一种电动汽车用的直流-直流转换器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电动汽车用的直流-直流转换器，其关键在于：所述转换器包括输入保护模块、输入滤波模块、DC-DC隔离变换模块、输出滤波模块、输出保护模块、辅助电源模块、驱动模块、输入电流反馈模块、输出电压电流和功率管温度反馈模块和控制模块。本实用新型功率管开关损耗较小，效率较高，高压系统和低压系统进行完全隔离，保障整车绝缘和车辆安全。辅助电源可以实现在低压电器不工作时停止DC-DC转换器，降低能量损耗；在所有负载情况下都能实现稳定的电压输出，并且在负载过重或功率管温度过高时限制输出功率，保护DC-DC转换器不受损坏，其成本低廉，效率高、保护功能齐全，动态响应好，完全适合在电动汽车上推广应用。
【专利说明】—种电动汽车用的直流-直流转换器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电动汽车用的直流-直流转换器。
【背景技术】
[0002]能源危机和环境污染使电动汽车的使用成为必然，而电动汽车除了动力模块可以直接使用高压动力电池做为电源外，其他电子模块都是12V或24V低压供电，例如车身控制模块(BCM)、空调控制器(ACC)、车窗控制器、门锁控制器、网关控制器、车载娱乐系统等等控制模块都使用低压供电。DC-DC转换器作为将高压转换为低压的关键电源部件，是纯电动汽车、混合动力汽车、插电式混合动力汽车等电动车辆不可或缺的部件。因此，高效可靠的DC-DC转换器对提高整车的稳定性和整体性能有很大作用。
[0003]当前绝大部分DC-DC转换器的转换效率不高，控制不方便，导致在汽车无电器部件工作时损耗能量；而且现有的转换器没有进行输出电压和功率的有效控制，导致负载过重或过轻时输出电压不稳定，或部件因为负载过重而损坏；有的输入和输出没进行隔离，使整车低压系统和高压系统耦合，影响整车绝缘。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种电动汽车用的直流-直流转换器。
[0005]为了实现上述目的，采用以下技术方案:一种电动汽车用的直流-直流转换器，其特征在于:所述电动汽车用的直流-直流转换器包括输入保护模块、输入滤波模块、DC-DC隔离变换模块、输出滤波模块、输出保护模块、辅助电源模块、驱动模块、输入电流反馈模块、输出电压电流和功率管温度反馈模块和控制模块；其中，输入保护模块的输入端连接设置在外部的高压动力电池，输出端分别连接DC-DC隔离变换模块和控制模块；DC-DC隔离变换模块还分别连接驱动模块、控制模块、输入电流反馈模块、输出滤波模块和输出电压电流和功率管温度反馈模块；所述辅助电源模块输入端连接设置在外部的控制开关，输出端分别连接驱动模块和输出电压电流和功率管温度反馈模块；控制模块还连接驱动模块、输入电流反馈模块和输出电压电流和功率管温度反馈模块；输出电压电流和功率管温度反馈模块与输出滤波模块相连，还通过采样电阻连接输出保护模块；所述输出保护模块与车载低压电器连接。
[0006]所述DC-DC隔离变换模块上具有变压器T001，变压器TOOl的a端分别连接开关管QOOl的Q001-S端、电阻ROOl和续流二极管DOOl的负极，变压器TOOl的b端分别连接续流二极管DOOl的正极和开关管Q002，变压器TOOl的c端连接整流二极管DlOl的正极，变压器TOOl的d端分别连接续流二极管D102的正极、滤波电容C102和滤波电容C103 ;所述开关管QOOl的Q001-G端与电阻ROOl连通；电阻R002连接在开关管Q002的Q002-G端和Iin端之间；电阻R000 —端连接Iin端，另一端接地；续流二极管DOOl的负极分别连接二极管D102的负极、电阻R102和滤波电感L101，滤波电感LlOl的另一端还连接有滤波电容C103 ;所述二极管DOOl的负极连接输入滤波模块；Q001-G、Q001-S、Q002-G、和Lin端均与驱动模块相连；电阻R000另一端分别连接输入电流反馈模块、二极管D002的正极、电阻R028和输入滤波模块，并最后接地；所述电阻R028的另一端连接输出电压电流和功率管温度反馈模块。
