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      一種高可靠性恒流車載dcdc變換器的制造方法

      文檔序號(hào):8668436閱讀:303來(lái)源:國(guó)知局
      一種高可靠性恒流車載dcdc變換器的制造方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本實(shí)用新型涉及汽車電子技術(shù)領(lǐng)域,尤其是一種高可靠性恒流車載DCDC變換器。
      【背景技術(shù)】
      [0002]國(guó)內(nèi)DCDC變換器主要集中應(yīng)用于計(jì)算機(jī),工業(yè)儀表,航天和自控設(shè)備等領(lǐng)域,尤其6?25W變換器的應(yīng)用最廣泛。2000年以后,隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展和PWM開關(guān)技術(shù)趨于成熟,DCDC變換器已批量商業(yè)化生產(chǎn),而且功率提升和開關(guān)頻率提高成為其發(fā)展的必然趨勢(shì)。然而車載DCDC變換器技術(shù)在國(guó)內(nèi)仍然處于研發(fā)階段,還沒(méi)有形成可實(shí)際批量化應(yīng)用的產(chǎn)品。
      [0003]車載D⑶C變換器將電動(dòng)汽車配置的動(dòng)力電池標(biāo)稱輸出(一般在300V左右)直流電壓變換為可變的直流電壓,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)或輔助驅(qū)動(dòng)汽車(包括:電動(dòng)汽車EV或混合電動(dòng)汽車HEV)的二次電源模塊中。
      [0004]車載DCDC變換器是一種電壓變換裝置,其主要用途為在整車電氣構(gòu)架下的不同車載電網(wǎng)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電壓變換和匹配,這里的車載DC/DC變換器特指在新能源汽車領(lǐng)域中廣泛使用的高壓到低壓的變換器。根據(jù)不同的輸入電壓,車載DCDC變換器主要有兩種:300V DC/DC變換器和144V DC/DC變換器,而輸出電壓一般為14V,當(dāng)然,可根據(jù)整車負(fù)載情況的變化對(duì)輸出電壓進(jìn)行靈活配置,配置范圍分布在Iiv到16伏之間。車載DCDC變換器主要功能是采用典型的橋式拓?fù)渎?lián)接和PI控制方式將高壓母線電壓轉(zhuǎn)換成低壓母線電壓,并實(shí)現(xiàn)電流或電壓的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)而供整車負(fù)載使用。
      [0005]現(xiàn)有的ECDC變換器主要應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域,存在以下不足或缺點(diǎn):
      [0006]1)D⑶C變換器的設(shè)計(jì)只能滿足工業(yè)級(jí)需要,而達(dá)不到汽車級(jí)復(fù)雜,多變和極限工況的要求;
      [0007]2)現(xiàn)有產(chǎn)品穩(wěn)定性、可靠性和耐久性有待于提高。
      【實(shí)用新型內(nèi)容】
      [0008]本實(shí)用新型的目的在于提供一種D⑶C功率變換器,用于增強(qiáng)控制電路模塊和功率電路模塊的運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性和耐久性,提高功率密度和變換效率,拓寬車型適應(yīng)范圍并實(shí)現(xiàn)成本優(yōu)化。
      [0009]為了達(dá)到上述目的,本實(shí)用新型提供了一種高可靠性恒流車載DCDC變換器,包括:
      [0010]控制電路模塊,所述控制電路模塊包括單片機(jī)系統(tǒng)和輔助電源,所述單片機(jī)系統(tǒng)與輔助電源連接;
      [0011]功率電路模塊,所述單片機(jī)系統(tǒng)與功率電路模塊連接,所述功率電路模塊包括主電路和反饋控制系統(tǒng),所述主電路包括:
      [0012]橋式電路、變壓器和整流電路,高壓電池包與橋式電路連接,所述橋式電路包括多個(gè)功率開關(guān)管,所述橋式電路與變壓器連接,所述變壓器與整流電路連接,所述高壓電池包產(chǎn)生的直流電經(jīng)所述橋式電路逆變?yōu)榻涣麟娨则?qū)動(dòng)所述變壓器,經(jīng)所述變壓器變壓后的交流電通過(guò)所述整流電路整流形成低壓直流輸出,獲取所述主電路的輸入電流測(cè)量信號(hào)和輸出電壓測(cè)量信號(hào),設(shè)定輸入電流和輸出電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系表,將所述對(duì)應(yīng)關(guān)系表輸入所述單片機(jī)系統(tǒng)中,所述單片機(jī)系統(tǒng)根據(jù)所述輸入電流測(cè)量信號(hào)和所述對(duì)應(yīng)關(guān)系表產(chǎn)生所述輸出電流測(cè)量信號(hào),所述反饋控制系統(tǒng)包括:
      [0013]第一減法器、第二減法器、第三減法器、第一比較器、第二比較器、PWM調(diào)節(jié)器和驅(qū)動(dòng)電路,所述第一減法器的輸入端分別輸入設(shè)定的輸出電壓參考信號(hào)以及所述輸出電壓測(cè)量信號(hào),其輸出端為輸出電壓誤差信號(hào),所述第二減法器的輸出端分別輸入設(shè)定的輸出電流參考信號(hào)以及所述輸出電流測(cè)量信號(hào),其輸出端為輸出電流誤差信號(hào),取所述輸出電壓誤差信號(hào)和輸出電流誤差信號(hào)中最小的誤差信號(hào),并將該最小的誤差信號(hào)輸入所述第三減法器的第一輸入端,所述第三減法器的第二輸入端為所述輸入電流測(cè)量信號(hào),其輸出端與所述PWM調(diào)節(jié)器的一輸入端連接,所述第一比較器的輸入端分別輸入設(shè)定的逐個(gè)周期電流限制信號(hào)以及所述輸入電流測(cè)量信號(hào),其輸出端與所述PWM調(diào)節(jié)器的另一輸入端連接,所述第二比較器的輸入端分別為設(shè)定的電流保護(hù)參考信號(hào)以及所述輸入電流測(cè)量信號(hào),其輸出端與所述驅(qū)動(dòng)電路的使能端連接,所述PWM調(diào)節(jié)器的輸出端輸出PWM信號(hào),所述PWM信號(hào)經(jīng)所述驅(qū)動(dòng)電路輸入所述功率開關(guān)管的柵極。
      [0014]進(jìn)一步地,所述橋式電路為半橋電路或全橋電路。
      [0015]進(jìn)一步地,所述橋式電路為全橋電路,所述橋式電路包括第一功率開關(guān)管、第二功率開關(guān)管、第三功率開關(guān)管和第四功率開關(guān)管,所述第一功率開關(guān)管的源極分別與第二功率開關(guān)管的漏極以及變壓器的一輸入端連接,所述第三功率開關(guān)管的源極分別與第四功率開關(guān)管的漏極以及變壓器的另一輸入端連接,所述第一功率開關(guān)管的漏極與第三功率開關(guān)管的漏極連接,所述第二功率開關(guān)管的源極與第四功率開關(guān)管的源極連接,所述高壓電池包的陽(yáng)極與第一功率開關(guān)管的漏極連接,其陰極與第二功率開關(guān)管的源極連接。
      [0016]進(jìn)一步地,所述主電路還包括第一電容、第二電容和第三電容,所述第一電容一端和第二電容一端連接并接地,所述第一電容另一端與高壓電池包的陽(yáng)極連接,所述第二電容另一端與高壓電池包的陰極連接,所述第三電容的一端與高壓電池包的陽(yáng)極連接,其另一端與高壓電池包的陰極連接。
      [0017]進(jìn)一步地,所述主電路還包括第一電感和第四電容,所述第一電感和第四電容連接,所述整流電路包括第一整流二極管和第二整流二極管,所述變壓器的第一端依次通過(guò)所述第一電感、第四電容和第一整流二極管與所述變壓器的第二端連接,所述第一整流二極管的陰極與所述變壓器的第二端連接,所述變壓器的第一端還依次通過(guò)所述第一電感、第四電容和第二整流二極管與所述變壓器的第三端連接,所述第二整流二極管的陰極與所述變壓器的第三端連接,所述第一整流二極管的陽(yáng)極與第二整流二極管的陽(yáng)極連接。
