CN105305809A - Dc-dc变换器及其输出补偿方法、具有其的电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种DC-DC变换器，包括：功率变换模块，功率变换模块的低压输出端与电池相连，功率变换模块用于将输入的第一电压的直流电转换为第二电压的直流电，并输出第二电压的直流电以给电池充电；温度采样模块，温度采样模块用于采样环境温度；第一电压采样模块，第一电压采样模块用于采样电池的充电电压；控制模块，在环境温度低于预设温度时控制模块根据充电电压控制功率变换模块以调节第二电压，以对充电电压进行电压补偿；低压供电模块，低压供电模块分别与电池和控制模块相连，低压供电模块给控制模块供电。该DC-DC变换器不仅能判断电池是否充满电，还能提高低温环境下电池的充电效率。本发明还提出一种电动汽车和一种DC-DC变换器的输出补偿方法。

Description

DC-DC变换器及其输出补偿方法、具有其的电动汽车

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种DC-DC变换器、一种DC-DC变换器的输出补偿方法以及一种具有该DC-DC变换器的电动汽车。

背景技术

DC-DC变换器是电动汽车不可或缺的重要部件，其输出一般并联铅酸电池，给铅酸电池充电，以提供整车低压部件的供电。而铅酸电池在低温时，内阻增大，其充电效率会大大降低。

相关技术中，通常是在低温时，直接提高DC-DC变换器的输出电压来对铅酸电池充电，但是无法直接采集到铅酸电池两端的电压，从而无法判断铅酸电池是否充满电，并且在不同充电工况下铅酸电池的两端电压差异很大，从而严重影响低温环境下铅酸电池的充电效率。因此，相关技术中的DC-DC变换器需要进行改进。

发明内容

本发明旨在至少从一定程度上解决上述技术问题。

为此，本发明的一个目的在于提出一种能够采样电池两端电压的DC-DC变换器，不仅能判断电池是否充满电，还能提高低温环境下电池的充电效率。

本发明的另一个目的在于提出一种电动汽车。本发明的又一个目的在于提出一种DC-DC变换器的输出补偿方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的一种DC-DC变换器，包括：功率变换模块，所述功率变换模块包括高压输入端和低压输出端，所述低压输出端与电池相连，所述功率变换模块用于将通过所述高压输入端输入的第一电压的直流电转换为第二电压的直流电，并通过所述低压输出端输出所述第二电压的直流电以给所述电池充电，其中，所述第一电压大于所述第二电压；温度采样模块，所述温度采样模块用于采样环境温度；第一电压采样模块，所述第一电压采样模块用于采样所述电池的充电电压；控制模块，所述控制模块与所述功率变换模块的控制端、所述温度采样模块和所述第一电压采样模块分别相连，在所述环境温度低于预设温度时所述控制模块根据所述充电电压控制所述功率变换模块以调节所述第二电压，以对所述充电电压进行电压补偿；和低压供电模块，所述低压供电模块分别与所述电池和控制模块相连，所述低压供电模块用于给所述控制模块供电。

根据本发明实施例的DC-DC变换器，通过温度采样模块采样环境温度，并通过第一电压采样模块采样电池的充电电压即电池两端电压，然后在环境温度低于预设温度例如-20℃以下的低温情况下，控制模块通过对功率变换模块进行控制以调节低压输出端输出的第二电压即DC-DC变换器的输出电压，以对充电电压进行电压补偿，使得电池两端电压稳定在固定值，从而能够提高低温环境下电池的充电效率。此外，通过采样电池的充电电压还能够判断电池是否充满电，保证电池安全可靠地充电。

根据本发明的一个实施例，所述低压输出端与所述电池之间通过正极线束连接。

根据本发明的一个实施例，所述的DC-DC变换器还包括：电流采样模块，所述电流采样模块分别与所述低压输出端和所述控制模块相连，所述电流采样模块用于采样所述DC-DC变换器的输出电流；第二电压采样模块，所述第二电压采样模块分别与所述低压输出端和所述控制模块相连，所述第二电压采样模块用于采样所述第二电压；其中，所述控制模块根据所述第二电压、所述输出电流和所述充电电压计算所述正极线束的阻值以判断所述低压输出端与所述电池之间的连接是否完好，避免因接触不良导致电池充电效率低下，提高电池充电的可靠性。

