一种具有宽电压增益范围的电动汽车用双向制造技术

本发明专利技术公开了一种具有宽电压增益范围的电动汽车用双向

【技术实现步骤摘要】
一种具有宽电压增益范围的电动汽车用双向DC
‑
DC变换器、系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种具有宽电压增益范围的电动汽车用双向
DC
‑
DC
变换器
、
系统及其控制方法，属于功率变换器

。

技术介绍

[0002]为了应对化石燃料作为交通运输主要能源所带来的挑战，由电池系统驱动的电动汽车因其具有低污染或者零污染的特性而受到广泛关注
。
尽管电源技术的发展进步可以为电动汽车提供更佳的技术性能支撑，但电池的不受限充电以及浪涌电流过高均会导致电池循环寿命缩短
、
效率降低
。
[0003]因此，将电池和超级电容结合起来成为电动汽车混合能源系统是提高车辆整体效率和电池寿命的较好方法
。
[0004]超级电容器具有高功率密度
、
高循环寿命以及充放电效率高的优点，可以在瞬间提供大量功率，特别适合于电动汽车由于加速或转向所产生的突然功率变化
。
电动汽车加速和制动期间的能量转移在短时间内存在，因此为了在短时间内有效地捕获
、
存储和释放电气负载，设备需要快速响应，而超级电容器可为加速提供能量和再生制动收集能量，从而使得基于超级电容器的系统优化效率
、
最大化性能，而电池则满足长距离运行的高能量储存密度要求
。
[0005]然而，超级电容器的端电压较低且在充电或放电时，电压变化的范围很大，电压增益范围较窄，因此，如何克服超级电容器在电动汽车电源中使用的不足，是本领域人员急需要解决的技术问题
。

技术实现思路

[0006]目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种具有宽电压增益范围的电动汽车用双向
DC
‑
DC
变换器
、
系统及其控制方法，为了满足电动汽车变换器控制系统中超级电容器的双向转换要求，设计具有宽电压增益范围的双向直流
‑
直流转换器，以连接低压超级电容器和高压超级电容器为电动汽车提供动力电源
[0007]技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]第一方面，一种具有宽电压增益范围的电动汽车用双向
DC
‑
DC
变换器，包括：开关管
Q1、
开关管
Q2、
开关管
Q3、
开关管
Q4，电容
C1，电容
C2，电感
L。
[0009]电感
L
一端分别与开关管
Q1、
开关管
Q2和电容
C1的一端相连接，开关管
Q2另一端分别与开关管
Q3、
电容
C2的一端相连接，开关管
Q3另一端分别与电容
C1另一端和开关管
Q4一端相连接，开关管
Q1另一端还与电容
C2另一端相连接
。
其中，电感
L
另一端，开关管
Q1另一端组成低压侧端口，开关管
Q4另一端，电容
C2另一端组成高压侧端口
。
[0010]进一步的，电容
C1，电容
C2采用开关电容
。
[0011]进一步的，电感
L
用于能量存储与滤波
。
[0012]第二方面，一种具有宽电压增益范围的电动汽车用双向
DC
‑
DC
变换系统，包括：电容
C
low
，电容
C
high
。
[0013]电容
C
low
的两端与双向
DC
‑
DC
变换器的低压侧端口相连接，
C
high
两端与双向
DC
‑
DC
变换器的高压侧端口相连接
。
[0014]进一步的，电容
C
low
、
电容
C
high
采用超级电容
。
[0015]第三方面，一种具有宽电压增益范围的电动汽车用双向
DC
‑
DC
变换系统控制方法，包括如下步骤：
[0016]当控制信号
S1为高电平时开关管
Q1导通，开关管
Q2的反并联二极管截止，开关管
Q3的反并联二极管导通
,
开关管
Q4的反并联二极管截止
,
电容
C
low
通过回路
C
low
‑
L
‑
Q1为电感
L
充电，能量由电容转移到电感
L
上，电容
C2通过回路
C2‑
Q3‑
C1‑
Q1为电容
C1充电
。
[0017]当控制信号
S1为低电平时开关管
Q1截止，开关管
Q2的反并联二极管导通，开关管
Q3的反并联二极管截止，开关管
Q4的反并联二极管导通
,
电感
L
通过回路
C
low
‑
L
‑
Q2‑
C2为电容
C2充电，电容
C1，
C
low
和电感
L
通过回路
C1‑
Q4‑
C
high
‑
C
low
‑
L
为电容
C
high
充电
。
[0018]进一步的，还包括：
[0019]当控制信号
S2与
S4为高电平时，开关管
Q2及开关管
Q4导通，开关管
Q1以及开关管
Q3的反并联二极管截止，电容
C2通过回路
C2‑
Q2‑
L
‑
C
low
为电感
L
充电，同时电容
C
high
通过回路
C
high
‑
Q4‑
C1‑
L
‑
C
low
为电容
C1充电
。
[0020]当控制信号
S2与
S4为低电平时，开关管
Q3及开关管
Q1的反并联二极管开通，开关管
Q2及
Q4截止，电感
L
通过回路
L
‑
C
low
‑
Q1为电容...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种具有宽电压增益范围的电动汽车用双向
DC
‑
DC
变换器，其特征在于：包括：开关管
Q1、
开关管
Q2、
开关管
Q3、
开关管
Q4，电容
C1，电容
C2，电感
L
；电感
L
一端分别与开关管
Q1、
开关管
Q2和电容
C1的一端相连接，开关管
Q2另一端分别与开关管
Q3、
电容
C2的一端相连接，开关管
Q3另一端分别与电容
C1另一端和开关管
Q4一端相连接，开关管
Q1另一端还与电容
C2另一端相连接；其中，电感
L
另一端，开关管
Q1另一端组成低压侧端口，开关管
Q4另一端，电容
C2另一端组成高压侧端口
。2.
根据权利要求1所述的一种具有宽电压增益范围的电动汽车用双向
DC
‑
DC
变换器，其特征在于：电容
C1，电容
C2采用开关电容
。3.
根据权利要求1所述的一种具有宽电压增益范围的电动汽车用双向
DC
‑
DC
变换器
、
系统及其控制方法，其特征在于：电感
L
用于能量存储与滤波
。4.
一种具有宽电压增益范围的电动汽车用双向
DC
‑
DC
变换系统，其特征在于：包括：电容
C
low
，电容
C
high
；电容
C
low
的两端与权利要求1‑3任一项所述的双向
DC
‑
DC
变换器的低压侧端口相连接，
C
high
两端与权利要求1‑3任一项所述的双向
DC
‑
DC
变换器的高压侧端口相连接
。5.
根据权利要求4所述的一种具有宽电压增益范围的电动汽车用双向
DC
‑
DC
变换系统，其特征在于：电容
C
low
、
电容
C
high
采用超级电容
。6.
根据权利要求4或5所述的双向
DC
‑
DC
变换系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：当控制信号
S1为高电平时开关管
Q1导通，开关管
Q2的反并联二极管截止，开关管
Q3的反并联二极管导通
,
开关管
Q4的反并联二极管截止
,
电容
C
low
通过回路
C
low
‑
L
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢文强，陈骏，刘瑞煌，曾艺坤，孙天奎，张宸宇，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：