CN112311213A - 具有电网频率抑制器的车载充电器（obc） - Google Patents

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哈维尔·卡尔文特卡尔沃
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Abstract

本申请涉及具有电网频率抑制器的车载充电器(OBC)。一种用于使用AC功率对电动车辆的牵引电池充电的车载充电器(OBC)包括DC/DC转换器和控制器。转换器接收输入功率，该输入功率包括具有DC电压分量和以AC功率的频率变化的电压纹波的电压。控制器生成控制信号，用于控制转换器将输入功率转换成输出功率，该输出功率具有用于给电池充电的电流。控制器包括滤波器，该滤波器增强该频率下电流的感测值，以生成电流的局部增强的感测值。控制器确定电流的目标值和局部增强的感测值之间的差值，并基于差值生成控制信号，使得转换器在响应于控制信号将输入功率转换成输出功率时使电流适应目标值。

Description

具有电网频率抑制器的车载充电器(OBC)
技术领域
本发明涉及电动车辆的车载充电器。
背景
电动车辆的车载充电器(OBC)用于给电动车辆的牵引电池(traction battery)充电。OBC将从电网接收的AC电力转换成DC电力，并将DC电力提供给牵引电池用于充电。
概述
提供了一种用于使用AC功率对电动车辆的牵引电池充电的车载充电器(OBC)。OBC包括DC/DC转换器和控制器。DC/DC转换器可操作来接收具有输入电压的输入功率。输入电压包括DC电压分量和以AC功率的频率变化的电压纹波(voltage ripple)。控制器可操作来生成控制信号，用于控制DC/DC转换器将输入功率转换成具有用于对牵引电池充电的输出电流的输出功率。控制器包括滤波器，滤波器增强该频率下输出电流的感测值，以生成输出电流的局部增强的感测值。控制器确定输出电流的目标值和局部增强的感测值之间的差值，并基于差值生成控制信号，使得DC/DC转换器在响应于控制信号将输入功率转换成输出功率时使输出电流适应目标值。
OBC还可以包括DC链路电容器(DC link capacitor)，该DC链路电容器用来自电网的AC功率充电以具有输入电压。在这种情形中，DC链路电容器和DC/DC转换器被连接，以便DC/DC转换器从DC链路电容器接收具有输入电压的输入功率。
目标值是DC目标值。输出电流包括对应于DC目标值的DC电流分量和以该频率变化的电流纹波(current ripple)。电流纹波的幅度小于原本在输出电流的感测值没有被滤波器局部增强的情况下的幅度。在操作中，目标值缓慢变化以适应牵引电池电压状态(能量流)，并提供所需的充电流值。通常，独立单元(通常是电池管理系统等)监控牵引电池并将充电请求发送到OBC。
滤波器可以是模拟滤波器或数字滤波器。
控制器还可以包括比例-积分-微分(PID)控制器，以基于输出电流的目标值和局部增强的感测值之间的差值生成控制信号。
控制器还可以包括调制控制器，该调制控制器被配置成基于控制信号生成调制信号。调制信号用于控制DC/DC转换器的开关，以便DC/DC转换器根据控制信号被控制。
OBC还可以包括电流传感器，电流传感器被配置成感测输出电流以生成输出电流的感测值。
还提供了一种用于给电池充电的充电器。充电器包括电源、DC/DC转换器和控制器。电源被配置成提供具有输入电压的输入功率，该输入电压包括DC电压分量和以频率变化的电压纹波。控制器可操作来生成控制信号，用于控制DC/DC转换器将来自电源的输入功率转换成输出功率。控制器包括滤波器，滤波器增强该频率下输出电流的感测值，以生成输出电流的局部增强的感测值。控制器确定输出电流的目标值和局部增强的感测值之间的差值，并基于差值生成控制信号，使得DC/DC转换器在响应于控制信号将输入功率转换成输出功率时使输出电流适应目标值。
