车载DC/DC转换器的制作方法

本实用新型涉及汽车技术领域，具体涉及一种车载DC/DC转换器。

背景技术：

电动汽车由于其环保、节能、低噪音等优点逐渐成为有效安全的交通工具，在国家的扶持下还会持续走高，这就意味着汽车行业里面DC/DC转换器的市场前景还是一片大好的。

DC/DC变换器是将一种电平的直流电压变换为另一种电平的直流电压的电路。DC-DC转换器的主要部件是变压器。利用变压器改变电压时，变压器需通过交流电压。充电电池是直流电压，因此DC-DC转换器通过利用功率半导体ON/OFF来自充电电池的直流电压，将其转换成交流电压。然后，利用变压器转换交流电压，再利用功率半导体将交流电压转换成12V的直流电压。利用功率半导体转换交流和直流时，为抑制电压波形的噪声（平滑化），还使用了电容器。

通俗来讲，变换器的输入是一个已经经过滤波之后的直流电压，但是其可以是固定不变的；变换器的输出是可变的直流电压，也针对许多应用设计成多种输出电压。目前DC/DC变换器的效率可以很高，达到90%以上。

从类别来看，根据是否使用隔离变压器，DC/DC变换器可分为隔离式DC/DC变换器和非隔离式DC/DC变换器。非隔离式DC/DC变换器一般都有一个开关和一个二极管，有的可能还会有一个电感和一个电容等储能元件。还有一些其他类型的非隔离式DC/DC变换器，其电路拓扑中有两个开关、两个二极管和一些储能元件。在许多应用场合，包括在电动汽车和混合动力汽车中需要实现输入和输出的电气隔离，隔离式DC/DC变换器就是这样一种有高频隔离变压器的基本拓扑结构。

在实际应用过程中，对DC-DC转换器的选择很重要，合理使用DC-DC可以有效地控制高电压值的稳定，有利于电动汽车驱动性能的提升。目前从国内电动汽车研发设计思路来看，大多厂商采用单向DC-DC转换器。单向DC-DC转换器可以达到优化电机控制、提高电动汽车整体效率性能的作用，同时还可以避免出现反向制动无法控制和变换器出现浪涌电压的不利情况。从2015年以前开发设计的电动汽车来看，单向DC-DC转换器为主流，国内外企业涉及该领域的企业也较多，市场产品相对充足。

近两年来，双向DC-DC转换器也开始被市场接受。双向DC-DC转换器能更加方便地实现能量的双向传输，减少了其他电子器件的使用，一定程度上节约了成本，同时其还有体积小、效率高等优势。从趋势来看，双向DC-DC转换器应用将越来越普遍。

汽车正常启停时，蓄电池电压会出现暂时下降，使一些对电压敏感的用电装置(如ECU、收音机)受到不良影响，尤其是在蓄电池亏电的情况下启动车辆时，一些不断电的用电器可能无法正常工作，严重影响了汽车的乘驾舒适性和行车安全性。

目前，解决上述问题的方法主要有两种，一种方法是在汽车启停时，利用继电器切断某些车载用电设备的电源，这种方法以牺牲汽车的部分功能为代价，一般只适用于对成本控制比较严格的低档汽车；第二种方法是增加车载DC/DC转换器，在车辆启停过程中利用DC/DC转换器为一些对电压敏感的用电装置供电。这种方法虽然解决了电压下降问题，但现有的车载DC/DC转换器还存在下列问题：当变压器的输入dc电压和输出dc电压不匹配时，转换器不能进行有效工作。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种车载DC/DC转换器，其在变压器的输入dc电压和输出dc电压不匹配时，转换器能进行有效工作，进而提高转换器可靠性。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种车载DC/DC转换器，包括

转换器电路，所述转换器电路包括变压器和耦合至所述变压器的开关元件，所述转换器电路根据所述开关元件的导通/截止来改变流过所述变压器的变压器电流，由此将输入dc电压转换为具有与所述开关元件的导通时间和截止时间的每一个相对应的量值的输出dc电压，并将转换的输出dc电压供应给负载；

变压器电流检测单元，所述变压器电流检测单元在所述开关元件处于导通状态时检测所述变压器电流；

输入电流检测单元，所述输入电流检测单元检测从外部接插件流过所述转换器电路的输入电流；

负载电流检测单元，所述负载电流检测单元检测从所述转换器电路流过所述负载的负载电流；

以及控制电路，所述控制电路基于所述负载电流和所述输入dc电压确定所述变压器电流的上限值，并以检测到的变压器电流不超过所述上限值的方式来改变所述开关元件的导通时间和截止时间中的至少一个，

