CN112350389A - 一种车载充电机与dc/dc的集成控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车载充电机与DC/DC的集成控制电路。为了克服车在载充电机与DC/DC集成电路中，在DC/DC部分单独工作时，感应电压会和电容和二极管产生震荡等问题，本发明采用包括依次连接的PFC模块、串联二极管的AC侧移相全桥模块和变压模块，以及与变压模块高压侧连接的高压电池侧移相全桥模块，与变压模块低压侧连接的全波整流降压模块。车载充电机和DC/DC共用一个变压器和全桥逆变部分开关管的方式能够实现电路的高度集成；且在DC/DC独立工作时，不需要额外的控制，利用AC侧移相全桥模块串联二极管实现阻断变压器交流侧通路的作用；不会出现感应电压与电容和二极管产生震荡等问题。

Description

一种车载充电机与DC/DC的集成控制电路
技术领域
本发明涉及电动汽车动力系统领域，尤其涉及一种车载充电机和DC/DC转换装置的集成电路。
背景技术
作为电动汽车动力系统中的重要部分，车载充电机是将交流市电转换成直流电为电动汽车动力电池组充电的装置；DC/DC变换器是将动力电池的高压直流电转换为可为蓄电池充电的低压直流电的装置。随着电动汽车的发展，车载充电机和DC/DC集成化成为了电动汽车能量补给的主流方案，通过将车载充电机和DC/DC共用电气连接、复用水冷板、共用硬件电路和控制电路等集成方式可以显著减小体积和成本。
在现有的集成方案中，将车载充电机和DC/DC共用一个变压器和全桥逆变部分开关管的方式能够实现电路的高度集成。但在车载充电机停止工作，DC/DC部分单独工作时，在变压器原边上感应出的电压会和交流侧原边逆变全桥MOS管的寄生电容和二极管产生震荡，一方面会对DC/DC电路的工作状态产生影响，另一方面也降低了DC/DC电路的转换效率。例如，一种在中国专利文献上公开的“车载充电机与车载DC/DC的电气集成装置”，其公告号“CN 109167423A”，包括PFC模块、高压AC侧能量转换开关模块、变压器模块、低压直流侧能量转换开关模块、低压直流侧滤波及保护模块及高压直流侧能量转换开关模块；其中，PFC模块、高压AC侧能量转换开关模块及变压器模块依次连接，变压器模块与低压直流侧能量转换开关模块和高压直流侧能量转换开关模块相连接，低压直流侧能量转换开关模块与保护模块连接。将车载充电机与车载DC/DC实现电气集成，相比单独的车载充电机和车载DC/DC节省了装置占用的体积，减轻了总重量，降低了成本；但是在车载充电机停止工作，DC/DC部分单独工作时，在变压器原边上感应出的电压会和交流侧原边逆变全桥MOS管的寄生电容和二极管产生震荡，一方面会对DC/DC电路的工作状态产生影响，另一方面也降低了DC/DC电路的转换效率。
发明内容
本发明主要解决原有技术车载充电机与DC/DC集成，但在DC/DC部分单独工作时，感应电压会和电容和二极管产生震荡等问题；提供一种车载充电机与DC/DC的集成控制电路，在DC/DC独立工作时，变压器交流侧和逆变全桥电路完全阻断，且不需要增加额外的控制。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
本发明包括依次连接的PFC模块、AC侧移相全桥模块和变压模块，变压模块高压侧连接高压电池侧移相全桥模块，变压模块低压侧连接全波整流降压模块，所述的AC侧移相全桥模块中包括四个带保护二极管的开关管和与开关管串联的隔断元件，四个开关管构成全桥电路，隔断元件串联在全桥电路中的输入侧。车载充电机和DC/DC共用一个变压器和全桥逆变部分开关管的方式能够实现电路的高度集成，且在DC/DC独立工作时，因为AC侧移相全桥模块自带隔断元件，不需要额外的控制，变压器交流侧和逆变全桥电路完全阻断；不会出现感应电压与电容和二极管产生震荡等问题。
作为优选，所述的 PFC模块包括依次连接的全桥整流电路、PFC开关电路和电容C1；全桥整流电路的输入端由AC电压输入，正输出端连接PFC开关电路的正输入端，PFC开关电路的正输出端连接电容C1的第一端；全桥整流电路的负输出端、PFC开关电路的负输出端和电容C1的第二端接地。PFC即为功率因素矫正，采用PFC开关电路，将全桥整流电路和大容量的电容C1隔离开来，此外还能调节PFC开关电路中的开关使得电流能够跟踪电压，增大功率因素。电路结构简单，能提升电路的功率因素，减少能量损失。
