直流变换器、直流变换器的控制方法和车辆与流程

1.本公开涉及车辆控制领域，具体地，涉及一种直流变换器、直流变换器的控制方法和车辆。


背景技术：

2.随着社会的高速发展，汽车的保有量不断升高，而使用传统能源的汽车由于燃烧石油燃料产生尾气，会对环境造成污染，同时传统能源不可再生的问题也越来越严重，因此大力发展新能源已经成为了必然趋势，使用环保新能源的电动汽车已经成为了汽车技术发展的大趋势。电动汽车相比于传统汽车，增加了上电下电的过程。电动汽车在上电过程中，需要直流变换器通过反向预充功能，将低压电源逆变为高压，从而完成直流回路的预充，以避免高压电源接入后导致直流回路上的元器件损坏。通常情况下，直流变换器是在接收到vcu(英文：vehicle control unit，中文：整车控制器)发送的预充指令之后，开始按照固定大小的电流对直流回路进行预充，对直流变换器的控制不够灵活，影响了直流变换器的预充效率。


技术实现要素：

3.本公开的目的是提供一种直流变换器、直流变换器的控制方法和车辆，用于解决对直流变换器的控制不够灵活的问题。
4.根据本公开实施例的第一方面，提供一种直流变换器，所述直流变换器包括：第一电感、开关单元、二极管、第一电容、负载电阻、预充控制单元和控制器；
5.所述第一电感的第一端与所述二极管的正极连接，所述第一电感的第二端与低压电源的正极连接，所述开关单元的第一端与所述低压电源的负极连接，所述开关单元的第二端与所述第一电感的第一端连接，所述二极管的负极与所述预充控制单元的第一端连接，所述预充控制单元的第二端与所述负载电阻的第一端连接，所述负载电阻的第二端与所述开关单元的第一端连接，所述第一电容与所述负载电阻并联；
6.所述负载电阻的第一端通过主继电器与高压电源的正极连接，所述负载电阻的第二端与所述高压电源的负极连接，所述开关单元的控制端与所述控制器的输出端连接，所述预充控制单元的控制端与所述控制器的输出端连接；
7.所述控制器用于控制所述开关单元导通或断开；
8.所述控制器用于在所述开关单元断开的情况下，控制所述预充控制单元中接入所述二极管的负极和所述负载电阻的第一端之间的电阻，以使所述低压电源对所述直流变换器进行预充。
9.可选地，所述预充控制单元包括：第一预充支路和第二预充支路，所述第一预充支路包括第一电阻和第一开关，所述第二预充支路包括第二电阻和第二开关，所述第一电阻大于所述第二电阻；
10.所述第一电阻的第一端作为所述预充控制单元的第一端，所述第一电阻的第二端
与所述第一开关的第一端连接，所述第一开关的第二端作为所述预充控制单元的第二端，所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第二开关的第一端连接，所述第二开关的第二端与所述第一开关的第二端连接，所述第一开关的控制端作为所述预充控制单元的第一控制端与所述控制器的输出端连接，所述第二开关的控制端作为所述预充控制单元的第二控制端与所述控制器的输出端连接；
11.所述控制器用于在所述开关单元断开，且未接收到预充指令的情况下，控制所述第一开关闭合，并控制所述第二开关断开；
12.所述控制器还用于在所述开关单元断开，且接收到所述预充指令的情况下，控制所述第一开关断开，并控制所述第二开关闭合。
13.可选地，所述控制器还用于在未接收到所述预充指令，且所述负载电阻的第一端与所述负载电阻的第二端之间的电压大于或等于第一阈值的情况下，控制所述预充控制单元将所述二极管的负极和所述负载电阻的第一端之间断开。
14.可选地，所述控制器还用于在接收到所述预充指令，且所述负载电阻的第一端与所述负载电阻的第二端之间的电压大于或等于第二阈值的情况下，控制所述预充控制单元将所述二极管的负极和所述负载电阻的第一端之间断开。
15.根据本公开实施例的第二方面，提供一种直流变换器的控制方法，所述方法应用于本公开实施例的第一方面中任一项所述的直流变换器，所述直流变换器包括：第一电感、开关单元、二极管、第一电容、负载电阻、预充控制单元和控制器；所述方法包括：
16.接收车辆的整车控制器vcu发出的唤醒信号；
17.控制所述预充控制单元在所述二极管的负极和所述负载电阻的第一端之间接入第一电阻，以使所述低压电源按照第一电流对所述直流变换器进行预充；
18.在接收到所述vcu发出的预充指令的情况下，控制所述预充控制单元在所述二极管的负极和所述负载电阻的第一端之间接入第二电阻，以使所述低压电源按照第二电流对所述直流变换器进行预充，所述第一电阻大于所述第二电阻。
