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CN111509970A - 一种双向变换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低功耗辅助电源设计的双向变换器，包括AC/DC电路、DC/DC电路、第一辅助电源和第二辅助电源，所述第一辅助电源的输入端连接在AC/DC电路的输出端，所述第一辅助电源的输出分别连接至交流侧的控制电路和电池侧的控制电路，所述第二辅助电源的输入端连接在电池侧端口，所述第二辅助电源的输出端分别连接至交流侧的控制电路和电池侧的控制电路。本发明提出的双向变换器两个辅助电源互相备份，具有同时向交流侧和电池侧供电的功能，能够满足在待机模式或者正常工作模式只使用一个辅助电源工作，减少待机和正常工作时的损耗。

Description

一种双向变换器
技术领域
本发明属于变换器领域，尤其涉及一种低功耗辅助电源设计的双向变换器。
背景技术
双向变换器很大程度的用于新能源汽车的充电技术，对于多数新能源汽车车主来说，在目的地充电应该是最理想的方式，这样即可免去频繁跑直流充电站的麻烦。车载充电机(On-board charger)是完成将交流电转换为电池所需的直流电，并决定了充电功率和效率的关键部件；所以OBC技术的进步和用户充电体验有着很大的关系。随着新能源汽车的技术发展和市场不断扩大，目前常见的3.3kW OBC产品已经不再能满足OEM的需求，未来几年OBC将会在功能和性能上发生质的变化。
传统的双向变换器，两个辅助电源同时工作，为了保证正向和反向工作时双向变换器辅助电源都能正常工作，通常会在变压器上多引申出来一组绕组给另外一侧的辅助电源供电，当另外一侧的输出电压高于引申绕组输出电压，就由另外一侧的输出电压取代辅助电源电源进行供电，采用这种方式供电，待机时能量经过二次转换，效率偏低，正常工作时，两个辅助电源同时工作，单个辅助电源的负载较小，并且多出一组绕组增加功耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有技术中双向变换器存在的辅助电源功耗高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种低功耗辅助电源设计的双向变换器，包括AC/DC电路、DC/DC电路、第一辅助电源和第二辅助电源，所述第一辅助电源的输入端连接在AC/DC电路的输出端，所述第一辅助电源的输出分别连接至交流侧的控制电路和电池侧的控制电路，所述第二辅助电源的输入端连接在电池侧端口，所述第二辅助电源的输出端分别连接至交流侧的控制电路和电池侧的控制电路。
进一步的，所述交流侧的控制电路包括交流侧处理器、采样、驱动电路，所述电池侧控制电路包括电池侧处理器、采样、驱动电路。
进一步的，所述交流侧处理器电路连接所述AC/DC电路，所述电池侧处理器电路连接所述DC/DC电路；所述电池侧处理器电路与所述交流侧处理器电路通讯连接。
进一步的，所述双向变换器还设置有通信模块，所述电池侧处理器电路通过所述通信模块和设置的上级监控通信连接。
进一步的，所述第一辅助电源的控制IC为模拟IC，IC误差放大器输出端通过三极管与所述交流侧处理器电路相连，所述交流侧处理器电路设置有控制所述模拟IC的PMW输出的使能三极管。
进一步的，所述第二辅助电源控制IC同为模拟IC，IC误差放大器输出端通过三极管与所述电池侧处理器电路相连，所述电池侧处理器电路设置有控制所述模拟IC的PMW输出的使能三极管。
进一步的，所述通信模块为CAN通讯，所述交流侧处理器电路和电池侧处理器电路为DSP技术。
本发明的有益效果在于：本发明提出的双向变换器两个辅助电源互相备份，具有同时向交流侧控制电路和电池侧控制电路供电的功能，能够满足在待机模式或者正常工作模式只使用一个辅助电源提供供电，减少待机和正常工作时的损耗。
附图说明
下面结合附图详述本发明的具体结构
图1为现有技术的双向变换器的结构示意图；
图2为本发明低待机功耗辅助电源设计的双向变换器的结构示意图；
