CN206259854U - 一种车载dcdc变换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于汽车电子技术领域，具体涉及一种车载DCDC变换器，包括辅助源电路、控制电路、主电路、保护电路和CAN通讯电路，所述辅助源电路供电给控制电路和保护电路，控制电路包括依次相互连接的MCU控制电路、PWM控制电路和驱动电路，CAN通讯电路与MCU控制电路电连接，PWM控制电路连接保护电路，驱动电路连接主电路，主电路包括依次电连接的全桥电路、变压器和整流电路，所述全桥电路分别与驱动电路和保护电路连接。本实用新型采用先进的移相全桥高频谐振软开关和ZVS‑PWM控制电源技术，工作功率密度高，使用寿命长，整体体积小、重量轻，具有高可靠性和稳定性，适用于各种纯电动和混合动力车型。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车电子技术领域，具体涉及一种车载DCDC变换器
背景技术
车载DCDC变换器将电动汽车配置的动力电池标称输出(一般在300V左右)直流电压变换为可变的直流电压，现已广泛应用于电机驱动或辅助驱动汽车(包括：电动汽车EV或混合电动汽车HEV)的二次电源模块中。车载DCDC变换器是一种电压变换装置，其主要用途为在整车电气构架下的不同车载电网系统中实现电压变换和匹配，这里的车载DC/DC变换器特指在新能源汽车领域中广泛使用的高压到低压的变换器。
DC-DC转换的实现有多种方式例如：一种方式是降压斩波电路，通常做法就是直接将直流电变为另一直流电即所谓的直流斩波，直流斩波电路有以下缺点：1、输入电压和输出电压的比例不能相差很大；2、输入端和输出端之间没有隔离。
专利一种具有蓄电池保护功能的电动汽车DCDC变换器(公开号：CN205265530U)，公开了一种采用EMI电路模块的DCDC变换器，虽然具有蓄电池保护功能，但是电路中采用半桥LLC谐振的逆变电路和丰田汽车公司的混合动力车雷克萨斯“GS450h”装配的DC-DC转换器一样，将驱动马达的288V电源通过移相半桥逆变电路转换成普通12V电源。采用移相半桥逆变电路，其转换的效率不高，稳定性、可靠性和耐久性有待于提高。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种车载DCDC变换器，采用先进的移相全桥高频谐振软开关和ZVS-PWM控制电源技术，工作功率密度高，使用寿命长，整体体积小、重量轻，具有高可靠性和稳定性，适用于各种纯电动和混合动力车型。
本实用新型提供了如下的技术方案：
一种车载DCDC变换器，包括包括辅助源电路、控制电路、主电路、保护电路和CAN通讯电路，所述辅助源电路供电给所述控制电路和所述保护电路，所述控制电路包括依次相互连接的MCU控制电路、PWM控制电路和驱动电路，所述CAN通讯电路与所述MCU控制电路电连接，CAN通讯电路外接监控单元，不仅可以接受控制器指令，还可以上报当前工作状态。所述PWM控制电路连接所述保护电路，所述驱动电路连接所述主电路，经控制电路运算比较后把相关信号传给驱动电路控制全桥逆变电路的功率开关管的开关与移相角度，同时与多重保护电路通信，参加智能自主控制。所述主电路包括依次电连接的全桥电路、变压器和整流电路，所述全桥电路分别与所述驱动电路和所述保护电路连接。车载高压动力电池产生的直流电经所述全桥电路逆变为交流电以驱动所述变压器，经所述变压器变压后的交流电通过所述整流电路整流形成低压直流输出。
优选的，所述全桥电路包括第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管和第四功率开关管，所述第一功率开关管的源极分别与第二功率开关管的漏极以及变压器的一输入端连接，所述第三功率开关管的源极分别与第四功率开关管的漏极以及变压器的另一输入端连接，所述第一功率开关管的漏极与第三功率开关管的漏极连接，所述第二功率开关管的源极与第四功率开关管的源极连接，高压电的阳极与第一功率开关管的漏极连接，其阴极与第二功率开关管的源极连接。
