车载DC-DC控制电路、控制方法及电动汽车与流程

    专利查询2025-12-02  1


    本技术属于电动汽车,尤其涉及一种车载dc-dc控制电路、控制方法及电动汽车。


    背景技术:

    1、目前随着新能源汽车快速发展,车载dc-dc的可靠性愈发得到重视。车载dc-dc变换器为用于将电动汽车高压电池能量转换为低压电池能量,或者将低压电池上的低电压变换为高压电池上的高电压。在车载dc-dc变换器工作期间,有可能发生冲击电流、冲击电压等干扰,还有可能引起部分器件无法正常工作,如开关管损耗过大、驱动芯片损坏、或变压器磁饱和等问题,而影响车载dc-dc变换器的可靠性。

    2、尤其在电动汽车的高压侧,设备繁多,极端间歇性负载或故障工况,可能导致电压快速跃升或跌落,该电压的突变可能造成车载dcdc质量风险的问题。

    3、上述陈述仅用于提供与本技术有关的背景技术信息,除非在此指出,否则在本部分中描述的内容对于本技术其它部分内容而言不是现有技术。


    技术实现思路

    1、本发明提出的车载dc-dc控制电路、控制方法及电动汽车,在动态启机过程中,先进行电容预充阶段、再进行带限制的闭环启机阶段,同时通过电压检测器实时检测第一电容两端的输入电压,根据输入电容c1的电压逐控制周期修正输入过压、欠压的保护值。一定程度上解决了整车高压母线电压快速跃升或跌落而可能造成车载dcdc质量风险的问题。

    2、本技术方案可以有效规避高压快速波动造成的车载dcdc功率器件损坏风险。

    3、此外,本技术可控制电路中整流电路的mos开关管应力保持在需求范围内,提高了车载dc-dc变换器的工作可靠性。

    4、根据本技术实施例的第一个方面,提供了一种车载dc-dc控制电路,包括dc-dc变换器、电压检测器以及控制器;dc-dc变换器包括依次连接的第一电容、桥式电路、第一电感、变压器、整流电路、钳位吸收电路以及第二电容;第一电容与桥式电路并联,第一电容两端电压决定变压器原边侧电压以及变压器副边侧电压;

    5、控制器连接电压检测器;

    6、控制器用于控制dc-dc变换器依次进入启机过程的预充阶段、软启阶段以及工作阶段;

    7、控制器用于在预充阶段、软启阶段以及工作阶段,通过电压检测器实时检测第一电容两端的输入电压;根据第一电容的电压值逐周期修正过压保护值和欠压保护值,当监测到第一电容两侧的电压值处于过压保护值和欠压保护值之间时,使桥式电路的开关管、整流电路的开关管以及钳位吸收电路的开关管处于可导通状态;否则,停止当前工作;

    8、其中,在预充阶段,将钳位吸收电路中的第三电容的电压充至第一电压区间;

    9、在软启阶段,设定dc-dc变换器原边侧驱动电压的最小脉宽;闭环启机时,原边侧驱动电压的初始脉宽从最小脉宽开始启机工作,并限制脉宽突变在阈值内。

    10、在本技术一些实施方式中,桥式电路连接第一电感后,连接变压器原边绕组;

    11、桥式电路包括并联的第一桥臂与第二桥臂;第一桥臂与第二桥臂的两端接收变压器原边侧的输入电压或输出电压;第一桥臂包括第一开关管和第四开关管,第二桥臂包括第三开关管和第二开关管;

    12、第一开关桥臂的共节点连接变压器原边绕组的一端,第二开关桥臂的共节点连接第一电感后,连接变压器原边绕组的另一端。

    13、在本技术一些实施方式中,整流电路连接于变压器副边绕组的两端与接地之间;变压器副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组,第一副边绕组和第二副边绕组的连接点为变压器中心抽头;

    14、整流电路包括第一整流管、第二整流管和第二电感;

