一种混合动力升降压控制器的制作方法

1.本实用新型涉及新能源汽车电气电路领域，特别涉及一种混合动力升降压控制器。


背景技术：

2.随着对新能源汽车中电驱系统功率密度和效率的要求提高，驱动电机有向高速电机发展的趋势，提高供电电压更有利于满足高速电机的控制性能要求。同时相同的功率下，使用更高的供电电压可以减小电流，意味着更低的铜耗。虽然可以增加电池串联的数量来提升电压，但是当电池电量下降时，电池的电压也会下降。采用升压模块将动力电池的电压升压到稳定的高电压后，输出到电机控制器。但是现有技术的升降压用的升降压控制器结构简单，控制无法做到能量回收，无法适应新能源汽车的升降压控制。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于新能源汽车的动力系统的升降压控制器，可以完成升降压控制提供动力的同时也可以完成能量回收、升降压转换等功能。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种混合动力升降压控制器，所述控制器包括控制模块、继电器模块、升压斩波模块、降压斩波模块、双向低压dcdc模块、高压母线，动力电池通过继电器模块连接至高压母线，所述控制模块的输出端连接至继电器模块，用于控制继电器的闭合断开；所述高压母线分别通过升压斩波电路、降压斩波电路连接至高压供电接线端；所述高压供电接线端用于连接电动汽车的高压电机控制器；所述控制模块的输出端分别连接至升压斩波电路、降压斩波电路，用于分别控制升压斩波电路、降压斩波电路的工作；所述高压母线通过双向低压dcdc模块与低压供电接线端连接，所述低压供电接线端用于连接电动汽车低压电源；所述控制模块的输出端连接双向低压dcdc模块，用于控制双向低压dcdc模块的工作。
5.所述高压母线包括高压正极母线、高压负极母线，所述继电器模块包括继电器k1、继电器k2、继电器k3，动力电池的正极经继电器k2连接至正极高压母线，动力电池的负极经继电器k1连接至负极高压母线，继电器k3与预充电阻串联后并联在继电器k2两端；高压正极母线和高压负极母线之间串接设置有电容c2。
6.所述升降斩波模块、降压斩波模块采用升降压一体式电路，所述升降压一体式电路包括开关管q1、开关管q2以及电感l1，所述高压正极母线经电感l1 连接至开关管q1的源极，开关管q1的漏极连接至高压供电接线端的正极，开关管q2的漏极与开关管q1的源极连接，开关管q1的源极连接至高压供电接线端的负极；所述控制模块的输出端分别连接开关管q1、q2的栅极，用于控制开关管q1、q2的导通与否。
7.所述双向低压dcdc变换器包括全桥电路、变压器t1、半桥电路、电容c3，所述全桥电路的一端连接高压母线，所述全桥电路的另一端经变压器t1连接至半桥电路的一端，半
桥电路的另一端连接至电动汽车低压电源。
8.所述全桥电路包括开关管q3、q4、q5、q6，所述半桥电路包括c4、c5、开关管q7、q8，高压正极母线分别连接q3的漏极、q5的漏极，高压负极母线分别连接q4的源极、q6的源极，q3的源极与q4的漏极连接，q5的源极与q6的漏极连接；在q3的源极、q5的源极分别引出端子分别连接至变压器t1的初级侧两个端子；变压器t1的次级侧的一个端子连接至q7的源极，另一个端子分别连接c4、c5的一端，c4的另一端连接至q7的漏极；c5的另一端连接q8的源极；q8的漏极与q7的源极连接，在q7的漏极引出低压供电接线端的正极，在q8的源极引出低压供电接线端的负极，在低压供电接线端的正极、负极之间串接电容c3；所述控制模块的输出端分别连接q3、q4、q5、q6、q7、q8的栅极，用于控制其工作进而控制全桥电路、半桥电路的工作。
