CN109600036A - 电源转换器、电源转换***及电源转换器的控制方法 - Google Patents
电源转换器、电源转换***及电源转换器的控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本申请提供一种电源转换器、电源转换***及电源转换器的控制方法。电源转换器包含电源转换电路、高压电压控制电路、低压电压控制电路以及驱动电路。电源转换电路用以自高压侧接收高压直流电压并将高压直流电压转换为低压直流电压输出至低压侧。高压电压控制电路电性耦接于高压侧,用以检测高压直流电压并根据高压直流电压输出第一控制信号。低压电压控制电路电性耦接于低压侧,用以检测低压直流电压并根据低压直流电压输出第二控制信号。驱动电路用以选择性地根据第一或第二控制信号输出驱动信号驱动电源转换电路。
Description
技术领域
本申请涉及一种电源转换***,尤其涉及一种车用电源转换***。
背景技术
近来,随着环保意识的普及,开发以电能作为动力来源的电动车(ElectricVehicle,EV)或油电混合車(Hybrid Electric Vehicle,HEV)取代以化石燃料作为动力的传统车辆,逐渐成为汽车领域内的重要目标。
然而,当车用电力***当中的发电机端与负载端供需不平衡时,会因为电压不稳启动过压或欠压保护机制,使得电力***停止工作,导致***可靠度下降,车辆无法行驶等问题发生。
发明内容
本公开内容的一实施方式为一种电源转换器。电源转换器包含电源转换电路、高压电压控制电路、低压电压控制电路以及驱动电路。电源转换电路用以自一高压侧接收一高压直流电压并将该高压直流电压转换为一低压直流电压输出至一低压侧。高压电压控制电路电性耦接于该高压侧,用以检测该高压直流电压并根据该高压直流电压输出一第一控制信号。低压电压控制电路电性耦接于该低压侧,用以检测该低压直流电压并根据该低压直流电压输出一第二控制信号。驱动电路用以选择性地根据该第一控制信号或该第二控制信号输出一驱动信号驱动该电源转换电路。
在部分实施例中,该高压电压控制电路更用以自一处理电路接收一高压电压命令,以根据该高压电压命令输出该第一控制信号至该驱动电路,使得该驱动电路控制该高压直流电压稳定在相应的一目标电压值。
在部分实施例中,该高压电压控制电路包含:一第一分压电路,用以对该高压直流电压进行分压以输出一第一电压检测信号;一第一补偿电路,电性耦接于该第一分压电路与该驱动电路之间,用以接收该第一电压检测信号;以及一第一比较放大器,该第一比较放大器的一第一端用以接收该高压电压命令,该第一比较放大器的一第二端电性耦接于该第一补偿电路,该第一比较放大器的一输出端电性耦接于该驱动电路。
在部分实施例中,该低压电压控制电路更用以自一处理电路接收一低压电压命令,以根据该低压电压命令输出该第二控制信号至该驱动电路,使得该驱动电路控制该低压直流电压稳定在相应的一目标电压值。
在部分实施例中,该低压电压控制电路包含:一第二分压电路,用以对该低压直流电压进行分压以输出一第二电压检测信号;一第二补偿电路,电性耦接于该第二分压电路与该驱动电路之间,用以接收该第二电压检测信号;以及一第二比较放大器,该第二比较放大器的一第一端用以接收该低压电压命令,该第二比较放大器的一第二端电性耦接于该第二补偿电路,该第二比较放大器的一输出端电性耦接于该驱动电路。
在部分实施例中,电源转换器还包含:一输出电流控制电路,电性耦接于该低压侧,用以检测该电源转换电路的一输出电流,并自一处理电路接收一输出电流命令,并根据该输出电流与该输出电流命令输出一第三控制信号。
在部分实施例中,该输出电流控制电路包含:一电流检测电路,用以根据该输出电流输出一输出电流检测信号;一第三补偿电路,电性耦接于该电流检测电路与该驱动电路之间,用以接收该输出电流检测信号;以及一第三比较放大器,该第三比较放大器的一第一端用以接收该输出电流命令,该第三比较放大器的一第二端电性耦接于该第三补偿电路,该第三比较放大器的一输出端电性耦接于该驱动电路。
本公开内容的另一实施方式为一种电源转换***。电源转换***包含直流发电机、电源转换电路、高压电压控制电路、低压电压控制电路、处理电路以及驱动电路。直流发电机用以输出一高压直流电压。电源转换电路的一高压侧电性耦接该直流发电机,用以将该高压直流电压转换为一低压直流电压输出至该电源转换电路的一低压侧。高压电压控制电路电性耦接于该高压侧,用以检测该高压直流电压并相应输出一第一控制信号。低压电压控制电路电性耦接于该低压侧,用以检测该低压直流电压并相应输出一第二控制信号。处理电路用以分别输出一高压电压命令与一低压电压命令至该高压电压控制电路与该低压电压控制电路,以控制该高压电压控制电路及该低压电压控制电路是否启动。驱动电路,用以选择性地根据该第一控制信号或该第二控制信号输出一驱动信号驱动该电源转换电路。
在部分实施例中,高压电压控制电路包含:一第一分压电路,用以对该高压直流电压进行分压以输出一第一电压检测信号;一第一补偿电路,电性耦接于该第一分压电路与该驱动电路之间,用以接收该第一电压检测信号;以及一第一比较放大器,该第一比较放大器的一第一端用以接收该高压电压命令,该第一比较放大器的一第二端电性耦接于该第一补偿电路,该第一比较放大器的一输出端电性耦接于该驱动电路。
在部分实施例中,该低压电压控制电路包含:一第二分压电路,用以对该低压直流电压进行分压以输出一第二电压检测信号;一第二补偿电路,电性耦接于该第二分压电路与该驱动电路之间,用以接收该第二电压检测信号;以及一第二比较放大器,该第二比较放大器的一第一端用以接收该低压电压命令,该第二比较放大器的一第二端电性耦接于该第二补偿电路,该第二比较放大器的一输出端电性耦接于该驱动电路。
