[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

说明书

本发明提供一种汽车双电源系统的交错DC‑DC变换器及其控制方法，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，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。相对于现有技术，该变换器能够降低现有电池组的成本，并降低单个DC‑DC变换器的额定设计功率，此外还能减少电流纹波，减小了器件应力，还便于进行变换器模块化的安装和扩容工作。

技术领域

本发明属于混动汽车电子、电力电子变换器领域，更具体地，涉及一种汽车双电源系统的交错DC-DC变换器及其控制方法。

背景技术

近年来，汽车功能不断增加，12V电源系统难以承载不断加大的引擎负担，2020年严格的排放法规，汽车混动化、纯电动化成为最佳技术路线。随着48V电源系统规范LV148的发布，汽车低压辅助电源系统从12V向48V系统过渡，这需要整车厂以及方案商进行多方面协调。双电源(48V/12V)系统架构作为12V到48V系统的过渡方案逐渐得到关注，12V电源对负载电流小的设备供电，比如音响、仪表、雨刷等。48V电源对负载电流较大的设备供电，如：空调、车灯、风扇等电气系统。一般来说，双电源(48V/12V)系统通常由以下几个部分组成：48V电池、48V负载、DC-DC变换器、12V电池、12V负载。

但是，在现在的双电源(48V/12V)系统中，一般都是采用48V电池和12V电池相互独立，且通过DC-DC变换器连接，共同接入公共地。采用这种架构，结构复杂，体积大，两组电池增加了系统成本。例如中国专利“CN201910216695-一种汽车双电压供电系统及其控制方法”中，就公开了一种使用特别设计的隔离型的DC-DC变换器来进行电压的能量转换，但是该隔离型的DC-DC变换器中仍然存在器件多、结构复杂、体积大、控制复杂的问题，此外由于车辆中存在的12V负载的波动往往比较大，使得其隔离型的DC-DC变换器实际输出功率容量也不够大，故功率器件要在混动汽车电源中进行实际应用的话还需要设计更大的安全裕量，以获得足够的输出功率。

因此，亟需设计一种汽车双电源系统的变换器，在实现自动均压功能的同时减小混动汽车双电源供电系统的硬件成本和系统体积，并增大输出功率且降低开关器件的控制复杂度，

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述背景技术提及的缺陷，本发明设计了一种汽车双电源系统的交错DC-DC变换器及其控制方法，其能够实现电池组的自动均压，可降低现有系统的电池组成本并提高DC-DC变换器的实际输出功率容量，大大降低混动汽车双电源供电系统的成本和体积。此外，由于本发明改进后的交错DC-DC变换器由N个非隔离DC-DC变换器并联组成，且多个变换器的互补PWM驱动信号相差360°/N，使得该变换器不仅能减少电流纹波，还便于进行模块化的安装和扩容，故其特别适用于汽车的48V/12V双电源系统中。

(二)技术方案

本发明公开了一种汽车双电源系统的交错DC-DC变换器，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；