专利名称：燃料电池电动轿车用dc/dc变换器升压和降压主电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及直流-直流变换器，特别涉及一种燃料电池电动轿车用DC/DC变换器主电路。
背景技术：
随着燃料电池技术的发展，燃料电池电动汽车进入快速的发展阶段。由于燃料电池较软的输出特性，不能满足汽车机动性的要求，因此在燃料电池和汽车驱动器中增加DC/DC变换器，改善燃料电池的输出特性。DC/DC变换器是燃料电池电动汽车的主要零部件之一。DC/DC变换器在燃料电池电动汽车中的工作原理框图如图1所示，燃料电池产生的电能经过DC/DC变换器后给电机及驱动器供电，箭头的方向表示能量流动方向，为了改善电动汽车瞬时功率的输出特性，在DC/DC变换器输出端增加辅助电池。
燃料电池电动轿车用DC/DC变换器原理框图如下图2所示，功率器件、电感器、电容器构成DC/DC变换器的主电路，由单片机控制系统进行控制，输出直流电压经过主电路后升压或者降压。而主电路拓扑结构和系统的控制方案直接影响着DC/DC变换器的体积、重量、转换效率等技术指标。
发明内容
本发明为满足燃料电池电动轿车用DC/DC变换器高功率密度、高效率的要求，提供一种燃料电池电动轿车用DC/DC变换器升压和降压主电路。
为达上述目的，本发明是这样实现的一种燃料电池电动轿车用DC/DC变换器升压主电路，包括一个或多个电容器，一个电感器、一个二极管，所述电容器并联于所述主电路上，所述二极管和所述电感器串联于所述主电路上，在所述主电路上还连有多个功率开关器件，所述功率开关器件的集电极、发射极、基极分别与所述电感器的输出端、所述主电路的负极和控制电路相连。所述功率开关器件可以是绝缘栅双极晶体管。此外，在所述功率开关器件的集电极与发射极之间还可设有RC换相过电压抑制器和设置于所述主电路上的过电压抑制器。
一种燃料电池电动轿车用DC/DC变换器降压主电路，包括一个或多个电容器，一个电感器、一个二极管，所述电容器并联于所述主电路上，所述二极管和所述电感器串联于所述主电路上，在所述主电路上还连有多个功率开关器件，所述功率开关器件的集电极、发射极、基极分别与所述主电路的正极、所述电感器的输入端和控制电路相连。所述功率开关器件可以是绝缘栅双极晶体管。此外在所述功率开关器件的集电极与发射极之间还可设有RC换相过电压抑制器和设置于所述主电路上的过电压抑制器。
本发明的有益效果是电能转换效率高，与隔离式主电路拓扑结构相比，非隔离式减少了中间环节，本DC/DC变换器的电能转换效率高达96％以上。降低了DC/DC变换器的制造成本，大功率电力电子模块和电感器是变换器主电路最重要的元器件。一般大功率电力电子模块的允许工作频率低于脉动直流电感器的高效工作频率。本发明将多个大功率电力电子模块配合一个电感器工作，充分发挥了各元器件的性能，降低了DC/DC变换器的制造成本。降低、减少DC/DC变换器的重量和体积，DC/DC变换器的重量和体积有相当一部分来自电感器。本成果可有效提高变换器的工作频率，使电感器在高效工作频率下工作，并使DC/DC变换器所需的电感量下降，降低了电感器的体积和重量。降低了由电感器产生的的工作噪音，由于本发明提高了电感器的工作频率，此频率已超出人耳所能辨别的声波频率，实现了DC/DC变换器静音工作。
图1为DC/DC变换器在燃料电池电动汽车的工作原理框2为燃料电池电动轿车用DC/DC变换器原理框3为升压型DC/DC变换器图4为降压型DC/DC变换器具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明。
