功率管的驱动信号，用于使流过与所述主功率管串联的电感的电流逐渐增大，所述电流环的电流给定值取决于电压环输出的电流参考值和软启动函数的输出结果；
在所述低压直流变换电路启动完成后，采用电压环和电流环级联的形式来产生所述主功率管的驱动信号，所述电压环用于输出电流参考值给所述电流环的输入端。
优选地，在所述低压直流变换电路启动时，采用电流环软启动来产生所述主功率管的驱动信号，具体包括：
所述电流环的输入包括所述低压直流变换电路的输出电流和取小单元的输出结果，所述电流环将所述低压直流变换电路的输出电流和取小单元的输出结果进行比较，根据比较结果产生所述主功率管的驱动信号；所述取小单元将所述电压环的输出结果和软启动函数的输出结果取较小值。
优选地，所述采用电压环和电流环级联的形式来产生所述主功率管的驱动信号，具体包括：
所述电压环的输入包括预设电压参考值和所述低压直流变换电路的输出电压，所述电压环用于根据所述预设电压参考值和所述低压直流变换电路的输出电压产生所述电流参考值输出给所述电流环的输入端。
优选地，还包括：在所述低压直流变换电路启动时，控制所述可控开关管在所述主功率管断开时导通，且所述可控开关管的占空比小于所述主功率管的占空比；在所述低压直流变换电路启动完成后，控制所述主功率管和所述可控开关管以互补方式进行开关动作。
优选地，所述软启动函数为软启动斜坡函数，所述软启动斜坡函数的输出结果为随着时间逐渐增大直至预设电流值的电流。
通过上述技术方案可知，本申请具有以下有益效果：
本申请提供的技术方案，为了在低压直流变换电路启动时，降低对于主功率管的电流冲击，电压环先不起作用，只有电流环起作用，由于电压环不起作用，因此不采用电压软启动的控制方式，而是采用电流软启动的控制方式。由于电压环的输入参数为输出电压和预设电压参考值，低压直流变换电路启动时，输出电压比较小，因此，电压环的输出结果为无效，即电压环不起作用，整个控制环路只有电流环起作用。由于电流环的控制包括电流软启动，因此会在低压直流变换电路的启动阶段，采用软电流启动的方案，控制流过主功率管的电流逐渐增大，从而最大程度降低对于主功率管的正向电流的冲击。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种车载充电器的示意图；
图2为本申请实施例提供的一种车载充电器中LVDC的示意图；
图3为本申请实施例提供的电压环和电流环级联的双环控制示意图；
图4为本申请实施例提供的电流软启动的技术方案；
图5为本申请实施例提供的S1闭合S2断开时的等效图；
图6为本申请实施例提供的S1断开S2闭合时的等效图；
图7为现有技术中一种低压直流变换电路的示意图；
图8为本申请实施例提供的一种车载充电器的控制方法的流程图。
具体实施方式
为了帮助更好地理解本申请实施例提供的方案，在介绍本申请实施例提供的方法之前，先介绍本申请实施例方案的应用场景。
车载充电器实施例
参见图1，该图为本申请实施例提供的一种车载充电器的示意图。
本申请实施例提供的OBC，包括三个端口，即图1所示的交流端、高压端和低压端。OBC包括PFC、HVDC和LVDC，PFC的输入端用于连接交流电源，HVDC的输入端连接PFC的输出端，HVDC的输出端用于连接高压电池，LVDC的输入端连接HVDC的输出端，LVDC的输出端用于连接低压电池。
本实施例中以LVDC为降压变换器，例如Buck电路为例进行介绍。Buck电路包括主功率管S1、电感和可控开关管S2，其中S1的第一端连接LVDC的正输入端，S1的第二端通过电感连接LVDC的正输出端，S2的第一端连接S1的第二端，S2的第二端连接LVDC的负输入端，同时S2的第二端连接LVDC的负输出端，LVDC的输出端并联输出电容。可控开关管S2在传统Buck电路中可以为续流二极管，为了降低二极管带来的功耗，利用可控开关管替代了二极管，例如可控开关管可以为MOS管，MOS管的导通和开关损耗均比二极管小。
