CN207782662U - 双向dc-dc转换电路以及用于电动汽车的电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种双向DC‑DC转换电路以及用于电动汽车的电源，属于电动汽车技术领域。该双向DC‑DC转换电路包括第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第四可控开关、第五可控开关、第六可控开关、第七可控开关、第一电感、第二电感以及第一电容、第二电容。该双向DC‑DC转换电路采用组合电感代替普通DC‑DC电路中的单一电感，有效地提升了双向DC‑DC电路的输出电压范围，且双向DC‑DC电路的工作模式减小了控制难度，降低了对主开关的损耗。

Description

双向DC-DC转换电路以及用于电动汽车的电源

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，具体地涉及一种双向DC-DC转换电路以及用于电动汽车的电源。

背景技术

随着电动汽车的普及，DC-DC变换器在电动汽车的电源中的应用也越来越广泛。在近几年中，双向DC-DC转换电路已经逐渐取代了单向DC-DC转换电路。但是现有的双向DC-DC转换电路一般通过几个主开关交替导通实现电路的双向供电，这种工作方式不仅主开关损耗大、共模噪音大，且输出的电压范围有限。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种双向DC-DC转换电路以及用于电动汽车的电源，该双向DC-DC转换电路用组合电感结构替代了普通DC-DC电路中的单一电感，提高了电路的输出电压。

为了实现上述目的，在一方面，本实用新型的实施方式提供一种双向DC-DC转换电路，该双向DC-DC转换电路包括第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第四可控开关、第五可控开关、第六可控开关、第七可控开关、第一电感、第二电感以及第一电容、第二电容；第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第四可控开关、第五可控开关、第六可控开关和第七可控开关的控制端分别与控制器连接；第一可控开关的第一端与第一接口的正极连接，第二端与第二可控开关的第一端连接；第二可控开关的第二端接地；第五可控开关的第一端通过第一电感与第三可控开关的第二端连接，第二端与第一可控开关的第二端连接；第六可控开关的第一端与第五可控开关的第一端连接，第二端与第七可控开关的第二端连接，第七可控开关的第一端与第四可控开关的第一端连接，第二端通过第二电感与第一可控开关的第二端连接，第三可控开关的第一端与第二接口的正极连接，第二端与第四可控开关的第一端连接；第四可控开关的第二端接地；第一电容连接在第一接口的正极和负极之间；第二电容连接在第二接口的正极和负极连接。

优选地，第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第四可控开关、第五可控开关、第六可控开关和第七可控开关为绝缘栅双极型晶体IGBT管。

优选地，还包括阳极和阴极分别与IGBT管的源极和漏极连接的二极管。

优选地，第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第四可控开关、第五可控开关、第六可控开关和第七可控开关为三极管或场效应管。

优选地，还包括阳极和阴极分别与三极管的发射极和集电极连接的二极管，或阳极和阴极分别与场效应管的源极和漏极连接的二极管。

优选地，双向DC-DC转换电路还包括第一电压传感器和第二电压传感器，第一电压传感器用于检测第一接口的电压，第二电压传感器用于检测第二接口的电压。

优选地，双向DC-DC转换电路还包括第一电流传感器和第二电流传感器，第一电流传感器用于检测第一接口的正极的电流，第二电流传感器用于检测第二接口的正极的电流。

在另一方面，本实用新型的实施方式提供一种用于电动汽车的电源，包括如上述的任意一种双向DC-DC转换电路以及控制器。

通过上述技术方案，采用组合电感代替普通DC-DC电路中的单一电感，有效地提升了双向DC-DC电路的输出电压范围，且双向DC-DC电路的工作模式减小了控制难度，降低了对主开关的损耗。

本实用新型实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施方式，但并不构成对本实用新型实施方式的限制。在附图中：

图1是根据本实用新型的实施方式的双向DC-DC转换电路的电路图；

图2示出了本实用新型的实施方式的双向DC-DC转换电路的主开关占空比与输出电压放大倍数的关系图；

图3示出了传统双向DC-DC转换电路的主开关占空比与输出电压放大倍数的关系图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施方式的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施方式，并不用于限制本实用新型实施方式。

图1是根据本实用新型的实施方式的双向DC-DC转换电路的电路图。如图1所示，在本实用新型的一实施方式中，提供了一种双向DC-DC转换电路，双向DC-DC转换电路可以包括第一可控开关S1、第二可控开关S2、第三可控开关S3、第四可控开关S4、第五可控开关S5、第六可控开关S6、第七可控开关S7、第一电感L1、第二电感L2以及第一电容C1、第二电容C2；第一可控开关S1、第二可控开关S2、第三可控开关S3、第四可控开关S4、第五可控开关S5、第六可控开关S6和第七可控开关S7的控制端分别与控制器连接；第一可控开关S1的第一端与第一接口的正极连接，第二端与第二可控开关S2的第一端连接；第二可控开关S2的第二端接地；第五可控开关S5的第一端通过第一电感L1与第三可控开关S3的第二端连接，第二端与第一可控开关S1的第二端连接；第六可控开关S6的第一端与第五可控开关S5的第一端连接，第二端与第七可控开关S7的第二端连接，第七可控开关S7的第一端与第四可控开关S4的第一端连接，第二端通过第二电感L2与第一可控开关S1的第二端连接，第三可控开关S3的第一端与第二接口的正极连接，第二端与第四可控开关S4的第一端连接；第四可控开关S4的第二端接地；第一电容C1连接在第一接口的正极和负极之间；第二电容C2连接在第二接口的正极和负极连接。

