用于加热电动车辆的电力充电器的系统和方法

引言

本公开涉及功率柜的一个或多个转换器，并且更具体地涉及用于控制一个或多个转换器进入热生成模式以改善功率柜的环境条件的系统、装置和相关过程。

发明内容

双有源桥转换器用于针对多个应用提供直流-直流(DC-DC)转换。一个此类应用是电动车辆充电站，在该电动车辆充电站中，双有源桥转换器接收源自AC电力网的DC电压，将接收到的DC电压转换为另一DC电压，并且将经转换的DC电压提供给电动车辆的充电端口。此类电动车辆充电站的电力充电器通常需要在潜在恶劣天气条件下安装在室外，并且需要经设计成承受极端天气条件(例如，非常冷的温度)。

本公开提供了用于改进电动车辆的电力充电器中的热生成的系统和方法，以便维持与电力充电器相关联的环境条件(例如，防止冷凝)而不在电力充电器中采用单独的加热器元件。所提供的系统和方法可以被配置为确定与电动车辆的电力充电器相关联的环境条件，其中该电力充电器包括双有源桥转换器，并且基于与电力充电器相关联的环境条件，致使双有源桥转换器进入热生成模式，该热生成模式致使双有源桥转换器生成热以改善与电力充电器相关联的环境条件。在一些实施方案中，可以进一步致使双有源桥转换器例如在确定环境条件已经改善时退出热生成模式。

在一些实施方案中，环境条件包括与电力充电器相关联的温度。控制电路可通过确定与电力充电器相关联的温度低于阈值温度而基于与电力充电器相关联的环境条件而致使双有源桥转换器进入热生成模式。控制电路可通过确定与电力充电器相关联的温度已增加到大于阈值温度的特定温度值而致使双有源桥转换器退出热生成模式。

在一些实施方案中，环境条件包括与电力充电器相关联的湿度。控制电路可通过确定与电力充电器相关联的湿度高于阈值湿度而基于与电力充电器相关联的环境条件致使双有源桥转换器进入热生成模式。控制电路可以通过确定与电力充电器相关联的湿度已经降低到低于阈值湿度的特定湿度值来致使双有源桥转换器退出热生成模式。

在一些实施方案中，双有源桥转换器包括变压器、包括第一多个开关的初级侧桥、以及包括第二多个开关的次级侧桥。

在一些实施方案中，控制电路可以通过以下方式致使双有源桥转换器进入热生成模式：通过接通次级侧桥的第二多个开关中的每个开关并且基于执行初级侧桥的第一多个开关的相移控制来控制流过初级侧桥和变压器的电流来产生短路输出。

在一些实施方案中，控制电路可以通过以下方式致使双有源桥转换器进入热生成模式：通过接通第二多个开关的与次级侧桥的上开关相对应的子集或者通过接通第二多个开关的与次级侧桥的下开关相对应的子集，以及基于执行初级侧桥的第一多个开关的相移控制来致使电流流过初级侧桥和变压器来产生短路输出。

在一些实施方案中，在热生成模式下，双有源桥转换器处于无负载操作状态，并且致使双有源桥转换器进入热生成模式包括通过周期性地对耦接到次级侧桥的电容器进行充电和放电，以致使能量由电容器存储和从电容器释放。

在一些实施方案中，当没有电动车辆正由电力充电器充电时，可以致使双有源桥转换器进入热生成模式。另选地，当至少电动车辆正由电力充电器充电时，可以致使双有源桥转换器进入热生成模式。

在一些实施方案中，所提供的系统和方法可以被配置为包括能够实现双向功率流的第一双向转换器和能够实现双向功率流的第二双向转换器。控制电路可以被配置为确定与电动车辆的电力充电器相关联的环境条件，其中电力充电器包括第一双向转换器和第二双向转换器。基于与电力充电器相关联的环境条件，控制电路可以致使第一双向转换器和第二双向转换器进入热生成模式。此类热生成模式可以致使第一双向转换器和第二双向转换器生成热，以通过致使电流在第一双向转换器与第二双向转换器之间循环来改善与电力充电器相关联的环境条件。

在一些实施方案中，第一双向转换器或第二双向转换器中的至少一者是双有源桥DC-DC转换器。在一些实施方案中，控制电路可以进一步致使第一双向转换器和第二双向转换器例如在确定环境条件已经改善时退出热生成模式。

