CN105576970A - 双向dc/dc变换器及其控制方法 - Google Patents

双向dc/dc变换器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种双向DC/DC变换器，位于第一侧的第一电容和位于第二侧的第二电容的电容值为双向DC/DC变换器的低压侧所需的滤波电容值，并且双向DC/DC变换器中还设置有切换组件以及电容池，通过切换组件能够将电容池与第一电容或者第二电容并联。在双向DC/DC变换器运行过程中，低压侧的滤波电容不会出现过设计问题，通过将高压侧的电容与电容池并联，能够提高高压侧的滤波电容的电容值，满足高压侧的滤波电容需求，从而兼顾双向DC/DC变换器的高压侧和低压侧的滤波电容需求。本发明还公开应用于双向DC/DC变换器的控制方法。

Description

双向DC/DC变换器及其控制方法
技术领域
本发明属于直流变换器技术领域，尤其涉及双向DC/DC(直流/直流)变换器及其控制方法。
背景技术
随着新能源的发展，储能装置得到大量应用，双向DC/DC变换器作为共直流母线***的母线与蓄电池之间的器件有着巨大的应用前景。双向DC/DC变换器具有多种类型。
在非隔离型双向DC/DC变换器中，具有双桥臂的双向DC/DC变换器因其架构简单、可实现两侧电压升降压控制以及在两侧电压接近时的功率控制而得到广泛的应用。图1示出了现有的具有双桥臂的双向DC/DC变换器的电路，包括：第一开关管M01、第二开关管M02、第三开关管M03、第四开关管M04、第一电容C01、第二电容C02以及电感L01。图1所示的双向DC/DC变换器处于升压模式或者降压模式下，高压侧的滤波电容总是承担着开关管的脉冲电流的滤波需求，而低压侧由于有滤波电感的存在，其纹波电流要小很多，这使得低压侧的滤波电容的滤波需求较小。因此，在图1所示的双向DC/DC变换器中，位于高压侧的滤波电容需要具有较大的电容量。
但是，图1所示的双向DC/DC变换器的两侧均可能作为高压侧，如果配置两侧的电容均满足高压侧滤波电容的需求，就会导致低压侧的滤波电容出现过设计，如果配置两侧的电容仅满足低压侧滤波电容的需求，就会导致高压侧的滤波电容的电流应力过大或者输出纹波电压不满足需求。如何解决双向DC/DC变换器在运行过程中不能兼顾高压侧和低压侧的滤波电容需求的问题，是本领域技术人员面临的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双向DC/DC变换器及其控制方法，以解决现有的双向DC/DC变换器在运行过程中，不能兼顾高压侧和低压侧的滤波电容需求的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明公开一种双向DC/DC变换器，包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第二电容以及电感，所述第一开关管的第一端与所述第一电容的第一端连接、作为所述双向DC/DC变换器的第一侧的正极，所述第二开关管的第二端与所述第一电容的第二端连接、作为所述双向DC/DC变换器的第一侧的负极，所述第三开关管的第一端与所述第二电容的第一端连接、作为所述双向DC/DC变换器的第二侧的正极，所述第四开关管的第二端与所述第二电容的第二端连接、作为所述双向DC/DC变换器的第二侧的负极，所述电感的第一端同时连接至所述第一开关管的第二端和所述第二开关管的第一端，所述电感的第二端同时连接至所述第三开关管的第二端和所述第四开关管的第一端，所述第一电容和所述第二电容的电容值为：所述双向DC/DC变换器的低压侧所需的滤波电容值，所述双向DC/DC变换器还包括电容池和切换组件；
所述切换组件与所述电容池、所述第一侧的正极以及所述第二侧的正极连接，在所述双向DC/DC变换器的第一侧为高压侧的情况下，所述切换组件将所述电容池与所述第一电容并联，在所述双向DC/DC变换器的第二侧为高压侧的情况下，所述切换组件将所述电容池与所述第二电容并联。
优选的，在所述双向DC/DC变换器的第一侧为高压侧的情况下，所述切换组件将所述电容池与所述第一电容并联，具体为：在所述第一侧与所述第二侧的电压差大于第一阈值的情况下，所述切换组件将所述电容池与所述第一电容并联；
