用于控制dc-dc轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)和方法，包括微型計算機(jī)，用于通過將輸入限制功率值除以輸入電壓值來獲得輸入限制電流值。轉(zhuǎn)換電路將輸入限制電流值換算為限制電壓值。電壓控制電路基于輸出電壓值和參考電壓值獲得控制電壓值，并將限制電壓值限定為控制電壓限制值。電流控制電路基于控制電壓值生成脈寬調(diào)制（PWM）控制信號。
【專利說明】用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于控制直流DC-DC轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)和方法，其限制用于環(huán)境友好車輛 中的DC-DC轉(zhuǎn)換器的最大輸出或最大輸入。

【背景技術(shù)】
[0002] 以往，已使用輸出電流限制法來限制DC-DC轉(zhuǎn)換器的最大輸出。該方法使用微型 計算機(jī)根據(jù)輸出電流來限制最大輸出電壓，定義為
[0003] 上述方法使得能夠容易實(shí)施，其中微型計算機(jī)生成電壓指令。然而，上述方法需要 輸出電流傳感器或者由輸入電流計算輸出電流，因此限制性能，例如反應(yīng)性慢。
[0004] 使用輸入電流的輸出限制方法限制最大輸入，因?yàn)樽畲筝斎胧艿较拗?，則輸出與 受限輸入成比例地受到限制。
[0005] 使用設(shè)計較好的控制器，電壓控制器的輸出值與其輸入電流相等。因此，控制器通 過控制輸入電流來限制最大輸入電流，由此限制最大輸入(功率)。
[0006] 通過使用控制器的內(nèi)部狀態(tài)系統(tǒng)，高速性能與控制性能成比例。而且，通過控制電 流，該系統(tǒng)消除了單獨(dú)的傳感器并實(shí)施數(shù)字控制。然而，在模擬控制的情況下，需要響應(yīng)于 輸入電壓限制電流指令的電路和不管輸入電壓而將電流限制為最大電流的方案。
[0007] 前述內(nèi)容僅意在幫助更好地理解本發(fā)明的背景，而不意在表明本發(fā)明落入本領(lǐng)域 技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的范圍內(nèi)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 因此，已考慮現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問題作出本發(fā)明，并且本發(fā)明提供了用于控 制直流DC-DC轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)和方法，其限制用于環(huán)境友好車輛中的DC-DC轉(zhuǎn)換器的最大輸 出或最大輸入。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，用于控制直流DC-DC轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)包括用于通過將輸入限 制功率值除以輸入電壓值來獲得輸入限制電流值的微型計算機(jī)。轉(zhuǎn)換電路將輸入限制電流 值換算為限制電壓值，并且電壓控制電路基于輸出電壓值和參考電壓值獲得控制電壓值并 將限制電壓值限定為控制電壓限制值。電流控制電路基于控制電壓值生成脈寬調(diào)制（PWM) 控制信號。
[0010] 轉(zhuǎn)換電路可具有預(yù)定電壓范圍，并且通過在預(yù)定電壓范圍內(nèi)對輸入限制電流值進(jìn) 行換算來獲得限制電壓值。
[0011] 電流控制電路可生成PWM控制信號以控制橋式轉(zhuǎn)換器，由此控制輸入電流。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)包括用于通過將輸出限制 功率值除以輸出電壓值來獲得輸出限制電流值的微型計算機(jī)。轉(zhuǎn)換電路將輸出限制電流值 換算為限制電壓值，并且電壓控制電路基于輸出電壓值和參考電壓值獲得控制電壓值并將 限制電壓值限定為控制電壓限制值。電流控制電路基于控制電壓值生成脈寬調(diào)制（PWM)控 制信號。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的方法包括：通過將輸入限制功 率值除以輸入電壓值來獲得輸入限制電流值；將輸入限制電流值換算為限制電壓值；基于 參考電壓值和反饋輸出電壓值獲得控制電壓值，并將限制電壓值限定為控制電壓限制值； 以及基于控制電壓值生成用于橋式轉(zhuǎn)換器的脈寬調(diào)制（PWM)控制信號。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的方法包括：通過將輸出限制功 率值除以輸出電壓值來獲得輸出限制電流值；將輸出限制電流值換算為限制電壓值；基于 參考電壓值和反饋輸出電壓值獲得控制電壓值，并將限制電壓值設(shè)定為控制電壓限制值； 以及基于控制電壓值生成用于橋式轉(zhuǎn)換器的脈寬調(diào)制（PWM)控制信號。
[0015] 如上所述的用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)和方法分別具有使用電流控制器傳感 器和電流指令，由此消除單獨(dú)的傳感器并提供與電流控制性能相同水平的高性能反應(yīng)性的 優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 根據(jù)以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)說明，將更清楚地理解本發(fā)明的上述和其它目的、 特征和優(yōu)點(diǎn)。
