車輛降壓式電源轉換控制器及方法

2023-07-04 10:09:26 1

車輛降壓式電源轉換控制器及方法
【專利摘要】本發明涉及一種車輛降壓式電源轉換控制器及方法，其利用現有的固定三角波控制脈寬調製信號之外，進一步考慮隨負載電流變化的輸入電流，在負載電流發生變化時可仍然提升對電源轉換控制性能。為解決現有問題，本發明的車輛降壓式電源轉換控制器作為負載電流上升或下降時控制車輛的降壓式電源轉換的裝置，包括：電源轉換部，將高電壓電池的高電壓轉換成低電壓；電壓比較部，將所述電源轉換部的低電壓輸出值與已設定的參考電壓進行比較；輸出控制部，基於所述電壓比較部的比較結果生成輸出；比較控制部，對考慮到隨所述負載電流上升或下降而變化的輸入電流的三角波和所述輸出控制部生成的輸出進行比較，控制脈寬調製信號的工作。
【專利說明】車輛降壓式電源轉換控制器及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及車輛降壓式電源轉換控制器及方法。具體是，本發明是在利用現有的固定三角波控制脈寬調製信號之外，進一步考慮隨負載電流變化的輸入電流，在負載電流發生變化時，可仍然提升電源轉換的控制性能的車輛降壓式電源轉換控制裝置及方法。
【背景技術】
[0002]現有的混合動力汽車或電動汽車是利用降壓式電源轉換器減少車用低電壓電池的用量。所述降壓式電源轉換器將混合動力汽車或電動汽車用高壓電電池的高電壓轉換成低電壓。由被轉換的低電壓對車輛的低電壓電池實施充電，成為電場負載的電源。
[0003]輸出控制部是對降壓式電源轉換器的輸出電壓實施監測，與參考電壓比較後，根據其相差大小成比例地生成輸出。
[0004]目前是，僅利用從輸出控制部生成的輸出和固定頻率的三角波控制脈寬調製(PWM, Pulse Width Modulation)信號的on時間而實施對電源轉換器的控制。但是存在對負載電流的突然變化反應速度較慢的問題。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在於提供一種在利用現有固定的三角波控制脈寬調製信號的基礎上，進一步考慮隨負載電流變化的輸入電流，在負載電流出現變化時，可仍然提升電源轉換控制性能的車輛降壓式電源轉換控制器及方法，從而解決所述問題。
[0006]為解決所述問題，車輛降壓式電源轉換控制器是作為負載電流上升或下降時控制車輛的降壓式電源轉換的裝置，包括:電源轉換部，將高電壓電池的高電壓轉換成低電壓；電壓比較部，將所述電源轉換部的低電壓輸出值與已設定的參考電壓(Vth)進行比較；輸出控制部，基於所述電壓比較部的比較結果生成輸出；比較控制部，對考慮到隨所述負載電流上升或下降而變化的輸入電流的三角波和所述輸出控制部生成的輸出(Outl)進行比較，控制脈寬調製(PWM，Pulse Width Modulation)信號的工作。
[0007]優選地，所述輸出控制部是，所述電壓比較部的比較結果為，所述低電壓輸出值大於所述已設定的參考電壓(Vth)時，使所述生成的輸出(Outl)上升；所述電壓比較部的比較結果為，所述低電壓輸出值小於所述已設定的參考電壓(Vth)時，使所述生成的輸出(Outl)下降。
[0008]優選地，所述輸出控制部使輸出(Outl)上升時，所述比較控制部是對將所述輸入電流除以大於I的N的值再乘以所述三角波的值後，與所述輸出(Outl)進行大小比較；所述比較結果為，所述輸出(Outl)更大時，減少所述脈寬調製信號的打開(On)時間；所述比較結果為，所述輸出(Outl)更小時，增加所述脈寬調製信號的打開(On)時間。
