一种集成DC/DC转换器的车载充电机主电路及其控制环路的制作方法

技术特征：

1.一种集成DC/DC转换器的车载充电机主电路，市电通过该集成DC/DC转换器的车载充电机主电路与动力电池组进行能量双向传递，其特征在于，该集成DC/DC转换器的车载充电机主电路包括OBC/DCDC主变压器以及DC/DC输出侧整流电路，OBC/DCDC主变压器将能量传递给DC/DC输出侧整流电路，DC/DC输出侧整流电路将能量传递给汽车蓄电池及负载，该集成DC/DC转换器的车载充电机主电路包括电动汽车充电状态、动力电池组给蓄电池供电状态以及汽车动力电池组能量回馈电网的三种工作状态。

2.根据权利要求1所述的集成DC/DC转换器的车载充电机主电路，其特征在于，OBC/DCDC主变压器包括原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组，原边绕组为市电输入侧，第一副边绕组输出连接汽车动力电池组，第二副边绕组输出连接车载蓄电池；DC/DC输出侧整流电路包括共源极结构的晶体管Q9、Q10和Q11、Q12，晶体管Q9、Q10、Q11和Q12构成全波整流，与第二副边绕组串联，与输出车载蓄电池侧电解电容Cout并联，提供车载蓄电池输出电压Vbat_Pb；晶体管Q1、Q2、Q3、Q4构成CLLC输入侧开关与母线大电解电容C_bus并联，原边绕组与电磁继电器RLY1、输入侧谐振电感Lr1，输入侧谐振电容Cr1串联，跨接到晶体管Q1、Q2、Q3、Q4构成的输入侧开关上；晶体管Q5、Q6、Q7、Q8构成CLLC输出动力电池组侧全桥整流电路，与动力电池组侧电解电容Co_bat并联，输出Vbat_Li给动力电池组充电，第一副边绕组、输出动力电池组侧谐振电感Lr2，输出动力电池组侧谐振电容Cr2串联，并跨接到晶体管Q5、Q6、Q7、Q8构成CLLC输出动力电池组侧全桥整流电路中。

3.根据权利要求2所述的集成DC/DC转换器的车载充电机主电路，其特征在于，晶体管Q1至Q12均为N型MOSFET。

4.根据权利要求2所述的集成DC/DC转换器的车载充电机主电路，其特征在于，当电动汽车处于充电状态时，继电器RLY1闭合，输入前级整流电路和PFC电路将220Vac交流电压转变成稳定的Vbus直流电压，主变压器的原边绕组为能量输入侧，第一副边绕组和第二副边绕组为输出侧，Q1、Q2、Q3、Q4为全桥CLLC控制向副边传能；Q5、Q6、Q7、Q8为输出同步整流控制，输出Vbat_Li给动力电池组充电；Q9和Q10、Q11和Q12通过同步整流以及PWM调节来控制输出电压Vbat_Pb，给车载蓄电池充电，从而实现了车载OBC功能。

5.根据权利要求2所述的集成DC/DC转换器的车载充电机主电路，其特征在于，当动力电池组给蓄电池供电时，继电器RLY1断开，原边绕组处于开路状态，第一副边绕组为能量输入侧，第二副边绕组为输出侧，关闭Q1、Q2、Q3、Q4驱动，使原边处于完全断开状态；此时Q5、Q6、Q7、Q8为输入全桥LLC控制的开关管，汽车动力电池组处于放电状态；Q9和Q10、Q11和Q12通过同步整流输出稳定的电压Vbat_Pb，给车载蓄电池充电，从而实现车载DC/DC变换器的功能。

6.根据权利要求2所述的集成DC/DC转换器的车载充电机主电路，其特征在于，当汽车动力电池组能量回馈电网时，继电器RLY1闭合，原边绕组为能量回馈电网输出侧，第一副边绕组为动力电池组能量输入侧，第二副边绕组为车载蓄电池充电输出侧，Q5、Q6、Q7、Q8为输入全桥CLLC控制的开关管，动力电池组处于放电状态，将能量回馈电网；Q1、Q2、Q3、Q4为全桥同步整流控制，输出控制输出母线电压Vbus。

7.根据权利要求6所述的集成DC/DC转换器的车载充电机主电路，其特征在于，晶体管Q9和Q10、Q11和Q12可处于断开状态。

8.根据权利要求6所述的集成DC/DC转换器的车载充电机主电路，其特征在于，可通过全波同步整流以及PWM调节控制输出稳定电压Vbat_Pb，给车载蓄电池充电。

9.一种用于控制权利要求1-8中任一项所述的集成DC/DC转换器的车载充电机主电路的控制环路，包括主控制MCU、隔离电路、驱动电路、采样电路、继电器以及晶体管Q1-Q12，采用CLLC双向控制以及蓄电池侧同步整流控制上叠加PWM脉宽调整控制，实现对集成DC/DC转换器的车载充电机主电路的双环路控制。

10.根据权利要求9所述的控制环路，其特征在于，采样电路包括原边采样、动力电池组侧主环路采样、蓄电池侧环路采样。

11.根据权利要求9所述的控制环路，其特征在于，当电动汽车处于充电状态时，电磁继电器RLY1闭合，主控制MCU通过采样Vbat_Li电压值和动力电池组侧输出电流值，进行PFM频率调节方式控制晶体管Q1、Q2、Q3、Q4，实现CLLC控制传能；同时动力电池组侧副边晶体管Q5、Q6、Q7、Q8，可通过与晶体管Q1、Q2、Q3、Q4后开先关的方式实现同步整流；蓄电池侧副边晶体管Q9、Q10、Q11、Q12与Q5、Q6、Q7、Q8同时开通，但增加PWM脉宽调制提前关断。

12.根据权利要求9所述的控制环路，其特征在于，当动力电池组给蓄电池供电状态时，电磁继电器RLY1断开，主控制MCU通过采样Vbat_Pb电压值和蓄电池侧输出电流值，进行PFM频率调节方式控制晶体管Q5、Q6、Q7、Q8，实现LLC控制传能；此时市电输入侧原边晶体管Q1、Q2、Q3、Q4关闭驱动；蓄电池侧副边晶体管Q9、Q10、Q11、Q12通过先开后关实现同步整流，当增益过高时可通过PWM脉宽调制实现稳压。

13.根据权利要求9所述的控制环路，其特征在于，当汽车动力电池组能量回馈电网时，电磁继电器RLY1闭合，主控制MCU通过采样Vbus电压值和原边输出电流值，进行PFM频率调节方式控制晶体管Q5、Q6、Q7、Q8，实现CLLC控制传能，动力电池组的能量反向放电；同时原边侧晶体管Q1、Q2、Q3、Q4，可通过与Q5、Q6、Q7、Q8后开先关的方式实现同步整流；蓄电池侧副边晶体管Q9、Q10、Q11、Q12与Q1、Q2、Q3、Q4同时开通，另需增加PWM脉宽调制提前关断。