[0007]所述辅助电源模块包括与外部控制开关串联的电阻R019和R020，电阻R020的另一端还分别连接电容C013、电容C015、电阻R025、电容C016、电阻R026和变压器T002的6端；变压器T002的5端通过二极管D008与电容C016和电阻R026相连，该5端还连接三极管Q009的集电极；变压器T002的8端依次连接电容C014、电阻R024和电阻R025，电阻R024和电阻R025之间还分别连接稳压管DZ002的负极、三极管Q009的基极和二极管D009的负极；稳压管DZ002的正极与电容C013和电容C015连通并接地；二极管D009的正极通过电阻R023与三极管Q009的发射极连通，三极管Q009的发射极还连接变压器T002的7端以及驱动模块和控制模块的电源端VCC2 ;变压器T002的1端连接二极管D012的正极，二极管D012的负极连接驱动模块的电源端VCC1 ；电容C039和电容C040连接在二极管D012的负极和变压器T002的2端之间，变压器T002的2端还与三极管Q001-S端连通；变压器T002的3端连接二极管D011的正极，二极管D011的负极连接驱动模块和控制模块的电源端VCC3 ;电容C017和电容C018连接在二极管D011的负极和变压器T002的4端之间，变压器T002的4端还与接地端PGND连通。
[0008]所述输出电压电流和功率管温度反馈模块包括光电隔离器PC101和光电隔离器PC102 ;光电隔离器PC101的1端和2端之间连接有电容C012和电阻R034 ;光电隔离器PC101的1端还连接控制模块FB端，2端接地；光电隔离器PC101的3端通过电阻R103连接DC-DC隔离转换模块，3端还依次连接有电阻R104、电容C108和电阻R107，R107的另一端也连接DC-DC隔离转换模块，电阻R104和电容C108之间与稳压器U101的2端相连；稳压器U101的1端和2端之间还依次连接有电容C107和电阻R106 ;稳压器U101的1端还分别连接电容C108和电阻R107之间、二极管D103的负极和电阻R110 ;光电隔离器PC102的1端依次通过电阻R033和电阻R029连接DC-DC隔离变换模块的temp端；电阻R033和电阻R029之间与运算放大器U002B的8端相连；运算放大器U002B的8端连接控制模块的电源端VCC2端，5端连接temp端，6端和4端之间分别连接电阻R030和电容C021，4端还接地，7端通过的电阻R032连接三极管Q011的基极；三极管Q011的集电极与光电隔离器PC102的2端相连，三极管Q011的发射极与光电隔离器PC101的2端和接地端PGND相连；光电隔离器PC102的3端和4端之间连接电阻R111 ;光电隔离器PC102的3端通过电阻R110分别连接稳压器U101的1端、电阻R107和电容C108之间、以及二极管D103的负极；D103的正极连接运算放大器U102A的1端，运算放大器U102A的1端和2端之间连接有电阻R108，2端上还通过电阻R105分别连接稳压器U103的2端和电容C113 ;稳压器U103的1端和3端之间连接有电容C112 ;稳压器U103的1端还通过电阻R116连接输出保护模块的V0UT+端口 ；U102A的3端通过电阻R115连接运算放大器U102B的7端，运算放大器U102A的3端还通过电阻R109分别与光电隔离器PC102的4端、运算放大器U102B的4端和稳压器U103的3端连通；运算放大器U102B的7端通过电阻R112与运算放大器U102B的6端连接；运算放大器U102B的6端和4端之间还连接有电阻R113 ;运算放大器U102B的5端通过电阻R114和电容C111连接4端，电阻R114和电容C113之间还与输出保护模块的V0UT-端口连接。
[0009]本实用新型采用双端正激隔离转换方式，功率管的驱动信号占空比低于50%，功率管开关损耗较小，效率较高，高压系统和低压系统进行完全隔离，保障整车绝缘和车辆安全。辅助电源采用自激方式实现，并通过外部开关控制与动力电池电源的通断，可以灵活控制DC-DC转换器的启动和停止，实现在低压电器不工作时停止DC-DC转换器，降低能量损耗；对DC-DC转换器的输出电压、输出电流和功率管温度进行采集并反馈给控制模块进行控制，在所有负载情况下都能实现稳定的电压输出，并且在负载过重或功率管温度过高时限制输出功率，保护DC-DC转换器不受损坏。本实用新型成本低廉，效率高、保护功能齐全，动态响应好，完全适合在电动汽车上推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型实施例的原理图；
