CN109861532B - 一种dc/dc变换器及基于其的整车控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种DC/DC变换器，由单个或多个DC/DC转换模块并联构成；所述DC/DC转换模块包括主电路和控制电路；所述主电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第二电容、第三电容和电感；所述控制电路包括电压检测单元、电流检测单元、温度检测单元、主控制器、移相控制单元、PWM控制单元和驱动单元。本发明的DC/DC变换器可以实现高电压平台动力电池与常规电压平台之间的双向能量转换，并通过移相控制结合PWM占空比控制，可以提升软开关范围，降低电感平均有效电流，提升系统转换效率，还具备输入欠压、输入过压、输出过压、输出欠压、输出过流和过温保护功能。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种新能源汽车不同电压等级平台间电压转换的DC/DC变换器及基于其的整车控制方法。
背景技术
随着新能源汽车的普及程度越来越大，用户对电动汽车的充电焦虑也逐步增强。充电焦虑体现的一个重要方面就是电动汽车充电速度较慢，与传统燃油车的加油时间相比较，体验性极差。解决电电动汽车动力电池充电速率的唯一途径就是增加充电功率，增加充电电压和充电电流。在充电电流增加到技术瓶颈的时候，增加充电电压就显得额外重要。高压大功率充电要求电动汽车的电压平台升高，目前电动乘用车的电压范围一般在240V～500V之间，高压化后的电压将提升至700V～1000V,即现有动力电池和高压总成部件的工作电压都不满足要求，需要全新开发换代，带来较长的整车高压部件开发验证周期的同时，造成目前成熟且性能仍然满足使用要求的整车高压部件的严重资源浪费。
基于上述原因，本发明提出一种解决途径，通过开发一款DC/DC变换器，将高压化的动力电池与低电压平台的高压部件实现功能匹配，缩短整车高压部件的开发成本和开发周期。在实现高压大功率充电的同时，避免资源的浪费。
现有技术中，中国专利CN201820201716.1中公开了一种DC/DC电源转换器，采用隔离变压器设计，一次侧选用4个开关管构成移相全桥，二次侧选用2个开发管构成全波整流，DC/DC电源转换器的6个开关管均受控于微控制器，可以实现双向的DC/DC电源转换。对于电动汽车不同电压等级电压转换应用而言，存在电路结构复杂，隔离变压器和较多的开发管设计，导致成本高和体积重量大。多个可控开发管设计，导致控制难度复杂化，可靠性降低，不利于车辆应用。
发明内容
本发明目的是提供一种适用于新能源汽车不同电压平台间电压转换的非隔离型DC/DC变换器。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种DC/DC变换器，由单个或多个DC/DC转换模块并联构成；所述DC/DC转换模块包括主电路和控制电路；
所述主电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第二电容、第三电容和电感；
且所述主电路的A端和B端分别与动力电池的正负极连接，C端和D端分别与整车高压部件的正负极连接；
所述第一开关管和第二开关管串联连接构成前桥臂，其中第一开关管作为前桥上臂与A端连接，第二开关管作为前桥下臂与B端连接；第三开关管、第二电容和第四开关管依次串联连接构成后桥臂，其中第三开关管作为后桥上臂与C端连接，第二电容和第四开关管串联作为后桥下臂，且第四开关管与D端连接；第一电容和电感串联连接，且第一电容与前桥臂中点连接，电感与后桥臂中点连接；第三电容为输出电容，其两端分别与C端、D端连接；
所述控制电路包括电压检测单元、电流检测单元、温度检测单元、主控制器、移相控制单元、PWM控制单元和驱动单元；
所述电压检测单元包括输入电压传感器和输出电压传感器；所述输入电压传感器用于检测输入直流母线电压，并将输入电压信号发送给主控制器；所述输出电压传感器用于检测交流输出端电压，并将整流后的输出电压信号给主控制器；