在所述双向DC/DC变换器的第二侧为高压侧的情况下，所述切换组件将所述电容池与所述第二电容并联，具体为：在所述第一侧与所述第二侧的电压差小于第二阈值的情况下，所述切换组件将所述电容池与所述第二电容并联；
其中，所述第一阈值为正数，所述第二阈值为负数，且所述第一阈值和所述第二阈值的绝对值相同。
优选的，在所述第一侧与所述第二侧的电压差小于第三阈值且大于第四阈值的情况下，所述切换组件将所述电容池悬置；
在所述第一侧与所述第二侧的电压差处于所述第一阈值和所述第三阈值之间或者处于所述第二阈值和所述第四阈值之间的情况下，所述切换组件保持当前切换状态；
其中，所述第三阈值为小于所述第一阈值的正数，所述第四阈值为大于所述第二阈值的负数，且所述第三阈值和所述第四阈值的绝对值相同。
优选的，在所述第一侧与所述第二侧的电压差位于所述第一阈值和所述第二阈值之间的情况下，所述切换组件保持当前切换状态。
优选的，所述切换组件包括转换型继电器；
所述转换型继电器的动触点与所述电容池的第一端连接，所述转换型继电器的第一静触点与所述第一侧的正极连接，所述转换型继电器的第二静触点与所述第二侧的正极连接；
所述电容池的第二端与所述第一侧的负极以及所述第二侧的负极连接。
优选的，所述切换组件包括第一切换开关和第二切换开关；
所述第一切换开关的第一端与所述电容池的第一端连接，所述第一切换开关的第二端与所述第一侧的正极连接，所述第一切换开关的控制端响应控制信号控制所述第一切换开关的第一端和第二端之间导通或断开；
所述第二切换开关的第一端与所述电容池的第一端连接，所述第二切换开关的第二端与所述第二侧的正极连接，所述第二切换开关的控制端响应控制信号控制所述第二切换开关的第一端和第二端之间导通或断开；
所述电容池的第二端与所述第一侧的负极以及所述第二侧的负极连接。
优选的，所述第一切换开关为IGBT、MOSFET、两个反向串联的IGBT、两个反向串联的MOSFET、双向晶闸管或者继电器；
所述第二切换开关为IGBT、MOSFET、两个反向串联的IGBT、两个反向串联的MOSFET、双向晶闸管或者继电器。
优选的，在所述第一切换开关为继电器的情况下，作为所述第一切换开关的继电器的主触点的两端并联第一缓冲电路或者第一二极管，其中，所述第一缓冲电路包括串联的第一缓冲开关和第一电阻，所述第一二极管的阴极与所述电容池的第一端连接、阳极连接至所述第一侧的正极；
在所述第二切换开关为继电器的情况下，作为所述第二切换开关的继电器的主触点的两端并联第二缓冲电路或者第二二极管，其中，所述第二缓冲电路包括串联的第二缓冲开关和第二电阻，所述第二二极管的阴极与所述电容池的第一端连接、阳极连接至所述第二侧的正极。
本发明还公开一种控制方法，应用于上述的双向DC/DC变换器，所述控制方法包括：
获取所述双向DC/DC变换器的第一侧和第二侧的电压值；
确定所述第一侧和所述第二侧的电压差；
根据所述电压差确定所述双向DC/DC变换器的高压侧；
在所述双向DC/DC变换器的第一侧为高压侧的情况下，控制切换组件将电容池与第一电容并联；
在所述双向DC/DC变换器的第二侧为高压侧的情况下，控制所述切换组件将所述电容池与第二电容并联。
优选的，上述控制方法中，所述根据所述电压差确定所述双向DC/DC变换器的高压侧，包括：在所述电压差大于第一阈值的情况下，确定所述双向DC/DC变换器的第一侧为高压侧；在所述电压差小于第二阈值的情况下，确定所述双向DC/DC变换器的第二侧为高压侧；
其中，所述第一阈值为正数，所述第二阈值为负数，且所述第一阈值和所述第二阈值的绝对值相同。
优选的，上述控制方法中，还包括：在所述第一侧与所述第二侧的电压差小于第三阈值且大于第四阈值的情况下，控制所述切换组件将所述电容池悬置；在所述第一侧与所述第二侧的电压差处于所述第一阈值和所述第三阈值之间或者处于所述第二阈值和所述第四阈值之间的情况下，控制所述切换组件保持当前切换状态；
其中，所述第三阈值为小于所述第一阈值的正数，所述第四阈值为大于所述第二阈值的负数，且所述第三阈值和所述第四阈值的绝对值相同。
优选的，上述控制方法中，还包括：在所述第一侧与所述第二侧的电压差位于所述第一阈值和所述第二阈值之间的情况下，控制所述切换组件保持当前切换状态。