如图3所示，一种燃料电池电动轿车用DC/DC变换器升压主电路，包括两个不同类型的电容器C1和C2、电感器Ls、二极管Ds，所述电容器C1和C2并联于所述主电路上，所述二极管Ds和所述电感器Ls串联于所述主电路上，在所述主电路上还连有两个功率开关器件S1和S2，所述功率开关器件的集电极、发射极、基极分别与所述电感器Ls的输出端、所述主电路的负极和控制电路相连。所述控制电路由电压电流检测电路、控制环节和驱动电路组成。所述功率开关器件为绝缘栅双极晶体管。在所述功率开关器件的集电极与发射极之间还设有RC换相过电压抑制器和设置于所述主电路上的过电压抑制器RV。
如图4所示，一种燃料电池电动轿车用DC/DC变换器降压主电路，包括两个不同类型的电容器C1和C2、电感器Ls、二极管Ds，所述电容器C1和C2并联于所述主电路上，所述二极管Ds和所述电感器Ls串联于所述主电路上，在所述主电路上还连有两个功率开关器件要S1和S2，所述功率开关器件的集电极、发射极、基极分别与所述所述主电路的正极、电感器Ls的输出端和控制电路相连。所述控制电路由电压电流检测电路、控制环节和驱动电路组成。所述功率开关器件为绝缘栅双极晶体管。在所述功率开关器件的集电极与发射极之间还设有RC换相过电压抑制器设置于所述主电路上的过电压抑制器RV。
权利要求
1.一种燃料电池电动轿车用DC/DC变换器升压主电路，包括电容器、电感器、二极管，所述电容器并联于所述主电路上，所述二极管和所述电感器串联于所述主电路上，其特征在于在所述主电路上还连有多个功率开关器件，所述功率开关器件的集电极、发射极、基极分别与所述电感器的输出端、所述主电路的负极和控制电路相连。
2.根据权利要求1所述的燃料电池电动轿车用DC/DC变换器升压主电路，其特征在于所述功率开关器件为绝缘栅双极晶体管。
3.根据权利要求3所述的燃料电池电动轿车用DC/DC变换器升压主电路，其特征在于在所述功率开关器件的集电极与发射极之间还设有RC换相过电压抑制器。
4.根据权利要求3所述的燃料电池电动轿车用DC/DC变换器升压主电路，其特征在于在所述主电路上还设有过电压抑制器。
5.一种燃料电池电动轿车用DC/DC变换器降压主电路，包括一个或多个电容器，一个电感器，二极管，所述电容器并联于所述主电路上，所述二极管和所述电感器串联于所述主电路上，其特征在于在所述主电路上还连有多个功率开关器件，所述功率开关器件的集电极、发射极、基极分别与所述主电路的正极、所述电感器的输入端和控制电路相连。
6.根据权利要求5所述的燃料电池电动轿车用DC/DC变换器降压主电路，其特征在于所述功率开关器件为绝缘栅双极晶体管。
7.根据权利要求5所述的燃料电池电动轿车用DC/DC变换器升压主电路，其特征在于在所述功率开关器件的集电极与发射极之间还设有RC换相过电压抑制器。
8.根据权利要求5所述的燃料电池电动轿车用DC/DC变换器升压主电路，其特征在于在所述主电路上还设有过电压抑制器。
全文摘要
一种燃料电池电动轿车用DC/DC变换器升压和降压主电路，包括多个功率开关器件(IGBT)，还有二极管、电容器、电感器，电感器可以选用高频低损耗的电感器，电容器具有高寿命的电容器，所述电容器并联于所述主电路上，所述电感器串联于所述主电路上。所述功率开关器件可以是低损耗大功率的绝缘栅双极晶体管。当为升压主电路时，所述功率开关器件并联于主电路上。当为降压主电路时，所述功率开关器件串联于主电路上。采用本技术方案可以使DC/DC变换器具有电能转换效率高、制造成本低、重量和体积小，工作噪音小的优点。
文档编号H02M3/155GK1630174SQ20041006705
公开日2005年6月22日 申请日期2004年10月11日 优先权日2004年10月11日
发明者康劲松, 姚勇涛, 陶生桂 申请人:同济大学