在部分实施例中,电源转换***还包含:一高压侧储能装置,电性耦接于该直流发电机以及该电源转换电路的该高压侧。于该高压侧储能装置与该直流发电机解联或发生异常时,该处理电路用以输出相应的该高压电压命令控制该高压电压控制电路根据该高压电压命令输出该第一控制信号至该驱动电路,使得该驱动电路控制该高压直流电压稳定在相应的一目标电压值。
在部分实施例中,于该高压侧储能装置与该直流发电机解联或发生异常时,该处理电路更用以输出相应的该低压电压命令控制该低压电压控制电路关闭。
在部分实施例中,电源转换***还包含:一输出电流控制电路,电性耦接于该低压侧,用以检测该电源转换电路的一输出电流,并根据该输出电流输出一第三控制信号。该处理电路用以输出一输出电流命令,以控制该输出电流控制电路是否启动,该驱动电路更用以选择性地根据该第一控制信号、该第二控制信号或该第三控制信号输出该驱动信号。
在部分实施例中,于该高压侧储能装置操作正常时,该处理电路用以输出相应的该高压电压命令、该低压电压命令与该输出电流命令,以控制该低压电压控制电路与该输出电流控制电路其中的一者启动。
在部分实施例中,于该低压电压控制电路启动时,该低压电压控制电路用以根据该低压电压命令输出该第二控制信号至该驱动电路,使得该驱动电路控制该低压直流电压稳定在相应的一目标电压值,该输出电流控制电路根据相应的该输出电流命令关闭。
在部分实施例中,于该输出电流控制电路启动时,该输出电流控制电路用以根据该输出电流命令输出该第三控制信号至该驱动电路,使得该驱动电路控制该输出电流稳定在相应的一目标电流值,该低压电压控制电路根据相应的该低压电压命令关闭。
在部分实施例中,于该高压侧储能装置操作正常时,该高压电压控制电路根据相应的该高压电压命令关闭。
在部分实施例中,该输出电流控制电路包含:一电流检测电路,用以根据该输出电流输出一输出电流检测信号;一第三补偿电路,电性耦接于该电流检测电路与该驱动电路之间,用以接收该输出电流检测信号;以及一第三比较放大器,该第三比较放大器的一第一端用以接收该输出电流命令,该第三比较放大器的一第二端电性耦接于该第三补偿电路,该第三比较放大器的一输出端电性耦接于该驱动电路。
本公开内容的又一实施方式为一种电源转换器的控制方法。电源转换器的控制方法包含:由一电源转换电路,将一高压侧的一高压直流电压转换为一低压直流电压输出至一低压侧;由一处理电路,选择性地启动电性耦接于该高压侧的一高压电压控制电路或电性耦接于该低压侧的一低压电压控制电路;于该高压电压控制电路启动时,通过该高压电压控制电路,检测该高压直流电压并相应输出一第一控制信号;于该低压电压控制电路启动时,通过该低压电压控制电路,检测该低压直流电压并相应输出一第二控制信号;以及由一驱动电路,根据该第一控制信号或该第二控制信号输出一驱动信号驱动该电源转换电路,以相应于该第一控制信号控制该高压直流电压,或相应于该第二控制信号控制该低压直流电压。
在部分实施例中,电源转换器的控制方法还包含:于耦接于该高压侧的一高压侧储能装置与一直流发电机解联或发生异常时,通过该处理电路输出相应的一高压电压命令至该高压电压控制电路;由该高压电压控制电路,根据该高压电压命令输出该第一控制信号至该驱动电路;以及由该驱动电路,根据该第一控制信号控制该高压直流电压稳定在相应的一目标电压值。
附图说明
图1为根据本申请部分实施例所绘示的电源转换***的示意图。
图2A与图2B分别为根据本公开内容部分实施例所绘示的电源转换器的操作示意图。
图3为根据本申请其他部分实施例所绘示的电源转换***的示意图。
图4A~图4C分别为根据本公开内容部分实施例所绘示的电源转换器的操作示意图。
图5为根据本公开内容部分实施例所绘示的电源转换器的控制方法的流程图。
附图标记说明:
100 电源转换***
110 直流发电机
120 电源转换器
122 电源转换电路
124 高压电压控制电路
126 低压电压控制电路
127 输出电流控制电路
128 驱动电路
130 高压侧储能装置
140 处理电路
150 低压侧储能装置
170 低压负载装置
210、230RC 滤波电路
220、260 分压电路
240、280、290 补偿电路
270 电流检测电路
900 控制方法
S910、S920、S930、S940、S950 步骤
V1 高压直流电压
V2 低压直流电压
R1~R10 电阻
OP1~OP3 比较放大器
D1、D2、D3 整流元件
Io 输出电流
PWM 驱动信号
CT1~CT3 控制信号
HVcmd、HVdis 高压电压命令
LVcmd、LVdis 低压电压命令
Icmd、Idis 输出电流命令
Vd1、Vd2 电压检测信号
Vd3 输出电流检测信号
具体实施方式
下文是举实施例配合附图说明书附图作详细说明,以更好地理解本申请的实施方式,但所提供的实施例并非用以限制本公开所涵盖的范围,而结构操作的描述非用以限制其执行的顺序,任何由元件重新组合的结构,所产生具有均等技术效果的装置,皆为本公开所涵盖的范围。此外,根据业界的标准及惯常做法,附图仅以辅助说明为目的,并未依照原尺寸作图,实际上各种特征的尺寸可任意地增加或减少以便于说明。下述说明中相同元件将以相同的符号标示来进行说明以便于理解。
在全篇说明书与权利要求所使用的用词(terms),除有特别注明外,通常具有每个用词使用在此领域中、在此公开的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本公开的用词将于下或在此说明书的别处讨论,以提供本领域技术人员在有关本公开的描述上额外的引导。
