专利名称：电动汽车dc/dc控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及DC/DC控制领域，更具体地说，涉及一种电动汽车DC/DC控制器。
背景技术：
电动汽车因其绿色、环保、节能等特点已成为行业发展的方向。现有技术中的电动汽车DC/DC控制器多为软件控制，增加了系统的复杂度和不可靠性。此外，现有技术中的电动汽车DC/DC控制器和电机驱动器分别作为单独的设备安装，占据的体积较大，所需的成本也较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的电动汽车DC/DC控制器为软件控制、系统复杂度和不可靠性较高，且占据较大体积的缺陷，提供一种纯硬件控制、大大降低系统的复杂度和不可靠性并且体积较小、成本较低的电动汽车DC/DC控制器。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种电动汽车DC/DC控制器，包括:相移全桥PWM控制模块，用于接收输入直流电压并将所述输入直流电压转换成给电动汽车的蓄电池充电的输出直流电压；检测模块，用于检测所述相移全桥PWM控制模块的输入电流和输出电压；微控制模块，用于根据所述检测模块检测的所述输入电流和输出电压是否异常、以及根据电动汽车的电机驱动模块和整车控制模块对其发出的控制指令控制所述相移全桥PWM控制模块。在本发明所述的电动汽车DC/DC控制器中，所述相移全桥PWM控制模块进一步包括:DC/DC转换单元，用于将所述输入直流电压转换成所述输出直流电压；相移全桥单元，用于生成零电压开关相移全桥控制所述DC/DC转换单元中的开关管的相移PWM控制信号；整流单元，用于生成控制所述DC/DC转换单元中的开关管整流的同步整流PWM控制信号。在本发明所述的电动汽车DC/DC控制器中，所述相移全桥PWM控制模块包括UCC28950 芯片。在本发明所述的电动汽车DC/DC控制器中，所述微控制模块包括:过流封锁单元，用于基于所述输入电流控制所述整流单元生成所述整流PWM控制信号和过流封锁所述相移全桥PWM控制模块；过压封锁单元，用于基于所述输出电压过压封锁所述相移全桥PWM控制模块。在本发明所述的电动汽车DC/DC控制器中，所述电机驱动模块和所述微控制模块与电动汽车的整车控制模块通过控制器局域网络总线通信连接。
在本发明所述的电动汽车DC/DC控制器中，所述电动汽车DC/DC控制器还包括连接到所述相移全桥PWM控制模块和电动汽车的蓄电池之间的隔离开关电路。在本发明所述的电动汽车DC/DC控制器中，所述隔离开关电路包括第一开关管和第二开关管，其中所述第一开关管和第二开关管的栅极从所述微控制模块接收驱动信号，所述第一开关管的源极连接到电动汽车的蓄电池的输入地，所述第一开关管的漏极连接到所述第二开关管的漏极，所述第二开关管的源极连接到所述相移全桥PWM控制模块的输出地。在本发明所述的电动汽车DC/DC控制器中，所述隔离开关电路包括第三开关管和第四开关管，其中所述第三开关管和第四开关管的栅极从所述微控制模块接收驱动信号，所述第三开关管的源极连接到电动汽车的蓄电池的输入地，所述第三开关管的漏极连接到所述第四开关管的漏极，所述第四开关管的源极连接到所述相移全桥PWM控制模块的输出地。在本发明所述的电动汽车DC/DC控制器中，所述隔离开关电路包括第五开关管和第六开关管，其中所述第五开关管和第六开关管的栅极从所述微控制模块接收驱动信号，所述第五开关管的源极连接到电动汽车的蓄电池的输入地，所述第五开关管的漏极连接到所述第六开关管的漏极，所述第六开关管的源极连接到所述相移全桥PWM控制模块的输出地。在本发明所述的电动汽车DC/DC控制器中，所述开关管是金属氧化物半导体管。实施本发明的电动汽车DC/DC控制器，通过采用相移全桥PWM控制模块，实现了纯硬件的控制、大大降低系统的复杂度和不可靠性，并且与电机驱动模块一体化集成，完美地结合了两个体积较大的装置，大大降低了成本，节约了安装空间，并且可以使得两个装置共用一个散热系统。