    15、变压器副边绕组的两端分别连接第一整流管一端以及第二整流管一端,第一整流管另一端以及第二整流管另一端接地;变压器中心抽头连接第二电感后连接第二电容的一端,第二电容的另一端接地。

    16、在本技术一些实施方式中,钳位吸收电路连接于变压器副边侧绕组的两端与接地之间;变压器副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组,第一副边绕组和第二副边绕组的连接点为变压器中心抽头;

    17、钳位吸收电路包括第一钳位开关管、第二钳位开关管以及第三电容;

    18、变压器副边绕组的两端分别连接第一钳位开关管一端和第二钳位开关管一端;第一钳位开关管和第二钳位开关管的另一端相连接后,连接第三电容的第一端,第三电容的第二端接地。

    19、在本技术一些实施方式中,根据第一电容的电压值逐周期修正过压保护值和欠压保护值,包括:

    20、当输入电压跃升时,得到dc-dc变换器冲击路径的等效电路;

    21、根据dc-dc变换器冲击路径的等效电路,确定输入电压的允许波动值;允许波动值的计算公式为:

    22、;

    23、其中,的值取决于桥式电路以及钳位吸收电路中所有开关管的通流能力;

    24、其中,l为第一电感l1、变压器原边线路电感、变压器副边线路电感折算至原边侧感量的总和;c为c3折算至原边的容量;

    25、根据输入电压的允许波动值,修正过压保护值和欠压保护值,得到过压保护值为v+,欠压保护值为v-;v为当前输入电压。

    26、在本技术一些实施方式中,将钳位吸收电路中的第三电容的电压充至第一电压区间,包括:

    27、通过桥式电路的开关管小占空比对第三电容进行充电,使第三电容的预充电压处于第一电压区间内;

    28、第一电压区间计算公式为:

    29、<()/n*2;

    30、其中,为第三电容的预充电压,v为当前输入电压,为输入电压的允许波动值, n为变压器匝数比。

    31、在本技术一些实施方式中,设定dc-dc变换器原边侧驱动电压的最小脉宽,包括:

    32、确定钳位吸收电路中开关管的最小导通时间,以及确定钳位吸收电路中开关管相对桥式电路中开关管的滞后开通死区以及超前关断死区;

    33、叠加最小导通时间、滞后开通死区以及超前关断死区,确定最小脉宽。

    34、根据本技术实施例的第二个方面,提供了一种应用于车载dc-dc控制电路的车载dc-dc控制方法,车载dc-dc控制电路包括dc-dc变换器、电压检测器以及控制器;dc-dc变换器包括依次连接的第一电容、桥式电路、第一电感、变压器、整流电路、钳位吸收电路以及第二电容;第一电容与桥式电路并联,第一电容两端电压决定变压器原边侧电压以及变压器副边侧电压;

    35、控制方法包括以下步骤:

    36、使dc-dc变换器的启机过程先进入预充阶段,将钳位吸收电路中的第三电容的电压充至第一电压区间;

    37、使dc-dc变换器的启机过程再进入软启阶段,设定dc-dc变换器原边侧驱动电压的最小脉宽;

    38、闭环启机时,原边侧驱动电压的初始脉宽从最小脉宽开始启机工作,并限制脉宽突变在阈值内;

    39、使dc-dc变换器进入工作阶段;

    40、在预充阶段、软启阶段以及工作阶段,通过电压检测器实时检测第一电容两端的输入电压;根据第一电容的电压值逐周期修正过压保护值和欠压保护值,当监测到第一电容两侧的电压值处于过压保护值和欠压保护值之间时,使桥式电路的开关管、整流电路的开关管以及钳位吸收电路的开关管处于可导通状态;否则,停止当前工作。

    41、根据本技术实施例的第三个方面,提供了一种车载dc-dc控制装置,包括:

    42、存储单元,用于存储可执行指令;以及

    43、处理单元,用于与存储器连接以执行可执行指令从而完成上述的控制方法。

    44、根据本技术实施例的第四个方面,提供了一种电动汽车,包括上述的任一项车载dc-dc控制电路。

    45、采用本技术的车载dc-dc控制电路、控制方法以及电动汽车,控制器通过电压检测器实时检测第一电容两端的输入电压,当监测到所述第一电容两侧的电压值处于所述过压保护值和欠压保护值之间时,使所述桥式电路所有的开关管、所述整流电路所有的开关管以及所述钳位吸收电路所有的开关管处于可导通状态;本技术在动态启机过程中,先进行电容预充阶段、再进行带限制的闭环启机阶段,同时通过电压检测器实时检测第一电容两端的输入电压,根据输入电容c1的电压逐控制周期修正输入过压、欠压的保护值,一定程度上解决了整车高压母线电压快速跃升或跌落而可能造成车载dcdc质量风险的问题。


    技术特征:

    1.一种车载dc-dc控制电路,其特征在于,包括dc-dc变换器、电压检测器以及控制器;所述dc-dc变换器包括依次连接的第一电容、桥式电路、第一电感、变压器、整流电路、钳位吸收电路以及第二电容;所述第一电容与所述桥式电路并联,所述第一电容两端电压决定所述变压器原边侧电压以及所述变压器副边侧电压;

    2.根据权利要求1所述的车载dc-dc控制电路,其特征在于,所述桥式电路连接所述第一电感后,连接所述变压器原边绕组;

    3.根据权利要求1所述的车载dc-dc控制电路,其特征在于,所述整流电路连接于所述变压器副边绕组的两端与接地之间;所述变压器副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组,所述第一副边绕组和第二副边绕组的连接点为变压器中心抽头;

    4.根据权利要求1所述的车载dc-dc控制电路,其特征在于,所述钳位吸收电路连接于所述变压器副边侧绕组的两端与接地之间;所述变压器副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组,所述第一副边绕组和第二副边绕组的连接点为变压器中心抽头;

    5.根据权利要求1所述的车载dc-dc控制电路,其特征在于,所述根据所述第一电容的电压值逐周期修正过压保护值和欠压保护值,包括:

    6.根据权利要求1所述的车载dc-dc控制电路,其特征在于,所述将钳位吸收电路中的第三电容的电压充至第一电压区间,包括:

    7.根据权利要求1所述的车载dc-dc控制电路,其特征在于,所述设定所述dc-dc变换器原边侧驱动电压的最小脉宽,包括:

    8.一种应用于车载dc-dc控制电路的车载dc-dc控制方法,其特征在于,所述车载dc-dc控制电路包括dc-dc变换器、电压检测器以及控制器;所述dc-dc变换器包括依次连接的第一电容、桥式电路、第一电感、变压器、整流电路、钳位吸收电路以及第二电容;所述第一电容与所述桥式电路并联,所述第一电容两端电压决定所述变压器原边侧电压以及所述变压器副边侧电压;

    9.一种车载dc-dc控制装置,其特征在于,包括:

    10.一种电动汽车,其特征在于,包括权利要求1-7任一项所述的车载dc-dc控制电路。


    技术总结
    本申请提供了一种车载DC‑DC控制电路、控制方法以及电动汽车,控制器用于根据所述第一电容的电压值逐周期修正得到过压保护值和欠压保护值;通过电压检测器实时检测第一电容两端的输入电压;当监测到所述第一电容两侧的电压值处于所述过压保护值和欠压保护值之间时,使所述桥式电路的开关管、所述整流电路的开关管以及所述钳位吸收电路的开关管处于可导通状态;在动态启机过程中,先进行电容预充阶段、再进行带限制的闭环启机阶段。本申请一定程度上解决了整车高压母线电压快速跃升或跌落而可能造成车载DC‑DC质量风险的问题。

    技术研发人员:邵庆辉,季文山,付瑜
    受保护的技术使用者:常州是为电子有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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