在一些实施方案中，该系统还包括第一功率电子器件模块和第二功率电子器件模块，并且第一双向转换器和第二双向转换器中的每一者都是DC-DC转换器。第一功率电子器件模块可以包括第一双向转换器和第一AC-DC转换器，并且第二功率电子器件模块可以包括第二双向转换器和第二AC-DC转换器，其中第一AC-DC转换器和第二AC-DC转换器中的每一者能够实现双向功率流。第一双向转换器和第一AC-DC转换器中的每一者可以耦接到第一DC链路，并且第二双向转换器和第二AC-DC转换器中的每一者可以耦接到与第一DC链路不同的第二DC链路。

在一些实施方案中，第一双向转换器是AC-DC转换器，第二双向转换器是AC-DC转换器，并且第一双向转换器和第二双向转换器中的每一者可以耦接到公共DC链路和AC源。

在一些实施方案中，第一双向转换器是DC-DC转换器，第二双向转换器是DC-DC转换器，并且第一双向转换器和第二双向转换器中的每一者耦接到公共DC链路。

在一些实施方案中，该系统还包括具有第一双向转换器的第一功率电子器件模块和具有第二双向转换器的第二功率电子器件模块，其中第一功率电子器件模块和第二功率电子器件模块并联连接。第一功率电子器件模块可以被配置为主功率电子器件模块，该主功率电子器件模块控制并联连接的输出；并且第二功率电子器件模块可以被配置为从功率电子器件模块，该从功率电子器件模块被配置为从输出汲取电流并且将该电流返回到电力网。第一功率电子器件模块可以被配置为通过生成与第二功率电子器件模块汲取的电流相等且相反的输出电流来控制并联连接的输出。

附图说明

通过结合附图考虑以下具体实施方式，本公开的上述和其他目的和优点将显而易见，其中类似的参考字符始终指代类似的部分，并且其中：

图1示出了根据本公开的一些实施方案的包括双有源桥转换器的电动车辆充电系统的例示性框图；

图2为示出根据本公开的一些实施方案的功率柜的一些部件的附加细节的例示性框图；

图3描绘了根据本公开的一些实施方案的DC-DC转换器的初级侧桥的初级侧开关的相移控制的例示性时序图。

图4描绘了根据本公开的一些实施方案的由DC-DC转换器的热生成模式产生的例示性时序图。

图5A至图5C描绘了根据本公开的一些实施方案的描绘在DC-DC转换器中实施热生成模式的结果的例示性曲线图。

图6描绘了根据本公开的一些实施方案的在DC-DC转换器的热生成模式期间的例示性时序图。

图7A至图7C是示出根据本公开的一些实施方案的功率柜的一些部件的附加细节的例示性框图；并且

图8描绘了根据本公开的一些实施方案的用于控制DC-DC转换器以改善与电动车辆的电力充电器相关联的环境条件的过程的例示性流程图。

具体实施方式

图1示出了根据本公开的一些实施方案的电动车辆充电系统100的例示性框图。系统100包括一个或多个电动车辆102、一个或多个直流快速充电器(DCFC)分配器104、一个或多个功率柜106和电力网108。在一些实施方案中，电动车辆充电系统100可包括用于电动车辆102的一个或多个电力充电器，其中每个电力充电器可包括功率柜106的至少一部分和/或DCFC分配器104的至少一部分和/或任何其他合适的部件。电动车辆102包括可再充电电池120。功率柜106包括存储装置110和控制电路112以及一个或多个(例如，5个或6个或任何其他合适数量的)功率电子器件模块(PEM)101、103、......、N。在一些实施方案中，控制电路112可以是主控制器，该主控制器被配置为基于一个或多个输入来控制每个PEM的操作，例如传输控制信号以控制每个PEM的输出。

在一些实施方案中，每个PEM 101、103、......、N可以包括DC-DC转换器114、AC-DC转换器116、功率因数校正(PFC)电路118和PEM控制器121。在一些实施方案中，DC-DC转换器114可以是双有源桥(DAB)DC-DC转换器、CLLC DC-DC转换器、或任何其他合适类型的DC-DC转换器、或它们的任何组合。在一些实施方案中，由PFC电路118提供的功能可以替代地由AC-DC转换器116执行。功率柜106经由一个或多个有线电力信号路径耦接到电力网108，电力网108通过该有线电力信号路径提供交流(AC)电力，诸如以三相480伏特(V)60赫兹(Hz)信号的形式，以对功率柜106提供功率。PFC电路118对从电力网108接收的AC电力执行功率因数校正，并且将经功率因数校正的AC功率信号输出到AC-DC转换器116。AC-DC转换器116将从PFC电路118接收的功率因数校正的AC功率信号转换成DC信号，诸如例如固定在800V到1000V范围内的电压和大约50千瓦(kW)的最大功率的信号。AC-DC转换器116将DC信号提供给DC-DC转换器114，该DC-DC转换器将接收到的DC信号转换为输出DC信号，该输出DC信号通过DCFC分配器104提供以经由电动车辆102的充电端口对电池120进行充电。例如，DC-DC转换器114可以被配置为将从AC-DC转换器116接收的DC信号阶升或阶降到适合于电池120的电压。在一些实施方案中，多个PEM可并联连接以将功率水平增加到例如300kW或任何其他合适的功率水平。

