CN117200587A - 基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路及充电桩 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路及充电桩，克服了传统充电电路中，谐振型变换器在轻载状态下恢复软开关时电路中的传导损耗大，功率传输效率低的缺点，能够在宽工作范围内实现零电压开关，并且具有直接功率传输能力，能够直接向输出端传输功率，从而减少了电路开关管和高频变压器上的传导损耗。

Description

基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路及充电桩

技术领域

本申请涉及充电桩充电控制的技术领域，特别是涉及一种基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路及充电桩。

背景技术

新能源汽车充电桩是维持新能源电动汽车能源补给，保障新能源汽车便利畅行的重要后勤部分。充电桩中的高频DC-DC功率变换器通常采用谐振型变换器以实现高性能转换，谐振型变换器结构简单，通常工作在谐振频率以上以实现连续电流的软开关（零电压开关或零电流开关）。但是，一般的充电桩的谐振型变换器在轻负载时会失去软开关，为了在轻负载下恢复软开关，则需要在谐振腔中持续维持高无功循环电流以触发电源开关再次导通，此时，充电电路的无功电流较大会增加充电电路中的电流应力和传导损耗，导致功率传输效率低。

发明内容

基于此，本申请提供一种基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路及充电桩，能够在较宽工作范围（轻载或全载）内实现零电压开关，并且具有直接功率传输能力，能够直接向输出端传输部分功率，减少了充电电路的开关电路中的传导损耗，提高功率传输能力和效率。

一方面，本申请提供一种基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路，包括功率传输模块和开关控制模块；所述功率传输模块包括输入直流电源DC_in、直流母线DC_bus、第一开关管S₁、第二开关管S₂、第三开关管S₃、第四开关管S₄、第五开关管S₅、第六开关管S₆、耦合电感、储能电感L_s、变压器T₁、第一二极管D₁、第二二极管D₂、第三二极管D₃、第四二极管D₄、第五二极管D₅、第六二极管D₆、第一电容C₁、第二电容C₂、第一寄生电容C_S1、第二寄生电容C_S2、第三寄生电容C_S3、第四寄生电容C_S4、第五寄生电容C_S5、第六寄生电容C_S6和输出直流电源DC_out；其中，所述耦合电感包括第一电感L₁和第二电感L₂；所述变压器T₁包括一次侧绕组和二次侧绕组；所述输入直流电源DC_in的正极与所述第一电感L₁的第一端连接；所述输入直流电源DC_in的负极与所述第二开关管S₂的第二端、所述第二二极管D₂的阳极、所述第二寄生电容C_S2的第二端、所述第二电容C₂的第二端、所述直流母线DC_bus的负极连接；所述第一电感L₁的第二端与所述第一开关管S₁的第二端、所述第一二极管D₁的阳极、所述第一寄生电容C_S1的第二端、所述储能电感L_s的第一端、所述第二开关管S₂的第一端、所述第二二极管D₂的阴极、所述第二寄生电容C_S2的第一端连接；所述第一电容C₁的第一端与所述第一开关管S₁的第一端、所述第一二极管D₁的阴极、所述第一寄生电容C_S1的第一端、所述直流母线DC_bus的正极连接，所述第一电容C₁的第二端与所述变压器一次侧的第二端、所述第二电容C₂的第一端连接；所述储能电感L_s的第二端与所述变压器一次侧的第一端连接；所述变压器二次侧的第一端与所述第二电感L₂的第一端、所述第三开关管S₃的第二端、所述第三二极管D₃的阳极、所述第三寄生电容C_S3的第二端、所述第四开关管S₄的第一端、所述第四二极管D₄的阴极、所述第四寄生电容C_S4的第一端连接；所述变压器二次侧的第二端与所述第二电感L₂的第二端、所述第五开关管S₅的第二端、所述第五二极管D₅的阳极、所述第五寄生电容C_S5的第二端、所述第六开关管S₆的第一端、所述第六二极管D₆的阴极、所述第六寄生电容C_S6的第一端连接；所述输出直流电源DC_out的正极与所述第三开关管S₃的第一端、所述第三二极管D₃的阴极、所述第三寄生电容C_S3的第一端、所述第五开关管S₅的第一端、所述第五二极管D₅的阴极、所述第五寄生电容C_S5的第一端连接；所述输出直流电源DC_out的负极与所述第四开关管S₄的第二端、所述第四二极管D₄的阳极、所述第四寄生电容C_S4的第二端、所述第六开关管S₆的第二端、所述第六二极管D₆的阳极、所述第六寄生电容C_S6的第二端连接；所述输出直流电源DC_out的正极还用于与充电电池的正极连接，所述输出直流电源DC_out的负极还用于与充电电池的负极连接；所述第一开关管S₁的第三端、所述第二开关管S₂的第三端、所述第三开关管S₃的第三端、所述第四开关管S₄的第三端、所述第五开关管S₅的第三端、所述第六开关管S₆的第三端与所述开关控制模块的输出端连接；所述开关控制模块用于输出开关控制信号至所述第一开关管S₁、所述第二开关管S₂、所述第三开关管S₃、所述第四开关管S₄、所述第五开关管S₅和所述第六开关管S₆，以适时触发所述功率传输模块的功率传输路径导通。

另一方面，本申请还提供一种充电桩，包括上述的基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路。

上述基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路及充电桩，克服了传统充电电路中，谐振型变换器在轻载状态下恢复软开关时电路中的传导损耗大，功率传输效率低的缺点，能够在宽工作范围内实现零电压开关，并且具有直接功率传输能力，能够直接向输出端传输部分功率，从而减少了充电电路中的开关管和高频变压器上的传导损耗，提高了功率传输效率。

进一步的，还可以通过电压传感器检测电网端和充电电池端的电压值，并通过模式控制器根据实测电压值控制功率传输方向，实现功率双向流通能力，使电动汽车在电网负荷大时能将充电电池的部分电力送回电网维持电网稳定。

附图说明

图1为本申请一实施例中，基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路的拓扑结构示意图；

图2-9为本申请一实施例中，基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路在充电模式时模态1-8的工作电路图；

图10为本申请一实施例中，基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路在充电模式时一个开关周期内的主要工作波形图；

图11-18为本申请一实施例中，基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路在反馈模式时模态1-8的工作电路图；

图19为本申请一实施例中，基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路在反馈模式时一个开关周期内的主要工作波形图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。