优选的，所述主电路还包括电容滤波电路、LC谐振电路、LC滤波电路和采样电路，所述电容滤波电路的输入端连接所述保护电路，所述电容滤波电路的输出端连接所述全桥电路，所述全桥电路与所述变压器之间连接所述LC谐振电路，所述LC滤波电路分别连接所述采样电路和整流电路，将低压直流输出经过滤波处理得到平滑稳定的直流电再输出，所述采样电路连接所述MCU控制电路，实时对输出电压电流进行采样并通过MCU控制电路进行计算控制。
优选的，所述保护电路包括多重保护电路、反接保护电路、防雷电路和EMI电路，所述多重保护电路和所述反接保护电路由所述辅助源电路供电，所述PWM控制电路连接所述多重保护电路，所述反接保护电路连接所述防雷电路，所述防雷电路连接所述EMI电路，所述EMI电路连接所述电容滤波电路。多重保护电路，通过采样电路，内部控制电路，比较电路，运算电路实现精准控制，并且实时控制与保护，对输入过欠压，输出过流，输出短路，输出过压和过热保护，使该装置系统更加稳定可靠运行。反接保护电路，即使电池反接不会损坏该装置。防雷电路对雷电高压或高压脉冲群有防护作用。EMI电路减少外界对本装置同时也减少本装置对外界电路的电磁干扰。
优选的，所述全桥电路采用移相全桥逆变电路，移相全桥逆变电路有零电压开关ZVS谐振变换器电路拓扑组成，使开关管依次在零电压下导通，实现恒频软开关，所述变压器采用高频变压器，变压频率更高效。
本实用新型的有益效果是：本DC-DC变换器采用先进的移相全桥高频谐振软开关和ZVS-PWM控制电源技术，大大减少了功率管的开关电压、电流应力和尖刺干扰；本机自带MCU控制电路，可外接监控单元通信，机内参数可通过CAN接口由上级监控单元设定或由上级监控单元调节，使能控制功能(预留)，内部具有多重保护；采用新颖无电解电容设计，功率密度高、寿命长、体积小、重量轻、可靠性高等特点；效率达94％以上，适用于纯电动和混合动力车型。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是本实用新型结构示意图；
图2是本实用新型的功能结构示意图；
图3是本实用新型主电路拓扑结构图；
具体实施方式
如图1和图2所示，一种车载DCDC变换器，包括辅助源电路、控制电路、主电路、保护电路和CAN通讯电路，所述辅助源电路供电给控制电路和保护电路，所述控制电路包括依次相互连接的MCU控制电路、PWM控制电路和驱动电路，所述驱动与所述主电路相互电连接，实现整个变换器的控制和输出。所述主电路与所述保护电路相互电连接，使DCDC变换器实现多重保护，增强其可靠性。所述CAN通讯电路与所述MCU控制电路连接，外接监控单元通信，机内参数可通过CAN接口由上级监控单元设定或由上级监控单元调节，使能控制功能。
如图1所示，所述主电路包括全桥电路、变压器、整流电路，所述全桥电路与所述变压器连接，所述变压器与整流电路连接，车载高压动力电池产生的直流电经所述全桥电路逆变为交流电以驱动所述变压器，经所述变压器变压后的交流电通过所述整流电路整流形成低压直流输出。所述主电路还包括所述主电路还包括电容滤波电路、LC谐振电路、LC滤波电路和采样电路，所述电容滤波电路的输入端连接所述保护电路，所述电容滤波电路的输出端连接所述全桥电路，所述全桥电路与所述变压器之间连接所述LC谐振电路，所述LC滤波电路分别连接所述采样电路和整流电路，将低压直流输出经过滤波处理得到平滑稳定的直流电再输出，所述采样电路连接所述MCU控制电路，实时对输出电压电流进行采样并通过MCU控制电路进行计算控制。
如图3所示，所述全桥电路采用移相全桥逆变电路，所述变压器采用高频变压器，包括第一功率开关管T1、第二功率开关管T2、第三功率开关管T3和第四功率开关管T4，所述第一功率开关管T1的源极分别与第二功率开关管T2的漏极以及变压器的一输入端连接，所述第三功率开关管T3的源极分别与第四功率开关管T4的漏极以及变压器的另一输入端连接，所述第一功率开关管T1的漏极与第三功率开关管T3的漏极连接，所述第二功率开关管T2的源极与第四功率开关管T4的源极连接，高压电的阳极与第一功率开关管T1的漏极连接，其阴极与第二功率开关管T2的源极连接。移相全桥逆变电路有零电压开关ZVS谐振变换器电路拓扑组成。功率MOS开关管的体二极管和输出结电容，功率开关管的输出结电容和输出变压器的漏电感Lr作为谐振元件，使4个开关管依次在零电压下导通，实现恒频软开关。T1和T3构成超前臂，T2和T4构成滞后臂。为了防止桥臂直通短路，T1和T3，T2和T4之间人为地加入了死区时间△t，它是根据开通延时和关断不延时原则来设置同一桥臂死区时间。T1和T4，T2和T3之间的驱动信号存在移相角α，通过调节α角的大小，可调节输出电压的大小，实现稳压控制。LC滤波电路有Lf和Cf构成倒L型低通滤波电路，使输出电压平稳。