[0009]優選地，所述輸出控制部使輸出(Outl)下降時，所述比較控制部是對將所述輸入電流除以大於I的N的值再乘以所述三角波的值後，與所述輸出(Outl)進行大小比較；所述比較結果為，所述輸出(Outl)更大時，減少所述脈寬調製信號的打開(On)時間；所述比較結果為，所述輸出(Outl)更小時，增加所述脈寬調製信號的打開(On)時間。
[0010]優選地，所述負載電流上升時，所述輸出電流上升，所述負載電流下降時，所述輸入電流也下降。
[0011]為解決所述問題，車輛降壓式電源轉換控制方法是，作為負載電流上升或下降時，對車輛的降壓式電源轉換進行控制的方法，該方法的實施步驟包括:電源轉換步驟:將高電壓電池的高電壓轉換成低電壓；電壓比較步驟:對所述電源轉換步驟的低電壓輸出值和已設定的參考電壓(Vth)進行比較；輸出控制步驟:基於所述電壓比較步驟的比較結果生成輸出；比較控制步驟:對考慮到隨所述負載電流的上升或下降變化的輸入電流的三角波和所述輸出控制步驟生成的輸出(Outl)進行比較，控制脈寬調製(PWM，Pulse WidthModulation)信號的工作。
[0012]優選地，所述輸出控制步驟是，所述電壓比較步驟的比較結果，所述低電壓輸出值大於所述已設定的參考電壓(Vth)時，使所述生成的輸出(Outl)上升；所述電壓比較步驟的比較結果，所述低電壓輸出值小於所述已設定的參考電壓(Vth)時，使所述生成的輸出(Outl)下降。
[0013]優選地，所述輸出控制步驟使輸出(Outl)上升時，所述比較控制步驟是，對將所述輸入電流除以大於I的N值的值乘以所述三角波的值和所述輸出(Outl)進行大小比較；所述比較結果，所述輸出(Outl)更大時，減少所述脈寬調製信號的打開(On)時間；所述比較結果，所述輸出(Outl)更小時，增加所述脈寬調製信號的打開(On)時間。
[0014]優選地，所述輸出控制步驟使輸出下降(Out)時，所述比較控制步驟是，對將所述輸入電流除以大於I的N值的值乘以所述三角波的值和所述輸出(Outl)進行大小比較；所述比較結果，所述輸出(Outl)更大時，減少所述脈寬調製信號的打開(On)時間；所述比較結果，所述輸出(Outl)更小時，增加所述脈寬調製信號的打開(On)時間。
[0015]優選地，所述負載電流上升時，所述輸入電流上升，所述負載電流下降時，所述輸入電流也下降。
[0016]本發明具有的優點在於:
[0017]根據本發明在負載發生變化時，尤其是負載突然發生變化時也可以提升電源轉換控制性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發明優選實施例的車輛降壓式電源轉換控制器的結構圖。
[0019]圖2是負載電流上升時本發明優選實施例的車輛降壓式電源轉換控制方法的流程圖。
[0020]圖3是負載電流下降時本發明優選實施例的車輛降壓式電源轉換控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]下面參照附圖，對發明優選實施例詳細進行描述。說明內容和附圖中的實際同一個構件是用同一個符號表示，不再重複說明。而且說明本發明時，若對有關的公知功能或者結構的具體說明使本發明宗旨變得模糊則省略該說明。[0022]描述某一個構件「連接於」或「聯接於」其它構件，有可能直接連接於或聯接於該其它構件，但應被理解成中間有可能存在其它構件。相反，描述某一個構件「直接連接於」或「直接聯接於」其它構件，應被理解成中間不存在其它構件。
[0023]本發明中使用的術語僅用以說明實施例，並不是對本發明進行限制。本說明書中的單數形式，在文句中沒有特別提示的前提下，也包含複數形式。說明書中使用的「包括(comprises)」或者「包括的(comprising) 」不排除所涉及的構件、步驟、動作以及/或元件以外的一個以上的其它構件、步驟、動作以及/或元件的存在或者補充。
