应用于车辆的电压转换设备和方法与流程

本申请涉及车辆技术，尤其涉及一种应用于车辆的电压转换设备和方法。

背景技术：

在设置有燃料电池的车辆中，为了满足车辆中的动力电池与燃料电池之间的匹配，需要为燃料电池所输出的电压进行调整，例如，进行升压。

现有技术中，可以提供由一个驱动板与多个子相功率板所构成的电压转换设备，其中，在燃料电池与动力电池之间并联多个子相功率板，并将一个驱动板与多个子相功率板进行连接，进而通过该驱动板调整每一子相功率板，以去调整燃料电池所输出的电压。

然而现有技术中，由于燃料电池的型号较多，车辆在更换了燃料电池之后，现有的电压转换设备无法匹配新的燃料电池的电压调整的需求，从而需要更换掉整个电压转换设备，从而提高了成本。

技术实现要素：

本申请提供一种应用于车辆的电压转换设备和方法，用以解决现有的电压转换设备无法匹配新的燃料电池的电压调整的需求，需更换整个电压转换设备，从而提高成本的问题。

一方面，本申请提供一种应用于车辆的电压转换设备，所述电压转换设备包括：n组转换结构，其中，每一组转换结构包括子相控制板和子相功率板，n为大于等于1的正整数；每一所述子相控制板与所述车辆的主控制器连接，所述每一组转换结构中的功率电感设置在子相功率板上；每一所述子相功率板并联；

每一所述子相控制板，用于获取与子相控制板对应的子相功率板的电流，并调整所述电流之后向与子相控制板对应的子相功率板输出脉冲宽度调制pwm信号；

每一所述子相功率板，用于根据接收到的pwm信号调整每一所述子相功率板上的开关进行闭合与断开，以使与每一所述子相功率板上的功率电感产生电压。

可选的，每一所述子相控制板，具体用于：获取与子相控制板对应的子相功率板的电流；根据电流进行信号调整，生成多路所述pwm信号。

可选的，每一所述子相功率板上的功率电感，用于在每一所述子相功率板上的开关进行断开时，将所存储的磁场能转换为电场能以产生电压。

可选的，每一所述子相功率板，还用于根据接收到的pwm信号调整每一所述子相功率板上的开关进行闭合，以使每一所述子相功率板上的功率电感将电能转换为磁场能进行存储。

可选的，所述电压转换设备还包括：主控制板；每一所述子相控制板与所述主控制板连接；

所述主控制板，用于通过每一所述子相控制板获取每一所述子相功率板的状态信息，根据所述状态信息生成提示信息。

可选的，每一所述子相功率板上设置有温度传感器；所述状态信息为温度信息；

所述主控制板，用于通过每一所述子相控制板获取每一所述子相功率板的温度信息，并在所述温度信息所表征的数值大于预设值时，生成提示信息。

可选的，所述开关为绝缘栅双极型晶体管igbt开关。

第二方面，本申请提供一种应用于车辆的电压转换方法，所述方法应用于电压转换设备，所述电压转换设备包括n组转换结构，其中，每一组转换结构包括子相控制板和子相功率板，n为大于等于1的正整数；每一所述子相控制板与所述车辆的主控制器连接，所述每一组转换结构中的功率电感设置在子相功率板上；每一所述子相功率板并联；所述方法包括：