其中，第一可控开关S1、第二可控开关S2、第三可控开关S3和第四可控开关S4为主开关。

在本发明的一实施方式中，第一可控开关S1、第二可控开关S2、第三可控开关S3、第四可控开关S4、第五可控开关S5、第六可控开关S6和第七可控开关S7例如可以为为绝缘栅双极型晶体IGBT管。

双向DC-DC转换电路还可以包括阳极和阴极分别与IGBT管的源极和漏极连接的多个二极管。二极管的数量与IGBT管的数量相同。在IGBT管断开的情况下，二极管可以起到导通电路的作用。

在本发明的可替换实施方式中，第一可控开关S1、第二可控开关S2、第三可控开关S3、第四可控开关S4、第五可控开关S5、第六可控开关S6和第七可控开关S7可以例如为三极管或场效应管。

双向DC-DC转换电路还可以包括阳极和阴极分别与三极管的发射极和集电极连接的二极管，或阳极和阴极分别与场效应管的源极和漏极连接的二极管。

在本发明的一实施方式中，双向DC-DC转换电路还可以包括第一电压传感器和第二电压传感器，第一电压传感器用于检测第一接口的电压，第二电压传感器用于检测第二接口的电压。

在本发明的可替换实施方式中，双向DC-DC转换电路还可以包括第一电流传感器和第二电流传感器，第一电流传感器用于检测第一接口的正极的电流，第二电流传感器用于检测所述第二接口的正极的电流。

本领域技术人员应当理解，在本发明的一实施方式中，双向DC-DC转换电路可以同时包括第一电压传感器、第二电压传感器和第一电流传感器和第二电流传感器。

在第一电压传感器检测到电压信号或者第一电流传感器检测到电流信号的情况下，控制器控制第二可控开关S2和第三可控开关S3断开，第一可控开关S1、第四可控开关S4、第五可控开关S5和第七可控开关S7共同导通或共同断开，以及在控制第一可控开关S1、第四可控开关S4、第五可控开关S5和第七可控开关S7共同断开的同时控制第六可控开关S6导通。此时第一接口与电源连接，第二接口与负载连接。

第一接口连接电源的状态例如可以定义为正向导通状态(第一电容C1并联电源，第二电容C2并联负载，第二可控开关S2和第三可控开关S3保持断开)。双向DC-DC转换电路在正向导通状态有如下两个模态：

正向导通状态下的第一模态为：第一可控开关S1、第四可控开关S4、第五可控开关S5和第七可控开关S7共同导通，此时双向DC-DC转换电路有两个通道：第一个通道为第一接口的正极(电源的正极)通过第一可控开关S1、第五可控开关S5、第一电感L1和第四可控开关S4接地，第二个通道为第一接口的正极(电源的正极)通过第一可控开关S1、第二电感L2、第七可控开关S7、第四可控开关S4接地。此时电源给第一电感L1和第二电感L2充电。

正向导通状态下的第二模态为：第一可控开关S1、第四可控开关S4、第五可控开关S5和第七可控开关S7共同断块，第六可控开关S6导通，此时双向DC-DC转换电路有一个通道，该通道为与第二可控开关S2反向并联的二极管的阳极通过第二电感L2、第六可控开关S6、第一电感L1、与第三可控开关S2反向并联的二极管、负载接地。此时第一电感L1和第二电感L2串联给负载供电。

在第二电压传感器检测到电压信号或者第二电流传感器检测到电流信号的情况下，控制器控制第一可控开关S1和第四可控开关S4断开，第二可控开关S2、第三可控开关S3、第五可控开关S5和第七可控开关S7共同导通或共同断开，以及在控制第二可控开关S2、第三可控开关S3、第五可控开关S5和第七可控开关S7共同断开的同时控制第六可控开关S6导通。此时第一接口与负载连接，第二接口与电源连接。

第二接口连接电源的状态例如可以定义为反向导通状态(第二电容C2并联电源，第一电容C1并联负载，第一可控开关S1和第四可控开关S4保持断开)。双向DC-DC转换电路在反向导通状态有如下两个模态：

反向导通状态下的第一模态为：第二可控开关S2、第三可控开关S3、第五可控开关S5和第七可控开关S7共同导通，此时双向DC-DC转换电路有两个通道：第一个通道为第二接口的正极(电源的正极)通过第三可控开关S3、第一电感L1、第五可控开关S5和第二可控开关S2接地，第二个通道为第二接口的正极(电源的正极)通过第三可控开关S3、第七可控开关S7、第二电感L2和第二可控开关S2接地。此时电源给第一电感L1和第二电感L2充电。