此外,在本文中所使用的用词“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等,均为开放性的用语,即意指“包含但不限于”。此外,本文中所使用的“及/或”,包含相关列举项目中一或多个项目的任意一个以及其所有组合。
于本文中,当一元件被称为“连接”或“耦接”时,可指“电性连接”或“电性耦接”。“连接”或“耦接”亦可用以表示二或多个元件间相互搭配操作或互动。此外,虽然本文中使用“第一”、“第二”、…等用语描述不同元件,该用语仅是用以区别以相同技术用语描述的元件或操作。除非上下文清楚指明,否则该用语并非特别指称或暗示次序或顺位,亦非用以限定本发明。
请参考图1。图1为根据本申请部分实施例所绘示的电源转换***100的示意图。如图1所示,在部分实施例中,电源转换***100包含直流发电机110、电源转换器120、高压侧储能装置130、处理电路140、低压侧储能装置150、以及低压负载装置170。在部分实施例中,电源转换***100可用于一电动车(Electric Vehicle,EV)或油电混合车(HybridElectric Vehicle,HEV)***当中,通过电源转换器120与处理电路140的协同操作,将高压侧的直流发电机110输出的高压直流电压V1转换为低压直流电压V2,并提供输出电流Io输出至低压侧的低压侧储能装置150以及低压负载装置170。因此,便能提供车载***中各种设备所需的电力。
举例来说,在部分实施例中,直流发电机110可输出约48V的高压直流电压V1。电源转换器120可将其转换为例如约12V的低压直流电压V2,以供应车上的车用音响***、车上电子装置如行车记录器等等的电力需求。值得注意的是,上述数值及应用仅为举例说明,并非用以限制本申请。
如图1所示,在结构上,电源转换器120包含电源转换电路122、高压电压控制电路124、低压电压控制电路126以及驱动电路128。电源转换电路122的高压侧电性耦接直流发电机110,电源转换电路122的低压侧电性耦接低压侧储能装置150以及低压负载装置170,并用以将高压直流电压V1转换为低压直流电压V2输出至电源转换电路122的低压侧。
在部分实施例中,高压电压控制电路124电性耦接于高压侧,用以检测高压直流电压V1并相应输出第一控制信号CT1。另一方面,低压电压控制电路126电性耦接于低压侧,用以检测低压直流电压V2并相应输出第二控制信号CT2。
驱动电路128电性耦接于高压电压控制电路124以及低压电压控制电路126,用以选择性地根据第一控制信号CT1或第二控制信号CT2输出驱动信号PWM驱动电源转换电路122。
具体来说,电源转换电路122可通过各种交换式直流直流(DC-DC)转换电路实现。例如,电源转换电路122可为降压式(Buck Converter)、升降两用式(Buck-BoostConverter)等等实现。驱动电路128可输出驱动信号PWM,以脉冲宽度调变方式切换电源转换电路122中的切换开关导通与关断。因此,通过调整驱动信号PWM的责任周期,便可控制完整周期中电源转换电路122中的切换开关导通的时间长度,进而控制电源转换器120的操作。
在部分实施例中,于同一时点,高压电压控制电路124以及低压电压控制电路126两者仅会有其中一者启动。换言之,当高压电压控制电路124启动并输出第一控制信号CT1时,低压电压控制电路126相应关闭。另一方面,当低压电压控制电路126启动并输出第二控制信号CT2时,高压电压控制电路124相应关闭。
值得注意的是,在其他部分实施例中,驱动电路128亦可以其他方式实现选择性地接收第一控制信号CT1或第二控制信号CT2。虽然在图1所示实施例中,高压电压控制电路124以及低压电压控制电路126彼此共点耦接于驱动电路128,但在其他部分实施例中,电源转换器120亦可设置切换器,并通过切换器选择性将第一控制信号CT1与第二控制信号CT2当中的一者输出至驱动电路128。在其他部分实施例中,驱动电路128亦可通过不同脚位分别接收第一控制信号CT1与第二控制信号CT2,并通过驱动电路128的内部电路判断根据何者调整驱动信号PWM的责任周期。因此,图1仅为本公开内容其中一种可能的实现方式,并非用以限制本申请。
如图1所示,电源转换***100可通过处理电路140控制高压电压控制电路124与低压电压控制电路126何者启动何者关闭,并根据相应的命令值对高压直流电压V1的电压电平,或是低压直流电压V2的电压电平进行控制。
具体来说,处理电路140电性连接于高压电压控制电路124与低压电压控制电路126。处理电路140分别输出高压电压命令HVcmd与低压电压命令LVcmd至高压电压控制电路124与低压电压控制电路126,以控制高压电压控制电路124及低压电压控制电路126是否启动。
如图1所示,电源转换器120的高压侧与低压侧可分别耦接高压侧储能装置130、低压侧储能装置150以进行必要的电力补偿。在部分实施例中,高压侧储能装置130、低压侧储能装置150可由储能电池实现。举例来说,低压侧储能装置150电性耦接于低压负载装置170以及电源转换电路122的低压侧。当低压负载装置170处于轻载时,低压侧储能装置150可吸收电源转换器120输出的额外电力。如此一来,当低压负载装置170处于重载时或是电源转换器120不足以供应低压负载装置170所需的电力时,低压侧储能装置150便可输出所储存的电力至低压负载装置170,以维持电力***上的供需平衡。