每一所述子相控制板获取与子相控制板对应的子相功率板的电流，并调整所述电流之后向与子相控制板对应的子相功率板输出脉冲宽度调制pwm信号；

每一所述子相功率板根据接收到的pwm信号调整每一所述子相功率板上的开关进行闭合与断开，以使与每一所述子相功率板上的功率电感产生电压。

可选的，每一所述子相控制板，具体用于获取与子相控制板对应的子相功率板的电流；根据电流进行信号调整，生成多路所述pwm信号。

可选的，每一所述子相功率板上的功率电感，用于在每一所述子相功率板上的开关进行断开时，将所存储的磁场能转换为电场能以产生电压。

可选的，每一所述子相功率板，还用于根据接收到的pwm信号调整每一所述子相功率板上的开关进行闭合，以使每一所述子相功率板上的功率电感将电能转换为磁场能进行存储。

可选的，所述电压转换设备还包括：主控制板；每一所述子相控制板与所述主控制板连接；

所述主控制板通过每一所述子相控制板获取每一所述子相功率板的状态信息，根据所述状态信息生成提示信息。

可选的，每一所述子相功率板上设置有温度传感器；所述状态信息为温度信息；

所述主控制板通过每一所述子相控制板获取每一所述子相功率板的温度信息，并在所述温度信息所表征的数值大于预设值时，生成提示信息。

可选的，所述开关为绝缘栅双极型晶体管igbt开关。

本申请提供一种应用于车辆的电压转换设备和方法，所述电压转换设备包括n组转换结构，其中，每一组转换结构包括子相控制板和子相功率板，n为大于等于1的正整数；每一所述子相控制板与所述车辆的主控制器连接，所述每一组转换结构中的功率电感设置在子相功率板上；每一所述子相功率板并联；每一所述子相控制板获取与子相控制板对应的子相功率板的电流，并调整所述电流之后向与子相控制板对应的子相功率板输出脉冲宽度调制pwm信号；每一所述子相功率板根据接收到的pwm信号调整每一所述子相功率板上的开关进行断开，以使与每一所述子相功率板上的功率电感产生电压。本申请提供的设备和方法只需调整转换设备的数量即可较好的匹配不同型号的燃料电池，不需要更换整套电压转换设备，从而降低开发成本，缩短开发周期。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为现有技术中电压转换装置的控制框架图；

图2为本申请实施例提供的一种应用于车辆的电压转换设备的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种应用于车辆的电压转换设备的结构示意图；

图4为dsp的控制功能示意图；

图5为本申请实施例提供的一种应用于车辆的电压转换方法的流程图；

图6为本申请实施例提供的另一种应用于车辆的电压转换方法的流程图。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

随着电池技术的发展，燃料电池在汽车领域开始得到应用，燃料电池汽车是一种用车载燃料电池装置产生的电力作为动力的汽车，一个示例中，燃料电池整车电压范围在直流400v(伏特)-750v(伏特)，而燃料电池输出电压范围一般在直流200v(伏特)-550v(伏特)之间，为了满足动力电池和燃料电池充放电时电压范围的匹配，需要电压转换装置对电压进行提升。图1为现有技术中电压转换装置的控制框架图，如图1所示，现有电压转换装置的控制方案一般采用一个主控制板和驱动板实现对功率电路的控制，其中，主控制板主要负责系统应用层管理，包括通信、配置管理、数据下载。驱动板主要通过采集功率电路的电流，输出pwm信号，实现门极驱动的开、关，从而实现绝缘栅双极型晶体管igbt(insulatedgatebipolartransistor，简称igbt)的开与关。

随着市场燃料电池型号的逐渐增多及整车市场的需求，电压转换装置的变型也越来越多，车辆在更换了燃料电池之后，现有的电压转换设备无法匹配新的燃料电池的电压调整的需求，从而需要更换掉整个电压转换设备，重新开发电压转换设备，从未提高了开发成本，延长了开发周期。

本申请实施例提供一种应用于车辆的电压转换设备和方法，旨在解决如上技术问题。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

图2为本申请实施例提供的一种应用于车辆的电压转换设备的结构示意图，如图2所示，电压转换设备包括：n组转换结构，其中，每一组转换结构包括子相控制板和子相功率板，n为大于等于1的正整数；每一子相控制板与车辆的主控制器连接，每一组转换结构中的功率电感设置在子相功率板上；每一子相功率板并联。