反向导通状态下的第一模态为：第二可控开关S2、第三可控开关S3、第五可控开关S5和第七可控开关S7共同断开，第六可控开关S6导通，此时双向DC-DC转换电路有一个通道，该通道为第一电感L1通过第六可控开关S6、第二电感L2、与第一可控开关S1反并联的二极管、负载、与第四可控开关S4反并联的二极管接地；此时第一电感L1和第二电感L2串联给负载供电。

图2示出了本实用新型的实施方式的双向DC-DC转换电路的主开关占空比与输出电压放大倍数的关系曲线图，图3示出了传统双向DC-DC转换电路的主开关占空比与输出电压放大倍数的关系曲线图。由图2和图3可见，在同样的主开关占空比的情况下，本实用新型的实施方式提供的双向DC-DC转换电路的输出电压的放大倍数是传统双向DC-DC转换电路的输出电压的放大倍数的两倍。

在本发明的一实施方式中，还提供一种用于电动汽车的电源，该电源可以包括上述的任意一种双向DC-DC转换电路以及控制器。

通过上述实施方式，采用组合电感代替普通DC-DC电路中的单一电感，有效地提升了双向DC-DC电路的输出电压范围，且双向DC-DC电路的工作模式减小了控制难度，降低了对主开关的损耗。

以上结合附图详细描述了本实用新型例的可选实施方式，但是，本实用新型实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施方式的技术构思范围内，可以对本实用新型实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施方式的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个可以是单片机，芯片等或处理器processor执行本申请各个实施方式方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器ROM，Read-Only Memory、随机存取存储器RAM，Random Access Memory、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本实用新型实施方式的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施方式的思想，其同样应当视为本实用新型实施方式所公开的内容。

Claims (8)

1.一种双向DC-DC转换电路，其特征在于，所述双向DC-DC转换电路包括第一可控开关(S1)、第二可控开关(S2)、第三可控开关(S3)、第四可控开关(S4)、第五可控开关(S5)、第六可控开关(S6)、第七可控开关(S7)、第一电感(L1)、第二电感(L2)以及第一电容(C1)、第二电容(C2)；所述第一可控开关(S1)、所述第二可控开关(S2)、所述第三可控开关(S3)、所述第四可控开关(S4)、所述第五可控开关(S5)、所述第六可控开关(S6)和所述第七可控开关(S7)的控制端分别与控制器连接；所述第一可控开关(S1)的第一端与第一接口的正极连接，第二端与所述第二可控开关(S2)的第一端连接；所述第二可控开关(S2)的第二端接地；所述第五可控开关(S5)的第一端通过所述第一电感(L1)与所述第三可控开关(S3)的第二端连接，第二端与所述第一可控开关(S1)的第二端连接；所述第六可控开关(S6)的第一端与所述第五可控开关(S5)的第一端连接，第二端与所述第七可控开关(S7)的第二端连接，所述第七可控开关(S7)的第一端与所述第四可控开关(S4)的第一端连接，第二端通过所述第二电感(L2)与所述第一可控开关(S1)的第二端连接，所述第三可控开关(S3)的第一端与第二接口的正极连接，第二端与所述第四可控开关(S4)的第一端连接；所述第四可控开关(S4)的第二端接地；所述第一电容(C1)连接在所述第一接口的正极和负极之间；所述第二电容(C2)连接在所述第二接口的正极和负极连接。

2.根据权利要求1所述的双向DC-DC转换电路，其特征在于，所述第一可控开关(S1)、所述第二可控开关(S2)、所述第三可控开关(S3)、所述第四可控开关(S4)、所述第五可控开关(S5)、所述第六可控开关(S6)和所述第七可控开关(S7)为绝缘栅双极型晶体IGBT管。

3.根据权利要求2所述的双向DC-DC转换电路，其特征在于，还包括阳极和阴极分别与所述IGBT管的源极和漏极连接的二极管。

4.根据权利要求1所述的双向DC-DC转换电路，其特征在于，所述第一可控开关(S1)、所述第二可控开关(S2)、所述第三可控开关(S3)、所述第四可控开关(S4)、所述第五可控开关(S5)、所述第六可控开关(S6)和所述第七可控开关(S7)为三极管或场效应管。

5.根据权利要求4所述的双向DC-DC转换电路，其特征在于，还包括阳极和阴极分别与所述三极管的发射极和集电极连接的二极管，或阳极和阴极分别与所述场效应管的源极和漏极连接的二极管。

6.根据权利要求1所述的双向DC-DC转换电路，其特征在于，所述双向DC-DC转换电路还包括第一电压传感器和第二电压传感器，所述第一电压传感器用于检测所述第一接口的电压，所述第二电压传感器用于检测所述第二接口的电压。

7.根据权利要求1所述的双向DC-DC转换电路，其特征在于，所述双向DC-DC转换电路还包括第一电流传感器和第二电流传感器，所述第一电流传感器用于检测所述第一接口的正极的电流，所述第二电流传感器用于检测所述第二接口的正极的电流。

8.一种用于电动汽车的电源，其特征在于，包括如权利要求1至7中任意一项所述的双向DC-DC转换电路以及所述控制器。