CN220359039U - 磁集成电路及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种磁集成电路及电动汽车，该磁集成电路包括磁集成变压器、交流转直流电路、第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第一输出电路、第二输出电路、第三输出电路、DC/DC转换器，磁集成变压器包括第一绕组、第二绕组和第三绕组；交流转直流电路、第一开关器件、第一绕组、第三绕组、第三开关器件和第二输出电路组成车载充电电路；第二输出电路、第三开关器件、第三绕组、第二绕组、第二开关器件和第一输出电路组成第一DC/DC转换电路；第二输出电路、DC/DC转换器和第三输出电路组成第二DC/DC转换电路。本申请实施例可以保证低压电池的正常供电。

Description

磁集成电路及电动汽车

技术领域

本申请涉及电子电路技术领域，具体涉及一种磁集成电路及电动汽车。

背景技术

在电动汽车上，车载充电电路一般包括车载充电机和直流转直流(Directcurrent/Direct current converter，DC/DC)转换器，车载充电机将交流变换为第一直流源为高压电池充电，DC/DC转换器将第一直流源转换为第二直流为低压电池充电。如果DC/DC转换器失效，无法保证低压电池的正常供电。

实用新型内容

本申请实施例提供一种磁集成电路及电动汽车，可以保证低压电池的正常供电。

本申请实施例的第一方面提供了一种磁集成电路，包括磁集成变压器、交流转直流电路、第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第一输出电路、第二输出电路、第三输出电路、DC/DC转换器，所述磁集成变压器包括第一绕组、第二绕组和第三绕组；

所述交流转直流电路的输出端连接第一开关器件的第一端，所述第一开关器件的第二端连接所述第一绕组，所述第二绕组连接所述第二开关器件的第一端，所述第二开关器件的第二端连接所述第一输出电路的第一端，所述第三绕组连接所述第三开关器件的第一端，所述第三开关器件的第二端连接所述第二输出电路的第一端和所述DC/DC转换器的第一端，所述DC/DC转换器的第二端连接所述第三输出电路的第一端；所述第一输出电路的第二端连接第一电池和/或第一负载，所述第二输出电路的第二端连接第二电池，所述第三输出电路的第二端连接第三电池和/或第二负载；所述第二电池的电压大于所述第一电池的电压，所述第二电池的电压大于所述第三电池的电压；

所述交流转直流电路、所述第一开关器件、所述第一绕组、所述第三绕组、所述第三开关器件和所述第二输出电路组成车载充电电路；所述第二输出电路、所述第三开关器件、所述第三绕组、所述第二绕组、所述第二开关器件和所述第一输出电路组成第一DC/DC转换电路；所述第二输出电路、所述DC/DC转换器和所述第三输出电路组成第二DC/DC转换电路。

可选的，所述交流转直流电路的输入端连接充电设备，所述充电设备用于通过所述车载充电电路向所述第二电池充电。

可选的，所述磁集成电路还包括开关模块，所述第一输出电路的第二端通过所述开关模块与所述第三输出电路的第二端连接。

可选的，所述开关模块包括：二极管、三极管、金属氧化物半导体场效应晶体管中的任一种或者至少两种的组合。

可选的，所述交流转直流电路包括输入电路和功率因数校正PFC电路；所述输入电路的输出端连接所述PFC电路的第一端，所述PFC电路的第二端连接所述第一开关器件的第一端。

可选的，所述DC/DC转换器包括：第一变压器、第四开关器件和第五开关器件；所述第一变压器包括第四绕组和第五绕组，所述第三开关器件的第二端连接所述第四开关器件的第一端，所述第四开关器件的第二端连接所述第四绕组，所述第五绕组连接所述第五开关器件的第一端，所述第五开关器件的第二端连接所述第三输出电路的第一端。