本申请一实施例提供的基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路，其用于充电桩，具体可以应用于电动汽车充电桩或其他充电桩上。参阅图1，该基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路为谐振型变换器，其输入直流电源可通过前端整流模块连接至交流电网获得充电电源，充电桩电路用于实现电能的双向传输，将电能传输至充电电池端为电池充电，当电网负荷出现压力且充电电池具有足够多的电量时，充电电池亦可放电，将电能从充电电池传输至电网端以维持电网稳定。

如图1所示，基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路，包括功率传输模块和开关控制模块，其中，功率传输模块连接于电网和充电电池之间，用于实现电网和充电电池之间的功率传输，即电能传输，开关控制模块用于对功率传输模块的工作模式以及工作状态进行控制。

结合图1来看，功率传输模块包括输入直流电源DC_in、直流母线DC_bus、第一开关管S₁、第二开关管S₂、第三开关管S₃、第四开关管S₄、第五开关管S₅、第六开关管S₆、耦合电感、储能电感L_s、变压器T₁、第一二极管D₁、第二二极管D₂、第三二极管D₃、第四二极管D₄、第五二极管D₅、第六二极管D₆、第一电容C₁、第二电容C₂、第一寄生电容C_S1、第二寄生电容C_S2、第三寄生电容C_S3、第四寄生电容C_S4、第五寄生电容C_S5、第六寄生电容C_S6和输出直流电源DC_out；其中，耦合电感包括第一电感L₁（相当于原边绕组）和第二电感L₂（相当于副边绕组），当第一电感L₁上流过电流时，第二电感L₂可以感应出电动势和电流，从而将部分需要传输的功率直接传输至输出直流电源端，并传输至充电电池充电。变压器T₁包括一次侧绕组和二次侧绕组，变压器的一次侧绕组和二次侧绕组的匝数比为n。

在具体的充电桩电路连接中，输入直流电源DC_in的正极与第一电感L₁的第一端连接；输入直流电源DC_in的负极与第二开关管S₂的第二端、第二二极管D₂的阳极、第二寄生电容C_S2的第二端、第二电容C₂的第二端、直流母线DC_bus的负极连接；第一电感L₁的第二端与第一开关管S₁的第二端、第一二极管D₁的阳极、第一寄生电容C_S1的第二端、储能电感L_s的第一端、第二开关管S₂的第一端、第二二极管D₂的阴极、第二寄生电容C_S2第一端连接；第一电容C₁的第一端与第一开关管S₁的第一端、第一二极管D₁的阴极、第一寄生电容C_S1的第一端、直流母线DC_bus的正极连接，第一电容C₁的第二端与变压器一次侧的第二端、第二电容C₂的第一端连接；储能电感L_s的第二端与变压器一次侧的第一端连接；变压器二次侧的第一端与第二电感L₂的第一端、第三开关管S₃的第二端、第三二极管D₃的阳极、第三寄生电容C_S3的第二端、第四开关管S₄的第一端、第四二极管D₄的阴极、第四寄生电容C_S4的第一端连接；变压器二次侧的第二端与第二电感L₂的第二端、第五开关管S₅的第二端、第五二极管D₅的阳极、第五寄生电容C_S5的第二端、第六开关管S₆的第一端、第六二极管D₆的阴极、第六寄生电容C_S6的第一端连接。

输出直流电源DC_out的正极与第三开关管S₃的第一端、第三二极管D₃的阴极、第三寄生电容C_S3的第一端、第五开关管S₅的第一端、第五二极管D₅的阴极、第五寄生电容C_S5的第一端连接；输出直流电源DC_out的负极与第四开关管S₄的第二端、第四二极管D₄的阳极、第四寄生电容C_S4的第二端、第六开关管S₆的第二端、第六二极管D₆的阳极、第六寄生电容C_S6的第二端连接；输出直流电源DC_out的正极还用于与充电电池的正极连接，输出直流电源DC_out的负极还用于与充电电池的负极连接。

第一开关管S₁的第三端、第二开关管S₂的第三端、第三开关管S₃的第三端、第四开关管S₄的第三端、第五开关管S₅的第三端、第六开关管S₆的第三端与开关控制模块的输出端连接；开关控制模块用于输出开关控制信号至第一开关管S₁、第二开关管S₂、第三开关管S₃、第四开关管S₄、第五开关管S₅和第六开关管S₆，以适时触发功率传输模块的功率传输路径导通。

本实施例中，电池充电状态下，充电电流从电网正极流出，依次流经第一电感L₁、储能电感L_s、变压器一次侧，然后回到电网的负极。由于充电电流流经第一电感L₁，则可以在第二电感L₂上直接感应出相应电动势，从而部分功率绕过变压器T₁直接传输至变压器二次侧的后端，实现直接功率传输能力。由于耦合电感具有直接功率传输能力，在充电桩电路中可以为变压器T₁分担功率传输压力，降低变压器T₁的工作负荷，因此可以减少开关管和高频变压器T₁上的传导损耗；相比于单个变压器进行功率传输，耦合电感和变压器T₁同时能够向充电电池端传输功率，因此可以提高充电桩电路的整体功率传输效率；又由于耦合电感为变压器T₁分担了部分功率传输，改变了开关电路中的电压和电流，使得开关管的导通不再受限于初始条件，从而使得该充电桩电路能够在轻载或全载状态下实现零电压开关，即使得该充电桩电路能够在宽工作范围内实现零电压开关，恢复软开关能力。

本实施例中，基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路及充电桩，克服了传统充电电路中，谐振型变换器在轻载状态下恢复软开关时电路中的传导损耗大，功率传输效率低的缺点，能够在宽工作范围内实现零电压开关，并且具有直接功率传输能力，能够直接向输出端传输部分功率，从而减少了电路开关管和高频变压器上的传导损耗，提高了功率传输能力以及传输效率。

在一个可选的实施例中，耦合电感的感应电动势的能力需要与充电桩电路的需求相匹配，因此，耦合电感的第一电感L₁和第二电感L₂之间的耦合关系可以为：

，

从而可以推导出：，

上述公式中，， />为第一电感/>上的感应电动势，/>为第二电感/>上的感应电动势，/>为第一电感L₁的自感；/>为第二电感L₂的自感，/>为第一电感L₁和第二电感L₂之间的互感；/>为流经第一电感L₁的电流；/>为流经第二电感L₂的电流；为耦合电感的等效电感。