相似地,高压侧储能装置130电性耦接于直流发电机110以及电源转换电路122的高压侧。因此,高压侧储能装置130亦可针对直流发电机110输出至电源转换器120的电力进行调节,以维持高压侧上高压直流电压V1的稳定。
然而,当高压侧储能装置130与直流发电机110解联或发生异常时,高压侧储能装置130无法调节高压侧上的高压直流电压V1。举例来说,在极低温环境下。高压电池可能因为低温导致无法工作。在此状况下,若低压侧的负载端剧烈变动,直流发电机110的响应较慢,不足以及时调整发电机的输出电力,容易导致高压侧上的高压直流电压V1过电压、欠电压,或是高压侧的电流过电流等情况发生,使得保护回路相应动作,进而导致***操作异常,例如电源***停止工作等情况发生。
为了避免上述情况发生,在本公开内容部分实施例中,于高压侧储能装置130与直流发电机110解联或发生异常时,处理电路140可输出相应的高压电压命令HVcmd控制高压电压控制电路124根据高压电压命令HVcmd输出第一控制信号CT1至驱动电路128,使得驱动电路128控制高压直流电压V1稳定在相应的目标电压值。因此,便可避免过电压或过电流保护机制启动。
为便于说明起见,电源转换器120与处理电路140的协同操作将搭配图2A与图2B进行说明。请参考图2A与图2B。图2A与图2B分别为根据本公开内容部分实施例所绘示的电源转换器120的操作示意图。
如图2A与图2B所示,在部分实施例中,高压电压控制电路124包含分压电路220、补偿电路240、比较放大器OP1以及整流元件D1。在结构上,分压电路220电性耦接于高压侧,用以对高压直流电压V1进行分压以输出电压检测信号Vd1。举例来说,分压电路220可包含彼此串联的分压电阻R1、R2。通过选用分压电阻R1、R2适当的阻值,分压电路220便可进行分压并输出具有适当电压范围的电压检测信号Vd1,以供后级电路的操作。
在部分实施例中,补偿电路240电性耦接于分压电路220与驱动电路128之间,用以接收电压检测信号Vd1。比较放大器OP1的第一端(如:负极端)电性耦接于处理电路140,用以接收高压电压命令HVcmd。比较放大器OP1的第二端(如:正极端)电性耦接于补偿电路240。比较放大器OP1的输出端通过整流元件D1电性耦接于驱动电路128,用以输出第一控制信号CT1。
在部分实施例中,整流元件D1可由二极管单元实现。如图2A、图2B所示,整流元件D1的阳极端耦接于驱动电路128,整流元件D1的阴极端耦接于比较放大器OP1的输出端。
如图中所示,补偿电路240可包含电阻R3以及电阻R4,但本公开内容并不以此为限。在其他实施例中,补偿电路240可包含以各种形式电性连接的电阻器及电容器以形成RC电路。在图2A、图2B所示实施例中,电阻R3的一端电性耦接于分压电路220,另一端电性耦接于比较放大器OP1的第二端(如:正极端)。电阻R4的一端电性耦接于比较放大器OP1的第二端(如:正极端),另一端电性耦接于比较放大器OP1的输出端。
相似地,在部分实施例中,低压电压控制电路126亦可包含相应的分压电路260、补偿电路280以及比较放大器OP2。在结构上,分压电路260电性耦接于低压侧,用以对低压直流电压V2进行分压以输出电压检测信号Vd2。举例来说,分压电路260可包含彼此串联的分压电阻R5、R6。通过选用分压电阻R5、R6适当的阻值,分压电路260便可进行分压并输出具有适当电压范围的电压检测信号Vd2,以供后级电路的操作。
在部分实施例中,补偿电路280电性耦接于分压电路260与驱动电路128之间,用以接收电压检测信号Vd2。比较放大器OP2的第一端(如:正极端)电性耦接于处理电路140,用以接收低压电压命令LVcmd。比较放大器OP2的第二端(如:负极端)电性耦接于补偿电路280。比较放大器OP2的输出端通过整流元件D2电性耦接于驱动电路128,用以输出第二控制信号CT2。
在部分实施例中,整流元件D2可由二极管单元实现。如图2A、图2B所示,整流元件D2的阳极端耦接于驱动电路128,整流元件D2的阴极端耦接于比较放大器OP2的输出端。
如图中所示,补偿电路280可包含电阻R7以及电阻R8,但本公开内容并不以此为限。与补偿电路240相似,在其他实施例中,补偿电路280亦可包含以各种形式电性连接的电阻器及电容器以形成RC电路。在图2A、图2B所示实施例中,电阻R7的一端电性耦接于分压电路260,另一端电性耦接于比较放大器OP2的第二端(如:负极端)。电阻R8的一端电性耦接于比较放大器OP2的第二端(如:负极端),另一端电性耦接于比较放大器OP2的输出端。
如图2A所示,在操作上,于高压侧储能装置130与直流发电机110解联或发生异常时,处理电路140可输出相应的高压电压命令HVcmd。此时,高压电压控制电路124可自处理电路140接收高压电压命令HVcmd,以根据高压电压命令HVcmd输出第一控制信号CT1至驱动电路128,使得驱动电路128控制高压直流电压V1稳定在相应的目标电压值。
具体来说,如图2A所示,高压电压命令HVcmd可先通过RC滤波电路210进行滤波。经滤波后的高压电压命令HVcmd作为高压电压控制电路124的参考电压输入比较放大器OP1的负极端。如此一来,比较放大器OP1便可根据正极端与负极端的电压误差信号,搭配补偿电路240输出控制信号CT1至驱动电路128。
举例来说,在部分实施例中,比较放大器OP1的输出端电性耦接至驱动电路128的Vcomp脚位。当高压直流电压V1因后端负载减轻而相应提高时,分压反馈的电压检测信号Vd1亦相应提高。此时Vcomp脚位的电压值相应提高,使得驱动电路128输出的驱动信号PWM的责任周期提高。如此一来,电源转换器120的输出功率随之提高,便可将能量输往后级的低压侧储能装置150,以控制高压直流电压V1不会进一步升高导致过电压保护机制启动。