还提供了一种用于操作OBC的方法，该OBC被配置成使用AC功率来给电动车辆的牵引电池充电。OBC包括DC/DC转换器，该DC/DC转换器可操作来接收具有输入电压的输入功率。输入电压包括DC电压分量和以AC功率的频率变化的电压纹波。方法包括生成控制信号，用于控制DC/DC转换器将输入功率转换成具有用于对牵引电池充电的输出电流的输出功率。方法还包括对输出电流的感测值进行滤波，以增强该频率下输出电流的感测值，从而生成输出电流的局部增强的感测值。方法还包括确定输出电流的目标值和局部增强的感测值之间的差值。生成控制信号的步骤包括基于差值来生成控制信号，使得DC/DC转换器在响应于控制信号将输入功率转换成输出功率时使输出电流适应目标值。
OBC还可以包括DC链路电容器，该DC链路电容器用来自电网的AC功率充电以具有输入电压。在这种情形中，方法还包括由DC/DC转换器从DC链路电容器接收具有输入电压的输入功率。
附图说明
图1示出了具有车载充电器(OBC)的电气系统的框图，该OBC用于使用来自电网的电力给电动车辆的牵引电池充电，在该实施例中，OBC具有功率因数校正器(PFC)、DC链路电容器和DC/DC转换器；
图2示出了OBC的更详细的框图，其包括具有DC/DC转换器和DC/DC控制器的增益控制环路，DC/DC控制器用于控制DC/DC转换器并具有滤波器，滤波器用于在控制DC/DC转换器时改善电网频率抑制；
图3A示出了包括幅度vs频率特性(behavior)的第一曲线(plot)的曲线图(graph)，该第一曲线描绘了当DC/DC控制器具有滤波器时由DC/DC控制器在控制DC/DC转换器时提供的环路误差补偿功能，并且图3A示出了当DC/DC控制器不具有滤波器时由DC/DC控制器在控制DC/DC转换器时提供的幅度vs频率特性的第二曲线；
图3B示出了包括相位vs频率特性的第一曲线的曲线图，该第一曲线描绘了当DC/DC控制器具有滤波器时由DC/DC控制器在控制DC/DC转换器时提供的环路误差补偿功能，并且图3B示出了当DC/DC控制器不具有滤波器时由DC/DC控制器在控制DC/DC转换器时提供的相位vs频率特性的第二曲线；以及
图4A、图4B、图4C和图4D示出了根据不同实施例的增益控制环路的相应变型的框图。
详细描述
本文公开了本发明的详细实施例；然而，应理解，所公开的实施例仅仅是可以采取各种及替代形式实现的本发明的示例。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出部件的细节。因此，本文所公开的特定的结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅仅作为用于教导本领域中的技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。
现在参考图1，示出了根据实施例的具有车载充电器(OBC)12的电气系统10的框图。OBC 12用于“车载(on-board)”在电动车辆上，以用于给电动车辆的牵引电池22充电。OBC 12将从电网的市电电源20接收的AC电力转换成DC电力，并将DC电力提供给牵引电池22用于充电。(“AC”代表交流电；以及“DC”代表直流电。)
牵引电池22是依据电能要求来推进电动车辆的高电压(“HV”)DC牵引电池。短语“电动车辆(electric vehicle)”在本文中涵盖使用来自牵引电池的电力用于车辆推进的任何车辆，并且涵盖纯电池电动车辆(BEV)、混合电动车辆(HEV)、插电式混合电动车辆(PHEV)等。
OBC 12包括功率因数校正器(PFC)14、DC链路电容器16和DC/DC转换器18。OBC 12具有输入端，该输入端通过外部的电动车辆供电设备(EVSE)(未示出)连接到市电电源20，以从市电电源接收AC电力。OBC 12具有连接到牵引电池22的输出端。OBC 12将来自市电电源20的AC电力转换成DC电力，并将DC电力提供给牵引电池22用于充电。以这种方式，OBC 12使用来自电网的AC电能给牵引电池22充电。