9.所述控制模块与电压采集模块连接，所述电压采集模块用于分别采集低压侧电压、母线侧电压、高压侧电压。
10.本实用新型的优点在于：电路结构简单，实现方便，且可以实现系统中的高压、低压的双向转换，同时可以对电动汽车动力系统中的高压低压进行分别控制，可以实现高压系统、低压系统之间的相互转换控制，可以更好的满足电动汽车中电能的高低压转换，实现了双向电动的转换，为能量回收提供电路控制基础。
附图说明
11.下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
12.图1为本实用新型的控制器的电路原理图。
具体实施方式
13.下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
14.本技术为了实现电动汽车的动力电池、蓄电池、高压系统之间的电能转换，实现了一种升降压控制器，从而可以实现将动力电池分别与高压侧、低压侧蓄电池之间的电压升降压控制，具体方案如下：
15.如图1所示，一种混合动力升降压控制器，电路结构具体为：控制器包括控制模块、继电器模块、升压斩波模块、降压斩波模块、双向低压dcdc模块、高压母线，动力电池通过继电器模块连接至高压母线，控制模块的输出端连接至继电器模块，用于控制继电器的闭合断开；高压母线分别通过升压斩波电路、降压斩波电路连接至高压供电接线端；高压供电接线端用于连接电动汽车的高压电机控制器；控制模块的输出端分别连接至升压斩波电路、降压斩波电路，用于分别控制升压斩波电路、降压斩波电路的工作；高压母线通过双向低压dcdc 模块与低压供电接线端连接，低压供电接线端用于连接电动汽车低压电源；所述控制模块的输出端连接双向低压dcdc模块，用于控制双向低压dcdc模块的工作。
16.高压母线包括高压正极母线、高压负极母线，继电器模块包括继电器k1、继电器k2、继电器k3，动力电池的正极经继电器k2连接至正极高压母线，动力电池的负极经继电器k1连接至负极高压母线，继电器k3与预充电阻串联后并联在继电器k2两端；高压正极母线和高压负极母线之间串接设置有电容c2。
17.升降斩波模块、降压斩波模块采用升降压一体式电路，升降压一体式电路包括开关管q1、开关管q2以及电感l1，高压正极母线经电感l1连接至开关管 q1的源极，开关管q1的漏极连接至高压供电接线端的正极，开关管q2的漏极与开关管q1的源极连接，开关管q1的源极连接至高压供电接线端的负极；所述控制模块的输出端分别连接开关管q1、q2的栅极，用于控制开关管q1、q2 的导通与否。开关管均为源漏极并联有二极管的开关管。
18.双向低压dcdc变换器包括全桥电路、变压器t1、半桥电路、电容c3，所述全桥电路的一端连接高压母线，全桥电路的另一端经变压器t1连接至半桥电路的一端，半桥电路的另一端连接至电动汽车低压电源。
19.全桥电路包括开关管q3、q4、q5、q6，半桥电路包括c4、c5、开关管q7、q8，高压正极母线分别连接q3的漏极、q5的漏极，高压负极母线分别连接q4 的源极、q6的源极，q3的源极与q4的漏极连接，q5的源极与q6的漏极连接；在q3的源极、q5的源极分别引出端子分别连接至变压器t1的初级侧两个端子；变压器t1的次级侧的一个端子连接至q7的源极，另一个端子分别连接c4、c5 的一端，c4的另一端连接至q7的漏极；c5的另一端连接q8的源极；q8的漏极与q7的源极连接，在q7的漏极引出低压供电接线端的正极，在q8的源极引出低压供电接线端的负极，在低压供电接线端的正极、负极之间串接电容c3；所述控制模块的输出端分别连接q3、q4、q5、q6、q7、q8的栅极，用于控制其工作进而控制全桥电路、半桥电路的工作。
