[发明专利]一种直流充电模块输出串并联电路及其控制方法

说明书

本发明公开一种直流充电模块输出串并联电路及其控制方法，所述电路包括第一、第二两组LLC、一组电流采样单元和一组电压采样单元；所述第一组LLC连接在直流充电模块输入电源的正端，所述第二组LLC连接在输入电源的负端；两组LLC原边的开关网络串联且PWM驱动采用统一的闭环控制；两组LLC的输出正端之间连接有继电器S1，输出负端之间连接有继电器S2、第一组LLC的输出负端和第二组LLC的输出正端之间连接有继电器S3；所述电流采样单元连接在任意一组LLC的输出端，所述电压采样单元连接在直流充电模块的输出端。本发明硬件电路简单，控制方法简单，降低了模块成本，提高了模块效率。

技术领域

本发明涉及直流充电技术领域，具体涉及直流充电模块的输出串并联电路。

背景技术

随着电池技术的发展，在电动汽车领域，电动汽车对充电速率的要求越来越高，大功率快充成为目前许多充电企业研究的重点。目前市场上的充电模块绝大部分都是三相输入，PFC 部分也基本都是采用的三相无中线 VIENNA 结构的拓扑，后级DC/DC一般采用LLC拓扑结构，LLC电路可以工作在谐振开关频率附近，可以实现全负载范围的软开关，因此可以通过高开关频率实现高功率密度。当输出功率加大时，一般可以通过两组LLC并联来达到增大输出功率的目的。当输出电压范围加大时，一般可以通过两组LLC串联来达到增大输出电压范围的目的。

对于串联LLC拓扑，会带来输出均压的问题。对于并联LLC拓扑，会带来输出均流的问题，在直流充电模块中，目前常见的LLC输出串并联电压电流采样以及控制方法如下：

如图1所示，为两组LLC输出串并联电路，由于三相PFC输出直流电压比较高，两组LLC输入分别从上半母线电容C1和下半母线电容C2供电，电压分别为Vin1和Vin2，总母线电压为Vin。 Q1-Q4、Lr1、Cr1、T1、D1-D4、C3组成第1路LLC，Q5-Q8、Lr2、Cr2、T2、D5-D8、C4组成第2路LLC，Rs1为1路LLC输出电流Io1采样电阻，Rs2为2路LLC输出电流Io2的采样电阻，S1、S2、S3为输出串并联控制继电器。

当两组LLC输出并联工作时，继电器S1和S2吸合，S3断开，此时该电路输出电流均流控制策略如下：当模块要求输出总电流为Io_R时，通过软件分别设定Io1和Io2的目标给定值为Io_R/2，两组LLC的PWM各自独立恒流闭环控制，从而实现两路输出均流，输出总电流为Io_R。该方案是均流控制常用方案，该电路并联工作时，需要2个电流采样电路分别采集两路的电流，1个电压采样电路采集输出电压。

当两组LLC输出串联工作时，继电器S1和S2断开，S3吸合，由于为串联工作，两路输出电流一致，电路控制策略如下：当模块要求输出电流为Io_R时，通过软件分别设定Io1和Io2的目标给定值为Io_R，两组LLC的PWM各自独立闭环控制，从而实现恒流输出，对于两路输出电压均压问题，多采用被动均压法，如尽量保持两组LLC器件参数的一致性，以及在上下直流母线电容C1和C2加均压电阻，让Vin1和Vin2尽量一致时，Vo1和Vo2差异就会较小，但总体来讲，输出均压效果不佳。该电路串联工作时，需要1个电流采样电路采集输出电流，3个电压采样电路分别采集两路的输出电压和输出总电压。

通过对图1传统的串并联线路以及控制策略分析，可以看出有如下不足：一是控制比较复杂（两组LLC独立闭环控制），二是该电路总体需要2个电流采样电路，3路电压采样电路，器件较多。

发明内容

针对传统输出串并联电路器件较多、控制方法较复杂的问题，本发明提出一种直流充电模块输出串并联电路及其控制方法。

本发明具体采用如下技术方案：