[0024]圖1是本發明優選實施例的車輛降壓式電源轉換控制器的結構圖。
[0025]根據圖1，本發明優選實施例的車輛降壓式電源轉換控制器100包括電源轉換部110、電壓比較部120、輸出控制部130和比較控制部140。
[0026]本發明的車輛降壓式電源轉換器100不但利用固定頻率的三角波，還會利用電源轉換部110的輸入電流，在負載突然發生變化時，改變輸出控制部130的輸出，迅速補償脈寬調製波的工作時間而提升電源轉換控制器的性能。
[0027]電源轉換部110將高電壓電池的高電壓轉換成低電壓。
[0028]在正常運行狀態下電場負載增加時，電源轉換部110的負載電流會急劇上升。相反，電場負載減少時，電源轉換部110的負載電流會急劇下降。
[0029]電壓比較部120對電源轉換器的低電壓輸出和已設定的參考電壓(Vth)進行比較。
[0030]高電壓從作為電動汽車或者混合動力汽車的動力源的高電壓電池輸入到電源轉換部110後，在電源轉換部110被轉換進而從低電壓電池輸出低電壓。此時輸出的低電壓就是低電壓輸出。
[0031]已設定的參考電壓(Vth)如果以LDC (low Voltage DC/DC Converter)為準大約是14.3V。但，已設定的參考電壓(Vth)可根據車輛配置出現變化，如果是其它種類的轉換器(Converter)而非LDC，則具有不同的參考電壓。
[0032]輸出控制部130基於電壓比較部120的比較結果生成輸出(Outl)。具體地說，輸出控制部130根據電源轉換部110的低電壓輸出值與已設定的參考電壓(Vth)之間的相差大小成比例地生成輸出(Outl)。
[0033]輸出控制部130是電壓比較部120的比較結果，低電壓輸出值大於已設定的參考電壓(Vth)時，可以使生成的輸出(Outl)上升。
[0034]而且輸出控制部130在電壓比較部120的比較結果小於低電壓輸出值已被設定的參考電壓(Vth )時會使生成的輸出(Out I)下降。
[0035]從輸出控制部130生成而上升或下降的輸出(Outl)會在比較控制部140被與考慮輸入電流的三角波比較。
[0036]具體是，比較控制部140將在輸出控制部130生成並根據電壓比較部120的比較結果上升或下降的輸出(Outl)與(三角波X輸入電流/N)進行比較。
[0037]三角波是為電源轉換器110的定期轉換而以一定的頻率發生的三角波。三角波可以從三角波發生器(無圖示)發生。
[0038]輸入電流是根據低電壓電池或者電場負載等電源轉換部110的負載變化的電源轉換部110的輸入電流的。就是說，負載急劇上升則輸入電流也上升，負載急劇下降則輸入電流也下降。N的值大於1，可以根據電源轉換部110的容量和控制糾正數決定。
[0039]比較控制部140根據輸出(Outl)與(三角波X輸入電流/N)的比較結果，控制脈寬調製(PWM, Pulse Width Modulation)信號的工作時間。
[0040]具體地說，比較控制部140是輸出(Outl)與(三角波X輸入電流/N)比較的結果，當輸出(Outl)大於(三角波X輸入電流/N)，則中斷PWM信號時，減少PWM信號的工作時間。相反，當(三角波X輸入電流/N)與輸出(Outl)比較結果輸出(Outl)小於(三角波X輸入電流/N)時，則打開(On) PWM信號，增加PWM信號的工作時間。
[0041] 下面根據表1和表2，將本發明優選實施例的車輛降壓式電源轉換控制器100與現有的車輛降壓式電源轉換器控制器比較進行說明。
[0042]
【權利要求】