本实施例中，功率传输模块中的各个开关管的具体形式不做限定，可选的，第一开关管S₁、第二开关管S₂、第三开关管S₃、第四开关管S₄、第五开关管S₅和第六开关管S₆分别为场效应管。各个开关管的第一端为场效应管的漏极，各个开关管的第二端为场效应管的源极，各个开关管的第三端为场效应管的栅极。开关控制时给场效应管的第三端输送触发信号，触发信号为电压信号，当各个场效应管的栅极和源极之间的电压满足场效应管的导通条件时场效应管导通，否则场效应管关断，因此，相位控制器可输出对应的电压信号触发各个开关管适时导通或关断，从而实现功率传输工作的控制。

结合图1-9来看，优选的，第一开关管S₁、第二开关管S₂、第三开关管S₃、第四开关管S₄、第五开关管S₅和第六开关管S₆均为N沟道场效应管。在其他实施例中，第一开关管S₁、第二开关管S₂、第三开关管S₃、第四开关管S₄、第五开关管S₅和第六开关管S₆还可以为P沟道场效应管，或三极管。

在一个可选的实施例中，为了给充电桩电路提供稳定的输入电压和输入电流，功率传输模块还设置有输入电容C_in；输入电容C_in并联于输入直流电源DC_in的正极和负极之间，以保证该充电桩电路更加稳定可靠。具体的，输入电容C_in的额定电压可远大于输入的最高电压DC_in，一般裕量可以为2~2.5倍，输入电容C_in的额定波纹电流必须大于电路中的最大输入波纹电流。

为了减小充电桩电路的输出波纹电压和波纹电流，能快速响应负载的变化，功率传输模块还设置有输出电容C_o；输出电容C_o并联于输出直流电源DC_out的正极和负极之间，输出电容C_o需要根据充电桩电路需求确定合适的额定电压以及额定波纹电流。

在功率传输模块中，第一电容C₁和第二电容C₂为滤波电容，第一电容C₁的第一端与直流母线DC_bus的正极连接，其第二端与变压器一次侧的第二端连接，第一电容C₁用于滤除直流母线DC_bus的正极上的杂波噪声；第二电容C₂的第一端与第一电容C₁的第二端、变压器一次侧的第二端连接，其第二端与直流母线DC_bus的负极连接，第二电容C2用于滤除直流母线DC_bus的负极上的杂波噪声。本实施例对滤波电容的具体数值不做限定，第一电容C₁和第二电容C₂可根据充电桩电路的需求确定合适的电容值。

在一可选的实施例中，如图1所示，开关控制模块包括相位控制器IC₁、模式控制器IC₂、第一电压传感器PT₁、第二电压传感器PT₂、第一加法器FA₁、第二加法器FA₂、第一比较器A₁和第二比较器A₂；第一电压传感器PT₁的第一端和第一电压传感器PT₁的第二端并联于输入直流电源DC_in的正极和输入直流电源DC_in的负极之间，第一电压传感器PT₁的第三端与第一加法器FA₁的第一端连接；第一加法器FA₁的第二端与第一比较器A₁的第一端连接；第一比较器A₁的第二端与模式控制器IC₂的第一端连接；第二电压传感器PT₂的第一端和第二电压传感器PT₂的第二端并联于输出直流电源DC_out的正极和输出直流电源DC_out的负极之间，第二电压传感器PT₂的第三端与第二加法器FA₂的第一端连接；第二加法器FA₂的第二端与第二比较器A₂的第一端连接；第二比较器A₂的第二端与模式控制器IC₂的第二端连接；

模式控制器IC₂的第三端为输出端，模式控制器IC₂的第三端与相位控制器IC₁的输入端连接，并用于向相位控制器IC₁输出模式控制信号；相位控制器IC₁的输出端与第一开关管S₁的第三端、第二开关管S₂的第三端、第三开关管S₃的第三端、第四开关管S₄的第三端、第五开关管S₅的第三端、第六开关管S₆的第三端连接，并输出开关控制信号以适时触发功率传输模块的功率传输路径导通。

第一加法器FA₁用于将第一电压传感器PT₁采集的输入直流电源电压与预设电网基准电压/>进行逻辑加运算，并获得第一逻辑信号传输至第一比较器A₁的第一端；第一比较器A₁用于将第一逻辑信号e₁与第一参考信号进行比较，获得第一比较结果信号传输至模式控制器的第一端；

第二加法器FA₂用于将第二电压传感器PT₂采集的输出直流电源电压与预设电池基准电压/>进行逻辑加运算，并获得第二逻辑信号e₂传输至第二比较器A₂的第一端；第二比较器A₂用于将第二逻辑信号e₂与第二参考信号进行比较，获得第二比较结果信号传输至模式控制器IC₂的第二端；

模式控制器IC₂用于接收并根据第一比较结果信号和第二比较结果信号生成模式控制信号，然后传输至相位控制器IC₁的输入端；相位控制器IC₁用于根据模式控制信号生成开关控制信号，并传输至第一开关管S₁、第二开关管S₂、第三开关管S₃、第四开关管S₄、第五开关管S₅、第六开关管S₆，以触发功率传输模块工作于正向充电模式或反馈模式；其中，正向充电模式时，电网给充电电池输送电力，充电桩电路的功率传输方向为输入直流电源DC_in传输到输出直流电源DC_out给充电电池充电；反馈模式时，充电电池给电网输送电力，充电桩电路的功率传输方向为输出直流电源DC_out传输到输入直流电源DC_in以使电网维持稳定。

具体的，在控制策略1，在充电桩电路的应用中，输入直流电源电压为电网电压，输出直流电源电压/>为电动车电池的充电电压，预先设定电网基准电压/>及电池基准电压/>，如果车辆的电池充电不足并需要能量，则电池将从电网中获取电力。此时，在第一比较器中/>，使得第一比较器A₁的输出为高电平，即e₁>0，并且在第二比较器A₂中/>，使得第二比较器A₂的输出为低电平，即e₂<0，不满足两个比较器的条件，即不满足模式控制器IC₂的模式变换条件，模式控制器IC₂保持为默认模式，即充电模式，则控制相位控制器IC₁选择功率流向为输入直流电源DC_in传输至输出直流电源DC_out，为电动车电池充电。