相应地,此时处理电路140输出相应的低压电压命令LVdis控制低压电压控制电路126关闭。举例来说,此时低压电压命令LVdis可设为相应于最大输出电压的电压命令。如此一来,低压电压控制电路126内的电路便不会动作影响Vcomp脚位的电压值。
另一方面,如图2B所示,在操作上,于高压侧储能装置130操作正常时,处理电路140可输出相应的低压电压命令LVcmd。此时,低压电压控制电路126可自处理电路140接收低压电压命令LVcmd,以根据低压电压命令LVcmd输出第二控制信号CT2至驱动电路128,使得驱动电路128控制低压直流电压V2稳定在相应的目标电压值。
具体来说,如图2B所示,低压电压命令LVcmd可先通过RC滤波电路230进行滤波。经滤波后的低压电压命令LVcmd作为低压电压控制电路126的参考电压输入比较放大器OP2的正极端。如此一来,比较放大器OP2便可根据正极端与负极端的电压误差信号,搭配补偿电路280输出控制信号CT2至驱动电路128。
举例来说,在部分实施例中,比较放大器OP2的输出端电性耦接至驱动电路128的Vcomp脚位。当低压直流电压V2提高时,分压反馈的电压检测信号Vd2亦相应提高。由于反馈的电压检测信号Vd2乃是输出至比较放大器OP2的负极端,此时Vcomp脚位的电压值相应降低,使得驱动电路128输出的驱动信号PWM的责任周期降低。如此一来,低压直流电压V2便随之下降,以将低压直流电压V2控制在相应于低压电压命令LVcmd的电压电平。
相应地,此时处理电路140输出高压电压命令HVdis,以控制高压电压控制电路124根据相应的高压电压命令HVdis关闭。举例来说,此时高压电压命令HVdis可设为零。如此一来,高压电压控制电路124内的电路便不会动作影响Vcomp脚位的电压值。
此外,如图中所示,由于整流元件D1、D2分别反接于比较放大器OP1、OP2,高压电压控制电路124与低压电压控制电路126于操作时不会相互干扰影响,导致异常操作发生。具体来说,进行高压电压控制时,高压电压控制电路124可通过整流元件D1、分压电路220与补偿电路240所形成的电流路径自驱动电路128导通电流,以搭配高压电压命令HVcmd控制Vcomp脚位的电压值。
相似地,进行低压电压控制时,低压电压控制电路126可通过整流元件D2、分压电路260与补偿电路280所形成的电流路径自驱动电路128导通电流,以搭配低压电压命令LVcmd控制Vcomp脚位的电压值。由于整流元件D1、D2彼此反接,因此高压电压控制电路124与低压电压控制电路126之间不会产生电流路径导致干扰。值得注意的是,在其他部分实施例中,若高压电压控制电路124与低压电压控制电路126并非共点,驱动电路128以其他方式选择控制模式时,比较放大器OP1、OP2的输出端亦可直接耦接至切换器或驱动电路128的不同脚位,而不需通过整流元件D1、D2避免信号干扰。因此,图2A、图2B所绘示的电路仅为示例,并非用以限制本申请。
如此一来,处理电路140便可分别输出高压电压命令与低压电压命令,以控制高压电压控制电路124与低压电压控制电路126是否启动。
于高压电压控制电路124启动时,电源转换器120通过高压电压控制电路124检测高压直流电压V1并相应输出第一控制信号CT1,使得驱动电路128根据第一控制信号CT1输出驱动信号PWM驱动电源转换电路122,以相应于第一控制信号CT1控制高压直流电压V1。于低压电压控制电路126启动时,电源转换器120通过低压电压控制电路126检测低压直流电压V2并相应输出第二控制信号CT2,使得驱动电路128根据第二控制信号CT2输出驱动信号PWM驱动电源转换电路122,以相应于第二控制信号CT2控制低压直流电压V2。
因此,便能于高压侧储能装置130与直流发电机110解联或发生异常时,将高压直流电压V1稳定在相应的目标电压值,避免高压直流电压V1超出安全范围导致***的误操作。
请参考图3。图3为根据本申请其他部分实施例所绘示的电源转换***100的示意图。于图3中,与图1的实施例有关的相似元件是以相同的参考标号表示以便于理解,且相似元件的具体原理已于先前段落中详细说明,若非与图3的元件间具有协同运作关系而必要介绍者,于此不再赘述。
如图3所示,和图1的实施例相比,在部分实施例中,电源转换器120可进一步包含输出电流控制电路127。输出电流控制电路127电性耦接于低压侧,用以检测电源转换电路122的输出电流Io,并根据输出电流Io输出第三控制信号CT3。在本实施例中,驱动电路128更用以选择性地根据第一控制信号CT1、第二控制信号CT2或第三控制信号CT3输出驱动信号PWM。
具体来说,在本实施例中,处理电路140更用以输出一输出电流命令Icmd,以控制输出电流控制电路127是否启动。因此,电源转换器120便可根据处理电路140的控制,操作在高压电压控制模式、低压电压控制模式,或是输出电流控制模式三者当中的任一者,以根据当前的***状态进行相应控制。
如先前实施例所述,于高压侧储能装置130与直流发电机110解联或发生异常时,电源转换器120可操作在高压电压控制模式。另一方面,于高压侧储能装置130操作正常时,处理电路140可根据实际需求控制电源转换器120操作在低压电压控制模式或是输出电流控制模式。
为便于说明起见,电源转换器120与处理电路140的协同操作将搭配图4A~图4C进行说明。请参考图4A~图4C。图4A~图4C分别为根据本公开内容部分实施例所绘示的电源转换器120的操作示意图。于图4A~图4C中,与图2A、图2B的实施例有关的相似元件是以相同的参考标号表示以便于理解,且相似元件的具体原理已于先前段落中详细说明,若非与图4A~图4C的元件间具有协同运作关系而必要介绍者,于此不再赘述。