可选的，所述磁集成电路还包括第一转换电路，所述第二开关器件和第一输出电路之间通过所述第一转换电路连接。

可选的，所述磁集成电路还包括第二转换电路，所述第三开关器件和第二输出电路之间通过所述第二转换电路连接。

可选的，所述磁集成电路还包括第三转换电路，所述第五开关器件和第三输出电路之间通过所述第三转换电路连接。

本申请实施例的第二方面提供了一种电动汽车，包括本申请实施例的第一方面任一项所述的磁集成电路、充电设备和第二电池。

本申请实施例的磁集成电路，通过一个磁集成变压器集成了车载充电电路和第一DC/DC转换电路，既能通过车载充电电路向第二电池充电，第二电池又能通过第一DC/DC转换电路向第一电池和/或第一负载供电。第二电池还可以通过第二DC/DC转换电路向第三电池和/或第二负载供电，从而保证低压电池(第一电池或第三电池)的正常供电。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是本申请实施例提供的一种磁集成电路的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的另一种磁集成电路的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的另一种磁集成电路的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的另一种磁集成电路的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的另一种磁集成电路的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的另一种磁集成电路的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的另一种磁集成电路的结构示意图；

图8是本申请实施例提供的另一种磁集成电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种磁集成电路的结构示意图。如图1所示，该磁集成电路100可以包括磁集成变压器10、交流转直流电路20、第一开关器件31、第二开关器件32、第三开关器件33、第一输出电路41、第二输出电路42、第三输出电路43、DC/DC转换器50，所述磁集成变压器10包括第一绕组W1、第二绕组W2和第三绕组W3；

所述交流转直流电路20的输出端连接第一开关器件31的第一端，所述第一开关器件31的第二端连接所述第一绕组W1，所述第二绕组W2连接所述第二开关器件32的第一端，所述第二开关器件32的第二端连接所述第一输出电路41的第一端，所述第三绕组W3连接所述第三开关器件33的第一端，所述第三开关器件33的第二端连接所述第二输出电路42的第一端和所述DC/DC转换器50的第一端，所述DC/DC转换器50的第二端连接所述第三输出电路43的第一端；所述第一输出电路41的第二端连接第一电池61，所述第二输出电路42的第二端连接第二电池62，所述第三输出电路43的第二端连接第三电池63；所述第二电池62的电压大于所述第一电池61的电压，所述第二电池62的电压大于所述第三电池63的电压；

所述交流转直流电路20、所述第一开关器件31、所述第一绕组W1、所述第三绕组W3、所述第三开关器件33和所述第二输出电路42组成车载充电电路；所述第二输出电路42、所述第三开关器件33、所述第三绕组W3、所述第二绕组W2、所述第二开关器件32和所述第一输出电路41组成第一DC/DC转换电路；所述第二输出电路42、所述DC/DC转换器50和所述第三输出电路43组成第二DC/DC转换电路。

本申请实施例中，磁集成变压器10可以将三个绕组(如图1所示的第一绕组W1、第二绕组W2和第三绕组W3)绕制在一副磁芯上。第一绕组W1、第二绕组W2和第三绕组W3可以互为原边绕组和副边绕组。交流转直流电路20、第一开关器件31、第一绕组W1、第三绕组W3、第三开关器件33和第二输出电路42组成车载充电电路时，第一绕组W1为原边绕组，第三绕组W3为副边绕组。第二输出电路42、第三开关器件33、第三绕组W3、第二绕组W2、第二开关器件32和第一输出电路41组成第一DC/DC转换电路时，第三绕组W3为原边绕组，第二绕组W2为副边绕组。交流转直流电路20、第一开关器件31、第一绕组W1、第二绕组W2、第二开关器件32和第一输出电路41组成车载充电电路时，第一绕组W1为原边绕组，第二绕组W2为副边绕组。

交流转直流电路20，可以将输入的交流电压转换为直流电压输入至第一开关器件31。

第一开关器件31，可以包括至少2个开关管，可以通过控制开关管的导通和关断，从而控制输入第一绕组W1的交流电压的频率。比如，第一开关器件31可以包括4个开关管。开关管可以是继电器、绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)、金属氧化物半导体(metal-oxide-semiconductor，MOS)场效应晶体管中的任一种。

