电动汽车中的双向DC-DC电池组变换装置制造方法及图纸

电动汽车中的双向DC‑DC电池组变换装置,本实用新型专利技术属于供电系统的直流变换装置领域。本实用新型专利技术针对现有的电池组变换装置传输速度慢、不易实现、精度低、稳定性差、功耗和性能较差的不足，提供了一种简单易实现、传输速度快、精度高、电路稳定、低功耗高性能的双向DC‑DC变换装置。本实用新型专利技术以主拓扑电路为核心，加以TL494、IR2110、STM32F103C8T6芯片和其它辅助电路实现了在一定电压范围内对电池组恒流充电。本实用新型专利技术主要应用于电动汽车的电池组。

Bi-directional DC-DC battery pack conversion device in electric vehicles

The utility model relates to a bidirectional DC DC battery pack transformation device in an electric vehicle, which belongs to the DC conversion device field of the power supply system. The utility model has the disadvantages of slow transmission speed, easy realization, low precision, poor stability, poor power consumption and poor performance. The utility model provides a bidirectional DC DC converter with easy realization, fast transmission speed, high precision, stable circuit and low power consumption and high performance. The utility model takes the main topology as the core, and realizes the constant current charging of the battery group in a certain voltage range with TL494, IR2110, STM32F103C8T6 chips and other auxiliary circuits. The utility model is mainly applied to batteries of electric vehicles.

