[發明專利]一種高魯棒性DC/DC轉換器

在審

• 申請號: 202110950930.3
• 申請日: 2021-08-18
• 公開（公告）號: CN113852277A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 范磊;宋克嶺;蔣任君;戚于飛;楊書倫;謝帥;王龍
• 申請（專利權）人: 中國北方車輛研究所
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;H02M1/36;H02H7/12
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 許姣

1.一種高魯棒性DC/DC轉換器，包括：MCU控制器、預充電控制模塊、IGBT驅動板、IGBT和功率電路；所述IGBT驅動板上設置IGBT的驅動電路；其特征在于：

所述預充電控制模塊包括：預充繼電器K1、預充繼電器K2和預充電阻R1；所述DC/DC轉換器的主繼電器為主繼電器K3；

所述MCU控制器的一個控制端口與預充繼電器K1的控制端相連；

所述預充繼電器K1的執行端設置在低壓電池與預充繼電器K2的控制端之間；

所述預充電阻R1和預充繼電器K2的執行端串聯后與主繼電器K3的執行端并聯，然后整體設置在DC/DC轉換器的高壓輸入和高壓輸出之間；

所述低壓電池同時通過RC延遲電路后與主繼電器K3控制端相連，所述RC延遲電路包括電阻R2和電容C1，其中電阻R2與主繼電器K3控制端串聯，電容C1與主繼電器K3控制端并聯；預充繼電器K2控制端的后端與電容C1相連。

2.如權利要求1所述的高魯棒性DC/DC轉換器，其特征在于：預充開始時，所述MCU控制器向所述預充繼電器K1控制端下發吸合信號，控制預充繼電器K1執行端吸合；

若此時外部手動開關處于閉合狀態，所述預充繼電器K2通電吸合，電容C1開始充電，當所述電容C1電壓升高至所述主繼電器K3的開啟電壓后，所述主繼電器K3吸合。

3.如權利要求1所述的高魯棒性DC/DC轉換器，其特征在于：所述DC/DC轉換器的輸入極性保護、輸入欠壓保護、輸入過壓保護、輸出過壓保護、輸出過流保護、過溫保護采用軟件保護；輸出過壓保護和輸出限流保護采用硬件保護，由過壓保護電路和限流保護電路實現；

通過所述MCU控制器進行軟件保護信號的采集，包括：輸入電壓值、輸出電壓值、輸出電流值和設置的溫度采集點的溫度值；

同時所述MCU控制器用于接收外部開關機指令，以控制DC/DC轉換器開關機；所述DC/DC轉換器開機后，若MCU控制器在沒有收到關機指令的狀態下DC/DC轉換器關機，則所述MCU控制器在設定時間后自啟動。

4.如權利要求1或2或3所述的高魯棒性DC/DC轉換器，其特征在于：在所述低壓電池與預充繼電器K1的執行端之間設置有外部手動開關，當外部手動開關斷開后，切斷所述DC/DC轉換器的高壓輸入。

5.如權利要求4所述的高魯棒性DC/DC轉換器，其特征在于：所述預充繼電器K2控制端與預充繼電器K1執行端之間設置一個測試點，用于檢測預充繼電器K1是否吸合以及判斷外部手動開關是否處于接通狀態；

所述測試點的測試信號反饋給所述MCU控制器。

6.如權利要求1所述的高魯棒性DC/DC轉換器，其特征在于：所述DC/DC轉換器的控制邏輯為：

當低壓電池給所述MCU控制器供電后，所述MCU控制器進入如下循環：

步驟一：信息采集：MCU控制器首先進行輸入電壓值、輸出電壓值、輸出電流值和溫度值的采集，并對采集的數據進行濾波處理；

步驟二：欠壓保護：

所述MCU控制器首先依據采集的輸入電壓值進行輸入欠壓判斷，如果輸入無欠壓故障，清除對應的故障標志，直接進入步驟三；如果輸入電壓值小于欠壓設定值，則斷開預充繼電器K1，停止對IGBT的驅動，并置欠壓故障標志為1，進入步驟三；如果輸入電壓超過了設定欠壓點，則清除欠壓故障標志，再進入步驟三；

步驟三：輸入過壓、輸出過壓或輸出過流故障檢測：

所述MCU控制器依據采集的輸入電壓值、輸出電壓值和輸出電流值分別進行輸入過壓、輸出過壓和輸出過流判斷，如果無這些故障，清除對應的故障標志，直接進入步驟四；如果有輸入過壓、輸出過壓或輸出過流故障，則停止對IGBT的驅動，并置對應的故障標志為1，進入步驟四；如果輸入過壓、輸出過壓或輸出過流檢測恢復正常，則清除對應的故障標志，再進入步驟四；

步驟四：過溫保護：

所述MCU控制器依據采集的溫度值進行過溫判斷，如果溫度小于設定溫度，清除該故障標志，直接進入步驟五；如果有過溫故障，則停止對IGBT的驅動，并置過溫故障標志為1，進入步驟五；如果溫度檢測恢復正常，則清除該故障標志，再進入步驟五；

步驟五：定時開機/開關機控制：

檢測外部開關機指令，如果有開/關機指令，則根據外部開關機指令動作；

若MCU控制器在沒有收到關機指令的狀態下DC/DC轉換器關機，則延時設定時間，延時結束若MCU控制器還未收到開機指令，則所述MCU控制器控制設備自啟動，即所述MCU控制器向所述預充電控制模塊下發預充電指令，電容C1預充電完成后，主繼電器K3吸合，驅動IGBT，DC/DC轉換器開始工作；

DC/DC轉換器正常工作中，若輸出電壓小于設定電壓值并且輸出電流小于設定值，則認為DC/DC轉換器觸發硬件保護或者異常關機，斷開主繼電器K3并停止對IGBT的驅動，異常關機次數自加1，等待進行定時自動啟動程序；否則進入下一個循環；

如果異常關機次數大于設定次數，則不再動作，表明DC/DC轉換器無法繼續工作，故障狀態不被清除。