CN207557756U - 一种车载开关电源模块的均流控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车载开关电源模块的均流控制装置，包括：主控板、负载、均流母线、以及若干路并联设置的车载开关电源模块和PID调节器，所有车载开关电源模块均采用CAN总线与主控板连通，所有PID调节器的负载输出端均与负载连接，均流母线与PID调节器连接，通过PID调节器接收各车载开关电源模块输出电流的基准信号；主控板通过CAN总线实现各车载开关电源模块之间的功率、电压和电流参数交互；所述的车载开关电源模块接收自身参数与各模块的数据，并通过PID调节器进行电流内环和电压外环调节，使各车载开关电源模块之间的电压、电流和功率参数相等。该均流控制装置可以在不改硬件参数的情况下，把各开关电源模块均流的精度提高到0.5%以内。

Description

一种车载开关电源模块的均流控制装置

技术领域

本实用新型涉及均流技术领域，特别涉及一种车载开关电源模块的均流控制装置。

背景技术

随着我国新能源政策的推广，我国新能源汽车行业逐渐兴起，而新能源汽车对充电机功率的要求越来越大。传统的开关电源模式已不能满足新能源汽车充电机要求。而对于单模块电源输出大功率的设计难度越来越大。所以充电机模块化是电动汽车充电机的发展趋势。并联均流运行是电动汽车充电机大功率化的一个有效方案。并机均流对扩大供电系统供电容量，提高供电系统的可靠性等具有重要意义。

对于新能源汽车充电机并机均流需要做到：(1)各个单体模块承受的电流能够平衡，实现均流；(2)为提高系统的稳定性，应尽可能不增加硬件电路或者外围控制模块措施；(3)满足一定的负载效应和源效应，并机均流瞬态响应应该足够快；(4)满足各个功率模块在正常工作时互不影响，有故障能够自动退出均流系统。(5)均流模块正常工作时，应支持热插拔，可以随意增加或者减小均流模块的数量，并且不影响整个系统的正常工作。

在整个系统中上述要求(1)是并机均流需要解决的关键问题，如果不均流将造成各模块功率不均衡，增加整个系统的不稳定性，并且在一定的程度上缩短整个系统的使用寿命。上述要求(4)、(5)也在整个系统中起着至关重要的作用。在传统并机均流控制方案中，如果一个功率模块出现故障将导致整个系统瘫痪，给用户带来的很多使用的不便。

传统的功率模块均流方式主要有母线均流法、下垂均流法、有源均流法、主从均流法等均流方式。这些传统的均流方式多数是靠模拟的方法实现，传统的均流方式增加了各个模块件的连接线的数量，从而间接的降低了系统的可靠性。由于器件本身存在一定的差异性，导致利用传统的均流方式做高精度的均流系统的难度大大提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对以上几种均流方式都存在着不同的缺点，都不能完全适应新能源汽车充电机并机均流的技术要求，提供一种车载开关电源模块的均流控制装置，该装置通过整合传统均流方式的缺点，实现数字化自适应冗余并机均流。

为实现上述目的，本实用新型提供一种车载开关电源模块的均流控制装置，包括：主控板、负载、均流母线、以及若干路并联设置的车载开关电源模块和PID调节器，所有车载开关电源模块均采用CAN总线与主控板连通，所有PID调节器的负载输出端均与负载连接，所述的均流母线与PID调节器连接，通过PID调节器接收各车载开关电源模块输出电流的基准信号；所述的主控板通过CAN总线实现各车载开关电源模块之间的功率、电压和电流参数交互；所述的车载开关电源模块接收自身参数与各模块的数据，并通过PID调节器进行电流内环和电压外环调节，使各车载开关电源模块之间的电压、电流和功率参数相等。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的主控板设置有时钟器，通过时钟信号控制车载开关电源模块的均流周期。

本实用新型的一种车载开关电源模块的均流控制装置优点在于：

本实用新型的均流控制装置可以在不改硬件参数的情况下，把各开关电源模块均流的精度提高到0.5%以内，而且不会因一台机器出现故障导致整个系统崩溃的缺陷。以往均流方式在有机器出现故障后，不能够恢复正常，本装置的适应性完美的弥补了该技术缺陷。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种车载开关电源模块的均流控制装置结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例进一步说明本实用新型所提供的技术方案。