所述电流检测单元包括输入电流传感器和输出电流传感器；所述输入电流传感器用于检测输入直流母线电流，并将输入电流信号发送给主控制器；所述输出电流传感器用于检测交流输出端电流，并将整流后的输出电流信号发送给主控制器；
所述温度检测单元用于检测功率器件所安装的散热器温度，并将温度信号发送给主控制器；
所述主控制器将输入电压、输出电压、输入电流、输出电流和温度的值与内置保护阈值进行比较，用于故障判断；接收整车控制器控制指令，同时反馈工作状态，上报故障；通过使能信号控制移相控制器工作和停止；将输出电压信号作为反馈信号，进行电压闭环控制；
所述驱动单元用于将PWM控制单元输出的PWM控制信号转化为可以驱动开关管的驱动信号；
所述移相控制单元用于调节开关管PWM驱动信号的移相角进而控制能量的流动方向和大小，从而控制DC/DC变换器稳定工作。
所述PWM控制单元用于调节开关管PWM驱动信号的导通占空比。
进一步，若VinP2<Vin<VinP且Iin<IinP，则系统正常运行，主控制器不做故障处理；若Vin>VinP，则判为输入过压故障，主控制器进入故障保护模式，停止使能移相控制器，进而停止PWM输出驱动信号，同时通过CAN总线向整车控制器上报输入过压故障；若Vin<VinP2，则判为输入欠压故障，主控制器进入故障保护模式，停止使能移相控制器，进而停止PWM输出驱动信号，同时通过CAN总线向整车控制器上报输入欠压故障；若Iin>IinP，则判为输入过流故障，主控制器进入故障保护模式，停止使能移相控制器，进而停止PWM输出驱动信号，同时通过CAN总线向整车控制器上报输入过流故障；
其中Vin为输入电压，Iin为输入电流，VinP为输入过压保护阈值，VinP2为输入过流保护阈值。
进一步，若VPo<VoP或IPo<IoP，则系统正常运行，主控制器不做处理；若VPo>VoP，则判为输出过压故障，主控制器进入故障保护模式，停止使能移相控制器，进而停止PWM输出驱动信号，同时通过CAN总线向整车控制器上报输出过压故障；若IPo>IoP，则判为输出过流故障，主控制器进入故障保护模式，停止使能移相控制器，进而停止PWM输出驱动信号，同时通过CAN总线向整车控制器上报输出过流故障；
其中，VPo为输出电压峰值，IPo为输出电流峰值，VoP为输出过压保护阈值，IoP为输出过流保护阈值。
进一步，若T<TP，则系统正常运行，主控制器不做处理；若T>TP，则判为过温故障，主控制器进入故障保护模式，停止使能移相控制器，进而停止PWM输出驱动信号，同时通过CAN总线向整车控制器上报过温故障；
其中，T为散热器温度，TP为温度保护阈值。
进一步，所述DC/DC转换模块的传输功率
当0<Φ<2π(1-D)D时，能量为正向传输，由动力电池端传向整车高压部件端；当-2π(1-D)D<Φ<0时，能量为反向传输，由整车高压部件端传向动力电池端；
其中，VAB为端点A，B两端的电压，VCD为端点C，D两端的电压，T为散热器温度，Φ为第三开关管和第四开关管滞后第一开关管和第二开关管的导通角；D为第一开关管和第三开关管的导通占空比，(1-D)为第二开关管和第四开关管的导通占空比。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种基于DC/DC变换器的整车控制方法，包括以下步骤：
S10、整车控制器唤醒DC/DC变换器；
S20、检测DC/DC变换器是否接收到整车控制器发出的整车控制器正向工作指令；若是，执行步骤S30；否则，跳转至步骤S80；
S30、DC/DC变换器启动正向工作模式，并回复整车控制器允许工作请求指令；
S40、整车高压系统上电；
S50、整车控制器发送输出电压目标值指令；
S60、DC/DC变压器按照输出电压目标值指令稳压工作；
S70、检测DC/DC变换器是否满足停止正向工作条件；若是，跳转至步骤S140；否则，跳转至步骤S60；