由此可见，本发明的有益效果为：本发明公开的双向DC/DC变换器中，位于第一侧的第一电容和位于第二侧的第二电容的电容值为双向DC/DC变换器的低压侧所需的滤波电容值，并且双向DC/DC变换器中还设置有切换组件以及电容池，通过切换组件能够将电容池与第一电容或者第二电容并联。这保证了在双向DC/DC变换器运行过程中，低压侧的滤波电容不会出现过设计问题，通过将高压侧的电容(当第一侧为高压侧时，该电容为第一电容，当第二侧为高压侧时，该电容为第二电容)与电容池并联，能够提高高压侧的滤波电容的电容值，满足高压侧的滤波电容需求，从而兼顾双向DC/DC变换器的高压侧和低压侧的滤波电容需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有的具有双桥臂的双向DC/DC变换器的电路图；
图2为本发明公开的一种双向DC/DC变换器的结构示意图；
图3为本发明公开的另一种双向DC/DC变换器的结构示意图；
图4-1为两个反向串联的IGBT的结构示意图；
图4-2为两个反向串联的MOSFET的结构示意图；
图5为本发明公开的另一种双向DC/DC变换器的电路图；
图6为本发明公开的另一种双向DC/DC变换器的电路图；
图7为本发明公开的一种控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开一种双向DC/DC变换器，以解决现有的双向DC/DC变换器在运行过程中，不能兼顾高压侧和低压侧的滤波电容需求的问题。
参见图2，图2为本发明公开的一种双向DC/DC变换器的结构示意图。该双向DC/DC变换器包括第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第四开关管M4、第一电容C1、第二电容C2、电感L、电容池1和切换组件2。
其中：
第一开关管M1的第一端与第一电容C1的第一端连接、作为双向DC/DC变换器的第一侧的正极。第二开关管M2的第二端与第一电容C1的第二端连接、作为双向DC/DC变换器的第一侧的负极。第三开关管M3的第一端与第二电容C2的第一端连接、作为双向DC/DC变换器的第二侧的正极。第四开关管M4的第二端与第二电容C2的第二端连接、作为双向DC/DC变换器的第二侧的负极。
其中，第一电容C1和第二电容C2的电容值为：双向DC/DC变换器的低压侧所需的滤波电容值。也就是说，第一电容C1和第二电容C2的电容值选择是以双向DC/DC变换器运行过程中的低压侧为依据的。
电感L的第一端同时连接至第一开关管M1的第二端和第二开关管M2的第一端，电感L的第二端同时连接至第三开关管M3的第二端和第四开关管M4的第一端。
切换组件2与电容池1、双向DC/DC变换器的第一侧的正极以及双向DC/DC变换器的第二侧的正极连接。在双向DC/DC变换器的第一侧为高压侧的情况下，切换组件2将电容池1与第一电容C1并联，在双向DC/DC变换器的第二侧为高压侧的情况下，切换组件2将电容池1与第二电容C2并联。
在双向DC/DC变换器运行过程中，当第一侧为高压侧时，第一侧所需的滤波电容的电容值较大，在这种情况下，将电容池1与第一电容C1并联，并联后的电容池1和第一电容C1作为当前高压侧的滤波电容，从而提高高压侧的滤波电容的电容值；当第二侧为高压侧时，第二侧所需的滤波电容的电容值较大，在这种情况下，将电容池1与第二电容C2并联，并联后的电容池1和第二电容C2作为当前高压侧的滤波电容，从而提高高压侧的滤波电容的电容值。
本发明公开的双向DC/DC变换器中，位于第一侧的第一电容和位于第二侧的第二电容的电容值为双向DC/DC变换器的低压侧所需的滤波电容值，并且双向DC/DC变换器中还设置有切换组件以及电容池，通过切换组件能够将电容池与第一电容或者第二电容并联。这保证了在双向DC/DC变换器运行过程中，低压侧的滤波电容不会出现过设计问题，通过将高压侧的电容(当第一侧为高压侧时，该电容为第一电容，当第二侧为高压侧时，该电容为第二电容)与电容池并联，能够提高高压侧的滤波电容的电容值，满足高压侧的滤波电容需求，从而兼顾双向DC/DC变换器的高压侧和低压侧的滤波电容需求。
作为优选方案，将电容池1的电容值配置为：双向DC/DC变换器的第一侧为高压侧时所需的滤波电容的电容值与第一电容的电容值的差值，也就是双向DC/DC变换器的第二侧为高压侧时所需的滤波电容的电容值与第二电容的电容值的差值。
在具体实施中，电容池1可以为一个电容，也可以为多个并联的电容，当然，电容池1也可以由多个电容串并联构成，每个电容串包括至少一个电容。本发明中不对电容池1中电容的数量和具体的连接形式进行限定。在图2所示的双向DC/DC变换器中，电容池1为第三电容C3。
