CN202260596U - 电源控制电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电源控制电路，包括：逆变器、充电接口电路、蓄电池、储能电感及超级电容、第一二极管、第二二极管、功率开关管，由于超级电容的瞬时功率很大，而蓄电池的功率较小，蓄电池对超级电容的充电电流比较稳定，无需控制所述蓄电池对超级电容的充电过程，因此可以采用由所述功率开关管和所述第一二极管组成了简化DC-DC变换电路代替半桥DC-DC变换电路，由于简化DC-DC变换电路减少了功率开关管的数量，从而降低了电源控制电路的成本。而且，相对于两个功率开关管的控制而言，一个功率开关管的控制过程比较简单，出现故障的几率较小，因此，该电源控制电路还提高了电源控制电路的可靠性。

Description

电源控制电路

技术领域

本申请涉及电源技术领域，特别是涉及混合动力汽车复合电源控制电路。

背景技术

混合动力汽车安装有至少两种动力电源，一般是指内燃机车发电机和蓄电池，为了提高混合动力汽车中电源的功率、减少蓄电池的充放电次数，部分混合动力汽车采用了一种复合电源，所谓复合电源即超级电容和蓄电池并联。传统的复合电源通常采用半桥DC-DC(Direct Current-Direct Current，直流-直流)转换电路控制电流双向流动，DC-DC转换电路通常采用功率开关管实现，比如，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)或MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金氧半导体场效应晶体管)，但是由于功率开关管的成本较高，导致混合动力汽车的成本较高，制约了混合动力汽车的推广。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种电源控制电路，以降低电源控制电路的成本，技术方案如下：

一种电源控制电路，包括：逆变器、充电接口电路、蓄电池、储能电感、超级电容、第一二极管、第二二极管和功率开关管，其中：

所述储能电感一端与所述蓄电池的正极相连，另一端通过所述第一二极管与所述超级电容的正极性端，所述第一二极管的阳极与所述储能电感连接，阴极与所述储能电容的正极性端相连，所述超级电容的负极性端与所述蓄电池的负极相连；

所述功率开关管并联在所述第一二极管两端；

所述第二二极管的阳极连接所述蓄电池的负极，阴极连接所述第一二极管的阳极；

所述超级电容并联在所述逆变器的两输出端之间，所述蓄电池与所述充电接口电路相连。

优选的，上述的电源控制电路，还包括：并联在所述超级电容两端的滤波电容，该滤波电容通过的一端与所述第一二极管及所述功率开关管的公共点连接，另一端与所述蓄电池的负极相连。

优选的，所述功率开关管为绝缘栅双极型晶体管IGBT管，且该IGBT的集电极连接所述第一二极管的阴极，发射极连接所述第一二极管的阳极。

优选的，所述功率开关管为金属半导体场效应晶体管MOS管，该MOS管的漏极连接所述第一二极管的阴极，源极连接所述第一二极管的阳极。

优选的，上述的电源控制电路，还包括：与所述蓄电池串联连接的电流传感器，用于测量所述蓄电池的充电电流信号。

优选的，上述的电源控制电路，还包括，控制器，用于根据所述充电电流信号，计算得到控制所述功率开关管的PWM脉冲的占空比。

优选的，上述的电源控制电路，还包括：与所述控制器相连的脉冲输出单元，产生所述占空比的PWM脉冲，提供给所述功率开关管。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，所述电源控制电路，包括：逆变器、充电接口电路、蓄电池、储能电感及超级电容、第一二极管、第二二极管、功率开关管，由于超级电容的瞬时功率很大，而蓄电池的功率较小，蓄电池对超级电容的充电电流比较稳定，无需控制所述蓄电池对超级电容的充电过程，因此可以采用由所述功率开关管和所述第一二极管组成了简化DC-DC变换电路代替半桥DC-DC变换电路，由于简化DC-DC变换电路减少了功率开关管的数量，从而降低了电源控制电路的成本。而且，相对于两个功率开关管的控制而言，一个功率开关管的控制过程比较简单，出现故障的几率较小，因此，该电源控制电路还提高了电源控制电路的可靠性。

当外接电源通过所述充电接口为所述蓄电池充电时，蓄电池上的电压升高，且在蓄电池上的电压与所述超级电容上的电压差超过二极管的导通压降时第一二极管导通，此时，蓄电池对超级电容进行充电，使超级电容的电压与蓄电池的电压保持相近；当电机通过逆变器对超级电容进行充电，使得超级电容的电压升高，当超级电容上的电压高于蓄电池上的电压，且当功率开关管导通时，超级电容通过功率开关管为蓄电池和储能电感进行充电；当超级电容上的电压高于蓄电池上的电压，且功率开关管关断时，第二二极管导通，储能电容所储存的能量通过第二二极管为蓄电池进行充电，

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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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为本申请实施例一种电源控制电路的电路原理图；

图2为本申请实施例另一种电源控制电路的电路原理图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

请参见图1，示出了电源控制电路的电路原理示意图，该电源控制电路包括：蓄电池1、储能电感2、超级电容3、第一二极管4、第二二极管5和功率开关管6、充电接口电路7、逆变器8，其中：

所述充电接口电路7连接所述蓄电池1，外接电源通过充电接口电路7为蓄电池1进行充电。

所述蓄电池1的正极连接储能电感2的一端，储能电感2的另一端连接第一二极管4的阳极，第一二极管4的阴极连接所述超级电容3的正极性端，超级电容3的负极性端连接蓄电池1的负极。

功率开关管6并联在所述第一二极管4的两端，具体的，功率开关管6的第一端连接所述第一二极管4的阴极，功率开关管6的第二端连接所述第一二极管4的阳极，控制端输入有PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)脉冲，控制该功率开关管的导通。