传统的并机均流技术中各个功率模块容易受到外界环境的干扰；而如果采用数字化自适应冗余并机均流技术，则在很大程度上解决上述问题，并且数字化自适应冗余并机均流技术容易改变对功率模块的控制策略，方便功率模块之间的通信和监控。

如图1所示，本实用新型提供一种车载开关电源模块的均流控制装置，包括：主控板、负载、均流母线、以及若干路并联设置的车载开关电源模块和PID调节器，所有车载开关电源模块均采用CAN总线与主控板连通，所有PID调节器的负载输出端均与负载连接，所述的均流母线与PID调节器连接，通过PID调节器接收各车载开关电源模块输出电流的基准信号；所述的主控板通过CAN总线实现各车载开关电源模块之间的功率、电压和电流参数交互；所述的车载开关电源模块接收自身参数与各模块的数据，并通过PID调节器进行电流内环和电压外环调节，使各车载开关电源模块之间的电压、电流和功率参数相等。

在本实施例中，本装置依托汽车总线CAN网络，还可利用随机算法对每个模块自动生成模地址，各个模块互相读取本机功率、电压、电流等参数，实现各模块自己利用自身运行数据和系统内各模块的数据作比较，通过PID调节输出电压、电流和输出功率，保证每个模块在相同电压基础上输出相同的功率。从而保证每个功率输出电流一样，达到均流的效果。

本装置首先利用随机函数生成每个模块的ID号，从而在每个模块读取其他模块参数时做区分。通过ID号辨别每个功率模块的各个参数。等待自身把每个模块的功率、电压、电流参数读取后，相加求平均，通过电流内环和电压外环PID调节，使每台的电压参数、电流参数和功率参数相等从而达到均流的效果。并且一定周期计算一次，均流周期可根据模块数量和当前功率自行改变。所述的主控板可设置有时钟器，通过时钟信号控制车载开关电源模块的均流周期。针对硬件不一致的问题，每个模块可单独标定电压、电流功率等参数，从而达到各个模块一致。

所述的PID控制器采用传统的电流内环和电压外环双环控制；环外调整中均流环从电压环外部叠加，均流母线带宽低，对噪音不敏感；环内调整中均流环从电压环内叠加，均流环可以很好的和电流环结合起来，整个结构简单，均流信号从环内注入，其带宽不受电压环的限制，反应速度快；双环调整中均流环和电压环并行一起作用于基本单元。在每个模块计算获得自身需要输出的电压、电流、功率等参数后，使均流一步到位。实现快速自适应均流，使得均流精度达到了很大的提高。

在本实施例中，当装置正常运行中如果出现故障，通过主控板会将故障模块自动关闭，并且关闭自身的CAN总线，其余模块在下一周期计算均流时就会把有故障的机器刨除在外，从而不影响系统的正常运行。当自身故障消除后机器会自身恢复自己重新采集其他模块的功率数据，计算自身所需要输出的功率参数，使得机器故障恢复后自己加入均流系统。由于均流周期很快，其他机器在故障机加入的下一均流周期后会自动将故障机功率参数加入自身均流计算内，从而达到快速均流的效果。

本发明比传统均流方式的优越性还在于可支持随时热插拔，并且数量最多为255台，且当有新的模块接入系统后，CAN总线内会自动增加新加机器的功率信息，在下一均流周期自动把新加的机器算入自身算功率参数的范围内，从而体现出本装置的自适应性。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种车载开关电源模块的均流控制装置，其特征在于，包括：主控板、负载、均流母线、以及若干路并联设置的车载开关电源模块和PID调节器，所有车载开关电源模块均采用CAN总线与主控板连通，所有PID调节器的负载输出端均与负载连接，所述的均流母线与PID调节器连接，通过PID调节器接收各车载开关电源模块输出电流的基准信号；所述的主控板通过CAN总线实现各车载开关电源模块之间的功率、电压和电流参数交互；所述的车载开关电源模块接收自身参数与各模块的数据，并通过PID调节器进行电流内环和电压外环调节，使各车载开关电源模块之间的电压、电流和功率参数相等。

2.根据权利要求1所述的车载开关电源模块的均流控制装置，其特征在于，所述的主控板设置有时钟器，通过时钟信号控制车载开关电源模块的均流周期。