S80、检测DC/DC变换器是否接受到整车控制器发出的整车控制器交流充电指令；若是，执行步骤S90；否则，跳转至步骤S20；
S90、DC/DC变换器启动反向交流充电工作模式，并回复整车控制器允许充电请求指令；
S100、DC/DC变换器逐渐增加反向充电电流；
S110、DC/DC变换器反向充电电流是否达到停止增加条件；若是执行步骤S120；否则，跳转至步骤S100；
S120、DC/DC变换器控制反向充电电流恒流输出；
S130、检测DC/DC变换器是否满足停止充电条件；若是，执行步骤S140；否则，跳转至步骤S120；
S140、DC/DC变换器进入待机模式。
进一步，所述DC/DC变换器包括正向恒压输出工作模式和反向交流充电工作模式。
进一步，步骤S70中，停止正向恒压输出的条件为：车辆用户主动要求整车高压下电或发生影响整车工作的故障条件。
进一步，步骤S130中，停止反向交流充电的条件为：充电完成或发生充电故障条件。
进一步，当DC/DC变换器工作在正向恒压输出工作模式时，DC/DC变换器各DC/DC转换模块分别工作在恒压输出模式；各DC/DC转换模块的初始驱动信号设置移相角为2π/N，各DC/DC转换模块的开关管交错工作；
其中，N为并联DC/DC转换模块的数量。
进一步，当DC/DC变换器工作在反向交流充电工作模式时，DC/DC变换器各DC/DC转换模块分别工作在反向恒流输出模式。
本发明具有如下有益效果：本发明的DC/DC变换器可以实现高电压平台动力电池与常规电压平台之间的双向能量转换，并通过移相控制结合PWM占空比控制，可以提升软开关范围，降低电感平均有效电流，提升系统转换效率，还具备输入欠压、输入过压、输出过压、输出欠压、输出过流和过温保护功能。
附图说明
图1为本发明的DC/DC变换器的结构示意图；
图2为本发明的DC/DC变换器的DC/DC转换模块的主电路原理图；
图3为本发明的DC/DC变换器的DC/DC转换模块的控制电路原理图；
图4为本发明的DC/DC变换器的DC/DC转换模块的波形原理图；
图5为基于本发明的DC/DC变换器的高压化车型整车拓扑结构示意图；
图6为基于本发明的DC/DC变换器的控制流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
本实施例提供了一种适用于新能源汽车不同电压平台间电压转换的非隔离型DC/DC变换器，以解决整车动力电池高压化后的车型动力电池与原有高压部件无法匹配的问题，节省整车开发费用，填补应用空白。
如图1所示为本发明的DC/DC变换器结构示意图，由单个或多个DC/DC转换模块并联构成。
在本实施例中，受功率器件技术水平影响，导致目前单DC/DC转换模块功率等级受到了限制，单DC/DC转换模块的功率容量并不能满足整车动力性和舒适性的功率需求。为此，本实施例提出多模块并联的解决方案，通过多个模块的并联连接，使得DC/DC变换器系统整体功率容量成倍增加。
所述DC/DC转换模块包括主电路和控制电路。
如图2所示为本发明的DC/DC转换模块的主电路原理图。所述主电路包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和电感L1；
在本发明的实施例中，所述主电路的A端、B端分别与动力电池的正负极连接，C端、D端分别与整车高压部件的正负极连接。第一开关管S1和第二开关管S2串联连接构成前桥臂，其中第一开关管S1作为前桥上臂与A端连接，第二开关管S2作为前桥下臂与B端连接；第三开关管S3、第二电容C2和第四开关管S4依次串联连接构成后桥臂，其中第三开关管S3作为后桥上臂与C端连接，第二电容C2和第四开关管S4串联作为后桥下臂，且第四开关管S4与D端连接。第一电容C1和电感L1串联连接，且第一电容C1与前桥臂中点e连接，电感L1与后桥臂中点f连接。第三电容C3为输出电容，其两端分别与C端、D端连接。
如图3所示为本发明的DC/DC转换模块的控制电路原理图。所述控制电路包括电流检测单元、电压检测单元、温度检测单元、主控制器、移相控制单元、PWM控制单元和驱动单元；
