[發明專利]用于控制低壓直流?直流轉換器的同步整流器的裝置和方法

在審

• 申請號: 201611070062.5
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN107645237A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 韓大雄;任廷彬;田宰和;李祥圭
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社;起亞自動車株式會社
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司11314
• 代理人: 程偉,王錦陽

相關申請的交叉引用

本申請要求2016年7月20日提交的韓國專利申請第10-2016-0091888號的優先權，該申請的全部內容結合于此用于通過該引用的所有目的。

技術領域

本發明涉及一種用于控制低壓直流-直流(DC-DC)轉換器(LDC)的同步整流器的裝置和方法，更具體而言，涉及這樣一種技術，其能夠有效地防止由設置在環保型車輛內的LDC的同步整流器所產生的反向供電(reverse powering)現象。

背景技術

在本發明中，環保型車輛為通過利用高壓電池驅動電動機來進行驅動的車輛，環保型車輛包括：混合動力電動車輛(HEV)、電動車輛(EV)、插電式混合動力電動車輛(PHEV)、燃料電池電動車輛(FCEV)等。

低壓直流-直流(DC-DC)轉換器(LDC)為將環保型車輛的高壓電池的電壓(200V至400V)逐步降低為低電壓(12V至14V)的設備，所述低電壓可以用于車輛的12V電力負載(車燈、致動器、音頻等)。

LDC控制一次側半導體開關(金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET))，以便將高壓電池的DC電壓(Vin)變換為交流(AC)電壓，利用變壓器(Tr)將經變換的AC電壓變換為低AC電壓(12V至14V)，經由二次側同步整流器(MOSFET)將低AC電壓整流為DC電壓，使經整流的DC電壓通過濾波器(Lf-Cf)，并且隨后將穩定的DC電壓V_o供應至車輛的電力負載。此處，同步整流器可能降低傳導損耗以將LDC的效率大約提高3％至4％。

不同于二極管，同步整流器中的電流可以雙向地流動，并且在LDC的輸出電壓V_o比輔助電池的電壓V_BATT小LDC輸出指令電壓V_ref的情況下，會發生這樣的反向供電現象：LDC的輸出電流I_LDC不流向電力負載，反而流向高壓電池。

電力負載的數量越少，將要發生反向供電現象的概率越高，并且由于反向供電現象瞬時地產生大電流，因此會破壞LDC的部件(例如，同步整流器、柵極驅動電路等)。

因此，需要能夠通過同步整流器來防止反向供電現象的方法。

在現有技術中，已經提出了這樣的方法：利用電流轉換器(CT)來間接地估算LDC的輸出電流I_LDC，并且隨后基于輸出電流I_LDC來控制同步整流器，所述電流轉換器必須施加至LDC的一次側，并且始終用于脈沖寬度調制(PWM)控制和保護。

作為示例，LDC的輸出電流I_LDC可以根據如下的等式1和等式2來估算。

[等式1]

此處，P_in表示輸入功率，P_out表示輸出功率，并且η表示LDC的效率。

[等式2]

此處，V_in表示輸入電壓，I_in表示輸入電流，η表示LDC的效率，以及V_out表示輸出電壓。

在如上所述的相關技術中，由于靠近電流轉換器(CT)放置的低通濾波器(LPF)的時延以及信號放大器(OP-AMP)的部件誤差(大約1％)，所以LDC的輸出電流可能無法以高準確度進行估算，使得可能無法完全防止反向供電現象。

尤其的是，在超低負載(0至1A)的環境下，反向供電現象會更加頻繁地發生，從而導致更加破壞LDC的部件。

公開于本發明的背景部分的信息僅僅旨在加深對本發明的一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明的各個方面提供了一種用于控制設置在環保型車輛中的低壓直流-直流(DC-DC)轉換器(LDC)的同步整流器的裝置和方法，其基于LDC的輸出電壓，通過控制LDC中的同步整流器的操作而能夠即使在超低負載環境下也能完全地防止反向供電現象，而不執行估算LDC的輸出電流的處理。

根據本發明的各個方面，一種用于控制低壓直流-直流(DC-DC)轉換器(LDC)的同步整流器的裝置可以包括：接收器，其接收LDC輸出指令電壓；以及控制器，其基于所接收的LDC輸出指令電壓來控制同步整流器的操作。

所述控制器可以在LDC輸出指令電壓超過閾值時使同步整流器工作，并且可以在LDC輸出指令電壓未超過閾值時停止同步整流器的工作。