專利名稱：車(chē)用大功率dc/dc驅(qū)動(dòng)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種車(chē)用驅(qū)動(dòng)電源，具體涉及一種車(chē)用大功率DC/DC驅(qū)動(dòng)電源。
背景技術(shù)：
隨著能源、環(huán)保的問(wèn)題日益突出，混合動(dòng)力汽車(chē)及純電動(dòng)汽車(chē)被認(rèn)定清潔綠色汽車(chē)，得到了高速發(fā)展。但目前階段提供能量的蓄電池存在較明顯的缺陷其輸出特性偏軟及動(dòng)態(tài)性能較差，即隨輸出功率的大小改變其電壓也相應(yīng)改變。另外各種型號(hào)汽車(chē)所需電壓也不一致，為使蓄電池標(biāo)準(zhǔn)化，就需采用一個(gè)DC/DC的驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行電壓匹配與轉(zhuǎn)換。這種電源由于功率大，對(duì)電路架構(gòu)選擇的可靠性、安全性都需進(jìn)行合理周密的考慮。以下從電路架構(gòu)、安全可靠性方面介紹相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)。一、電路架構(gòu)目前混合動(dòng)力汽車(chē)及純電動(dòng)車(chē)大功率DC/DC驅(qū)動(dòng)電源一般采用單級(jí)BOOST、單級(jí) BUCK或單級(jí)橋式電路拓?fù)?，單?jí)BOOST及單級(jí)BUCK結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，也易設(shè)計(jì)成大功率。但其輸入、輸出供地，易發(fā)生觸電事故。一旦輸入或輸出現(xiàn)故障后還會(huì)相互影響，如輸出短路也極易造成輸入短路。單極橋式拓?fù)潆m可以設(shè)計(jì)成輸入/輸出電氣隔離，所需元件也較少，但由于單級(jí)體積大，所需材料難獲取，且價(jià)格昂貴，如開(kāi)關(guān)管、磁芯元件。另外由于單級(jí)體積較大，不利于汽車(chē)空間的充分利用，表現(xiàn)單一尺寸，不利于外形結(jié)構(gòu)優(yōu)化。二、安全可靠性目前的車(chē)用大功率DC/DC電源，通過(guò)對(duì)二級(jí)儲(chǔ)能蓄電池進(jìn)行降壓或升壓操作，使輸出特性不隨負(fù)載變化而變化或隨負(fù)載變化很小，解決了蓄電池輸出特性偏軟及動(dòng)態(tài)性能差的問(wèn)題。但其控制策略及保護(hù)還很簡(jiǎn)單，不能有效地保護(hù)二極蓄電池、主電池及驅(qū)動(dòng)電源本身，不能完全滿足車(chē)用驅(qū)動(dòng)電源的要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種車(chē)用大功率DC/DC驅(qū)動(dòng)電源，能安全可靠地保護(hù)二極蓄電池、主電池及驅(qū)動(dòng)電源，并利于汽車(chē)空間的充分利用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種車(chē)用大功率DC/DC驅(qū)動(dòng)電源，包括PWM控制器；BMS控制信號(hào)處理單元，發(fā)送經(jīng)處理的信號(hào)至所述PWM控制器；同步信號(hào)處理單元，接收來(lái)自控制電源的信號(hào)并將處理后的信號(hào)發(fā)送至所述PWM控制器；與所述PWM控制器相連的過(guò)溫保護(hù)處理單元；功率開(kāi)關(guān)組件，所述PWM控制器的輸出信號(hào)經(jīng)電流放大驅(qū)動(dòng)后輸入該功率開(kāi)關(guān)組件；輸入電流傳感器，檢測(cè)輸入功率線并將輸入電流數(shù)據(jù)輸送到所述PWM控制器和所述功率開(kāi)關(guān)組件；分別與所述輸入功率線和功率開(kāi)關(guān)組件相連的隔離變壓組件；與所述隔離變壓組件相連的全橋整流濾波器；輸出電流傳感器和輸出電壓傳感器，接收來(lái)自所述全橋整流濾波器的信號(hào)，經(jīng)反饋后輸入所述PWM控制器。