本公开的实施方式提供了直流(DC)变换器、充电系统和制造DC变换器的方法。DC变换器包括：第一开关电路，被配置为从DC源接收第一电压；以及第二开关电路，在第一DC线路和第二DC线路之间与所述第一开关电路并联耦合，其中所述第一开关电路和所述第二开关电路被配置为基于所述第一电压生成具有多个电压电平的组合的第二电压，以使得所述DC变换器基于所述多个组合来以开关频率调整的方式提供目标电压范围内的第三电压。以此方式，可以实现用于宽范围电压的DC变换器，这可以针对各种类型的电池提供更好的兼容性。池提供更好的兼容性。池提供更好的兼容性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】变换器、充电系统和制造变换器的方法
[0001]本公开的实施方式总体上涉及功率转换，并且更具体地，涉及直流(DC)变换器、充电系统和制造DC变换器的方法。
技术介绍
[0002]电池广泛用于电动汽车、应急电源或补偿波动的可再生能源发电。通常，电池具有宽泛的工作电压范围以便完全充电或完全放电。
[0003]对于车载电池而言，由于车辆的功能和类型不同，对车载电池提供的电压范围的要求也不同。例如，现在BWM电动跑车的电池电压高于900V，而普通电动汽车(EV)充电器低于750V。
[0004]为了在未来兼容更多的EV车型，EV充电器必须具有更宽的电压范围。因此，DC/DC变换器必须能够在充电和放电模式下在较宽的电压范围内工作。
[0005]由于三相整流产生的高直流电压，基于三级(TL)拓扑的LLC谐振DC/DC变换器是用于EV充电器和双向接口变换器的最流行解决方案之一。在TL LLC谐振变换器中，对于所有开关和二极管都可以实现软开关，还可以使用低压MOSFET来进一步提高变换器性能。因此，效率和功率密度可以高于其他拓扑。
[0006]通常，电压增益仅通过改变谐振变换器的开关频率来控制。为了实现宽电压范围，变压器的磁化电感必须设计得比通常更小。由此，谐振电流变得更高，这导致巨大的传导损耗。此外，为了实现对于铁氧体磁芯的小磁化电感，必须创建大的气隙，这将导致显着的涡流损耗并增加变压器温度。因此，传统的调制方法不适合宽电压范围的应用。
技术实现思路
[0007]本公开的实施方式提出了用于提供较宽电压范围的方案。。
[0008]在第一方面中，提供了一种DC变换器。该DC变换器包括：第一开关电路，被配置为从DC源接收第一电压；以及第二开关电路，在第一DC线路和第二DC线路之间与第一开关电路并联耦合，其中第一开关电路和第二开关电路被配置为基于第一电压生成具有电压电平的多个组合的第二电压，以使得DC变换器基于多个组合、来以开关频率调整的方式提供目标电压范围内的第三电压。
[0009]在第二方面中，提供了一种充电系统。该充电系统包括：根据第一方面的变换器，通信单元，被配置以接收来自外围设备的充电请求；以及控制器，被耦合到变换器和通信单元并且被配置以：基于充电请求确定目标充电电平；以及响应于确定充电范围，调整变换器中的第一开关电路的第一多个开关元件和第二开关电路的第二多个开关元件，以使得变换器以目标充电电平提供电力。
[0010]在第三方面中，提供了用于制造根据第一方面的DC变换器的方法。
[0011]根据本公开的实施方式，DC变换器可以达到宽电压范围，这为各种类型的电池提供了更好的兼容性。
[0012]当结合附图阅读时，从下文的具体实施方式的描述中，本公开的实施方式的其他特征和优势将变得明显，该附图仅以示例方式示出本公开的原理。
附图说明
[0013]提供这里描述的附图以进一步解释本公开并且构成本公开的一部分。本公开的示例实施方式及其解释用于解释本公开，并不用于对本专利技术作出不当的限定。
[0014]图1示出了根据本公开的实施方式的DC变换器的简化框图；
[0015]图2示出了根据本公开实施方式的DC变换器的示意图；
[0016]图3示出了根据本公开的实施方式的前向中的DC变换器的示例操作的示意性时序图；
[0017]图4示出了根据本公开的实施方式的前向中的DC变换器的示例操作的示意性时序图；
[0018]图5示出了根据本公开实施方式的直流变换器在各种操作模式下的输出电压范围的波形示意图。
[0019]图6图示了根据本公开的实施方式的充电系统的简化框图；
[0020]贯穿附图，相同或相似的附图标记代表相同或相似的元件。
具体实施方式
[0021]现在将参考附图中所示的多个示例实施方式来描述本公开的原理。尽管在附图中示出了本公开的示例实施方式，但是应当理解，描述实施方式只是为了便于本领域技术人员更好地理解并由此实现本公开，而不是以任何方式限制本公开的范围。
[0022]术语“包含”或“包括”及其变体应被理解为意指“包括但不限于”的开放术语。除非上下文另有明确说明，术语“或”应理解为“和/或”。术语“基于”应理解为“至少部分基于”。术语“可操作”是指可以通过用户或外部机制触发的操作来实现的功能、动作、运动或状态。术语“一种实施方式”和“一个实施方式”应理解为“至少一个实施方式”。术语“另一实施方式”应理解为“至少一个其他实施方式”。术语“第一”、“第二”等可以指不同或相同的对象。下文可以包括明确的和隐含的其他定义。除非上下文另有明确指示，否则术语的定义在整个描述中是一致的。