现有技术中，为了解决LVDC开机启动电流冲击过大的问题，常会采用输出端串联可控开关并与电压软起动控制配合的方法，但是，输出端串联可控开关将增加硬件成本。
本申请为了解决LVDC启动时对于S1的正向电流冲击，采用电流软启动的形式来进行启动开机。本申请具体采用电压环和电流环级联的形式来产生S1的驱动信号，虽然是电压环的输出来产生电流参考值，但是在LVDC启动时，电压环不起作用，让电流环输入端的软启动起作用，即实现S1的驱动信号为电流环软启动控制，即通过S1的电流逐渐增大，从而降低S1的冲击电流。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。
参见图2，该图为本申请实施例提供的一种车载充电器中LVDC的示意图。
应该理解，本申请提供的车载充电器的架构如图1所示，在本申请的车载充电器的LVDC的输出端可以不包括可控开关，即电感L直接连接LVDC的正输出端。另外，车载充电器的LVDC的输出端也可以包括可控开关，例如出于安规考虑，在输出端增加可控开关，在非故障状态下一直保持该可控开关闭合即可，不需要配合电压环和电流环进行动作。
下面结合图1和图2对本申请提供的技术方案进行详细介绍。
本实施例提供的车载充电器，包括：功率因数校正电路PFC、高压直流变换电路HVDC、低压直流变换电路LVDC和控制器100；高压直流变换电路HVDC的输入端连接功率因数校正电路PFC的输出端，低压直流变换电路LVDC的输入端连接高压直流变换电路HVDC的输出端，低压直流变换电路LVDC的输出端用于连接低压电池；低压直流变换电路LVDC包括主功率管和可控开关管。
控制器100，用于在低压直流变换电路启动时，即LVDC开机时，采用电流环软启动来产生主功率管S1的驱动信号，用于使流过与主功率管S1串联的电感L的电流逐渐增大，所述电流环的电流给定值取决于电压环输出的电流参考值和软启动函数的输出结果；在低压直流变换电路启动完成后，采用电压环和电流环级联的形式来产生主功率管的驱动信号，电压环用于输出电流参考值给电流环的输入端。
其中，低压直流变换电路启动完成是指，当低压直流变换电路的输出电流和取小单元的输出结果之间的误差在预设范围内，例如在正负15％以内，两者的差可以为正，也可以为负。此处设置的预设范围是为了防止电路反复打嗝。
具体可以参见图3，该图为本申请实施例提供的电压环和电流环级联的双环控制示意图。
即，本申请实施例提供的技术方案，为了在LVDC启动时，降低对于S1的正向电流的冲击，电压环LV先不起作用，只有电流环LI起作用，由于电压环LV不起作用，因此不采用电压软启动的控制方式，而是采用电流软启动的控制方式。由于电压环LV的输入参数为输出电压Vout和预设电压参考值Vref，LVDC启动时，Vout比较小，因此，电压环LV的输出结果为无效，即电压环LV不起作用，整个控制环路只有电流环LI起作用。由于电流环LI的控制包括电流软启动，因此会在LVDC的启动阶段，采用软电流启动的方案，控制流过S1的电流逐渐增大，从而最大程度降低对于S1的正向电流的冲击。
下面结合图4进一步详细介绍本申请实施例提供的电流软启动的技术方案。
参见图4，该图为本申请实施例提供的一种双环控制的具体示意图。
