本发明涉及电动汽车车载电源控制领域，尤其涉及一种车载电源驱动控制方法、装置、微控制器及汽车。
背景技术
随着车载电源的发展。高功率密度高效率的电源解决方案已经广泛应用于纯电动汽车及混合动力汽车中。而在众多拓扑结构的选择中，llc电路结构在效率、电磁干扰、稳定性方面都其独特的优势。但也有其缺点，最为显著的就是空载和轻载条件下的控制。以车载充电器为列，在普通半桥、全桥llc谐振工作模式下，当汽车上的高压电池包充电快充满、结束时，充电电流将减小到很小或为零。此时车载充电器的工作频率高于谐振频率，达到最大工作频率上限，此时llc谐振电流接近或等于励磁电流，原边全桥或半桥的mosfet有可能不会彻底实现软开关，发热会较为明显；而且高的工作频率必将导致高的开关损耗。因此需要一种方法使得在轻载或空载时，llc谐振网络仍然工作在较为可靠的状态。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种车载电源驱动控制方法、装置、微控制器及汽车，解决了车载电源轻载或空载时，llc谐振网络工作不可靠的问题。
依据本发明的一个方面，提供了一种车载电源驱动控制方法，包括：
获取车载电源的负载电流；
监测所述负载电流的变化情况；
在所述负载电流达到第一预设值时，根据所述变化情况控制微控制器向驱动变压器输出的占空比变化，并控制所述车载电源的场效应管的工作频率变化。
可选地，在所述负载电流达到第一预设值时，根据所述变化情况控制微控制器向驱动变压器输出的占空比变化，并控制所述车载电源的场效应管的工作频率变化的步骤包括：
在所述负载电流到达第一预设值时，控制微控制器向驱动变压器输出的占空比为第一比值；
在所述负载电流由所述第一预设值发生变化时，按照所述占空比与所述负载电流正相关，所述场效应管的工作频率与所述负载电流负相关的函数关系，调整所述占空比和所述场效应管的工作频率。
可选地，所述调整所述占空比和所述场效应管的工作频率的步骤包括：
在所述负载电流由所述第一预设值减小至空载时，控制所述占空比由所述第一比值减小至第二比值，并控制所述场效应管由当前工作频率升高至所述场效应管允许的最高工作频率。
可选地，在所述占空比由所述第一比值减小至第二比值，且所述场效应管的工作频率升高至最高工作频率之后，所述方法还包括：
监测驱动变压器向所述场效应管输出的驱动电压值；
在所述驱动电压值大于预设电压滞环最大值时，控制所述车载电源停止工作；
在所述车载电源停止工作后，监测到所述驱动电压值小于预设电压滞环最小值时，控制所述车载电源开始工作。
依据本发明的另一个方面，提供了一种车载电源驱动控制装置，包括：
第一获取模块，用于获取车载电源的负载电流；
第一监测模块，用于监测所述负载电流的变化情况；
第一控制模块，用于在所述负载电流达到第一预设值时，根据所述变化情况控制微控制器向驱动变压器输出的占空比变化，并控制所述车载电源的场效应管的工作频率变化。
可选地，所述第一控制模块包括：
第一控制单元，用于在所述负载电流到达第一预设值时，控制微控制器向驱动变压器输出的占空比为第一比值；
第二控制单元，用于在所述负载电流由所述第一预设值发生变化时，按照所述占空比与所述负载电流正相关，所述场效应管的工作频率与所述负载电流负相关的函数关系，调整所述占空比和所述场效应管的工作频率。
可选地，所述第二控制单元具体用于：
在所述负载电流由所述第一预设值减小至空载时，控制所述占空比由所述第一比值减小至第二比值，并控制所述场效应管由当前工作频率升高至所述场效应管允许的最高工作频率。
可选地，所述车载电源驱动控制装置还包括：
第二监测模块，用于监测驱动变压器向所述场效应管输出的驱动电压值；
