一种双向充电和DCDC融合的电路结构及其控制方法与流程

本发明涉及新能源汽车车载充电机，尤其涉及一种拓宽输出电压型的双向充电和dcdc融合的电路结构及其控制方法。

背景技术：

1、目前新能源汽车主流车载充电机和dcdc产品都有自己独立的拓扑，通常双向逆变以cllc居多，单向充电以llc居多，dcdc功能部分通常使用移相全桥。由于这两个产品在新能源汽车中是必不可少的，通常会将两者尽量合在一起形成二合一或者多合一的产品。

2、然而，市场上一般都是通过两个变压器各自完成各自功率部分。cllc、llc拓扑电气特性决定了其输出范围不能是宽范围，车辆不得不严格限制电池包的工作范围来定义平台特性。市场上也有通过后级并两路输出增加输出范围的，但是空间太大，功率密度低。

3、为此，本技术人经过有益的探索和研究，找到了解决上述问题的方法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题之一在于：针对现有技术的不足而提供一种提高输出范围、增强功率密度、提高集成度的拓宽输出电压型的双向充电和dcdc融合的电路结构。

2、本发明所要解决的技术问题之二在于：提供一种上述双向充电和dcdc融合的电路结构的控制方法。

3、作为本发明第一方面的一种双向充电和dcdc融合的电路结构，包括两级emi滤波输入模块、无桥图腾柱pfc模块、llc模块、移相全桥dcdc模块以及两级emi滤波输出模块，交流电通过所述两级emi滤波输入模块与所述无桥图腾柱pfc模块的输入端连接，所述无桥图腾柱pfc模块的输出端与所述llc模块中的磁集成主变压器的第一绕组连接，所述llc模块的输出端通过所述两级emi滤波输出模块与大电池包连接，所述llc模块中的磁集成主变压器的第二、第三绕组与所述移相全桥dcdc模块连接；其特征在于，

4、所述llc模块为双刀单掷llc模块，其通过双刀单掷开关调节谐振电感线圈和谐振电容，以调节增益范围和维持谐振频率。

5、在本发明的一个优选实施例中，在本发明的一个优选实施例中，所述无桥图腾柱pfc模块包括第一电感线圈、第一电容以及第一、第二、第三、第四mos管；所述第一mos管的一端、第二mos管的一端和第一电容的一端并接，所述第一mos管的另一端、第二mos管的另一端对应地与所述第三mos管的一端、第四mos管的一端连接，所述第三mos管的另一端、第四mos管的另一端和第一电容的另一端并接后接地，所述第一电感线圈的一端连接在所述两级emi滤波输入模块的一端上，其另一端连接至所述第二mos管和第四mos管之间的公共连接端上，所述第一mos管与第三mos管之间的公共连接端与所述两级emi滤波输入模块的另一端连接。

6、在本发明的一个优选实施例中，所述双刀单掷llc模块包括第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二mos管、第一、第二谐振电感线圈、第一、第二谐振电容、双刀单掷继电器、第二电容以及磁集成主变压器；

7、所述第五mos管的一端与第六mos管的一端并接后连接至所述第一电容的一端上，所述第五mos管的另一端、第六mos管的另一端对应地与所述第七mos管的一端、第八mos管的一端连接，所述第七mos管的另一端、第八mos管的另一端并接后连接至所述第一电容的另一端上；

8、所述第一谐振电感线圈的一端与所述双刀单掷继电器的双刀单掷开关的一侧的一端并接后连接至所述第六mos管与第八mos管之间，其另一端与所述第二谐振电感线圈的一端并接后连接至所述磁集成主变压器的第一绕组的一端上，所述双刀单掷继电器的双刀单掷开关的一侧的另一端与所述第一谐振电容的一端并接后连接至所述第五mos管与第七mos管之间，所述第一谐振电容的另一端与第二谐振电容的一端并接后连接至所述磁集成主变压器的第一绕组的另一端上，所述双刀单掷继电器的双刀单掷开关的另一侧的两端分别与所述第二谐振电感线圈的另一端、第二谐振电容的另一端连接；

