CN207638560U - 一种用于电动汽车的双向dc-dc变换器 - Google Patents
一种用于电动汽车的双向dc-dc变换器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提出了一种用于电动汽车的双向DC‑DC变换器，包括二极管D1、二极管D2、电感、第一MOS管、第二MOS管、动力电源和负载电源，动力电源与二极管D1的阴极相连接，二极管D1的阳极分别与电感和二极管D2的阴极相连接，电感与二极管D2的阳极均与负载电源相连接，二极管D2的阳极与动力电源相连接；动力电源两端并联有电容C1，负载电源两端并联有电容C2；二极管D1与第一MOS管反向并联，二极管D2两端与第二MOS管反向并联，第一MOS管和第二MOS管均与脉宽调制控制器相连接。本实用新型既可将动力电源的高压电转化为低压电器用的低压电，也可将车辆制动产生的电能升压后给车载动力电源充电，实现了电能的双向流动。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源应用以及电动车充电的技术领域，尤其涉及一种用于电动汽车的双向DC-DC变换器。
背景技术
随着人们环保意识的增强，以及国家的政策引导，电动汽车已经越来越多的走进人们的生活。电动汽车作为新能源的杰出代表，具有节能环保等优点，正在取代传统的燃油汽车。DC-DC直流变换器是电动汽车的重要部件，虽然它的拓扑及相关的控制技术的研究比较成熟，但双向的DC-DC变换器还不太成熟和稳定。
实用新型内容
针对现有双向的DC-DC变换器不成熟和不稳定的技术问题，本实用新型提出一种用于电动汽车的双向DC-DC变换器，可选用输出电压范围大，效率高、功率密度高、可靠性高，具有广阔的市场前景。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：一种用于电动汽车的双向DC-DC变换器，包括二极管D1、二极管D2、电感L1、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、动力电源和负载电源，所述动力电源与二极管D1的阴极相连接，二极管D1的阳极分别与电感L1和二极管D2的阴极相连接，电感L1与二极管D2的阳极均与负载电源相连接，二极管D2的阳极与动力电源相连接；所述动力电源两端并联有电容C1，负载电源两端并联有电容C2；所述二极管D1与第一MOS管Q1反向并联，二极管D2两端与第二MOS管Q2反向并联，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2均与脉宽调制控制器相连接。
所述脉宽调制控制器为DSP控制器，DSP控制器用于控制所述第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的通断。
所述脉宽调制控制器分别与第一MOS管Q1的栅极和MOS管Q2的栅极相连接，第一义MOS管Q1的漏极与二极管D1的阴极相连接，第一MOS管Q1的源极与二极管D1的阳极相连接；所述第二MOS管Q2的漏极与二极管D2的阴极相连接，第二MOS管Q2的源极与二极管D2的阳极相连接。
车载的动力电源给低压负载侧的负载电源供电时，脉宽调制控制器控制第二MOS管Q2截止、第一MOS管Q1脉宽调制工作，第一MOS管Q1导通时，由于第二MOS管Q2截止，电流流向电感L1，电能存储在电感L1中；当第一MOS管Q1截止时，通过二极管D2续流，给负载电源提供电能。
车辆制动产生的电能给动力电源充电时，脉宽调制控制器控制第一MOS管Q1截止，使第二MOS管Q2脉宽调制工作，第二MOS管Q2导通时，负载电源的电能向动力电源方向流动，并存储在电感L1中；当第二MOS管Q2截止时，电感L1存储的电能通过二极管D1释放给动力电源。
本实用新型的有益效果：既可以将动力电源的高压电转化为低压电器所用的低压电，也可以将车辆制动产生的电能升压后给车载动力电源的电池充电，实现了电能的双向流动。本实用新型增加了一个MOS管和一个二极管，其他电路共用，实现成本节约和电路集成，从而减小了产品的体积，简化了产品设计。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为现有技术中Boost电路的电路图。
图2为现有技术中的Buck电路的电路图。
图3为本实用新型的电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，Boost电路中的开关管Q1以脉宽调制方式工作，即开关管Q1在高频下交替地导通和截止，从而实现所需的输出电压高于输入电压。如图2所示，Buck电路中的开关管Q1以脉宽调制方式工作，即开关管Q1在高频下交替地导通和截止，从而实现所需的输出电压低于输入电压。
如图3所示，一种用于电动汽车的双向DC-DC变换器，包括二极管D1、二极管D2、电感L1、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、动力电源1和负载电源2，所述动力电源1与二极管D1的阴极相连接，二极管D1的阳极分别与电感L1和二极管D2的阴极相连接，电感L1与二极管D2的阳极均与负载电源2相连接，二极管D2的阳极与动力电源1相连接。所述动力电源1两端并联有电容C1，负载电源2两端并联有电容C2，电容C1和电容C2为滤波电容。所述二极管D1与第一MOS管Q1反向并联，二极管D2两端与第二MOS管Q2反向并联，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2均与脉宽调制控制器相连接。双向DC-DC变换器与可充电电池和正负直流母线之间的直流电机回馈电能相连接。
脉宽调制控制器为DSP控制器，DSP控制器用于控制所述第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的通断。通过控制第一MOS管和第二MOS管的通断，实现电能的双向转换。