实施中，可以根据双向DC/DC变换器的第一侧和第二侧的电压差(也就是V1-V2，V1为第一侧的电压值，V2为第二侧的电压值，在附图中仅有标示)确定高压侧和低压侧。
作为一种实施方式，如果双向DC/DC变换器的第一侧和第二侧的电压差为正数，则确定第一侧为高压侧、第二侧为低压侧，如果双向DC/DC变换器的第一侧和第二侧的电压差为负数，则确定第二侧为高压侧、第一侧为低压侧。
作为另一种较佳的实施方式，如果双向DC/DC变换器的第一侧和第二侧的电压差大于第一阈值，则确定第一侧为高压侧、第二侧为低压侧，如果双向DC/DC变换器的第一侧和第二侧的电压差小于第二阈值，则确定第二侧为高压侧、第一侧为低压侧。其中，第一阈值为正数，第二阈值为负数，且第一阈值和第二阈值的绝对值相同。
相应的，在双向DC/DC变换器的第一侧为高压侧的情况下，切换组件2将电容池1与第一电容并联，具体为：在第一侧与第二侧的电压差大于第一阈值的情况下，切换组件2将电容池1与第一电容C1并联。在双向DC/DC变换器的第二侧为高压侧的情况下，切换组件2将电容池1与第二电容C2并联，具体为：在第一侧与第二侧的电压差小于第二阈值的情况下，切换组件2将电容池1与第二电容并联C2。
基于上述第二种实施方式，在双向DC/DC变换器第一侧与第二侧的电压差处于临界状态时，能够避免切换组件2频繁出现状态切换。
实施中，当双向DC/DC变换器第一侧与第二侧的电压差处于第一阈值和第二阈值之间时，可以通过切换组件2将电容池1悬置，也就是说电容池1既不与第一电容C1并联，也不与第二电容C2并联。当然，在双向DC/DC变换器第一侧与第二侧的电压差处于第一阈值和第二阈值之间的情况下，也可以采用其他处理方式。下面分别进行说明。
第一种改进方式：
在第一侧与第二侧的电压差小于第三阈值且大于第四阈值的情况下，切换组件2将电容池1悬置；在第一侧与第二侧的电压差处于第一阈值和第三阈值之间或者处于第二阈值和第四阈值之间的情况下，切换组件2保持当前切换状态。其中，第三阈值为小于第一阈值的正数，第四阈值为大于第二阈值的负数，且第三阈值和第四阈值的绝对值相同。
下面进行说明：
假如在初始时刻，第一侧与第二侧的电压差小于第三阈值且大于第四阈值，此时切换组件2将电容池1悬置，电容池1既不与第一电容C1并联，也不与第二电容C2并联。
之后，如果第一侧与第二侧的电压差逐渐增大，则当第一侧与第二侧的电压差处于第三阈值和第一阈值之间时，切换组件2仍保持当前的切换状态，也就是电容池1既不与第一电容C1并联，也不与第二电容C2并联。如果第一侧与第二侧的电压差继续增大，则当第一侧与第二侧的电压差大于第一阈值时，切换组件2将电容池1与第一电容C1并联。
之后，如果第一侧和第二侧的电压差逐渐减小，则当第一侧与第二侧的电压差处于第三阈值和第一阈值之间时，切换组件2仍保持当前的切换状态，也就是切换组件2将电容池1与第一电容C1并联。如果第一侧与第二侧的电压差继续减小，则当第一侧与第二侧的电压差小于第三阈值且大于第四阈值时，切换组件2将电容池1悬置，电容池1既不与第一电容C1并联，也不与第二电容C2并联。
之后，如果第一侧和第二侧的电压差继续减小，则当第一侧与第二侧的电压差处于第四阈值和第二阈值之间时，切换组件2仍保持当前的切换状态，也就是电容池1既不与第一电容C1并联，也不与第二电容C2并联。如果第一侧与第二侧的电压差继续减小，则当第一侧与第二侧的电压差小于第二阈值时，切换组件2将电容池1与第二电容C2并联。
之后，如果第一侧与第二侧的电压差逐渐增大，则当第一侧与第二侧的电压差处于第二阈值和第四阈值之间的情况下，切换组件2仍保持当前的切换状态，也就是切换组件2将电容池1与第二电容C2并联。如果第一侧与第二侧的电压差继续增大，则当第一侧与第二侧的电压差处于第四阈值和第三阈值之间时，切换组件2将电容池1悬置，电容池1既不与第一电容C1并联，也不与第二电容C2并联。
第二种改进方式：
在第一侧与第二侧的电压差位于第一阈值和第二阈值之间的情况下，切换组件2保持当前切换状态。
也就是说，在切换组件2将电容池1与第一电容C1并联的情况下，如果第一侧与第二侧的电压差逐渐从第一阈值减小到第二阈值的情况下，切换组件2仍保持当前的切换状态，也就是切换组件2将电容池1与第一电容C1并联。如果第一侧与第二侧的电压差继续减小，则当第一侧与第二侧的电压差小于第二阈值时，切换组件2断开电容池1与第一端电容C1的并联关系，将电容池1与第二电容C2并联。