[0017] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)的圖。
[0018] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)的圖。
[0019] 圖3是示出DC-DC轉(zhuǎn)換器的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 在下文中，將參考附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)和方 法的實(shí)施方式。
[0021] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)的圖，且 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)的圖。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的DC-DC轉(zhuǎn)換器控制系統(tǒng)包括微型計算機(jī)100,用于通過將輸入限制 功率值除以輸入電壓值來獲得輸入限制電流值。轉(zhuǎn)換電路200將輸入限制電流值換算為限 制電壓值，并且電壓控制電路300基于輸出電壓值和參考電壓值獲得控制電壓值并將限制 電壓值限定為控制電壓限制值。電流控制電路400基于控制電壓值生成脈寬調(diào)制（PWM)控 制信號。
[0023] 本發(fā)明提出一種將數(shù)字控制應(yīng)用于模擬方案的方法。本發(fā)明的電路是使用微型計 算機(jī)限制最大輸入（I =P /'或％ )，并且在用于向電壓控制電路的誤差放大器(運(yùn)算放 大器：0P Amp)供電的引腳（pin)處電壓發(fā)生變化的電路。該方法將Amp的輸出限制為電源 電壓，因此，基于微型計算機(jī)的輸出的Amp的最大電壓以及電流控制電路的最大電流受到 限制。
[0024] DC-DC轉(zhuǎn)換器通過限制輸入功率或輸出功率來保護(hù)電路。將輸入電流值控制在其 限值內(nèi)，因?yàn)镈C-DC轉(zhuǎn)換器通常通過控制輸入電流來限制輸出功率。圖3示出DC-DC轉(zhuǎn)換 器，其中輸入功率V λ*Iλ或輸出功率1*1 &受到限制以便限定最大限值。
[0025] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)的圖，其中計 算功率限值。為了限制輸入功率，微型計算機(jī)通過傳感器接收輸入電壓值 '，將輸入限制功 率值除以輸入電壓值，然后獲得輸入限制電流值（I =P /% )。
[0026] 轉(zhuǎn)換電路將獲得的輸入限制電流值I _換算為限制電壓值Vs _。而且，轉(zhuǎn)換電路 將換算的限制電壓值限定為控制電壓限制值\以控制電流控制電路，由此限制輸入電流不 超過所需的最大值。
[0027] 電壓控制電路通過切換橋式轉(zhuǎn)換器生成電壓指令以控制用于控制輸入電流的電 流控制電路，并基于輸出電壓值I和參考電壓值^^獲得控制電壓值V it)而且，將限制電 壓值Vsj制用作控制電壓限制值。
[0028] 電流控制電路響應(yīng)于所獲得的控制電壓值生成脈寬調(diào)制（PWM)控制信號以控制橋 式轉(zhuǎn)換器，并且使用PWM控制信號將輸入電流控制為期望值，由此限定輸入電流限值并保 護(hù)電路。
[0029] 轉(zhuǎn)換電路可具有預(yù)定電壓范圍且可在該電壓范圍內(nèi)對輸入限制電流值進(jìn)行換算， 由此獲得限制電壓值。參考圖1，在〇?5V的電壓范圍內(nèi)換算輸入限制電流值，然后獲得限 制電壓值。電流控制電路通過生成PWM控制信號控制橋式轉(zhuǎn)換器，由此控制輸入電流。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的方法包括通過將輸入限制功率值除以輸入電 壓值來獲得輸入限制電流值的第一步驟。第二步驟將輸入限制電流值換算為限制電壓值。 第三步驟基于參考電壓值和反饋輸出電壓值獲得控制電壓值并將限制電壓值限定為控制 電壓限制值。第四步驟基于控制電壓值生成用于橋式轉(zhuǎn)換器的PWM控制信號。
[0031] 如上所述，微型計算機(jī)可通過將輸入限制功率值除以輸入電壓值來獲得輸入限制 電流值。轉(zhuǎn)換電路可將輸入限制電流值換算為限制電壓值。電壓控制電路可基于參考電壓 值和反饋輸出電壓值獲得控制電壓值并將限制電壓值限定為控制電壓限制值。電流控制電 路可基于控制電壓值生成用于橋式轉(zhuǎn)換器的PWM控制信號。
[0032] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)的圖。根 據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的DC-DC轉(zhuǎn)換器控制系統(tǒng)包括微型計算機(jī)100,用于通過將輸出 限制功率值除以輸出電壓值來獲得輸出限制電流值。轉(zhuǎn)換電路200將輸出限制電流值換算 為限制電壓值，并且電壓控制電路300基于輸出電壓值和參考電壓值獲得控制電壓值并將 限制電壓值限定為控制電壓限制值。在微型計算機(jī)通過將輸出限制功率值除以輸出電壓值 來獲得輸出限制電流值的情況下，電流控制電路400基于控制電壓值生成脈寬調(diào)制（PWM) 控制信號。為限制輸出功率，通過傳感器輸入輸出電壓％，并限制輸出電流（I 。 I _表示輸出限制電流值，且P _表示輸出限制功率值。此處，基于輸出階段限定轉(zhuǎn)換器限 度。