电流环的输入包括低压直流变换电路的输出电流Iout和取小单元min的输出结果，电流环LI用于将低压直流变换电路的输出电流Iout和取小单元min的输出结果进行比较，根据比较结果产生主功率管的驱动信号；取小单元min用于将电压环LV的输出结果和电流软启动函数的输出结果取较小值。即LVDC启动时，Vout的值较小，因此，电压环LV比较Vref和Vout时，输出结果比较大，而min取输入参数的较小值，因此，LV对于min不起作用，min只输出电流软启动函数的输出结果，因此，双环控制环路在LVDC启动阶段，仅有电流环LI起作用。
本申请实施例不具体限定软启动函数的具体实现形式，只要可以实现S1的电流逐渐增大即可，例如一种可能的实现方式，软启动函数为软启动斜坡函数，软启动斜坡函数的输出结果为随着时间逐渐增大直至预设电流值的电流。由于启动阶段不会一直持续，因此，可以根据LVDC的启动时间和软启动斜坡函数的斜率确定启动阶段的时间，根据斜率和启动阶段的时间来设置预设电流值，当电流达到预设电流值时，软启动函数便退出工作，即完成电流软启动的过程。由于在LVDC启动阶段，仅有电流环起作用，而电流环又具有电流软启动的功能，因此，可以保证流过S1的正向电流由小至大逐渐增大，避免对于S1造成过大的冲击，从而保护S1的安全性。另外，软启动函数还可以体现为预先已经设定好的图或表格，按照图或表格的数据进行控制即可，例如还可以为可变的其他数学函数，例如可以根据Vout的大小来调整。
电压环LV的输入包括预设电压参考值Vref和低压直流变换电路的输出电压Vout，电压环LV用于根据预设电压参考值Vref和低压直流变换电路的输出电压Vout产生电流参考值输出给电流环LI的输入端。
当LVDC启动完成后，Vout逐渐增大，此时电压环LV的输出结果有效，进而影响min的输出结果，min的输出结果为受电压环LV影响的电流参考值，此时电流环LI将电压环LV输出的电流参考值与Iout进行比较，根据比较结果产生S1的驱动信号。
另外，电流环的参数是可变的，在LVDC启动前和启动后可以是两套不同的参数，重要可以针对不同的过程通过改变一些特征参数，来提高响应速度等。本申请提供的充电桩，电压环的电压参考值Vref直接给定为LVDC的期望输出电压值，不进行电压软起动处理。电流环的电流参考值由电流软启动斜坡函数及电压环的输出共同决定，min比较两者后取较小值作为电流环的电流参考值。
采用以上的控制方式，当LVDC的输出端连接电池类负载时，电感的电流会正向缓慢上升，输出电压从电池的开路电压开始缓慢上升，到达预设电流值或期望输出电压值时，电路工作进入稳态，完成启动过程。当LVDC的输出端连接阻性负载时，电感的电流正向缓慢上升，同时LVDC的输出电压从0开始缓慢上升，到达预设电流值或期望输出电压值时，LVDC进入稳态工作。当LVDC的输出端连接电池和阻性负载并联的混合负载时，LVDC的输出电压从电池的开路电压开始缓慢上升，到达预设电流值或期望输出电压值时，LVDC进入稳态工作，输出电流按照电池等效内阻与阻性负载的比例关系自动分配。
由于LVDC刚启动时，采用电流软起动产生的S1的驱动信号的占空比很小，电感的正向电流很小，如果采取S2的驱动信号与S1的驱动信号互补，则S1的驱动信号的占空比较大。S2的驱动信号的占空比比较大带来的不良后果，因为LVDC的输出端连接的电池，启动阶段由于S2的长时间导通会出现较大的反向电流，即电感上的电流为从电池流向LVDC的输入端。
应该理解，S1和S2的驱动信号互补，或者S1和S2的开关状态互补，是指两个开关一个导通时，另一个断开，不同时导通。另外，为了安全，S1和S2之间还会存在一定的死区时间。
为了使本领域技术人员更充分地理解本申请提供的技术方案，下面结合附图介绍LVDC在启动阶段，S2的占空比较大时的弊端。
由于LVDC在车载充电器的应用场景中，LVDC的输出端连接有电池，因此，S2在启动阶段长时间闭合会造成电感上流过比较大的反向电流。
参见图5，该图为S1闭合S2断开时的等效图。参见图6，该图为S1断开S2闭合时的等效图。