[0011]图2为本实用新型实施例的电路结构图；
[0012]图3为图2中DC-DC隔离变换模块的电路结构图；
[0013]图4为图2中辅助电源模块的电路结构图；
[0014]图5为图2中输出电压电流和功率管温度反馈模块的电路结构图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。
[0016]如图1至图5所示，一种电动汽车用的直流-直流转换器，包括输入保护模块1、输入滤波模块2、DC-DC隔离变换模块3、输出滤波模块4、输出保护模块5、辅助电源模块6、驱动模块7、输入电流反馈模块8、输出电压电流和功率管温度反馈模块9和控制模块10 ;其中，输入保护模块I的输入端连接设置在外部的高压动力电池，输出端分别连接DC-DC隔离变换模块3和控制模块10 ；DC-DC隔离变换模块3还分别连接驱动模块7、控制模块10、输入电流反馈模块8、输出滤波模块4和输出电压电流和功率管温度反馈模块9 ;所述辅助电源模块6输入端连接设置外部控制开关，输出端分别连接驱动模块7和输出电压电流和功率管温度反馈模块9 ;控制模块10还连接驱动模块7、输入电流反馈模块8和输出电压电流和功率管温度反馈模块9 ;输出电压电流和功率管温度反馈模块9与输出滤波模块4相连，还通过采样电阻连接输出保护模块5 ;所述输出保护模块5与车载低压电器连接。
[0017]所述DC-DC隔离变换模块3上具有变压器TOOl，TOOl的a端分别连接开关管QOOl的Q001-S端、电阻ROOl和续流二极管DOOl的负极，TOOl的b端分别连接续流二极管DOOl的正极和开关管Q002，TOOl的c端连接整流二极管DlOl的正极，TOOl的d端分别连接续流二极管D102的正极、滤波电容C102和滤波电容C103 ;所述开关管QOOl的Q001-G端与电阻ROOl连通；电阻R002连接在Q002的Q002-G端和Iin端之间；电阻R000 —端连接Iin端，另一端接地；续流二极管DOOl的负极分别连接D102的负极、电阻R102和滤波电感L101，LlOl的另一端还连接有滤波电容C103 ;所述DOOl的负极连接输入滤波模块2 ;Q001_G、Q001-S、Q002-G、和Lin端均与驱动模块7相连；电阻R000另一端分别连接输入电流反馈模块8、D002的正极、电阻R028和输入滤波模块2，并最后接地；所述R028的另一端连接输出电压电流和功率管温度反馈模块9。
[0018]所述辅助电源模块6包括与外部控制开关串联的电阻R019和R020，R020的另一端还分别连接电容C013、电容C015、电阻R025、电容C016、电阻R026和变压器T002的6端；T002的5端通过二极管D008与电容C016和电阻R026相连，该5端还连接三极管Q009的集电极；T002的8端依次连接电容C014、电阻R024和电阻R025，R024和R025之间还分别连接稳压管DZ002的负极、三极管Q009的基极和二极管D009的负极；DZ002的正极与C013和C015连通并接地；D009的正极通过电阻R023与Q009的发射极连通，Q009的发射极还连接T002的7端以及驱动模块7和控制模块10的电源端VCC2 ；T002的I端连接二极管D012的正极，D012的负极连接驱动模块7的电源端VCCl ；电容C039和C040连接在D012的负极和Τ002的2端之间，Τ002的2端还与Q001-S端连通；Τ002的3端连接二极管DOll的正极，DOll的负极连接驱动模块7和控制模块10的电源端VCC3 ；电容C017和C018连接在DOll的负极和Τ002的4端之间，Τ002的4端还与接地端PGND连通。