在控制策略2，若电池的备用容量超过预设通勤容量，并且电网的电力需求很高，那么电池将向电网输送电力。此时，在第一比较器A₁中，使得第一比较器A₁的输出为低电平，即e₁<0，并且在第二比较器A₂中/>，第二比较器A₂的输出为高电平，即e₂>0，满足两个比较器的条件，即满足模式控制器的模式变换条件，两个比较器分别将信号传输到模式控制器IC₂中，模式控制器IC₂选择反馈模式，控制相位控制器IC₁选择功率流向为输出直流电源DC_out传输到输入直流电源DC_in，保证电动车电量足够的同时还能向电网输送电力，维持电网的稳定。

结合图2至图10来看，功率传输模块工作于正向充电模式时，相位控制器IC₁根据模式控制信号生成八个模态的开关控制信号，并传输至第一开关管S₁、第二开关管S₂、第三开关管S₃、第四开关管S₄、第五开关管S₅和第六开关管S₆，以触发对应开关管适时导通及关断，触发功率传输模块工作于八个模态（模态1-模态8）以使电网持续为充电电池充电，其中，八个模态为一个完整的开关周期。在充电桩电路中，各个开关管无法时刻维持在导通状态，因此设计了多个开关管相互配合形成开关周期的工作模式，从而保证在每一时刻充电桩电路都可以向电动汽车的电池充电，提高功率传输效率，提高充电效率。在一个完整的开关周期的八个模态中，每一模态下可以控制相应的开关管导通。

以下从完整开关周期的八个模态进行说明。

功率传输模块工作于模态1之前，假设第一开关管S₁、第三开关管S₃、第六开关管S₆为导通状态。功率传输模块进入模态1时，功率传输的等效电路如图2所示，工作波形如图10所示。在t₀时，第一寄生电容C_S1的储能为0，两端电压为0，使得第一开关管S₁上的电压为0，此时，相位控制器IC₁控制第一开关管S₁在零电压下关断，因此在模态1下充电桩电路实现了零电压关断。流经储能电感L_S的电流i_Ls是正向的，电流i_Ls从第一电感L₁流向储能电感L_S后流向变压器一次侧的第一端，并且电流i_Ls从第一电感L₁流向第一寄生电容C_S1为其充电；第二寄生电容C_S2释放电能使得第一开关管S₁的第二端的电压升高至输入直流电源电压的电压，当第二寄生电容C_S2的放电完毕时，第二开关管S₂电压降低为0。在第一寄生电容C_S1以及第二寄生电容C_S2充放电的过程中，储能电感L_S起到了传递能量的作用，寄生电容放点完毕会使得电压为0，开关管的电压源也为0，实现零电压开关，则可由储能电感Ls提供寄生电容充电放电时的能量，即寄生电容放电时储能电感L_S就吸收能量，寄生电容充电时储能电感L_S就释放能量。

模态1结束进入模态2时，功率传输的等效电路如图3所示，工作波形如图10所示。在t₁时，第二二极管D₂导通，第二二极管D₂相当于直连导线，使得第二开关管S₂的源极和漏极之间电压为0，此时，相位控制器IC₁控制第二开关管S₂在零电压下导通。

在该模态下，第二开关管S₂的漏极的电压和直流母线上的电压满足关系：；第一电感L₁上的电压和输入直流电源电压相等，即/>。此时，相位控制器IC₁依旧控制第三开关管S₃和第六开关管S₆维持导通状态；变压器二次侧电压与输出直流电源电压/>相等，即为/>，因此，储能电感L_s的电压为：/>；流经储能电感L_s的电流i_Ls的斜率/>为：

，

其中， 为变压器线圈匝数比，/>为储能电感的自感。

此时，由于第二电感L₂的电压与输出直流电源电压相同，但电流方向相反，两者的关系为/>，因此第一电感L₁的电流i_L1的斜率/>为：

，

其中， 为第二电感L₂的自感，/>为第一电感L₁和第二电感L₂之间的互感，/>为耦合电感的等效电感；

第二电感L₂的电流i_L2的斜率为：

，

其中， 为第一电感L₁的自感。

模态2结束进入模态3时，功率传输的等效电路如图4所示，工作波形如图10所示。第三寄生电容C_S3和第六寄生电容C_S6的储能为0，电压为0，使得第三开关管S₃和第六开关管S₆上的电压为0，相位控制器IC₁控制第三开关管S₃和第六开关管S₆在零电压下关断，此时，变压器二次侧的第一端的电流i_t为负方向，电流i_t从变压器二次侧的第二端流出，流向第六寄生电容C_S6为其充电，流经负载（充电电池）后流向第三寄生电容C_S3为其充电，而此时，第四寄生电容C_S4和第五寄生电容C_S5放电使得第三开关管S₃和第六开关管S₆之间的电压增加至输出直流电源电压，第四寄生电容C_S4和第五寄生电容C_S5放电完毕时，第四开关管S₄和第五开关管S₅之间的电压降低为0。

模态3结束进入模态4时，功率传输的等效电路如图5所示，工作波形如图10所示。第四二极管D₄和第五二极管D₅为导通状态，使得第四开关管S₄和第五开关管S₅上的电压为0，相位控制器IC₁控制第四开关管S₄和第五开关管S₅在零电压下导通。

在这一模态下，变压器二次侧两端的电压和输出直流电源电压/>相同，即，且第二电感L₂上的电压和输出直流电源电压相同，即/>，并且在变压器一次侧的电压和直流母线的电压满足关系：/>，第一电感L₁上的电压和输入直流电源电压满足关系：/> _。 因此，流经储能电感L_s的电流i_Ls的斜率/>，流经第一电感L₁的电流i_L1的斜率/>，以及流经第二电感L₂的电流i_L2的斜率/>，如下：

，

，

。

模态4结束进入模态5时，功率传输的等效电路如图6所示，工作波形如图10所示。第二寄生电容C_S2上的储能为0，电压为0，使得第二开关管S₂上的电压为0，此时，相位控制器IC₁控制第二开关管S₂在零电压下关断，在此模态下，第一开关管S₁和第二开关管S₂关断，并且电流i_Ls给第二寄生电容C_S2充电至输入直流电源电压，第一寄生电容C_S1放电到电压为0。

模态5结束进入模态6时，功率传输等效电路如图7所示，工作波形如图10所示。在这一模态开始时，第一二极管D₁导通，使得第一开关管S₁的源极和漏极之间的电压为0，此时，相位控制器IC₁控制第一开关管S₁在零电压下导通。

