專利名稱：燃料電池電動轎車用dc/dc變換器升壓和降壓主電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流-直流變換器，特別涉及一種燃料電池電動轎車用DC/DC變換器主電路。
背景技術(shù)：
隨著燃料電池技術(shù)的發(fā)展，燃料電池電動汽車進(jìn)入快速的發(fā)展階段。由于燃料電池較軟的輸出特性，不能滿足汽車機動性的要求，因此在燃料電池和汽車驅(qū)動器中增加DC/DC變換器，改善燃料電池的輸出特性。DC/DC變換器是燃料電池電動汽車的主要零部件之一。DC/DC變換器在燃料電池電動汽車中的工作原理框圖如圖1所示，燃料電池產(chǎn)生的電能經(jīng)過DC/DC變換器后給電機及驅(qū)動器供電，箭頭的方向表示能量流動方向，為了改善電動汽車瞬時功率的輸出特性，在DC/DC變換器輸出端增加輔助電池。
燃料電池電動轎車用DC/DC變換器原理框圖如下圖2所示，功率器件、電感器、電容器構(gòu)成DC/DC變換器的主電路，由單片機控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，輸出直流電壓經(jīng)過主電路后升壓或者降壓。而主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的控制方案直接影響著DC/DC變換器的體積、重量、轉(zhuǎn)換效率等技術(shù)指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為滿足燃料電池電動轎車用DC/DC變換器高功率密度、高效率的要求，提供一種燃料電池電動轎車用DC/DC變換器升壓和降壓主電路。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種燃料電池電動轎車用DC/DC變換器升壓主電路，包括一個或多個電容器，一個電感器、一個二極管，所述電容器并聯(lián)于所述主電路上，所述二極管和所述電感器串聯(lián)于所述主電路上，在所述主電路上還連有多個功率開關(guān)器件，所述功率開關(guān)器件的集電極、發(fā)射極、基極分別與所述電感器的輸出端、所述主電路的負(fù)極和控制電路相連。所述功率開關(guān)器件可以是絕緣柵雙極晶體管。此外，在所述功率開關(guān)器件的集電極與發(fā)射極之間還可設(shè)有RC換相過電壓抑制器和設(shè)置于所述主電路上的過電壓抑制器。
一種燃料電池電動轎車用DC/DC變換器降壓主電路，包括一個或多個電容器，一個電感器、一個二極管，所述電容器并聯(lián)于所述主電路上，所述二極管和所述電感器串聯(lián)于所述主電路上，在所述主電路上還連有多個功率開關(guān)器件，所述功率開關(guān)器件的集電極、發(fā)射極、基極分別與所述主電路的正極、所述電感器的輸入端和控制電路相連。所述功率開關(guān)器件可以是絕緣柵雙極晶體管。此外在所述功率開關(guān)器件的集電極與發(fā)射極之間還可設(shè)有RC換相過電壓抑制器和設(shè)置于所述主電路上的過電壓抑制器。
本發(fā)明的有益效果是電能轉(zhuǎn)換效率高，與隔離式主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，非隔離式減少了中間環(huán)節(jié)，本DC/DC變換器的電能轉(zhuǎn)換效率高達(dá)96％以上。降低了DC/DC變換器的制造成本，大功率電力電子模塊和電感器是變換器主電路最重要的元器件。一般大功率電力電子模塊的允許工作頻率低于脈動直流電感器的高效工作頻率。本發(fā)明將多個大功率電力電子模塊配合一個電感器工作，充分發(fā)揮了各元器件的性能，降低了DC/DC變換器的制造成本。降低、減少DC/DC變換器的重量和體積，DC/DC變換器的重量和體積有相當(dāng)一部分來自電感器。本成果可有效提高變換器的工作頻率，使電感器在高效工作頻率下工作，并使DC/DC變換器所需的電感量下降，降低了電感器的體積和重量。降低了由電感器產(chǎn)生的的工作噪音，由于本發(fā)明提高了電感器的工作頻率，此頻率已超出人耳所能辨別的聲波頻率，實現(xiàn)了DC/DC變換器靜音工作。


圖1為DC/DC變換器在燃料電池電動汽車的工作原理框2為燃料電池電動轎車用DC/DC變換器原理框3為升壓型DC/DC變換器圖4為降壓型DC/DC變換器具體實施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
如圖3所示，一種燃料電池電動轎車用DC/DC變換器升壓主電路，包括兩個不同類型的電容器C1和C2、電感器Ls、二極管Ds，所述電容器C1和C2并聯(lián)于所述主電路上，所述二極管Ds和所述電感器Ls串聯(lián)于所述主電路上，在所述主電路上還連有兩個功率開關(guān)器件S1和S2，所述功率開關(guān)器件的集電極、發(fā)射極、基極分別與所述電感器Ls的輸出端、所述主電路的負(fù)極和控制電路相連。所述控制電路由電壓電流檢測電路、控制環(huán)節(jié)和驅(qū)動電路組成。所述功率開關(guān)器件為絕緣柵雙極晶體管。在所述功率開關(guān)器件的集電極與發(fā)射極之間還設(shè)有RC換相過電壓抑制器和設(shè)置于所述主電路上的過電壓抑制器RV。
如圖4所示，一種燃料電池電動轎車用DC/DC變換器降壓主電路，包括兩個不同類型的電容器C1和C2、電感器Ls、二極管Ds，所述電容器C1和C2并聯(lián)于所述主電路上，所述二極管Ds和所述電感器Ls串聯(lián)于所述主電路上，在所述主電路上還連有兩個功率開關(guān)器件要S1和S2，所述功率開關(guān)器件的集電極、發(fā)射極、基極分別與所述所述主電路的正極、電感器Ls的輸出端和控制電路相連。所述控制電路由電壓電流檢測電路、控制環(huán)節(jié)和驅(qū)動電路組成。所述功率開關(guān)器件為絕緣柵雙極晶體管。在所述功率開關(guān)器件的集電極與發(fā)射極之間還設(shè)有RC換相過電壓抑制器設(shè)置于所述主電路上的過電壓抑制器RV。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池電動轎車用DC/DC變換器升壓主電路，包括電容器、電感器、二極管，所述電容器并聯(lián)于所述主電路上，所述二極管和所述電感器串聯(lián)于所述主電路上，其特征在于在所述主電路上還連有多個功率開關(guān)器件，所述功率開關(guān)器件的集電極、發(fā)射極、基極分別與所述電感器的輸出端、所述主電路的負(fù)極和控制電路相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池電動轎車用DC/DC變換器升壓主電路，其特征在于所述功率開關(guān)器件為絕緣柵雙極晶體管。
3.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池電動轎車用DC/DC變換器升壓主電路，其特征在于在所述功率開關(guān)器件的集電極與發(fā)射極之間還設(shè)有RC換相過電壓抑制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池電動轎車用DC/DC變換器升壓主電路，其特征在于在所述主電路上還設(shè)有過電壓抑制器。
5.一種燃料電池電動轎車用DC/DC變換器降壓主電路，包括一個或多個電容器，一個電感器，二極管，所述電容器并聯(lián)于所述主電路上，所述二極管和所述電感器串聯(lián)于所述主電路上，其特征在于在所述主電路上還連有多個功率開關(guān)器件，所述功率開關(guān)器件的集電極、發(fā)射極、基極分別與所述主電路的正極、所述電感器的輸入端和控制電路相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池電動轎車用DC/DC變換器降壓主電路，其特征在于所述功率開關(guān)器件為絕緣柵雙極晶體管。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池電動轎車用DC/DC變換器升壓主電路，其特征在于在所述功率開關(guān)器件的集電極與發(fā)射極之間還設(shè)有RC換相過電壓抑制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池電動轎車用DC/DC變換器升壓主電路，其特征在于在所述主電路上還設(shè)有過電壓抑制器。
全文摘要
一種燃料電池電動轎車用DC/DC變換器升壓和降壓主電路，包括多個功率開關(guān)器件(IGBT)，還有二極管、電容器、電感器，電感器可以選用高頻低損耗的電感器，電容器具有高壽命的電容器，所述電容器并聯(lián)于所述主電路上，所述電感器串聯(lián)于所述主電路上。所述功率開關(guān)器件可以是低損耗大功率的絕緣柵雙極晶體管。當(dāng)為升壓主電路時，所述功率開關(guān)器件并聯(lián)于主電路上。當(dāng)為降壓主電路時，所述功率開關(guān)器件串聯(lián)于主電路上。采用本技術(shù)方案可以使DC/DC變換器具有電能轉(zhuǎn)換效率高、制造成本低、重量和體積小，工作噪音小的優(yōu)點。
文檔編號H02M3/155GK1630174SQ20041006705
公開日2005年6月22日 申請日期2004年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月11日
發(fā)明者康勁松, 姚勇濤, 陶生桂 申請人:同濟大學(xué)