在切换组件2将电容池1与第二电容C2并联的情况下，如果第一侧与第二侧的电压差逐渐从第二阈值增大到第一阈值的过程中，切换区间2仍保持当前的切换状态，也就是切换组件2将电容池1与第二电容C2并联。如果第一侧与第二侧的电压差继续增大，则当第一侧与第二侧的电压差大于第一阈值时，切换组件断开电容池1与第二电容C2的并联关系，将电容池1与第一端电容C1并联。
作为一种实施方式，图2所示的双向DC/DC变换器中，切换组件2可以采用如图3所述的结构。具体的：切换组件2包括第一切换开关K1和第二切换开关K2。
其中，第一切换开关K1的第一端与电容池1的第一端连接，第一切换开关K1的第二端与第一侧的正极连接，第一切换开关K1的控制端响应控制信号控制第一切换开关K1的第一端和第二端之间导通或断开。在图3中，电容池1具体为第三电容C3。
第二切换开关K2的第一端与电容池1的第一端连接，第二切换开关K2的第二端与第二侧的正极连接，第二切换开关K2的控制端响应控制信号控制第二切换开关K2的第一端和第二端之间导通或断开。
电容池1的第二端与双向DC/DC变换器的第一侧的负极以及第二侧的负极连接。
当需要将电容池1与第一电容C1并联时，分别向第一切换开关K1和第二切换开关K2发送控制信号，控制第一切换开关K1的第一端和第二端导通，控制第二切换开关K2的第一端和第二端断开。当需要将电容池1与第二电容C2并联时，分别向第一切换开关K1和第二切换开关K2发送控制信号，控制第一切换开关K1的第一端和第二端断开，控制第二切换开关K2的第一端和第二端导通。
实施中，图3所示的双向DC/DC变换器中，第一切换开关K1可以为IGBT、MOSFET、两个反向串联的IGBT、两个反向串联的MOSFET、双向晶闸管或者继电器。第二切换开关K2可以为IGBT、MOSFET、两个反向串联的IGBT、两个反向串联的MOSFET、双向晶闸管或者继电器。
其中，两个反向串联的IGBT的结构如图4-1所示，两个反向串联的MOSFET的结构如图4-2所示。
在第一切换开关K1和第二切换开关K2采用内部不具备反并联二极管的开关器件的情况下，为了避免电容池中的电容承受较大的冲击电流，可以在第一切换开关K1和第二切换开关K2的两端并联缓冲电路或者额外反并联一个二极管。
在第一切换开关K1为继电器的情况下，作为优选实施方式，可以在作为第一切换开关K1的继电器的主触点的两端并联第一缓冲电路或者第一二极管。其中，第一缓冲电路包括串联的第一缓冲开关和第一电阻，第一二极管的阴极与电容池1的第一端连接，第一二极管的阳极连接至第一侧的正极。
在第二切换开关K2为继电器的情况下，作为优选实施方式，可以在作为第二切换开关K2的继电器的主触点的两端并联第二缓冲电路或者第二二极管。其中，第二缓冲电路包括串联的第二缓冲开关和第二电阻，第二二极管的阴极与所述电容池的第一端连接，第二二极管的阳极连接至第二侧的正极。
下面结合图5进行说明。
在图5所示的双向DC/DC变换器中，电容池1包括并联的第三电容C3和第四电容C4，第三电容C3和第四电容C4的两个公共端分别记为第一公共端和第二公共端。其中，第三电容C3和第四电容C4的第二公共端连接至双向DC/DC变换器的第一侧的负极和第二侧的负极。切换组件2中的第一切换开关为第一继电器KM1，切换组件2中的第二切换开关为第二继电器KM2。
第一继电器KM1的主触点连接于第一公共端和双向DC/DC变换器的第一侧的正极之间，在第一继电器KM1的主触点的两端并联第一缓冲电路，第一缓冲电路包括串联的第一缓冲开关K11和第一电阻R1。
第二继电器KM2的主触点连接于第一公共端和双向DC/DC变换器的第二侧的正极之间，在第二继电器KM2的主触点的两端并联第二缓冲电路，第二缓冲电路包括串联的第二缓冲开关K12和第二电阻R2。
当需要将电容池1与第一电容C1并联的情况下，要控制第一继电器KM1的主触点闭合，控制第二继电器KM2的主触点断开。在控制第一继电器KM1的主触点闭合之前，先闭合第一缓冲电路中的第一缓冲开关K11，第一侧电压通过第一缓冲电路中的第一电阻R1给电容池1中的电容供电(也就是给第三电容C3和第四电容C4供电)，在第三电容C3和第四电容C4上的电压与第一侧电压接近时，再控制第一继电器KM1中的主触点闭合，之后断开第一缓冲开关K11。