【技术实现步骤摘要】
电动汽车中的双向DC-DC电池组变换装置
本技术属于供电系统的直流变换装置领域。
技术介绍
现在市面上DC-DC电池组变换装置中常用的TLP350是一款用来进行IGBT栅极驱动和POWERMOSFET栅极驱动的8PINDIP封装的光电耦合器。它的输出峰值电流IO＝±2.5A，非常适合用来驱动1200V的IGBT/MOSFET。具有高抗噪声能力、最小共模抑制、输出脉宽不受限制、开关速度快、体积小成本低等优点。虽然光耦隔离体积小且结构简单，但是存在共模抑制能力差，传输速度相对较慢等缺点。光耦隔离器件速度最快只有几十KHz，所以无法提升MOSFET管的开关速度。现有技术中常常利用单片机产生PWM通过IR2110控制MOS(metaloxidesemiconductor)管的开断。利用单片机的内部定时器设定时间基准，使定时器溢出n次的时间为PWM高电平的时间。根据设定的时间基准给定时器赋初值。设定标志位FLAG＝1PWM为高电平，当n累加到一定次数时，令FLAG＝0，PWM输出低电平。此方案可准确控制产生一定频率的PWM，但软件实现较为复杂。综上所述，就需要一种简单易实现、传输速度快、精度高、电路稳定、低功耗高性能的双向DC-DC电池组变换装置。
技术实现思路
针对上述现有技术很难满足简单易实现、传输速度快、精度高、电路稳定、低功耗高性能的问题，本技术提供了一种简单易实现、传输速度快、精度高、电路稳定、低功耗高性能的双向DC-DC变换装置。本技术所涉及的电动汽车中的双向DC-DC电池组变换装置的技术方案如下：电动汽车中的双向DC-DC电池组变换装置，它包括直流稳压电源、电池组、电流检测电路、过充保护电路、与门电路、步进控制电路和微处理器，它还包括双向buck-boost转换器电路、PWM调制电路；所述的双向buck-boost转换器电路包括主拓扑电路和驱动电路；所述的直流稳压电源连接双向buck-boost转换器电路中的主拓扑电路，驱动电路接收与门电路所给的信号控制主拓扑电路在buck拓扑电路和boost拓扑电路之间转化，与门电路的输入端连接微处理器的输出端，与门电路的输出端连接PWM调制电路的输入端，PWM调制电路的输出端连接双向buck-boost转换器电路，主拓扑电路的输出端与电流检测电路的输入端连接，电流检测电路的输出端连接微控制器的输入端，步进控制电路的输入端连接微处理器的输出端，步进控制电路的输出端连接双向buck-boost转换器电路的输入端，电池组与双向buck-boost转换器电路双向连接，电池组的输出端连接负载，双向buck-boost转换器电路的输出端连接负载，过充保护电路的输入端连接双向buck-boost转换器电路的输出端，过充保护电路的输出端连接电池组。所述的主拓扑电路包括2个端子P1、P2，5个电阻R3、R4、R5、R6、R7，3个电容C2、C3、C4，2个MOS管Q1、Q2，1个电感L1和2个二极管D1、D4；所述的电阻R5的一端连接端子P2的3号端口，电阻R5的另一端连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接端子P2的1号端口，电阻R7的一端连接端子P2的1号端口、另一端接地，电容C3的一端连接端子P2的3号端口、另一端接地，电感L1的一端连接端子P2的3号端口，电感L1的另一端连接MOS管Q2的漏极，MOS管Q2的源极连接在电容C3和电阻R7之间，MOS管Q1的源极连接MOS管Q2的漏极，MOS管Q1的漏极连接端子P1的1号端口，二极管D1的阴极连接端子P1的1号端口，二极管D1的阳极连接二极管D4的阴极，二极管D4的阳极接地，二极管D4的阴极还与MOS管Q2的漏极连接，电容C2的一端连接端子P1的1号端口、另一端接地，电阻R3的一端连接端子P1的1号端口，电阻R3的另一端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地，电容C4并联在电阻R4的两端，端子P1的3号端口接地。所述的驱动电路包括1个IR2110S芯片、2个电阻R1、R8，3个二极管D2、D3、D5，3个12V电压源；所述的IR2110S芯片的引脚VDD和引脚VCC分别连接两个12V电压源，引脚SD、VSS、COM分别接地，二极管D2的阳极连接12V电压源，二极管D2的阴极连接芯片IR2110S的引脚VB，电容C1的一端连接引脚VB、另一端连接引脚VS，引脚VC连接主拓扑电路中二极管D4的阴极，电阻R1的一端连接引脚VS、另一端接地，二极管D3的阴极连接引脚HO，二极管D3的阳极连接主拓扑电路中MOS管Q1的栅极，电阻R2并联在二极管D3的两端，二极管D5的阴极连接引脚LO，二极管D5的阳极连接主拓扑电路中MOS管Q2的栅极，电阻R8并联在二极管D5的两端。所述的PWM调制电路包括1个TL494芯片，9个电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17，5个电容C5、C6、C7、C12、C13，所述的电阻R9的一端连接芯片TL494的引脚RT、另一端接地，电容C6的一端连接芯片TL494的引脚CT、另一端接地，引脚DTC接地，电阻R10的一端连接引脚IN1-，电阻R10的另一端连接电容C12的一端，电容C12的另一端连接电容C13的一端，电容C13的另一端连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接引脚IN2-，电阻R11的一端连接引脚IN1-，电阻R11的另一端连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接引脚IN2-，引脚CMPEN连接到电容C12和电容C13之间，同时引脚CMPEN连接到电阻R11和电阻R13之间，电阻R12的一端连接引脚IN2+，引脚GND接地，电阻R17的一端连接芯片TL494的引脚E2、另一端接地，引脚E1和引脚E2连接，电阻R14的一端连接芯片TL494的引脚E2，电阻R14的另一端连接电阻R16的一端，电阻R16的另一端接地，芯片TL494的引脚VCC、引脚C1、引脚C2并连接入12V电压源，电容C5的一端连接引脚VCC、另一端接地。所述的与门电路包括3个逻辑单元U5A、U5B、U5C，所述的逻辑单元U5A的引脚13连接电阻R16和电阻R14之间，逻辑单元U5C的引脚11连接逻辑单元U5A的引脚13，逻辑单元U5A的引脚12连接驱动电路中芯片IR2110的引脚LIN，逻辑单元U5C的引脚8连接驱动电路中芯片IR2110的引脚HIN。所述的电动汽车中的双向DC-DC电池组变换装置还包括按键控制模块和显示模块；按键控制模块和显示模块分别与微控制器连接。所述的微控制器为STM32F103C88T6。本技术有益效果：本技术所涉及的电动汽车中的双向DC-DC电池组变换装置，以主拓扑电路为核心，加以驱动电路、PWM调制电路、微控制器和其它辅助电路实现了在一定电压范围内对电池组恒流充电。本技术具有简单易实现、传输速度快、精度高、电路稳定、低功耗高性能的优点。电池组充电时，输出的PWM波，通过IR2110驱动电路控制MOS管的开闭，使主拓扑结构变更为buck降压结构。输出电流经电阻转换成电压信号进行采集，再反馈差值进行PWM输出的调整，实现了恒流充电，过冲保护的功能。同样，电池组放电时，主拓扑结构为boost升压结构，最终实现稳压输出。经过电路的本文档来自技高网...

