[發(fā)明專利]一種用于保護(hù)DC/DC轉(zhuǎn)換器的電氣系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911075675.1
• 申請日: 2019-11-06
• 公開（公告）號: CN111211694A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周歡;楊剛
• 申請（專利權(quán)）人: 維洛西門子新能源汽車法國簡式股份公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M7/48;G01R31/40
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 董科

本發(fā)明的目的在于一種電氣系統(tǒng)，所述電氣系統(tǒng)能夠?qū)⒅绷麟妷恨D(zhuǎn)換為另一直流電壓，包括：一諧振DC?DC轉(zhuǎn)換器(1)，包括一諧振LLC轉(zhuǎn)換器電路，一控制單元(TN)，包括：一第一模塊(TN1)，用于根據(jù)輸出電流(Is)的測量值確定rms諧振電流值(Ir_RMS)，一第二模塊(TN2)，使用rms諧振電流值(Ir_RMS)，確定每個諧振電容器(Cr/2)的端子處的電壓的最大值(Vr_max)和每個諧振電容器(Cr/2)的端子處的電壓的最小值(Vr_min)，一比較模塊(TNC)，一斷開元件(UP)，其被配置為在過載時使所述諧振DC?DC轉(zhuǎn)換器(1)停止運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及向電氣設(shè)備和/或電子設(shè)備供電的系統(tǒng)的領(lǐng)域，尤其涉及安裝在機(jī)動車輛中，特別是安裝在電動或混合動力車輛中的此類系統(tǒng)。本發(fā)明尤其涉及DC-DC轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域，即電氣系統(tǒng)，這種電氣系統(tǒng)可以將直流輸入電壓轉(zhuǎn)換成低于或高于上述輸入電壓的直流輸出電壓。

已知電動或混合動力車輛包括：一電動機(jī)系統(tǒng)，通過高壓車載電網(wǎng)使用高壓動力電池對該電動機(jī)系統(tǒng)供電；和各種輔助電氣設(shè)備，通過低壓車載電網(wǎng)使用低壓動力電池對所述各種輔助電氣設(shè)備進(jìn)行供電。

背景技術(shù)

圖1表示現(xiàn)有技術(shù)的車載電氣系統(tǒng)的功能方框圖。由此，HV高壓動力電池實現(xiàn)了向電動機(jī)系統(tǒng)ENG供應(yīng)能量的功能，從而推動車輛行進(jìn)。LV低壓動力電池為輔助電氣設(shè)備AUX，例如車載計算機(jī)、電動窗電機(jī)、多媒體系統(tǒng)等供電。HV高壓動力電池通常提供100V至900V，優(yōu)選100V至500V的電壓，而LV低壓動力電池通常提供約12V、24V或48V的電壓。這兩個高壓和低壓動力電池(即HV和LV)必須能夠進(jìn)行充電。

以已知的方式，即將HV高壓動力電池連接到外部電網(wǎng)，例如G1家用AC電網(wǎng)，通過車輛的充電器對HV高壓動力電池進(jìn)行充電。最后，再次參考圖1，以已知的方式，即通過HV高壓動力電池對LV高壓動力電池進(jìn)行充電。為此，所述系統(tǒng)包括DC-DC轉(zhuǎn)換器。

充電器通常包括一個絕緣的DC-DC轉(zhuǎn)換器。如圖2所示，已知諧振LLC轉(zhuǎn)換器，其包括兩個諧振電容器C3、C4，一個諧振線圈L1和一個變壓器。如果電路的輸出功率增加，則變壓器的諧振電流也會隨之增加，最終，每個諧振電容器C3、C4的端子處的電壓Vr的幅度增加。當(dāng)電壓幅度變化Vr太大時，諧振電容器C3和C4以及電路的輸出端會出現(xiàn)過載。

以已知的方式，參考圖3，為了防止過載對電路造成損害，必須通過限制諧振電容器C3和C4的端子處的電壓來保護(hù)諧振電容器C3和C4。為此，第一個解決方案包括放置“超快”二極管，該“超快”二極管指的是與諧振電容器C3和C4并聯(lián)，以目前非常高的頻率(如當(dāng)前情況下，超過275kHz的頻率)進(jìn)行開關(guān)的二極管。因此，當(dāng)電壓Vr為正時，二極管斷開，但是當(dāng)電壓Vr為負(fù)時，二極管接通，并使電容器短路。這修改了電路的結(jié)構(gòu)，因此該電路不再為LLC電路，并且不再作為一個電路工作，從而防止諧振電容器C3和C4出現(xiàn)過載。

該解決方案具有以下缺點：特別是這些“超快”二極管成本高，同時要牢記每個電路需要兩個這樣的二極管。另外，兩個“超快”二極管不能同時短路。最后，二極管的短路閾值電壓是不可調(diào)節(jié)的，因為它是二極管固有的。

為了減輕這些缺點，本發(fā)明提出一種電氣系統(tǒng)，該電氣系統(tǒng)被配置為使用基于電流測量來檢測諧振電容器的過載的方法。

發(fā)明內(nèi)容

更具體地，本發(fā)明涉及一種電氣系統(tǒng)，所述電氣系統(tǒng)可以將直流電壓轉(zhuǎn)換為另一直流電壓，包括：

·一諧振DC-DC轉(zhuǎn)換器，包括一諧振LLC轉(zhuǎn)換器，該諧振LLC轉(zhuǎn)換器具有一諧振電感器、兩個諧振電容器和一變壓器，

·一個控制單元，包括：

一第一模塊，用于確定在稱為“評估周期”的時間段內(nèi)諧振DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電流的平均值；一第二模塊，使用輸出電流的平均值，確定評估周期內(nèi)的每個諧振電容器的端子處的電壓的最大值和每個諧振電容器的端子處的電壓的最小值，