[发明专利]双向DC-DC变换器电路控制系统及混合动力机动车

说明书

技术领域

本发明涉及双向DC-DC变换器电路控制系统及混合动力机动车。

背景技术

双向DC-DC变换器(Bi-directional DC-DC Converter，简称BDC)是指BDC的双象限运行，其两端电压极性不变而电流可变，功能上本身相当于两个单向直流-直流变换器(DC-DC Converter)。日常生活中，很多关键负载需要有不间断电源，在UPS系统中，供电电源（如市电）正常工作时，通过充电单元给蓄电池充电；当突然掉电时，系统由蓄电池组给逆变器供电，系统中充放电单元即可用BDC代替实现。在太阳能电池阵列系统中，BDC应用也很广泛，特别是在航天电源系统中，能量主要由蓄电池组和太阳能光伏板提供。当日光充足时，太阳能光伏板除提供负载正常用电外，会通过BDC将多余能量储存在蓄电池组中；当日光不足时，由蓄电池组通过BDC向负载供电。

在混合动力技术研究领域，双向DC-DC变换技术已经和电机驱动技术、电源管理系统技术一起作为混合动力系统中的三大技术。双向DC-DC变换器作为蓄电池组和电机逆变器直流母线间能量流动的媒介，是系统提高效率的重要环节，也是近年来混合动力系统领域研究的重点和热点。混合动力客车在正常行驶时，双向DC-DC变换器能保证发动机系统始终工作在最佳功率区，在起步或加速过程中，能量正向流动，保证电机逆变器的驱动性能，在制动或减速过程中，能量反向流动，有效回收多余能量，真正实现混合动力客车的节能减排目标。

采用双向DC-DC变换器后，一方面可以降低蓄电池组的电压等级，提高整车安全性，降低蓄电池组和BMS(电池管理系统)的成本；另一方面可以将电机直流母线端电压与蓄电池组电压解耦，根据电机的运行情况并输出最适宜稳定的电压，有利于电机体积质量的减小，运行效率的提高；此外，在电机出现故障时，双向DC-DC变换器还能有效将电机可能产生的高压截止在电机逆变器直流母线端，而不至于直接导入蓄电池组引起安全隐患，提高系统安全可靠性。

采用双向DC-DC变换器的电路控制系统一般是采用模拟控制技术，其不能解决模拟控制温飘问题和元器件老化问题。

发明内容

本发明提供一种新的双向DC-DC变换器电路控制系统及采用电路控制系统的混合动力机动车。

本发明提供一种双向DC-DC变换器电路控制系统，包括双向DC-DC变换器、驱动电路、采样电路及数字信号控制器；所述双向DC-DC变换器与驱动电路、采样电路均信号连接，所述驱动电路和采样电路均与所述数字信号控制器信号连接；所述双向DC-DC变换器的拓扑结构包括高压端、低压端及位于所述高、低压端之间的第一开关管和第二开关管，所述采样电路采样所述高压端的电流和/或电压值及低压端的电流和/或电压值，所述数字信号控制器处理采样值并通过所述驱动电路对所述双向DC-DC变换器进行PWM控制，且使所述第一开关管和第二开关管以互补形式交替导通。

采样电路可以仅采集高压端电压和低压端电流，也可以同时采集高、低压端的电压和/或电流，也可以采集第一、二开关管的温度。

进一步的，所述的电路控制系统，还包括光耦隔离电路，所述数字信号控制器通过所述光耦隔离电路控制所述驱动电路。

进一步的，所述的电路控制系统，还包括CAN收发器，所述CAN收发器与所述数字信号控制器信号连接，所述CAN收发器连接CAN总线。

进一步的，所述的电路控制系统，还包括保护电路，所述保护电路与驱动电路、采样电路均连接，所述保护电路处理采样值并通过所述驱动电路对所述双向DC-DC变换器进行PWM控制，进而实现保护。该保护如过热、过压和过流中的一种或多种保护。

进一步的，所述数字信号控制器包括DsPIC30F6010A芯片，所述第一开关管和第二开关管为IGBT管，所述驱动电路是基于2ED300C17-S的驱动电路。

进一步的，所述双向DC-DC变换器的拓扑结构还包括电感、第一反向二极管及第二反向二极管，所述低压端的负极与第一滤波电容的一端、第二开关管的源极、第二反向二极管的正极、第二滤波电容的一端、高压端的负极均连接；所述低压端的正极与电感的一端、第一滤波电容的另一端均连接；所述电感的另一端与所述第一开关管的源极、第一反向二极管的正极、第二开关管的漏极、第二反向二极管的负极均连接；所述高压端的正极与所述第一开关管的漏极、第一反向二极管的负极、第二滤波电容的另一端均连接；且采样所述高压端的电压值和采样通过所述电感的电流值。

进一步的，所述低压端的正极和所述电感的一端之间通过并联的第一开关和第二开关连接。