在一些实施方案中，功率柜106的每个PEM可耦接到DCFC分配器104以使得能够将电力提供到相应电动车辆的充电端口。在一些实施方案中，功率柜106和/或每个PEM可包括温度传感器122中的一个或多个温度传感器(例如，热敏电阻、热电偶、热电堆、电阻温度检测器和红外光学检测器或任何其他合适的传感器或它们的任何组合)以测量与功率柜106相关联(例如，在功率柜内和/或在功率柜附近)的温度和/或与特定PEM相关联(例如，在特定PEM内和/或在特定PEM附近)的温度。在一些实施方案中，功率柜106和/或每个PEM可以包括湿度传感器124中的一个或多个湿度传感器，该一个或多个湿度传感器可以被配置为感测与功率柜106相关联(例如，在功率柜内和/或附近)的当前湿度水平和/或与特定PEM相关联(例如，在特定PEM内和/或附近)的湿度。湿度传感器124可以对应于任何合适的传感器或设备，该传感器或设备被配置为测量绝对湿度、功率柜106的环境空气中的水蒸气的量、和/或相对湿度、被表示为给定温度和/或特定湿度下最大湿度的分数或百分比的功率柜106的环境空气中的水蒸气或湿气的量。在一些实施方案中，功率柜106和/或每个PEM可包括风扇126或任何合适的鼓风机或可用于使功率柜106内和/或特定PEM内的空气循环和/或除湿的其他加热、通风和空气调节(HVAC)部件。在一些实施方案中，湿度传感器124可以是基于电容的、基于电阻的、基于热的，或者可以是任何其他合适的类型或者它们的任何组合。在一些实施方案中，功率柜106和/或每个PEM可包括电流传感器(例如，电流回路或其他变压器、精密电阻器)、电压传感器、光学传感器、任何其他合适的传感器或它们的任何组合。

每个DCFC分配器104可以对应于具有从其发出的一根或多根充电线(chargingcord)的一个或多个塔，并且充电线可以包括用于在电力充电器中的一个电力充电器与车辆102之间建立电连接以便对车辆102的电池进行充电的插头。在一些实施方案中，包括功率柜106的充电站可以对应于特定的地址或位置，诸如例如停车场或具有一个或多个可用充电器的其他指定区域。在一些实施方案中，系统100可以包括一个或多个服务器或者与一个或多个服务器通信，该一个或多个服务器可包括和/或维护一个或多个数据库和/或与一个或多个数据库通信。系统100的元件可被配置为使用任何合适的有线技术或无线技术例如蓝牙低功耗(BLE)或近场通信(NFC)、互联网、局域网、广域网、卫星网络、蜂窝式网络等和/或任何其他合适的技术来通信。车辆102可以是汽车(例如，轿跑车、轿车、卡车、配送车辆、SUV、公共汽车或任何其他合适类型的汽车，或它们的任何组合)、摩托车、飞机(例如，无人机或任何其他合适类型的飞机)、船只(例如，小船或任何其他合适类型的船只)或任何其他合适类型的车辆或它们的任何组合。在一些实施方案中，车辆102可被配置为自主地或半自主地操作。

在一些实施方案中，电动车辆102可经由具有多于一个的合适规格的导体的缆线(例如，具有SAE J1772充电插头、组合充电系统(CCS)兼容连接器等)插入或以其他方式连接到DCFC分配器104。此类缆线可包括用于承载充电电流的导体和/或用于传输信息的导体。应当理解，根据本公开可使用任何合适的引线布置。在一些实施方案中，包括功率柜106的充电站可以是DC站(例如，包括DC快速电力充电器，诸如例如26kW-100kW DC快速电力充电器或101kW-350kW DC快速电力充电器)或包括任何其他合适类型的电力充电器，或它们的任何组合。