更进一步地，通过在相移全桥PWM控制模块增加隔离开关电路，防止了电动汽车DC/DC控制器和蓄电池之间产生的耗电和电压反灌，更有效地实现了电动汽车DC/DC控制器和蓄电池之间的可靠隔离。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:图1是本发明的电动汽车DC/DC控制器的第一实施例的原理框图；图2是本发明的电动汽车DC/DC控制器的第二实施例的原理框图；图3是本发明的电动汽车DC/DC控制器的相移全桥PWM控制模块的优选实施例的电路原理图；图4是本发明的电动汽车DC/DC控制器的隔离开关电路的优选实施例的电路原理图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步地详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不是用于限定本发明。图1是本发明的电动汽车DC/DC控制器的第一实施例的原理框图。如图1所示，本发明的电动汽车DC/DC控制器包括相移全桥PWM(Pulse-Width Modulation，脉宽调制)控制模块100、检测模块300和微控制模块400。其中，相移全桥PWM控制模块100用于接收输入直流电压并将输入直流电压转换成给电动汽车的蓄电池充电的输出直流电压。检测模块300用于检测相移全桥PWM控制模块100的输入电流和输出电压。微控制模块400，用于根据所述检测模块300检测的所述输入电流和输出电压是否异常、以及根据电动汽车的电机驱动模块(未示出)和整车控制模块(未示出)对其发出的控制指令控制所述相移全桥PWM控制模块100。其中该电机驱动模块和整车控制模块可以设置在电动汽车上的任何位置，并且可以是本领域中已知的任何电机驱动模块和整车控制模块。在本实施例中，相移全桥PWM控制模块100可以是本领域中任何已知的相移全桥PWM控制芯片或是电路，比如UCC28950芯片(德州仪器，德克萨斯州，美国)等。该微控制模块400可以是微控制器，微电脑或者其他可以进行信号处理的装置。根据本发明的教导，本领域技术人员能够构建上述模块。 实施本实施例的电动汽车DC/DC控制器，通过采用相移全桥PWM控制模块，实现了纯硬件的控制、大大降低系统的复杂度和不可靠性，并且与电机驱动模块一体化集成，完美地结合了两个体积较大的装置，大大降低了成本，节约了安装空间，并且可以使得两个装置共用一个散热系统。图2是本发明的电动汽车DC/DC控制器的第二实施例的原理框图。如图2所示，本发明的电动汽车DC/DC控制器包括相移全桥PWM控制模块100、检测模块300、微控制模块400和隔离开关电路600。相移全桥PWM控制模块100包括DC/DC转换单元102、相移全桥单元101和整流单元103。微控制模块400包括过流封锁单元401和过压封锁单元402。相移全桥PWM控制模块100用于接收输入直流电压并将输入直流电压转换成给电动汽车的蓄电池充电的输出直流电压。检测模块300用于检测相移全桥PWM控制模块100的输入电流和输出电压。微控制模块400，用于根据所述检测模块300检测的所述输入电流和输出电压是否异常、以及根据电动汽车的电机驱动模块200和整车控制模块500对其发出的控制指令控制所述相移全桥PWM控制模块100。在本实施例中，电机驱动模块200和微控制模块400与电动汽车的整车控制模块500通过控制器局域网络总线(CAN)通信连接。该隔离开关电路600用于隔离蓄电池700和相移全桥PWM控制模块100。本领域技术人员知悉，可以采用各种隔离开关电路，如接触器隔离等，也可以采用本发明下述实施例中介绍的各种隔离开关电路。其中该DC/DC转换单元102将从外部电源接收到的输入直流电压转换成可以给电动汽车的蓄电池700充电的输出直流电压。本领域技术人员知悉，现有技术中的多种DC/DC转换器，均可以用于构建本发明的DC/DC转换单元。该相移全桥单元101用于生成零电压开关相移全桥控制DC/DC转换单元102中的开关管的相移PWM控制信号。整流单元103用于生成控制DC/DC转换单元102中的开关管整流的同步整流PWM控制信号。