具体实施时，所述功率开关管6可以为IGBT管，此时，功率开关管的第一端为集电极、第二端为发射极，控制端为栅极。该功率开关管还可以为MOSFET管，此时，功率开关管6的第一端为漏极、第二端为源极、控制端为栅极。

逆变器的输出端连接超级电容3的两端，用于将超级电容3的直流电转化为交流电提供给电动机，并将从电动机回收的交流电能量转换为直流电存储在所述超级电容3中。

上述的电源控制电路的工作过程如下：

外接电源通过充电接口电路7为蓄电池1充电，蓄电池1的电压升高，当蓄电池1上的电压与所述超级电容3上的电压差超过二极管的导通压降时第一二极管4导通，此时，蓄电池1对超级电容3进行充电，使得超级电容的电压与蓄电池的电压保持相近。

当车辆制动、下坡、怠速时的动能，通过逆变器8转换为直流电对超级电容3进行充电，使得超级电容3的电压升高，当超级电容3上的电压高于蓄电池1上的电压，且当功率开关管6导通时，超级电容3通过功率开关管6为蓄电池1和储能电感2进行充电；

当超级电容3上的电压高于蓄电池1上的电压，且功率开关管6关断时，第二二极管5导通，形成闭合回路，储能电感通过该闭合回路释放能量，具体的，由于储能电感2上的电流不能突变，储能电感2上的电压极性反转，储能电感2通过第二二极管5为蓄电池1进行充电。

本实施例提供的电源控制电路中，由于超级电容的功率很大、蓄电池的功率较小，蓄电池为超级电容充电电流比较稳定，因此，可以利用由功率开关管和第一二极管构成的简化DC-DC变换电路代替了传统的半桥DC-DC变换电路，使得蓄电池通过第一二极管为超级电容充电的过程是不可控的过程，而超级电容通过功率开关管为蓄电池充电的过程是可控过程，从而减少了功率开关管的数量，因此降低了电源控制电路的成本，最终降低了混合动力车辆的成本。

如果超级电容对蓄电池的充电电流过大，会直接影响蓄电池的使用寿命，另外，充电电流过大，蓄电池的内阻消耗的电能越大，使得蓄电池的充电效率降低，且发热高。为了提高蓄电池的充电效率和使用寿命，本申请提供了另一种电源控制电路的实施例，

请参见图2，示出了另一种电源控制电路的电路原理示意图，该电路包括：蓄电池1、储能电感2、超级电容3、第一二极管4、第二二极管5和功率开关管6、充电接口电路7、逆变器8、电流传感器9、控制器10、脉冲输出单元11及滤波电容12。

具体的，滤波电容12并联在所述超级电容3的两端，且该滤波电容的一端连接所述第一二极管4及功率开关管6的公共点，另一端连接所述超级电容的负极性端，用于在超级电容为蓄电池进行充电时，滤除充电电流中的高频谐波，使所述充电电流保持平稳。

所述电流传感器9串接在所述蓄电池1和储能电感2之间，用于测量蓄电池1的充电电流信号。

所述控制器10，用于依据所述充电电流信号，计算得到控制所述功率开关管的PWM脉冲的占空比。

所述脉冲输出单元11连接在所述控制器10和功率开关管6的控制端之间，用于产生与所述控制器计算的占空比相对应的PWM脉冲，从而控制功率开关管的导通。

具体的，控制器10为PI控制器，电流传感器9采集到的蓄电池1的充电电流信号，作为电流反馈信号提供给控制器10，根据所述电流反馈信号计算PWM脉冲的占空比，脉冲输出单元11输出所述控制器10计算得到的占空比对应的PWM脉冲，该PWM脉冲控制功率开关管导通时间，进而控制了超级电容对蓄电池的充电电压，最终能够控制所述充电电流的大小。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种电源控制电路，其特征在于，包括：逆变器、充电接口电路、蓄电池、储能电感、超级电容、第一二极管、第二二极管和功率开关管，其中：

所述储能电感一端与所述蓄电池的正极相连，另一端通过所述第一二极管与所述超级电容的正极性端，所述第一二极管的阳极与所述储能电感连接，阴极与所述储能电容的正极性端相连，所述超级电容的负极性端与所述蓄电池的负极相连；

所述功率开关管并联在所述第一二极管两端；

所述第二二极管的阳极连接所述蓄电池的负极，阴极连接所述第一二极管的阳极；

所述超级电容并联在所述逆变器的两输出端之间，所述蓄电池与所述充电接口电路相连。

2.根据权利要求1所述的电源控制电路，其特征在于，还包括：并联在所述超级电容两端的滤波电容，该滤波电容通过的一端与所述第一二极管及所述功率开关管的公共点连接，另一端与所述蓄电池的负极相连。

3.根据权利要求1所述的电源控制电路，其特征在于，所述功率开关管为绝缘栅双极型晶体管IGBT管，且该IGBT的集电极连接所述第一二极管的阴极，发射极连接所述第一二极管的阳极。

4.根据权利要求1所述的电源控制电路，其特征在于，所述功率开关管为金属半导体场效应晶体管MOS管，该MOS管的漏极连接所述第一二极管的阴极，源极连接所述第一二极管的阳极。

5.根据权利要求1所述的电源控制电路，其特征在于，还包括：与所述蓄电池串联连接的电流传感器，用于测量所述蓄电池的充电电流信号。

6.根据权利要求5所述的电源控制电路，其特征在于，还包括，控制器，用于根据所述充电电流信号，计算得到控制所述功率开关管的PWM脉冲的占空比。

7.根据权利要求6所述的电源控制电路，其特征在于，还包括与所述控制器相连的脉冲输出单元，产生所述占空比的PWM脉冲，提供给所述功率开关管。