当需要将电容池1与第一电容C2并联的情况下，要控制第一继电器KM1的主触点断开，控制第二继电器KM2的主触点闭合。在控制第二继电器KM2的主触点闭合之前，先闭合第二缓冲电路中的第二缓冲开关K12，第二侧电压通过第二缓冲电路中的第二电阻R2给电容池1中的电容供电(也就是给第三电容C3和第四电容C4供电)，在第三电容C3和第四电容C4上的电压与第二侧电压接近时，再控制第二继电器KM2中的主触点闭合，之后断开第二缓冲开关K12。
在切换组件2中的第一切换开关和第二切换开关为继电器的情况下，在继电器的主触点的两端分别并联缓冲电路，在控制某个继电器的主触点闭合之前，首先通过并联在该主触点两端的缓冲电路为电容池中的电容充电，在电容池中电容的电压上升至预定值后，再控制该继电器的主触点闭合，能够避免电容池中的电容承受较大的冲击电流，从而降低电容池中的电容被损坏的概率。
作为另一种实施方式，图2所示的双向DC/DC变换器中，切换组件2为转换型继电器KM3，如图6所示。具体的：
转换型继电器KM3的动触点与电容池1的第一端连接，转换型继电器KM3的第一静触点与双向DC/DC变换器的第一侧的正极连接，转换型继电器KM3的第二静触点与双向DC/DC变换器的第二侧的正极连接。电容池1的第二端与第一侧的负极以及第二侧的负极连接。在图6中，电容池1具体为第三电容C3。
由于转换型继电器是互补导通的，因此当双向DC/DC变换器的第一侧与第二侧的电压差处于第一阈值和第二阈值之间的情况下，针对图6所示的双向DC/DC变换器的控制方式，适用于前文中的第二种改进方案。
这里需要说明的是，在本发明图2、图3、图5和图6所示的各个双向DC/DC变换器中，第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3和第四开关管M4采用IGBT(绝缘栅双极型晶体管)，其内部具有一个反向并联的寄生二极管。当然，第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3和第四开关管M4也可以采用其他类型的开关管，例如MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)和三极管。
本发明上述公开了双向DC/DC变换器，相应的，本发明公开应用于上述双向DC/DC变换器的控制方法。需要说明的是，在双向DC/DC变换器包括控制装置的情况下，该控制方法的执行主体为该控制装置。在双向DC/DC变换器未设置单独的控制装置的情况下，则该控制方法的执行主体可以为该双向DC/DC变换器所属***的控制装置。
参见图7，图7为本发明公开的一种控制方法的流程图。该控制方法包括：
步骤S10：获取双向DC/DC变换器的第一侧和第二侧的电压值。
利用电压检测电路检测双向DC/DC变换器的第一侧的电压值和第二侧的电压值，控制装置获取电压检测电路检测到的电压值。
步骤S20：确定第一侧和第二侧的电压差。
步骤S30：根据电压差确定双向DC/DC变换器的高压侧。
步骤S40：在双向DC/DC变换器的第一侧为高压侧的情况下，控制切换组件将电容池与第一电容并联。
步骤S50：在双向DC/DC变换器的第二侧为高压侧的情况下，控制切换组件将电容池与第二电容并联。
基于图7所示的方法，在双向DC/DC变换器运行过程中，控制装置根据第一侧和第二侧的电压差确定双向DC/DC变换器的高压侧，如果第一侧为高压侧，则控制切换组件将电容池与位于第一侧的第一电容并联，如果第二侧为高压侧，则控制切换组件将电容池与位于第二侧的第二电容并联，从而提高高压侧的滤波电容的电容值，而第一电容和第二电容的电容值为双向DC/DC变换器的低压侧所需的滤波电容值，这保证了低压侧的滤波电容不会出现过设计问题，从而兼顾双向DC/DC变换器的高压侧和低压侧的滤波电容需求。
实施中，控制装置根据电压差确定双向DC/DC变换器的高压侧，可以为：如果双向DC/DC变换器的第一侧和第二侧的电压差为正数，则确定第一侧为高压侧、第二侧为低压侧，如果双向DC/DC变换器的第一侧和第二侧的电压差为负数，则确定第二侧为高压侧、第一侧为低压侧。
作为优选实施方式，控制装置根据电压差确定双向DC/DC变换器的高压侧，采用以下方式：