该过流封锁单元401从检测模块300获取输入电流，并根据该输入电流设置轻载和重载分界点。当输入电流较小，该过流封锁单元401设置为轻载。此时，过流封锁单元401控制整流单元103封锁整流PWM控制信号。也就是说，整流单元103控制DC/DC转换单元102中的开关管的二极管实现整流。当输入电流较大，该过流封锁单元401设置为重载。此时，过流封锁单元401控制整流单元103生成重载整流PWM控制信号。也就是说，整流单元103控制DC/DC转换单元102中的开关管作为同步整流管实现整流。此外，当输入电流达到一定上限值时，过流封锁单元401过流封锁相移全桥PWM控制模块100。该过压封锁单元402从检测模块300获取输出电压。当输出电压信号过高时，该过压封锁单元402过压封锁相移全桥PWM控制模块100。实施本实施例的电动汽车DC/DC控制器，通过采用相移全桥PWM控制模块，实现了纯硬件的控制、大大降低系统的复杂度和不可靠性，并且与电机驱动模块一体化集成，完美地结合了两个体积较大的装置，大大降低了成本，节约了安装空间，并且可以使得两个装置共用一个散热系统。更进一步地，通过在输入电流小的时候，以开关管的二极管实现整流，而在输入电流大的时候，采用开关管作为同步整流管实现整流，减少了大电流下开关管的损耗，并提高了传输效率。并且使用了 CAN通信连接电机驱动模块200、微控制模块400和整车控制模块500，部分控制信号功能由电机驱动模块200完成，从而节约了整车控制器500的资源。图3是本发明的电动汽车DC/DC控制器的相移全桥PWM控制模块的优选实施例的电路原理图。如图3所示，该相移全桥PWM控制模块100包括UCC28950芯片。如图3所示，该实施例采用UCC28950芯片作为硬件控制核心，实现ZVS相移全桥控制。采用外围电路的电阻参数配置UCC28950芯片以实现不同模式下的高效控制，灵活控制死区时间，同步整流工作点。如图3所示，用UCC28950芯片完成相移全桥单元101和整流单元103的功能。在工作时，UCC28950芯片从引脚AB⑶发出四路零电压开关(ZVS)相移全桥控制PWM控制信号，实现DC/DC转换单元102的金属氧化物半导体(MOS)管QA、QB、Q。和Qd的ZVS相移全桥控制。同时，过流封锁单元(未示出)从检测模块(未示出)获取输入电流，并根据该输入电流设置轻载和重载分界点。当输入电流较小，该过流封锁单元设置为轻载。此时，过流封锁单元控制UCC28950芯片封锁整流PWM控制信号，由金属氧化物半导体(MOS)管QA、QB、QC和Qd的体二极管进行整流。当输入电流较大时，过流封锁单元控制UCC28950芯片生成重载整流PWM控制信号，并从EF脚发送给MOS管Qe和QF，使得MOS管作为同步整流管开始工作，以减少大电流下的损耗。此外，当输入电流达到一定上限值时，过流封锁单元103过流封锁相移全桥PWM控制模块100。在本实施例中，过压封锁单元(未示出)从检测模块获取输出电压，从而对UCC28950芯片实现闭环控制。本领域技术人员知悉，本实施例示出了采用UCC28950芯片构建相移全桥PWM控制模块100的具体实施方式
。本领域技术人员知悉，在本实施例中示出的相移全桥PWM控制模块100可以应用到上述的任何实施例中。基于本发明的教导和本领域的公知常识，本领域技术人员能够实现上述应用。采用该实施例，通过使用UCC28980芯片，实现了性能效率兼具的纯硬件控制方式。更进一步地，通过在输入电流小的时候，以开关管的二极管实现整流，而在输入电流大的时候，采用开关管作为同步整流管实现整流，减少了大电流下开关管的损耗，并提高了传输效率。图4是本发明的电动汽车DC/DC控制器的隔离开关电路的优选实施例的电路原理图。本领域技术人员知悉，在本实施例中示出的隔离开关电路可以应用到上述的任何实施例中。基于本发明的教导和本领域的公知常识，本领域技术人员能够实现上述应用。如图4所示，隔离开关电路包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、开关管Q5和开关管Q6。