      [0018]進(jìn)一步地,所述反饋控制系統(tǒng)還包括加法器,所述加法器的輸入端分別為設(shè)定的補(bǔ)償信號(hào)以及所述輸入電流測(cè)量信號(hào),其輸出端與所述第三減法器的第二輸入端連接。
      [0019]進(jìn)一步地,所述補(bǔ)償信號(hào)為斜坡補(bǔ)償信號(hào)。
      [0020]本實(shí)用新型針對(duì)多變的載荷工況,嚴(yán)苛的設(shè)計(jì)指標(biāo)和復(fù)雜的車型環(huán)境,采用高容量的高頻開關(guān)技術(shù)以及全新的恒流環(huán)拓?fù)潆娐吩O(shè)計(jì),設(shè)計(jì)了 DCDC變換器,本實(shí)用新型的有?效果是:
      [0021]根據(jù)輸出電壓誤差信號(hào)和輸出電流誤差信號(hào)中的最小誤差信號(hào)以及輸入電流測(cè)量信號(hào)獲得PWM信號(hào),用于控制功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài),取得了高功率密度,高穩(wěn)定電壓輸出和高變換效率的效果;
      [0022]根據(jù)板級(jí)輸入和輸出的溫度和電流傳感器信號(hào),結(jié)合與整車CAN通訊的點(diǎn)火和故障信號(hào),根據(jù)恒流環(huán)模塊和峰值電流控制模塊實(shí)現(xiàn)了基于峰值電流控制的恒流環(huán)控制策略,較好地解決了 DCDC變換器的智能化控制問(wèn)題;
      [0023]采用了隔離功率電路模塊和控制電路模塊的電路設(shè)計(jì)方式,從而實(shí)現(xiàn)了高壓輸入和低壓輸出的安全隔離,使得DCDC功率管工作效率高而穩(wěn)定,滿足了 DCDC變換器工作可靠性的技術(shù)要求;
      [0024]采用單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了根據(jù)輸入電流測(cè)量信號(hào)和對(duì)應(yīng)關(guān)系表產(chǎn)生輸出電流測(cè)量信號(hào),省去了對(duì)輸出電流的直接探測(cè)而設(shè)置的較多硬件裝置,節(jié)省了成本;
      [0025]通過(guò)逐個(gè)周期電流限制模塊對(duì)DCDC的橋式電路輸入側(cè)電流作逐個(gè)周期的電流限制,一旦發(fā)生過(guò)流的情況,便立即限制驅(qū)動(dòng)PWM占空比,從而限制輸出電流,使D⑶C變換器保持工作在安全模式下,既保證了系統(tǒng)的可靠性又兼顧了整車對(duì)DCDC的功能要求;
      [0026]通過(guò)短路保護(hù)模塊使得主電路一旦發(fā)生短路過(guò)流,就直接關(guān)閉D⑶C變換器并上報(bào)短路故障,提高了 DCDC變換器的安全性。
      【附圖說(shuō)明】
      [0027]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的高可靠性恒流車載DCDC變換器功能框圖;
      [0028]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的高可靠性恒流車載DCDC變換器內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖;
      [0029]圖3a為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的高可靠性恒流車載DCDC變換器的橋式電路的主電路的拓?fù)鋱D;
      [0030]圖3b為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的高可靠性恒流車載DCDC變換器的橋式電路的反饋控制系統(tǒng)的拓?fù)鋱D;
      [0031]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的在相同輸入電壓下效率和負(fù)載電流的曲線圖;
      [0032]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的在相同輸入電壓下輸出電壓和負(fù)載電流的曲線圖;
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