作为优选，所述的PFC开关电路包括电感L1和电感L2、升压二极管D1和升压二极管D2和带保护二极管的MOS管M1和MOS管M2 ，MOS管M1、MOS管M2的源极与保护二极管的阴极相连，MOS管M1、MOS管M2的漏极与保护二极管的阳极相连；电感L1的第一端接全桥整流电路的正输出端，MOS管M1的漏极与电感L1的第二端相连，MOS管M1的源极接地，电感L1的第二端接升压二极管D1的阳极，升压二极管D1的阴极接电容C1的第一端；电感L2的第一端接全桥整流电路的正输出端，MOS管M2的漏极与电感L2的第二端相连，MOS管M2的源极接地，电感L2的第二端接升压二极管D2的阳极，升压二极管D2的阴极接电容C1的第一端。在MOS管导通时，电感储存能量，在MOS管截止时，电感上感应出右正左负的电压，将储存的能量通过升压二极管对第一电容充电。电路结构简单，通过MOS管的通断实现输出的电流跟踪电压，提高功率因素。保护二极管保护MOS管，承受浪涌电流。两路并联的PFC开关电路，进一步保证输出的电流跟踪电压，提高功率因素。
作为优选，所述的AC侧移相全桥模块中的开关管为四个带保护二极管的MOS管M5、MOS管M6、MOS管M7、MOS管M8，MOS管的漏极与保护二极管的阴极相连，MOS管的源极与保护二极管的阳极相连； MOS管M5的漏极作为正输入端， MOS管M5的漏极连接第一隔断元件的第一端，第一隔断元件的第二端连接MOS管M7的漏极；MOS管M5的源极连接MOS管M6的漏极，MOS管M6的源极连接第二隔断元件的第一端，MOS管M6的源极接地，第二隔断元件的第二端连接MOS管M8的源极， MOS管M8的漏极连接MOS管M7的源极； MOS管M5的源极与MOS管M8的源极作为输出端与变压模块的输入端相连。控制四个MOS管的通断就能控制输出的电压和电流，结构简单，控制方便。
作为优选，所述的隔断元件为二极管，二极管D3的阳极连接MOS管M5的漏极，二极管D3的阴极连接MOS管M7的漏极；二极管D4的阳极连接MOS管M8的源极，二极管D4的阴极连接MOS管M6的源极。在AC侧移相全桥模块中串联二极管，因为二极管的方向截止特性，不需要额外的控制，就能够在DC/DC单独工作时，阻断电流和降低圆边四个MOS管、电容和二极管产生的震荡，保证DC/DC处于完全的独立工作模式。
作为优选，所述的变压模块包括原边绕组、第一副边绕组、第二副边绕组和谐振电感L3、谐振电感L4，原边绕组为输入端，第一副边绕组为高压侧，第二副边绕组低压侧，所述的输入端与AC侧移相全桥模块的输出端相连，所述的高压侧与高压电池侧移相全桥模块相连，所述的低压侧与全波整流降压模块相连；谐振电感L3连接在原边绕组侧，谐振电感L4连接在第一副边绕组侧。车载充电机和DC/DC共用一个变压器和全桥逆变部分开关管，实现电路的高度集成，减少实际电路的体积，简化电路。
作为优选，所述的高压电池侧移相全桥模块包括四个带保护二极管的MOS管M9、MOS管M10、MOS管M11、MOS管M12和电容C2，MOS管的漏极与保护二极管的阴极相连，MOS管的源极与保护二极管的阳极相连；MOS管M9的漏极与第MOS管M11的漏极相连，第MOS管M9的漏极作为正输出端，与电容C2的第一端相连；MOS管M10的源极与MOS管M12的源极相连，MOS管M10的源极作为负输出端，与电容C2的第二端相连，电容C2的第二端接地；MOS管M9的源极与MOS管M10的漏极相连，MOS管M11的源极与MOS管M12的漏极相连，MOS管M9的源极和MOS管M11的源极作为输入端，与变压模块的高压侧相连。当电动汽车处于充电状态时，通过控制变压器原边全桥MOS管M5与M8，M6与M7之间移相角来控制给电池组充电的电流和电压，副边绕组1连接的四个MOS管处于关断状态，通过MOS管自身的寄生二极管实现不控整流；当车载充电机不充电时，通过调节MOS管M9与M12、MOS管M10与MOS管M11之间的移相角来控制DC/DC的输出电压和电流。