从图5可以看出，S1闭合S2断开时，输入电源Vin连接在电路中；从图6可以看出，S1断开，S2闭合时，输入电压Vin没有连接在电路中。
现有技术中为了避免启动时S2受输出端电池的反向冲击电流，会在电感和输出端之间连接一个第三开关S3，如图7所示。
参见图7，该图为一种低压直流变换电路的示意图。
图7中在低压直流变换电路的输出端连接第三开关S3，采取电压软启动的方式，可以避免电感上的反向电流。具体地，待输出电容Vc上的电压达到电池电压Vbat后再闭合第三开关S3，从而减小输出电容Vc及电池间的电压差所造成的电流冲击。但是图7采取的方案会增加硬件成本，并且降低整个充电桩的充电效率。
为了不增加硬件成本，即不增加第三开关S3，又可以避免启动时的反向冲击电流，本申请提供的技术方案包括以下两种。
第一种：
控制器，还用于在低压直流变换电路启动时，控制可控开关管S2断开；在低压直流变换电路启动完成后，控制主功率管和可控开关管S2以互补方式进行开关动作。
为了避免低压直流变换电路启动时电池产生的反向冲击电流，对于S1和S2造成冲击，可以在启动阶段一直控制S2断开，待启动阶段结束后才正常控制S2进行开关动作。
第二种：
控制器，还用于在低压直流变换电路启动时，控制可控开关管在主功率管断开时导通，且可控开关管的占空比小于主功率管的占空比；在低压直流变换电路启动完成后，控制主功率管和可控开关管以互补方式进行开关动作。
以上第二种方式为了避免较大的反向冲击电流，控制可控开关管以较小的占空比来工作，即控制S2的导通时间较短，但是S2导通时需要在S1断开时进行。
为了避免产生较大的反向电感电流，限制S2在低压直流变换电路的启动阶段的占空比，从而限制反向电感电流。具体低，在低压直流变换电路的启动阶段，S1的驱动信号由以上实施例介绍的双环控制来产生，根据S1的驱动信号的占空比，S2在保证与S1不会同时开启的同时，控制S2的占空比由小逐渐变大，在电流软起动结束后，才停止控制S2的驱动信号的占空比，可以控制S2与S1互补工作。
本申请提供的技术方案，在低压直流变换电路的启动阶段，S1与S2并不是按照互补的方式进行开关动作。而是控制S2在保持S1关断时开启的原则前提下，控制S2的驱动信号的并不与S1的驱动信号互补，而是减小S2的占空比，缩短S2的导通时间，从而避免出现较大的反向电感电流。
本申请不具体限定S2在LVDC启动阶段的具体实现方式，例如，当检测LVDC的输出电流反向时控制S2断开；或者在电流软起动阶段限制S2的占空比，例如控制S2的占空比缓慢增加。只要能够在LVDC启动阶段，保证S2不连续出现较大占空比，导致电感上流过较大的反向电流即可。
以上实施例介绍的是一种车载充电器，其中包括低压直流变换电路，应该理解，低压直流变换电路为一种降压DCDC变换器，本申请实施例提供的技术方案不仅适用于车载充电器，还适用于输出端连接电池的降压DCDC变换器，因此，基于以上实施例提供的一种车载充电器，下面介绍本申请提供的DCDC变换器。
DCDC变换器实施例
本申请提供的降压DCDC变换器可以继续参见图2，下面仅做简要介绍，详细的工作原理可以参见以上车载充电器的介绍，在此不再赘述。
本实施例提供的降压DCDC变换器，包括：控制器、主功率管和可控开关管；还包括与主功率管串联的电感；降压DCDC变换器的输出端用于连接电池；
控制器，用于在降压DCDC变换器启动时，采用电流环软启动来产生主功率管的驱动信号，用于使流过电感的电流逐渐增大，电流环的电流给定值取决于电压环输出的电流参考值和软启动函数的输出结果；在降压DCDC变换器启动完成后，采用电压环和电流环级联的形式来产生主功率管的驱动信号，电压环用于输出电流参考值给电流环的输入端。
