CN119497954A 用于dc-dc转换器的桥接模式转变和动态软启动的系统和方法及电池充电器 （博格华纳卢森堡汽车系统公司）

2025.01.06PCT/EP2023/0701542023.07.20WO2024/022941EN2024.02.01用于DC-DC转换器的桥接模式转变和动态软一种用于直流(DC)_DC转换器的系统包括变驱动器中的一个或更多个开关在操作上将桥式驱动器配置为半桥式驱动器配置和全桥式驱动器配置中的每一种，并且在DC_DC转换器输出功率的同时在半桥式驱动器配置和全桥式驱动器2其中，所述桥式驱动器中的一个或更多个开关在操作上将式驱动器配置和全桥式驱动器配置中的每一种，并且在所述DC_DC转换器输出功率的同时5.根据权利要求2至4中任一项所述的系统，其个或更多个开关的操作，以当连接到所述DC_DC转换器的电池的感测电压处于低电压区域电压区域时将所述桥式驱动器配置为全桥式且7.根据权利要求5或6所述的系统，其中将电流环路补偿器输出频率下限从最大值斜桥式整流器的电池接口处具有从约170V至约850V的电压操3通过所述PFC转换器提供所述AC功率作为控制所述桥式驱动器中的一个或更多个开关，以将所述桥式驱动器配置和全桥式驱动器配置中的每一种，并且在所述DC_DC转换器输出功率的同时在半桥其中，控制开关操作包括控制所述一个或更多个开关的操作，电压处于全电压区域时将所述桥式驱动器配置为控制DC_DC转换器的桥式驱动器中的一个或更多个开关，以将所述桥式驱动器配置为半桥式驱动器配置和全桥式驱动器配置中的每一种，并且在所述DC_DC转换器输出功率的4[0001]本公开的各种实施方式总体涉及用于DC_DC转换器的桥接模式转变和动态软启动的系统和方法，以及用于电动车辆的包括具有桥接模式转变和动态软启动的DC_DC转换器[0002]在电池充电器领域，一般采用两级布局来满足机动车辆车载充电器的使用要第I级的交流(AC)到直流(DC)功率因数校正(PFC)转换器和第II级的隔离式DC_DC转换器。关在操作上将所述桥式驱动器配置为半桥式驱动器配置和全桥式驱动器配置中的每一种，并且在所述DC_DC转换器输出功率的同时在半桥式驱动器配置与全桥式驱动器配置之间转驱动器的第二支路上的第三桥式驱动器开关和第四桥式驱式驱动器开关闭合来将所述桥式驱动器配置为述一个或更多个开关的操作，以当连接到所述DC_DC转换器的电池的感测电压处于低电压于全电压区域时将所述桥式驱动器配置为全桥式5述桥式整流器的电池接口处具有从约170V至约850V的电压所述DC_DC转换器包括变压器、连接到所述变压器的初级侧的桥式驱动器以及连接到所述配置中的每一种，并且在所述DC_DC转换器输出功率的同时在半桥式驱动器配置与全桥式6DC_DC转换器的桥式驱动器中的一个或更多个开关，以将所述桥式驱动器配置为半桥式驱动器配置和全桥式驱动器配置中的每一种，并且在所述DC_DC转换器输出功率的同时在半宽范围的输出电压的充电器。所公开的系统和方法中的至少一些的优点是单一谐振拓扑作，其可以是软件解决方案，确保转换器的平稳[0026]被纳入本说明书并构成其一部分的附图例示了各种示例性实施方式并且与描述[0028]图2描绘了根据一个或更多个实施方式的带有DC_DC转换器的电池充电器的示例[0029]图3描绘了根据一个或更多个实施方式的可执行本文所提出的技术的计算机系统[0030]图4描绘了根据一个或更多个实施方式的具有全桥式驱动器操作的DC_DC转换器[0031]图5描绘了根据一个或更多个实施方式的具有半桥操作的DC_DC转换器的电池充[0032]图6描绘了根据一个或更多个实施方式的带有DC_DC转换器的电池充电器的示例[0033]图7描绘了根据一个或更多个实施方式的带有DC_DC转换器的电池充电器的示例[0034]图8描绘了根据一个或更多个实施方式的带有DC_DC转换器的电池充电器的示例[0035]图9描绘了根据一个或更多个实施方式的操作具有软启动DC_DC转换器的电池充[0036]图10描绘了根据一个或更多个实施方式的操作具有DC_DC转换器的电池充电器的7[0038]本公开的各种实施方式总体涉及用于DC_DC转换器的桥接模式转变和动态软启动的系统和方法，以及用于电动车辆的包括具有桥接模式转变和动态软启动的DC_DC转换器制性方式解释的术语都将在本详细描述部分中得到公[0040]在电池充电器领域，一般采用两级布局来满足机动车辆车载充电器的使用要括第I级的交流(AC)到直流(DC)功率因数校正(PFC)转换器和第II级的隔离式DC_DC转换些方法可以将PFC转换器处的DC链路电压稳定到固定或可变电压范围，以帮助在较低电池400V和800V系统以及11kW和22[0042]为了在较低的输出电压下实现更高的效率，可以采用所公开的方法操作充电个或更多个实施方式可以包括组合了半桥和全桥操作模式的单一[0044]单一拓扑的优点在于它无需任何附加的硬件即可适应宽HVDC电池电压范围。此8单一谐振拓扑可以根据HVDC电池电压和输出功率条件在半桥与全桥操作模式之间提供无下，只有一个支路中的开关以相反的周期交替操作，其中被激活支路中的各个开关具有关桥的两条支路上的开关都可以以相反的周期交替操作，其中各个开关具有50％的开_关[0050]一个或更多个实施方式可以包括PFC(AC到DC)转换器和DC_DC转换器级。PFC转换[0051]根据一个或更多个实施方式，充电器的DC_DC级可以将HVDC电池电压和电流调节电流基准信号与测得的HVDC电池充电电流进行比较，并为DC_DC转换器中使用的开关生成9设定了PWM配置，电流环路输出的下限就可以开始以预定的软启动速率将开关频率从最大样得到满足以及软启动操作是否在指定的时间窗口内结束。该信息可用于执行适当的诊[0060]根据本公开的电池充电器可以拥有更高的效率，而不受输出电压或功率的限根据本公开的算法可以提供针对不同电池电压的可配置DC_DC转换器的操作。充电器的输[0062]图1描绘了根据一个或更多个实施方式的带有DC_DC转换器的电池充电器的示例[0064]电池充电器100可以包括功率因数校正(PFC)转换器120、DC_DC转换器130和接收[0065]图2描绘了根据一个或更多个实施方式的带有DC_DC转换器的电池充电器的示例[0067]PFC转换器120还可以包括分别设置在来自连接器110的A相与B相之间以及B相与C串联二极管的MOSFET/IGBT之类的任何器件。如果满足足够的故障率和操作期间的电弧条[0069]DC_DC转换器130可以是任何适当的转换器，其在操作上将PFC转换器120与电池[0070]双向电池充电器100可以是包括PFC转换器120的系统。PFC转换器120可以包括第[0072]PFC转换器120可以包括输入传感器150，其被配置为感测电压源的每一相的电压和/或电流。PFC转换器120可以包括控制器300，该控制器300被配置为基于从输入传感器辆到电网(V2G)操作。PFC转换器14可以被配置为通过DC_DC转换器130从电池140接收DC功中性相以及第一和第二(例如Sx和Sy)开关以提供适合D[0077]图3描绘了根据一个或更多个实施方式的可以执行本文所提出的技术的控制器[0078]可以建立任何合适的系统基础设施以允许控制电池充电器。图3和下面的讨论提何系统、方法和/或图形用户界面均可由与图3中所示的一致或相似的计算系统执行或实据处理器被专门编程、配置和/或构造以执行本文详细解释的一个或更多个计算机可执行在分布式环境中实践，其中功能或模块在通过通信网络(例如局域网(“LAN”)、广域网[0080]本公开的方面可以存储和/或分布在非暂时性计算机可读介质上，包括磁性或光单独或联合执行一组或更多组指令以执行一个或更多个计算机功能的任何系统或子系统置或任何其他在操作上存储数据的装置。存储器304在操作上存储处理器302可执行的指器300的任何组件进行交互。输入装置3元306可以包括计算机可读介质322，其中可以嵌入一组或更多组指令324(例如软件)。此间可以完全或部分驻留在存储器304内和/或处理器302内。存储器304和处理器302还可以[0090]计算机可读介质322可以包括固态存储器，例如存储器卡或者容纳一个或更多个非易失性只读存储器的其他封装。计算机可读介质322可以是随机存取存储器或者其他易(USB)端口)或任何其他可以允许数据通信的网络。网络370可以被配置为将一个计算装置器可读介质来将信息从一个装置传送到另一个装置。网络370可以包括信息可在计算装置[0094]尽管本说明书描述了可以在特定实现中参考特定标准和协议实现的组件和功能，[0096]图4描绘了根据一个或更多个实施方式的具有全桥式驱动器操作的DC_DC转换器[0097]如图4所示，电池充电器100可以被配置为在变压器240的初级侧以全桥式驱动器[0098]如图4所示，电池充电器100可以被配置为在变压器240的初级侧以全桥式驱动器[0099]图5描绘了根据一个或更多个实施方式的具有半桥式驱动器操作的可配置DC_DC[0100]如图5所示，电池充电器100可以被配置为在变压器240的初级侧以半桥式驱动器[0101]如图5所示，电池充电器100可以被配置为在变压器240的初级侧以半桥式驱动器[0103]图6示出了电池充电器100以可变功率对电池140进行充电[0104]图7描绘了根据一个或更多个实施方式的带有DC_DC转换器的电池充电器的示例[0105]方法700可以控制包括DC_DC转换器130的系统并且可以包括由控制器300执行方[0106]当电池140的电压大于第二基准电压(操作710中的否)时，操作720可以包括将电的650V)进行比较。当电池140的电压大于或等于第二基准电压并且小于第三基准电压(操[0109]当电池140的电压大于或等于第三基准电压(操作720中的否)时，操作750可以包[0110]图8描绘了根据一个或更多个实施方式的带有DC_DC转换器的电池充电器的示例130可以在低电压区域810中以半桥式驱动器配置操作。当电池140的电压处于从450V到650V的第二范围内时，DC_DC转换器130可以在标称电压区域820中以半桥式驱动器配置或述配置或电压电平。例如，对于400V系统，电压区域810、820和830可以分别是从170V到[0112]图9描绘了根据一个或更多个实施方式的操作具有软启动DC_DC转换器的电池充[0113]方法900可以控制包括DC_DC转换器130的系统并且可以包括由控制器300执行方可以包括控制桥式驱动器210的操作以操作在半桥式驱动器配置下，并设定开关频率和电流基准。操作915可以包括以预定的软启动速率将电流环路补偿器输出频率下限从最大值可以进行至操作915，其可以包括以预定的软启动速率将电流环路补偿器输出频率下限从[0117]当电池140的电压高于全桥电压阈值(操作905中的是)时，方法900可以进行到操[0120]图10描绘了根据一个或更多个实施方式的操作具有DC_DC转换器的电池充电器的[0121]方法1000可以控制包括DC_DC转换器130的系统并且可以包括由控制器300执行方法1000的各种操作。操作1010可以包括控制包括DC_DC转换器130的系统，该DC_DC转换器[0122]操作1030可以包括接收连接到DC_DC转换器130的电池140的感测电压，并且控制210配置为半桥式驱动器配置和全桥式驱动器配置中的任一个，并且当感测电压处于全电压区域830时将桥式驱动器210配置为[0123]操作1040可以包括以预定的软启动速率将电流环路补偿器输出频率下限从最大电池充电器100可以减少输送到电池充电器100的单独器件的电流，以减少器件上的压力。