每一子相控制板，用于获取与子相控制板对应的子相功率板的电流，并调整电流之后向与子相控制板对应的子相功率板输出脉冲宽度调制pwm信号。

示例性的，每一子相功率板对应一个子相控制板，每一子相控制板采用一个数字信号处理器dsp实现对子相功率板电流的控制，具体的，每一子相控制板获取与子相控制板对应的子相功率板的电流，经过dsp处理后得到pwm信号，并向与子相控制板对应的子相功率板输出该pwm信号，该pwm信号用于控制子相功率板上开关的断开与闭合，从而改变子相功率板的电流。

每一子相功率板，用于根据接收到的pwm信号调整每一子相功率板上的开关进行闭合与断开，以使与每一子相功率板上的功率电感产生电压。

示例性的，每一子相功率板根据接收到的pwm信号实现开关的闭合与断开，该开关设置在每一子相功率板上。开关闭合后，子相功率板上的功率电感通电，将电能转换为磁场能储存起来，当开关断开后，该功率电感就将储存的磁场能转换为电能，此时功率电感由于磁场能转换为电能而存在一定的电压，输入电压和功率电感产生的电压叠加即为输出电压，从而完成了升压的过程，使得输出电压高于输入电压。

本实施例提供的一种应用于车辆的电压转换设备，该电压转换设备包括n组转换结构，其中，每一组转换结构包括子相控制板和子相功率板，n为大于等于1的正整数；每一子相控制板与车辆的主控制器连接，每一组转换结构中的功率电感设置在子相功率板上；每一子相功率板并联，且每一子相功率板的两端分别与燃料电池的输出端、动力电池的输入端连接。每一子相控制板，用于获取与子相控制板对应的子相功率板的电流，并调整电流之后向与子相控制板对应的子相功率板输出脉冲宽度调制pwm信号；每一子相功率板，用于根据接收到的pwm信号调整每一子相功率板上的开关进行闭合与断开，以使与每一子相功率板上的功率电感产生电压，以调整燃料电池的输出端的输出电压。通过调整转换结构的组数即可适配多种型号的燃料电池，无需重新开发电压转换设备，从而降低电压转换设备的开发成本。

图3为本申请实施例提供的另一种应用于车辆的电压转换设备的结构示意图，在图2所示实施例的基础上，该设备的每一子相控制板，具体用于：获取与子相控制板对应的子相功率板的电流；根据电流进行信号调整，生成多路pwm信号。

示例性的，每一子相控制板采用一个数字信号处理器dsp，进行数字信号处理运算，图4为dsp的控制功能示意图，如图4所示，“4x”为“4路”。dsp主要有两个作用，一是控制子相功率板电流，每一子相控制板获取与子相控制板对应的子相功率板的电流，经过dsp的电流控制模块处理后得到pwm信号，并向与子相控制板对应的子相功率板输出该pwm信号，该pwm信号用于控制子相功率板上开关的断开与闭合，从而实现对子相功率板的电流的控制；dsp的另一作用是监控子相功率板的工作状态，主要包括电流、温度和通信时延，通过各子相功率板上的温度传感器采集温度，通过子相功率板中的电流采样电路采集四路电流，并将这些数据通过spi总线发送给主控制板。

一个示例中，每一子相功率板上的功率电感，用于在每一子相功率板上的开关进行断开时，将所存储的磁场能转换为电场能以产生电压。

示例性的，每一子相功率板上都设置有功率电感，用于能量转换从而起到充放电的作用。每一子相功率板上的开关为绝缘栅双极型晶体管igbt开关。当igbt开关断开时，功率电感储存的磁场能转换为电场能，该电场能与输入电源电压叠加后通过二极管和电容滤波后得到平滑的直流电压提供给负载，由于该直流电压是由输入电源电压和电感的磁场能转换为电能的叠加形成的，因此输出电压高于输入电压，完成升压过程。

一个示例中，每一子相功率板，还用于根据接收到的pwm信号调整每一子相功率板上的开关进行闭合，以使每一子相功率板上的功率电感将电能转换为磁场能进行存储。具体的，当子相功率板根据接收到的pwm信号控制igbt开关闭合，当igbt开关闭合时，功率电感将电能转换为磁场能储存起来。