其中，所述开关元件包括输入有控制信号的控制端，并根据所述控制信号的逻辑电平切换为导通状态或截止状态，

其中，所述控制电路包括：

防止反接输入输出端控制电路，通过监测输入电流检测单元和负载电流检测单元的输入输出状态，在输入输出反接的时候，关断输入输出主回路，保护主电路电气安全；

环流控制电路：当变压器的输入dc电压和输出dc电压不匹配进而开关元件的电流应力显著增大时，选择变压器变比n来保证电压匹配，来减小开关元件的电流的应力，并且通过改变占空比D的控制逻辑来实现电源的动态匹配，同时控制移相角φ和占空比D，降低变压器内部的环流值和电流尖峰，提高转换效率。

优选地，所述控制电路还包括软开关启动电路，通过原边尖峰吸收电路，限制启动时流经转换器电路的冲击电流，将冲击电流限制在安全范围之内。

优选地，其中控制电路基于所述负载电流和所述输入dc电压之间的比值来确定所述变压器电流的所述上限值。

本实用新型的工作原理为：

当变压器的输入dc电压和输出dc电压不匹配进而开关元件的电流应力显著增大时，选择变压器变比n来保证电压匹配，来减小开关元件的电流的应力，并且通过改变占空比D的控制逻辑来实现电源的动态匹配，同时控制移相角φ和占空比D，降低变压器内部的环流值和电流尖峰，提高转换效率。

通过逐步加载的方法控制DC/DC转换器在开启时的电压加载过程，同时对DC/DC转换器的输出电流进行监视，避免其超过电流限定值，并通过限制电压来限制电流。该方法不仅保证了DC/DC转换器在开启时输出电压的稳定快速上升，同时通过对每一步电压的控制限制了电流，保护了DC/DC转换器和低压蓄电池免受冲击。

本实用新型的有益效果为：其在变压器的输入dc电压和输出dc电压不匹配时，转换器能进行有效工作，进而提高转换器可靠性。

附图说明

图1是本实用新型的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

本实用新型具体实施的技术方案是：

一种车载DC/DC转换器，包括

转换器电路，所述转换器电路包括变压器和耦合至所述变压器的开关元件，所述转换器电路根据所述开关元件的导通/截止来改变流过所述变压器的变压器电流，由此将输入dc电压转换为具有与所述开关元件的导通时间和截止时间的每一个相对应的量值的输出dc电压，并将转换的输出dc电压供应给负载；

变压器电流检测单元，所述变压器电流检测单元在所述开关元件处于导通状态时检测所述变压器电流；

输入电流检测单元，所述输入电流检测单元检测从外部接插件流过所述转换器电路的输入电流；

负载电流检测单元，所述负载电流检测单元检测从所述转换器电路流过所述负载的负载电流；

以及控制电路，所述控制电路基于所述负载电流和所述输入dc电压确定所述变压器电流的上限值，并以检测到的变压器电流不超过所述上限值的方式来改变所述开关元件的导通时间和截止时间中的至少一个，

其中，所述开关元件包括输入有控制信号的控制端，并根据所述控制信号的逻辑电平切换为导通状态或截止状态，

其中，所述控制电路包括：

防止反接输入输出端控制电路，通过监测输入电流检测单元和负载电流检测单元的输入输出状态，在输入输出反接的时候，关断输入输出主回路，保护主电路电气安全；

环流控制电路：当变压器的输入dc电压和输出dc电压不匹配进而开关元件的电流应力显著增大时，选择变压器变比n来保证电压匹配，来减小开关元件的电流的应力，并且通过改变占空比D的控制逻辑来实现电源的动态匹配，同时控制移相角φ和占空比D，降低变压器内部的环流值和电流尖峰，提高转换效率。

所述控制电路还包括软开关启动电路，通过原边尖峰吸收电路，限制启动时流经转换器电路的冲击电流，将冲击电流限制在安全范围之内。

其中控制电路基于所述负载电流和所述输入dc电压之间的比值来确定所述变压器电流的所述上限值。

本实用新型的工作原理为：

当变压器的输入dc电压和输出dc电压不匹配进而开关元件的电流应力显著增大时，选择变压器变比n来保证电压匹配，来减小开关元件的电流的应力，并且通过改变占空比D的控制逻辑来实现电源的动态匹配，同时控制移相角φ和占空比D，降低变压器内部的环流值和电流尖峰，提高转换效率。

通过逐步加载的方法控制DC/DC转换器在开启时的电压加载过程，同时对DC/DC转换器的输出电流进行监视，避免其超过电流限定值，并通过限制电压来限制电流。该方法不仅保证了DC/DC转换器在开启时输出电压的稳定快速上升，同时通过对每一步电压的控制限制了电流，保护了DC/DC转换器和低压蓄电池免受冲击。

本实用新型的有益效果为：其在变压器的输入dc电压和输出dc电压不匹配时，转换器能进行有效工作，进而提高转换器可靠性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。