【技术保护点】
电动汽车中的双向DC‑DC电池组变换装置，它包括直流稳压电源、电池组、电流检测电路、过充保护电路、与门电路、步进控制电路和微处理器，其特征在于，它还包括双向buck‑boost转换器电路、PWM调制电路；所述的双向buck‑boost转换器电路包括主拓扑电路和驱动电路；所述的直流稳压电源连接双向buck‑boost转换器电路中的主拓扑电路，驱动电路接收与门电路所给的信号控制主拓扑电路在buck拓扑电路和boost拓扑电路之间转化，与门电路的输入端连接微处理器的输出端，与门电路的输出端连接PWM调制电路的输入端，PWM调制电路的输出端连接双向buck‑boost转换器电路，主拓扑电路的输出端与电流检测电路的输入端连接，电流检测电路的输出端连接微控制器的输入端，步进控制电路的输入端连接微处理器的输出端，步进控制电路的输出端连接双向buck‑boost转换器电路的输入端，电池组与双向buck‑boost转换器电路双向连接，电池组的输出端连接负载，双向buck‑boost转换器电路的输出端连接负载，过充保护电路的输入端连接双向buck‑boost转换器电路的输出端，过充保护电路的输出端连接电池组。...

【技术特征摘要】
1.电动汽车中的双向DC-DC电池组变换装置，它包括直流稳压电源、电池组、电流检测电路、过充保护电路、与门电路、步进控制电路和微处理器，其特征在于，它还包括双向buck-boost转换器电路、PWM调制电路；所述的双向buck-boost转换器电路包括主拓扑电路和驱动电路；所述的直流稳压电源连接双向buck-boost转换器电路中的主拓扑电路，驱动电路接收与门电路所给的信号控制主拓扑电路在buck拓扑电路和boost拓扑电路之间转化，与门电路的输入端连接微处理器的输出端，与门电路的输出端连接PWM调制电路的输入端，PWM调制电路的输出端连接双向buck-boost转换器电路，主拓扑电路的输出端与电流检测电路的输入端连接，电流检测电路的输出端连接微控制器的输入端，步进控制电路的输入端连接微处理器的输出端，步进控制电路的输出端连接双向buck-boost转换器电路的输入端，电池组与双向buck-boost转换器电路双向连接，电池组的输出端连接负载，双向buck-boost转换器电路的输出端连接负载，过充保护电路的输入端连接双向buck-boost转换器电路的输出端，过充保护电路的输出端连接电池组。2.根据权利要求1所述电动汽车中的双向DC-DC电池组变换装置，其特征在于，所述的主拓扑电路包括2个端子P1、P2，5个电阻R3、R4、R5、R6、R7，3个电容C2、C3、C4，2个MOS管Q1、Q2，1个电感L1和2个二极管D1、D4；所述的电阻R5的一端连接端子P2的3号端口，电阻R5的另一端连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接端子P2的1号端口，电阻R7的一端连接端子P2的1号端口、另一端接地，电容C3的一端连接端子P2的3号端口、另一端接地，电感L1的一端连接端子P2的3号端口，电感L1的另一端连接MOS管Q2的漏极，MOS管Q2的源极连接在电容C3和电阻R7之间，MOS管Q1的源极连接MOS管Q2的漏极，MOS管Q1的漏极连接端子P1的1号端口，二极管D1的阴极连接端子P1的1号端口，二极管D1的阳极连接二极管D4的阴极，二极管D4的阳极接地，二极管D4的阴极还与MOS管Q2的漏极连接，电容C2的一端连接端子P1的1号端口、另一端接地，电阻R3的一端连接端子P1的1号端口，电阻R3的另一端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地，电容C4并联在电阻R4的两端，端子P1的3号端口接地。3.根据权利要求2所述电动汽车中的双向DC-DC电池组变换装置，其特征在于，所述的驱动电路包括1个IR2110S芯片、2个电阻R1、R8，3个二极管D2、D3、D5，3个12V电压源；所述的IR2110S芯片的引脚VDD和引脚VCC分别连接两个12V电压源，引脚SD、V...

【专利技术属性】
技术研发人员：任昱宸，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61