图3为图2双向变换器第一实施例的结构示意图；
图4为图2双向变换器第二实施例的结构示意图；
图5为图2双向变换器第三实施例的结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
请参阅图2，本发明提供一种低功耗辅助电源设计的双向变换器，包括AC/DC电路、DC/DC电路、第一辅助电源和第二辅助电源，第一辅助电源的输入端连接在AC/DC电路的输出端，第一辅助电源的输出分别连接至交流侧的控制电路和电池侧的控制电路，第二辅助电源的输入端连接在电池侧端口，第二辅助电源的输出端分别连接至交流侧的控制电路和电池侧的控制电路。
本发明提出的双向变换器两个辅助电源互相备份，具有同时向交流侧控制电路和电池侧控制电路供电的功能，能够满足在待机模式或者正常工作模式只使用一个辅助电源工作，减少待机和正常工作时的损耗。
参阅图1所示为现有双向变换器结构，采用两个辅助电源同时工作。为分别保证正向和反向工作时能够为交流侧和电池侧供电，通常会在变压器上多引申出来一组绕组给另外一侧的辅源供电，当另外一侧的输出电压高于引申绕组输出电压，就由另外一侧的输出电压取代辅源电源进行供电，采用这种方式供电，待机时能量经过二次转换，效率偏低，正常工作时，两个辅源同时工作，单个辅源的负载较小，并且多出一组绕组增加功耗，效率偏低。
图2所示为本发明所提出的一种低功耗辅助电源设计的双向变换器，包括AC/DC电路、DC/DC电路、第一辅助电源和第二辅助电源，在本发明中，双向变换器交流侧依次与AC/DC电路、DC/DC电路、电池侧构成主功率电路，其他均为控制电路，两个辅助电源的输入均为功率信号，两个辅助电源的输出连接所有控制电路的功率输入端，为各个控制电路提供供电电源。具体的，第一辅助电源的输入端连接在AC/DC电路的输出端，第一辅助电源的输出分别连接至交流侧的控制电路和电池侧的控制电路，第二辅助电源的输入端连接在电池侧端口，第二辅助电源的输出端分别连接至交流侧的控制电路和电池侧的控制电路。
其中，交流侧的控制电路包括交流侧处理器电路、采样电路、驱动电路，电池侧控制电路包括电池侧处理器电路、采样、驱动电路，同时第一辅助电源和第二辅助电源还分别连接通信模块，为通信模块进行供电；此外，交流侧处理器电路连接AC/DC电路，电池侧处理器电路连接DC/DC电路，用于检测用电电压，且电池侧处理器电路与交流侧处理器电路通讯连接。
更具体的，第一辅助电源的控制IC为模拟IC，IC误差放大器输出端通过三极管与交流侧处理器电路相连，交流侧处理器电路设置有控制所述模拟IC的PMW输出的使能三极管。
第二辅助电源控制IC同为模拟IC，IC误差放大器输出端通过三极管与电池侧处理器电路相连，电池侧处理器电路同样设置有控制所述模拟IC的PMW输出的使能三极管。
上述交流侧处理器电路和电池侧处理器电路为DSP技术。
在双向变换器内还设置有通信模块，进一步的通信模块为CAN通讯。
电池侧DSP通过通信模块和设置的上级监控通信连接，通过通信模块进行信息上传和指令接收。
由上述装置的结构可以看出，第一辅助电源和第二辅助电源相互备份，都能够为交流侧和电池侧的控制电路进行供电。
本双向变换器用来关闭第一/第二辅助电源的原理为：交流侧DSP和电池侧DSP通过检测Cbus电压和Cout电压，来关闭第一/第二辅助电源的PWM输出，使第一/第二辅助电源无输出，其中Cbus电压为AC/DC输出电压，或者AC电压经整流后的电压，Cout电压为电池侧电压。
下面具体列举几种情况的实施方式：
实施例1
本实施例为以交流侧为输入、电池侧为输出为例进行说明。如图3所示，模块包括AC/DC电路、DC/DC电路、交流侧DSP电路和采样驱动电路、电池侧DSP电路和DC/DC采样驱动电路、通信模块、第一辅助电源和第二辅助电源。
交流输入电压经过AC/DC电路(功率因素校正)后转换为高压直流电压，在经过DC/DC电路转换为电动汽车电池需要的直流输出电压。
第一辅助电源的输出受交流侧DSP控制，处于使能状态，有输出；
第一辅助电源的输入端来自AC/DC输出(Cbus电压)，第一辅助电源的输出端A给交流侧DSP及采样驱动电路供电，第一辅助电源的输出B给DC侧DSP及采样驱动电路供电，第一辅助电源的输出C给通讯模块供电。