在这一模态下，第二开关管S₂的漏极的电压和直流母线电压满足关系：，且第一电感L₁上的电压、直流母线电压以及输入直流电源电压满足关系：/>，因此，流经储能电感的电流i_Ls的斜率/>，流经第一电感的电流i_L1的斜率/>，流经第二电感的电流i_L2的斜率/>，各个斜率如下：

，

，

，

其中， 为流经储能电感Ls的电流i_Ls的斜率。

模态6结束进入模态7时，功率传输的等效电路如图8所示，工作波形如图10所示。在t₆时，当第四寄生电容C_S4和第五寄生电容C_S5的放电完毕电压为0时，使得第四开关管S₄和第五开关管S₅上的电压为0，相位控制器IC₁控制第四开关管S₄和第五开关管S₅在零电压下关断。此时，所有开关管在这一模态下都是关断的，变压器二次侧的电流为正向电流，正向电流的i_t流经第四寄生电容C_S4为其充电，流经负载（充电电池）后流向第五寄生电容C_S5为其充电，并且第三寄生电容C_S3和第六寄生电容C_S6放电，持续到放电完毕使第三开关管S₃和第六开关管S₆之间的电压变为0。

模态7结束进入模态8时，功率传输的等效电路如图9所示，工作波形如图10所示。在t₇时，第三二极管D₃和第六二极管D₆导通，使得第三开关管S₃和第六开关管S₆上的电压为0，此时，相位控制器控制第三开关管S₃和第六开关管S₆在零电压下导通。

在这一模态，变压器二次侧两端的电压和输出直流电源的电压相同，电流方向相同，即，且第二电感L₂上的电压和输出直流电源的电压相同，电流方向相反，即，电压/>和/>不改变。因此可以得到各个电流的斜率如下，流经储能电感的电流i_Ls的斜率/>，流经第一电感L₁的电流i_L1的斜率/>，流经第二电感L₂的电流i_L2的斜率/>：

，

，

，

其中，为流经储能电感的电流i_Ls的斜率。

结合图11至图19来看，功率传输模块工作于反馈模式时，相位控制器IC₁根据模式控制信号生成八个模态的开关控制信号，并传输至第一开关管S₁、第二开关管S₂、第三开关管S₃、第四开关管S₄、第五开关管S₅、第六开关管S₆，以触发对应开关管适时导通及关断，触发功率传输模块工作于八个模态以使充电电池为电网传输电能维持电网稳定，其中，1-8共八个模态为一个完整的开关周期。

模态1时，等效电路如图11所示，工作波形如图19所示，在t₁时，第二寄生电容C_S2上的储能为0，电压为0，使得第二开关管S₂的源极和漏极之间的电压为0，此时，相位控制器IC₁控制第二开关管S₂在零电压下关断。在这一模态，第二开关管S₁和第二开关管S₂关断，并且电流i_Ls给第二寄生电容C_S2充电至电源电压，而第一寄生电容C_S1放电到电压为0。

模态2时，等效电路如图12所示，工作波形如图19所示，在t₂时，第四二极管D₄和第五二极管D₅为导通状态，使得第四开关管S₄和第五开关管S₅上的电压为0，此时，相位控制器IC₁控制第四开关管S₄和第五开关管S₅在零电压下导通。在这一模态下，变压器二次侧两端的电压和输出直流电源的电压相同，即，并且第二电感L₂上的电压和输出直流电源的电压相同，即/>，并且在变压器一次侧的电压和直流母线上的电压满足关系：，并且第一电感L₁上的电压和输入直流电源的电压相同，即/>。因此，流经储能电感L_s的电流i_Ls的斜率/>，流经第二电感L₂的电流i_L2的斜率/>，流经第一电感L₁的电流i_L1的斜率/>，如下：

，

，/>

。

模态3时，等效电路如图13所示，工作波形如图19所示，在t₃时，第三寄生电容C_S3和第六寄生电容C_S6的电压为0，使得第三开关管S₃和第六开关管S₆上的电压为0，此时，相位控制器IC₁控制第三开关管S₃和第六开关管S₆在零电压下关断。在这个模态下，i_t为反方向并且给第三寄生电容C_S3和第六寄生电容C_S6充电，而第四寄生电容C_S4和第五寄生电容C_S5放电使得第三开关管S₃和第六开关管S₆之间的电压增加至输出直流电源电压，而第四开关管S₃和第五开关管S₆之间的电压降低为0。

模态4时，等效电路如图14所示，工作波形如图19所示，在t₄时，第二二极管D₂导通，使得第二开关管S₂上的电压为0，此时，相位控制器IC₁控制第二开关管S₂在零电压下导通。在这个模态下，第二开关管S₂的第一端的电压和直流母线上的电压满足关系：，并且第一电感L₁上的电压和输入直流电源的电压相同，即/>。由于第三开关管S₃和第六开关管S₆为导通状态，变压器二次侧电压为/>，因此，储能电感L_s的电压为：

，

流经储能电感L_s的电流i_Ls的斜率为：

。

此时，由于第二电感L₂的电压为，因此，流经第二电感L2的电流i_L2的斜率/>，以及流经第一电感L₁的电流i_L1的斜率/>为：

，

。

模态5时，等效电路如图15所示，工作波形如图19所示，在t₅开始时，第一寄生电容C_S1上的储能为0，电压为0，使得第一开关管S₁上的电压为0，此时，相位控制器IC₁控制第一开关管S₁在零电压下关断，储能电感L_s的电流i_Ls是负向的，给第一寄生电容C_S1充电；第二寄生电容C_S2放电使得第一开关管S₁的电压升高至输入直流电源电压，而第二开关管S₂的电压降低到0。

模态6时，等效电路如图16所示，工作波形如图19所示，在t₆开始时，第三二极管D₃和第六二极管D₆导通，使得第三开关管S₃和第六开关管S₆上的电压为0，此时，相位控制器IC₁控制第三开关管S₃和第六开关管S₆在零电压下导通。在这一模态，变压器二次侧的电压和输出直流电源电压相同，即，且第二电感L₂上的电压和输出直流电源电压相同，即/>，并且电压/>和/>不改变。可以得到各电流的斜率为：

；

；

，

其中，为流经储能电感L_s的电流i_Ls的斜率，/>为流经第二电感L₂的电流i_L2的斜率，/>为流经第一电感L₁的电流i_L1的斜率，上述斜率公式中的参数含义参考前述公式中的参数含义。