在本发明的实施例中，控制电路用于与整车控制器(HCU)进行CAN通讯，从而实现DC/DC转换模块主电路的能量转化控制调节以及输入欠压、输入过压、输出过压、输出欠压、输出过流和过温保护功能。
所述电压检测单元包括输入电压传感器VS1和输出电压传感器VS2；所述输入电压传感器VS1用于检测输入直流母线电压，并将输入电压Vin的信息发送给主控制器；所述输出电压传感器VS2用于检测交流输出端电压，并将整流后的输出电压Vo的信息发送给主控制器。
所述电流检测单元包括输入电流传感器IS1和输出电流传感器IS2；所述输入电流传感器IS1用于检测输入直流母线电流，并将输入电流Iin的信息发送给主控制器；所述输出电流传感器IS2用于检测交流输出端电流，并将整流后的输出电流Io的信息发送给主控制器。
所述温度检测单元用于检测功率器件所安装的散热器温度，并将散热器温度T的信息发送给主控制器。
所述主控制器将输入电压、输出电压、输入电流、输出电流和温度的值与内置保护阈值进行比较，用于故障判断；与整车控制器通过CAN进行通讯，并接收整车控制器的控制指令，同时反馈工作状态，上报故障；通过使能信号En控制移相控制器工作和停止；将输出电压Vo的信号作为反馈信号，进行电压闭环控制，通过控制移相控制单元调节开关管驱动信号的导通脚，经PWM控制单元进行占比空D调节后，PWM控制单元向驱动单元输出最终的PWM控制信号，由驱动单元变换成直接驱动开关管S1、S2、S3和S4导通及关断的驱动信号，保持车载逆变器输出电压的稳定和能量双向流动。
所述驱动单元用于将PWM控制器输出的PWM控制信号转化为可以驱动开关管S1、S2、S3和S4的驱动信号DS1、DS2、DS3和DS4。
所述移相控制单元用于调节开关管PWM驱动信号的移相角进而控制能量的流动方向和大小，从而控制DC/DC变换器稳定工作。
所述PWM控制单元用于调节开关管PWM驱动信号的导通占空比D，进而控制电感L1两端电压保持为三电平，从而降低电感L1峰值电流，降低电感峰值功容量和体积，降低电感损耗，降低开关管关断电流进而降低关断损耗，并提升电路整体软开关工作范围。
具体地，主控制器将DC/DC变换器的输入电压Vin和输入电流Iin分别与内置的输入过压保护阈值VinP、欠压保护阈值VinP2和输入过流保护阈值IinP比较，判断是否存在输入过压、输入欠压和过流故障。若VinP2<Vin<VinP且Iin<IinP，则系统正常运行，主控制器不做故障处理；若Vin>VinP，则判为输入过压故障，主控制器进入故障保护模式，停止使能移相控制器，进而停止PWM输出驱动信号，同时通过CAN总线向整车控制器上报输入过压故障；若Vin<VinP2，则判为输入欠压故障，主控制器进入故障保护模式，停止使能移相控制器，进而停止PWM输出驱动信号，同时通过CAN总线向整车控制器上报输入欠压故障。
同理，若Iin>IinP，则判为输入过流故障，主控制器进入故障保护模式，停止使能移相控制器，进而停止PWM输出驱动信号，同时通过CAN总线向整车控制器上报输入过流故障。
主控制器将DC/DC变换器输出电压Vo和输出电流Io分别实时计算峰值，生成输出电压峰值VPo和输出电流峰值IPo。VPo和IPo分别与内置的输出过压保护阈值VoP和输出过流保护阈值IoP比较，判断是否存在输出过压和输出过流故障。若VPo<VoP或IPo<IoP，则系统正常运行，主控制器不做处理；若VPo>VoP，则判为输出过压故障，主控制器进入故障保护模式，停止使能移相控制器，进而停止PWM输出驱动信号，同时通过CAN总线向整车控制器上报输出过压故障。同理，若IPo>IoP，则判为输出过流故障，主控制器进入故障保护模式，停止使能移相控制器，进而停止PWM输出驱动信号，同时通过CAN总线向整车控制器上报输出过流故障。
主控制器将散热器温度T与内置温度保护阈值TP比较，判断系统是否存在过温故障。若T<TP，则系统正常运行，主控制器不做处理；若T>TP，则判为过温故障，主控制器进入故障保护模式，停止使能移相控制器，进而停止PWM输出驱动信号，同时通过CAN总线向整车控制器上报过温故障。