1.一種車輛降壓式電源轉換控制器，作為負載電流上升或下降時控制車輛的降壓式電源轉換的裝置，其特徵在於，包括: 電源轉換部，將高電壓電池的高電壓轉換成低電壓； 電壓比較部，將所述電源轉換部的低電壓輸出值與已設定的參考電壓進行比較； 輸出控制部，基於所述電壓比較部的比較結果生成輸出； 比較控制部，對考慮到隨所述負載電流上升或下降而變化的輸入電流的三角波和所述輸出控制部生成的輸出進行比較，控制脈寬調製信號的工作。
2.根據權利要求1所述的車輛降壓式電源轉換控制器，其特徵在於， 所述輸出控制部是: 所述電壓比較部的比較結果為，所述低電壓輸出值大於所述已設定的參考電壓時，使所述生成的輸出上升； 所述電壓比較部的比較結果為，所述低電壓輸出值小於所述已設定的參考電壓時，使所述生成的輸出下降。
3.根據權利要求2所述的車輛降壓式電源轉換控制器，其特徵在於， 所述輸出控制部使輸出上升時，所述比較控制部對將所述輸入電流除以大於I的N的值再乘以所述三角波的值後，與所述輸出進行大小比較； 比較結果為，所述輸出更大時，減少所述脈寬調製信號的打開時間； 比較結果為，所述輸出更小時，增加所述脈寬調製信號的打開時間。
4.根據權利要求2所述的車輛降壓式電源轉換控制器，其特徵在於， 所述輸出控制部使輸出下降時，所述比較控制部對所述輸入電流除以大於I的N的值再乘以所述三角波的值後，與所述輸出進行大小比較； 比較結果為，所述輸出更大時，減少所述脈寬調製信號的打開時間； 比較結果為，所述輸出更小時，增加所述脈寬調製信號的打開時間。
5.根據權利要求1所述的車輛降壓式電源轉換控制器，其特徵在於， 所述負載電流上升時，所述輸出電流上升，所述負載電流下降時，所述輸入電流也下降。
6.一種車輛降壓式電源轉換控制方法，作為負載電流上升或下降時，對車輛的降壓式電源轉換進行控制的方法，其特徵在於，該方法的實施步驟包括: 電源轉換步驟:將高電壓電池的高電壓轉換成低電壓； 電壓比較步驟:對所述電源轉換步驟的低電壓輸出值和已設定的參考電壓進行比較； 輸出控制步驟:基於所述電壓比較步驟的比較結果生成輸出； 比較控制步驟，對考慮到隨所述負載電流的上升或下降變化的輸入電流的三角波和所述輸出控制步驟生成的輸出進行比較，控制脈寬調製信號的工作。
7.根據權利要求6所述的車輛降壓式電源轉換控制方法，其特徵在於， 所述輸出控制步驟是， 所述電壓比較步 驟的比較結果，所述低電壓輸出值大於所述已設定的參考電壓時，使所述生成的輸出上升； 所述電壓比較步驟的比較結果，所述低電壓輸出值小於所述已設定的參考電壓時，使所述生成的輸出下降。
8.根據權利要求7所述的車輛降壓式電源轉換控制方法，其特徵在於， 所述輸出控制步驟使輸出上升時，所述比較控制步驟是，對將所述輸入電流除以大於1的N值的值乘以所述三角波的值和所述輸出進行大小比較； 所述比較結果，所述輸出更大時，減少所述脈寬調製信號的打開時間； 所述比較結果，所述輸出更小時，增加所述脈寬調製信號的打開時間。
9.根據權利要求7所述的車輛降壓式電源轉換控制方法，其特徵在於， 所述輸出控制步驟使輸出下降時，所述比較控制步驟是，對將所述輸入電流除以大於1的N值的值乘以所述三角波的值和所述輸出進行大小比較； 所述比較結果，所述輸出更大時，減少所述脈寬調製信號的打開時間； 所述比較結果，所述輸出更小時，增加所述脈寬調製信號的打開時間。
10.根據權利要求6所述的車輛降壓式電源轉換控制方法，其特徵在於， 所述負載電流上升時，所述輸入電流上升，所述負載電流下降時，所述輸入電流也下降。
【文檔編號】H02M3/00GK103812326SQ201310030161
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年1月25日 優先權日:2012年11月5日
【發明者】方孝振 申請人:現代摩比斯株式會社