19.可选地，在所述控制所述预充控制单元在所述二极管的负极和所述负载电阻的第一端之间接入第一电阻之前，所述方法还包括：
20.检测所述直流变换器的状态；
21.所述控制所述预充控制单元在所述二极管的负极和所述负载电阻的第一端之间接入第一电阻，包括：
22.在所述直流变换器的状态为正常的情况下，控制所述预充控制单元在所述二极管的负极和所述负载电阻的第一端之间接入所述第一电阻。
23.可选地，所述方法还包括：
24.在接收到所述预充指令之前，检测所述负载电阻的第一端与所述负载电阻的第二端之间的第一电压；
25.若所述第一电压大于或等于第一阈值，控制所述预充控制单元将所述二极管的负极和所述负载电阻的第一端之间断开。
26.可选地，在所述控制所述预充控制单元在所述二极管的负极和所述负载电阻的第一端之间接入第二电阻之后，所述方法还包括：
27.检测所述负载电阻的第一端与所述负载电阻的第二端之间的第二电压；
28.若所述第二电压大于或等于第二阈值，控制所述预充控制单元将所述二极管的负极和所述负载电阻的第一端之间断开。
29.根据本公开实施例的第三方面，提供一种车辆，所述车辆上设置有低压电源、高压电源和本公开实施例的第一方面中任一项所述的直流变换器。
30.通过上述技术方案，本公开中的直流变换器通过控制预充控制单元中接入二极管的负极和负载电阻的第一端之间的电阻，以使低压电源对直流变换器进行预充。本公开通过控制二极管与负载电阻之间接入的电阻，能够灵活控制对直流变换器进行预充的电流，提高了直流变换器的预充效率。
31.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
32.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
33.图1是根据一示例性实施例示出的一种直流变换器的示意图；
34.图2是根据图1所示实施例示出的预充控制单元的电路图；
35.图3是根据图2所示实施例示出的预充时间的示意图；
36.图4是根据一示例性实施例示出的一种直流变换器的控制方法的流程图；
37.图5是根据一示例性实施例示出的另一种直流变换器的控制方法的流程图；
38.图6是根据一示例性实施例示出的另一种直流变换器的控制方法的流程图；
39.图7是根据一示例性实施例示出的另一种直流变换器的控制方法的流程图；
40.图8是根据一示例性实施例示出的一种车辆的框图。
41.附图标记说明
42.直流变换器100
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车辆200
43.预充控制单元101
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控制器102
44.第一电感l1
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开关单元q1
45.二极管d1
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第一电容c1
46.负载电阻r0
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第一开关k1
47.第二开关k2
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第一电阻r1
48.第二电阻r2
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低压电源u1
49.高压电源u2
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主继电器j
具体实施方式
50.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
51.在介绍本公开提供的直流变换器、直流变换器的控制方法和车辆之前，首先对本公开中各个实施例所涉及的应用场景进行介绍，该应用场景可以为设置在车辆上的直流变换器，即dc/dc(英文：direct current to direct current)变换器，此外车辆上还可以设置有低压电源和高压电源。其中，车辆可以是任意一种配备48v动力电池作为能源的微混车辆。