如图4所示为本发明的DC/DC转换模块的波形原理图。本发明的DC/DC转换模块采用移相控制结合PWM占空比调节的控制方法，其中第一开关管S1和第二开关管S2的驱动信号DS1和DS2为互补信号，第一开关管S1导通占空比为D，第二开关管S2导通占空比为1-D；第三开关管S3和第四开关管S4的驱动信号DS3和DS4为互补信号，第三开关管S3导通占空比为D，第四开关管S4导通占空比为1-D；定义第三开关管S3和第四开关管S4滞后第一开关管S1和第二开关管S2导通角为Φ。
在图3中，当端点c和端点d短路时，端点A，B与端点c,d间的电路构成双向Buck/Boost电路。当电路达到稳态时，第一电容C1两端电压为VABD。当第一开关管S1导通时，a,b两端电压Vab＝VAB(1-D)；当第一开关管S1断开时，a,b两端电压Vab＝-VABD。
同理，当端点a和端点b短路时，端点C，D与端点a,b间的电路构成双向Buck/Boost电路。当电路达到稳态时，第二电容C2两端的电压为VCDD/(1-D)。当第三开关管S3导通时，c,d两端电压Vcd＝VCD；当第三开关管S3断开时，c,d两端电压Vcd＝-VCDD(1-D)。
电感L1两端电压VL1＝VAB-VCD，当时，如图4所示，VL1呈三电平变化，当第一开关管S1与第四开关管S4同时导通时，VL1＝VAB；当第一开关管S1与第三开关管S3同时导通时，VL1＝0；当第二开关管S2和第三开关管S3同时导通时，VL1＝-VAB；当第二开关管S2和第四开关管S4同时导通时，VL1＝0。如图4所示，对应电感电流IL1呈梯形波变化。
当时，VL1呈四电平变化，对应电感电流IL1呈近似三角波变化，对应相同的输入电压，输出电压和传输功率的情况下，近似三角波形状的电感电流较梯形波电感电流会产生更高的峰值电感电流，更高的电感峰值电流导致更高的有效电流值进而导致更高的导通损耗，关断更高的电感峰值电流导致更高的开关管关断损耗。近似三角波形状的电感电流导致其中一侧的开关管在轻载时由于电感电流较小，很难实现零电压开关(ZVS)。
故根据当前输入电压值和目标输出电压值计算得出所需占空比从而降低电感峰值电流，降低损耗，实现ZVS。此时VAB(1-D)＝VCD，DC/DC转换模块两端电压VAB>VCD，DC/DC转换模块工作性质为正向降压DC/DC，反向升压DC/DC，从而符合高压化电动汽车DC/DC的应用条件，实现高压电压平台动力电池和低电压平台总成间的能量交互。正向工作时，将动力电池的高压电压转换为低电压平台总成使用的低电压；反向工作时，实现低电压平台车载充电机给高电压平台的动力电池充电和低电压平台对动力电池的能量回馈。
传输功率当0<Φ<2π(1-D)D时，即第一开关管S1与第二开关管S2超前第三开关管S3与第四开关管S4时，能量为正向传输，由A，B端传向C，D端。当-2π(1-D)D<Φ<0时，能量为反向传输。本发明中，通过控制导通角Φ值的大小和方向可以改变能量传输的多少和方向，从而实现功率调节和双向能量传输。
实施例2
本实施例提供了一种DC/DC变换器的控制方法。
如图5所示为高压化车型整车拓扑结构的示意图，其包括动力电池、DC/DC变换器和高压部件；所述DC/DC变换器的连接在动力电池的正负极上；所述高压部件的正负极与DC/DC变换器连接。在本实施例中，所述高压部件可以包括交流车载充电机、12V输出DC/DC和动力电机系统等高压部件，具体地，所述高压部件之间并联连接。
如图6所示为本发明的DC/DC变换器的控制流程图，所述DC/DC变换器的控制方法，包括以下步骤：
S10、整车控制器唤醒DC/DC变换器；
S20、检测DC/DC变换器是否接收到整车控制器发出的整车控制器正向工作指令；若是，执行步骤S30；否则，跳转至步骤S80；
S30、DC/DC变换器启动正向工作模式，并回复整车控制器允许工作请求指令；