所述輸入功率線包括輸入負(fù)極和輸入正極，所述輸入負(fù)極連接輸入電流傳感器，所述輸入正極連接所述隔離變壓組件。所述功率開(kāi)關(guān)組件為四個(gè)分別與所述輸入電流傳感器并聯(lián)的功率開(kāi)關(guān)管；所述隔離變壓組件為四個(gè)分別與所述輸入正極并聯(lián)的隔離變壓器。所述四個(gè)隔離變壓器串聯(lián)后再與所述整流濾波器相連。所述BMS控制信號(hào)處理單元經(jīng)控制信號(hào)線連接BMS。所述BMS通過(guò)輸入電流及輸出電流電壓線接收來(lái)自所述驅(qū)動(dòng)電源的信號(hào)。所述驅(qū)動(dòng)電源輸出與主電池相連并接收汽車(chē)主電池同步信號(hào)。所述驅(qū)動(dòng)電源輸入與二級(jí)蓄電池組相連，該二級(jí)蓄電池組與驅(qū)動(dòng)電源之間設(shè)有斷路器。本實(shí)用新型專為二級(jí)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電源，以較低的輸入電壓轉(zhuǎn)換成適合汽車(chē)所需的高壓，明顯減小二級(jí)蓄電池使用串聯(lián)數(shù)量，使電池易于標(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)采取上述一系列技術(shù)手段，對(duì)二級(jí)蓄電池及主電動(dòng)池均采取優(yōu)化控制，使之壽命大大延長(zhǎng)，可靠性大大提高。眾所周之，電池串聯(lián)數(shù)量越低，其壽命越低，其管理越復(fù)雜，可靠性也越低。通過(guò)本實(shí)用新型，從技術(shù)理論上可以使電池可靠性降低5倍以上，其管理成本也降低5倍以上。

圖1是本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)電源與外部設(shè)備電氣連接圖。圖2是本實(shí)用新型的控制原理方框圖。
具體實(shí)施方式
為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面將結(jié)合具體實(shí)施例及其附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)描述。本實(shí)用新型的基本構(gòu)思為1、采用多模塊結(jié)構(gòu)，使輸入相當(dāng)于并聯(lián)，輸出串聯(lián)，把較低的二級(jí)蓄電池電壓轉(zhuǎn)換成汽車(chē)所需較高的輸出電壓；如圖2中所示的采用四個(gè)功率開(kāi)關(guān)管的方式，其中的輸入電流傳感器214的輸出分別與四個(gè)功率開(kāi)關(guān)管相連。2、采用推挽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，輸入輸出通過(guò)隔離變壓組件傳送能量，輸入輸出完全隔離， 如圖2所示，采用了四個(gè)隔離變壓器，隔離變壓器218與隔離變壓器213相連，功率開(kāi)關(guān)管 217與隔離變壓器213相連，輸入功率線215的輸出分別與四個(gè)隔離變壓器相連。3、輸入級(jí)采用逐脈寬峰值限流方式，即采用了如圖2所示的輸入電流傳感214，有效防止偏磁導(dǎo)致的磁飽和。4、如圖2所示采用輸出反饋處理27，輸出在恒流控制模式或恒壓控制模式下工作，控制輸出最大功率，防止二級(jí)蓄電池超過(guò)其額定倍率放電及超過(guò)主電池充電極限；5、采用如圖2所示的同步信號(hào)處理單元對(duì)，驅(qū)動(dòng)電源工作觸發(fā)信號(hào)取汽車(chē)主電池繼電器同步信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電源只有在主電池需求充電時(shí)工作，保證其安全操作；6、采用如圖2所示的BMS控制信號(hào)處理單元22，把輸出電壓，電流及輸入電流傳給電池管理系統(tǒng)，由電池管理分析其數(shù)據(jù)，發(fā)出控制指令，優(yōu)化電池控制方式，以延長(zhǎng)電池壽命；7、采用如圖2所示的BMS控制信號(hào)處理單元22，驅(qū)動(dòng)電源一個(gè)外切斷信號(hào)與電池