第二开关器件32，可以包括至少2个开关管，可以通过控制开关管的导通和关断，从而控制输入第一输出电路41的交流电压的频率。比如，第二开关器件32可以包括4个开关管。

第三开关器件33，可以包括至少2个开关管，可以通过控制开关管的导通和关断，从而控制输入第二输出电路42的交流电压的频率。比如，第三开关器件33可以包括4个开关管。

第一输出电路41、第二输出电路42、第三输出电路43，均可以包括整流电路和滤波电路。可以对开关器件输出的电压进行整流和滤波。

直流转直流(Direct current/Direct current converter，DC/DC)转换器也可以称为DC-DC变换器，是一种将直流基础电源转变为其他直流电压的直流变换装置。DC/DC转换器可以将高电压转换为低电压，也可以将低电压转换为高电压。

DC/DC转换器还可以分为隔离DC/DC转换器和非隔离DC/DC转换器。隔离DC/DC转换器包括隔离变压器，可以实现高压电池(第二电池62)和第三电池63之间的电气隔离。

DC/DC转换器50，用于将第二电池62经过第二输出电路43输出的直流电压转换为另一种直流电压输出至第三输出电路43进行滤波整流后，输出至第三电池63。

第一电池61和第三电池63可以是低压电池，第一电池61和第三电池63的电压一般在12V左右。第二电池62可以是高压电池。第二电池62的电压一般在100V以上。

本申请实施例的磁集成电路，通过一个磁集成变压器集成了车载充电电路和第一DC/DC转换电路，既能通过车载充电电路向第二电池充电，第二电池又能通过第一DC/DC转换电路向第一电池供电。第二电池还可以通过第二DC/DC转换电路向第三电池供电。即使在磁集成变压器损坏的情况下，也可以通过第二电池还可以通过第二DC/DC转换电路向第三电池供电，从而保证低压电池(第一电池或第三电池)的正常供电。

请参阅图2，图2是本申请实施例提供的另一种磁集成电路的结构示意图。图2是在图1的基础上得到的，如图2所示，在图1的基础上，交流转直流电路20的输入端连接充电设备，充电设备用于通过车载充电电路向所述第二电池充电。充电设备可以是提供交流充电的充电桩。车载充电电路可以是车载充电机(on board charger，OBC)，电动汽车上可以放置一个车载充电机，车载充电机可以将充电设备(充电桩)提供的交流电转换为直流电，给动力电池(如图2所示的第一电池61和第二电池62)充电。充电设备提供的交流电可以是单相或三相交流电。

请参阅图3，图3是本申请实施例提供的另一种磁集成电路的结构示意图。图3是在图2的基础上得到的，如图3所示，在图2的基础上，所述交流转直流电路20包括输入电路21和功率因数校正PFC电路22；所述输入电路21的输出端连接所述PFC电路22的第一端，所述PFC电路22的第二端连接所述第一开关器件31的第一端。

所述DC/DC转换器50包括：第一变压器51、第四开关器件34和第五开关器件35；所述第一变压器51包括第四绕组W4和第五绕组W5，所述第三开关器件33的第二端连接所述第四开关器件34的第一端，所述第四开关器件34的第二端连接所述第四绕组W4，所述第五绕组W5连接所述第五开关器件35的第一端，所述第五开关器件35的第二端连接所述第三输出电路43的第一端。

输入电路21，可以包括整流电路和滤波电路。可以对充电设备输出的交流电压进行整流和滤波。

功率因数校正(power factor correction，PFC)电路22，可以提高功率因数。

第一变压器51的第四绕组W4可以为原边绕组，第五绕组W5可以为副边绕组。第二输出电路42、第四开关器件34、第四绕组W4、第五绕组W5、第五开关器件35、第三输出电路43组成第二DC/DC转换电路。第二电池62还可以通过第二DC/DC转换电路向第三电池63供电。

