恭喜广西科技大学罗文广获国家专利权
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龙图腾网恭喜广西科技大学申请的专利车载辅助电源DC-DC变换器及其控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN110768538B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:201911165054.2,技术领域涉及:H02M3/335;该发明授权车载辅助电源DC-DC变换器及其控制方法是由罗文广;蓝红莉;马明;唐俊超;王涛设计研发完成,并于2019-11-25向国家知识产权局提交的专利申请。
本车载辅助电源DC-DC变换器及其控制方法在说明书摘要公布了:本发明旨在提供一种车载辅助电源DC‑DC变换器,包括输入电容C1、Buck变换器、Boost变换器、输出电容C2、LLC谐振变换器;所述的Buck变换器和Boost变换器分别由两条支路组成,Buck变换器的两条支路与Boost变换器的两条支路一一对应串联,组成两组并联的Buck‑Boost支路结构;所述的Buck‑Boost支路结构与输入电容C1并联后与汽车动力电池连接,Buck‑Boost支路结构与输出电容C2并联后与LLC谐振变换器的输入端连接。本发明还提供一种车载辅助电源DC‑DC变换器的集成数字控制方法。该变换器克服现有技术缺陷,具有输入电压范围宽、导通损耗低、成本较低等特点。
本发明授权车载辅助电源DC-DC变换器及其控制方法在权利要求书中公布了:1.一种车载辅助电源DC-DC变换器的控制方法,利用了如下所述的车载辅助电源DC-DC变换器:车载辅助电源DC-DC变换器包括输入电容C1、Buck变换器、Boost变换器、输出电容C2、LLC谐振变换器;所述的Buck变换器和Boost变换器分别由两条支路组成,Buck变换器的两条支路与Boost变换器的两条支路一一对应串联,组成两组并联的Buck-Boost支路结构;所述的Buck-Boost支路结构与输入电容C1并联后与汽车动力电池连接,Buck-Boost支路结构与输出电容C2并联后与LLC谐振变换器的输入端连接;所述的Buck变换器包括功率开关管D1、功率开关管D2、二级管d1、二极管d2、电感器L1、电感器L2;所述的功率开关管D1和功率开关管D2的集电极均与输入电容C1的正极连接,作为端子S1与汽车动力电池的正极连接;所述的功率开关管D1的发射极、二级管d1的负极均与电感器L1的一端连接;所述的功率开关管D2的发射极、二级管d2的负极均与电感器L2的一端连接;所述的二级管d1的正极、二级管d2的正极均与输入电容C1的负极连接,作为端子S2与汽车动力电池的负极连接;所述的Boost变换器包括功率开关管D3、功率开关管D4、二级管d3、二极管d4、电感器L1、电感器L2;所述的功率开关管D3的集电极、二级管d3的正极均与电感器L1的另一端连接;所述的功率开关管D4的集电极、二级管d4的正极均与电感器L2的另一端连接;所述的功率开关管D3的发射极、功率开关管D4的发射极均与端子S2连接,所述的二级管d3和二极管d4的负极均与输出电容C2的正极连接,输出电容C2的负极与端子S2连接;其中电感器L1、电感器L2与Buck变换器共用;所述的LLC谐振变换器包括功率开关管D5、功率开关管D6、谐振电感器L3、变压器T1、谐振电容器C3、MOSFET管M1、MOSFET管M2、滤波电容C4;所述的功率开关管D5的集电极与电容C2的正极连接,所述的功率开关管D5的发射极、功率开关管D6的集电极均与谐振电感器L3的一端连接;所述的功率开关管D6的发射极、谐振电容器C3的一端均与端子S2连接,所述的变压器T1的原边同名端与谐振电感器L3的另一端连接;所述的变压器T1的原边非同名端与谐振电容器C3的另一端连接;所述的变压器T1的副边同名端与MOSFET管M1的源极连接;所述的MOSFET管M1的漏极、MOSFET管M2的漏极均与滤波电容C4的正极连接,作为端子O1;变压器T1的副边中间分接头f1与滤波电容C4的负极连接,作为端子O2;所述的变压器T1的原边与由副边中间分接头f1隔出的两个副边的变比为n:1:1;所述的端子S1与动力电池的正极端连接,所述的端子S2与动力电池的负极端连接;所述的端子O1作为