在本发明的实施例中，所述电池为铅酸电池。

具体地，所述控制模块可以为MCU。

此外，本发明的实施例还提出了一种电动汽车，其包括上述的DC-DC变换器。

该电动汽车通过上述的DC-DC变换器给车上低压蓄电池充电，能够提高低温环境下蓄电池的充电效率，并还能够判断蓄电池是否充满电，保证蓄电池安全可靠地充电。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种DC-DC变换器的输出补偿方法，所述DC-DC变换器包括将输入的第一电压的直流电转换为第二电压的直流电的功率变换模块，所述功率变换模块的低压输出端与电池相连，所述功率变换模块通过所述低压输出端输出所述第二电压的直流电以给所述电池充电，其中，所述第一电压大于所述第二电压，所述输出补偿方法包括以下步骤：采样环境温度，并采样所述电池的充电电压；在所述环境温度低于预设温度时，根据所述充电电压控制所述功率变换模块以调节所述第二电压，以对所述充电电压进行电压补偿。

根据本发明实施例的DC-DC变换器的输出补偿方法，首先采样环境温度和电池的充电电压即电池两端电压，然后在环境温度低于预设温度例如-20℃以下的低温情况下，通过对功率变换模块进行控制以调节低压输出端输出的第二电压即DC-DC变换器的输出电压，以对充电电压进行电压补偿，使得电池两端电压稳定在固定值，从而能够提高低温环境下电池的充电效率。此外，通过采样电池的充电电压还能够判断电池是否充满电，保证电池安全可靠地充电。

根据本发明的一个实施例，所述低压输出端与所述电池之间通过正极线束连接，所述输出补偿方法还包括：采样所述DC-DC变换器的输出电流，并采样所述第二电压；根据所述第二电压、所述输出电流和所述充电电压计算所述正极线束的阻值以判断所述低压输出端与所述电池之间的连接是否完好，避免因接触不良导致电池充电效率低下，提高电池充电的可靠性。

其中，所述电池为铅酸电池。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的DC-DC变换器的方框示意图；

图2为根据本发明一个实施例的DC-DC变换器的方框示意图；以及

图3为根据本发明实施例的DC-DC变换器的输出补偿方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的DC-DC变换器、具有该DC-DC变换器的电动汽车以及DC-DC变换器的输出补偿方法。

图1为根据本发明实施例的DC-DC变换器的方框示意图。如图1所示，该DC-DC变换器包括功率变换模块10、温度采样模块20、第一电压采样模块30、控制模块40和低压供电模块50。

其中，功率变换模块10包括高压输入端和低压输出端，低压输出端即低压输出端中的正极端与电池100相连，低压输出端中的负极端接车身地，功率变换模块10用于将通过所述高压输入端输入的第一电压的直流电即高压直流电转换为第二电压的直流电例如12V的直流电，并通过所述低压输出端输出所述第二电压的直流电以给电池100充电，其中，所述第一电压大于所述第二电压。温度采样模块20用于采样环境温度，第一电压采样模块30用于采样电池100的充电电压即电池两端电压，控制模块40与功率变换模块10的控制端、温度采样模块20和第一电压采样模块30分别相连，在所述环境温度低于预设温度例如-20℃时控制模块40根据所述充电电压控制功率变换模块10以调节所述第二电压，以对所述充电电压进行电压补偿，使得充电电压即电池两端电压稳定在一个固定值。低压供电模块50分别与电池100和控制模块40相连，低压供电模块50用于从电池取电以给控制模块40供电，例如低压供电模块50将12V的低压电转换为5V或3.3V，供给控制模块40。根据本发明的一个示例，控制模块40可以为MCU或DSP。