作为优选，所述的全波整流降压模块包括两个带保护二极管的整流MOS管M13、MOS管M14和一个带保护二极管的降压MOS管M15，保护二极管的阴极与MOS管的漏极相连，保护二极管的阳极与MOS管的源极相连；MOS管M13的与源极与MOS管M14的源极相连，MOS管M13的源极接地，MOS管M13的漏极和MOS管M14的漏极作为输入端与变压模块的低级压相连，MOS管M15的漏极与变压器模块的低压侧相连，MOS管M15的源极与二极管D5的阴极相连，二极管D5的阳极接地，二极管D5的阴极与电感L5的第一端相连，电感L5的第二端与电容C3的第一端相连，C3电容的第二端接地。通过控制MOS管M13与M14的开通和关断实现全波整流，通过控制MOS管M15的占空比来控制DC/DC的输出电压和电流。
本发明的有益效果是：
1. 车载充电机和DC/DC共用一个变压器和全桥逆变部分开关管，高度集成，减小电路的体积；
2.在AC侧移相全桥电路中串联二极管，在不需要额外控制的情况下，在DC/DC单独工作时，利用电路串联的二极管实现阻断变压器交流侧和逆变全桥电路。
附图说明
图1是本发明的一种电路原理连接结构框图；
图2是本发明的一种车载充电机独立工作时的示意图；
图3是本发明的一种DC/DC独立工作的示意图；
图4是本发明的一种车载充电机与DC/DC同时工作的示意图。
图中1.PFC模块，11.全桥整流电路，12.PFC开关电路，2.AC侧移相全桥电路，3.变压模块，4.高压电池侧移相全桥模块，5.全波整流降压模块。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
本实施例的一种车载充电机与DC/DC的集成控制电路，如图1所示，包括依次连接的PFC模块1、AC侧移相全桥模块2和变压模块3，以及与变压模块3高压侧连接的高压电池侧移相全桥模块4和与变压模块3低压侧连接的全波整流降压模块5。
PFC模块包括依次连接的全桥整流电路11、PFC开关电路12和大容量的电容C1，全桥整流电路11的输入端连接AC电压，全桥整流电路11的正输出端接电感L1的第一端，全桥整流电路11的负输出端接地；电感L1的第二端接MOS管M1的漏极， MOS管M1的源极接地，MOS管M1的漏极接寄生二极管的阴极， MOS管M1的源极接寄生二极管的阳极；电感L1的第二端接升压二极管D1的阳极，升压二极管D1的阴极接电容C1的第一端，电容C1的第二端接地；全桥整流电路11的正输出端接电感L2的第一端，电感L2的第二端接MOS管M2的漏极， MOS管M2的源极接地；MOS管M2的漏极接寄生二极管的阴极，MOS管M2的源极接寄生二极管的阳极；电感L2的第二端接升压二极管D2的阳极，升压二极管D2的阴极接电容C1的第一端。
AC侧移相全桥电路2包括四个带寄生二极管的MOS管M5、MOS管M6、MOS管M7和MOS管M8，寄生二极管的阴极与MOS管的漏极相连，寄生二极管的阳极与MOS管的源极相连。MOS管M5的漏极与二极管D3的阳极相连，二极管D3的阴极与MOS管M7的漏极相连， MOS管M7的源极与MOS管M8的漏极相连， MOS管M8的源极与二极管D4的阳极相连，二极管D4的阴极与MOS管M6的源极相连， MOS管M6的漏极与MOS管M5的源极相连； MOS管M5的漏极连接电容C1的第一端， MOS管M6的源极接地。二极管D3和二极管D4除了接在图中的位置，还可以接在AC侧移相全桥电路2的输入侧，二极管D3的阴极与MOS管M5的漏极相连，二极管D3的阳极与电容C1的第一端相连，二极管D4的阳极与MOS管M6的源极相连，二极管D4的阴极与电容C1的第一端相连。
MOS管M5的源极与MOS管M7的源极作为输出，与变压模块3的原边绕组相连接，变压模块3包括三个绕组和两个谐振电感，原边绕组为输入侧，第一副边绕组为高压侧，第二副边绕组为低压侧；在原边绕组即输入侧集成有一个谐振电感L3，在第一副边绕组即高压侧集成有一个谐振电感L4。
高压电池侧移相全桥模块4包括四个带寄生二极管的MOS管和电容C2，寄生二极管的阴极接MOS管的漏极，寄生二极管的阳极接MOS管的源极； MOS管M9的漏极接MOS管M11的漏极， MOS管M11的源极接MOS管M12的漏极， MOS管M12的源极接 MOS管M10的源极， MOS管M10的漏极接MOS管M9的源极， MOS管M11的漏极接电容C2的第一端， MOS管M12的源极接电容C2的第二端，电容C2的第二端接地。MOS管M9的源极与MOS管M11的源极作为输入端，与变压模块3的高压侧即第一副边绕组相连。