在本发明的优选实施例中，该开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、开关管Q5和开关管Q6均为MOS管。此外，由于MOS管在充电时候开通，是没有开关损耗的，长期处于导通状态，因此选择采用低电压，大电流，低导通电阻R特性的MOS管。其中该MOS 管 Ql、MOS 管 Q2、MOS 管 Q3、MOS 管 Q4、MOS 管 Q5 和 MOS 管 Q6 的栅极从微控制模块接收驱动信号DRIVE，MOS管Q1、M0S管Q3、M0S管Q5的源极连接到电动汽车的蓄电池的输入地IGND，M0S管Q2、M0S管Q4、M0S管Q6的源极连接到所述相移全桥PWM控制模块的输出地OGND。MOS管Ql的漏极连接MOS管Q2的漏极。MOS管Q3的漏极连接MOS管Q4的漏极。MOS管Q5的漏极连接MOS管Q6的漏极。其工作原理如下，当从微控制模块接收的驱动信号DRIVE开通时，MOS管Ql、MOS管Q2、M0S管Q3、M0S管Q4、M0S管Q5和MOS管Q6同时开通，两者的接地位相连，形成回路，开始给蓄电池充电。当从微控制模块接收的驱动信号DRIVE关断时，MOS管Q1、M0S管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6同时关断，利用串联的MOS管Ql和MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6的二极管的单相导通特性，防止发生反灌和误充电。当相移全桥PWM控制模块的空载电压高于蓄电池电压时，串联的MOS管Ql和MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6的驱动信号DRIVE关断。如果每组串联MOS管中只有一个MOS管，它的体二极管阳极电压大于阴极电压将导通。但由于每组串联MOS管中有两个MOS管，第二个MOS管的体二极管的阳极电压低于阴极电压，所以不能导通。这样两个串联的MOS管就形成一个互锁的关系。无论其两侧的电压谁高谁低，总有一个满足不了开通条件。所以起到了可靠隔离的作用。在本发明的简化实施例中，也可以只选用一组串联MOS管、两组串联MOS管或者多组串联MOS管。例如，在本发明的一个实施例中，该隔离开关电路可包括MOS管Ql和MOS管Q2。该MOS管Q1、M0S管Q2的栅极从微控制模块接收驱动信号DRIVE，MOS管Ql的源极连接到电动汽车的蓄电池的输入地IGND，M0S管Q2的源极连接到相移全桥PWM控制模块的输出地OGND。MOS管Ql的漏极连接MOS管Q2的漏极。在本发明的又一实施例中，该隔离开关电路可包括MOS管Q1、M0S管Q2、M0S管Q3、MOS管Q4，其中该MOS管Q1、M0S管Q2、M0S管Q3、M0S管Q4的栅极从微控制模块接收驱动信号DRIVE，MOS管Q1、M0S管Q3的源极连接到电动汽车的蓄电池的输入地IGND，M0S管Q2、MOS管Q4的源极连接到相移全桥PWM控制模块的输出地OGND。MOS管Ql的漏极连接MOS管Q2的漏极。MOS管Q3的漏极连接MOS管Q4的漏极。上述不同的实施例可以满足不同的散热要求，当散热要求较高时，比如没有设置散热装置或者采用风冷散热装置的时候，可以采用多组串联MOS管。当散热要求较低，比如采用水冷散热时，可以采用少量的串联MOS管，比如一组或者两组。实施本发明的电动汽车DC/DC控制器，通过采用相移全桥PWM控制模块，实现了纯硬件的控制、大大降低系统的复杂度和不可靠性，并且与电机驱动模块一体化集成，完美地结合了两个体积较大的装置，大大降低了成本，节约了安装空间，并且可以使得两个装置共用一个散热系统。更进一步地，通过在相移全桥PWM控制模块增加隔离开关电路，防止了电动汽车DC/DC控制器和蓄电池之间产生的耗电和电压反灌，更有效地实现了电动汽车DC/DC控制器和蓄电池之间的可靠隔离。此外，采用三组两两串联的MOS管，可以进一步降低导通损耗。虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。
