CN217406412U - 一种二级双向dcdc恒压输入的自动切换电路 - Google Patents
一种二级双向dcdc恒压输入的自动切换电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN217406412U CN217406412U CN202220505762.7U CN202220505762U CN217406412U CN 217406412 U CN217406412 U CN 217406412U CN 202220505762 U CN202220505762 U CN 202220505762U CN 217406412 U CN217406412 U CN 217406412U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dcdc
- stage
- circuit
- input
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells
Abstract
本实用新型提出一种二级双向DCDC恒压输入的自动切换电路，包括一级DCDC电路和二级DCDC电路；一级DCDC尚未工作时需二级DCDC向燃料电池系统的BOP供电，二级DCDC为双向DCDC，二级DCDC的正向升压DCDC和反向降压DCDC不同时工作，无延时切换。本实用新型中一级DCDC与双向二级DCDC无缝连接，可顺利将燃料电池的输出低压升高到1000V以上，以满足轨道交通行业的燃料电池系统应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及直流电压转换器技术领域，尤其涉及一种二级双向DCDC恒压输入的自动切换电路。
背景技术
目前燃料电池动力集成系统的输出电压一般最高为750V左右，这种应用场景一般为电-电混合新能源汽车，包括燃料电池乘用车、燃料电池商用车、燃料电池重卡、燃料电池物流车及燃料电池叉车等，在这些应用场景中，燃料电池动力集成系统技术已经十分完善，及系统集成中电力输出的最后环节输出电压即一级DCDC的输出电压最大750V左右。不能满足轨道交通行业燃料电池轨道机车的技术要求。如果将一级DCDC的输出电压通过技术改造直接提升至1000V～1400V就会造成DCDC变比过大而导致效率降低，并过大的变比也使DCDC的研发制造变得非常困难。简单的方法是再加一级DCDC(称为二级DCDC)，与一级DCDC串联组成一套完整的高压升压DCDC系统，但目前用于燃料电池行业的DCDC均需要外部通过CAN通讯方式由外部发送需求命令的方式控制一级和二级DCDC的输出功率，命令不同步引起的延迟会造成在延迟时间内的电流不平衡；同时DCDC的控制方式为恒电流输入和恒流输出方式，由于信号测量方面的测量精度的误差，使得通过控制二级DCDC的输入电流(恒流输入)不可能完全与一级DCDC的输出电流相等。这两种因素都会造成二级DCDC的输入电压不稳定，从而影响整个燃料电池动力系统的稳定，严重时会造成系统不能启动。
实用新型内容
为了解决以上问题，本发明设计了一种将二级DCDC中的正向DCDC改为恒压输入方式来解决恒流输入方式的缺陷，同时又具备反向传输能力的二级双向DCDC恒压输入的自动切换电路。
具体而言本实用新型提供了一种二级双向DCDC恒压输入的自动切换电路，其特征在于，所述二级双向DCDC恒压输入的自动切换电路包括一级DCDC电路和二级DCDC电路；
所述一级DCDC电路包括升压DCDC，升压DCDC的输入端连接燃料电池堆；升压DCDC的一个输出端连接到二级DCDC电路；升压DCDC的另一个输出端连接辅助设备；
所述二级DCDC电路包括二级正向升压DCDC和二级反向降压DCDC，所述二级正向DCDC的输入端和所述二级反向DCDC的输出端与所述升压DCDC连接，所述二级反向DCDC的输出端与辅助设备连接；所述二级正向DCDC的输出端和所述二级反向DCDC的输入端相连并连接到化学动力电池。
更进一步地，所述二级反向DCDC的输出端设有整流二极管，用于隔离所述一级DCDC电路工作时产生的电流倒灌。
更进一步地，所述二级正向DCDC的输入电压设定值大于所述二级反向DCDC的输出电压设定值。
更进一步地，所述二级DCDC电路包括比较器、第一串联电阻、第二串联电阻、第三串联电阻、第四串联电阻和大功率开关管。
所述整流二极管前的反向输出恒定电压通过第三串联电阻和第四串联电阻分压电路采集所述反向输出恒定电压的分压值输入比较器的负端；
所述二级DCDC电路的输入电压通过第一串联电阻和第二串联电阻及稳压二极管组成的分压电路采集所述二级DCDC电路的输入电压的分压值，并输入比较器的正端。
所述比较器的输出通过大功率开关管连接到所述二级正向升压DCDC的输入端。
更进一步地，所述第一串联电阻和第二串联电阻阻值相同，所述第三串联电阻和第四串联电阻阻值相同。
本实用新型具有的优点：
当燃料电池电堆没有开始发电时，一级DCDC没有输出时，二级DCDC中的反向DCDC部分可以向外提供电压稳定的直流电源，向燃料电池动力系统中的辅助设备提供电力，以支持燃料电池动力系统的初始化运行，同时也对一级DCDC的输出电路提供一个初始基准电压，使一级DCDC具备启动条件。