starter generator)系统的上电过程为例，其中，高压电源为48v蓄电池，低压电源为12v蓄电池。直流变换器100在接收到唤醒信号后，控制器102首先控制开关单元q1闭合，此时低压电源u1与第一电感l1形成的回路导通，低压电源u1给第一电感l1供电，以使第一电感l1储存能量。在第一电感l1达到稳态之后，控制器102控制开关单元q1断开，之后可以控制第一阻值(例如10ω)的电阻接入二极管d1的负极和负载电阻r0的第一端之间，以使低压电源u1按照100ma的电流，对直流变换器100进行预充。进一步的，在第一电容c1的两端的电压达到12v时，控制器102可以控制第二阻值(第二阻值小于第一阻值)的电阻接入二极管d1的负极和负载电阻r0的第一端之间，以使低压电源u1按照2a的电流，对直流变换器100进行预充，直至第一电容c1的两端的电压达到48v为止。
61.综上所述，本公开中的直流变换器通过控制预充控制单元中接入二极管的负极和负载电阻的第一端之间的电阻，以使低压电源对直流变换器进行预充。本公开通过控制二极管与负载电阻之间接入的电阻，能够灵活控制对直流变换器进行预充的电流，提高了直流变换器的预充效率。
62.图2是根据图1所示实施例示出的预充控制单元的电路图，如图2所示，预充控制单元101包括：第一预充支路和第二预充支路，第一预充支路包括第一电阻r1和第一开关k1，第二预充支路包括第二电阻r2和第二开关k2，第一电阻r1大于第二电阻r2。
63.第一电阻r1的第一端作为预充控制单元101的第一端，第一电阻r1的第二端与第一开关k1的第一端连接，第一开关k1的第二端作为预充控制单元101的第二端，第二电阻r2的第一端与第一电阻r1的第一端连接，第二电阻r2的第二端与第二开关k2的第一端连接，第二开关k2的第二端与第一开关k1的第二端连接，第一开关k1的控制端作为预充控制单元101的第一控制端与控制器102的输出端连接，第二开关k2的控制端作为预充控制单元101的第二控制端与控制器102的输出端连接。
64.控制器102用于在开关单元q1断开，且未接收到预充指令的情况下，控制第一开关k1闭合，并控制第二开关k2断开。
65.控制器102还用于在开关单元q1断开，且接收到预充指令的情况下，控制第一开关k1断开，并控制第二开关k2闭合。
66.示例的，预充控制单元101由第一预充支路和第二预充支路组成，其中第一预充支路包括第一电阻r1和第一开关k1，第二预充支路包括第二电阻r2和第二开关k2，第一电阻r1大于第二电阻r2。也就是说当第一开关k1闭合时，二极管d1的负极和负载电阻r0的第一端之间接入的是第一电阻r1，当第二开关k2闭合时，二极管d1的负极和负载电阻r0的第一端之间接入的是第二电阻r2。
67.具体的，在第一电感l1达到稳态之后，控制器102控制开关单元q1断开，并且控制第一预充支路的第一开关k1闭合、第二预充支路的第二开关k2断开，将第一电阻r1接入电路，低压电源u1按照第一电流对直流变换器100进行预充。由于第一电阻的阻值大于第二电阻r2，因此，此时可以理解为直流变换器100的小电流预充阶段。当车辆中除直流变换器100的其他零部件都完成初始化时，vcu会发送预充指令至直流变换器100。直流变换器100在接收到预充指令之后，控制器102控制第一开关k1断开，并控制第二开关k2闭合时，第二电阻r2被接入电路，低压电源u1按照第二电流对直流变换器100进行预充，第二电流大于第一电流，此时可以理解为直流变换器100的正常预充阶段。其中，第一电流的大小可以为100ma，
第二电流的大小可以为2a。
68.图3是根据图2所示实施例示出的预充时间的示意图，如图3所示，t1为直流变换器100完成初始化并开始按照小电流进行预充的时间，t2为直流变换器100接收到预充指令并开始按照正常电流预充的时间，t3为直流变换器100按照图2所示实施例进行预充的完成时间，t4为直流变换器100在接收到预充指令之前不进行预充，在接收到预充指令之后开始按照正常电流预充的完成时间。t1-t2为图2所示实施例中直流变换器100的小电流预充阶段，t2-t3为图2所示实施例中直流变换器100的正常预充阶段，t2-t4为直流变换器100正常预充的时间段。
69.其中，t1-t2可以为300ms，t2-t3可以为100ms，t2-t4可以为140ms。根据图3可以看出，直流变换器100根据图2所示实施例通过在接收到预充指令之前提前按照小电流进行预充的方式，可以明显地缩短预充时间。