第四开关器件34，可以包括至少2个开关管，可以通过控制开关管的导通和关断，从而控制输入第四绕组W4的交流电压的频率。比如，第四开关器件34可以包括4个开关管。

第五开关器件35，可以包括至少2个开关管，可以通过控制开关管的导通和关断，从而控制输入第三输出电路43的交流电压的频率。比如，第五开关器件35可以包括4个开关管。

请参阅图4，图4是本申请实施例提供的另一种磁集成电路的结构示意图。图4是在图3的基础上得到的，如图4所示，在图3的基础上，所述磁集成电路100还包括开关模块80，所述第一输出电路41的第二端通过所述开关模块80与所述第三输出电路43的第二端连接。

开关模块80可以包括：二极管、三极管、金属氧化物半导体(metal-oxide-semiconductor，MOS)场效应晶体管中的任一种或者至少两种的组合。例如，开关模块80可以是二极管。

本申请实施例中，在磁集成变压器10和DC/DC转换器50均出现故障的情况下，第一电池61和第三电池63之间可以通过开关模块80给对方充电，从而保证低压电池(第一电池61和第三电池63)的正常供电。比如，第一电池61的电量较多，第三电池63的电量较少，第一电池61的电量大于第三电池63的电量时，可以控制开关模块80导通，实现第一电池61向第三电池63充电。比如，第一电池61的电量较少，第三电池63的电量较多，第一电池61的电量小于第三电池63的电量时，可以控制开关模块80导通，实现第三电池63向第一电池61充电。

请参阅图5，图5是本申请实施例提供的另一种磁集成电路的结构示意图。图5是在图4的基础上得到的，如图5所示，在图4的基础上，第一输出电路41的第二端连接第一负载91，第三输出电路43的第二端连接第二负载92。

第一负载91、第二负载92可以是电容、电阻、电感中的至少一种组成的负载。比如，第一负载91、第二负载92可以包括车辆上的电子控制单元(electronic control unit，ECU)，ECU可以包括车机、音乐播放器、雨刮器、转向模块、刹车模块中的至少一种。如果转向模块、刹车模块等对车辆行驶安全影响较大的负载失去供电，则会严重影响车辆的驾驶安全。可以通过保证低压电池(第一电池61和第三电池63)的正常供电，从而保证第一负载91、第二负载92的供电，进而提高车辆的驾驶安全。

请参阅图6，图6是本申请实施例提供的另一种磁集成电路的结构示意图。如图6所示，在图5的基础上，图6省略了第三电池63。由于有开关模块80，第一电池61可以通过开关模块80向第二负载92供电。

请参阅图7，图7是本申请实施例提供的另一种磁集成电路的结构示意图。如图7所示，在图5的基础上，图7省略了第一电池61。由于有开关模块80，第三电池63可以通过开关模块80向第一负载91供电。

请参阅图8，图8是本申请实施例提供的另一种磁集成电路的结构示意图。图8是在图5的基础上得到的，如图8所示，在图5的基础上，磁集成电路100还包括第一转换电路101，第二开关器件32和第一输出电路41之间通过第一转换电路101连接。

第一转换电路101，可以是升压电路或者降压电路。升压电路可以是Boost电路，降压电路可以是Buck电路。第一转换电路101可以将电压转换为合适的电压为第一电池61和第一负载91供电。

可选的，所述磁集成电路还包括第二转换电路，所述第三开关器件和第二输出电路之间通过所述第二转换电路连接。

第二转换电路，可以是升压电路或者降压电路。升压电路可以是Boost电路，降压电路可以是Buck电路。第二转换电路可以将电压转换为合适的电压为第二电池供电。

可选的，所述磁集成电路还包括第三转换电路，所述第五开关器件和第三输出电路之间通过所述第三转换电路连接。

第三转换电路，可以是升压电路或者降压电路。升压电路可以是Boost电路，降压电路可以是Buck电路。第三转换电路可以将电压转换为合适的电压为第三电池和第二负载电。