如图4A~图4C所示,在部分实施例中,输出电流控制电路127包含电流检测电路270、补偿电路290、比较放大器OP3以及整流元件D3。电流检测电路270电性耦接于低压侧,用以根据输出电流Io输出一输出电流检测信号Vd3。举例来说,在部分实施例中,电流检测电路270可通过电流检测电阻实现。
补偿电路290电性耦接于电流检测电路270与驱动电路128之间,用以接收输出电流检测信号Vd3。比较放大器OP3的第一端用以接收输出电流命令Icmd,比较放大器OP3的第二端电性耦接于补偿电路290,比较放大器OP3的输出端通过整流元件D3电性耦接于驱动电路128。如先前实施例所述,在部分实施例中,整流元件D3可由二极管单元实现。如图4A~图4C~图4C所示,整流元件D3的阳极端耦接于驱动电路128,整流元件D3的阴极端耦接于比较放大器OP3的输出端。换言之,整流元件D1、D2、D3的阳极端彼此耦接,以确保输出电流控制电路127与高压电压控制电路124与低压电压控制电路126之间不会产生电流路径导致干扰。由于整流元件D3的操作与先前实施例中整流元件D1、D2的操作相似,故其细节不再于此赘述。
如图中所示,补偿电路290可包含电阻R9以及电阻R10,但本公开内容并不以此为限。在其他实施例中,补偿电路290可包含以各种形式电性连接的电阻器及电容器以形成RC电路。电阻R9的一端电性耦接于电流检测电路270,另一端电性耦接于比较放大器OP3的第二端(如:负极端)。电阻R10的一端电性耦接于比较放大器OP3的第二端(如:负极端),另一端电性耦接于比较放大器OP3的输出端。
如图4A所示,于高压侧储能装置130与直流发电机110解联或发生异常时,电源转换器120可操作在高压电压控制模式。此时,处理电路140输出高压电压命令HVcmd,使得比较放大器OP1根据正极端与负极端的电压误差信号,搭配补偿电路240输出控制信号CT1至驱动电路128。
相应地,此时处理电路140输出相应的低压电压命令LVdis以及输出电流命令Idis控制低压电压控制电路126与输出电流控制电路127关闭。举例来说,输出电流命令Idis与低压电压命令LVdis相似,可设为相应于最大输出电流的电流命令。如此一来,低压电压控制电路126与输出电流控制电路127内的电路便不会动作影响Vcomp脚位的电压值。其具体操作细节以于先前实施例中详细说明,故于此不再赘述。
如图4B所示,于高压侧储能装置130操作正常时,电源转换器120可选择性地操作在低压电压控制模式。此时,处理电路140输出低压电压命令LVcmd,使得比较放大器OP2根据正极端与负极端的电压误差信号,搭配补偿电路280输出控制信号CT2至驱动电路128。
相应地,此时处理电路140输出相应的高压电压命令HVdis以及输出电流命令Idis控制高压电压控制电路124与输出电流控制电路127关闭。其具体操作细节以于先前实施例中详细说明,故于此不再赘述。
如图4C所示,于高压侧储能装置130操作正常时,电源转换器120亦可选择性地操作在输出电流控制模式。此时,处理电路140输出一输出电流命令Icmd,使得比较放大器OP3根据正极端与负极端的电压误差信号,搭配补偿电路290输出控制信号CT3至驱动电路128。
因此,于输出电流控制电路127启动时,输出电流控制电路127便可根据输出电流命令Icmd输出第三控制信号CT3至驱动电路128,使得驱动电路128控制输出电流Io稳定在与输出电流命令Icmd相应的目标电流值。由于输出电流控制电路127的详细操作与低压电压控制电路126中的负反馈控制大致相似,故其细节不再于此赘述。
相应地,此时处理电路140输出相应的高压电压命令HVdis以及低压电压命令LVdis控制高压电压控制电路124与低压电压控制电路126关闭。其具体操作细节已于先前实施例中详细说明,故于此不再赘述。
如此一来,在图3与图4A~图4C所示实施例中,于高压侧储能装置130与直流发电机110解联或发生异常时,处理电路140用以输出相应的高压电压命令、低压电压命令与输出电流命令,以控制高压电压控制电路124启动,低压电压控制电路126与输出电流控制电路127关闭,以将高压直流电压V1稳定在相应的目标电压值。
于高压侧储能装置130操作正常时,处理电路140用以输出相应的高压电压命令、低压电压命令与输出电流命令,以控制低压电压控制电路126与输出电流控制电路127其中的一者启动,以将低压直流电压V2稳定在相应的目标电压值,或将输出电流Io稳定在相应的目标电流值。
请参考图5。图5为根据本公开内容部分实施例所绘示的电源转换器120的控制方法900的流程图。为方便及清楚说明起见,下述电源转换器120的控制方法900是配合图1~图4C所示实施例进行说明,但不以此为限,任何本领域技术人员,在不脱离本申请的精神和范围内,当可对作各种变动与润饰。如图5所示,电源转换器120的控制方法900包含步骤S910、S920、S930、S940以及S950。
首先,在步骤S910中,由电源转换电路122,将高压侧的高压直流电压V1转换为低压直流电压V2输出至低压侧。
在步骤S920中,由处理电路140,选择性地启动电性耦接于高压侧的高压电压控制电路124或电性耦接于低压侧的低压电压控制电路126。
举例来说,在部分实施例中,于高压侧储能装置130与直流发电机110解联或发生异常时,可通过处理电路140输出相应的高压电压命令HVcmd至高压电压控制电路124启动高压电压控制电路124。