PFC 14、DC链路电容器16和DC/DC转换器18是OBC 12的级联级(cascaded stage)。PFC 14将来自市电电源20的AC电力转换成DC电力加上AC电力，并将该DC电力加上AC电力输送到DC链路电容器16和DC/DC转换器18，同时保持功率因数接近1(unity)。控制PFC 14使得DC链路电容器16的电压被调节到期望的DC电压电平。DC链路电容器16的电压是DC/DC转换器18的输入电压。DC/DC转换器18根据牵引电池22的充电要求/状态将来自DC链路电容器16的输入电压转换至更高/更低的DC电压电平。这个DC电压电平是DC/DC转换器18的输出电压。用DC/DC转换器18的输出电流对牵引电池22充电。
如所描述的，PFC 14是电网前端，而DC/DC转换器18使输出适应牵引电池22的电压范围。特别地，PFC 14用于控制从市电电源20吸收的电流并控制DC链路电容器16的电压。DC/DC转换器18调节从DC链路和PFC级输送到牵引电池22的充电输出电流。
控制器24与OBC 12相关联。控制器24是电子设备，如处理器、微控制器或类似物(例如计算机)。控制器24与PFC 14和DC/DC转换器18通信，以控制PFC和DC/DC转换器的操作。例如，控制器24控制PFC14将来自市电电源20的AC电力转换成DC电力加上AC电力并将DC电力加上AC电力输送到DC链路电容器16和DC/DC转换器18。在这方面，控制器24适当地控制PFC 14的功率晶体管开关(未示出)的切换以及切换持续时间，以控制由PFC提供的功率因数校正和PFC在将选定量的DC电力加上AC电力输送到DC链路电容器16时的操作，该DC电力加上AC电力是从市电电源20的AC电力转换的。以这种方式，DC链路电容器16被调节至期望的DC电压电平。
更准确地说，控制器24控制PFC 14向DC链路电容器16输送选定量的AC和DC电力。DC链路电容器16负责对AC电力进行滤波，而DC/DC转换器18吸收DC电力并将其传送至牵引电池22。只要PFC 14提供与DC/DC转换器18吸收并输送给牵引电池22相同量的DC电力，DC链路电容器16的电压就保持被适当调节。
控制器24控制DC/DC转换器18将来自DC链路电容器16的DC输入电压转换成更高/更低的DC输出电压，用于对牵引电池22充电。在这方面，控制器24适当地控制DC/DC转换器18的功率晶体管开关(未示出)的切换以及切换持续时间，以使DC/DC转换器将来自DC链路电容器16的输入电压转换成更高/更低的输出电压。控制器24还可操作来通信和控制电气系统10和车辆的其他节点，包括充电应用中涉及的节点。
DC链路电容器16是一个或多个大容量电容器，它们共同构成DC链路电容器。
市电电源20可以是单相、两相或三相的市电电源。因此，AC市电电压可以是单相、两相或三相的AC市电电压。为简单起见，市电电源20被假定为单相市电电源。因此，OBC 12在本文中被描述为具有单个组的PFC 14、DC链路电容器16和DC/DC转换器18。在AC市电电压是两相(三相)AC市电电压的情况下，OBC 12将分别包括针对两相(三相)的两组(三组)PFC14、DC链路电容器16和DC/DC转换器18。
理想情况下，在所有相位都平衡的三相电源中，从三相PFC接收功率的DC链路电容器上不会出现任何低频。当然，在实际领域中，任何AC电网不平衡都会在DC链路电容器上生成失真和电压纹波。如果OBC的内部结构是基于单相模块的，尽管市电是三相类型的电网，但情况与具有三个独立单相OBC的情况相同。然而，由于两相之间120°的自然相移，输出电流上的低频谐波将被自然补偿。