本申请实施例还提供一种电动汽车。该电动汽车可以包括上述磁集成电路、充电设备和第二电池。该电动汽车还可以包括控制器，控制器可以控制该磁集成电路的第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件中的开关管的导通和关断，从而控制该磁集成电路对第二电池的充电。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的磁集成电路及电动汽车，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的磁集成电路实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

Claims (10)

1.一种磁集成电路，其特征在于，包括磁集成变压器、交流转直流电路、第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第一输出电路、第二输出电路、第三输出电路、DC/DC转换器，所述磁集成变压器包括第一绕组、第二绕组和第三绕组；

所述交流转直流电路的输出端连接第一开关器件的第一端，所述第一开关器件的第二端连接所述第一绕组，所述第二绕组连接所述第二开关器件的第一端，所述第二开关器件的第二端连接所述第一输出电路的第一端，所述第三绕组连接所述第三开关器件的第一端，所述第三开关器件的第二端连接所述第二输出电路的第一端和所述DC/DC转换器的第一端，所述DC/DC转换器的第二端连接所述第三输出电路的第一端；所述第一输出电路的第二端连接第一电池和/或第一负载，所述第二输出电路的第二端连接第二电池，所述第三输出电路的第二端连接第三电池和/或第二负载；所述第二电池的电压大于所述第一电池的电压，所述第二电池的电压大于所述第三电池的电压；

所述交流转直流电路、所述第一开关器件、所述第一绕组、所述第三绕组、所述第三开关器件和所述第二输出电路组成车载充电电路；所述第二输出电路、所述第三开关器件、所述第三绕组、所述第二绕组、所述第二开关器件和所述第一输出电路组成第一DC/DC转换电路；所述第二输出电路、所述DC/DC转换器和所述第三输出电路组成第二DC/DC转换电路。

2.根据权利要求1所述的磁集成电路，其特征在于，所述交流转直流电路的输入端连接充电设备，所述充电设备用于通过所述车载充电电路向所述第二电池充电。

3.根据权利要求1所述的磁集成电路，其特征在于，所述磁集成电路还包括开关模块，所述第一输出电路的第二端通过所述开关模块与所述第三输出电路的第二端连接。

4.根据权利要求3所述的磁集成电路，其特征在于，所述开关模块包括：二极管、三极管、金属氧化物半导体场效应晶体管中的任一种或者至少两种的组合。

5.根据权利要求1～4任一项所述的磁集成电路，其特征在于，所述交流转直流电路包括输入电路和功率因数校正PFC电路；所述输入电路的输出端连接所述PFC电路的第一端，所述PFC电路的第二端连接所述第一开关器件的第一端。

6.根据权利要求1～4任一项所述的磁集成电路，其特征在于，所述DC/DC转换器包括：第一变压器、第四开关器件和第五开关器件；所述第一变压器包括第四绕组和第五绕组，所述第三开关器件的第二端连接所述第四开关器件的第一端，所述第四开关器件的第二端连接所述第四绕组，所述第五绕组连接所述第五开关器件的第一端，所述第五开关器件的第二端连接所述第三输出电路的第一端。

7.根据权利要求1～4任一项所述的磁集成电路，其特征在于，所述磁集成电路还包括第一转换电路，所述第二开关器件和第一输出电路之间通过所述第一转换电路连接。

8.根据权利要求1～4任一项所述的磁集成电路，其特征在于，所述磁集成电路还包括第二转换电路，所述第三开关器件和第二输出电路之间通过所述第二转换电路连接。

9.根据权利要求6所述的磁集成电路，其特征在于，所述磁集成电路还包括第三转换电路，所述第五开关器件和第三输出电路之间通过所述第三转换电路连接。

10.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的磁集成电路、充电设备和第二电池。