模态7时，等效电路如图17所示，工作波形如图19所示，在t₇开始时，第四寄生电容C_S4和第五寄生电容C_S5上的储能为0，电压为0，使得第四开关管S₄和第五开关管S₅上的电压为0，此时，相位控制器IC₁控制第四开关管S₄和第五开关管S₅在零电压下关断。由于所有开关管在这一模态下都是关断的，负向的i_t给第四寄生电容C_S4和第五寄生电容C_S5充电，并且第三寄生电容C_S3和第六寄生电容C_S6放电，持续到第三开关管S₃和第六开关管S₆之间的电压变为0。

模态8时，等效电路如图18所示，工作波形如图19所示，在t₈开始时，第一二极管D₁导通，使得第一开关管S₁上的电压为0，此时，相位控制器IC₁控制第一开关管S₁在零电压下导通。在这一模态下，第一开关管S₁的第二端和直流母线上的电压满足关系：，并且第一电感L₁的电压、直流母线上的电压、以及输入直流电源电压满足关系：/>，因此，各电流的斜率如下：

；

；

，

其中，为流经储能电感L_s的电流i_Ls的斜率， />为流经第一电感L₁的电流i_L1的斜率，/>为流经第二电感L₂的电流i_L2的斜率，上述斜率公式中的参数含义参考前述公式中的参数含义。

根据图10，可以计算的流经储能电感L_s的电流i_Ls：

，

，

，

，

其中，I₀,I₁,I₂,I₃分别为以上公式对应的t=0、t=t_φ、t=T_s/2和t=T_s/2 + t_φ计算而得，其中，T_s为开关管的工作周期。

并计算出变压器传输功率为：

代入相应的电流公式可得表达式:

，

其中，n为变压器的变比，，/>为模态2持续时间，/>为/>归一化到开关周期，/>至/> 为对应时间的电感L_S的电流，/>为开关管的工作周期，fs为开关频率。

根据上述公式可以看出，变压器传输功率与开关频率成反比，因此通过变压器传输的功率随着开关频率的增加而减少。

除了通过电源开关和变压器传输的电力外，还有一部分电源通过耦合电感传输到输出端。为了计算这部分传输功率，需要推导出流经耦合电感的二次绕组的电流i_L2。可以计算i_L2：

/>

其中，I₂₀,I₂₁,I₂₂,I₂₃分别为以上公式对应的t=0、t=t_φ、t=T_s/2和t=T_s/2 + t_φ计算而得。

同理，可以计算i_L1：

其中，I₁₀,I₁₁,I₁₂,I₁₃分别为以上公式对应的t=0、t=t_φ、t=T_s/2和t=T_s/2 + t_φ计算而得。

可以计算出直流功率传输P_DPT：

代入相应的电流公式可得表达式:

计算出平均输入电流：

，

其中，为开关频率。

可得功率平衡：

，

其中， 为直流电源输入电流，/>为变压器传输功率，/>为耦合电感直流传输功率。

综上，从每个模态的分析中可以知道，无论是在正向充电模式或者在反馈模式下，充电桩电路实现了全开关管的零电压导通，即实现了软开关；并且由于直流功率传输的存在，能够直接向输出端传输部分功率，从而经过开关管以及变压器的传输的功率减小，实现了电路开关和高频变压器上的低传导功率损耗；并且充电桩电路为双向功率流通，可以使得电动汽车在电网负荷大时通过充电桩将电力送回电网保持电网稳定。

本申请还提供一种充电桩，包括以上实施例所述的基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路。

本实施例提供的充电桩具有以下优点：

一、能够在宽工作范围内实现零电压开关，减少了电路开关管的传导损耗；

二、由于耦合电感的作用使得电路具有直接功率传输能力，从而减少高频变压器上的传导损耗；

三、可以使得电动汽车在电网负荷大时将电力送回电网保持电网稳定。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路，其特征在于，包括功率传输模块和开关控制模块；

所述功率传输模块包括输入直流电源DC_in、直流母线DC_bus、第一开关管S₁、第二开关管S₂、第三开关管S₃、第四开关管S₄、第五开关管S₅、第六开关管S₆、耦合电感、储能电感L_s、变压器T₁、第一二极管D₁、第二二极管D₂、第三二极管D₃、第四二极管D₄、第五二极管D₅、第六二极管D₆、第一电容C₁、第二电容C₂、第一寄生电容C_S1、第二寄生电容C_S2、第三寄生电容C_S3、第四寄生电容C_S4、第五寄生电容C_S5、第六寄生电容C_S6和输出直流电源DC_out；其中，所述耦合电感包括第一电感L₁和第二电感L₂；所述变压器T₁包括一次侧绕组和二次侧绕组；

所述输入直流电源DC_in的正极与所述第一电感L₁的第一端连接；所述输入直流电源DC_in的负极与所述第二开关管S₂的第二端、所述第二二极管D₂的阳极、所述第二寄生电容C_S2的第二端、所述第二电容C₂的第二端、所述直流母线DC_bus的负极连接；所述第一电感L₁的第二端与所述第一开关管S₁的第二端、所述第一二极管D₁的阳极、所述第一寄生电容C_S1的第二端、所述储能电感L_s的第一端、所述第二开关管S₂的第一端、所述第二二极管D₂的阴极、所述第二寄生电容C_S2的第一端连接；所述第一电容C₁的第一端与所述第一开关管S₁的第一端、所述第一二极管D₁的阴极、所述第一寄生电容C_S1的第一端、所述直流母线DC_bus的正极连接，所述第一电容C₁的第二端与所述变压器一次侧的第二端、所述第二电容C₂的第一端连接；所述储能电感L_s的第二端与所述变压器一次侧的第一端连接；

所述变压器二次侧的第一端与所述第二电感L₂的第一端、所述第三开关管S₃的第二端、所述第三二极管D₃的阳极、所述第三寄生电容C_S3的第二端、所述第四开关管S₄的第一端、所述第四二极管D₄的阴极、所述第四寄生电容C_S4的第一端连接；所述变压器二次侧的第二端与所述第二电感L₂的第二端、所述第五开关管S₅的第二端、所述第五二极管D₅的阳极、所述第五寄生电容C_S5的第二端、所述第六开关管S₆的第一端、所述第六二极管D₆的阴极、所述第六寄生电容C_S6的第一端连接；