S40、整车高压系统上电；
S50、整车控制器发送输出电压目标值指令；
S60、DC/DC变压器按照输出电压目标值指令稳压工作；
S70、检测DC/DC变换器是否满足停止正向工作条件；若是，跳转至步骤S140；否则，跳转至步骤S60；
S80、检测DC/DC变换器是否接受到整车控制器发出的整车控制器交流充电指令；若是，执行步骤S90；否则，跳转至步骤S20；
S90、DC/DC变换器启动反向交流充电工作模式，并回复整车控制器允许充电请求指令；
S100、DC/DC变换器逐渐增加反向充电电流；
S110、DC/DC变换器反向充电电流是否达到停止增加条件；若是执行步骤S120；否则，跳转至步骤S100；
S120、DC/DC变换器控制反向充电电流恒流输出；
S130、检测DC/DC变换器是否满足停止充电条件；若是，执行步骤S140；否则，跳转至步骤S120；
S140、DC/DC变换器进入待机模式。
在本发明的实施例中，DC/DC变换器通过CAN总线与整车控制器进行通讯，接受整车控制器发出的指令和上报DC/DC变换器工作状态。
具体地，当DC/DC变换器接收到了整车控制器发出的DC/DC变换器正向工作请求指令，DC/DC变换器进入正向恒压输出工作模式。DC/DC变换器工作在最大能量输出状态，使得DC/DC变换器输出母线电压从当前电压最快达到系统设置的输出电压目标值。DC/DC变换器的输出母线电容两端电压逐渐增加，当输出母线电容两端电压与DC/DC变换器系统设置的输出电压目标值相差20V时，主控制器上报整车控制器高压系统上电完成，整车控制器使能整车其它高压部件，12V输出DC/DC进入工作模式，为整车提供12V电源。高压系统上电完成后，DC/DC变换器通过接受整车控制器的输出电压目标值指令，实时动态调节正向输出电压。同时，DC/DC变换器向整车控制器上报输入电压、电流和输出电压、电流检测值，温度检测值和故障状态。
DC/DC变换器工作于正向恒压输出工作模式，直至车辆用户主动要求整车高压下电或发生影响整车工作的故障条件时，整车控制器向DC/DC变换器发送正向工作停止指令，DC/DC变换器进入待机模式。
另一方面，当DC/DC变换器工作在正向恒压输出工作模式时，DC/DC变换器各DC/DC转换模块分别工作在恒压输出模式；各DC/DC转换模块的初始驱动信号设置移相角为2π/N，N为并联DC/DC转换模块的数量；各DC/DC转换模块的开关管交错工作，从而降低正向输出电压纹波。
具体地，当DC/DC变换器接收到整车控制器发出交流充电指令时，DC/DC变换器进入反向交流充电工作模式。此时整车控制器控制交流车载充电机工作在全功率输出范围内的恒压输出模式，电池管理系统(BMS)通过CAN总线向DC/DC变换器发出最大允许充电电压和最大允许充电电流的请求，DC/DC变换器根据交流车载充电机当前输出电流值和电池管理系统最大允许充电电流值，控制调节DC/DC变换器反向输出电流，反向工作于恒流模式。具体工作如下所述：
DC/DC变换器控制反向输出电流从0安培不断增大,同时整车控制器监测车载充电机全功率输出范围内的恒压输出对应电压下的电流是否达到最大值，当车载充电机全功率输出范围内的恒压输出对应电压下的电流达到最大值且DC/DC变换器反向输出电流小于电池管理系统最大允许充电电流且反向输出电压小于电池管理系统最大允许充电电压时，DC/DC变换器停止反向输出电流继续增大，DC/DC变换器进入恒流输出模式，DC/DC变换器动态调节控制反向输出电流值，保持车载充电机工作在全功率输出范围内的恒压输出对应电压下的电流最大值，从而保持DC/DC变换器反向输出功率最大。
当DC/DC变换器反向输出电流等于电池管理系统最大允许充电电流且反向输出电压小于BMS最大允许充电电压时，DC/DC变换器动态调节控制反向输出电流值等于当前BMS最大允许充电电流，从而保持DC/DC变换器反向输出功率最大。
当DC/DC变换器反向输出电压等于电池管理系统最大允许充电电压时，DC/DC变换器动态调节控制反向输出电流值，保持DC/DC变换器反向输出电压等于电池管理系统最大允许充电电压从而保持DC/DC变换器反向输出功率最大。