9、所述第九mos管的一端与所述第十一mos管的一端并接后连接至所述磁集成主变压器的第二绕组的一端上，所述第九mos管的另一端、第十mos管的一端以及第二电容的一端并接后连接至所述两级emi滤波输出模块的一端上，所述第十mos管的另一端与第十二mos管的一端并接后连接至所述磁集成主变压器的第二绕组的另一端上，所述第十一mos管的另一端、第十二mos管的另一端以及第二电容的另一端并接后连接至所述两级emi滤波输出模块的另一端上并接地。

10、在本发明的一个优选实施例中，所述移相全桥dcdc模块包括第十三mos管、第二电感线圈、第三电容、电阻以及第一、第二、第三、第四二极管，还包括所述第九、第十、第十一、第十二mos管以及所述第二电容；

11、所述第九mos管的一端与所述第十一mos管的一端并接后连接至所述磁集成主变压器的第二绕组的一端上，所述第九mos管的另一端、第十mos管的一端以及第二电容的一端并接后连接至所述两级emi滤波输出模块的一端上，所述第十mos管的另一端与第十二mos管的一端并接后连接至所述磁集成主变压器的第二绕组的另一端上，所述第十一mos管的另一端、第十二mos管的另一端以及第二电容的另一端并接后连接至所述两级emi滤波输出模块的另一端上并接地；

12、所述第一二极管的正极与第三二极管的负极并接后连接至所述磁集成主变压器的第三绕组的一端上，所述第一二极管的负极与第二二极管的负极并接后与所述第二电感线圈的一端连接，所述第二电感线圈的另一端与所述第三电容的一端并接后与小电池包的正极连接，第二二极管的正极与第四二极管的负极并接后连接至所述磁集成主变压器的第三绕组的另一端上，所述第三二极管的正极与第四二极管的正极并接后与所述第十三mos管的一端连接，所述第十三mos管的另一端通过所述电阻与所述第三电容的另一端连接并与小电池包的负极连接后接地。

13、在本发明的一个优选实施例中，所述两级emi滤波输入模块为两级emi滤波器，所述两级emi滤波输出模块为两级emi滤波器。

14、作为本发明第二方面的一种上述双向充电和dcdc融合的电路结构的控制方法，包括：

15、电路通过低压唤醒，并经过自检完成高压上电，双刀单掷继电器的双刀单掷开关默认处于断开状态；

16、当需要充电时，采集电池包的电压值，并根据电池包的电压值进行以下判断：

17、a.当电池包的电压处于比较低的150v-235v范围内时，双刀单掷继电器的双刀单掷开关继续维持断开状态，此时只有第一谐振电感线圈、第一谐振电容以及磁集成主变压器参与工作，维持低压充电；否则执行步骤b；

18、b.判断电池包的电压是否在230v-510v之内，如果是表明此时电池包处于高电压范围内，双刀单掷继电器的双刀单掷开关切换成闭合状态，此时第一、第二谐振电感线圈、第一、第二谐振电容以及磁集成主变压器同时参与工作，谐振腔体谐振等效电感减小，谐振电容增大。

19、由于采用了如上技术方案，本发明的有益效果在于：

20、1.本发明的主变压器深度集成，固定主变压器参数，利用双刀单掷llc模块中的双刀单掷继电器调节谐振电感和谐振电容，既可以调节增益范围，又可以维持谐振频率，从而更好了兼容实车各种电池包平台工作；

21、2.本发明采用融合型拓扑，主变压器共磁芯，深度集成，llc后级输出和dcdc输入融合，同时支持宽范围充电和逆变双向工作，还支持dc/dc功能，功率管减少，数据减少一半，深度集成，磁元件切换回路简单，降低了工艺难度，减少了产品体积，提高了功率密度。