变压模块3的低压侧连接有全波整流降压模块5，全波整流降压模块5包括两个带寄生二极管的整流MOS管和一个带寄生二极管的降压MOS管，以及二极管D5、电容C3和电感L5。寄生二极管的阴极与MOS管的漏极相连，寄生二极管的阳极与MOS管的源极相连；整流MOS管M13的漏极与第二副边绕组的一端相连， MOS管M13的源极接地；整流MOS管M14的漏极与第二副边绕组的另一端相连， MOS管M14的源极接地。降压MOS管M15的漏极与第二副边绕组相连， MOS管M15的源极与二极管D5的阴极相连，二极管D5的阳极接地，二极管D5的阴极与电感L5的第一端相连，电感L5的第二端与电容C3的第一端相连，电容C3的第二端接地。
电路中，将车载充电机电路和DC/DC电路共用一个变压模块3和部分开关管的方式能够实现电路的集成；车载充电电路包括依次连接的PFC模块（1）、AC侧移相全桥模块（2）、变压模块（3）和高压电池侧移相全桥模块（4）；DC/DC电路包括高压电池侧移相全桥模块（4）和全波整流降压模块（5）。共用部分电路，节约成本，减小电路体积。
本发明电路有三种工作模式：
工作模式一：当电动汽车处于充电状态，DC/DC停止工作时，如图2所示，此时MOS管M13、MOS管M14和MOS管M15处于关断状态，由于二极管的反向截止特性，变压模块3中的第二副边绕组和MOS管M13或MOS管M14、二极管D5、MOS管M15之间无法形成电流回路，从而保证了变压模块3原边绕组的能量只通过第一副边绕组传递到汽车动力电池组侧给电池充电。
车载充电机的充电电路通过控制变压器原边全桥MOS管M5与MOS管M8，MOS管M6与MOS管M7之间移相角来控制给电池组充电的电流和电压，第一副边绕组连接的四个MOS管M9、MOS管M10、MOS管M11、MOS管M12处于关断状态，通过MOS管自身的寄生二极管实现不控整流。交流的市电先通过功率因素矫正，到变压模块3的全桥控制输出给电池的电压和电流，再通过第一副边绕组的寄生二极管不控整流给动力电池组充电。完成车载充电器的独立工作。
工作模式二：当车载充电机不充电，DC/DC给蓄电池充电时，如图3所示，此时MOS管M5、MOS管M6、MOS管M7、MOS管M8处于关断状态。由于变压模块3原边绕组侧MOS管M5与MOS管M7之间，MOS管M6与MOS管M8之间串入二极管D3和二极管D4的反向阻断作用，因此原边绕组没有电流流过，蓄电池能量通过第一副边绕组和第二副边绕组构成的变压器传递到蓄电池侧，给蓄电池供电。
在这种工作模式下，高压侧的动力电池输出电压，通过调节MOS管M9与MOS管M12、MOS管M10与MOS管M11之间的移相角来控制DC/DC的输出电压和电流，电压输出到第二副边绕组，低压侧通过控制MOS管M13与MOS管M14的开通和关断实现全波整流，通过控制MOS管M15的通断，实现斩波，控制DC/DC输出的电源和电流，实现高压动力电池给低压的蓄电池充电。在DC/DC电路单独工作时，因为有二极管D3和二极管D4的存在，可以阻断电流和降低原边四个MOS管寄生电容和体二极管产生的震荡，保证DC/DC处于完全独立的工作模式。
工作模式三：当电动汽车处于充电状态，DC/DC也一起工作时，如图4所示，此时变压模块3原边绕组能量传递到第一副边绕组和第二副边绕组，分别给汽车动力电池组和蓄电池充电。通过控制变压模块原边绕组侧的四个MOS管M5与MOS管M8，MOS管M6与MOS管M7之间移相角来控制给高压侧电池组充电的电流和电压；控制MOS管M15的通断状态来控制DC/DC的输出电压和电流。
电路能分别完成车载充电机的单独工作、DC/DC电路的单独工作和车载充电机与DC/DC电路共同工作三种工作模式，在集成电路，减小体积与成本的同时，能够在DC/DC电路单独工作的使用，不使用外部的控制，仅利用电路串联二极管实现阻断变压器交流侧通路的作用。控制简单，电路的运行效率与稳定性提高。

Claims (8)