也就是说，本发明实施例的DC-DC变换器通过第一电压采样模块直接采样充电电压即电池两端电压，并将其作为DC-DC变换器的反馈电压，可实现对电池两端电压的远端补偿，使得电池两端电压稳定在一个固定值，有利于提高电池的充电效率。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，所述低压输出端即低压输出端中的正极端与电池100之间通过正极线束200连接，正极线束200的阻抗为R1。

并且，如图2所示，上述的DC-DC变换器还包括：电流采样模块60和第二电压采样模块70。电流采样模块60分别与低压输出端即低压输出正极端和控制模块40相连，电流采样模块60用于采样DC-DC变换器的输出电流即功率变换模块10的输出电流；第二电压采样模块70分别与低压输出端和控制模块40相连，第二电压采样模块70用于采样所述第二电压即DC-DC变换器的低压输出电压。其中，控制模块40根据所述第二电压、所述输出电流和所述充电电压计算正极线束200的阻值R1以判断所述低压输出端与所述电池之间的连接是否完好。

具体地，控制模块40根据以下公式计算正极线束的阻值：

R1＝(U1-U2)/Iout

其中，R1为正极线束200的阻值，U1为第二电压即DC-DC变换器的输出电压，U2为充电电压即电池两端电压，Iout为DC-DC变换器的输出电流。

由于DC-DC变换器的输出电压为U1，输出电流为Iout，电池两端电压为U2，则U2＝U1-R1*Iout，而正极线束的阻值R1不尽相同，存在一定的偏差，并且不同充电工况下Iout也相差比较大，因此会导致U2输出不稳定，从而影响低温环境下电池的充电效率。而本发明实施例的DC-DC变换器通过第一电压采样模块对电池两端电压的采样，控制模块根据电池两端电压以及环境温度来调节功率变换模块的输出电压U1，使得电池两端电压U2稳定在一个固定值，实现对电池快速充电，不仅消除了R1及Iout引起的偏差，还能提高低温环境下电池的充电效率。同时还可以根据U1、U2及Iout计算出正极线束的阻值R1的大小，从而可判断出功率变换模块的低压输出端即低压正极输出端与电池之间的连接是否完好，避免因接触不良导致电池充电效率低下，提高电池充电的可靠性。

在本发明的实施例中，如图2所示，电池可以为铅酸电池。

根据本发明实施例的DC-DC变换器，通过温度采样模块采样环境温度，并通过第一电压采样模块采样电池的充电电压即电池两端电压，然后在环境温度低于预设温度例如-20℃以下的低温情况下，控制模块通过对功率变换模块进行控制以调节低压输出端输出的第二电压即DC-DC变换器的输出电压，以对充电电压进行电压补偿，使得电池两端电压稳定在固定值，从而能够提高低温环境下电池的充电效率。此外，通过采样电池的充电电压还能够判断电池是否充满电，保证电池安全可靠地充电。

此外，本发明的实施例还提出了一种电动汽车，其包括上述的DC-DC变换器。

该电动汽车通过上述的DC-DC变换器给车上低压蓄电池充电，能够提高低温环境下蓄电池的充电效率，并还能够判断蓄电池是否充满电，保证蓄电池安全可靠地充电。

图3为根据本发明实施例的DC-DC变换器的输出补偿方法的流程图。其中，该DC-DC变换器包括将输入的第一电压的直流电转换为第二电压的直流电的功率变换模块，所述功率变换模块的低压输出端与电池相连，所述功率变换模块通过所述低压输出端输出所述第二电压的直流电以给所述电池充电，其中，所述第一电压大于所述第二电压。如图3所示，该DC-DC变换器的输出补偿方法包括以下步骤：

