[發明專利]一種集成DC/DC轉換器的車載充電機主電路及其控制

有效

• 申請號: 201710559537.5
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107284273B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 張凱旋;胡燁;朱建國;李晨光
• 申請（專利權）人: 深圳市永聯科技股份有限公司
• 主分類號: B60L53/20
• 分類號: B60L53/20;H02M3/335
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 唐曙暉

本發明提出了一種新型的集成DC/DC轉換器的車載充電機主電路及其控制環路，將DC/DC轉換器與車載OBC做電氣集成，并且能實現車載OBC雙向傳能；另外在蓄電池側采用同步整流+PWM脈寬調制發波的控制策略，更大限度提高DC/DC功能模塊效率；并使整機體積大幅度減小、成本明顯降低、功率密度顯著提高、可靠性進一步提升。

技術領域

本發明涉及一種車載充電機，更具體的涉及一種集成DC/DC轉換器的OBC車載充電機、主電路及其控制環路。

技術背景

近年來，隨著電動汽車行業的蓬勃發展，車載電子設備呈小型化、集成化、高功率密度化的趨勢。特別是車載OBC(On?Board?Charge)充電機和車載DC/DC，作為整個電動汽車的電能轉換核心部件，迫切需求小型化、高度集成化。

圖1為目前常用的車載OBC和車載DC/DC實現物理集成的方案，該方案雖然節省了部分結構件和端口配線，但仍需要大量的電氣元件，成本高、體積大，集成化程度較低。如圖1所示，市電輸入通過EMC濾波電路、單相整流電路、PFC功率校正電路、OBC輸入側開關電路進入OBC主變壓器，再通過OBC輸出側整流電路、OBC輸出濾波電路將能量傳遞給動力電池組，動力電池組將能量通過DC/DC輸入側EMC濾波電路、DC/DC輸入側開關電路傳遞給DC/DC主變壓器，并通過DC/DC主變壓器將能量通過DC/DC輸出側整流電路、DC/DC輸出側濾波電路傳輸給蓄電池及負載?，F有的電氣集成方案只能實現電池充電的單一功能，并不能滿足現實的多樣化需求。

發明內容

本發明提出一種新型的集成DC/DC轉換器的車載充電機主電路及其控制環路，將DC/DC轉換器與車載OBC做電氣集成，實現了整機體積大幅度減小、成本明顯降低、功率密度顯著提高、可靠性進一步提升。

同時，本發明能實現交流輸入側電網與直流側動力電池組之間的能量雙向傳遞，具備雙向車載OBC功能。

本發明的充電機主電路，如圖2所示，市電通過該集成DC/DC轉換器的車載OBC充電機主電路與動力電池組進行能量雙向傳遞，其中該集成DC/DC轉換器的車載OBC充電機主電路包括OBC/DCDC主變壓器以及DC/DC輸出側整流電路，OBC/DCDC主變壓器將能量傳遞給DC/DC輸出側整流電路，DC/DC輸出側整流電路將能量傳遞給汽車蓄電池及負載，該集成DC/DC轉換器的車載OBC充電機主電路包括電動汽車充電狀態、動力電池組給蓄電池供電狀態以及汽車動力電池組能量回饋電網的三種工作狀態。其中OBC/DCDC主變壓器包括原邊繞組、第一副邊繞組和第二副邊繞組，原邊繞組為市電輸入側，第一副邊繞組輸出連接汽車動力電池組，第二副邊繞組輸出連接車載蓄電池；DC/DC輸出側整流電路包括共源極結構的晶體管Q9、Q10和Q11、Q12，晶體管Q9、Q10、Q11和Q12構成全波整流，與第二副邊繞組串聯，與輸出車載蓄電池側電解電容Cout并聯，提供車載蓄電池輸出電壓Vbat_Pb；晶體管Q1、Q2、Q3、Q4構成CLLC輸入側開關與母線大電解電容C_bus并聯，原邊繞組與電磁繼電器RLY1、輸入側諧振電感Lr1，輸入側諧振電容Cr1串聯，跨接到晶體管Q1、Q2、Q3、Q4構成的輸入側開關上；晶體管Q5、Q6、Q7、Q8構成CLLC輸出動力電池組側全橋整流電路，與動力電池組側電解電容Co_bat并聯，輸出Vbat_Li給動力電池組充電，第一副邊繞組、輸出動力電池組側諧振電感Lr2，輸出動力電池組側諧振電容Cr2串聯，并跨接到晶體管Q5、Q6、Q7、Q8構成CLLC輸出動力電池組側全橋整流電路中。

本發明還提供了一種用于控制如上所述的集成DC/DC轉換器的車載OBC充電機主電路的控制環路，包括主控制MCU、隔離電路、驅動電路、采樣電路、繼電器以及晶體管Q1-Q12，采用CLLC雙向控制以及蓄電池側同步整流控制上疊加PWM脈寬調整控制，實現對集成DC/DC轉換器的車載OBC充電機主電路的雙環路控制。其中采樣電路包括原邊采樣、動力電池組側主環路采樣、蓄電池側環路采樣。

附圖說明

圖1為現有技術的車載OBC+DC/DC物理集成方式；