20.控制模块与电压采集模块连接，电压采集模块用于分别采集低压侧电压、母线侧电压、高压侧电压。低压侧是指低压蓄电池的电压或者c3两端电压，母线侧电压是指正负极母线电压或动力电池两端电压；高压侧电压为动力电池的供电电压或者c1两端的电压。控制模块可以根据这些电压信号来控制升降压斩波电路、双向低压dcdc模块、继电器模块等的工作，从而实现电能的升降压转换。
21.具体工作原理为：当检测到24v蓄电池电压较低时，而动力电池电压高，说明其满电，可以通过控制双向低压dcdc模块工作在降压状态将动力电池的电压转换为低压蓄电池24v电池供电，从而保证了蓄电池的工作；当控制模块接收到整车控制器的控制信号处于能量回收状态时，可以通过控制降压斩波电路工作，将电机控制器侧的高压回收降压后通过双向dcdc模块工作在降压为24v 低压蓄电池供电或者为动力电池供电回收能量；同理检测到c1两端电压不足，低于设定的高压工作电压，则通过双向低压dcdc工作在升压状态，将24v蓄电池升压后经升压斩波电路为电机控制器等高压部件供电。本技术双向dcdc模块、升降压斩波电路的工作控制均由控制模块控制驱动其开关管的栅极来控制其工作。控制模块主要包括控制芯片和pwm驱动电路来实现，控制芯片采用车规级的单片机等芯片来实现，控制pwm驱动电路来驱动开关管的闭合断开。
22.本专利所述新能源汽车升降压控制器总成，采用了两个dcdc拓扑，将电机控制器、电池和低压系统连接起来，是电能可以在三者之间任意方向上传递。控制器包括高压升压dc模块，继电器模块、双向低压dcdc模块和控制模块。
23.高压dcdc模块内部与高压母线连接，向外部提供高压。继电器模块内部与高压母线连接，外部与电池连接。双向低压dcdc模块内部与高压母线连接，外部与低压系统连接，当电池电压不足，低压系统可以给连接在高压母线的电池充电。
24.高压dcdc模块总成，用于将电池的电压升压到规定的高压范围对电机控制器供电；如果电机控制器端电压高于所需范围，也用于将多余的电量给电池充电。
25.继电器模块，控制高压母线与电池正负级的接入，控制电池给高压母线和外部电机控制器的预充功能。
26.双向低压dcdc模块，将高压母线的高压和外部的低压系统通过隔离变压器进行电气隔离。可以将高压母线的高压直流变换成低压直流输出到外部低压系统。也可以将低压系统的低压直流电，升压给母线充电。
27.控制器模块，包含电源模块，可以由硬线信号控制是否工作。包含测量电路，能够测量高压母线的电压，升压后对外输出的电压和低压系统的电压。能够测量高压电池回路中的电流。pwm驱动电路，能够根据各部分测量到的电压状态控制各个开关管的通断状态。包含通信接口，能够接受控制指令，发送当前模块的状态。
28.如图1，电容c1并联在电机控制器的接线端，q1的中的二极管、电感l1 和q2的开关管构成了升压斩波电路，电容c2并联在电池的母线上，当要求c1 上要求有更高的电压时，这个电路可将动力电池的电升压到指定范围内。
29.q1的中的开关管、电感l1和q2的二极管构成了降压斩波电路，当电机在制动能量回收时，电容c1充电超出高压的范围，由降压斩波电路将电能输入给电池充电。
30.开关管的q3、q4、q5和q6构成全桥电路，电容c4和c5与开关管的q7和 q8构成了半桥电路。电容c3并联在低压系统的输出口，t1是隔离变压器，有一定变比，适配高压和低压测的电压。
31.当低压侧电压不足、高压侧电能充足时，将高压侧的电能通过隔离变压器传递到低压侧。当低压侧电压充足、高压侧电能不足时，将低压侧的电能通过隔离变压器传递到高压侧。继电器k1、k2和k3控制动力电池对母线的预充、接入和断开。
32.显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。