车载直流变换器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种车载直流变换器，所述直流变换器主要由电性连接的输入控制继电器、功率并联单元、EMI处理单元、输出控制继电器、控制和保护单元组成；所述直流变换器还具有CAN接口。所述直流变换器的控制和保护单元具有多样工况下自适应控制单元，同时采用基于功率单元并联的DC-DC变换器恒压控制原理、硬件PID、高频逆变、整流和滤波技术，实现变换器宽输入、高效，性能可靠，降低电动汽车的使用成本；提供CAN接口，通过CAN接口与整车控制器及相关的用电设备之间信号连接。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电能变换
，特别涉及一种车载直流变换器。
技术介绍
随着我国经济的发展，汽车的产销量和保有量都保持着高速稳定的发展态势。有专家指出，按照现在的发展速度，我国的燃油生产将面临更大的压力，能源供应及环境的压力正在成为汽车行业发展的制约因素。我国汽车产业的未来，必然要走发展更清洁更节能之路。电动汽车以清洁的、可再生的能源为动力，必将成为汽车大家庭中的重要成员。 电动汽车的电源多为电池，因电池组的输出电压波动范围大，且供电单元的电池数量不一样，电压波动范围是不一样的，波动范围一般来都在24V 90V之间，而后级电压一般都要求稳压在24V以及24V以内的电压水平，在负载从空载到满载以及输入从最小电压到最大电压波动时，输出电压的波动范围在O. 3V以内。鉴于车载特殊的使用场合，要求该变换器必须具备应有的设计功能和性能，而且也要满足对体积、效率、重量、可靠性、电磁干扰与抗干扰性、热性能、噪声等方面的特殊要求。随着电动汽车载重量以及运行速度的提高，对车载电源功率以及车载电源的要求越来越高。而传统电动汽车用车载电源一般采用逆变器加工频变压器的方案，它存在体积大、效率低等缺陷。随着新型电力电子器件和电力电子技术的发展，采用高频开关电源技术来实现无工频变压器的逆变电路，可以很好地解决传统车载电源存在的问题，同时能保证车载电源的输出电压更稳定、更平滑。鉴于上文所述，结合现代电动汽车对车载装置的特殊要求，吸收传统的电动汽车用DC-DC变换器的优势，在进行恒压闭环控制时，采用功率单元并联的形式实现功率大、体积小的DC转换器，可以极大的提高系统的可靠性和性价比。因此，研发出在车载动力电源供电下基于功率单元并联的电动车用DC-DC变换器，对提高电动汽车的运行效率将具有明显重要的意义。
技术实现思路
本技术为了解决传统电动汽车用DC-DC变换器不能适应现代电动汽车的要求，而提出一种针对电动汽车而设计的基于功率单元并联的降压型直流变换器，以能适用于各种用于不同型号、不同功率的电动汽车，并可通过更换部分零件和设定部分参数可以满足各种电动汽车的对DC-DC变换器的要求，并确保该变换器输出电压精度高，适应好，效率高。本技术是通过以下方案实现的上述的车载直流变换器，所述直流变换器主要由电性连接的输入控制继电器、功率并联单元、EMI处理单元、输出控制继电器、控制和保护单元组成；所述直流变换器还具有CAN接口。所述控制和保护单元具有脉宽调制脉冲的产生、恒压过压保护、欠压保护、过流保护、短路保护、输入反接保护以及输出反接保护功能；所述控制和保护单元包括自适应控制单元，所述自适应控制单元满足在输入和输出状态不确定性的情况下所述直流变换器的工作要求。所述自适应控制单元，起动时如果检测到输出电池馈电，即以最大保护电流在恒流工作方式下对输出电池充电，等电压上升到输出电压额定值后开始恒压工作，避免因为电池馈电导致转换器频繁保护；起动时系统自检一切正常，即进入恒压工作模式，出现输入过压、输入欠压、输出反接、空载、过压或者过流即进入保护工作模式；其中输入过压、输入欠压、输出反接、空载时，系统不起动； 短路状态下自动切到恒流工作模式，并且断开输入与输出控制开关；开路情况下自动切到恒压工作模式，并且断开输入控制开关。所述直流变换器通过所述CAN接口与整车控制器及相关的用电设备之间信号连接。所述功率并联单元主要由两个相互独立的功率单元并联组成，其中每一个功率单元由直流交流变换单元、高频隔离单元、全波整流单元以及滤波单元电性连接组成。