CN211880304U - 一种大功率高压dc-低压dc的控制环路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及新能源汽车相关领域，具体公开了一种大功率高压DC‑低压DC的控制环路，包括控制电路、DCDC功率电路以及检测电路，所述控制电路包括MCU、电压控制电路、电流控制电路以及PWM发生电路，所述PWM发生电路与DCDC功率电路电性连接，MCU与检测电路电性连接；所述电压控制电路、电流控制电路相互并联，二者均与MCU、PWM发生电路电性连接；本实用新型通过检测电路检测DCDC功率电路的输出电压与电路，并反馈到控制电路中，控制电路再根据反馈的信息产生相应的PWM控制信号，PWM控制信号传递到DCDC功率电路中，DCDC功率电路将高压直流转变成所需的稳定低压直流；可根据外部需求实时调整输出电压电流，可根据设备温度调整输出功率，提高设备安全性，降低失效风险。

Description

一种大功率高压DC-低压DC的控制环路

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车相关领域，具体为一种大功率高压DC-低压 DC的控制环路。

背景技术

随着新能源汽车的发展，电动汽车占比会越来越高。电动汽车和燃油车的能量来源不同，所需的整车低压供电的装置也就不同。燃油车中整车低压供电单元由发电机和低压蓄电池组成，其能量转换方式为动能转化为电能，能量转换效率不高，而且会因为发动机工作状态的不同导致电压波动较大。新能源汽车可以使用转换效率高的DCDC电源装置完成高低压电能转换，对此电源装置，要求小体积、大功率、高效率、高可靠性。整车负载的特性决定了DCDC电源要有较快的负载响应速度；能够短时间超功率运行，同时超出最大功率时能够快速限制，在满足功率需求的情况下减小器件的电应力，保证设备的安全性和可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种大功率高压DC-低压DC的控制环路，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种大功率高压DC- 低压DC的控制环路，包括控制电路、DCDC功率电路以及检测电路，所述控制电路包括MCU、电压控制电路、电流控制电路以及PWM发生电路，所述PWM发生电路与DCDC功率电路电性连接，MCU与检测电路电性连接；所述电压控制电路、电流控制电路相互并联，且二者均与MCU、PWM发生电路电性连接。

优选的，所述DCDC功率电路包括HV高压侧、LV低压侧、隔离变压器T、高压mos管组、低压mos管组和滤波电感L，所述HV高压侧和车辆高压电池包相连，所述LV低压侧和车辆12V电池相连；所述高压mos管组与HV高压侧电性连接，低压mos管组与LV低压侧电性连接；所述隔离变压器T跨接在高压mos管组和低压mos管组网络之间，且隔离变压器T与滤波电感L电性连接，在电路输出线上串联有RCS检流电阻。

优选的，所述高压mos管组由四个mos管组成，低压mos管组由两个mos 管组。

优选的，所述MCU输出信号为正脉宽和频率的连续脉冲信号。

优选的，所述检测电路所使用的RCS检流电阻串联在输出线上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过检测电路检测DCDC功率电路的输出电压与电路，并反馈到控制电路中，控制电路再根据反馈的信息产生相应的PWM控制信号，PWM控制信号传递到DCDC功率电路中，DCDC功率电路将高压直流转变成所需的稳定低压直流；可根据外部需求实时调整输出电压电流，可根据设备温度调整输出功率，在正常温度范围内，允许输出功率长时间达到额定值的125％，在过温范围内，逐步减小输出功率；并联式的电压控制电路和电流控制电路，使得两个控制环都能达到最大响应速度，并可根据外部负载自动切换恒压和恒流状态，减小器件应力，提高设备安全性，降低失效风险。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的DCDC功率电路结构示意图；

图中标号：1、控制电路；2、DCDC功率电路；3、检测电路；4、MCU；5、电压控制电路；6、电流控制电路；7、PWM发生电路。

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做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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种大功率高压DC-低压 DC的控制环路，包括控制电路1、DCDC功率电路2以及检测电路3，所述控制电路1包括MCU4、电压控制电路5、电流控制电路6以及PWM发生电路7，所述PWM发生电路7与DCDC功率电路2电性连接，MCU4与检测电路3电性连接；所述电压控制电路5、电流控制电路6相互并联，且二者均与MCU4、PWM 发生电路7电性连接。