控制电路112和/或PEM控制器121可包括处理器和存储器(例如，存储装置110)，并且处理器可包括硬件处理器、软件处理器(例如，使用虚拟机仿真的处理器)或它们的任何组合。控制电路112和/或PEM控制器121可通信地连接到一个或多个功率柜106和/或DCFC分配器104的部件或系统100的任何其他合适的元件。控制电路112和/或PEM控制器121可包括一个或多个处理器，诸如例如，具有单核或双核的中央处理单元、总线、逻辑电路、集成电路、数字信号处理器、图形处理器、嵌入式处理设备、用于读取和执行计算机指令的任何其他合适的部件或它们的任何组合。控制电路112和/或PEM控制器121可监测传感器信号、生成控制信号、执行计算机可读指令、接收输入、执行任何其他合适的动作或它们的任何组合。

存储装置110可包括用于非暂态存储命令或指令的硬件元件，该命令或指令在由控制电路112执行时致使系统100根据上文和下文所描述的实施方案操作。存储装置110可包括任何合适的存储设备，诸如例如易失性存储器、非易失性存储器、可移除存储设备、固态存储设备、光学设备、磁设备、用于存储信息的任何其他合适的部件或它们的任何组合。功率柜106可包括通信电路(例如，有线和/或无线网络收发器)，该通信电路可包括能够操作以将有线和/或无线信号发送到任何合适的联网或其他设备和从任何合适的联网或其他设备接收有线和/或无线信号的任何合适的硬件和/或软件。通信电路可包括天线和其他控制电路(如，协议转换器、速率转换器、信号转换器)或它们的任何组合。

图2是示出根据本公开的一些实施方案的功率柜106的一些部件的附加细节的例示性框图。存储装置110可以是电子存储设备。如本文所提及，短语“电子存储设备”或“存储设备”应理解为意指用于存储电子数据、计算机软件或固件的任何设备，诸如随机存取存储器、只读存储器、固态设备或任何其他合适的固定或可移动存储设备，和/或其任何组合。存储装置110可用于存储各种类型的指令、规则和/或其他类型的数据。在一些实施方案中，控制电路112执行用于存储在存储装置110中的应用程序的指令。具体地讲，应用程序可指示控制电路112执行本文所述的功能。在一些具体实施中，由控制电路112执行的动作可基于从应用程序接收的指令。例如，应用程序可被实现为软件或可存储在存储装置110中并由控制电路112执行的一组可执行指令。

DC-DC转换器114包括变压器218、初级侧桥220和次级侧桥222。初级侧桥220经由电感器216耦接到变压器218的初级侧。变压器218可以包括互感器，例如围绕磁性材料缠绕的线圈，其中初级侧绕组可以靠近次级侧绕组放置。次级侧桥222耦接到变压器218的次级侧。如本文所用，DC-DC转换器114的“初级侧”是指DC-DC转换器114的出现在图2中的变压器218的左侧的部分，并且DC-DC转换器114的“次级侧”是指DC-DC转换器114的出现在图2中的变压器218的右侧的部分。如本文所用，Vp和Vs分别指变压器218的初级侧上的电压和变压器218的次级侧上的电压。DC-DC转换器114可包括位于DC-DC转换器114的初级侧上的初级侧开关S1p、S2p、S3p和S4p以及位于DC-DC转换器114的次级侧上的次级侧开关S1s、S2s、S3s和S4s。开关S1p、S2p、S3p、S4p、S1s、S2s、S3s和S4s可以是任何合适类型的电子开关，诸如基于场效应晶体管(FET)的开关和/或基于双极结型晶体管(BJT)的开关和/或二极管和/或任何其他合适的开关。此类开关可以通过改变提供给其栅极端子的控制信号的逻辑电平，例如从逻辑高改变为逻辑低，使其接通/闭合(例如，在此期间允许电流在其源极端子与漏极端子之间传导)或切断/断开(例如，在此期间有效地防止电流在其源极端子与漏极端子之间传导)。初级侧桥220和次级侧桥222可包括或以其他方式耦接至任何合适数量和/或类型的部件，例如一个或多个整流器、二极管、振荡器、电阻器、开关、晶体管、电容器、电流源、电压源、电感器和/或任何其他合适的部件。