S1，采样环境温度，并采样电池的充电电压即电池两端的电压。

S2，在环境温度低于预设温度时，根据充电电压控制功率变换模块以调节第二电压即功率变换模块的输出电压，以对充电电压进行电压补偿。

根据本发明的一个实施例，所述低压输出端与所述电池之间通过正极线束连接，所述输出补偿方法还包括：采样所述DC-DC变换器的输出电流，并采样所述第二电压；根据所述第二电压、所述输出电流和所述充电电压计算所述正极线束的阻值以判断所述低压输出端与所述电池之间的连接是否完好，避免因接触不良导致电池充电效率低下，提高电池充电的可靠性。

其中，在本发明的实施例中，所述电池为铅酸电池。

根据本发明实施例的DC-DC变换器的输出补偿方法，首先采样环境温度和电池的充电电压即电池两端电压，然后在环境温度低于预设温度例如-20℃以下的低温情况下，通过对功率变换模块进行控制以调节低压输出端输出的第二电压即DC-DC变换器的输出电压，以对充电电压进行电压补偿，使得电池两端电压稳定在固定值，从而能够提高低温环境下电池的充电效率。此外，通过采样电池的充电电压还能够判断电池是否充满电，保证电池安全可靠地充电。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (9)

1.一种DC-DC变换器，其特征在于，包括：

功率变换模块，所述功率变换模块包括高压输入端和低压输出端，所述低压输出端与电池相连，所述功率变换模块用于将通过所述高压输入端输入的第一电压的直流电转换为第二电压的直流电，并通过所述低压输出端输出所述第二电压的直流电以给所述电池充电，其中，所述第一电压大于所述第二电压；

温度采样模块，所述温度采样模块用于采样环境温度；

第一电压采样模块，所述第一电压采样模块用于采样所述电池的充电电压；

控制模块，所述控制模块与所述功率变换模块的控制端、所述温度采样模块和所述第一电压采样模块分别相连，在所述环境温度低于预设温度时所述控制模块根据所述充电电压控制所述功率变换模块以调节所述第二电压，以对所述充电电压进行电压补偿；和

低压供电模块，所述低压供电模块分别与所述电池和控制模块相连，所述低压供电模块用于给所述控制模块供电。

2.如权利要求1所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述低压输出端与所述电池之间通过正极线束连接。

3.如权利要求2所述的DC-DC变换器，其特征在于，还包括：

电流采样模块，所述电流采样模块分别与所述低压输出端和所述控制模块相连，所述电流采样模块用于采样所述DC-DC变换器的输出电流；

第二电压采样模块，所述第二电压采样模块分别与所述低压输出端和所述控制模块相连，所述第二电压采样模块用于采样所述第二电压；

其中，所述控制模块根据所述第二电压、所述输出电流和所述充电电压计算所述正极线束的阻值以判断所述低压输出端与所述电池之间的连接是否完好。

4.如权利要求1-3中任一项所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述电池为铅酸电池。

5.如权利要求1所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述控制模块为MCU。

6.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的DC-DC变换器。

7.一种DC-DC变换器的输出补偿方法，其特征在于，所述DC-DC变换器包括将输入的第一电压的直流电转换为第二电压的直流电的功率变换模块，所述功率变换模块的低压输出端与电池相连，所述功率变换模块通过所述低压输出端输出所述第二电压的直流电以给所述电池充电，其中，所述第一电压大于所述第二电压，所述输出补偿方法包括以下步骤：

采样环境温度，并采样所述电池的充电电压；

在所述环境温度低于预设温度时，根据所述充电电压控制所述功率变换模块以调节所述第二电压，以对所述充电电压进行电压补偿。

8.如权利要求7所述的DC-DC变换器的输出补偿方法，其特征在于，所述低压输出端与所述电池之间通过正极线束连接，所述输出补偿方法还包括：

采样所述DC-DC变换器的输出电流，并采样所述第二电压；

根据所述第二电压、所述输出电流和所述充电电压计算所述正极线束的阻值以判断所述低压输出端与所述电池之间的连接是否完好。

9.如权利要求7或8所述的DC-DC变换器的输出补偿方法，其特征在于，所述电池为铅酸电池。