1.一种车载充电机与DC/DC的集成控制电路，包括依次连接的PFC模块（1）、AC侧移相全桥模块（2）和变压模块（3），变压模块（3）高压侧连接高压电池侧移相全桥模块（4），变压模块（3）低压侧连接全波整流降压模块（5），其特征在于所述的AC侧移相全桥模块（2）中包括四个带保护二极管的开关管和与开关管串联的隔断元件，四个开关管构成全桥电路，隔断元件串联在全桥电路中的输入侧。
2.根据权利要求1所述的一种车载充电机与DC/DC的集成控制电路，其特征在于所述的PFC模块（1）包括依次连接的全桥整流电路（11）、PFC开关电路（12）和电容C1；全桥整流电路（11）的输入端由AC电压输入，正输出端连接PFC开关电路（12）的正输入端，PFC开关电路（12）的正输出端连接电容C1的第一端；全桥整流电路（11）的负输出端、PFC开关电路（12）的负输出端和电容C1的第二端接地。
3.根据权利要求2所述的一种车载充电机与DC/DC的集成控制电路，其特征在于所述的PFC开关电路（12）包括电感L1和电感L2、升压二极管D1和升压二极管D2和带保护二极管的MOS管M1和MOS管M2 ，MOS管M1、MOS管M2的源极与保护二极管的阴极相连，MOS管M1、MOS管M2的漏极与保护二极管的阳极相连；电感L1的第一端接全桥整流电路（11）的正输出端，MOS管M1的漏极与电感L1的第二端相连，MOS管M1的源极接地，电感L1的第二端接升压二极管D1的阳极，升压二极管D1的阴极接电容C1的第一端；电感L2的第一端接全桥整流电路（11）的正输出端，MOS管M2的漏极与电感L2的第二端相连，MOS管M2的源极接地，电感L2的第二端接升压二极管D2的阳极，升压二极管D2的阴极接电容C1的第一端。
4.根据权利要求1所述的一种车载充电机与DC/DC的集成控制电路，其特征在于所述的AC侧移相全桥模块（2）中的开关管为四个带保护二极管的MOS管M5、MOS管M6、MOS管M7、MOS管M8，MOS管的漏极与保护二极管的阴极相连，MOS管的源极与保护二极管的阳极相连； MOS管M5的漏极作为正输入端， MOS管M5的漏极连接第一隔断元件的第一端，第一隔断元件的第二端连接MOS管M7的漏极； MOS管M5的源极连接MOS管M6的漏极， MOS管M6的源极连接第二隔断元件的第一端， MOS管M6的源极接地，第二隔断元件的第二端连接MOS管M8的源极，MOS管M8的漏极连接MOS管M7的源极； MOS管M5的源极与MOS管M8的源极作为输出端与变压模块的输入端相连。
5.根据权利要求4所述的一种车载充电机与DC/DC的集成控制电路，其特征在于所述的隔断元件为二极管，二极管D3的阳极连接MOS管M5的漏极，二极管D3的阴极连接MOS管M7的漏极；二极管D4的阳极连接MOS管M8的源极，二极管D4的阴极连接MOS管M6的源极。
6.根据权利要求1所述的一种车载充电机与DC/DC的集成控制电路，其特征在于所述的变压模块（3）包括原边绕组、第一副边绕组、第二副边绕组和谐振电感L3、谐振电感L4，原边绕组为输入端，第一副边绕组为高压侧，第二副边绕组低压侧，所述的输入端与AC侧移相全桥模块（2）的输出端相连，所述的高压侧与高压电池侧移相全桥模块（4）相连，所述的低压侧与全波整流降压模块（5）相连；谐振电感L3连接在原边绕组侧，谐振电感L4连接在第一副边绕组侧。
7.根据权利要求1所述的一种车载充电机与DC/DC的集成控制电路，其特征在于所述的高压电池侧移相全桥模块（4）包括四个带保护二极管的MOS管M9、MOS管M10、MOS管M11、MOS管M12和电容C2，MOS管的漏极与保护二极管的阴极相连，MOS管的源极与保护二极管的阳极相连；MOS管M9的漏极与第MOS管M11的漏极相连，第MOS管M9的漏极作为正输出端，与电容C2的第一端相连；MOS管M10的源极与MOS管M12的源极相连，MOS管M10的源极作为负输出端，与电容C2的第二端相连，电容C2的第二端接地；MOS管M9的源极与MOS管M10的漏极相连，MOS管M11的源极与MOS管M12的漏极相连，MOS管M9的源极和MOS管M11的源极作为输入端，与变压模块（3）的高压侧相连。
8.根据权利要求1所述的一种车载充电机与DC/DC的集成控制电路，其特征在于所述的全波整流降压模块（5）包括两个带保护二极管的整流MOS管M13、M14和一个带保护二极管的降压MOS管M15，保护二极管的阴极与MOS管的漏极相连，保护二极管的阳极与MOS管的源极相连；MOS管M13的与源极与MOS管M14的源极相连，MOS管M13的源极接地，MOS管M13的漏极和MOS管M14的漏极作为输入端与变压模块（3）的低级压相连，MOS管M15的漏极与变压器模块（3）的低压侧相连，MOS管M15的源极与二极管D5的阴极相连，二极管D5的阳极接地，二极管D5的阴极与电感L5的第一端相连，电感L5的第二端与电容C3的第一端相连，C3电容的第二端接地。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112994174A (zh) * 2021-04-06 2021-06-18 威海东兴电子有限公司 磁集成开关电源转换系统
GB2613830A (en) * 2021-12-16 2023-06-21 Jaguar Land Rover Ltd Electrical vehicle circuitry
GB2613836A (en) * 2021-12-16 2023-06-21 Jaguar Land Rover Ltd Electrical vehicle circuitry
WO2023111326A1 (en) * 2021-12-16 2023-06-22 Jaguar Land Rover Limited Transformer circuit for an onboard charger of an electric vehicle
WO2023131188A1 (zh) * 2022-01-07 2023-07-13 重庆美的通用制冷设备有限公司 磁悬浮轴承的供电电路及系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110040028A (zh) * 2019-04-15 2019-07-23 创驱（上海）新能源科技有限公司 一种车载充电机和dcdc转换装置的集成控制电路

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110040028A (zh) * 2019-04-15 2019-07-23 创驱（上海）新能源科技有限公司 一种车载充电机和dcdc转换装置的集成控制电路

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112994174A (zh) * 2021-04-06 2021-06-18 威海东兴电子有限公司 磁集成开关电源转换系统
GB2613830A (en) * 2021-12-16 2023-06-21 Jaguar Land Rover Ltd Electrical vehicle circuitry
GB2613836A (en) * 2021-12-16 2023-06-21 Jaguar Land Rover Ltd Electrical vehicle circuitry
WO2023111326A1 (en) * 2021-12-16 2023-06-22 Jaguar Land Rover Limited Transformer circuit for an onboard charger of an electric vehicle
GB2615871A (en) * 2021-12-16 2023-08-23 Jaguar Land Rover Ltd Electrical vehicle circuitry
GB2615870A (en) * 2021-12-16 2023-08-23 Jaguar Land Rover Ltd Electrical vehicle circuitry
WO2023131188A1 (zh) * 2022-01-07 2023-07-13 重庆美的通用制冷设备有限公司 磁悬浮轴承的供电电路及系统

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