硬开关隔离DC/DC变换装置及电动汽车的制作方法

本技术涉及电源领域，尤其是硬开关隔离dc/dc变换装置及电动汽车。

背景技术：

1、随着科技和社会的发展，新能源汽车已经被广泛使用，并且占比越来越大。

2、电动汽车中常包括一个高压电池，其从电网中汲取电能，并将能量存储在高压电池中，以成为电动汽车内电能的来源。车载dc-dc变换器为用于将电动汽车高压电池能量转换为例如12v的低压电池能量，以为新能源汽车内的负载供电。

3、其中一种车载dc-dc变换器为如图1所示的原边采用全桥电路，副边采用同步整流电路的隔离dc-dc变换器100。如图1所示，全桥电路包括串联连接的第一开关管s1和第二开关管s2形成的第一开关桥臂和串联连接的第三开关管s3和第四开关管s4形成的第二开关桥臂，第一开关桥臂与第二开关桥臂并联连接，以形成用于接收输入电压vin的端子；变压器包括原边绕组lp和副边绕组ls，变压器为副边绕组带中心抽头变压器；同步整流电路包括第一同步整流开关管sr1和第二同步整流开关管sr2，第一同步整流开关管sr1和第二同步整流开关管sr2分别对应地连接在副边绕组ls的第一端和第二端与接地端之间，副边绕组ls的中心抽头与接地端形成用于输出输出电压vout的端子。

4、目前，整车对车载dc-dc变换器的输入电压vin的范围要求越来越宽，如200v～500v之间，或为500v～1000v之间，输出电压vout通常为12v～16v之间，也即车载dc-dc变换器存在输入电压范围宽的问题，这给车载dc-dc变换器的设计带来诸多问题。另外为满足车载dc-dc变换器的大变比的降压需求，通常采用高匝比的变压器。

5、具体的，对于图1所示的车载dc-dc变换器，我们知道其输入电压vin和输出电压vout之间的关系为：(vin/n)*2*d＝vout，其中d为全桥电路内开关管的占空比，n为变压器的原边绕组lp和副边绕组ls之间的匝比。其存在如下问题，当变压器的匝比选择的较小，以使得在输入电压vin较小时,如对于200v～500v的输入电压，当输入电压vin为200v时可满足额定输出电压的需求，如满足输出电压为16v的需求，但当输入电压vin增大为500v，在该较小匝比下，输出电压vout会被抬的很高，将远远超出额定输出电压的需求，同时给副边同步整流开关管带来应力太大的问题。相反的，当变压器的匝比选择的较大，以使得在输入电压vin较大时,如对于200v～500v的输入电压，当输入电压vin为500v能满足额定输出电压的需求，如满足输出电压为16v，但当输入电压vin减小到为200v，该较大匝比下，输出电压vout将无法额定输出电压的需求。上述问题导致目前车载dc-dc变换器设计困难，可靠性差且效率低。

6、基于此，目前还有如图2所示的另一种车载dc-dc变换器，其采用两级结构，其在图1所示的车载dc-dc变换器100的输入侧加入一级升压变换电路300，升压变换电路300在输入电压vin较小时工作以抬高车载dc-dc变换器100的输入电压，升压变换电路300在输入电压vin较大时不工作，如此解决图1中的一级结构中的问题。但这无疑增加了车载dc-dc变换器的体积、成本，并且降低了效率，这与市场对高效率、低成本和小型化的设计趋势是相悖的。

技术实现思路

1、本技术提供一种硬开关隔离dc/dc变换装置，包括：

2、硬开关隔离dc/dc变换器，包括：

3、变压器，包括原边绕组和副边绕组；

4、原边开关单元，所述原边开关单元的一端通过一电感连接所述变压器的原边绕组，另一端用于接收输入电压；

5、副边开关单元，所述副边开关单元的一端连接所述变压器的副边绕组，另一端用于输出输出电压；

6、控制器，用于输出控制原边开关单元和副边开关单元内的开关管的开关控制信号，开关控制信号的占空比可调，其中当满足第一设定条件时，控制器输出的开关控制信号使得副边开关单元内的开关管与原边开关单元内的开关管重叠导通第一时间，并且在该第一时间内副边绕组被短路。