控制电路112可包括存储装置接口端口208、第一输入端口210(VIN Probe)、第二输入端口212(VOUT Probe)和多个输出端口214。控制电路112可被配置为经由存储装置接口端口208向存储装置110传输指令、设置、规则和/或其他类型的数据并从存储装置接收指令、设置、规则和/或其他类型的数据。控制电路112被配置为经由第一输入端口210感测DC-DC转换器114的输入电压(VIN)。控制电路112被配置为经由第二输入端口212(VOUT Probe)感测DC-DC转换器114的输出电压(VO)。

输出端口214包括初级开关控制端口S1pCTL、S2pCTL、S3pCTL和S4pCTL，控制电路112通过它们向初级侧开关S1p、S2p、S3p和S4p的相应的开关控制端口S1pCTL、S2pCTL、S3pCTL和S4pCTL提供相应的开关控制信号。输出端口214还包括次级开关控制端口S1sCTL、S2sCTL、S3sCTL和S4sCTL，控制电路112通过它们分别向次级侧开关S1s、S2s、S3s和S4s的相应的开关控制端口S1sCTL、S2sCTL、S3sCTL和S4sCTL提供相应的开关控制信号。为了清楚起见，从图2省略从控制电路112的开关控制端口S1pCTL、S2pCTL、S3pCTL、S4pCTL、S1sCTL、S2sCTL、S3sCTL和S4sCTL到DC-DC转换器114的S1pCTL、S2pCTL、S3pCTL、S4pCTL、S1sCTL、S2sCTL、S3sCTL和S4sCTL的完整信号路径。然而，控制电路112的开关控制端口S1pCTL、S2pCTL、S3pCTL、S4pCTL、S1sCTL、S2sCTL、S3sCTL和S4sCTL确实经由相应信号路径耦接到DC-DC转换器114的S1pCTL、S2pCTL、S3pCTL、S4pCTL、S1sCTL、S2sCTL、S3sCTL和S4sCTL。在一些实施方案中，DC-DC转换器114可以包括接触器224，该接触器可以是被配置为(当闭合时)将负载(例如，电池120)连接到DC-DC转换器114并且(当断开时)将负载从DC-DC转换器114断开的电子开关或继电器。输出端口214可以包括C

如下文进一步详细描述的，在一些方面中，控制电路112和/或PEM控制器121可被配置为使用多种技术中的一种或多种技术在包括一个或多个PEM的功率柜106中生成损耗以便维持与功率柜106中的一个或多个功率柜相关联的环境条件(例如，防止冷凝)或改善与功率柜中的一个或多个功率柜相关联的环境条件。系统可以被配置为智能地操作开关以引起可预测量的损耗和热量，并且此类方面可以增加系统100在例如低温或非常低的温度下的弹性，以及例如通过控制系统的最低温度增加系统100的寿命和鲁棒性。在一些实施方案中，DC-DC转换器114可被配置为进入热生成模式以产生此类损耗。例如，控制电路112和/或PEM控制器121可以被配置为通过产生短路输出(例如，通过接通次级侧桥222的S1s、S2s、S3s和S4s中的每一者；或者通过仅接通次级侧桥222的S1s、S2s、S3s和S4s中的上开关S1s和S2s或者仅接通下开关S3s和S4s)来致使DC-DC转换器114进入热生成模式。在一些实施方案中，控制电路112和/或PEM控制器121可以通过周期性地对耦接到次级侧桥222的电容器C2进行充电和放电以致使能量由电容器C2存储和从电容器C2释放来致使DC-DC转换器114(处于无负载操作状态)进入热生成模式。在一些实施方案中，此类无负载操作状态可以对应于使用脉冲宽度调制(PWM)操作的次级侧桥222的开关S1s、S2s、S3s和S4s。作为又一示例，控制电路112和/或PEM控制器121可通过致使电流在双向转换器(例如，DC-DC转换器和/或AC-DC转换器)之间循环而致使DC-DC转换器114(处于无负载操作状态)进入热生成模式，如图7A至图7C所示。

在确定是否进入热生成模式时，控制电路112和/或PEM控制器121可确定功率柜106的环境条件。例如，此类环境条件可以对应于功率柜106和/或特定PEM 101的内部环境温度，并且可以基于从温度传感器122接收的信号来确定。作为另一示例，环境条件可对应于与功率柜106和/或特定PEM 101相关联的湿度读数，并且可基于从湿度传感器124接收的信号来确定。在一些实施方案中，控制电路112和/或PEM控制器121可响应于确定功率柜106和/或DCFC分配器104处于其中没有电动车辆正在充电的待机模式而确定监测环境条件。附加地或另选地，控制电路112和/或PEM控制器121可响应于确定功率柜106和/或DCFC分配器104处于其中至少一个电动车辆正在充电的充电模式而确定监测环境条件。