权利要求
1.一种电动汽车DC/DC控制器，其特征在于，包括: 相移全桥PWM控制模块，用于接收输入直流电压并将所述输入直流电压转换成给电动汽车的蓄电池充电的输出直流电压； 检测模块，用于检测所述相移全桥PWM控制模块的输入电流和输出电压； 微控制模块，用于根据所述检测模块检测的所述输入电流和输出电压是否异常、以及根据电动汽车的电机驱动模块和整车控制模块对其发出的控制指令控制所述相移全桥PWM控制|吴块。
2.根据权利要求1所述的电动汽车DC/DC控制器，其特征在于，所述相移全桥PWM控制模块进一步包括: DC/DC转换单元，用于将所述输入直流电压转换成所述输出直流电压； 相移全桥单元，用于生成零电压开关相移全桥控制所述DC/DC转换单元中的开关管的相移PWM控制信号； 整流单元，用于生成控制所述DC/DC转换单元中的开关管整流的同步整流PWM控制信号。
3.根据权利要求2所述的电动汽车DC/DC控制器，其特征在于，所述相移全桥PWM控制模块包括UCC28950芯片。
4.根据权利要求2所述的电动汽车DC/DC控制器，其特征在于，所述微控制模块包括: 过流封锁单元，用于基于所述输入电流控制所述整流单元生成所述整流PWM控制信号和过流封锁所述相移全桥PWM控制模块； 过压封锁单元，用于基于所述输出电压过压封锁所述相移全桥PWM控制模块。
5.根据权利要求1所述的电动汽车DC/DC控制器，其特征在于，所述电机驱动模块和所述微控制模块与电动汽车的整车控制模块通过控制器局域网络总线通信连接。
6.根据权利要求1-5中任意一项权利要求所述的电动汽车DC/DC控制器，其特征在于，所述电动汽车DC/DC控制器还包括连接到所述相移全桥PWM控制模块和电动汽车的蓄电池之间的隔离开关电路。
7.根据权利要求6所述的电动汽车DC/DC控制器，其特征在于，所述隔离开关电路包括第一开关管和第二开关管，其中所述第一开关管和第二开关管的栅极从所述微控制模块接收驱动信号，所述第一开关管的源极连接到电动汽车的蓄电池的输入地，所述第一开关管的漏极连接到所述第二开关管的漏极，所述第二开关管的源极连接到所述相移全桥PWM控制模块的输出地。
8.根据权利要求7所述的电动汽车DC/DC控制器，其特征在于，所述隔离开关电路包括第三开关管和第四开关管，其中所述第三开关管和第四开关管的栅极从所述微控制模块接收驱动信号，所述第三开关管的源极连接到电动汽车的蓄电池的输入地，所述第三开关管的漏极连接到所述第四开关管的漏极，所述第四开关管的源极连接到所述相移全桥PWM控制模块的输出地。
9.根据权利要求8所述的电动汽车DC/DC控制器，其特征在于，所述隔离开关电路包括第五开关管和第六开关管，其中所述第五开关管和第六开关管的栅极从所述微控制模块接收驱动信号，所述第五开关管的源极连接到电动汽车的蓄电池的输入地，所述第五开关管的漏极连接到所述第六开关管的漏极， 所述第六开关管的源极连接到所述相移全桥PWM控制模块的输出地。
10.根据权利要求9所述的电动汽车DC/DC控制器，其特征在于，所述开关管是金属氧化物半导体管。
全文摘要
本发明涉及一种电动汽车DC/DC控制器，包括相移全桥PWM控制模块，用于接收输入直流电压并将所述输入直流电压转换成给电动汽车的蓄电池充电的输出直流电压；检测模块，用于检测所述相移全桥PWM控制模块的输入电流和输出电压；微控制模块，用于根据所述检测模块检测的所述输入电流和输出电压是否异常、以及根据电动汽车的电机驱动模块和整车控制模块对其发出的控制指令控制所述相移全桥PWM控制模块。实施本发明的电动汽车DC/DC控制器，通过采用相移全桥PWM控制模块，实现了纯硬件的控制、大大降低系统的复杂度和不可靠性，并且与电机驱动模块一体化集成，完美地结合了两个体积较大的装置，大大降低了成本，节约了安装空间。
文档编号B60L15/02GK103204082SQ20121006512
公开日2013年7月17日 申请日期2012年1月13日 优先权日2012年1月13日
发明者张昊 申请人:深圳市汇川技术股份有限公司, 苏州汇川技术有限公司