[0019]所述输出电压电流和功率管温度反馈模块9包括光电隔离器PClOl和PC102 ；PClOl的I端和2端之间连接有电容C012和电阻R034 ；PC101的I端还连接控制模块1FB端，2端接地；PC101的3端通过电阻R103连接DC-DC隔离转换模块3，3端还依次连接有电阻R104、电容C108和电阻R107，R107的另一端也连接DC-DC隔离转换模块3，R104和C108之间与稳压器UlOl的2端相连；U101的I端和2端之间还依次连接有电容C107和电阻R106 ；U101的I端还分别连接C108和R107之间、二极管D103的负极和电阻RllO ；PC102的I端依次通过电阻R033和R029连接DC-DC隔离变换模块3的temp端；R033和R029之间与运算放大器U002B的8端相连；U002B的8端连接VCC2端，5端连接temp端，6端和4端之间分别连接电阻R030和电容C021，4端还接地，7端通过的电阻R032连接三极管QOll的基极；Q011的集电极与PC102的2端相连，QOll的发射极与PClOl的2端和接地端PGND相连；PC102的3端和4端之间连接电阻Rlll ；PC102的3端通过电阻RllO分别连接UlOl的I端、电阻R107和电容C108之间、以及二极管D103的负极；D103的正极连接运算放大器U102A的I端，U102A的I端和2端之间连接有电阻R108，2端上还通过电阻R105分别连接稳压器U103的2端和电容Cl 13 ；U103的I端和3端之间连接有电容Cl 12 ；U103的I端还通过电阻R116连接输出保护模块的VOUT+端口 ；U102A的3端通过电阻R115连接运算放大器U102B的7端，U102A的3端还通过电阻R109分别与PC102的4端、U102B的4端和U103的3端连通；U102B的7端通过电阻Rl 12与U102B的6端连接；U102B的6端和4端之间还连接有电阻Rl 13 ；U102B的5端通过电阻Rl 14和电容Clll连接4端，Rl 14和Cl 13之间还与输出保护模块5的VOUT-端口连接。
[0020]本实用新型采用双端正激隔离转换方式，功率管的驱动信号占空比低于50%，功率管开关损耗较小，效率较高，高压系统和低压系统进行完全隔离，保障整车绝缘和车辆安全。辅助电源采用自激方式实现，并通过外部开关控制与动力电池电源的通断，可以灵活控制DC-DC转换器的启动和停止，实现在低压电器不工作时停止DC-DC转换器，降低能量损耗；对DC-DC转换器的输出电压、输出电流和功率管温度进行采集并反馈给控制模块进行控制，在所有负载情况下都能实现稳定的电压输出，并且在负载过重或功率管温度过高时限制输出功率，保护DC-DC转换器不受损坏。本实用新型成本低廉，效率高、保护功能齐全，动态响应好，完全适合在电动汽车上推广应用。
【权利要求】
1.一种电动汽车用的直流-直流转换器，其特征在于:所述电动汽车用的直流-直流转换器包括输入保护模块、输入滤波模块、DC-DC隔离变换模块、输出滤波模块、输出保护模块、辅助电源模块、驱动模块、输入电流反馈模块、输出电压电流和功率管温度反馈模块和控制模块；其中，输入保护模块的输入端连接设置在外部的高压动力电池，输出端分别连接DC-DC隔离变换模块和控制模块；DC-DC隔离变换模块还分别连接驱动模块、控制模块、输入电流反馈模块、输出滤波模块和输出电压电流和功率管温度反馈模块；所述辅助电源模块输入端连接设置在外部的控制开关，输出端分别连接驱动模块和输出电压电流和功率管温度反馈模块；控制模块还连接驱动模块、输入电流反馈模块和输出电压电流和功率管温度反馈模块；输出电压电流和功率管温度反馈模块与输出滤波模块相连，还通过采样电阻连接输出保护模块；所述输出保护模块与车载低压电器连接。
2.如权利要求1所述的电动汽车用的直流-直流转换器，其特征在于:所述DC-DC隔离变换模块上具有变压器T001，变压器TOOl的a端分别连接开关管QOOl的Q001-S端、电阻ROOl和续流二极管DOOl的负极，变压器TOOl的b端分别连接续流二极管DOOl的正极和开关管Q002，变压器TOOl的c端连接整流二极管DlOl的正极，变压器TOOl的d端分别连接续流二极管D102的正极、滤波电容C102和滤波电容C103 ;所述开关管QOOl的Q001-G端与电阻ROOl连通；电阻R002连接在开关管Q002的Q002-G端和Iin端之间；电阻R000一端连接Iin端，另一端接地；续流二极管DOOl的负极分别连接二极管D102的负极、电阻R102和滤波电感LlOl，滤波电感LlOl的另一端还连接有滤波电容C103 ;所述二极管DOOl的负极连接输入滤波模块；Q001-G、Q001-S、Q002-G、和Lin端均与驱动模块相连；电阻R000另一端分别连接输入电流反馈模块、二极管D002的正极、电阻R028和输入滤波模块，并最后接地；所述电阻R028的另一端连接输出电压电流和功率管温度反馈模块。