第二控制模块，用于在所述驱动电压值大于预设电压滞环最大值时，控制所述车载电源停止工作；
第三控制模块，用于在所述车载电源停止工作后，监测到所述驱动电压值小于预设电压滞环最小值时，控制所述车载电源开始工作。
依据本发明的另一个方面，提供了一种微控制器，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述的车载电源驱动控制方法的步骤。
依据本发明的再一个方面，提供了一种汽车，包括上述的车载电源驱动控制装置。
本发明的实施例的有益效果是：
上述方案中，根据负载电流的变化情况，在车载电源的负载较轻甚至空载时，通过控制向驱动变压器输出的占空比和车载电源的场效应管的工作频率，使场效应管工作在移相或者移相断续的模式下，有足够的电流较好地实现半桥mosfet的软开关，又能输出较为平稳的电压，避免了因车载电源轻载或空载导致场效应管发热明显，影响工作可靠性的情况。
附图说明
图1表示本发明实施例的车载电源驱动控制方法的流程图之一；
图2表示本发明实施例的车载电源驱动电路的电路图；
图3表示本发明实施例的车载电源驱动控制方法的流程图之二；
图4表示本发明实施例的车载电源驱动控制装置的结构框图之一；
图5表示本发明实施例的车载电源驱动控制装置的结构框图之二。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示，本发明的实施例提供了一种车载电源驱动控制方法，包括：
步骤11、获取车载电源的负载电流；
步骤12、监测所述负载电流的变化情况；
该实施例中，微控制器与驱动变压器连接，所述驱动变压器与车载电源的驱动电路的场效应管连接，所述微控制器向所述驱动变压器输出一定的占空比，并经过驱动变压器给场效应管提供驱动电压。所述微控制器实时监测车载电源的负载电流，并判断负载电流的变化情况。
步骤13、在所述负载电流达到第一预设值时，根据所述变化情况控制微控制器向驱动变压器输出的占空比变化，并控制所述车载电源的场效应管的工作频率变化。
该实施例中，所述微控制器还与所述场效应管连接，用于控制所述场效应管的工作频率变化。其中，车载电源驱动电路的部分电路图如图2所示，电压输入端连接两个场效应管q1和q2，所述q1和q2的连接线连接llc谐振电路。在所述微控制器监控到所述负载电流达到第一预设值或者小于所述第一预设值时，认为车载电源轻载，所述第一预设值根据需求设置，优选地，所述第一预设值为20％，即负载电流小于或等于额定电流的20％时认为车载电源为轻载状态。此时为了防止轻载状态下场效应管工作在较高的频率，进而影响llc谐振网络的工作可靠性，微控制器根据所述负载电流基于所述第一预设值的变化情况，控制向所述驱动变压器输出的占空比以及所述场效应管的工作频率的变化，从而达到控制所述场效应管的工作模式的效果。
具体地，所述场效应管的工作模式包括移相和移相断续模式，在负载较轻时，使两个场效应管q1和q2工作在较高频率和移相的模式，其中，移相角＝1-占空比，所述负载电流与占空比为正相关，与所述场效应管的工作频率为负相关，即在负载电流基于所述第一预设值增大时，控制向所述驱动变压器输出的占空比逐渐增大，直至增大至1，并控制所述场效应管的工作频率由当前工作频率逐渐下降；在负载电流基于所述第一预设值减小时，则控制向所述驱动变压器输出的占空比逐渐减小至一定值，并控制所述场效应管的工作频率由当前工作频率逐渐升高，直至升高至允许的最高工作频率。若所述占空比减小至一定值，且场效应管的工作频率升高至最高工作频率后，所述负载电流继续减小至空载，则控制所述占空比不再减小，维持在所述定值，且控制所述场效应管的工作频率维持在最高工作频率。上述方案即为所述场效应管的移相的工作模式。