在电压差大于第一阈值的情况下，确定双向DC/DC变换器的第一侧为高压侧；在电压差小于第二阈值的情况下，确定双向DC/DC变换器的第二侧为高压侧。其中，第一阈值为正数，第二阈值为负数，且第一阈值和第二阈值的绝对值相同。
基于上述优选实施方式，在双向DC/DC变换器第一侧与第二侧的电压差处于临界状态时，能够避免双向DC/DC变换器中的切换组件频繁出现状态切换。
实施中，当双向DC/DC变换器第一侧与第二侧的电压差处于第一阈值和第二阈值之间时，控制装置可以控制切换组件2将电容池1悬置，也就是说电容池1既不与第一电容C1并联，也不与第二电容C2并联。当然，在双向DC/DC变换器第一侧与第二侧的电压差处于第一阈值和第二阈值之间的情况下，也可以采用其他处理方式。
在上述优选实施方式的基础上，作为其中一种实施方式，还可以设置以下步骤：
在第一侧与第二侧的电压差小于第三阈值且大于第四阈值的情况下，控制切换组件将电容池悬置；在第一侧与第二侧的电压差处于第一阈值和第三阈值之间或者处于第二阈值和第四阈值之间的情况下，控制切换组件保持当前切换状态；其中，第三阈值为小于第一阈值的正数，第四阈值为大于第二阈值的负数，且第三阈值和第四阈值的绝对值相同。
在上述优选实施方式的基础上，作为其中一种实施方式，还可以设置以下步骤：
在第一侧与第二侧的电压差位于第一阈值和第二阈值之间的情况下，控制切换组件保持当前切换状态。
另外，如果切换组件中的第一切换开关和第二切换开关采用内部不具备反并联二极管的开关器件，需要在第一切换开关和第二切换开关的两侧并联缓冲电路。
在这种情况下，在控制第一切换开关导通之前，首先控制并联在第一切换开关两端的第一缓冲电路中的缓冲开关导通，在电容池中电容的电压上升至预定值后，再控制第一切换开关导通，之后控制第一缓冲电路中的缓冲开关断开。在控制第二切换开关导通之前，首先控制并联在第二切换开关两端的第二缓冲电路中的缓冲开关导通，在电容池中电容的电压上升至预定值后，再控制第二切换开关导通，之后控制第二缓冲电路中的缓冲开关断开。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种双向DC/DC变换器，包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第二电容以及电感，所述第一开关管的第一端与所述第一电容的第一端连接、作为所述双向DC/DC变换器的第一侧的正极，所述第二开关管的第二端与所述第一电容的第二端连接、作为所述双向DC/DC变换器的第一侧的负极，所述第三开关管的第一端与所述第二电容的第一端连接、作为所述双向DC/DC变换器的第二侧的正极，所述第四开关管的第二端与所述第二电容的第二端连接、作为所述双向DC/DC变换器的第二侧的负极，所述电感的第一端同时连接至所述第一开关管的第二端和所述第二开关管的第一端，所述电感的第二端同时连接至所述第三开关管的第二端和所述第四开关管的第一端，其特征在于，所述第一电容和所述第二电容的电容值为：所述双向DC/DC变换器的低压侧所需的滤波电容值，所述双向DC/DC变换器还包括电容池和切换组件；
所述切换组件与所述电容池、所述第一侧的正极以及所述第二侧的正极连接，在所述双向DC/DC变换器的第一侧为高压侧的情况下，所述切换组件将所述电容池与所述第一电容并联，在所述双向DC/DC变换器的第二侧为高压侧的情况下，所述切换组件将所述电容池与所述第二电容并联。
2.根据权利要求1所述的双向DC/DC变换器，其特征在于，
在所述双向DC/DC变换器的第一侧为高压侧的情况下，所述切换组件将所述电容池与所述第一电容并联，具体为：在所述第一侧与所述第二侧的电压差大于第一阈值的情况下，所述切换组件将所述电容池与所述第一电容并联；
在所述双向DC/DC变换器的第二侧为高压侧的情况下，所述切换组件将所述电容池与所述第二电容并联，具体为：在所述第一侧与所述第二侧的电压差小于第二阈值的情况下，所述切换组件将所述电容池与所述第二电容并联；
其中，所述第一阈值为正数，所述第二阈值为负数，且所述第一阈值和所述第二阈值的绝对值相同。
3.根据权利要求2所述的双向DC/DC变换器，其特征在于，
在所述第一侧与所述第二侧的电压差小于第三阈值且大于第四阈值的情况下，所述切换组件将所述电容池悬置；
在所述第一侧与所述第二侧的电压差处于所述第一阈值和所述第三阈值之间或者处于所述第二阈值和所述第四阈值之间的情况下，所述切换组件保持当前切换状态；