3.如权利要求1所述的电动汽车用的直流-直流转换器，其特征在于:所述辅助电源模块包括与外部控制开关串联的电阻R019和R020，电阻R020的另一端还分别连接电容C013、电容C015、电阻R025、电容C016、电阻R026和变压器T002的6端；变压器T002的5端通过二极管D008与电容C016和电阻R026相连，该5端还连接三极管Q009的集电极；变压器T002的8端依次连接电容C014、电阻R024和电阻R025，电阻R024和电阻R025之间还分别连接稳压管DZ002的负极、三极管Q009的基极和二极管D009的负极；稳压管DZ002的正极与电容C013和电容C015连通并接地；二极管D009的正极通过电阻R023与三极管Q009的发射极连通，三极管Q009的发射极还连接变压器T002的7端以及驱动模块和控制模块的电源端VCC2 ;变压器T002的I端连接二极管DO12的正极，二极管DO12的负极连接驱动模块的电源端VCCl ；电容C039和电容C040连接在二极管D012的负极和变压器T002的2端之间，变压器T002的2端还与三极管Q001-S端连通；变压器T002的3端连接二极管DO11的正极，二极管DO11的负极连接驱动模块和控制模块的电源端VCC3 ;电容CO 17和电容C018连接在二极管DOll的负极和变压器T002的4端之间，变压器T002的4端还与接地端PGND连通。
4.如权利要求1所述的电动汽车用的直流-直流转换器，其特征在于:所述输出电压电流和功率管温度反馈模块包括光电隔离器PClOl和光电隔离器PC102 ;光电隔离器PClOl的I端和2端之间连接有电容C012和电阻R034 ;光电隔离器PClOl的I端还连接控制模块FB端，2端接地；光电隔离器PClOl的3端通过电阻R103连接DC-DC隔离转换模块，3端还依次连接有电阻R104、电容C108和电阻R107，R107的另一端也连接DC-DC隔离转换模块，电阻R104和电容C108之间与稳压器UlOl的2端相连；稳压器UlOl的I端和2端之间还依次连接有电容C107和电阻R106 ;稳压器UlOl的I端还分别连接电容C108和电阻R107之间、二极管D103的负极和电阻RllO ;光电隔离器PC102的I端依次通过电阻R033和电阻R029连接DC-DC隔离变换模块的temp端；电阻R033和电阻R029之间与运算放大器U002B的8端相连；运算放大器U002B的8端连接控制模块的电源端VCC2端，5端连接temp端，6端和4端之间分别连接电阻R030和电容C021，4端还接地，7端通过的电阻R032连接三极管QOll的基极；三极管QOll的集电极与光电隔离器PC102的2端相连，三极管QOll的发射极与光电隔离器PClOl的2端和接地端PGND相连；光电隔离器PC102的3端和4端之间连接电阻Rlll ;光电隔离器PC102的3端通过电阻RllO分别连接稳压器UlOl的I端、电阻R107和电容C108之间、以及二极管D103的负极；D103的正极连接运算放大器U102A的I端，运算放大器U102A的I端和2端之间连接有电阻R108，2端上还通过电阻R105分别连接稳压器U103的2端和电容Cl 13 ;稳压器U103的I端和3端之间连接有电容Cl 12 ；稳压器U103的I端还通过电阻Rl 16连接输出保护模块的VOUT+端口 ；U102A的3端通过电阻R115连接运算放大器U102B的7端，运算放大器U102A的3端还通过电阻R109分别与光电隔离器PC102的4端、运算放大器U102B的4端和稳压器U103的3端连通；运算放大器U102B的7端通过电阻Rl 12与运算放大器U102B的6端连接；运算放大器U102B的6端和4端之间还连接有电阻Rl 13 ;运算放大器U102B的5端通过电阻Rl 14和电容C111连接4端，电阻R114和电容C113之间还与输出保护模块的VOUT-端口连接。
【文档编号】H02M3/335GK204244083SQ201420761495
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】刘学行, 陈世超, 姜代平 申请人:重庆先锋渝州电器有限公司