[实用新型]宽输入范围的高效率SiC电动汽车电源变换器系统

说明书

一种宽输入范围的高效率SiC电动汽车电源变换器系统，设置在动力电池组模块和负载模块之间，包括依次相连的输入电压预充模块、EMI模块、BOOST升压模块、LLC功率变换模块和低压侧整流MOS模块；还包括通讯连接的初级MCU控制模块、次级MCU控制模块、LLC控制模块以及低压侧控制模块。本实用新型既能够保证较宽的输入电压范围，以及显著提高转换效率，且同样功率下，体积更小、重量很轻，满足整车轻量化要求，又能保证系统的可靠性、稳定性及安全性。

技术领域

本实用新型涉及一种新能源汽车的DC-DC变换器，尤其是一种宽输入范围的高效率SiC电动汽车电源变换器系统，属于电源转换技术领域。

背景技术

近几年来，由于环境污染的恶化，空气质量逐渐下降，环境问题日益突出，政府出台了一系列相关政策，以鼓励电动汽车产业的发展，汽车产业转型升级和电动化趋势日益明显，采用电力等新能源汽车在中国得到了快速发展，而车载DC-DC变换器作为电动汽车动力电池系统的重要组成部分，在行车过程中始终都要保持供电，对其性能提高了要求，其中最显著一点要求就是，车载 DC-DC变换器的输入电压范围要宽。

目前，电动汽车的高压电池组由大量的单体电池进行串并联组合以满足电池电压和容量的需求，为了提高电动汽车的续航能力，增加高压电池组的功率容量，就要求用到更多的单体电池，也就使得实际车载动力电池的母线电压会存在很大的电压波动，特别对于锂电池动力电池系统，该母线电压的输出波动范围为400V～700V。因此，宽范围输入电压的要求增加了车载DC-DC变换器的设计难度，降低了工作效率，需要选择合适的拓扑来适应宽范围电压输入。

但是，现有的DC-DC变换器主要应用于工业领域，同时存在以下不足或缺点：

1)供电范围较窄，无法适用车载不同电压平台的母线输入电压要求；

2)转换效率较低，仅有89％左右，无法满足续航要求；

3)体积较大、重量较重，无法满足整车轻量化要求；

4)所带EMI滤波器的电容较大，上电冲击电流较大，给整车PDU(PowerDistribution Unit，电源分配单元)设计带来困难；

5)稳定性、可靠性和耐久性都有待于提高，无法满足高性能要求。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本实用新型提供一种宽输入范围的高效率 SiC电动汽车电源变换器系统，该变换器既能够保证较宽的输入电压范围，以及显著提高转换效率，且同样功率下，体积更小、重量很轻，满足整车轻量化要求，又能保证系统的可靠性、稳定性及安全性。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种宽输入范围的高效率 SiC电动汽车电源变换器系统，设置在动力电池组模块和负载模块之间，包括依次相连的输入电压预充模块、EMI模块、BOOST升压模块、LLC功率变换模块和低压侧整流MOS模块；还包括通讯连接的初级MCU控制模块和次级 MCU控制模块；初级MCU控制模块分别连接至输入电压预充模块和BOOST 升压模块连接，BOOST升压模块与LLC功率变换模块之间也连接至初级 MCU控制模块，初级MCU控制模块和次级MCU控制模块均通过LLC控制模块连接到LLC功率变换模块；低压侧整流MOS模块与负载模块之间还连接至次级MCU控制模块，低压侧整流MOS模块设有连接的低压侧控制模块。

相比现有的DC-DC变换器，本实用新型的宽输入范围的高效率SiC电动汽车电源变换器系统，显著优势如下：

1)采用预充电路前置方案，通过设置输入电压预充模块，保证了上电冲击电流最小；

2)采用一级使用1200V高压碳化硅MOS的BOOST功率变换升压模块，保证了较宽的输入电压范围，使输入电压范围可达220VDC～880VDC；