[发明专利]汽车双电源系统的交错DC-DC变换器及其控制方法

权利要求书

1.一种汽车双电源系统的交错DC-DC变换器，其特征在于：

所述交错DC-DC变换器由N个非隔离DC-DC变换器组成，N个非隔离DC-DC变换器之间相互交错并联，且N个非隔离DC-DC变换器之间的互补PWM驱动信号相差360°/N，N≥2，每个非隔离变换器采用反极性的Buck-Boost拓扑且电路结构相同，36V电池组连接到每个非隔离DC-DC变换器的输入端，每个非隔离变换器的输出端同时连接到12V电池组和12V负载上，所述36V电池组和12V电池组串联组成48V电池组后，给48V负载供电；

每个非隔离DC-DC变换器包括开关管一和开关管二、输入滤波电容、输出滤波电容、储能电感，所述输入滤波电容的一端与开关管一的漏极相连；开关管一的源极与开关管二的漏极和储能电感的一端连接；所述输出滤波电容的一端与开关管二的源极相连；所述输入滤波电容的另一端与输出滤波电容的另一端以及储能电感的另一端相连，所述输出滤波电容的一端与12V电池组的负极相连，所述输出滤波电容的另一端与12V电池组的正极相连，36V电池组的正极与所述输入滤波电容的一端相连，36V电池组的负极与所述输入滤波电容的另一端相连。

2.根据权利要求1所述的交错DC-DC变换器，其特征在于，所述的开关管二的源极为非隔离DC-DC变换器的负极，输出滤波电容的另一端为非隔离DC-DC变换器的正极，各个非隔离DC-DC变换器的输出相互交错并联。

3.根据权利要求1所述的交错DC-DC变换器，其特征在于，开关管的控制器通过信号调理电路采集变换器的输入电压、输出电压、输出电流，并构成双闭环控制系统，双闭环控制系统包括电压外环和电流内环，采用峰值电流模式控制，在过载时，对每组非隔离DC-DC变换器的开关管一和开关管二进行驱动封锁保护，所述电压外环和电流内环优先采用PI控制器进行控制。

4.根据权利要求1所述的交错DC-DC变换器，其特征在于，所述48V负载由36V电池组串联12V电池组后共同供电；12V负载由36V电池组通过交错DC-DC变换器传递所需的3/4的负载功率，另外1/4的负载功率由12V电池组提供。

5.一种如权利要求1-4中任一项所述汽车双电源系统的交错DC-DC变换器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

步骤1：控制器采集36V电池组和12V电池组的电压；

步骤2：开关管的控制器根据步骤1中的电压情况选择发送使能信号或封锁信号给驱动电路；检测所述36V电池组与12V电池组之间的电压比值：当电压比值大于3时，发送使能信号给驱动电路，变换器工作，变换器给12V负载供电，实现电池组电压的自动均压，并进入步骤3；当电压比值小于3时，变换器处于待机状态，并不断检测电压比值；当发生故障或者其它需要停机的状况时，给驱动电路发送封锁信号，以进行封波保护。

步骤3：变换器正常工作，开关管的控制器此时采用峰值电流控制模式对每组非隔离DC-DC变换器的开关管进行控制，如果出现电流过大的情况，控制器给出调整后的PWM信号，限制电流，以实现功率限幅保护。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述的步骤3中还包括：在正常工作时，非隔离DC-DC变换器的一个开关周期中按照下述两种模态对每组开关管进行控制，每组开关管的驱动信号相差360°/N：

模态一：在初始时刻t₀时，开关管一开通，开关管二关断，储能电感的电流线性上升；上升到t₁时刻后转为模态二；

模态二：在t₁时刻时，开关管一关断，开关管二开通，开关管二为储能电感提供了续流回路，储能电感的电流线性减小，在t₂时刻，模态二结束。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，开关管一的占空比计算公式为：开关管一的导通时间为：T_on＝t₁-t₀＝D/f_s；开关管一关断时间为：T_off＝t₂-t₁＝(1-D)/f_s，其中f_s为开关频率。