[發明專利]一種雙向直流DC-DC變換器

在審

• 申請號: 202110145427.0
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN112865519A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 高亞力
• 申請（專利權）人: 安徽拓高電子科技有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02M1/32
• 代理公司: 南京源古知識產權代理事務所(普通合伙) 32300
• 代理人: 馬曉輝

本發明公開了一種雙向直流DC?DC變換器。所述雙向直流DC?DC變換器在升壓模式下包括充電和放電單元，開關單元和輸出單元。充放電單元進行輸入電力的充放電。切換單元設置在輸入電源與充放電單元之間，并利用輸入功率對充放電單元進行充電或使存儲在充放電單元中的功率返回。到輸出側。輸出單元連接到充電和放電單元的輸出側，并且接收輸入功率和存儲在充電和放電單元中的功率，并提供輸出功率。輸出單元和輸入功率以相同的電位共同接地。本發明提供的雙向直流DC?DC變換器的優點在于，由于輸入和輸出被共同接地，因此軟開關被應用于車輛的雙電源系統。而且還能夠使用低容量電感器實現了功率轉換。

技術領域

本發明屬于變換器領域，涉及到一種雙向直流DC-DC變換器，

背景技術

近來，由于擔心全球變暖而對高燃料效率的需求增加，因此已經積極地進行停止啟動系統技術的研究，在該技術中，發動機的操作在發動機的空載操作期間被停止。汽車系統中的汽車，以減少能源消耗。

由于車輛的空載運行所消耗的燃料約占消耗的燃料總量的5-8％，因此停止啟動系統也應用于混合動力車輛。通常，停止啟動系統必須采用在高電壓下操作的發動機啟動電動機以使效率最大化，并且構造48-V電壓系統以便操作發動機啟動電動機。因此，在混合動力車輛的情況下，已經引入了雙電源系統，其中采用現有的12V電壓系統來滿足諸如照明的低水平電源需求以及48V電壓該系統是為滿足高功率需求而設計的，例如對啟動系統，動力轉向系統以及空調和供暖系統的需求。相同的接地是必不可少的，因為雙電壓系統要求輸入和輸出電源由于車輛電氣系統的特性而與車輛的底盤共用接地，并且直流/直流效率提高。直流轉換器也是必不可少的，因為需要高升壓，例如四倍升壓。

圖1是為常規雙向直流DC-DC變換器的參考圖。1個具有輸入和輸出公共接地的常規雙向直流DC*DC變換器10包括電感器11，該電感器11被配置為執行來自輸入電源1的電力的充電和放電。充電開關13，其被配置為將電感器11的輸出端子接地，并利用來自輸入電源1的電力對電感器11進行充電。返回開關12，被配置為將存儲在電感器11中的電力返回到輸出側；輸出電容器14被配置為接收來自輸入電源1的電力和存儲在電感器11中的電力，并且將輸出電力提供給負載2。

此外，當充電開關13和返回開關12被實現為MOSFET開關元件時，它們彼此互鎖并執行導通和關斷操作，以降低二極管的飽和電壓，并用作降壓電容器。從輸出電容器14到輸入電源1的方向。

然而，具有輸入和輸出公共接地的常規雙向直流DC-DC轉換器10在實現為高效功率轉換器方面受到了限制，因為當其作為四倍或更高升壓轉換器工作時，傳輸功率所花費的時間由于開關的高時間比率，降低了輸出側的電流。

發明內容

1、所要解決的技術問題：

常規雙向直流DC-DC轉換器10在實現為高效功率轉換器方面受到了限制，因為當其作為四倍或更高升壓轉換器工作時，傳輸功率所花費的時間由于開關的高時間比率，降低了輸出側的電流。

2、技術方案：

為了解決以上問題，本發明提供了一種雙向直流DC-DC變換器，包括升壓模式和降壓模式，其特征在于：在升壓模式下：充電和放電單元，被配置為執行輸入功率的充電和放電；以及開關單元，其設置在輸入電源與所述充放電單元之間，并且被配置為利用存儲在所述充放電單元中的輸入功率或返回功率向所述充放電單元充電至輸出側；輸出單元，其連接到充電和放電單元的輸出側，并被配置為接收輸入功率和存儲在充電和放電單元中的功率并提供輸出功率；其中，輸出單元和輸入功率以相同的電位共同接地；在降壓模式中：所述充電和放電單元被用所述輸出單元的輸出功率充電，并且將所存儲的功率放電為所述輸入功率；開關單元允許將輸出單元的輸出功率劃分為輸入功率并存儲在充電和放電單元中，或者允許將存儲在充電和放電單元中的功率放電為輸入功率；DC/-DC轉換器在從輸入側到輸出側的方向上以升壓模式操作，并且在從輸出側和輸入側的方向上以降壓模式操作，從而實現雙向電力傳輸。