如图1所示，所述保护电路包括多重保护电路、反接保护电路、防雷电路和EMI电路，所述多重保护电路和所述反接保护电路由所述辅助源电路供电，所述PWM控制电路连接所述多重保护电路，所述反接保护电路连接所述防雷电路，所述防雷电路连接所述EMI电路，所述EMI电路连接所述电容滤波电路。多重保护电路，多重保护电路，通过采样电路，把温度信号，电压信号，电流信号等转化或分压成电压信号，然后通过内部控制电路，比较电路，运算电路实现精准控制，并且实时控制与保护，对输入过欠压，输出过流，输出短路，输出过压和过热保护。使该装置系统更加稳定可靠运行。反接保护电路，即使电池反接不会损坏该装置。防雷电路对雷电高压或高压脉冲群有防护作用。EMI电路减少外界对本装置同时也减少本装置对外界电路的电磁干扰。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种车载DCDC变换器，其特征在于，包括辅助源电路、控制电路、主电路、保护电路和CAN通讯电路，所述辅助源电路供电给所述控制电路和所述保护电路，所述控制电路包括依次相互连接的MCU控制电路、PWM控制电路和驱动电路，所述CAN通讯电路与所述MCU控制电路电连接，所述PWM控制电路连接所述保护电路，所述驱动电路连接所述主电路，所述主电路包括依次电连接的全桥电路、变压器和整流电路，所述全桥电路分别与所述驱动电路和所述保护电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种车载DCDC变换器，其特征在于，所述全桥电路包括第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管和第四功率开关管，所述第一功率开关管的源极分别与所述第二功率开关管的漏极以及所述变压器的一输入端连接，所述第三功率开关管的源极分别与所述第四功率开关管的漏极以及所述变压器的另一输入端连接，所述第一功率开关管的漏极与所述第三功率开关管的漏极连接，所述第二功率开关管的源极与所述第四功率开关管的源极连接。
3.根据权利要求1所述的一种车载DCDC变换器，其特征在于，所述主电路还包括电容滤波电路、LC谐振电路、LC滤波电路和采样电路，所述电容滤波电路的输入端连接所述保护电路，所述电容滤波电路的输出端连接所述全桥电路，所述全桥电路与所述变压器之间连接所述LC谐振电路，所述LC滤波电路分别连接所述采样电路和整流电路，所述采样电路连接所述MCU控制电路。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种车载DCDC变换器，其特征在于，所述保护电路包括多重保护电路、反接保护电路、防雷电路和EMI电路，所述多重保护电路和所述反接保护电路由所述辅助源电路供电，所述PWM控制电路连接所述多重保护电路，所述反接保护电路连接所述防雷电路，所述防雷电路连接所述EMI电路，所述EMI电路连接所述电容滤波电路。
5.根据权利要求1所述的一种车载DCDC变换器，其特征在于，所述全桥电路采用移相全桥逆变电路，所述变压器采用高频变压器。
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| CN110979036A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-10 | 江西麦克斯韦科技有限公司 | 一种dcdc、发电机和电机三合一系统 |
| CN111865097A (zh) * | 2020-08-30 | 2020-10-30 | 杭州派尼澳电子科技有限公司 | 一种zvs移相全桥dc-dc电路 |
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