所述输出直流电源DC_out的正极与所述第三开关管S₃的第一端、所述第三二极管D₃的阴极、所述第三寄生电容C_S3的第一端、所述第五开关管S₅的第一端、所述第五二极管D₅的阴极、所述第五寄生电容C_S5的第一端连接；所述输出直流电源DC_out的负极与所述第四开关管S₄的第二端、所述第四二极管D₄的阳极、所述第四寄生电容C_S4的第二端、所述第六开关管S₆的第二端、所述第六二极管D₆的阳极、所述第六寄生电容C_S6的第二端连接；

所述输出直流电源DC_out的正极还用于与充电电池的正极连接，所述输出直流电源DC_out的负极还用于与充电电池的负极连接；

所述第一开关管S₁的第三端、所述第二开关管S₂的第三端、所述第三开关管S₃的第三端、所述第四开关管S₄的第三端、所述第五开关管S₅的第三端、所述第六开关管S₆的第三端与所述开关控制模块的输出端连接；

所述开关控制模块用于输出开关控制信号至所述第一开关管S₁、所述第二开关管S₂、所述第三开关管S₃、所述第四开关管S₄、所述第五开关管S₅和所述第六开关管S₆，以适时触发所述功率传输模块的功率传输路径导通。

2.根据权利要求1所述的基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路，其特征在于，所述耦合电感的第一电感L₁和第二电感L₂之间的耦合关系为：

，

其中，为第一电感L₁的感应电动势，/>为第二电感L₂的感应电动势，/>为第一电感L₁的自感，/>为第二电感L₂的自感，/>为第一电感L₁和第二电感L₂之间的互感。

3.根据权利要求1所述的基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路，其特征在于，所述第一开关管S₁、所述第二开关管S₂、所述第三开关管S₃、所述第四开关管S₄、所述第五开关管S₅和所述第六开关管S₆分别为场效应管或三极管。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路，其特征在于，所述开关控制模块包括相位控制器IC₁、模式控制器IC₂、第一电压传感器PT₁、第二电压传感器PT₂、第一加法器FA₁、第二加法器FA₂、第一比较器A₁和第二比较器A₂；

所述第一电压传感器PT₁的第一端和所述第一电压传感器PT₁的第二端并联于所述输入直流电源DC_in的正极和所述输入直流电源DC_in的负极之间，所述第一电压传感器PT₁的第三端与所述第一加法器FA₁的第一端连接；所述第一加法器FA₁的第二端与所述第一比较器A₁的第一端连接；所述第一比较器A₁的第二端与所述模式控制器IC₂的第一端连接；

所述第二电压传感器PT₂的第一端和所述第二电压传感器PT₂的第二端并联于所述输出直流电源DC_out的正极和所述输出直流电源DC_out的负极之间，所述第二电压传感器PT₂的第三端与所述第二加法器FA₂的第一端连接；所述第二加法器FA₂的第二端与所述第二比较器A₂的第一端连接；所述第二比较器A₂的第二端与所述模式控制器IC₂的第二端连接；

所述模式控制器IC₂的第三端为输出端，所述模式控制器IC₂的第三端与所述相位控制器IC₁的输入端连接，并用于向所述相位控制器IC₁输出模式控制信号；所述相位控制器IC₁的输出端与所述第一开关管S₁的第三端、第二开关管S₂的第三端、第三开关管S₃的第三端、第四开关管S₄的第三端、第五开关管S₅的第三端、第六开关管S₆的第三端连接，并输出开关控制信号以适时触发所述功率传输模块的功率传输路径导通。

5.根据权利要求4所述的基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路，其特征在于，所述第一加法器FA₁用于将所述第一电压传感器PT₁采集的输入直流电源电压与预设电网基准电压/>进行逻辑加运算，并获得第一逻辑信号传输至所述第一比较器A₁的第一端；所述第一比较器A₁用于将所述第一逻辑信号e₁与第一参考信号进行比较，获得第一比较结果信号传输至所述模式控制器的第一端；

所述第二加法器FA₂用于将所述第二电压传感器PT₂采集的输出直流电源电压与预设电池基准电压/>进行逻辑加运算，并获得第二逻辑信号e₂传输至所述第二比较器A₂的第一端；所述第二比较器A₂用于将所述第二逻辑信号e₂与第二参考信号进行比较，获得第二比较结果信号传输至所述模式控制器IC₂的第二端；

所述模式控制器IC₂用于接收并根据所述第一比较结果信号和所述第二比较结果信号生成模式控制信号，然后传输至所述相位控制器IC₁的输入端；所述相位控制器IC₁用于根据所述模式控制信号生成开关控制信号，并传输至所述第一开关管S₁、所述第二开关管S₂、所述第三开关管S₃、所述第四开关管S₄、所述第五开关管S₅、所述第六开关管S₆，以触发所述功率传输模块工作于正向充电模式或反馈模式；其中，正向充电模式时，电网给充电电池输送电力，充电桩电路的功率传输方向为输入直流电源DC_in传输到输出直流电源DC_out给充电电池充电；反馈模式时，充电电池给电网输送电力，充电桩电路的功率传输方向为输出直流电源DC_out传输到输入直流电源DC_in以使电网维持稳定。

6.根据权利要求5所述的基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路，其特征在于，

所述功率传输模块工作于正向充电模式时，所述相位控制器IC₁根据所述模式控制信号生成八个模态的开关控制信号，并传输至所述第一开关管S₁、所述第二开关管S₂、所述第三开关管S₃、所述第四开关管S₄、所述第五开关管S₅、所述第六开关管S₆，以触发对应开关管适时导通及关断，触发所述功率传输模块工作于八个模态以使电网持续为充电电池充电，其中，八个模态为一个完整的开关周期；

其中，模态1之前，所述第一开关管S₁、所述第三开关管S₃、所述第六开关管S₆为导通状态；

进入模态1时，所述第一寄生电容C_S1的储能为0，电压为0，所述第一开关管S₁上的电压为0，所述相位控制器IC₁控制所述第一开关管S₁在零电压下关断；电流i_Ls从所述第一电感L₁流向所述储能电感L_S后流向所述变压器一次侧的第一端，并且电流i_Ls从所述第一电感L₁流向所述第一寄生电容C_S1为其充电；所述第二寄生电容C_S2释放电能使得所述第一开关管S₁的第二端的电压升高至所述输入直流电源电压的电压，当所述第二寄生电容C_S2的放电完毕时，所述第二开关管S₂上的电压降低为0；