当燃料电池电堆开始发电时，一级DCDC开始输出时，当一级DCDC输出功率大于辅助设备需求功率时，二级DCDC的正向DCDC立刻进入运行状态，而其反向DCDC的输出二极管截止是的反向DCDC立刻进入待机状态，这种切换平滑稳定，不会对系统产生电压突变的冲击，可完全满足高电压动力系统的技术要求。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种二级双向DCDC恒压输入的自动切换电路的系统结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的一种二级双向DCDC恒压输入的自动切换电路的拓扑结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图1-2，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
如附图1-2所示，本实施例提供了一种二级双向DCDC恒压输入的自动切换电路，该自动切换电路包括一级DCDC电路和二级DCDC电路，自动切换电路两端分别连接燃料电池堆和高压动力电池。
一级DCDC电路包括升压DCDC，升压DCDC的输入端连接燃料电池堆；升压DCDC的一个输出端连接到二级DCDC电路；升压DCDC的另一个输出端连接辅助设备用于供电。
二级DCDC电路包括二级正向升压DCDC和二级反向降压DCDC，二级正向DCDC的输入端和二级反向DCDC的输出端与升压DCDC连接，同时二级反向DCDC的输出端与辅助设备连接；二级正向DCDC的输出端和二级反向DCDC的输入端相连并连接到化学动力电池。
升压DCDC、二级正向升压DCDC和二级反向降压DCDC均采用DC/DC转换器。
二级正向DCDC的输入采用恒压输入方式；二级反向DCDC为恒压输出方式，其输出端接一个整流二极管D1，用于隔离当一级DCDC电路工作时产生的电流倒灌。二级正向DCDC的输入电压设定值V1要大于二级反向DCDC的输出电压设定值V2，以大于10V为宜。
二级反向DCDC的输出串接一只整流二极管D1后再和二级DCDC的输入连接。其整流二极管D1前的反向输出恒定电压为V2。并通过第三串联电阻R3和第四串联电阻R4分压电路采集V2电压分压值送入比较器Cmp的负端。
比较器的输出通过大功率开关管Q2连接到二级正向升压DCDC的恒压工作方式的输入端。二级输入电压V1通过第一串联电阻R1和第二串联电阻R2及稳压二极管D2组成的分压电路采集V1电压的分压值进入入比较器Cmp的正端。
大功率开关管Q2栅极与比较器的输出端连接，漏极通过第五串联电阻R5和第六串联电阻R6连接高耐压场效应管Q1的源极，第五串联电阻R5和第六串联电阻R6将大功率开关管Q2漏极的电压分压输入高耐压场效应管Q1的栅极，高耐压场效应管Q1的漏极连接二级正向DCDC的输入端。
分压电路中R1＝R3，R2＝R4，D2为稳压二级管，稳压值应为10V左右，Cmp为斯密特输入型比较器。
二级正向升压DCDC必须为恒压输入方式的普通BOOST电路，通过测量其输入电压控制BOOST电路的PWM占空比以实现一二级DCDC的电流平衡。二级反向降压DCDC为恒压输出方式的普通BUCK电路。其BOOST电路的输出与BUCK电路输入相连，作为二级DCDC的输出端与车载动力电池及机车驱动器相连。
本实用新型主要解决一级DCDC的恒流输出无法对接二级DCDC的恒流输入，一级DCDC从无输出到有输出时二级DCDC要从反向降压DCDC无重叠无延时切换到正向升压DCDC。当一级DCDC无输出时，燃料电池系统的BOP部分的供电有二级DCDC的反向DCDC供电，此时整流二极管D1后的电压V1通过R1、D1、R2分压，其分压值为V+＝(V2-10.7)R2/(R1+R2),10.7V为D1和D2的电压降；而整流二极管D1前的电压V2通过R3,R4分压，其分压值V-＝V2*R3/(R3+R4)，由于R1＝R3,R2＝R4,故V+<V-,比较器无输出，Q2截止，引起Q1截止，正向升压DCDC输入被切断。
当一级DCDC开始工作且输出功率大于二级DCDC中的反向降压DCDC的输出功率时，根据本输入电路其必然引起V1电压升高，V1升高导致D1反向截止，反向DCDC输出为零处于待机状态。
当V1高于V2约10.7V(D1及D2的压降之和)时，比较器Cmp输出翻转，Q2导通，致使Q1导通，V1输入连接到二级DCDC中的正向升压DCDC输入，二级DCDC开始以恒压驶入控制方式工作。故二级DCDC可以十分平滑地接续一级DCDC的输出而稳定工作。
虽然本实用新型已经以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本实用新型的。在不脱离本实用新型之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本实用新型之保护范围。因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。
Claims (5)
1.一种二级双向DCDC恒压输入的自动切换电路，其特征在于，所述二级双向DCDC恒压输入的自动切换电路包括一级DCDC电路和二级DCDC电路；
所述一级DCDC电路包括升压DCDC，升压DCDC的输入端连接燃料电池堆；升压DCDC的一个输出端连接到二级DCDC电路；升压DCDC的另一个输出端连接辅助设备；
所述二级DCDC电路包括二级正向升压DCDC和二级反向降压DCDC，所述二级正向DCDC的输入端和所述二级反向DCDC的输出端与所述升压DCDC连接，所述二级反向DCDC的输出端与辅助设备连接；所述二级正向DCDC的输出端和所述二级反向DCDC的输入端相连并连接到化学动力电池。
2.根据权利要求1所述二级双向DCDC恒压输入的自动切换电路，其特征在于，所述二级反向DCDC的输出端设有整流二极管，用于隔离所述一级DCDC电路工作时产生的电流倒灌。
3.根据权利要求1所述二级双向DCDC恒压输入的自动切换电路，其特征在于，所述二级正向DCDC的输入电压设定值大于所述二级反向DCDC的输出电压设定值。