在负载电流减小至空载后，通过设定驱动变压器向所述场效应管输出的驱动电压的电压滞环，使输出的驱动电压保持在电池电压的一定范围内，如果电压超过此时设定的滞环最大值，llc谐振网络停止工作，此时磁性器件和电容储能供电，待输出电压低于设定滞环最小值时，llc谐振网络重新启动，如此反复交替运行，这样用驱动断续来替代很小占空比持续工作。上述方案即为所述场效应管的移相断续的工作模式。
该方案根据负载电流的变化情况，在车载电源的负载较轻甚至空载时，通过控制向驱动变压器输出的占空比和车载电源的场效应管的工作频率，使场效应管工作在移相或者移相断续的模式下，有足够的电流较好地实现半桥mosfet的软开关，又能输出较为平稳的电压，避免了因车载电源轻载或空载导致场效应管发热明显，影响工作可靠性的情况。
具体地，所述步骤13包括：
在所述负载电流到达第一预设值时，控制微控制器向驱动变压器输出的占空比为第一比值；
该实施例中，所述负载电流达到第一预设值认为车载电源轻载，设定此时微控制器向驱动变压器输出的占空比为第一比值，所述第一比值根据需求设定，可以根据实际实验调试获得，优选地，所述第一比值为0.8，此时，所述场效应管工作在移相模式，移相角＝1-占空比。
在所述负载电流由所述第一预设值发生变化时，按照所述占空比与所述负载电流正相关，所述场效应管的工作频率与所述负载电流负相关的函数关系，调整所述占空比和所述场效应管的工作频率。
具体地，所述调整所述占空比和所述场效应管的工作频率的步骤包括：
在所述负载电流由所述第一预设值增大时，控制微控制器向驱动变压器输出的所述占空比由所述第一比值增大，并控制所述场效应管由当前工作频率下降；
在所述负载电流由所述第一预设值减小时，控制微控制器向驱动变压器输出的所述占空比由所述第一比值减小，并控制所述场效应管由当前工作频率升高；
具体地，在所述负载电流由所述第一预设值减小至空载时，控制所述占空比由所述第一比值减小至第二比值，并控制所述场效应管由当前工作频率升高至所述场效应管允许的最高工作频率。
该实施例中，所述占空比与所述负载电流正相关，所述场效应管的工作频率与所述负载电流负相关，所述第二比值根据需求设定，优选地，所述第二比值为0.6，即在所述负载电流由所述第一预设值逐渐减小时，控制所述占空比由0.8逐渐减小至0.6，若所述负载电流持续减小至空载，则所述占空比维持在所述第二比值，且所述场效应管的工作频率维持在所述最高工作频率。
如图3所示，在所述占空比由所述第一比值减小至第二比值，且所述场效应管的工作频率升高至最高工作频率之后，所述方法还包括：
步骤14、监测驱动变压器向所述场效应管输出的驱动电压值；
步骤15、在所述驱动电压值大于预设电压滞环最大值时，控制所述车载电源停止工作；
该实施例中，在所述占空比由所述第一比值减小至第二比值，且所述场效应管的工作频率升高至最高工作频率之后，通过设定驱动变压器向所述场效应管输出的驱动电压的电压滞环，使输出的驱动电压保持在电池电压的一定范围内，如果监测到电压超过此时设定的预设电压滞环的最大值，则控制llc谐振网络停止工作，即所述车载电源停止工作，此时磁性器件和电容储能主动供电。
其中，设置所述预设电压滞环的目的是保护检测电压的电压传感器不被损坏，优选地，所述预设电压滞环可以为电池电压的±5v。
步骤16、在所述车载电源停止工作后，监测到所述驱动电压值小于预设电压滞环最小值时，控制所述车载电源开始工作。
该实施例中，在所述车载电源停止工作后，磁性器件和电容储能代替车载电源主动供电，所述车载电源输出的电压值逐渐减小，在监测到驱动电压值小于预设电压滞环最小值时，控制llc谐振网络重新启动，所述车载电源开始工作，如此反复交替运行，这样用驱动断续来替代很小占空比持续工作，断续工作的情况下，有足够的电流较好地实现半桥mosfet的软开关，又能输出较为平稳的电压，避免了因车载电源轻载或空载导致场效应管发热明显，影响工作可靠性的情况。