第二辅助电源的输出受电池侧DSP控制，处于不使能状态，无输出。
实施例2
本实施例为以电池侧为输入、交流侧为输出为例进行说明，如图4所示，模块包括AC/DC电路、DC/DC电路、交流侧DSP电路和采样驱动电路、电池侧DSP电路和DC/DC采样驱动电路、通信模块、第一辅助电源、第二辅助电源。
DC输入电压经过DC/DC电路后转换为高压直流电压，在经过逆变电路转换为AC输出电压。
交流侧DSP和电池侧DSP通过检测Cbus电压和Cout电压，来关闭第一辅助电源的PWM输出，使第一辅助电源无输出。
第二辅助电源的输出受DC侧DSP控制，处于使能状态，有输出。
第二辅助电源的输入端来自Cout电压，第二辅助电源的输出端D给电池侧DSP及采样驱动电路供电，第二辅助电源的输出E给侧DSP及采样驱动电路供电，第二辅助电源的输出F给通讯模块供电。
实施例3
本实施例为显示待机状态，如图5所示，双向变换器包括AC/DC电路、DC/DC电路、交流侧DSP电路和采样、驱动电路、电池侧DSP电路和DC/DC采样、驱动电路、通信模块、第一辅助电源、第二辅助电源。
交流侧DSP和电池侧DSP通过检测Cbus电压和Cout电压，来关闭第二辅助电源的PWM输出，使第二辅助电源无输出。
第一辅助电源的输出受交流侧DSP控制，处于使能状态，有输出。
第二辅助电源的输出受电池侧DSP控制，处于不使能状态，无输出。
以上实施例1-实施例3为辅助电源在三种情况的使能状态，实施例3也可替换为待机状态下由第二辅助电源进行供电，保证一个辅助电源进行供电即可。
综上所述，本发明提供的低功耗辅助电源设计的双向变换器，通过两个辅助电源的输出备份和增加简单的控制电路，即可实现降低辅助电源功耗，与其他方案相比所需成本低，且易实现；此外，交流侧与电池侧DSP一直工作，通讯不会中断，可以实时监控双向变换器的故障情况，并且当充电设备脱离待机状态时会快速响应，节省启动时间。
此处第一、第二……只代表其名称的区分，不代表它们的重要程度和位置有什么不同。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种低功耗辅助电源设计的双向变换器，其特征在于：包括AC/DC电路、DC/DC电路、第一辅助电源和第二辅助电源，所述第一辅助电源的输入端连接在AC/DC电路的输出端，所述第一辅助电源的输出分别连接至交流侧的控制电路和电池侧的控制电路，所述第二辅助电源的输入端连接在电池侧端口，所述第二辅助电源的输出端分别连接至交流侧的控制电路和电池侧的控制电路。
2.如权利要求1所述的低功耗辅助电源设计的双向变换器，其特征在于，所述交流侧的控制电路包括交流侧处理器、采样、驱动电路，所述电池侧控制电路包括电池侧处理器、采样、驱动电路。
3.如权利要求2所述的低功耗辅助电源设计的双向变换器，其特征在于，所述交流侧处理器电路连接AC/DC电路，所述电池侧处理器电路连接DC/DC电路；所述电池侧处理器电路与所述交流侧处理器电路通讯连接。
4.如权利要求3所述的低功耗辅助电源设计的双向变换器，其特征在于，所述双向变换器还设置有通信模块，所述电池侧处理器电路通过所述通信模块和设置的上级监控通信连接。
5.如权利要求2所述的低功耗辅助电源设计的双向变换器，其特征在于，所述第一辅助电源的控制IC为模拟IC，IC误差放大器输出端通过三极管与交流侧处理器电路相连，所述交流侧处理器电路设置有控制所述模拟IC的PMW输出的使能三极管。
6.如权利要求5所述的低功耗辅助电源设计的双向变换器，其特征在于，所述第二辅助电源控制IC同为模拟IC，IC误差放大器输出端通过三极管与电池侧处理器电路相连，所述电池侧处理器电路设置有控制所述模拟IC的PMW输出的使能三极管。
7.如权利要求2-6任一项所述的低功耗辅助电源设计的双向变换器，其特征在于，所述通信模块为CAN通讯，所述交流侧处理器电路和电池侧处理器电路为DSP。
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