4管理系統(tǒng)相連，電池管理系統(tǒng)檢測(cè)單體電壓過(guò)低時(shí)，關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電源，停止放電，保證其每一單節(jié)電池安全；8、同時(shí)經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使輸出電壓電流可通過(guò)外部電位器大范圍調(diào)節(jié)，同一產(chǎn)品只需簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)，即可滿足市場(chǎng)大部分車(chē)型，易于生產(chǎn)與維護(hù)，大大降低成本。本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例如圖1所示，驅(qū)動(dòng)電源與外部設(shè)備電氣連接圖分別由驅(qū)動(dòng)電源1，汽車(chē)同步信號(hào)2，斷路器3，二級(jí)蓄電池組4，控制信號(hào)5，BMS (電池管理系統(tǒng))6，輸入電流及輸出電流電壓線7，主電池8構(gòu)成，圖2示出了本實(shí)用新型的控制原理方框圖，分別由PWM控制器21，BMS控制信號(hào)處理22，控制電源23，同步信號(hào)處理對(duì)，過(guò)溫保護(hù)處理25， 輸入電流處理沈，輸出反饋處理27，PWM輸出觀，電流放大驅(qū)動(dòng)四，輸出電流傳感器210，輸入電壓傳感器211，全橋整流濾波輸出212，隔離變壓組件，即第一隔離變壓器218-第四隔離變壓器213 ；輸入電流傳感器214，輸入功率線(輸入負(fù)極219和輸入正極215)，功率開(kāi)關(guān)組件，即第一功率開(kāi)關(guān)管216-第四功率開(kāi)關(guān)管217構(gòu)成。BMS控制信號(hào)處理單元22發(fā)送經(jīng)處理的信號(hào)至所述PWM控制器21。同步信號(hào)處理單元M接收來(lái)自控制電源23的信號(hào)并將處理后的信號(hào)發(fā)送至所述PWM控制器21。過(guò)溫保護(hù)處理單元25與所述PWM控制器21相連。PWM控制器21的輸出信號(hào)經(jīng)電流放大驅(qū)動(dòng)后輸入第一功率開(kāi)關(guān)管216-第四功率開(kāi)關(guān)管217共四路。輸入電流傳感器214檢測(cè)輸入功率線(連接輸入功率線的輸入負(fù)極219)后將輸入電流數(shù)據(jù)輸送到所述第一功率開(kāi)關(guān)管216-第四功率開(kāi)關(guān)217，同時(shí)也通過(guò)輸入電流處理器沈輸送到所述PWM控制器21。第一隔離變壓器218-第四隔離變壓器213共四路分別與所述輸入功率線的輸入正極215相連，且第一隔離變壓器218-第四隔離變壓器213分別連接了第一功率開(kāi)關(guān)管216-第四功率開(kāi)關(guān)217的輸出。所述的第一隔離變壓器218-第四隔離變壓器213串聯(lián)后再與全橋整流濾波器212相連。全橋整流濾波器212與輸出電流傳感器210和輸出電壓傳感器211接收來(lái)自所述全橋整流濾波器212的信號(hào)，經(jīng)反饋后輸入所述PWM控制器21。所述BMS控制信號(hào)處理單元22經(jīng)控制信號(hào)線5連接BMS 6。所述BMS6通過(guò)輸入電流及輸出電流電壓線7接收來(lái)自所述驅(qū)動(dòng)電源1的信號(hào)。所述驅(qū)動(dòng)電源輸出與主電池8 相連并接收汽車(chē)主電池同步信號(hào)2。所述驅(qū)動(dòng)電源輸入與二級(jí)蓄電池組4相連，該二級(jí)蓄電池組4與驅(qū)動(dòng)電源1之間設(shè)有斷路器3。詳細(xì)電源驅(qū)動(dòng)的實(shí)施方法如下步驟1 用汽車(chē)主電池同步信號(hào)2通過(guò)一個(gè)繼電器隔離控制控制電源23，給PWM控制器21供電。