模态1结束进入模态2时，所述第二二极管D₂导通，所述第二开关管S₂上的电压为0，所述相位控制器IC₁控制所述第二开关管S₂在零电压下导通，并控制所述第三开关管S₃以及所述第六开关管S₆维持导通状态；

模态2结束进入模态3时，所述第三寄生电容C_S3和所述第六寄生电容C_S6的储能为0，电压为0，所述第三开关管S₃和所述第六开关管S₆上的电压为0，所述相位控制器IC₁控制所述第三开关管S₃和所述第六开关管S₆在零电压下关断，此时，电流i_t为负方向并且给所述第三寄生电容C_S3和所述第六寄生电容C_S6充电，而第四寄生电容C_S4和第五寄生电容C_S5放电，使得所述第三开关管S₃和所述第六开关管S₆之间的电压增加至所述输出直流电源电压，所述第四寄生电容C_S4和第五寄生电容C_S5放电完毕时，所述第四开关管S₄和第五开关管S₅之间的电压降低为0；

模态3结束进入模态4时，所述第四二极管D₄和所述第五二极管D₅为导通状态，所述第四开关管S₄和所述第五开关管S₅上的电压为0，所述相位控制器IC₁控制所述第四开关管S₄和所述第五开关管S₅在零电压下导通；

模态4结束进入模态5时，所述第二寄生电容C_S2上的储能为0，电压为0，所述第二开关管S₂上的电压为0，所述相位控制器IC₁控制所述第二开关管S₂在零电压下关断，此时，所述第一开关管S₁和第二开关管S₂关断，并且电流i_Ls给所述第二寄生电容C_S2充电至输入直流电源电压，所述第一寄生电容C_S1放电到电压为0；

模态5结束进入模态6时，所述第一二极管D₁导通，所述第一开关管S₁上的电压为0，所述相位控制器IC₁控制所述第一开关管S₁在零电压下导通；

模态6结束进入模态7时，所述第四寄生电容C_S4和所述第五寄生电容C_S5的放电完毕电压为0时，所述第四开关管S₄和所述第五开关管S₅上的电压为0，所述相位控制器IC₁控制所述第四开关管S₄和所述第五开关管S₅在零电压下关断，此时，所有开关管在这一模态下关断，正向电流的i_t给所述第四寄生电容C_S4和所述第五寄生电容C_S5充电，并且所述第三寄生电容C_S3和所述第六寄生电容C_S6放电，持续到放电完毕使所述第三开关管S₃和所述第六开关管S₆之间的电压变为0；

模态7结束进入模态8时，所述第三二极管D₃和所述第六二极管D₆导通，所述第三开关管S₃和所述第六开关管S₆上的电压为0，所述相位控制器IC₁控制所述第三开关管S₃和所述第六开关管S₆在零电压下导通。

7.根据权利要求5所述的基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路，其特征在于，所述功率传输模块工作于反馈模式时，所述相位控制器IC₁根据所述模式控制信号生成八个模态的开关控制信号，并传输至所述第一开关管S₁、所述第二开关管S₂、所述第三开关管S₃、所述第四开关管S₄、所述第五开关管S₅、所述第六开关管S₆，以触发对应开关管适时导通及关断，触发所述功率传输模块工作于八个模态以使充电电池为电网传输电能维持电网稳定，其中，八个模态为一个完整的开关周期；

模态1时，所述第二寄生电容C_S2上的储能为0，电压为0，所述第二开关管S₂上的电压为0，所述相位控制器IC₁控制所述第二开关管S₂在零电压下关断；

模态1结束进入模态2时，所述第四二极管D₄和所述第五二极管D₅为导通状态，所述第四开关管S₄和所述第五开关管S₅上的电压为0，所述相位控制器IC₁控制所述第四开关管S₃和所述第五开关管S₅在零电压下导通；

模态2结束进入模态3时，所述第三寄生电容C_S3和所述第六寄生电容C_S6的电压为0，所述第三开关管S₃和所述第六开关管S₆上的电压为0，所述相位控制器IC₁控制所述第三开关管S₃和所述第六开关管S₆在零电压下关断；

模态3结束进入模态4时，所述第二二极管D₂导通，所述第二开关管S₂上的电压为0，所述相位控制器IC₁控制所述第二开关管S₂在零电压下导通；

模态4结束进入模态5时，所述第一寄生电容C_S1上的储能为0，电压为0，所述第一开关管S₁上的电压为0，所述相位控制器IC₁控制所述第一开关管S₁在零电压下关断；

模态5结束进入模态6时，所述第三二极管D₃和所述第六二极管D₆导通，所述第三开关管S₃和所述第六开关管S₆上的电压为0，所述相位控制器IC₁控制所述第三开关管S₃和所述第六开关管S₆在零电压下导通；

模态6结束进入模态7时，所述第四寄生电容C_S4和所述第五寄生电容C_S5上的储能为0，电压为0，所述第四开关管S₄和所述第五开关管S₅上的电压为0，所述相位控制器IC₁控制所述第四开关管S₄和所述第五开关管S₅在零电压下关断；

模态7结束进入模态8时，所述第一二极管D₁导通，所述第一开关管S₁上的电压为0，所述相位控制器控制IC₁所述第一开关管S₁在零电压下导通。

8.根据权利要求1所述的基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路，其特征在于，所述功率传输模块还包括输入电容C_in和输出电容C_o；所述输入电容C_in并联于所述输入直流电源DC_in的正极和负极之间；所述输出电容C_o并联于所述输出直流电源DC_out的正极和负极之间。

9.根据权利要求1所述的基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路，其特征在于，第一电容C₁和第二电容C₂为滤波电容，

所述第一电容C₁的第一端与所述直流母线DC_bus的正极连接，其第二端与所述变压器一次侧的第二端连接，所述第一电容C₁用于滤除直流母线DC_bus的正极上的杂波噪声；

所述第二电容C₂的第一端与所述第一电容C₁的第二端、所述变压器一次侧的第二端连接，其第二端与所述直流母线DC_bus的负极连接，所述第二电容C₂用于滤除直流母线DC_bus的负极上的杂波噪声。

10.一种充电桩，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的基于直接功率传输的低功率损耗充电桩电路。