7、更进一步的，当满足第一设定条件时，控制器输出的开关控制信号使得副边开关单元内的开关管延迟关断直至副边开关单元内的开关管与原边开关单元内的开关重叠导通第一时间。

8、更进一步的，所述第一设定条件为：输入电压小于输入电压设定值，硬开关隔离dc/dc变换器提供的输出电压最大值小于额定输出电压值。

9、更进一步的，所述控制器执行：

10、s1:接收所述输入电压；

11、s2:判断所述输入电压是否小于输入电压设定值，若是，进入步骤s3，若否，进入步骤s7；

12、s3:根据所述输入电压、变压器的匝比n和原边开关单元内开关管的最大占空比dmax，计算硬开关隔离dc/dc变换器提供的输出电压最大值vomax1；

13、s4:判断vomax1是否小于额定输出电压值vod，若是，进入步骤s5，若否，进入步骤s7，其中步骤s7为控制器控制硬开关隔离dc/dc变换器工作在正常工作模式；

14、s5:根据所述输入电压查表格获得第一时间；

15、s6：将副边开关单元内的开关管延迟关断直至副边开关单元内的开关管与原边开关单元内的开关重叠导通第一时间。

16、更进一步的，所述第一设定条件为：所述输入电压小于输入电压设定值，且所述输出电压小于额定输出电压值。

17、更进一步的，所述控制器执行：

18、s1:接收所述输入电压和输出电压；

19、s2:判断所述输入电压是否小于输入电压设定值，若是，进入步骤s3，若否，进入步骤s6；

20、s3:判断所述输出电压是否小于额定输出电压值vod，若是，进入步骤s4，若否，进入步骤s6，其中步骤s6为控制器控制硬开关隔离dc/dc变换器工作在正常工作模式；

21、s4:根据所述输入电压查表格获得第一时间；

22、s5：将副边开关单元内的开关管延迟关断直至副边开关单元内的开关管与原边开关单元内的开关重叠导通第一时间。

23、更进一步的，所述表格为输入电压与第一时间的关系表格。

24、更进一步的，所述第一时间的长度随着输入电压的增大而减小。

25、更进一步的，所述电感用于在所述第一时间内存储能量。

26、更进一步的，原边开关单元包括第一开关桥臂和第二开关桥臂，第一开关桥臂包括串联连接的第一开关管和第二开关管，第二开关桥臂包括串联连接的第三开关管和第四开关管，第一开关桥臂与第二开关桥臂并联连接，以形成用于接收输入电压的端子；

27、变压器为副边绕组带中心抽头变压器；

28、副边开关单元包括第一同步整流开关管和第二同步整流开关管，第一同步整流开关管和第二同步整流开关管分别对应地连接在副边绕组的第一端和第二端与接地端之间，副边绕组的中心抽头与接地端形成用于输出输出电压的端子；

29、当满足第一设定条件时，则控制器输出的开关控制信号使得第一同步整流开关管与第一开关管和第四开关管重叠导通第一时间，第二同步整流开关管与第二开关管和第三开关管重叠导通第一时间。

30、更进一步的，当满足第一设定条件时，则控制器输出的开关控制信号使得第一同步整流开关管延迟关断直至与第一开关管和第四开关管重叠导通第一时间，第二同步整流开关管延迟关断直至与第二开关管和第三开关管重叠导通第一时间。

31、更进一步的，在正常工作模式，控制器根据输入电压、期望的输出电压和变压器匝比，计算开关控制信号的占空比，并根据计算的开关控制信号的占空比输出开关控制信号。

32、本技术还提出一种电动汽车，包括：上述的硬开关隔离dc/dc变换装置

33、前面已经相当广泛地概述了本公开的特征和技术优点，以便可以更好地理解以下公开的详细描述。下文将描述本公开的附加特征和优点，其构成本公开权利要求的主题。本领域技术人员应当理解，所公开的概念和具体实施例可以容易地用作修改或设计用于实现本公开的相同目的的其他结构或过程的基础。本领域技术人员还应该认识到，这样的等效结构不脱离所附权利要求中阐述的本公开内容的精神和范围。