其中，电流环软启动可以采用软启动函数，例如软启动函数为软启动斜坡函数，软启动斜坡函数的输出结果为随着时间逐渐增大直至预设电流值的电流。
电流环的输入包括低压直流变换电路的输出电流和取小单元的输出结果，电流环用于将低压直流变换电路的输出电流和取小单元的输出结果进行比较，根据比较结果产生主功率管的驱动信号；取小单元用于将电压环的输出结果和软启动函数的输出结果取较小值。
电压环的输入包括预设电压参考值和低压直流变换电路的输出电压，电压环用于根据预设电压参考值和低压直流变换电路的输出电压产生电流参考值输出给电流环的输入端。
控制器，还用于在低压直流变换电路启动时，控制可控开关管在主功率管断开时导通，且可控开关管的占空比小于主功率管的占空比；在低压直流变换电路启动完成后，控制主功率管和可控开关管以互补方式进行开关动作。
基于以上实施例提供的一种车载充电器，本申请还提供一种车载充电器的控制方法，下面结合附图进行详细介绍。
方法实施例
本实施例提供的一种车载充电器的控制方法，车载充电器包括：功率因数校正电路、高压直流变换电路、低压直流变换电路和控制器；高压直流变换电路的输入端连接功率因数校正电路的输出端，低压直流变换电路的输入端连接高压直流变换电路的输出端，低压直流变换电路的输出端用于连接低压电池；低压直流变换电路包括主功率管和可控开关管；
参见图8，该图为本申请提供的一种车载充电器的控制方法的流程图。
该方法包括：
S801：在低压直流变换电路启动时，采用电流环软启动来产生主功率管的驱动信号，用于使流过与主功率管串联的电感的电流逐渐增大，所述电流环的电流给定值取决于电压环输出的电流参考值和软启动函数的输出结果；
其中，电流环软启动可以采用软启动函数，例如软启动函数为软启动斜坡函数，软启动斜坡函数的输出结果为随着时间逐渐增大直至预设电流值的电流。
S802：在低压直流变换电路启动完成后，采用电压环和电流环级联的形式来产生主功率管的驱动信号，电压环用于输出电流参考值给电流环的输入端。
本申请实施例提供的控制方法，本申请提供的技术方案，为了在低压直流变换电路启动时，降低对于主功率管的正向电流的冲击，电压环先不起作用，只有电流环起作用，由于电压环不起作用，因此不采用电压软启动的控制方式，而是采用电流软启动的控制方式。由于电压环的输入参数为输出电压和预设电压参考值，低压直流变换电路启动时，输出电压比较小，因此，电压环的输出结果为无效，即电压环不起作用，整个控制环路只有电流环起作用。由于电流环的控制包括电流软启动，因此会在低压直流变换电路的启动阶段，采用软电流启动的方案，控制流过主功率管的电流逐渐增大，从而最大程度降低对于主功率管的正向电流的冲击。
在低压直流变换电路启动时，采用电流环软启动来产生主功率管的驱动信号，具体包括：
电流环的输入包括低压直流变换电路的输出电流和取小单元的输出结果，电流环将低压直流变换电路的输出电流和取小单元的输出结果进行比较，根据比较结果产生主功率管的驱动信号；取小单元将电压环的输出结果和软启动函数的输出结果取较小值。
采用电压环和电流环级联的形式来产生主功率管的驱动信号，具体包括：
电压环的输入包括预设电压参考值和低压直流变换电路的输出电压，电压环用于根据预设电压参考值和低压直流变换电路的输出电压产生电流参考值输出给电流环的输入端。
本申请实施例提供的控制方法，还包括：在低压直流变换电路启动时，控制可控开关管在主功率管断开时导通，且可控开关管的占空比小于主功率管的占空比；在低压直流变换电路启动完成后，控制主功率管和可控开关管以互补方式进行开关动作。