步驟2 :PWM控制器21處理后輸出PWM輸出觀，經(jīng)電流放大驅(qū)動(dòng)四，驅(qū)動(dòng)第一功率開(kāi)關(guān)管216-第四功率開(kāi)關(guān)217。步驟3 第一功率開(kāi)關(guān)管216-第四功率開(kāi)關(guān)217分別推動(dòng)第一隔離變壓器218-第四隔離變壓器213，經(jīng)過(guò)全橋整流濾波輸出到主電池8。步驟4 輸出電流傳感器210及輸出電壓傳感器211送入輸出反饋處理27，再送入 PWM控制器21，實(shí)現(xiàn)輸出在恒流模式方式或恒壓模式方式工作。步驟5 輸入電流傳感器214取變壓器的峰值電流通過(guò)輸入電流處理沈送入PWM 控制器21，如峰值電流超過(guò)設(shè)定值自動(dòng)關(guān)斷重起PWM控制器21，實(shí)現(xiàn)逐脈寬峰值限流防止偏磁導(dǎo)致的磁飽和。[0039]步驟6 取一溫度開(kāi)關(guān)經(jīng)過(guò)過(guò)溫處理沈送入PWM控制器21，當(dāng)過(guò)溫后關(guān)斷輸出，一旦溫度低于設(shè)定值，又重起輸出。步驟7 輸入電流及輸出電流電壓線7送入BMS6，BMS6分析數(shù)據(jù)，如超過(guò)設(shè)定值， 通過(guò)控制信號(hào)線5送入PWM控制器21，優(yōu)化控制，達(dá)到延長(zhǎng)二級(jí)蓄電池及主電池壽命。步驟8 :BMS6采樣二級(jí)蓄電池組4，當(dāng)單節(jié)電池低于設(shè)定值，關(guān)斷輸出，實(shí)現(xiàn)單體電壓過(guò)放，實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)電池壽命。采用上述控制電源和控制方法，能達(dá)到如下的技術(shù)效果1、通過(guò)多模塊結(jié)構(gòu)，使輸入并聯(lián)，輸出串聯(lián)，大大減小單體容積，便于材料選取，降低成本，同時(shí)易于用較低電壓轉(zhuǎn)換成汽車(chē)所需的較高電壓，使輸入盡可能串更少的電池串， 延長(zhǎng)電池壽命及降低電池管理成本，提高穩(wěn)定性。2、通過(guò)變壓器隔離技術(shù)使輸入輸出電氣隔離，提高安全性。3、輸出采用低壓恒流，高壓減流方式，專用于二級(jí)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電池控制，避免對(duì)主電池過(guò)充。4、輸出開(kāi)關(guān)與汽車(chē)主電池繼電器控制信號(hào)同步，保證安全操作。5、輸出電壓、電流監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)到電池管理系統(tǒng)，優(yōu)化電池控制方式，延長(zhǎng)電池壽命。6、外加切斷信號(hào)與電池管理系統(tǒng)相連，保證單節(jié)電池安全。7、輸出電壓電流可大范圍調(diào)節(jié)，產(chǎn)品應(yīng)用范圍寬，同時(shí)易用生產(chǎn)與維護(hù)。8、完善的保護(hù)功能包括(輸入過(guò)流、輸入欠壓、輸出過(guò)流、輸出過(guò)壓及過(guò)溫保護(hù))。9、所有保護(hù)功能均設(shè)計(jì)成自動(dòng)恢復(fù)功能，非常適合汽車(chē)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合。
權(quán)利要求1.一種車(chē)用大功率DC/DC驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，包括 PWM控制器；BMS控制信號(hào)處理單元，發(fā)送經(jīng)處理的信號(hào)至所述PWM控制器；同步信號(hào)處理單元，接收來(lái)自控制電源的信號(hào)并將處理后的信號(hào)發(fā)送至所述PWM控制器；與所述PWM控制器相連的過(guò)溫保護(hù)處理單元；功率開(kāi)關(guān)組件，所述PWM控制器的輸出信號(hào)經(jīng)電流放大驅(qū)動(dòng)后輸入該功率開(kāi)關(guān)組件； 輸入電流傳感器，檢測(cè)輸入功率線并將輸入電流數(shù)據(jù)輸送到所述PWM控制器和所述功率開(kāi)關(guān)組件；分別與所述輸入功率線和功率開(kāi)關(guān)組件相連的隔離變壓組件； 與所述隔離變壓組件相連的整流濾波器；輸出電流傳感器和輸出電壓傳感器，接收來(lái)自所述全橋整流濾波器的信號(hào)，經(jīng)反饋后輸入所述PWM控制器。