[0033] 轉(zhuǎn)換電路將獲得的輸出限制電流值I _換算為限制電壓值Vs_ _。然后，轉(zhuǎn)換電路 將換算的限制電壓值限定為控制電壓限制值\以控制電流控制電路，由此限制受控制的輸 入電流不超過所需的最大值。
[0034] 具體而言，電壓控制電路通過切換橋式轉(zhuǎn)換器生成電壓指令以控制用于控制輸入 電流的電流控制電路，并基于輸出電壓值I和參考電壓值_#^獲得控制電壓值Vi。而且， 對于控制電壓限制值，使用由電壓控制電路300限定的限制電壓值Vs 。
[0035] 電流控制電路響應(yīng)于所獲得的控制電壓值生成PWM控制信號以控制橋式轉(zhuǎn)換器， 并且使用PWM控制信號將輸入電流控制為期望值，由此限定輸入電流限值并保護(hù)電路。
[0036] 此處，轉(zhuǎn)換電路可具有預(yù)定電壓范圍并可在該電壓范圍內(nèi)對輸出限制電流值進(jìn)行 換算，由此獲得限制電壓值。也就是，在〇?5V的電壓范圍內(nèi)換算輸出限制電流值，然后獲 得限制電壓值。此外，電流控制電路生成PWM控制信號以控制橋式轉(zhuǎn)換器，由此控制輸入電 流。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的方法包括通過將輸出限制功 率值除以輸出電壓值來獲得輸出限制電流值的第一步驟。第二步驟將輸出限制電流值換算 為限制電壓值，并且第三步驟基于參考電壓值和反饋輸出電壓值獲得控制電壓值，并將限 制電壓值設(shè)定為控制電壓限制值。第四步驟基于控制電壓值生成用于橋式轉(zhuǎn)換器的PWM控 制信號。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)和方法分別具有使用電流控制器的 傳感器和電流指令，由此消除單獨(dú)專用的傳感器并提供與電流控制性能相同水平的高性能 反應(yīng)性的優(yōu)點(diǎn)。
[0039] 盡管為了示例說明的目的已公開了本發(fā)明的實(shí)施方式，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員將會 理解的是，可以進(jìn)行各種修改、添加和替換，而不偏離如所附權(quán)利要求中所公開的本發(fā)明的 范圍和精神。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于控制直流DC-DC轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)，包括： 微型計算機(jī)，用于通過將輸入限制功率值除以輸入電壓值來獲得輸入限制電流值； 轉(zhuǎn)換電路，用于將所述輸入限制電流值換算為限制電壓值； 電壓控制電路，用于基于輸出電壓值和參考電壓值獲得控制電壓值，并將所述限制電 壓值限定為控制電壓限制值；以及 電流控制電路，用于基于所述控制電壓值生成脈寬調(diào)制（PWM)控制信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)換電路具有預(yù)定電壓范圍，并且通過在所述 電壓范圍內(nèi)對所述輸入限制電流值進(jìn)行換算來獲得所述限制電壓值。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電流控制電路通過生成所述PWM控制信號來控 制橋式轉(zhuǎn)換器，由此控制輸入電流。
4. 一種用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)，包括： 微型計算機(jī)，用于通過將輸出限制功率值除以輸出電壓值來獲得輸出限制電流值； 轉(zhuǎn)換電路，用于將所述輸出限制電流值換算為限制電壓值； 電壓控制電路，用于基于輸出電壓值和參考電壓值獲得控制電壓值，并將所述限制電 壓值限定為控制電壓限制值；以及 電流控制電路，用于基于所述控制電壓值生成脈寬調(diào)制（PWM)控制信號。
5. -種控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的方法，包括： 通過將輸入限制功率值除以輸入電壓值來獲得輸入限制電流值； 將所述輸入限制電流值換算為限制電壓值； 基于參考電壓值和反饋輸出電壓值獲得控制電壓值，并將所述限制電壓值限定為控制 電壓限制值；以及 基于所述控制電壓值生成用于橋式轉(zhuǎn)換器的脈寬調(diào)制（PWM)控制信號。
6. -種控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的方法，包括： 通過將輸出限制功率值除以輸出電壓值來獲得輸出限制電流值； 將所述輸出限制電流值換算為限制電壓值； 基于參考電壓值和反饋輸出電壓值獲得控制電壓值，并將所述限制電壓值設(shè)定為控制 電壓限制值；以及 基于所述控制電壓值生成用于橋式轉(zhuǎn)換器的脈寬調(diào)制（PWM)控制信號。
【文檔編號】H02M3/155GK104242636SQ201310455914
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月13日
【發(fā)明者】崔遠(yuǎn)景, 張熙崇, 金成奎, 郭武信, 成玄旭, 裴秀炫 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社