进一步的，所述DCDC功率电路2包括HV高压侧、LV低压侧、隔离变压器T、高压mos管组、低压mos管组和滤波电感L，所述HV高压侧和车辆高压电池包相连，所述LV低压侧和车辆12V电池相连；所述高压mos管组与HV 高压侧电性连接，低压mos管组与LV低压侧电性连接；所述隔离变压器T跨接在高压mos管组和低压mos管组网络之间，且隔离变压器T与滤波电感L 电性连接，在电路输出线上串联有RCS检流电阻。

进一步的，所述高压mos管组由四个mos管组成，低压mos管组由两个 mos管组成。

进一步的，所述MCU4输出信号为正脉宽和频率的连续脉冲信号。

进一步的，所述检测电路3所使用的RCS检流电阻串联在输出线上。

工作原理：所述检测电路3检测DCDC功率电路2的输出电压和输出电流，提供给控制电路1，所述控制电路1根据检测电路3的输出电压和输出电流信号，产生一系列对应的PWM控制信号，并输送给DCDC功率电路2中；DCDC功率电路2在对应的PWM逻辑驱动下完成将一定范围内的高压直流转变成所需的稳定低压直流的任务。

检测电路3实时将输出电压电流信号转换成一定范围内的电信号供控制电路1使用，MCU4通过检测电路3获得电压电流数据，结合温度数据，通过发出特定占空比的和频率脉冲信号给到电压控制电路5、电流控制电路6，再通过PWM发生电路7产生6路PWM信号控制DCDC功率电路2，最终完成高压 DC-低压DC的转换功能。

MCU4为微控制单元，MCU4的工作需获得外部指令需求，MCU4配置有温度传感器用来检测工作环境温度及器件温度；MCU4可根据当前工作状态数据和 can通讯报文，实时调整工作模式，包括正常工作模式、极轻载模式、故障模式、放电模式。正常工作模式下完成所需功率输出，输出电流大于设定的阈值，区别于极轻载模式。极轻载模式下，因外部需求输出电流小于设定的阈值，此时MCU4关闭同步整流驱动，由低压mos管组的内部体二极管完成整流功能，此时输出电压正常。故障模式下，MCU4发出故障报警，并关闭DCDC功率电路2所有驱动，以保证设备安全，此为异常状态。放电模式为MCU4通过 CAN通讯接收到放电指令，完成高压侧的残余电荷泄放功能，此模式单次最多维持5秒，当高压侧电压在安全电压值以下时，功能完成，若5秒之后未完成则上报故障。

检测电路3完成阻抗匹配功能，电流检测电路需有高精度、高增益、低噪声、高线性度的放大器；为实现快速的动态响应，所述电压控制电路5、电流控制电路6需在稳定前提下有尽可能高的穿越频率；DCDC功率电路2配套设置有散热设备，以保证正常的工作环境。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种大功率高压DC-低压DC的控制环路，其特征在于：包括控制电路(1)、DCDC功率电路(2)以及检测电路(3)，所述控制电路(1)包括MCU(4)、电压控制电路(5)、电流控制电路(6)以及PWM发生电路(7)，所述PWM发生电路(7)与DCDC功率电路(2)电性连接，MCU(4)与检测电路(3)电性连接；所述电压控制电路(5)、电流控制电路(6)相互并联，且二者均与MCU(4)、PWM发生电路(7)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种大功率高压DC-低压DC的控制环路，其特征在于：所述DCDC功率电路(2)包括HV高压侧、LV低压侧、隔离变压器T、高压mos管组、低压mos管组和滤波电感L，所述HV高压侧和车辆高压电池包相连，所述LV低压侧和车辆12V电池相连；所述高压mos管组与HV高压侧电性连接，低压mos管组与LV低压侧电性连接；所述隔离变压器T跨接在高压mos管组和低压mos管组网络之间，且隔离变压器T与滤波电感L电性连接，在电路输出线上串联有RCS检流电阻。

3.根据权利要求2所述的一种大功率高压DC-低压DC的控制环路，其特征在于：所述高压mos管组由四个mos管组成，低压mos管组由两个mos管组成。

4.根据权利要求1所述的一种大功率高压DC-低压DC的控制环路，其特征在于：所述MCU(4)输出信号为正脉宽和频率的连续脉冲信号。

5.根据权利要求1所述的一种大功率高压DC-低压DC的控制环路，其特征在于：所述检测电路(3)所使用的RCS检流电阻串联在输出线上。

6.根据权利要求1所述的一种大功率高压DC-低压DC的控制环路，其特征在于：所述PWM发生电路(7)产生6路PWM信号。

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