一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器技术方案

本实用新型专利技术涉及电气控制领域，具体地说，涉及一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器。一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器包括12V断路器、功率级模块、48V滤波器、48V断路器、开关稳压器、降压开关稳压器、同步降压转换器、监控电路、数字温度传感器、多相双向电流转换器、微控制器和运算放大器，该双向DC/DC转换器是基于并联运行四个降压功率级的多相交错式DC‑DC转换器，对于高功率应用而言，多相转换器是显而易见的选择。多相交错式DC‑DC转换器的典型好处是输出纹波更低，与单相转换器相比，它允许使用更小的电容器，更快的瞬态响应，更小的电感器尺寸以及板上的平均功耗分布。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器
本技术涉及电气控制领域，具体地说，涉及一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器。
技术介绍
随着社会逐步现代化，减少由过量排放引起的环境负担已成为全世界包括汽车在内的所有行业中日益增长的趋势，二氧化碳虽然没有被管制为空气污染物，但却被交通部门列为对气候变化产生影响的主要因子。2009年，欧盟委员会将2015年汽车的平均CO2排放量目标设定为每公里130克，制造商可以建立长达五年的透明池以实现此目标；2016年，售出新车的平均排放水平为每公里118.1克；欧洲委员会最近引入了一项新的CO2排放限值规定，到2020年，对于每个汽车制造商的排放平均值开始实行更加严格的规定，即每公里二氧化碳排放量限制为95克。违反这些规定将导致汽车制造商支付超额的排放溢价，因此汽车制造商开始采用各种策略来满足这些排放要求，增加车载电源电压是这些策略之一。欧洲汽车行业鼓励将48V技术作为车载电源的下一步发展，48V技术可更好地优化车辆的功率分配，减轻重量并实现轻度混合动力运行，同时保持合理的成本，有助于减少二氧化碳的排放。但是这并不代表传统的12V系统将被完全淘汰，故优化48V汽车轻混系统的双向DC/DC转换器是现在技术急需解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器，该转换器采用LM5170-Q1，它是一种双向开关模式电流控制器。在运行时，该双向DC-DC转换器更多地用作方向可变的理想电流源，这个配置允许其在两个电压域之间进行能量传输，且基于微控制器的电压反馈仅将输出电压保持在可接受的工作范围内，并最终允许电池组的自定义充电配置。本技术的目的通过以下技术方案来实现：一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器包含12V断路器、功率级模块、48V滤波器、48V断路器、开关稳压器、降压开关稳压器、同步降压转换器、监控电路、数字温度传感器、多相双向电流转换器、微控制器和运算放大器，所述的12V断路器连接着12V电池正极；所述的12V断路器连接着功率级模块；所述的功率级模块连接着48V滤波器；所述的48V滤波器连接着48V断路器；所述的48V断路器连接着48V电池正极；所述的开关稳压器输入端连接着12V电池负极；所述的开关稳压器输出端连接着降压开关稳压器输入端；所述的降压开关稳压器输入端连接着48V电池；所述的降压开关稳压器输出端连接着同步降压转换器输入端；所述的同步降压转换器输出端连接着监控电路输入端；所述的监控电路输出端连接着微控制器输入端；所述的监控电路输出端连接着多相双向电流转换器输入端；所述的多相双向电流转换器输出端连接着12V断路器输入端；所述的多相双向电流转换器连接着功率级模块；所述的多相双向电流转换器输入端连接着微控制器输出端；所述的微控制器输入端连接着运算放大器输出端；所述的微控制器连接着数字温度传感器；所述的数字温度传感器连接着功率级模块；所述的运算放大器连接着12V电池；所述的运算放大器连接着48V电池。作为本技术的进一步优化，本技术一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器所述开关稳压器采用MC33063A-Q1，该器件主要由内部温度补偿基准电压源、比较器、振荡器、具有有源限流功能的PWM控制器、驱动器和大电流输出开关组成。因此，该器件仅需最少的外部组件即可在升压、降压和反相拓扑中构建转换器。作为本技术的进一步优化，本技术一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器所述降压开关稳压器采用LM5010A-Q1，该型开关稳压器是LM5010的增强版，其输入工作范围扩展至最小6V，具有成本低和高效的优点，能够提供超过1A的负载电流。作为本技术的进一步优化，本技术一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器所述同步降压转换器采用TPS560200-Q1，其是一款17V、500mA、低IQ、自适应导通时间D-CAP2模式的同步单片降压转换器，具有易于使用的8引脚MSOP封装的集成MOSFET。作为本技术的进一步优化，本技术一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器所述监控电路采用TPS3306-Q1，其是一种用于具有两个电源电压的电路初始化的监控电路，这两个电源主要是在数字信号处理和基于处理器的系统中。作为本技术的进一步优化，本技术一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器所述多相双向电流控制器采用LM5170-Q1，该控制器提供了用于汽车48V和12V双电池系统的双通道双向转换器的基本高压和精密元件，调节DIR输入信号指定的方向上在高压端口和低压端口之间流动的平均电流，电流调节水平可以通过模拟或数字PWM输入进行编程，双通道差分电流检测放大器和专用通道电流监视器的典型电流精度达到1％。作为本技术的进一步优化，本技术一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器所述微控制器采用TMS320F28027，该微控制器提供C28x内核的功能以及低引脚数设备中的高度集成的控制外设，提供高水平的模拟集成，内部稳压器允许单轨运行。HRPWM经过增强，可以实现双沿控制（频率调制），添加了具有内部10位基准的模拟比较器，可以将其直接路由以控制PWM输出。作为本技术的进一步优化，本技术一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器所述数字温度传感器采用TMP102-Q1，该器件是一种数字温度传感器，非常适合需要高精度的NTC/PTC热敏电阻替换，无需校准或外部元件信号调理即可提供±0.5°C的精度，集成电路温度传感器是高度线性的，不需要复杂的计算或查找表即可得出温度。作为本技术的进一步优化，本技术一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器所述运算放大器采用TLC2272-Q1，该器件是双通道运算放大器，具有轨到轨输出性能，可在单电源或分电源应用中提高动态范围。本技术的有益效果：该双向DC/DC转换器是基于并联运行四个降压功率级的多相交错式DC-DC转换器，对于高功率应用而言，多相转换器是显而易见的选择。多相交错式DC-DC转换器的典型好处是输出纹波更低，与单相转换器相比，它允许使用更小的电容器，更快的瞬态响应，更小的电感器尺寸以及板上的平均功耗分布。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。图1为本技术一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器的结构示意图。图2为本技术一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器所述的微控制器电压和电流反馈回路的简化框图。具体实施方式结合图1、2说明本实施方式，本实施方式所述一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器包含12V断路器、功率级模块、48V滤波器、48V断路器、开关稳压器、降压开关稳压器、同步降压转换器、监控电路、数字温度传感器、多相双向电流转换器、微控制器和运算放大器。所述多相双向电流转换器采用一对LM5170-Q1器件，控制所有四个功率级。LM5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器，其特征在于：所述一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器包含12V断路器、功率级模块、48V滤波器、48V断路器、开关稳压器、降压开关稳压器、同步降压转换器、监控电路、数字温度传感器、多相双向电流转换器、微控制器和运算放大器；所述的12V断路器连接着12V电池正极；所述的12V断路器连接着功率级模块；所述的功率级模块连接着48V滤波器；所述的48V滤波器连接着48V断路器；所述的48V断路器连接着48V电池正极；所述的开关稳压器输入端连接着12V电池负极；所述的开关稳压器输出端连接着降压开关稳压器输入端；所述的降压开关稳压器输入端连接着48V电池；所述的降压开关稳压器输出端连接着同步降压转换器输入端；所述的同步降压转换器输出端连接着监控电路输入端；所述的监控电路输出端连接着微控制器输入端；所述的监控电路输出端连接着多相双向电流转换器输入端；所述的多相双向电流转换器输出端连接着12V断路器输入端；所述的多相双向电流转换器连接着功率级模块；所述的多相双向电流转换器输入端连接着微控制器输出端；所述的微控制器输入端连接着运算放大器输出端；所述的微控制器连接着数字温度传感器；所述的数字温度传感器连接着功率级模块；所述的运算放大器连接着12V电池；所述的运算放大器连接着48V电池。/n...

