[发明专利]一种车载DC/DC辅助电源的设计方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车电源领域，特别涉及一种车载DC/DC辅助电源的设计方法。

背景技术

当今世界环境、能源等两大难题日益突出，发展具有环保、节能等特点的新能源汽车已成为业界共识。新能源汽车以优越的环保和节能特性，成为了汽车工业研究、开发和使用的热点。目前，城市客车以油电或气电混合动力汽车为主。辅助电源的工作状态直接影响到车内主动力变流器的工作以及列车的运行状态，它在混合动力城市客车安全稳定运行的过程中起着重要作用。混合动力城市客车低压辅助供电系统，由DC/DC变换器与低压蓄电池组构成。车载DC/DC变换器需满足性能要求外，还担负着给低压蓄电池合理充放电控制及延长与保护蓄电池使用寿命等任务。

因此，需要一种车载DC/DC辅助电源的设计方法以满足需求。

发明内容

在总结已有研究的基础上，综合考虑了汽车内部供电、外部起停对辅助电源的影响，克服以往研究的不足，提供一种满足输入电压范围宽、输出动态性能好等要求的车载DC/DC辅助电源的设计方法。

本发明的采用技术方案为：一种车载DC/DC辅助电源的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1:系统与主电路设计，包括车载DC/DC电源容量、车载DC/DC电源输入需求特性、主电路拓扑和参数设计；所述参数设计包括:直流输入端支撑电容、副边二极管选型、主开关器件选型、输出滤波电感设计和隔直电容设计；

步骤2：控制策略和软件的设计；

步骤3：通过仿真分析验证步骤2所述的控制策略和软件设计。

更进一步的，所述步骤1中所述的车载DC/DC电源容量和车载DC/DC电源输入需求特性的设计，包括以下步骤：

步骤a₂：车载DC/DC电源容量设计：对车内低压负载进行累计，得到低压负载总功率；

步骤b₂：车载DC/DC电源输入需求特性：观察、测量与统计高压直流母线的电压范围；

步骤c₂：选择满足步骤a₂和步骤b₂所得数据的DC/DC辅助电源的软硬件。

更进一步的，所述步骤1中所述的主电路拓扑设计为全桥倍频电路拓扑，其包括：U_in：DC/DC变换器直流端输入电压；C_in：DC/DC输入端支撑电容；构成全桥电路的电力电子器件Q1、Q2、Q3和Q4；T₁：高频平板变压器，其变压器变比n：1＝9:2；C_b：隔直电容；副边为倍流整流电路，包括电感L₁、L₂及二极管D₁、D₂；C_o：输出滤波电容；U_o：输出电压；i_o和R分别为输出电流与输出负载。

电力电子器件Q1和Q3串联,电力电子器件Q2和Q4串联,电力电子器件Q1和Q4、电力电子器件Q2和Q3以及DC/DC输入端支撑电容C_in,并联在DC/DC变换器直流端输入电压U_in的两端,高频平板变压器T₁的原边一端连接于电力电子器件Q1和Q4之间,另一端连接于电力电子器件Q2和Q3之间；高频平板变压器T₁的原边上串联有隔直电容C_b。

电感L₁和二极管D₁串联,电感L₂和二极管D₂串联,电感L₁和二极管D₁、电感L₂和二极管D₂、输出滤波电容C_o以及输入负载R并联；高频平板变压器T₁的副边的一端连接于电感L₁和二极管D₁之间,另一端连接于电感L₂和二极管D₂之间。

更进一步的，所述步骤1中所述直流输入端支撑电容设计，包括如下步骤：

步骤a₄：计算直流输入端支撑电容容值：根据公式

和E＝P/f计算得到C_in，其中C_in为直流输入端支撑电容，U_in为输入端电压额定值，E为每个开关周期的能量，P为车载DC/DC辅助电源功率容量；f为开关频率；