一个示例中，电压转换设备还包括：主控制板；每一子相控制板与主控制板连接；主控制板，用于通过每一子相控制板获取每一子相功率板的状态信息，根据状态信息生成提示信息。具体的，每一子相功率板上设置有温度传感器；主控制板，用于通过每一子相控制板获取每一子相功率板的温度信息，并在温度信息所表征的数值大于预设值时，生成提示信息。

示例性的，主控制板与每一子相控制板连接，用于获取子相功率板的状态信息，如图4所示，每一子相控制板可以获取到与每一子相控制板对应的子相功率板的温度信息，该温度信息即为子相功率板的状态信息。每一子相控制板将获得的与该子相控制板对应的子相功率板的温度信息发送至主控制板，若该温度信息表征的数字大于预设值时，主控制板生成提示信息提示用户当前某一子相功率板温度过高，从而起到对子相功率板监控保护的作用。

本实施例提供的一种应用于车辆的电压转换设备，该设备包括n组转换结构，其中，每一组转换结构包括子相控制板和子相功率板，每一子相控制板与车辆的主控制器连接，每一组转换结构中的功率电感设置在子相功率板上；每一子相功率板并联，且每一子相功率板的两端分别与燃料电池的输出端、动力电池的输入端连接；该设备还设置有主控制板，每一子相控制板与主控制板连接。通过调整转换结构的组数即可适配多种型号的燃料电池，无需重新开发电压转换设备从而达到通过在从而降低电压转换设备的开发成本。

图5为本申请实施例提供的一种应用于车辆的电压转换方法的流程图，方法应用于上述实施例提供的电压转换设备，如图5所示，该方法包括：

101、每一子相控制板获取与子相控制板对应的子相功率板的电流，并调整电流之后向与子相控制板对应的子相功率板输出脉冲宽度调制pwm信号；

102、每一子相功率板根据接收到的pwm信号调整每一子相功率板上的开关进行闭合与断开，以使与每一子相功率板上的功率电感产生电压。

示例性地，本实施例可以参见上述设备实施例，其原理和技术效果类似，不再赘述。

图6为本申请实施例提供的另一种应用于车辆的电压转换方法的流程图，在图5所示实施例的基础上，如图6所示，该方法包括：

201、每一子相控制板获取与子相控制板对应的子相功率板的电流，并调整电流之后向与子相控制板对应的子相功率板输出脉冲宽度调制pwm信号。

一个示例中，每一子相控制板，具体用于获取与子相控制板对应的子相功率板的电流；根据电流进行信号调整，生成多路pwm信号。

202、每一子相功率板根据接收到的pwm信号调整每一子相功率板上的开关进行闭合与断开，以使与每一子相功率板上的功率电感产生电压。

一个示例中，每一子相功率板上的功率电感，用于在每一子相功率板上的开关进行断开时，将所存储的磁场能转换为电场能以产生电压。

一个示例中，每一子相功率板，还用于根据接收到的pwm信号调整每一子相功率板上的开关进行闭合，以使每一子相功率板上的功率电感将电能转换为磁场能进行存储。

203、主控制板通过每一子相控制板获取每一子相功率板的状态信息，根据状态信息生成提示信息。

一个示例中，电压转换设备还包括：主控制板；每一子相控制板与主控制板连接。

一个示例中，每一子相功率板上设置有温度传感器；状态信息为温度信息；主控制板通过每一子相控制板获取每一子相功率板的温度信息，并在温度信息所表征的数值大于预设值时，生成提示信息。

一个示例中，开关为绝缘栅双极型晶体管igbt开关。

步骤203与步骤201、步骤202执行顺序不做限定。

示例性地，本实施例可以参见上述设备实施例，其原理和技术效果类似，不再赘述。

需要说明的是，本申请的实施例仅以燃料电池与动力电池之间电压转换为例，本申请提供的电压转换装置以及本申请的发明构思不应局限于燃料电池与动力电池之间电压转换中，还可以应用于任何需要调压的场景中。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。