其中，所述第三阈值为小于所述第一阈值的正数，所述第四阈值为大于所述第二阈值的负数，且所述第三阈值和所述第四阈值的绝对值相同。
4.根据权利要求2所述的双向DC/DC变换器，其特征在于，
在所述第一侧与所述第二侧的电压差位于所述第一阈值和所述第二阈值之间的情况下，所述切换组件保持当前切换状态。
5.根据权利要求4所述的双向DC/DC变换器，其特征在于，所述切换组件包括转换型继电器；
所述转换型继电器的动触点与所述电容池的第一端连接，所述转换型继电器的第一静触点与所述第一侧的正极连接，所述转换型继电器的第二静触点与所述第二侧的正极连接；
所述电容池的第二端与所述第一侧的负极以及所述第二侧的负极连接。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的双向DC/DC变换器，其特征在于，所述切换组件包括第一切换开关和第二切换开关；
所述第一切换开关的第一端与所述电容池的第一端连接，所述第一切换开关的第二端与所述第一侧的正极连接，所述第一切换开关的控制端响应控制信号控制所述第一切换开关的第一端和第二端之间导通或断开；
所述第二切换开关的第一端与所述电容池的第一端连接，所述第二切换开关的第二端与所述第二侧的正极连接，所述第二切换开关的控制端响应控制信号控制所述第二切换开关的第一端和第二端之间导通或断开；
所述电容池的第二端与所述第一侧的负极以及所述第二侧的负极连接。
7.根据权利要求6所述的双向DC/DC变换器，其特征在于，
所述第一切换开关为IGBT、MOSFET、两个反向串联的IGBT、两个反向串联的MOSFET、双向晶闸管或者继电器；
所述第二切换开关为IGBT、MOSFET、两个反向串联的IGBT、两个反向串联的MOSFET、双向晶闸管或者继电器。
8.根据权利要求7所述的双向DC/DC变换器，其特征在于，
在所述第一切换开关为继电器的情况下，作为所述第一切换开关的继电器的主触点的两端并联第一缓冲电路或者第一二极管，其中，所述第一缓冲电路包括串联的第一缓冲开关和第一电阻，所述第一二极管的阴极与所述电容池的第一端连接、阳极连接至所述第一侧的正极；
在所述第二切换开关为继电器的情况下，作为所述第二切换开关的继电器的主触点的两端并联第二缓冲电路或者第二二极管，其中，所述第二缓冲电路包括串联的第二缓冲开关和第二电阻，所述第二二极管的阴极与所述电容池的第一端连接、阳极连接至所述第二侧的正极。
9.一种控制方法，应用于如权利要求1所述的双向DC/DC变换器，其特征在于，所述控制方法包括：
获取所述双向DC/DC变换器的第一侧和第二侧的电压值；
确定所述第一侧和所述第二侧的电压差；
根据所述电压差确定所述双向DC/DC变换器的高压侧；
在所述双向DC/DC变换器的第一侧为高压侧的情况下，控制切换组件将电容池与第一电容并联；
在所述双向DC/DC变换器的第二侧为高压侧的情况下，控制所述切换组件将所述电容池与第二电容并联。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述电压差确定所述双向DC/DC变换器的高压侧，包括：
在所述电压差大于第一阈值的情况下，确定所述双向DC/DC变换器的第一侧为高压侧；
在所述电压差小于第二阈值的情况下，确定所述双向DC/DC变换器的第二侧为高压侧；
其中，所述第一阈值为正数，所述第二阈值为负数，且所述第一阈值和所述第二阈值的绝对值相同。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，还包括：
在所述第一侧与所述第二侧的电压差小于第三阈值且大于第四阈值的情况下，控制所述切换组件将所述电容池悬置；
在所述第一侧与所述第二侧的电压差处于所述第一阈值和所述第三阈值之间或者处于所述第二阈值和所述第四阈值之间的情况下，控制所述切换组件保持当前切换状态；
其中，所述第三阈值为小于所述第一阈值的正数，所述第四阈值为大于所述第二阈值的负数，且所述第三阈值和所述第四阈值的绝对值相同。
12.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，还包括：
在所述第一侧与所述第二侧的电压差位于所述第一阈值和所述第二阈值之间的情况下，控制所述切换组件保持当前切换状态。
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