【技术特征摘要】
1.一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器，其特征在于：所述一种汽车48V轻混系统的双向DC/DC转换器包含12V断路器、功率级模块、48V滤波器、48V断路器、开关稳压器、降压开关稳压器、同步降压转换器、监控电路、数字温度传感器、多相双向电流转换器、微控制器和运算放大器；所述的12V断路器连接着12V电池正极；所述的12V断路器连接着功率级模块；所述的功率级模块连接着48V滤波器；所述的48V滤波器连接着48V断路器；所述的48V断路器连接着48V电池正极；所述的开关稳压器输入端连接着12V电池负极；所述的开关稳压器输出端连接着降压开关稳压器输入端；所述的降压开关稳压器输入端连接着48V电池；所述的降压开关稳压器输出端连接着同步降压转换器输入端；所述的同步降压转换器输出端连接着监控电路输入端；所述的监控电路输出端连接着微控制器输入端；所述的监控电路输出端连接着多相双向电流转换器输入端；所述的多相双向电流转换器输出端连接着12V断路器输入端；所述的多相双向电流转换器连接着功率级模块；所述的多相双向电流转换器输入端连接着微控制器输出端；所述的微控制器输入端连接着运算放大器输出端；所述的微控制器连接着数字温度传感器；所述的数字温度传感器连接着功率级模块；所述的运算放大器连接着12V电池；所述的运算放大器连接着48V电池。


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【专利技术属性】
技术研发人员：颜景斌，郭梦暄，李臣伟，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江;23