在OBC 12的稳态操作(例如，稳定操作模式)中，DC链路电容器16的电压被升高并调节至某个DC电压电平，并且牵引电池22通过DC/DC转换器18用来自DC链路电容器的DC电力充电。
如图1中进一步所示，来自市电电源20的AC电力的波形是频率为60Hz的正弦波，如框30所示。(在某些国家中，60Hz频率是电网的标准。在其他国家，50Hz频率是电网的标准。)PFC 14对从市电电源20接收的AC电力进行全波整流。经PFC整流的输出以两倍于市电电源频率的频率变化。因此，经PFC整流的输出以120Hz变化，如框32所示。(对于50Hz的市电电源频率，经PFC整流的输出以100Hz变化。)
尽管DC链路电容器16充当中间能量储存器和滤波器(稳定器)，但是DC链路电容器的DC链路电压具有电压纹波。特别地，DC链路电容器16的DC链路电压具有(i)DC电压分量和(ii)以120Hz变化的电压纹波，如框34所示。在OBC 12的稳态操作时，与DC链路电压的DC电压分量的幅度相比，DC链路电压的电压纹波的幅度相对较小。DC链路电压的电压纹波与由DC链路电容器16接收的120Hz变化的经PFC整流的输出一起以120Hz变化。(当市电电源频率是50Hz时，DC链路电压的电压纹波与以100Hz变化的经PFC整流的输出一起以100Hz变化。)
如所描述的，DC/DC转换器18根据牵引电池的需求/状态调整从DC/DC转换器输出到牵引电池22的输出电流(在图1中标记为“IBat”)。输出电流具有(i)DC电流分量和(ii)电流纹波，如框36所示。如框36进一步所示，在OBC 12的稳态操作时，与DC电流分量的幅度相比，电流纹波的幅度相对较小。如框36进一步所示，电流纹波以120Hz变化。电流纹波与由DC/DC转换器18从DC链路电容器16接收的DC链路电压的120Hz变化的电压纹波一起以120Hz变化。(当市电电源频率是50Hz时，电流纹波与以100Hz变化的DC链路电压的电压纹波一起以100Hz变化。)
由于包括AC输入电源的系统中各种元件的缺陷，电流纹波可能包括其他电流纹波分量(谐波)。因此，电流纹波“主要”以120Hz(或100Hz)变化，因为120Hz(或100Hz)电流纹波分量是电流纹波的最大电流纹波分量。
输出电流的电流纹波可能导致牵引电池22过热，从而缩短牵引电池的系统寿命。因此，可以施加电流纹波幅度的最大值。
通过使DC链路电容器16物理上更大，可以减小电流纹波的幅度。然而，由于OBC 12车载在电动车辆上，所以希望降低OBC的总体积、重量和成本。通常，通过使DC链路电容器16在物理上更小来降低OBC 12的总体积、重量和成本，因此损害了取决于DC链路电容器的物理尺寸的120Hz纹波滤波。
DC/DC转换器18是具有DC/DC控制器的增益控制环路的一部分。DC/DC控制器被设计成控制DC/DC转换器18，以根据牵引电池22的需求/状态将输出电流调节到目标值。DC/DC控制器提供某种纹波滤波。然而，为了稳定起见，DC/DC控制器的增益被限制(在包含120Hz的低通频带)，并且DC/DC控制器提供的纹波滤波对于增加的120Hz纹波可能是不够的。
现在参照图2，并继续参考图1，示出了OBC 12的更详细的框图。OBC 12的框图更详细，这是因为图2中示出了增益控制环路38。增益控制环路38包括DC/DC转换器18和用于控制DC/DC转换器18的DC/DC控制器49。DC/DC控制器49由控制器24实现，但是可以是仅与DC/DC转换器18相关联的独立控制器。
DC/DC控制器49控制DC/DC转换器18将输出电流(IBat)调节到输出电流的目标值(Iref)。输出电流的目标值指示具有DC电流分量并且没有电流纹波的输出电流。这个DC电流分量的幅度是目标值。
通常，DC/DC控制器49接收输出电流的目标值(Iref)和输出电流的感测值(IBat_感测)，确定指示目标输出电流值和感测输出电流值之间差值的误差信号，根据误差信号生成控制信号，并根据控制信号控制DC/DC转换器18的功率晶体管开关，以使DC/DC转换器输出可以通过OBC 12变得尽可能接近目标值的输出电流。DC/DC控制器49因此用于最小化(i)输出电流与(ii)输出电流的目标值之间的差值。
DC/DC控制器49包括减法器40、模数转换器(ADC)42、PID(比例-积分-微分)控制器44和脉宽调制(PWM)控制器46。PWM控制器46可以是如图2所示的数字PWM控制器(DPWM)。尽管基于PWM的控制器典型地以恒定频率和可变占空比(duty cycle)工作，但在该实施例中，PWM控制器46基于可变开关频率，但是基于恒定的占空比。
增益控制环路38还包括电流传感器48，用于感测DC/DC转换器18的输出电流(IBat)。
在操作中，减法器40接收将由DC/DC转换器18输出的输出电流的目标值(Iref)。例如，输出电流的目标值由控制器24基于牵引电池22的充电需求/状态生成。减法器40从电流传感器48接收从DC/DC转换器18输出的输出电流的感测值。减法器40生成指示输出电流的目标值与输出电流的感测值之间的差值的误差信号。误差信号是模拟信号。
ADC 42从减法器40接收误差信号。ADC 42将模拟误差信号转换成数字误差信号，并将其提供给PID控制器44。PID控制器44根据误差信号来生成控制信号。由PID控制器44生成的控制信号是一种校正，其试图通过调节DC/DC转换器18的功率晶体管开关的切换来使误差信号随时间的推移而被最小化(即，控制信号是一种校正，其试图使DC/DC转换器18被控制成使得输出电流与输出电流的目标值之间的差值随着时间的推移被最小化)。PWM控制器46从PID控制器44接收控制信号。PWM控制器46根据控制信号控制DC/DC转换器18的功率开关。该过程随时间继续进行，使得DC/DC控制器49根据OBC 12的能力致使从DC/DC转换器18输出的输出电流变得尽可能接近并保持尽可能接近目标值。
如上所述，在增益控制环路38不具有DC/DC控制器49的情况下，从DC/DC转换器18输出的输出电流具有电流纹波。电流纹波主要以两倍于电网频率的频率变化(即，在市电电源为60Hz的情况下电流纹波主要以120Hz变化)。电流纹波是DC/DC转换器18的DC充电输出中存在的纹波。具体地，电流纹波表示DC/DC转换器18的DC充电输出中的电网频率噪声。DC/DC转换器18的DC充电输出中的这种电网频率噪声导致牵引电池22过热，这取决于电流纹波幅度。因此，通常定义电流纹波阈值，在该阈值处过热影响牵引电池22，并且应该被降低。
为了稳定起见，如到目前为止参照图2所描述的，增益控制环路38的DC/DC控制器49的增益被限制在包含100-120Hz的低通频带。因此，如到目前为止参照图2所描述的，由DC/DC控制器49提供的纹波滤波对于现有的120Hz(或100Hz)电流纹波可能是不够的。因此，从DC/DC转换器18输出的输出电流可能仍然具有不希望的电流纹波量。
根据本公开，增益控制环路38的DC/DC控制器49还包括滤波器50。滤波器50使DC/DC控制器49能够进一步减少从DC/DC转换器18输出的输出电流的电流纹波。由此DC/DC控制器49使得输出电流更接近地匹配输出电流的目标值。
如图2所示，滤波器50——其可以是模拟滤波器或数字滤波器——插在减法器40和电流传感器48之间。因此，滤波器50而不是减法器40从电流传感器48接收从DC/DC转换器18输出的输出电流的感测值。滤波器50被配置成在来自电流传感器48的感测反馈处局部增强输出电流的120Hz(或100Hz)电流纹波。滤波器50具有滤波器参数，这些参数被选择成使得总增益仅在相关的100Hz频率、120Hz频率或100-120Hz频带受到影响。也就是说，滤波器50具有能量被放大的频带，而其余频率保持“原样(as is)”(增益＝1)。滤波器50因此生成输出电流的感测值的经滤波版本，其中输出电流的感测值中的120Hz(或100Hz)分量被相对增强。
滤波器50向减法器40提供输出电流的感测值的经滤波版本。减法器40生成误差信号，该误差信号指示输出电流的目标值与输出电流的感测值的经滤波版本之间的差值。由于输出电流的感测值的经滤波版本包括电流纹波的增强值，所以误差信号包括指示电流纹波的增强分量。因此，PID控制器44在基于误差信号生成控制信号时相对更多地考虑电流纹波。因此，控制信号是用于减少电流纹波的更精确的校正。如上所述，PWM控制器46根据控制信号控制DC/DC转换器18，结果是输出电流具有相对减少的电流纹波量。因此，输出电流更近地类似于输出电流的目标值(即，输出电流具有：(i)DC电流分量，其匹配输出电流的目标值的DC电流分量，以及(ii)很少的电流纹波或没有电流纹波)。
以这种方式，具有滤波器50的DC/DC控制器49更容易检测输出电流的电流纹波，并对消除电流纹波做出更好的反应。因此，利用具有滤波器50的DC/DC控制器49，输出电流具有相对少的电流纹波或没有电流纹波。滤波器50设置在DC/DC控制器49中，以最小化OBC 12的DC充电输出中的电网频率噪声。具有滤波器50的DC/DC控制器49因此改善了OBC 12的电网频率抑制。在OBC中的DC/DC转换器级的这种电网频率滤波优化了对DC链路电容器的要求(例如，可以使用物理上更小、因而更便宜的DC链路电容器)。
图3A示出了包括幅度vs频率特性的第一曲线62的曲线图60，该第一曲线62描绘了当DC/DC控制器具有滤波器50时由DC/DC控制器49在控制DC/DC转换器18时提供的环路误差补偿功能。图3A还示出了当DC/DC控制器不具有滤波器50时由DC/DC控制器49在控制DC/DC转换器18时提供的幅度vs频率特性的第二曲线64。
最初，曲线62和64指示输出电流的DC电流分量(即，在0Hz)的感测值在有或没有滤波器50存在的情况下传递到减法器40，用于与目标值进行比较。然而，曲线62还指示，在有滤波器50存在的情况下电流纹波(即，在120Hz或100Hz)的感测值被相对增强。相比之下，在没有滤波器50存在的情况下，如曲线64所示，电流纹波(即，在120Hz或100Hz)的感测值没有被相对增强。因此，图3A示出了由滤波器50(如本文所述，其可以是模拟的或数字的)完成的频带增强，然后从参考信号减去该频带增强。这意味着，最终，这个频带被减小(误差差值增大，使得PID控制器44做出反应以使其最小化)。
为了进一步参考，图3B示出了包括相位vs频率特性的第一曲线72的曲线图70，该第一曲线72描绘了当DC/DC控制器具有滤波器50时由DC/DC控制器49在控制DC/DC转换器18时提供的环路误差补偿功能。图3B还示出了当DC/DC控制器不具有滤波器50时由DC/DC控制器49在控制DC/DC转换器18时提供的相位vs频率特性的第二曲线74。
滤波器50可以是由无源电气部件(如电感器和电容器)组成的无源电子滤波器。可替代地，滤波器50可以是由有源电气部件(如放大器)组成的有源电子滤波器。
如本文所述，OBC 12通过滤波器50具有改进的100-120Hz频带抑制，滤波器50被实现为增益控制环路38的DC/DC控制器49的一部分。滤波器50可以被设计成提供100-120Hz频带抑制、100Hz抑制或120Hz抑制。
OBC 12可用于所有类型的电动车辆，包括HEV、PHEV和EV。OBC 12还可以用于其他高功率应用。
根据图1和图2所示的实施例并在本文描述的OBC 12具有DC链路电容器16。在其他实施例中，OBC 12不具有DC链路电容器16。在这些其他实施例中，DC/DC转换器18从某个其他电源接收具有输入电压的输入功率信号。
现在参考图4A、图4B、图4C和图4D，分别示出了根据不同实施例的增益控制环路38的相应变型的框图。
图4A示出了根据第一变型的增益控制环路38。在该第一变型中，增益控制环路38的DC/DC控制器49包括减法器40、ADC 42、PID控制器44、PWM控制器46和滤波器50。DC/DC控制器49的部件如图4A所示以与图2所示相同的布置方式布置。在该第一变型中，滤波器50是模拟滤波器，PID控制器44是数字PID控制器，并且PWM控制器46是数字PWM控制器。因此，在该第一变型中，增益控制环路38是具有模拟滤波器和数字PID的增益控制环路。
图4B示出了根据第二变型的增益控制环路38。在该第二变型中，增益控制环路38的DC/DC控制器49包括减法器40、ADC 42、PID控制器44、PWM控制器46和滤波器50。DC/DC控制器49的部件如图4B所示布置，其中ADC 42插在减法器40和滤波器50之间。在该第二变型中，滤波器50是模拟滤波器，PID控制器44是数字PID控制器，并且PWM控制器46是数字PWM控制器。因此，在该第二变型中，增益控制环路38是具有模拟滤波器数字减法和PID的增益控制环路。
图4C示出了根据第三变型的增益控制环路38。在该第三变型中，增益控制环路38的DC/DC控制器49包括减法器40、ADC 42、PID控制器44、PWM控制器46和滤波器50。DC/DC控制器49的部件如图4C所示布置，其中ADC 42插在电流传感器48和滤波器50之间。在该第三变型中，滤波器50是数字滤波器，PID控制器44是数字PID控制器，并且PWM控制器46是数字PWM控制器。因此，在该第三变型中，增益控制环路38是其中所有级都是数字的增益控制环路。
图4D示出了根据第四变型的增益控制环路38。在该第四变型中，增益控制环路38的DC/DC控制器49包括减法器40、PID控制器44、PWM控制器46和滤波器50，但不包括ADC 42。除了不存在ADC 42，DC/DC控制器49的部件如图4D所示以与图2所示相同的布置方式布置。在该第四变型中，滤波器50是模拟滤波器，PID控制器44是模拟PID控制器，并且PWM控制器46是模拟PWM控制器。因此，在该第四变型中，增益控制环路38是其中所有级都是模拟的增益控制环路。
尽管上面描述了示例性的实施例，但并不意图这些实施例描述本发明的所有可能的形式。更确切地，在说明书中所使用的词是描述而非限制的词，并且应理解，可以做出各种变化而不偏离本发明的精神和范围。另外，各种实施的实施例的特征可被组合以形成本发明的另外的实施例。

Claims (19)

1.一种车载充电器OBC，用于使用AC功率对电动车辆的牵引电池充电，所述OBC包括：
DC/DC转换器，其可操作来接收具有输入电压的输入功率，所述输入电压包括DC电压分量和以所述AC功率的频率变化的电压纹波；以及
控制器，其可操作来生成控制信号，用于控制所述DC/DC转换器将所述输入功率转换成具有用于对所述牵引电池充电的输出电流的输出功率，所述控制器包括滤波器，所述滤波器增强该频率下所述输出电流的感测值，以生成所述输出电流的局部增强的感测值，其中，所述控制器确定所述输出电流的目标值和所述局部增强的感测值之间的差值，并基于所述差值生成所述控制信号，使得所述DC/DC转换器在响应于所述控制信号将所述输入功率转换成所述输出功率时使所述输出电流适应所述目标值。
2.如权利要求1所述的OBC，还包括：
DC链路电容器，其使用来自电网的AC功率充电以具有输入电压，所述DC链路电容器和所述DC/DC转换器被连接，以便所述DC/DC转换器从所述DC链路电容器接收具有所述输入电压的输入功率。
3.如权利要求1所述的OBC，其中：
所述目标值是DC目标值；并且
所述输出电流包括对应于所述DC目标值的DC电流分量和以所述频率变化的电流纹波，所述电流纹波的幅度小于原本在所述输出电流的感测值没有被所述滤波器局部增强的情况下的幅度。
4.如权利要求1所述的OBC，其中：
所述滤波器是数字滤波器或模拟滤波器。
5.如权利要求1所述的OBC，其中：
所述控制器还包括比例-积分-微分(PID)控制器，以基于所述输出电流的所述目标值和所述局部增强的感测值之间的差值生成所述控制信号。
6.如权利要求1所述的OBC，其中：
所述控制器还包括调制控制器，所述调制控制器被配置成基于所述控制信号生成调制信号，所述调制信号被用于控制所述DC/DC转换器的开关，以便所述DC/DC转换器根据所述控制信号被控制。
7.如权利要求1所述的OBC，还包括：
电流传感器，其被配置成感测所述输出电流以生成所述输出电流的感测值。
8.一种用于给电池充电的充电器，包括：
电源，其用于提供具有输入电压的输入功率，所述输入电压包括DC电压分量和以频率变化的电压纹波；
DC/DC转换器；以及
控制器，其可操作来生成控制信号，用于控制所述DC/DC转换器将来自所述电源的输入功率转换成具有输出电流的输出功率，所述控制器包括滤波器，所述滤波器增强该频率下所述输出电流的感测值，以生成所述输出电流的局部增强的感测值，其中，所述控制器确定所述输出电流的目标值和所述局部增强的感测值之间的差值，并基于所述差值生成所述控制信号，使得所述DC/DC转换器在响应于所述控制信号将所述输入功率转换成所述输出功率时使所述输出电流适应所述目标值。
9.如权利要求8所述的充电器，其中：
所述目标值是DC目标值；并且
所述输出电流包括对应于所述DC目标值的DC电流分量和以所述频率变化的电流纹波，所述电流纹波的幅度小于原本在所述输出电流的感测值没有被所述滤波器局部增强的情况下的幅度。
10.如权利要求8所述的充电器，其中：
所述控制器还包括比例-积分-微分(PID)控制器，以基于所述输出电流的目标值和局部增强的感测值之间的差值来生成所述控制信号。
11.如权利要求8所述的充电器，其中：
所述控制器还包括调制控制器，所述调制控制器被配置成基于所述控制信号生成调制信号，所述调制信号被用于控制所述DC/DC转换器的开关，以便所述DC/DC转换器根据所述控制信号被控制。
12.如权利要求8所述的充电器，还包括：
电流传感器，其被配置成感测所述输出电流以生成所述输出电流的感测值。
13.如权利要求8所述的充电器，其中：
所述滤波器是数字滤波器或模拟滤波器。
14.如权利要求8所述的充电器，其中：
所述电源是DC链路电容器。
15.一种用于操作车载充电器OBC的方法，所述OBC被配置成使用AC功率对电动车辆的牵引电池充电，所述OBC具有DC/DC转换器，所述DC/DC转换器可操作来接收具有输入电压的输入功率，所述输入电压包括DC电压分量和以所述AC功率的频率变化的电压纹波，所述方法包括：
生成控制信号，用于控制所述DC/DC转换器将所述输入功率转换成具有用于对所述牵引电池充电的输出电流的输出功率；
对所述输出电流的感测值进行滤波，以增强该频率下所述输出电流的感测值，从而生成所述输出电流的局部增强的感测值；
确定所述输出电流的目标值和所述局部增强的感测值之间的差值；以及
其中，生成所述控制信号包括基于所述差值生成所述控制信号，使得所述DC/DC转换器在响应于所述控制信号将所述输入功率转换成所述输出功率时使所述输出电流适应所述目标值。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述OBC还包括DC链路电容器，所述DC链路电容器用来自电网的AC功率充电以具有输入电压，所述方法还包括：
由所述DC/DC转换器从所述DC链路电容器接收具有所述输入电压的输入功率。
17.如权利要求15所述的方法，其中：
对所述输出电流的感测值进行滤波包括使用模拟滤波器或数字滤波器。
18.如权利要求15所述的方法，其中：
生成所述控制信号包括使用比例-积分-微分(PID)控制器。
19.如权利要求15所述的方法，还包括：
使用电流传感器感测所述输出电流，以生成所述输出电流的感测值。
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