如图4所示，本发明的实施例提供了一种车载电源驱动控制装置，包括：
第一获取模块41，用于获取车载电源的负载电流；
第一监测模块42，用于监测所述负载电流的变化情况；
该实施例中，微控制器与驱动变压器连接，所述驱动变压器与车载电源的驱动电路的场效应管连接，所述微控制器向所述驱动变压器输出一定的占空比，并经过驱动变压器给场效应管提供驱动电压。所述微控制器实时监测车载电源的负载电流，并判断负载电流的变化情况。
第一控制模块43，用于在所述负载电流达到第一预设值时，根据所述变化情况控制微控制器向驱动变压器输出的占空比变化，并控制所述车载电源的场效应管的工作频率变化。
该实施例中，所述微控制器还与所述场效应管连接，用于控制所述场效应管的工作频率变化。其中，车载电源驱动电路的部分电路图如图2所示，电压输入端连接两个场效应管q1和q2，所述q1和q2的连接线连接llc谐振电路。在所述微控制器监控到所述负载电流达到第一预设值或者小于所述第一预设值时，认为车载电源轻载，所述第一预设值根据需求设置，优选地，所述第一预设值为20％，即负载电流小于或等于额定电流的20％时认为车载电源为轻载状态。此时为了防止轻载状态下场效应管工作在较高的频率，进而影响llc谐振网络的工作可靠性，微控制器根据所述负载电流基于所述第一预设值的变化情况，控制向所述驱动变压器输出的占空比以及所述场效应管的工作频率的变化，从而达到控制所述场效应管的工作模式的效果。
具体地，所述场效应管的工作模式包括移相和移相断续模式，在负载较轻时，使两个场效应管q1和q2工作在较高频率和移相的模式，其中，移相角＝1-占空比，所述负载电流与占空比为正相关，与所述场效应管的工作频率为负相关，即在负载电流基于所述第一预设值增大时，控制向所述驱动变压器输出的占空比逐渐增大，直至增大至1，并控制所述场效应管的工作频率由当前工作频率逐渐下降；在负载电流基于所述第一预设值减小时，则控制向所述驱动变压器输出的占空比逐渐减小至一定值，并控制所述场效应管的工作频率由当前工作频率逐渐升高，直至升高至允许的最高工作频率。若所述占空比减小至一定值，且场效应管的工作频率升高至最高工作频率后，所述负载电流继续减小至空载，则控制所述占空比不再减小，维持在所述定值，且控制所述场效应管的工作频率维持在最高工作频率。上述方案即为所述场效应管的移相的工作模式。
在负载电流减小至空载后，通过设定驱动变压器向所述场效应管输出的驱动电压的电压滞环，使输出的驱动电压保持在电池电压的一定范围内，如果电压超过此时设定的滞环最大值，llc谐振网络停止工作，此时磁性器件和电容储能供电，待输出电压低于设定滞环最小值时，llc谐振网络重新启动，如此反复交替运行，这样用驱动断续来替代很小占空比持续工作。上述方案即为所述场效应管的移相断续的工作模式。
该方案根据负载电流的变化情况，在车载电源的负载较轻甚至空载时，通过控制向驱动变压器输出的占空比和车载电源的场效应管的工作频率，使场效应管工作在移相或者移相断续的模式下，有足够的电流较好地实现半桥mosfet的软开关，又能输出较为平稳的电压，避免了因车载电源轻载或空载导致场效应管发热明显，影响工作可靠性的情况。
本发明的上述实施例中，所述第一控制模块43包括：
第一控制单元，用于在所述负载电流到达第一预设值时，控制微控制器向驱动变压器输出的占空比为第一比值；
该实施例中，所述负载电流达到第一预设值认为车载电源轻载，设定此时微控制器向驱动变压器输出的占空比为第一比值，所述第一比值根据需求设定，可以根据实际实验调试获得，优选地，所述第一比值为0.8，此时，所述场效应管工作在移相模式，移相角＝1-占空比。