[0023]除非另有说明或限制，否则术语“安装的”、“连接的”、“支持的”和“耦合的”及其变体被广泛使用并且包括直接和间接安装、连接、支持和耦合。此外，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合。在以下描述中，相同的附图标记和标记用于描述附图中的相同、相似或对应的部分。下文可以包括明确的和隐含的其他定义。
[0024]如上所述，传统的LLC谐振DC/DC变换器在充电和放电模式下可能无法在宽电压范围内工作，因此未来可能无法与更多EV模型兼容。
[0025]为了增加LLC变换器的输出电压范围，本公开提出了一种基于TL拓扑的DC变换器。DC变换器可以利用三级拓扑结构的第二控制自由度，即谐振回路的输入电压幅度，生成向谐振回路馈送的四个幅度电压，器将整个输出电压范围划分为四个大致相等的区域。
[0026]图1示出了根据本公开的实施方式的DC变换器的简化框图。DC变换器100可以包括：DC源110，第一开关电路120(耦合到DC源110并被配置为接收DC源110的输入电压Vin)、
第二DC线112(耦合到第一DC线路111和第二DC线路112之间的第一开关电路120)。第一开关电路120和第二开关电路130可以基于输入电压Vin生成中间电压V
ab
。
[0027]DC变换器100还可以包括分别耦合到第一开关电路120和第二开关电路130的谐振回路140。中间电压V
ab
可以作为谐振回路140的输入电压馈送到谐振回路140。谐振回路140可以被配置为基于V
ab
生成谐振电流。
[0028]DC变换器100还可以包括具有初级侧和次级侧的变压器150。变压器150的初级侧可耦合到谐振回路140，并将谐振电流转换为脉冲电流。整流器和滤波器电路160可以被耦合到变压器150的次级侧，并且基于脉冲电流生成输出电压。输出电压可以被提供给直流输出170，该直流输出170被耦合到整流器和滤波器电路160，并且提供输出电压至其他外围设备，例如将被充电的EV的车载电池。
[0029]尽管示出了DC变换器100，但这仅用于说明而不暗示对这里描述的主题的范围的任何限制。在一些实施方式中，DC输出170也可以用作DC源，例如，如果EV的车载电池本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种直流(DC)变换器(100)，包括：第一开关电路(120)，被配置为从DC源(110)接收第一电压；以及第二开关电路(130)，在第一DC线路和第二DC线路之间被并联地耦合至所述第一开关电路(120)，其中所述第一开关电路(120)和所述第二开关电路(130)被配置为基于所述第一电压生成具有电压电平的多个组合的第二电压，以使得所述DC变换器(100)基于所述多个组合、以开关频率调整的方式提供目标电压范围内的第三电压。2.根据权利要求1所述的变换器，其中所述第一开关电路(120)包括被串联连接的第一多个开关元件，并且所述第二开关电路(130)包括被串联连接的第二多个开关元件，并且其中所述第二电压在所述第一开关电路(120)的第一节点(201)和所述第二开关电路(130)的第二节点(202)之间被生成。3.根据权利要求2所述的变换器，其中所述多个开关元件和所述第二多个开关元件包括晶体管。4.根据权利要求2所述的变换器，其中所述第一多个开关元件包括被串联连接的第一开关元件(121)、第二开关元件(122)、第三开关元件(123)和第四开关元件(124)，并且所述第二多个开关元件包括被串联连接的第五开关元件(131)、第六开关元件(132)、第七开关元件(133)和第八开关元件(134)，所述第一节点被布置在所述第二开关元件(122)和所述第三开关元件(123)之间，以及所述第二节点被布置在所述第六开关元件(132)和所述第七开关元件(133)之间。5.根据权利要求1所述的变换器，进一步包括：分压电路(180)，包括被串联连接的第一电容(181)和第二电容(182)，所述第一电容和所述第二电容被耦合至所述DC源输入(110)，所述分压电路(180)被配置为基于所述第一电压来生成中点电压，以及向所述第一开关电路(120)和所述第二开关电路(130)提供所述中点电压。6.根据权利要求5所述的变换器，其中所述第一开关电路(120)包括第一钳位电路，以及所述第二开关电路(130)包括第二钳位电路，其中所述第一钳位电路和所述第二钳位电路分别被耦合至所述分压电路(180)并且被配置为对所述中点电压进行钳位。7.根据权利要求6所述的变换器，其中所述第一钳位电路包括被串联连接的第一二极管(125)和第二二极管(126)，所述第一二极管和所述第二二极管被耦合至所述第一开关元件(121)和所述第二开关元件(122)之间的第三节点和所述第三开关元件(123)和所述第四开关元件(124)之间的第四节点。8.根据权利要求6所述的变换器，其中所述第二钳位电路包括被串联连接的第三二极管(135)和...
【专利技术属性】
技术研发人员：宗升，杨晓波，范国兴，马林，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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