DC/DC变换器工作于反向交流充电模式，当充电完成或发生充电故障条件时，整车控制器向DC/DC变换器发送停止充电工作指令，DC/DC变换器进入待机模式。
另一方面，当DC/DC变换器工作在反向交流充电工作模式时，由于单个DC/DC转换模块的功率容量大于交流车载充电机的功率容量，DC/DC变换器反向交流充电时工作于单DC/DC转换模块反向恒流输出模式，降低功率损耗，不需要多模块并联均流控制，从而降低控制复杂度。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (11)
1.一种DC/DC变换器，其特征在于，由单个DC/DC转换模块构成或多个DC/DC转换模块并联构成；
所述DC/DC转换模块包括主电路和控制电路；
所述主电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第二电容、第三电容和电感；
且所述主电路的A端和B端分别与动力电池的正负极连接，C端和D端分别与整车高压部件的正负极连接；
所述第一开关管和第二开关管串联连接构成前桥臂，其中第一开关管作为前桥上臂与A端连接，第二开关管作为前桥下臂与B端连接；第三开关管、第二电容和第四开关管依次串联连接构成后桥臂，其中第三开关管作为后桥上臂与C端连接，第二电容和第四开关管串联作为后桥下臂，且第四开关管与D端连接；第一电容和电感串联连接，且第一电容与前桥臂中点连接，电感与后桥臂的F点连接， F为第三开关管与第二电容的交点；第三电容为输出电容，其两端分别与C端、D端连接；
所述控制电路包括电压检测单元、电流检测单元、温度检测单元、主控制器、移相控制单元、PWM控制单元和驱动单元；
所述电压检测单元包括输入电压传感器和输出电压传感器；所述输入电压传感器用于检测输入直流母线电压，并将输入电压信号发送给主控制器；所述输出电压传感器用于检测交流输出端电压，并将整流后的输出电压信号给主控制器；
所述电流检测单元包括输入电流传感器和输出电流传感器；所述输入电流传感器用于检测输入直流母线电流，并将输入电流信号发送给主控制器；所述输出电流传感器用于检测交流输出端电流，并将整流后的输出电流信号发送给主控制器；
所述温度检测单元用于检测功率器件所安装的散热器温度，并将温度信号发送给主控制器；
所述主控制器对输入信号与内置保护阈值进行比较，用于故障判断；接收整车控制器控制指令，同时反馈工作状态，上报故障；通过使能信号控制移相控制单元工作和停止；将输出电压信号作为反馈信号，进行电压闭环控制；
所述驱动单元用于将PWM控制单元输出的PWM控制信号转化为可以驱动开关管的驱动信号；
所述移相控制单元用于调节开关管PWM驱动信号的移相角进而控制能量的流动方向和大小，从而控制DC/DC变换器稳定工作；
所述PWM控制单元用于调节开关管PWM驱动信号的导通占空比。
2.根据权利要求1所述的DC/DC变换器，其特征在于，所述DC/DC转换模块中，若VinP2<Vin<VinP且Iin<IinP，则系统正常运行，主控制器不做故障处理；若Vin>VinP，则判为输入过压故障，主控制器进入故障保护模式，停止使能移相控制单元，进而停止输出PWM驱动信号，同时通过CAN总线向整车控制器上报输入过压故障；若Vin<VinP2，则判为输入欠压故障，主控制器进入故障保护模式，停止使能移相控制单元，进而停止输出PWM驱动信号，同时通过CAN总线向整车控制器上报输入欠压故障；若Iin>IinP，则判为输入过流故障，主控制器进入故障保护模式，停止使能移相控制单元，进而停止输出PWM驱动信号，同时通过CAN总线向整车控制器上报输入过流故障；
其中Vin为输入电压，Iin为输入电流，VinP为输入过压保护阈值，VinP2为欠压保护阈值，IinP为输入过流保护阈值。