车载辅助电源DC-DC变换器的正极输出端;所述的端子O2与车载辅助电源DC-DC变换器的负极输出端;还包括控制器、PWM脉冲发生器Ⅰ、PWM脉冲发生器Ⅱ、PWM脉冲发生器Ⅲ、PWM脉冲发生器Ⅳ、PWM脉冲发生器Ⅴ和反相器,所述的PWM脉冲发生器Ⅰ、PWM脉冲发生器Ⅱ、PWM脉冲发生器Ⅲ、PWM脉冲发生器Ⅳ、PWM脉冲发生器Ⅴ和反相器的脉冲输出端,分别与所述的功率开关管D1的门极g1、功率开关管D2的门极g2、功率开关管D3的门极g3、功率开关管的门极g4、功率开关管门极g5、功率开关管D6的门极g6连接;所述的PWM脉冲发生器Ⅰ、PWM脉冲发生器Ⅱ、PWM脉冲发生器Ⅲ、PWM脉冲发生器Ⅳ、PWM脉冲发生器Ⅴ的输入端与控制器连接,接收控制器发来的控制信号;所述的反相器的输入端与PWM脉冲发生器Ⅴ的脉冲输出端连接;其特征在于包括以下步骤:A、通过传感器对车载辅助电源DC-DC变换器的以下模拟量参数进行采集:动力电池电压Vin、流经电感器L1的电流IL1、流经电感器L2的电流IL2、LLC谐振变换器输入电压V1、车载辅助电源DC-DC变换器的输出电流IO、车载辅助电源DC-DC变换器的输出电压VO;通过AD转换器将上述模拟量参数进行转换得到对应的数字量参数,作为步骤B的输入量;B、SOC估计和充电判断:对VO、IO进行SOC估计,得到车载辅助电池荷电状态,对车载辅助电池荷电状态进行辅助电池充电判断,当判断结果为车载辅助电源DC-DC变换器不对辅助电池进行充电,或者以恒压形式向汽车辅助电器设备供电,则输出“0”作为步骤C的输入;当判断结果为车载辅助电源DC-DC变换器向辅助电池充电时,输出“1”至恒压恒流充电判断单元,恒压恒流充电判断单元对VO、IO进行判断,当判断结果为恒压充电阶段,则输出“0”作为步骤C的输入;当判断结果为恒流充电阶段,则输出“1”作为步骤C的输入;C、外环控制:预设有参考输出电压VOref、参考输出电流IOref;将VO与VOref相减得到电压偏差值VΔ,将IO与IOref相减得到电压偏差值IΔ,根据步骤C的输入进行判断:当步骤C的输入为“1”,则对IΔ进行恒流给定校正得到V1的参考电压V1ref;当步骤C的输入为“0”,当对VΔ进行恒压给定校正得到V1的参考电压V1ref;将V1ref输入步骤D;D、中环控制:预设有电压控制器,将V1与V1ref相减得到电压偏差值VΔ′,将VΔ′输入电压控制器,输出得到参考电流ILref;将ILref输入步骤E;E、内环控制:预设有电流控制器Ⅰ、电流控制器Ⅱ,将IL1与ILref相减得到电流偏差值LΔ1,将IL2与ILref相减得到电流偏差值LΔ2,将LΔ1输入电流控制器Ⅰ输出得到控制占空比Zc1,将LΔ2输入电流控制器Ⅱ输出得到控制占空比Zc2,将Zc1、Zc2输入步骤F;F、占空比计算:PWM脉冲发生器Ⅰ、PWM脉冲发生器Ⅱ、PWM脉冲发生器Ⅲ、PWM脉冲发生器Ⅳ、PWM脉冲发生器Ⅴ和反相器输出的脉冲占空比分别为Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6;通过V1ref、Vin计算初始占空比Z0: 当Z0<1-Δ时:Z1=Zc1;Z2=Zc2;Z3=Z4=0;Z5=Z6=0.5;当Z0>1+Δ时:Z1=Z2=1;Z3=Zc1-1;Z4=Zc2-1;Z5=Z6=0.5;当1-Δ<Z0<1+Δ时: 其中Δ为定义的一个很小的正数;G、输出控制:PWM脉冲发生器Ⅰ、PWM脉冲发生器Ⅱ、PWM脉冲发生器Ⅲ、PWM脉冲发生器Ⅳ、PWM脉冲发生器Ⅴ和反相器分别输出的脉冲占空比为Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6的脉冲信号,并将上述脉冲信号分别输出至功率开关管D1的门极g1、功率开关管D2的门极g2、功率开关管D3的门极g3、功率开关管的门极g4、功率开关管门极g5、功率开关管D6的门极g6,实现功率开关管D1-功率开关管D6的控制;上述脉冲信号中,PWM脉冲发生器Ⅱ的脉冲信号均相对于PWM脉冲发生器Ⅰ的脉冲信号进行了180°移相;PWM脉冲发生器Ⅳ的脉冲信号均相对于PWM脉冲发生器Ⅲ的脉冲信号进行了180°移相;H、重复循环步骤A-G,完成车载辅助电源DC-DC变换器的闭环控制。
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