2.如權(quán)利要求1所述的車(chē)用大功率DC/DC驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，所述輸入功率線包括輸入負(fù)極和輸入正極，所述輸入負(fù)極連接輸入電流傳感器，所述輸入正極連接所述隔離變壓組件。
3.如權(quán)利要求2所述的車(chē)用大功率DC/DC驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，所述功率開(kāi)關(guān)組件為四個(gè)分別與所述輸入電流傳感器并聯(lián)的功率開(kāi)關(guān)管；所述隔離變壓組件為四個(gè)分別與所述輸入正極并聯(lián)的隔離變壓器。
4.如權(quán)利要求3所述的車(chē)用大功率DC/DC驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，所述四個(gè)隔離變壓器串聯(lián)后再與所述整流濾波器相連。
5.如權(quán)利要求1所述的車(chē)用大功率DC/DC驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，所述BMS控制信號(hào)處理單元經(jīng)控制信號(hào)線連接BMS。
6.如權(quán)利要求5所述的車(chē)用大功率DC/DC驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，所述BMS通過(guò)輸入電流及輸出電流電壓線接收來(lái)自所述驅(qū)動(dòng)電源的信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1所述的車(chē)用大功率DC/DC驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電源輸出與主電池相連并接收汽車(chē)主電池同步信號(hào)。
8.如權(quán)利要求1所述的車(chē)用大功率DC/DC驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電源輸入與二級(jí)蓄電池組相連，該二級(jí)蓄電池組與驅(qū)動(dòng)電源之間設(shè)有斷路器。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種車(chē)用大功率DC/DC驅(qū)動(dòng)電源，包括PWM控制器；BMS控制信號(hào)處理單元；同步信號(hào)處理單元；與所述PWM控制器相連的過(guò)溫保護(hù)處理單元；功率開(kāi)關(guān)組件，所述PWM控制器的輸出信號(hào)經(jīng)電流放大驅(qū)動(dòng)后輸入該功率開(kāi)關(guān)組件；輸入電流傳感器；分別與所述輸入功率線和功率開(kāi)關(guān)組件相連的隔離變壓組件；與所述隔離變壓組件相連的全橋整流濾波器；輸出電流傳感器和輸出電壓傳感器，接收來(lái)自所述全橋整流濾波器的信號(hào)，經(jīng)反饋后輸入所述PWM控制器。本實(shí)用新型專為二級(jí)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電源，以較低的輸入電壓轉(zhuǎn)換成適合汽車(chē)所需的高壓，明顯減小二級(jí)蓄電池使用串聯(lián)數(shù)量，使電池易于標(biāo)準(zhǔn)化。
文檔編號(hào)H02M3/335GK202019301SQ20112002678
公開(kāi)日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者陳冠豪 申請(qǐng)人:陳冠豪