所述直流交流变换单元的拓扑结构为在高频变压器一次侧和二次侧均有两个相互独立的绕组，所述变压器一次侧的两个相互独立的绕组并联连接，采用带中心抽头的变压器的逆变电路结构，实现直流到交流的变换。所述高频隔离单元主要通过高频变压器，结合高频开关器件和控制器件的开特性，在控制性能和效率最优的情况下设计变压器的参数，实现整流侧的最佳控制电压。所述全波整流单元利用单相全波整流电路实现将高频交流电变换成脉动直流电。所述滤波单元采用单相全波高频整流和无源低通滤波，实现高频交流电压到恒定直流的变换。有益效果I、本技术的车载直流变换器的控制和保护单元包括自适应控制单元，自适应控制单元满足在输入和输出状态不确定性的情况下直流变换器的工作要求。自适应控制单元，起动时如果检测到输出电池馈电，即以最大保护电流在恒流工作方式下对输出电池充电，等电压上升到输出电压额定值后开始恒压工作，避免因为电池馈电导致转换器频繁保护；起动时系统自检一切正常，即进入恒压工作模式，出现输入过压、输入欠压、输出反接、空载、过压或者过流即进入保护工作模式；其中输入过压、输入欠压、输出反接、空载时，系统不起动；短路状态下自动切到恒流工作模式，并且断开输入与输出控制开关；开路情况下自动切到恒压工作模式，并且断开输入控制开关；停止工作期间实时监测故障是否解除，若故障解除自动恢复工作，恢复启动时冲击电流不大于10A。不需要断电恢复。提供CAN接口，通过CAN接口与整车控制器及相关的用电设备之间信号连接。2、本技术的车载直流变换器使用采用功率单元并联的新型拓扑结构和脉冲控制芯片，采用输出电压和输出电流双闭环控制，按照输入电压的波动情况以及负载的变化特征，自动实现输出电压的稳压和环流抑制，同时变换器具有良好的性能指标。采用功率单元并联技术不仅能减小变换器的体积，而且还能显著提高其工作效率，经实际测试在满载(14. 2V/600W)时效率可达到90. 5%。3、电压环采用硬件PID调节实现恒压控制，电流环实现短路保护控制。电压环采用PID调节，不仅能提高恒压的精度，而且还有较快的响应速度和很低的超调量。利用电流环实现短路保护，这样在出现短路故障时系统能够以最快的速度关闭功率器件的脉冲；具有过压保护、欠压保护、过流保护、短路保护、输入反接保护以及输出反接保护功能。附图说明图I是本技术车载直流变换器的系统结构框图。图2为本技术车载直流变换器的功率并联单元结构框图。图3为本技术车载直流变换器的功率单元工作原理图。具体实施方式如图I至图3所示，本技术的车载直流变换器，是一种宽输入的基于功率单元并联的DC-DC变换器，主要由电性连接的输入控制继电器I、功率并联单元2、EMI处理单元3、输出控制继电器4、控制和保护单元5以及CAN接口 6组成。输入控制继电器I在控制和保护单元5检测到系统有不正常时，如过压、过流、过热、输出电池反接或者短路现象时，输入控制继电器I断电，使电源系统的输入电压为零。功率并联单元2主要由两个相互独立的功率单元并联组成，其中每一个功率单元由DC-AC变换单元21、高频隔离单元22、全波整流单元23以及低通滤波单元24组成。DC-AC变换单元21采用新型的拓扑结构，在高频变压器一次侧和二次侧均设有两个相互独立的绕组，其中变压器一次侧两个相互独立的绕组并联，采用带中心抽头的变压器的逆变电路结构，实现直流到交流的变换。该拓扑结构能够形成的基础是变压器一次侧和二次侧都绕制成两个相互独立的绕组，实际使用时将该变压器一次侧的两个相互独立的绕组连接成并联的形式，有了这个结构以后采用带中心抽头变压器的逆变电路，这样对于桥式电路而言，设计的驱动电路就不用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车载直流变换器，所述直流变换器主要由电性连接的输入控制继电器、功率并联单元、EMI处理单元、输出控制继电器、控制和保护单元组成；其特征在于：所述直流变换器还具有CAN接口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明禹，史国辉，张建，
申请(专利权)人：十堰进步工贸有限公司，
类型：实用新型
国别省市：