4.根据权利要求2所述二级双向DCDC恒压输入的自动切换电路，其特征在于，所述二级DCDC电路包括比较器、第一串联电阻、第二串联电阻、第三串联电阻、第四串联电阻和大功率开关管；
所述整流二极管前的反向输出恒定电压通过第三串联电阻和第四串联电阻分压电路采集所述反向输出恒定电压的分压值输入比较器的负端；
所述二级DCDC电路的输入电压通过第一串联电阻和第二串联电阻及稳压二极管组成的分压电路采集所述二级DCDC电路的输入电压的分压值，并输入比较器的正端；
所述比较器的输出通过大功率开关管连接到所述二级正向升压DCDC的输入端。
5.根据权利要求4所述二级双向DCDC恒压输入的自动切换电路，其特征在于，所述第一串联电阻和第二串联电阻阻值相同，所述第三串联电阻和第四串联电阻阻值相同。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202220505762.7U CN217406412U (zh) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | 一种二级双向dcdc恒压输入的自动切换电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202220505762.7U CN217406412U (zh) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | 一种二级双向dcdc恒压输入的自动切换电路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN217406412U true CN217406412U (zh) | 2022-09-09 |
Family
ID=83137349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202220505762.7U Active CN217406412U (zh) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | 一种二级双向dcdc恒压输入的自动切换电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN217406412U (zh) |
-
2022
- 2022-03-09 CN CN202220505762.7U patent/CN217406412U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101712284B (zh) | 用于将功率逆变器与变压器联接的汽车电气系统 | |
| US7812575B2 (en) | Bidirectional DC-DC converter and power supply apparatus with the same | |
| KR102579449B1 (ko) | 예비충전이 가능한 dcdc 변환 회로 | |
| CN109861532B (zh) | 一种dc/dc变换器及基于其的整车控制方法 | |
| CN110481468B (zh) | 用于l3级自动驾驶的汽车双电源系统及车辆 | |
| CN105978123A (zh) | 一种移相全桥式车载充电机死区时间的动态调节系统 | |
| CN111376760A (zh) | 可反向预充电的三端口车载充电机 | |
| CN105762902A (zh) | 一种可实现dc/dc转换功能的车载充电机电路 | |
| CN108312889B (zh) | 用于地铁车辆的大功率高效率的双向充电机 | |
| CN111049378B (zh) | 一种dc/dc变换器及其控制方法和汽车 | |
| CN114221535A (zh) | 一种车载充电器、dcdc变换器及控制方法 | |
| CN217406412U (zh) | 一种二级双向dcdc恒压输入的自动切换电路 | |
| CN111555614A (zh) | 汽车双电源系统的交错dc-dc变换器及其控制方法 | |
| CN115117973B (zh) | 一种电压叠加型复合电源系统 | |
| CN116054123A (zh) | 高可靠自供电驱动电源供电系统及容错控制方法 | |
| CN113746337B (zh) | 一种航天器的电源装置、航天器电源控制器及控制方法 | |
| CN212148432U (zh) | 电动汽车高压控制器的供电电路及电动汽车 | |
| CN112751352A (zh) | 一种用于双向直流充电机的辅助电源模块及辅助供电方法 | |
| CN212447154U (zh) | 可反向预充电的三端口车载充电机 | |
| KR20110120518A (ko) | 양방향 ｄｃ/ｄｃ 컨버터 ｐｗｍ제어 시스템 | |
| CN215835323U (zh) | 一种车载直流变换器 | |
| CN111204221B (zh) | 电动汽车高压控制器的供电电路、方法及电动汽车 | |
| CN116032127A (zh) | 电动汽车及其中的电源变换器 | |
| CN217882887U (zh) | 电动车辆及其电源电路 | |
| WO2018112686A1 (zh) | 一种集成控制器的控制电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |