一种电动汽车充电机及其提高电流稳定性的谐振电路的制作方法

本发明涉及电力变换器技术领域，特别是涉及一种电动汽车充电机及其提高电流稳定性的谐振电路。

背景技术：

串联谐振变换器采用的谐振变换技术，是一种通过控制开关频率来实现输出电压稳定的谐振电路，能够实现原边的主mos开关的零电压开通和副边整流二极管的零电流关断，通过软开关技术，可以降低电源的开关损耗，提高功率变换器的效率和功率密度。

llc谐振电路是常见的谐振变换电路之一，当负载变化时，通过调整llc谐振电路的工作频率，可以改变负载的分压比，进而调节负载的电压。可参阅图1所示，为llc谐振电路的直流电压增益特性曲线，当llc谐振电路中的mos管的开关频率变化时，直流增益随之变化，也即实现了对负载电压的调节。可以看出，当负载较小时，需要提高mos管的开关频率以降低增益。但由于mos管等器件的限制，开关频率自然不能无限高，此时为了达到更低的增益，系统会进入打嗝模式，即llc谐振电路的驱动间歇发波。

现有技术中，在谐振变换电路中的整流电路的输出端与滤波电容之间设置有电流采样电路，通过该电流采样电路的输出电流进行系统的闭环控制。当系统正常运行时，即处于非打嗝模式时，设置在此处的电流采样电路能够快速地对系统输出电流进行反映，使得反馈电路能够得到快速的响应，也就有利于提高电流环路的带宽和保护响应。但是，当负载较低，系统处于打嗝模式时，此处采样到的电流信号将会是不稳定的馒头波，由于检测出的电流不稳定，将其作为反馈电流也就不利于系统的稳定运行。

综上所述，如何在系统处于打嗝模式下获得稳定的反馈电流，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种电动汽车充电机及其提高电流稳定性的谐振电路，以在系统处于打嗝模式下获得稳定的反馈电流。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种提高电流稳定性的谐振电路，包括：

矩形波发生电路，谐振槽路，变压电路及整流电路；

所述矩形波发生电路与所述谐振槽路连接，所述谐振槽路与所述变压电路连接，所述变压电路与所述整流电路连接；

滤波电容的第一端与所述整流电路的第一输出端连接，其公共端与负载的第一端连接，所述滤波电容的第二端与所述整流电路的第二输出端连接，其公共端与所述负载的第二端连接；

设置在所述整流电路与所述滤波电容之间的第一电流采样电路；

设置在所述滤波电容与所述负载之间的第二电流采样电路；

检测控制装置，用于确定系统是否处于打嗝模式，如果是，则采用所述第二电流采样电路的输出电流进行反馈控制，否则采用所述第一电流采样电路的输出电流进行反馈控制。

优选的，所述检测控制装置包括：

第一端与所述负载的第一端连接，第二端与所述负载的第二端连接的电压采样电路；

与所述电压采样电路，所述第一电流采样电路以及所述第二电流采样电路均连接的选择电路，用于根据所述电压采样电路的输出电压以及预设规则，确定系统是否处于打嗝模式，如果是，则向反馈控制装置输出所述第二电流采样电路的输出电流，以使所述反馈控制装置进行反馈控制，否则向所述反馈控制装置输出所述第一电流采样电路的输出电流，以使所述反馈控制装置进行反馈控制；

所述反馈控制装置。

优选的，所述预设规则为：当所述电压采样电路的输出电压高于第一阈值时，确定出所述系统处于非打嗝模式，当所述电压采样电路的输出电压低于第二阈值时，确定出所述系统处于打嗝模式，当所述电压采样电路的输出电压处于所述第一阈值和所述第二阈值之间时，确定出所述系统的模式为此前最近一次确定出的模式，其中，所述第二阈值小于所述第一阈值。

优选的，还包括：

第一端与所述负载的第一端连接，第二端与所述负载的第二端连接的纹波电流处理电路。

优选的，所述纹波电流处理电路包括：

第一端与所述负载的第一端连接，第二端与第一电容的第一端连接的第一电阻；

第二端与所述负载的第二端连接的所述第一电容。

优选的，所述矩形波发生电路为全桥式矩形波发生电路。

优选的，所述整流电路为桥式全控整流电路，所述谐振槽路为llc谐振槽。

优选的，所述矩形波发生电路包括第一矩形波发生电路和第二矩形波发生电路，所述谐振槽路包括第一谐振槽路和第二谐振槽路，所述变压电路包括第一变压电路和第二变压电路；所述整流电路包括第一整流电路和第二整流电路；

所述第一矩形波发生电路的第一输出端与所述第一谐振槽路的第一输入端连接，第二输出端与所述第一谐振槽路的第二输入端连接；

所述第二矩形波发生电路的第一输出端与所述第二谐振槽路的第一输入端连接，第二输出端与所述第二谐振槽路的第二输入端连接；

所述第一谐振槽路的第一输出端与所述第一变压电路的第一输入端连接，第二输出端与所述第一变压电路的第二输入端连接；

所述第二谐振槽路的第一输出端与所述第二变压电路的第一输入端连接，第二输出端与所述第二变压电路的第二输入端连接；

所述第一变压电路的第一输出端与所述第一整流电路的第一输入端连接，第二输出端与所述第一整流电路的第二输入端连接；

所述第二变压电路的第一输出端与所述第二整流电路的第一输入端连接，第二输出端与所述第二整流电路的第二输入端连接；

所述第二矩形波发生电路中的电源正极与所述第一矩形波发生电路中的电源负极连接；

所述第二整流电路的第一输出端与所述第一整流电路的第一输出端连接，其公共端作为所述整流电路的第一输出端；所述第二整流电路的第二输出端与所述第一整流电路的第二输出端连接，其公共端作为所述整流电路的第二输出端。

优选的，所述滤波电容为电解电容。

一种电动汽车充电机，包括上述任一项所述的提高电流稳定性的谐振电路。

应用本发明实施例所提供的技术方案，包括：矩形波发生电路，谐振槽路，变压电路及整流电路；矩形波发生电路与谐振槽路连接，谐振槽路与变压电路连接，变压电路与整流电路连接；滤波电容的第一端与整流电路的第一输出端连接，其公共端与负载的第一端连接，滤波电容的第二端与整流电路的第二输出端连接，其公共端与负载的第二端连接；设置在整流电路与滤波电容之间的第一电流采样电路；设置在滤波电容与负载之间的第二电流采样电路；检测控制装置，用于确定系统是否处于打嗝模式，如果是，则采用第二电流采样电路的输出电流进行反馈控制，否则采用第一电流采样电路的输出电流进行反馈控制。

本申请中包括了设置在滤波电容与整流电路之间的第一电流采样电路，设置在滤波电容与负载之间的第二电流采样电路。由于第二电流采样电路获得的采样电流经过了滤波电容，使得即使系统处于打嗝模式时，其采集的电流信号也是稳定平滑的直流信号。因此，当确定出系统处于打嗝模式时，采用第二电流采样电路的输出电流进行反馈控制，有利于系统稳定，第二电流采样电路的输出电流是稳定的反馈电流。而当系统处于非打嗝模式时，采用第一电流采样电路的输出电流进行反馈控制，使得此模式下的反馈电路仍具有响应快速的优点。因此，本申请的方案在系统处于打嗝模式下可以获得稳定的反馈电流。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为llc谐振电路的直流电压增益特性曲线；

图2为本发明中提高电流稳定性的谐振电路的一种结构示意图；

图3为本发明中提高电流稳定性的谐振电路的另一种结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种提高电流稳定性的谐振电路，能够在系统处于打嗝模式下获得稳定的反馈电流。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。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。

请参考图2，图2为本发明中一种提高电流稳定性的谐振电路的结构示意图，包括：

矩形波发生电路10，谐振槽路20，变压电路30及整流电路40。

具体的，矩形波发生电路10与谐振槽路20连接，谐振槽路20与变压电路30连接，变压电路30与整流电路40连接。

矩形波发生电路10可以是全桥式矩形波发生电路，也可以是半桥式矩形波发生电路，可以根据实际情况进行设定和选取，并不影响本发明的实施。半桥式矩形波发生电路所需的开关器件少，相应的驱动电路的设计也更为简单，成本较低。全桥式矩形波发生电路虽然设计更为复杂，但有着更高的输出功率，特别是在电动汽车充电机这样的大功率的电路中，适用于全桥式矩形波发生电路。此外，矩形波发生电路10中的开关管的类型，也可以根据实际需要进行选取。

谐振槽路20可以是串联谐振槽路，例如常见的lc串联谐振槽，llc串联谐振槽等，也可以是并联谐振槽路，并不影响本发明的实施。并且需要说明的是，llc串联谐振槽的开关损耗小，在谐振点附近效率较高，适用于高频化，高功率的场合中，因此，本申请在电动汽车充电机中，通常需要选取llc串联谐振槽。llc串联谐振槽通常可以用谐振电容cr，谐振电感lr，以及励磁电感lm表示，但需要说明的是，由于励磁电感lm的产生来源是变压电路30，是一个等效电感，因此在部分llc谐振电路的示意图中，其中的llc谐振槽的励磁电感并不示出。

变压电路30可以为变压器，其原副绕组的匝数也可以根据实际需要进行设定。整流电路40也可以包括多种形式，如桥式整流电路，零式整流电路，不可控整流电路，半控整流电路等。在一种具体实施方式中，整流电路40可以采用能够提高变压器的利用率，输出电压脉动小的桥式全控整流电路。整流电路40中采用的开关管的类型，也可以根据需要进行选取。

滤波电容c1的第一端与整流电路40的第一输出端连接，其公共端与负载的第一端连接，滤波电容c1的第二端与整流电路40的第二输出端连接，其公共端与负载的第二端连接。

滤波电容c1具体的电容值可以根据实际需要进行设定，在输入电压比较高的场合中，例如在电动汽车充电机中，该滤波电容c1可以采用电容量较大的电解电容。

设置在整流电路40与滤波电容c1之间的第一电流采样电路50。

具体的，第一电流采样电路50的第一采样端可以与整流电路40的第一输出端连接，第二采样端可以与滤波电容c1的第一端连接，或者其第一采样端可以与整流电路40的第二输出端连接，第二采样端可以与滤波电容c1的第二端连接。通常来说，第一电流采样电路50的第一采样端与整流电路40的第二输出端连接，第二采样端与滤波电容c1的第二端连接，此时整流电路40的第二输出端指的与负载负极连接的那一端，在图3中即为该种连接方式。

由于第一电流采样电路50设置在整流电路40与滤波电容c1之间，其采样得到的电流也就是整流电路40的输出电流，该电流能够快速地反映出系统的输出电流，将该电流作为闭环控制中的反馈电流，也就具有了响应快速的优点。

设置在滤波电容c1与负载之间的第二电流采样电路60。

具体的，第二电流采样电路60的第一采样端可以与滤波电容c1的第一端连接，第二采样端可以与负载的第一端连接，或者其第一采样端可以与滤波电容c1的第二端连接，第二采样端可以与负载的第二端连接。通常，会将第二电流采样电路60的第一采样端与滤波电容c1的第二端连接，第二采样端与负载的第二端连接，此时负载的第二端指的是负载的负极，此处获得的电流更加稳定，图3中即为该种连接方式。

由于第二电流采样电路60设置在负载与滤波电容c1之间，其采样得到的电流是整流电路40的输出电流经过了滤波电容c1之后的电流，无论系统是否处于打嗝模式，该处采样得到的电流均是平滑的直流电流，利用该电流作为闭环控制中的反馈电流，有利于系统稳定。此外，第一电流采样电路50以及第二电流采样电路60的结构，均可以根据实际需要进行设定和调整，并不影响本发明的实施。例如采用差分式的电流采样电路，以降低外界扰动对检测结果的影响。

检测控制装置，用于确定系统是否处于打嗝模式，如果是，则采用第二电流采样电路60的输出电流进行反馈控制，否则采用第一电流采样电路50的输出电流进行反馈控制。

检测控制装置作为系统的闭合控制环节，在图2中并未示出。检测控制装置可以判断系统是否处于打嗝模式，例如，检测控制装置可以根据第二电流采样电路60的输出电流的大小，判断系统是否处于打嗝模式。具体的，可以通过相关的逻辑判断电路进行打嗝模式的判断，例如施密特触发电路。

检测控制装置与第一电流采样电路50以及第二电流采样电路60均连接，当确定出系统处于打嗝模式时，检测控制装置采用第二电流采样电路60的输出电流进行反馈控制，相应的，当确定出系统处于非打嗝模式时，采用第一电流采样电路50的输出电流进行反馈控制。

应用本发明所提供的提高电流稳定性的谐振电路，包括：矩形波发生电路，谐振槽路，变压电路及整流电路；矩形波发生电路与谐振槽路连接，谐振槽路与变压电路连接，变压电路与整流电路连接；滤波电容的第一端与整流电路的第一输出端连接，其公共端与负载的第一端连接，滤波电容的第二端与整流电路的第二输出端连接，其公共端与负载的第二端连接；设置在整流电路与滤波电容之间的第一电流采样电路；设置在滤波电容与负载之间的第二电流采样电路；检测控制装置，用于确定系统是否处于打嗝模式，如果是，则采用第二电流采样电路的输出电流进行反馈控制，否则采用第一电流采样电路的输出电流进行反馈控制。

本申请中包括了设置在滤波电容与整流电路之间的第一电流采样电路，设置在滤波电容与负载之间的第二电流采样电路。由于第二电流采样电路获得的采样电流经过了滤波电容，使得即使系统处于打嗝模式时，其采集的电流信号也是稳定平滑的直流信号。因此，当确定出系统处于打嗝模式时，采用第二电流采样电路的输出电流进行反馈控制，有利于系统稳定，第二电流采样电路的输出电流是稳定的反馈电流。而当系统处于非打嗝模式时，采用第一电流采样电路的输出电流进行反馈控制，使得此模式下的反馈电路仍具有响应快速的优点。因此，本申请的方案在系统处于打嗝模式下可以获得稳定的反馈电流。

在本发明的一种具体实施方式中，检测控制装置包括：

第一端与负载的第一端连接，第二端与负载的第二端连接的电压采样电路70；

与电压采样电路70，第一电流采样电路50以及第二电流采样电路60均连接的选择电路，用于根据电压采样电路70的输出电压以及预设规则，确定系统是否处于打嗝模式，如果是，则向反馈控制装置输出第二电流采样电路60的输出电流，以使反馈控制装置进行反馈控制，否则向反馈控制装置输出第一电流采样电路50的输出电流，以使反馈控制装置进行反馈控制；

反馈控制装置。

在该种实施方式中，可参阅图3，通过电压采样电路70的输出电压确定系统是否处于打嗝模式，电压采样电路70的第一端与负载的第一端连接，第二端与负载的第二端连接，其输出的即为负载电压。

反馈控制装置和选择电路在图3中未示出。选择电路与电压采样电路70连接，可以根据电压采样电路70的输出电压以及预设规则，确定系统是否处于打嗝模式。例如，当输出电压高于预设值时，说明负载较大，则选择电路可以确定出系统处于非打嗝模式，当输出电压低于该预设值时，说明负载较小，则选择电路可以确定出系统处于打嗝模式，该预设值的大小也可以根据实际电路进行设定和调整。

选择电路确定出系统处于非打嗝模式时，则向反馈控制装置输出第一电流采样电路50的输出电流，相应的，当确定出系统处于打嗝模式时，则向反馈控制装置输出第二电流采样电路60的输出电流，反馈控制装置则根据接收到的相应的电信号进行反馈控制。

在本发明的一种具体实施方式中，预设规则为：当电压采样电路70的输出电压高于第一阈值时，确定出系统处于非打嗝模式，当电压采样电路70的输出电压低于第二阈值时，确定出系统处于打嗝模式，当电压采样电路70的输出电压处于第一阈值和第二阈值之间时，确定出系统的模式为此前最近一次确定出的模式，其中，第二阈值小于第一阈值。

考虑到单阈值设定下，如果电压采样电路70的输出电压正好在该阈值附近波动时，会使得选择电路确定出的系统模式不断切换，不利于系统稳定。因此，该种实施方式中采用双阈值的设定。例如，第一阈值为305v，第二阈值为300v，当电压采样电路70的输出电压高于305v时，选择电路会确定出系统处于非打嗝模式。如果电压采样电路70的输出电压降低，例如降低至303v时，选择电路仍会确定出系统处于非打嗝模式。如果电压采样电路70的输出电压继续降低，例如降低至297v时，此时选择电路会确定出系统处于打嗝模式。假设之后电压采样电路70的输出电压升高至301v，此时选择电路仍会确定出系统处于打嗝模式。双阈值的设定，有利于系统的稳定。第二阈值以及第一阈值的设定，均可以根据实验数据以及理论计算的方式进行确定。

需要说明的是，上述实施方式中，电压采样电路70设置在负载端，输出的即为负载电压，但在其他实施方式中，电压采样电路70也可以设置在谐振电路的其他位置，能够对系统的工作模式进行反映即可，例如可以设置在矩形波发生电路10的输出端，当然，此时选择电路中的相关阈值可以相适应地进行调整。

并且，前述的方案是采用选择电路获取电压采样电路70的输出电压，之后根据预设规则确定系统是否处于打嗝模式，在其他实施方式中，也可以是基于电流或者开关频率进行打嗝模式的判断。具体的，选择电路可以获得第二电流采样电路60的输出电流，根据该电流的大小进行系统是否处于打嗝模式的判断，当然，与前述的预设规则类似，在进行电流大小的判断时，可以采用单阈值作为判断基准，也可以采用双阈值作为判断基准，可参照前文描述，此处不重复说明。选择电路还可以获取谐振电路的开关频率，基于开关频率的大小确定系统是否处于打嗝模式，例如当开关频率达到了预设的最高频率，且持续时间达到了预设时长，则选择电路可以确定出系统处于打嗝模式。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

第一端与负载的第一端连接，第二端与负载的第二端连接的纹波电流处理电路。

整流电路40输出的电流存在纹波，经由滤波电容c1处理之后，该种实施方式中，还可以再增加一个纹波电流处理电路，以进一步降低输出的纹波。具体的，可以将纹波电流处理电路的第一端与负载的第一端连接，第二端与负载的第二端连接。纹波电流处理电路具体的结构可以根据实际需要进行设定，例如基于滤波法的电路，基于双路并联叠加法的电路等。

在一种具体实施方式中，参阅图3，该纹波电流处理电路包括：

第一端与负载的第一端连接，第二端与第一电容c2的第一端连接的第一电阻r1；第二端与负载的第二端连接的第一电容c2。

该种实施方式中的纹波电流处理电路结构简单，易于实施。但需要说明的是，该种实施方式中需要根据实际情况得出纹波频率特性，从而确定出较为精确的电阻值和电容值，以避免混入新的纹波或噪声，反而加大了输出纹波。

在本发明的一种具体实施方式中，可参阅图3，矩形波发生电路10包括第一矩形波发生电路11和第二矩形波发生电路12，谐振槽路20包括第一谐振槽路21和第二谐振槽路22，变压电路30包括第一变压电路31和第二变压电路32；整流电路40包括第一整流电路41和第二整流电路42；

第一矩形波发生电路11的第一输出端与第一谐振槽路21的第一输入端连接，第二输出端与第一谐振槽路21的第二输入端连接；

第二矩形波发生电路12的第一输出端与第二谐振槽路22的第一输入端连接，第二输出端与第二谐振槽路22的第二输入端连接；

第一谐振槽路21的第一输出端与第一变压电路31的第一输入端连接，第二输出端与第一变压电路31的第二输入端连接；

第二谐振槽路22的第一输出端与第二变压电路32的第一输入端连接，第二输出端与第二变压电路32的第二输入端连接；

第一变压电路31的第一输出端与第一整流电路41的第一输入端连接，第二输出端与第一整流电路41的第二输入端连接；

第二变压电路32的第一输出端与第二整流电路42的第一输入端连接，第二输出端与第二整流电路42的第二输入端连接；

第二矩形波发生电路12中的电源正极与第一矩形波发生电路11中的电源负极连接；

第二整流电路42的第一输出端与第一整流电路41的第一输出端连接，其公共端作为整流电路40的第一输出端；第二整流电路42的第二输出端与第一整流电路41的第二输出端连接，其公共端作为整流电路40的第二输出端。

该种实施方式通常适用在系统的电压等级较大的场合中。具体的，前级部分为串联式设计，即第一矩形波发生电路11与第二矩形波发生电路12为串联式设计，第二矩形波发生电路12中的电源正极与第一矩形波发生电路11中的电源负极连接。通常，第二矩形波发生电路12中的电源电压与第一矩形波发生电路11中的电源电压相等。相较于单电源的矩形波发生电路10的设计，该种方式中，第一矩形波发生电路11中的电源电压等于第二矩形波发生电路12中的电源电压，且等于单电源的矩形波发生电路10中的电源电压的一半。由于降低了矩形波发生电路10中的电源电压的等级，有利于提高系统的安全性。

而后级部分为并联式设计，具体的，第一矩形波发生电路11，第一谐振槽路21，第一变压电路31以及第一整流电路41依次连接，第二矩形波发生电路12，第二谐振槽路22，第二变压电路32以及第二整流电路42也依次连接，第二整流电路42的第一输出端与第一整流电路41的第一输出端连接，其公共端作为整流电路40的第一输出端，第二整流电路42的第二输出端与第一整流电路41的第二输出端连接，其公共端作为整流电路40的第二输出端。这样的设计，相较于单电源的矩形波发生电路10的设计，并不会降低系统的输出电压的等级。因此，本申请的该种实施方式中，在降低了矩形波发生电路10中的电源电压等级，提高了系统安全性的前提下，并未影响系统的输出电压的等级。此外还需要说明的是，第一矩形波发生电路11，第一谐振槽路21，第一变压电路31以及第一整流电路41的结构以及相关参数，通常需要与第二矩形波发生电路12，第二谐振槽路22，第二变压电路32以及第二整流电路42的结构以及相关参数相同，以降低系统谐波，利于系统的稳定运行。

相应于上面的提高电流稳定性的谐振电路的实施例，本发明实施例还提供了一种电动汽车充电机，该电动汽车充电机可以包括上述任一实施例中的提高电流稳定性的谐振电路，此处不重复说明。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。