3.根据权利要求1所述的DC/DC变换器，其特征在于，所述DC/DC转换模块中，若VPo<VoP或IPo<IoP，则系统正常运行，主控制器不做处理；若VPo>VoP，则判为输出过压故障，主控制器进入故障保护模式，停止使能移相控制单元，进而停止输出PWM驱动信号，同时通过CAN总线向整车控制器上报输出过压故障；若IPo>IoP，则判为输出过流故障，主控制器进入故障保护模式，停止使能移相控制单元，进而停止输出PWM驱动信号，同时通过CAN总线向整车控制器上报输出过流故障；
其中，VPo为输出电压峰值，IPo为输出电流峰值，VoP为输出过压保护阈值，IoP为输出过流保护阈值。
4.根据权利要求1所述的DC/DC变换器，其特征在于，所述DC/DC转换模块中，若T<TP，则系统正常运行，主控制器不做处理；若T>TP，则判为过温故障，主控制器进入故障保护模式，停止使能移相控制单元，进而停止输出PWM驱动信号，同时通过CAN总线向整车控制器上报过温故障；
其中，T为散热器温度，TP为温度保护阈值。
5.根据权利要求1所述的DC/DC变换器，其特征在于，所述DC/DC转换模块的传输功率；
当0<Φ<2π(1-D)D时，能量为正向传输，由动力电池端传向整车高压部件端；当-2π(1-D)D<Φ<0时，能量为反向传输，由整车高压部件端传向动力电池端；
其中，VAB为端点A，B两端的电压，VCD为端点C，D两端的电压，T为散热器温度，Φ为第三开关管和第四开关管滞后第一开关管和第二开关管的导通角；D为第一开关管和第三开关管的导通占空比，L1为电感，(1-D)为第二开关管和第四开关管的导通占空比。
6.一种整车控制方法，包括权利要求1-5之一所述的DC/DC变换器，其特征在于，包括以下步骤：
S10、整车控制器唤醒DC/DC变换器；
S20、检测DC/DC变换器是否接收到整车控制器发出的整车控制器正向工作指令；若是，执行步骤S30；否则，跳转至步骤S80；
S30、DC/DC变换器启动正向工作模式，并回复整车控制器允许工作请求指令；
S40、整车高压系统上电；
S50、整车控制器发送输出电压目标值指令；
S60、DC/DC变压器按照输出电压目标值指令稳压工作；
S70、检测DC/DC变换器是否满足停止正向工作条件；若是，跳转至步骤S140；否则，跳转至步骤S60；
S80、检测DC/DC变换器是否接受到整车控制器发出的整车控制器交流充电指令；若是，执行步骤S90；否则，跳转至步骤S20；
S90、DC/DC变换器启动反向交流充电工作模式，并回复整车控制器允许充电请求指令；
S100、DC/DC变换器逐渐增加反向充电电流；
S110、DC/DC变换器反向充电电流是否达到停止增加条件；若是执行步骤S120；否则，跳转至步骤S100；
S120、DC/DC变换器控制反向充电电流恒流输出；
S130、检测DC/DC变换器是否满足停止充电条件；若是，执行步骤S140；否则，跳转至步骤S120；
S140、DC/DC变换器进入待机模式。
7.根据权利要求6所述的整车控制方法，其特征在于，所述DC/DC变换器包括正向恒压输出工作模式和反向交流充电工作模式。
8.根据权利要求6所述的整车控制方法，其特征在于，步骤S70中，停止正向恒压输出的条件为：车辆用户主动要求整车高压下电或发生影响整车工作的故障条件。
9.根据权利要求6所述的整车控制方法，其特征在于，步骤S130中，停止反向交流充电的条件为：充电完成或发生充电故障条件。
10.根据权利要求6所述的整车控制方法，其特征在于，当DC/DC变换器工作在正向恒压输出工作模式时，DC/DC变换器各DC/DC转换模块分别工作在恒压输出模式；各DC/DC转换模块的初始驱动信号设置移相角为2π/N，各DC/DC转换模块的开关管交错工作；
其中，N为并联DC/DC转换模块的数量。
11.根据权利要求6所述的整车控制方法，其特征在于，当DC/DC变换器工作在反向交流充电工作模式时，DC/DC变换器各DC/DC转换模块分别工作在反向恒流输出模式。
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