于高压电压控制电路124启动时,进入步骤S930。在步骤S930中,通过高压电压控制电路124,检测高压直流电压V1并相应输出第一控制信号CT1。举例来说,高压电压控制电路124可根据所检测的电压检测信号Vd1与高压电压命令HVcmd输出第一控制信号CT1至驱动电路128。
于低压电压控制电路126启动时,进入步骤S940。在步骤S940中,通过低压电压控制电路126,检测低压直流电压V2并相应输出第二控制信号CT2。举例来说,低压电压控制电路126可根据所检测的电压检测信号Vd2与低压电压命令LVcmd输出第二控制信号CT2至驱动电路128。
最后,在步骤S950中,由驱动电路128根据第一控制信号CT1或第二控制信号CT2输出驱动信号PWM驱动电源转换电路122,以相应于第一控制信号CT1控制高压直流电压V1,或相应于第二控制信号CT2控制低压直流电压V2。
换言之,于高压电压控制电路124启动时,在步骤S950中可由驱动电路128,根据第一控制信号CT1控制高压直流电压V1稳定在相应的目标电压值。于低压电压控制电路126启动时,在步骤S950中可由驱动电路128,根据第二控制信号CT2控制低压直流电压V2稳定在相应的目标电压值。
值得注意的是,在部分实施例中,步骤S920可进一步包含由处理电路140,选择性地启动电性耦接于高压侧的高压电压控制电路124、电性耦接于低压侧的低压电压控制电路126或电性耦接于低压侧的输出电流控制电路127。于输出电流控制电路127启动时,通过输出电流控制电路127,检测输出电流Io并相应输出第三控制信号CT3。在步骤S950中,驱动电路128更根据第三控制信号CT3输出驱动信号PWM驱动电源转换电路122,以相应于第三控制信号CT3控制输出电流Io。其具体内容以于先前段落中详细说明,故于此不再赘述。
于上述的内容中,包含示例性的步骤。然而此些步骤并不必需依序执行。在本实施方式中所提及的步骤,除特别叙明其顺序者外,均可依实际需要调整其前后顺序,甚至可同时或部分同时执行。
所属技术领域技术人员可直接了解此控制方法900如何基于上述多个不同实施例中的电源转换***100以执行该等操作及功能,故不再此赘述。
综上所述,在本公开内容各个实施例中,于高压侧储能装置130与直流发电机110解联或发生异常时,通过处理电路140输出相应的高压电压命令HVcmd控制高压电压控制电路124根据高压电压命令HVcmd输出第一控制信号CT1至驱动电路128,使得驱动电路128控制高压直流电压V1稳定在相应的目标电压值,便可避免过电压或过电流保护机制启动。如此一来,在高压电池异常失效或极低温环境导致高压电池无法工作的状况下,电源转换器120可主动稳定高压电源,确保电动车或油电混合车可以正常行驶,进而提高***可靠度。
虽然本公开内容已以实施方式公开如上,然其并非用以限定本公开内容,任何本领域技术人员,在不脱离本公开内容的精神和范围内,当可作各种变动与润饰,因此本公开内容的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
Claims (20)
1.一种电源转换器,包含:
一电源转换电路,用以自一高压侧接收一高压直流电压并将该高压直流电压转换为一低压直流电压输出至一低压侧;
一高压电压控制电路,电性耦接于该高压侧,用以检测该高压直流电压并根据该高压直流电压输出一第一控制信号;
一低压电压控制电路,电性耦接于该低压侧,用以检测该低压直流电压并根据该低压直流电压输出一第二控制信号;以及
一驱动电路,用以选择性地根据该第一控制信号或该第二控制信号输出一驱动信号驱动该电源转换电路。
2.如权利要求1所述的电源转换器,其中该高压电压控制电路更用以自一处理电路接收一高压电压命令,以根据该高压电压命令输出该第一控制信号至该驱动电路,使得该驱动电路控制该高压直流电压稳定在相应的一目标电压值。
3.如权利要求2所述的电源转换器,其中该高压电压控制电路包含:
一第一分压电路,用以对该高压直流电压进行分压以输出一第一电压检测信号;
一第一补偿电路,电性耦接于该第一分压电路与该驱动电路之间,用以接收该第一电压检测信号;以及
一第一比较放大器,该第一比较放大器的一第一端用以接收该高压电压命令,该第一比较放大器的一第二端电性耦接于该第一补偿电路,该第一比较放大器的一输出端电性耦接于该驱动电路。
4.如权利要求1所述的电源转换器,其中该低压电压控制电路更用以自一处理电路接收一低压电压命令,以根据该低压电压命令输出该第二控制信号至该驱动电路,使得该驱动电路控制该低压直流电压稳定在相应的一目标电压值。
5.如权利要求4所述的电源转换器,其中该低压电压控制电路包含:
一第二分压电路,用以对该低压直流电压进行分压以输出一第二电压检测信号;
一第二补偿电路,电性耦接于该第二分压电路与该驱动电路之间,用以接收该第二电压检测信号;以及
一第二比较放大器,该第二比较放大器的一第一端用以接收该低压电压命令,该第二比较放大器的一第二端电性耦接于该第二补偿电路,该第二比较放大器的一输出端电性耦接于该驱动电路。
6.如权利要求1所述的电源转换器,还包含:
一输出电流控制电路,电性耦接于该低压侧,用以检测该电源转换电路的一输出电流,并自一处理电路接收一输出电流命令,并根据该输出电流与该输出电流命令输出一第三控制信号;
其中该驱动电路更用以选择性地根据该第一控制信号、该第二控制信号或该第三控制信号输出该驱动信号。
7.如权利要求6所述的电源转换器,其中该输出电流控制电路包含:
一电流检测电路,用以根据该输出电流输出一输出电流检测信号;