为了避免产生较大的反向电感电流，限制可控开关管在低压直流变换电路的启动阶段的占空比，从而限制反向电感电流。具体低，在低压直流变换电路的启动阶段，主功率管的驱动信号由以上实施例介绍的双环控制来产生，根据主功率管的驱动信号的占空比，可控开关管在保证与主功率管不会同时开启的同时，控制可控开关管的占空比由小逐渐变大，在电流软起动结束后，才停止控制可控开关管的驱动信号的占空比，可以控制可控开关管与主功率管互补工作。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法中的全部或部分步骤可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者诸如媒体网关等网络通信设备，等等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。
还需要说明的是，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (16)

1.一种车载充电器，其特征在于，包括：功率因数校正电路、高压直流变换电路、低压直流变换电路和控制器；所述高压直流变换电路的输入端连接所述功率因数校正电路的输出端，所述低压直流变换电路的输入端连接所述高压直流变换电路的输出端或连接所述功率因数校正电路的输出端，所述低压直流变换电路的输出端用于连接低压电池及低压负载；所述低压直流变换电路包括主功率管和可控开关管；
所述控制器，用于在所述低压直流变换电路启动时，采用电流环软启动来产生所述主功率管的驱动信号，用于使流过与所述主功率管串联的电感的电流逐渐增大，所述电流环的电流给定值取决于电压环输出的电流参考值和软启动函数的输出结果；在所述低压直流变换电路启动完成后，采用电压环和电流环级联的形式来产生所述主功率管的驱动信号，所述电压环用于输出电流参考值给所述电流环的输入端。
2.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述电流环的输入包括所述低压直流变换电路的输出电流和取小单元的输出结果，所述电流环用于将所述低压直流变换电路的输出电流和取小单元的输出结果进行比较，根据比较结果产生所述主功率管的驱动信号；所述取小单元用于将所述电压环的输出结果和软启动函数的输出结果取较小值；
当所述低压直流变换电路的输出电流和取小单元的输出结果之间的误差在预设范围内时，所述低压直流变换电路启动完成。
3.根据权利要求2所述的充电器，其特征在于，所述电压环的输入包括预设电压参考值和所述低压直流变换电路的输出电压，所述电压环用于根据所述预设电压参考值和所述低压直流变换电路的输出电压产生所述电流参考值输出给所述电流环的输入端。
4.根据权利要求3所述的充电器，其特征在于，所述软启动函数为软启动斜坡函数，所述软启动斜坡函数的输出结果为随着时间逐渐增大直至预设电流值的电流。
5.根据权利要求1-4任一项所述的充电器，其特征在于，所述控制器，还用于在所述低压直流变换电路启动时，控制所述可控开关管断开；在所述低压直流变换电路启动完成后，控制所述主功率管和所述可控开关管以互补方式进行开关动作。
6.根据权利要求1-4任一项所述的充电器，其特征在于，所述控制器，还用于在所述低压直流变换电路启动时，控制所述可控开关管在所述主功率管断开时导通，且所述可控开关管的占空比小于所述主功率管的占空比；在所述低压直流变换电路启动完成后，控制所述主功率管和所述可控开关管以互补方式进行开关动作。
7.一种降压DCDC变换器，其特征在于，包括：控制器、主功率管和可控开关管；还包括与所述主功率管串联的电感；所述降压DCDC变换器的输出端用于连接电池；
所述控制器，用于在所述降压DCDC变换器启动时，采用电流环软启动来产生所述主功率管的驱动信号，用于使流过所述电感的电流逐渐增大，所述电流环的电流给定值取决于电压环输出的电流参考值和软启动函数的输出结果；在所述降压DCDC变换器启动完成后，采用电压环和电流环级联的形式来产生所述主功率管的驱动信号，所述电压环用于输出电流参考值给所述电流环的输入端。
