一种适用于交错并联Boost电路的控制方法与流程

本发明属于电动汽车电驱动系统车载大功率高压dc-dc模块控制技术领域，涉及一种适用于交错并联boost电路的控制方法。

背景技术：

车载大功率高压dc-dc模块越来越成电动汽车的重要组成部分，是电动汽车实现更灵活加速、减速、能量回收等功能的关键。其中交错并联boost电路拓扑由于其能够较灵活的实现双向dc-dc的功能，目前在电动汽车车载大功率高压dc-dc模块应用较多，目前应用中多为三相交错并联boost拓扑，且控制方式多为三相桥臂均投入使用，这样的控制方式会造成在小功率工况下投入的桥臂过多，增加电路损耗。这样会造成在小功率工况时，因为投入桥臂数量为n个，故电感、开关器件的损耗均为单桥臂的n倍，严重降低了系统小功率工况下的系统效率。

技术实现要素：

本发明目的是：提供一种适用于交错并联boost电路的控制方法，通过实时计算负载电流大小，并与设定的电流阈值进行比较，根据判定结果控制继电器动作，合理的投入工作桥臂的数量，从而降低系统在小功率工况下的系统损耗，提高系统效率。

本发明的技术方案是：一种适用于交错并联boost电路的控制方法，应用于由n相boost拓扑并联组成的双向高压dc-dc电路中，所述双向高压dc-dc电路包括高压电池、输入电容、输出电容、n个继电器开关以及由igbt组成的三相桥；所述控制方法包括：

步骤1，通过软件程序实时计算负载功率；

步骤2，通过能量守恒和效率估算出输入电流的大小；

步骤3，将估算出的输入电流与设定的电流阈值进行比较，所述电流阈值根据功率等级设定并留有预定的裕量，不同的电流阈值对应投入不同的桥臂数量；

步骤4，当估算的输入电流在电流阈值范围内时，通过软件控制继电器开关闭合相应的数量，从而控制投入的桥臂数量。

其进一步的技术方案是：所述步骤2中输入电流的估算公式包括：

其中，p0、p1、p2分别表示高压dc-dc的输入功率、输出功率和负载功率，uin表示输入电压，iin表示输入电流，η1和η2分别表示高压dc-dc的系统效率和负载端效率。

其进一步的技术方案是：所述步骤4包括：

当iin＜c*imax时，投入一相桥臂；

当c*(n-1)imax＜iin＜c*n*imax时，投入n相桥臂；

其中，n为大于1的整数，imax表示各个桥臂的最大承受电流，c表示裕量。

其进一步的技术方案是：所述裕量取值在10％～20％。

本发明的优点是：

通过判断输入电流与设定阈值的大小关系，控制继电器动作来决定系统投入桥臂的数量，有效避免不同功率等级下投入桥臂数量不合适，增加系统损耗的问题，有利于实现系统在不同功率等级下效率的效率最优化，解决了交错并联boost电路拓扑在小功率工况时，因投入过多桥臂而导致损耗增加，进而降低小功率工况下系统效率的问题。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1是电动汽车高压dc-dc单元电路拓扑图；

图2是投入一相桥臂时的电路拓扑图；

图3是投入两相桥臂时的电路拓扑图；

图4是投入三相桥臂时的电路拓扑图；

图5是本申请提供的一种适用于交错并联boost电路的控制方法的投入桥臂计算及控制流程的示意图。

具体实施方式

实施例：本申请提供了一种适用于交错并联boost电路的控制方法，结合参考图1至图5，应用于由n相boost拓扑并联组成的双向高压dc-dc电路中，如图1所示，其示出了电动汽车高压dc-dc单元电路拓扑，由n相boost拓扑并联组成，可实现双向高压dc-dc电路功能，该拓扑在原理上可复用为单相或三相交流车载充电机，实现对电池充电的功能。双向高压dc-dc电路包括高压电池、输入电容c1、输出电容c2、n个继电器开关(sh1、sh2和sh3、至shn)以及由igbt组成的三相桥。

针对于并联boost电路拓扑，可以有单相、两相及多相并联多种方式，由图1可以看出，每一相桥臂都具有相同的电感、开关器件，故每一相在工作时电感、开关器件均会产生损耗，以图1三相并联boost电路为例，当n相桥臂同时投入工作时，相当于电路的损耗为单相投入时的n倍，尤其是在小功率输出时，会导致系统损耗占比较大，效率较低。因此为降低系统在小功率工况下的系统损耗，因此在不同功率等级下通过控制继电器开关来控制投入工作桥臂的数量，达到降低损耗，提高效率的目的。以三相交错并联拓扑为例，如图2、图3、图4分别为投入一相桥臂、投入两相桥臂、投入三相桥臂时的拓扑图。

该控制方法包括：

步骤1，通过软件程序实时计算负载功率。

步骤2，通过能量守恒和效率估算出输入电流的大小。

为了减少输入电流传感器，在电路正常工作时，通过软件实时计算负载功率，再通过能量守恒加效率估算出输入电流大小。

其中，步骤2中输入电流的估算公式包括：

其中，p0、p1、p2分别表示高压dc-dc的输入功率、输出功率和负载功率，uin表示输入电压，iin表示输入电流，η1和η2分别表示高压dc-dc的系统效率和负载端(逆变桥)效率。

步骤3，将估算出的输入电流与设定的电流阈值进行比较，电流阈值根据功率等级设定并留有预定的裕量，不同的电流阈值对应投入不同的桥臂数量。

由公式(4)计算得到输入电流iin后，将其与相应的电流判断阈值进行比较，根据判断结果来控制继电器开关闭合数量，从而决定投入工作的桥臂数量，这样可充分利用各桥臂，避免造成桥臂浪费，同时降低小功率工况下的系统损耗，提高系统效率。投入桥臂计算控制流程示意图如图5所示。

步骤4，当估算的输入电流在电流阈值范围内时，通过软件控制继电器开关闭合相应的数量，从而控制投入的桥臂数量。

其中，其中输入电流与投入桥臂数量的关系如下所示：

当iin＜c*imax时，投入一相桥臂；

当c*(n-1)imax＜iin＜c*n*imax时，投入n相桥臂；比如，当c*imax＜iin＜c*2imax时，投入两相桥臂，当c*2imax＜iin＜c*3imax时，投入三相桥臂。

其中，n为大于1的整数，电流阈值的确定为每相桥臂igbt模块的能够承受的最大电流的一定裕量，设每个桥臂的最大承受电流相同为imax，其中c为裕量，根据实际情况一般选择为10％～20％。

综上所述，本申请提供的适用于交错并联boost电路的控制方法，通过判断输入电流与设定阈值的大小关系，控制继电器动作来决定系统投入桥臂的数量，有效避免不同功率等级下投入桥臂数量不合适，增加系统损耗的问题，有利于实现系统在不同功率等级下效率的效率最优化，解决了交错并联boost电路拓扑在小功率工况时，因投入过多桥臂而导致损耗增加，进而降低小功率工况下系统效率的问题。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或者两个以上。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。