70.在一种应用场景中，控制器102还用于在未接收到预充指令，且负载电阻r0的第一端与负载电阻r0的第二端之间的电压大于或等于第一阈值的情况下，控制预充控制单元101将二极管d1的负极和负载电阻r0的第一端之间断开。
71.示例的，在第一预充支路中的第一开关k1闭合且第二预充支路中的第二开关k2断开的情况下，直流变换器100用第一电流进行预充。在这个过程中，尚未接收到预充指令，如果直流变换器100检测到负载电阻r0的第一端与负载电阻r0的第二端之间的第一电压大于或等于第一阈值，那么控制器102可以控制第一预充支路中的第一开关k1断开，将二极管d1的负极和负载电阻r0的第一端之间断开，从而停止用第一电流进行预充，等待vcu发送预充指令。其中，以低压电源为12v为例，那么第一阈值可以是12v。
72.在另一种应用场景中，控制器102还用于在接收到预充指令，且负载电阻r0的第一端与负载电阻r0的第二端之间的电压大于或等于第二阈值的情况下，控制预充控制单元101将二极管d1的负极和负载电阻r0的第一端之间断开。
73.示例的，在第二预充支路中的第二开关k2闭合且第一预充支路中的第一开关k1断开的情况下，直流变换器100用第二电流进行预充。在这个过程中，接收到了预充指令，如果直流变换器100检测到负载电阻r0的第一端与负载电阻r0的第二端之间的第二电压大于或等于第二阈值，那么控制器102可以控制第二预充电路中的第二开关k2断开，将二极管d1的负极和负载电阻r0的第一端之间断开，从而停止用正常电流进行预充，直流变换器100的预充过程结束。其中，以低压电源为48v为例，那么第二阈值例如可以是43.5v。
74.综上所述，本公开中的直流变换器通过控制预充控制单元中接入二极管的负极和负载电阻的第一端之间的电阻，以使低压电源对直流变换器进行预充。本公开通过控制二极管与负载电阻之间接入的电阻，能够灵活控制对直流变换器进行预充的电流，提高了直流变换器的预充效率。
75.图4是根据一示例性实施例示出的一种直流变换器的控制方法的流程图，该方法应用于图1所示的直流变换器100，该直流变换器100包括：第一电感l1、开关单元q1、二极管d1、第一电容c1、负载电阻r0、预充控制单元101和控制器102，如图4所示，该方法包括：
76.步骤101，接收车辆的vcu发出的唤醒信号。
77.步骤102，控制预充控制单元101在二极管d1的负极和负载电阻r0的第一端之间接入第一电阻r1，以使低压电源u1按照第一电流对直流变换器100进行预充。
78.步骤103，在接收到vcu发出的预充指令的情况下，控制预充控制单元101在二极管d1的负极和负载电阻r0的第一端之间接入第二电阻r2，以使低压电源u1按照第二电流对直流变换器100进行预充，第一电阻r1大于第二电阻r2。
79.举例来说，当驾驶员转动车辆的点火开关，转动至kl15 on档，即控制车辆启动，此时车辆的kbcm发出唤醒信号，直流变换器100接收到kbcm发出的唤醒信号之后，直流变换器100中的控制器102可以先控制开关单元q1闭合，此时低压电源u1与第一电感l1形成的回路导通，低压电源u1给第一电感l1供电，以使第一电感l1储存能量。在第一电感l1达到稳态之后，控制器102可以进一步控制开关单元q1断开，并且控制预充控制单元101在二极管d1的负极和负载电阻r0的第一端之间接入第一电阻，使得低压电源u1按照第一电流对直流变换器100进行预充。由于第一电阻r1的阻值大于第二电阻r2，因此，此时可以理解为直流变换器100的小电流预充阶段。当车辆中除直流变换器100外的其他零部件都完成自身初始化时，vcu会发送预充指令至直流变换器100。直流变换器100在接收到vcu发出的预充指令之后，控制器102控制预充控制单元101在二极管d1的负极和负载电阻r0的第一端之间接入第二电阻，低压电源u1按照第二电流对直流变换器100进行预充，第二电流大于第一电流，此时可以理解为直流变换器100的正常预充阶段。其中，第一电流的大小可以为100ma，第二电流的大小可以为2a。
80.图5是根据一示例性实施例示出的另一种直流变换器的控制方法的流程图，如图5所示，在步骤102之前，该方法还可以包括：
81.步骤104，检测直流变换器100的状态。
82.相应的，步骤102的实现方式可以为：
83.在直流变换器100的状态为正常的情况下，控制预充控制单元101在二极管d1的负极和负载电阻r0的第一端之间接入第一电阻r1。