8.根据权利要求7所述的变换器，其特征在于，所述电流环的输入包括所述低压直流变换电路的输出电流和取小单元的输出结果，所述电流环用于将所述低压直流变换电路的输出电流和取小单元的输出结果进行比较，根据比较结果产生所述主功率管的驱动信号；所述取小单元用于将所述电压环的输出结果和软启动函数的输出结果取较小值。
9.根据权利要求8所述的变换器，其特征在于，所述电压环的输入包括预设电压参考值和所述低压直流变换电路的输出电压，所述电压环用于根据所述预设电压参考值和所述低压直流变换电路的输出电压产生所述电流参考值输出给所述电流环的输入端。
10.根据权利要求8所述的变换器，其特征在于，所述软启动函数为软启动斜坡函数，所述软启动斜坡函数的输出结果为随着时间逐渐增大直至预设电流值的电流。
11.根据权利要求7-10任一项所述的变换器，其特征在于，所述控制器，还用于在所述低压直流变换电路启动时，控制所述可控开关管在所述主功率管断开时导通，且所述可控开关管的占空比小于所述主功率管的占空比；在所述低压直流变换电路启动完成后，控制所述主功率管和所述可控开关管以互补方式进行开关动作。
12.一种车载充电器的控制方法，其特征在于，所述车载充电器包括：功率因数校正电路、高压直流变换电路、低压直流变换电路和控制器；所述高压直流变换电路的输入端连接所述功率因数校正电路的输出端，所述低压直流变换电路的输入端连接所述高压直流变换电路的输出端，所述低压直流变换电路的输出端用于连接低压电池；所述低压直流变换电路包括主功率管和可控开关管；
该方法包括：
在所述低压直流变换电路启动时，采用电流环软启动来产生所述主功率管的驱动信号，用于使流过与所述主功率管串联的电感的电流逐渐增大，所述电流环的电流给定值取决于电压环输出的电流参考值和软启动函数的输出结果；
在所述低压直流变换电路启动完成后，采用电压环和电流环级联的形式来产生所述主功率管的驱动信号，所述电压环用于输出电流参考值给所述电流环的输入端。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述低压直流变换电路启动时，采用电流环软启动来产生所述主功率管的驱动信号，具体包括：
所述电流环的输入包括所述低压直流变换电路的输出电流和取小单元的输出结果，所述电流环将所述低压直流变换电路的输出电流和取小单元的输出结果进行比较，根据比较结果产生所述主功率管的驱动信号；所述取小单元将所述电压环的输出结果和软启动函数的输出结果取较小值。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述采用电压环和电流环级联的形式来产生所述主功率管的驱动信号，具体包括：
所述电压环的输入包括预设电压参考值和所述低压直流变换电路的输出电压，所述电压环用于根据所述预设电压参考值和所述低压直流变换电路的输出电压产生所述电流参考值输出给所述电流环的输入端。
15.根据权利要求12-14任一项所述的方法，其特征在于，还包括：在所述低压直流变换电路启动时，控制所述可控开关管在所述主功率管断开时导通，且所述可控开关管的占空比小于所述主功率管的占空比；在所述低压直流变换电路启动完成后，控制所述主功率管和所述可控开关管以互补方式进行开关动作。
16.根据权利要求12-14任一项所述的方法，其特征在于，所述软启动函数为软启动斜坡函数，所述软启动斜坡函数的输出结果为随着时间逐渐增大直至预设电流值的电流。
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