第二控制单元，用于在所述负载电流由所述第一预设值发生变化时，按照所述占空比与所述负载电流正相关，所述场效应管的工作频率与所述负载电流负相关的函数关系，调整所述占空比和所述场效应管的工作频率。
具体地，所述第二控制单元具体用于：
在所述负载电流由所述第一预设值增大时，控制微控制器向驱动变压器输出的所述占空比由所述第一比值增大，并控制所述场效应管由当前工作频率下降；
在所述负载电流由所述第一预设值减小时，控制微控制器向驱动变压器输出的所述占空比由所述第一比值减小，并控制所述场效应管由当前工作频率升高；
具体地，在所述负载电流由所述第一预设值减小至空载时，控制所述占空比由所述第一比值减小至第二比值，并控制所述场效应管由当前工作频率升高至所述场效应管允许的最高工作频率。
该实施例中，所述占空比与所述负载电流正相关，所述场效应管的工作频率与所述负载电流负相关，所述第二比值根据需求设定，优选地，所述第二比值为0.6，即在所述负载电流由所述第一预设值逐渐减小时，控制所述占空比由0.8逐渐减小至0.6，若所述负载电流持续减小至空载，则所述占空比维持在所述第二比值，且所述场效应管的工作频率维持在所述最高工作频率。
如图5所示，所述车载电源驱动控制装置还包括：
第二监测模块44，用于监测驱动变压器向所述场效应管输出的驱动电压值；
第二控制模块45，用于在所述驱动电压值大于预设电压滞环最大值时，控制所述车载电源停止工作；
该实施例中，在所述占空比由所述第一比值减小至第二比值，且所述场效应管的工作频率升高至最高工作频率之后，通过设定驱动变压器向所述场效应管输出的驱动电压的电压滞环，使输出的驱动电压保持在电池电压的一定范围内，如果监测到电压超过此时设定的预设电压滞环的最大值，则控制llc谐振网络停止工作，即所述车载电源停止工作，此时磁性器件和电容储能主动供电。
其中，设置所述预设电压滞环的目的是保护检测电压的电压传感器不被损坏，优选地，所述预设电压滞环可以为电池电压的±5v。
第三控制模块46，用于在所述车载电源停止工作后，监测到所述驱动电压值小于预设电压滞环最小值时，控制所述车载电源开始工作。
该实施例中，在所述车载电源停止工作后，磁性器件和电容储能代替车载电源主动供电，所述车载电源输出的电压值逐渐减小，在监测到驱动电压值小于预设电压滞环最小值时，控制llc谐振网络重新启动，所述车载电源开始工作，如此反复交替运行，这样用驱动断续来替代很小占空比持续工作，断续工作的情况下，有足够的电流较好地实现半桥mosfet的软开关，又能输出较为平稳的电压，避免了因车载电源轻载或空载导致场效应管发热明显，影响工作可靠性的情况。
需要说明的是，该装置是与上述个体推荐方法对应的装置，上述方法实施例中所有实现方式均适用于该装置的实施例中，也能达到相同的技术效果。
本发明的实施例还提供了一种微控制器，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述的车载电源驱动控制方法的步骤。
本发明的实施例还提供了一种汽车，包括上述的车载电源驱动控制装置。
本发明的该实施例，根据负载电流的变化情况，在车载电源的负载较轻甚至空载时，通过控制向驱动变压器输出的占空比和车载电源的场效应管的工作频率，使场效应管工作在移相或者移相断续的模式下，有足够的电流较好地实现半桥mosfet的软开关，又能输出较为平稳的电压，避免了因车载电源轻载或空载导致场效应管发热明显，影响工作可靠性的情况。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。