84.示例的，直流变换器100接收到vcu发出的唤醒信号，之后进行初始化(即检测直流变换器100的状态)。因为直流变换器100初始化的时间，比车辆中其他零部件(如电池管理系统、电机控制器、继电器等)初始化所用的时间要短，因此，直流变换器100在完成初始化之后，即直流变换器100的状态为正常的情况下，直流变换器100中的控制器102可以先控制开关单元q1闭合，此时低压电源u1与第一电感l1形成的回路导通，低压电源u1给第一电感l1供电，以使第一电感l1储存能量。在第一电感l1达到稳态之后，控制器102可以进一步控制开关单元q1断开，并且控制预充控制单元101在二极管d1的负极和负载电阻r0的第一端之间接入第一电阻，使得低压电源u1按照第一电流对直流变换器100进行预充。由于第一电阻r1的阻值大于第二电阻r2，因此，此时可以理解为直流变换器100的小电流预充阶段。其中，第一电流的大小可以为100ma。
85.图6是根据一示例性实施例示出的另一种直流变换器的控制方法的流程图，如图6所示，该方法还包括：
86.步骤105，在接收到预充指令之前，检测负载电阻r0的第一端与负载电阻r0的第二端之间的第一电压。
87.步骤106，若第一电压大于或等于第一阈值，控制预充控制单元101将二极管d1的负极和负载电阻r0的第一端之间断开。
88.示例的，在直流变换器100完成初始化，但是尚未接收到预充指令的情况下，直流
变换器100用第一电流进行预充。在这个过程中，直流变换器100检测负载电阻r0的第一端与负载电阻r0的第二端之间的第一电压，如果负载电阻r0的第一端与负载电阻r0的第二端之间的第一电压大于或等于第一阈值，那么控制器102可以控制第一预充支路中的第一开关k1断开，将二极管d1的负极和负载电阻r0的第一端之间断开，从而停止用第一电流进行预充，等待vcu发送预充指令。其中，以低压电源为12v为例，那么第一阈值可以是12v。
89.图7是根据一示例性实施例示出的另一种直流变换器的控制方法的流程图，如图7所示，在控制预充控制单元101在二极管d1的负极和负载电阻r0的第一端之间接入第二电阻r2之后，方法还包括：
90.步骤107，检测负载电阻r0的第一端与负载电阻r0的第二端之间的第二电压。
91.步骤108，若第二电压大于或等于第二阈值，控制预充控制单元101将二极管d1的负极和负载电阻r0的第一端之间断开。
92.示例的，在直流变换器100已经收到预充指令的情况下，直流变换器100用第二电流进行预充。在这个过程中，直流变换器100检测负载电阻r0的第一端与负载电阻r0的第二端之间的第二电压，如果负载电阻r0的第一端与负载电阻r0的第二端之间的第二电压大于或等于第二阈值，那么控制器102控制第二预充电路中的第二开关k2断开，将二极管d1的负极和负载电阻r0的第一端之间断开，从而停止用正常电流进行预充，直流变换器100的预充过程结束。其中，以低压电源为48v为例，那么第二阈值例如可以是43.5v。
93.综上所述，本公开中的直流变换器通过控制预充控制单元中接入二极管的负极和负载电阻的第一端之间的电阻，以使低压电源对直流变换器进行预充。本公开通过控制二极管与负载电阻之间接入的电阻，能够灵活控制对直流变换器进行预充的电流，提高了直流变换器的预充效率。
94.本公开还涉及一种车辆，如图8所示，该车辆200上设置有低压电源u1、高压电源u2和上述实施例中所示的任一种直流变换器100。
95.关于上述实施例中的车辆200，其中直流变换器100执行操作的具体方式已经在有关该直流变换器100的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
96.综上所述，本公开中的直流变换器通过控制预充控制单元中接入二极管的负极和负载电阻的第一端之间的电阻，以使低压电源对直流变换器进行预充。本公开通过控制二极管与负载电阻之间接入的电阻，能够灵活控制对直流变换器进行预充的电流，提高了直流变换器的预充效率。
97.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
98.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
99.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。