脉宽调制控制器分别与第一MOS管Q1的栅极和MOS管Q2的栅极相连接，第一义MOS管Q1的漏极与二极管D1的阴极相连接，第一MOS管Q1的源极与二极管D1的阳极相连接。所述第二MOS管Q2的漏极与二极管D2的阴极相连接，第二MOS管Q2的源极与二极管D2的阳极相连接。即第一MOS管Q1和二极管D1并联后的漏极连接动力电源1，第一MOS管Q1的源极和第二MOS管Q2的漏极及二极管D2的阴极相连并接在电感L1的一端，电感L1的另一端和负载电源2及电容C2的一端相连。电容C1和电容C2的负端、二极管D2的阴极、第二MOS管Q2的源极接在动力电源1和负载电源2的负极。
车载的动力电源1给低压负载侧的负载电源2供电时，脉宽调制控制器控制第二MOS管Q2截止、第一MOS管Q1脉宽调制工作，第一MOS管Q1导通时，由于第二MOS管Q2截止，电流流向电感L1，电能存储在电感L1中；当第一MOS管Q1截止时，通过二极管D2续流，给负载电源2提供电能。此时电路相当于一个BUCK电路，将车载动力电池的电转化为低压电供车载低压电器使用。
车辆制动产生的电能给动力电源1充电时，脉宽调制控制器控制第一MOS管Q1截止，使第二MOS管Q2脉宽调制工作，第二MOS管Q2导通时，负载电源2的电能向动力电源1方向流动，并存储在电感L1中；当第二MOS管Q2截止时，电感L1存储的电能通过二极管D1释放给动力电源1。此时电路相当于一个BOOST升压电路，通过该电路，将由车辆制动时产生的电能通过升压给车载动力电池充电。
假定动力电池，即动力电源1两端电压为400伏。当需要给车载低压电器供电时，DSP控制器控制第二MOS管Q2截止，第一MOS管QQ1进行脉宽调制工作，二极管D2作为续流二极管，电路等效为BUCK降压电路，DSP控制器通过反馈信号调整第一MOS管Q1的脉宽，从而给出设定的输出电压和电流。
当需要用车辆制动产生的电能给车载动力电池充电时，DSP控制则控制第一MOS管Q1截止，第二MOS管Q2进行脉宽调制工作，在第二MOS管Q2导通时存储在电感L1中的电能通过二极管D1给车载动力电池充电。此时电路等效为BOOST升压电路。
本发明的双向DC-DC变换器相对于BUCK电路和BOOST升压电路，仅需要增加一个MOS管和一个二极管，其他电路共用，相对于常规的分立的两个DC-DC变换器，其电路大大简化，节约了成本、减小了体积。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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)
1.一种用于电动汽车的双向DC-DC变换器，其特征在于，包括二极管D1、二极管D2、电感L1、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、动力电源（1）和负载电源（2），所述动力电源（1）与二极管D1的阴极相连接，二极管D1的阳极分别与电感L1和二极管D2的阴极相连接，电感L1与二极管D2的阳极均与负载电源（2）相连接，二极管D2的阳极与动力电源（1）相连接；所述动力电源（1）两端并联有电容C1，负载电源（2）两端并联有电容C2；所述二极管D1与第一MOS管Q1反向并联，二极管D2两端与第二MOS管Q2反向并联，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2均与脉宽调制控制器相连接。
2.根据权利要求1所述的用于电动汽车的双向DC-DC变换器，其特征在于，所述脉宽调制控制器为DSP控制器，DSP控制器用于控制所述第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的通断。
3.根据权利要求1或2所述的用于电动汽车的双向DC-DC变换器，其特征在于，所述脉宽调制控制器分别与第一MOS管Q1的栅极和MOS管Q2的栅极相连接，第一义MOS管Q1的漏极与二极管D1的阴极相连接，第一MOS管Q1的源极与二极管D1的阳极相连接；所述第二MOS管Q2的漏极与二极管D2的阴极相连接，第二MOS管Q2的源极与二极管D2的阳极相连接。
4.根据权利要求3所述的用于电动汽车的双向DC-DC变换器，其特征在于，车载的动力电源（1）给低压负载侧的负载电源（2）供电时，脉宽调制控制器控制第二MOS管Q2截止、第一MOS管Q1脉宽调制工作，第一MOS管Q1导通时，由于第二MOS管Q2截止，电流流向电感L1，电能存储在电感L1中；当第一MOS管Q1截止时，通过二极管D2续流，给负载电源（2）提供电能。
5.根据权利要求3所述的用于电动汽车的双向DC-DC变换器，其特征在于，车辆制动产生的电能给动力电源（1）充电时，脉宽调制控制器控制第一MOS管Q1截止，使第二MOS管Q2脉宽调制工作，第二MOS管Q2导通时，负载电源（2）的电能向动力电源（1）方向流动，并存储在电感L1中；当第二MOS管Q2截止时，电感L1存储的电能通过二极管D1释放给动力电源（1）。
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| CN201721677057.0U CN207638560U (zh) | 2017-12-06 | 2017-12-06 | 一种用于电动汽车的双向dc-dc变换器 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111211685A (zh) * | 2018-11-21 | 2020-05-29 | 伊顿智能动力有限公司 | Dc-dc变换器和双向dc-dc变换器及包括其的不间断电源 |
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