一第三补偿电路,电性耦接于该电流检测电路与该驱动电路之间,用以接收该输出电流检测信号;以及
一第三比较放大器,该第三比较放大器的一第一端用以接收该输出电流命令,该第三比较放大器的一第二端电性耦接于该第三补偿电路,该第三比较放大器的一输出端电性耦接于该驱动电路。
8.一种电源转换***,包含:
一直流发电机,用以输出一高压直流电压;
一电源转换电路,该电源转换电路的一高压侧电性耦接该直流发电机,用以将该高压直流电压转换为一低压直流电压输出至该电源转换电路的一低压侧;
一高压电压控制电路,电性耦接于该高压侧,用以检测该高压直流电压并相应输出一第一控制信号;
一低压电压控制电路,电性耦接于该低压侧,用以检测该低压直流电压并相应输出一第二控制信号;
一处理电路,用以分别输出一高压电压命令与一低压电压命令至该高压电压控制电路与该低压电压控制电路,以控制该高压电压控制电路及该低压电压控制电路是否启动;以及
一驱动电路,用以选择性地根据该第一控制信号或该第二控制信号输出一驱动信号驱动该电源转换电路。
9.如权利要求8所述的电源转换***,其中该高压电压控制电路包含:
一第一分压电路,用以对该高压直流电压进行分压以输出一第一电压检测信号;
一第一补偿电路,电性耦接于该第一分压电路与该驱动电路之间,用以接收该第一电压检测信号;以及
一第一比较放大器,该第一比较放大器的一第一端用以接收该高压电压命令,该第一比较放大器的一第二端电性耦接于该第一补偿电路,该第一比较放大器的一输出端电性耦接于该驱动电路。
10.如权利要求8所述的电源转换***,其中该低压电压控制电路包含:
一第二分压电路,用以对该低压直流电压进行分压以输出一第二电压检测信号;
一第二补偿电路,电性耦接于该第二分压电路与该驱动电路之间,用以接收该第二电压检测信号;以及
一第二比较放大器,该第二比较放大器的一第一端用以接收该低压电压命令,该第二比较放大器的一第二端电性耦接于该第二补偿电路,该第二比较放大器的一输出端电性耦接于该驱动电路。
11.如权利要求8所述的电源转换***,还包含:
一高压侧储能装置,电性耦接于该直流发电机以及该电源转换电路的该高压侧;
其中于该高压侧储能装置与该直流发电机解联或发生异常时,该处理电路用以输出相应的该高压电压命令控制该高压电压控制电路根据该高压电压命令输出该第一控制信号至该驱动电路,使得该驱动电路控制该高压直流电压稳定在相应的一目标电压值。
12.如权利要求11所述的电源转换***,其中于该高压侧储能装置与该直流发电机解联或发生异常时,该处理电路更用以输出相应的该低压电压命令控制该低压电压控制电路关闭。
13.如权利要求11所述的电源转换***,还包含:
一输出电流控制电路,电性耦接于该低压侧,用以检测该电源转换电路的一输出电流,并根据该输出电流输出一第三控制信号;
其中该处理电路用以输出一输出电流命令,以控制该输出电流控制电路是否启动,该驱动电路更用以选择性地根据该第一控制信号、该第二控制信号或该第三控制信号输出该驱动信号。
14.如权利要求13所述的电源转换***,其中于该高压侧储能装置操作正常时,该处理电路用以输出相应的该高压电压命令、该低压电压命令与该输出电流命令,以控制该低压电压控制电路与该输出电流控制电路其中的一者启动。
15.如权利要求13所述的电源转换***,其中于该低压电压控制电路启动时,该低压电压控制电路用以根据该低压电压命令输出该第二控制信号至该驱动电路,使得该驱动电路控制该低压直流电压稳定在相应的一目标电压值,该输出电流控制电路根据相应的该输出电流命令关闭。
16.如权利要求13所述的电源转换***,其中于该输出电流控制电路启动时,该输出电流控制电路用以根据该输出电流命令输出该第三控制信号至该驱动电路,使得该驱动电路控制该输出电流稳定在相应的一目标电流值,该低压电压控制电路根据相应的该低压电压命令关闭。
17.如权利要求13所述的电源转换***,其中于该高压侧储能装置操作正常时,该高压电压控制电路根据相应的该高压电压命令关闭。
18.如权利要求13所述的电源转换***,其中该输出电流控制电路包含:
一电流检测电路,用以根据该输出电流输出一输出电流检测信号;
一第三补偿电路,电性耦接于该电流检测电路与该驱动电路之间,用以接收该输出电流检测信号;以及
一第三比较放大器,该第三比较放大器的一第一端用以接收该输出电流命令,该第三比较放大器的一第二端电性耦接于该第三补偿电路,该第三比较放大器的一输出端电性耦接于该驱动电路。
19.一种电源转换器的控制方法,包含:
由一电源转换电路,将一高压侧的一高压直流电压转换为一低压直流电压输出至一低压侧;
由一处理电路,选择性地启动电性耦接于该高压侧的一高压电压控制电路或电性耦接于该低压侧的一低压电压控制电路;
于该高压电压控制电路启动时,通过该高压电压控制电路,检测该高压直流电压并相应输出一第一控制信号;
于该低压电压控制电路启动时,通过该低压电压控制电路,检测该低压直流电压并相应输出一第二控制信号;以及
由一驱动电路,根据该第一控制信号或该第二控制信号输出一驱动信号驱动该电源转换电路,以相应于该第一控制信号控制该高压直流电压,或相应于该第二控制信号控制该低压直流电压。
20.如权利要求19所述的电源转换器的控制方法,还包含:
于耦接于该高压侧的一高压侧储能装置与一直流发电机解联或发生异常时,通过该处理电路输出相应的一高压电压命令至该高压电压控制电路;
由该高压电压控制电路,根据该高压电压命令输出该第一控制信号至该驱动电路;以及
由该驱动电路,根据该第一控制信号控制该高压直流电压稳定在相应的一目标电压值。
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