在一些实施方案中，控制电路112和/或PEM控制器121可以将所确定的环境条件(例如，温度值和/或湿度读数和/或任何其他合适的测量结果或环境状态)与存储在存储装置110的阈值(例如，与存储装置110的设置202、指令204和/或规则206相关联)进行比较。例如，存储装置110可以存储当前环境条件应当与其进行比较的阈值温度值(例如，-20℃和/或任何其他合适的值)和/或阈值湿度值(例如，90％和/或任何其他合适的值)。作为示例，在确定功率柜106和/或特定PEM的环境温度低于-20℃的阈值时，控制电路112可以致使采用热生成模式，直到控制电路112确定功率柜106和/或特定PEM的环境温度已经增加到阈值温度以上或者已经增加到特定存储的温度值(例如，-10℃或任何其他合适的值)。作为另一示例，在确定功率柜106和/或特定PEM的相对湿度高于90％时，控制电路112可以致使采用热生成模式(例如，包括致使风扇126被打开)，直到控制电路112确定功率柜106和/或特定PEM的相对湿度已经降低到低于阈值或者降低到比阈值低指定量的特定存储值(例如，80％)。在一些实施方案中，在基于传感器读数或其他指示确定功率柜106和/或DCFC分配器104的门或盖打开并且暴露于外部环境时，控制电路112可拒绝激活热生成模式，即使环境条件另外指示应激活热生成模式。在一些实施方案中，在热生成模式处于激活状态时，可致使接触器224断开。在一些实施方案中，不管车辆102是否正在DCFC分配器或系统100的另一元件处充电或以其他方式连接到DCFC分配器或系统的另一元件，都可采用热生成模式，例如，热生成模式可在车辆102正在充电时和在没有车辆正经由系统100充电时实施。

在一些实施方案中，存储的设置202可包括功率传递设置，诸如DC-DC转换器114的最大功率传递电平；预先确定以实现DC-DC转换器114的特定功率传递能力的有效或基本相移(Φf)、DC-DC转换器114的开关频率和/或其他类型的设置。在一些实施方案中，存储的规则206可包括计算常数(例如，DC-DC转换器114的电感器和/或变压器的值)、指定触发热生成模式的特定环境阈值和/或热生成模式可以被去激活的环境条件的相关联的值的查找表和/或其他类型的信息或数据。在一些方面，指令204由控制电路112执行以实施本文所述的各种方法的步骤。

在一些实施方案中，控制电路112可通过采用具有短路输出的DC-DC转换器114的主动加热(例如，通过选择性地启用(和/或选择性地停用)次级侧桥222的特定开关来产生次级侧桥222的有效短路)来致使DC-DC转换器114进入热生成模式。此类方面可以在至少一个PEM 101、103、......、N内产生循环电流以例如在DC-DC转换器114的功率半导体元件(一个或多个晶体管)和磁性元件(一个或多个变压器和/或电感器)中引起受控的传导和/或开关损耗。例如，控制电路112可以致使(例如，通过借助于S1sCTL、S2sCTL、S3sCTL和S4sCTL传输相应的控制信号)次级侧桥222的S1s、S2s、S3s和S4s中的每一者被接通以产生短路输出。在一些实施方案中，当没有负载连接到次级侧桥222时，可以采用此类技术。作为另一示例，控制电路112可通过致使次级侧开关S1s和S2s或次级侧开关S3s和S4s接通(这有效地使变压器218的次级侧短路)来产生短路输出。如果DC-DC转换器114不允许或DC-DC转换器114的当前状态(例如，锁定条件)不允许同时接通S1s、S2s、S3s和S4s中的每一者，则此类技术可为有用的。

图3描绘了根据本公开的一些实施方案的初级侧桥220的初级侧开关的相移控制的例示性时序图300。控制电路112可以被配置为实施位于DC-DC转换器114的初级侧桥220上的初级侧开关S1p和S2p(“Pri左”)以及S3p和S4p(“Pri右”)的相移控制，并且此类开关动作可以生成相对于彼此异相的方波电压波形。例如，此类开关可以以可预测的相移来操作，该相移导致流过电感器216和变压器218的初级侧电流斜升到特定值(Ipk)以及斜降到特定值(-Ipk)，并且导致施加到变压器218的电压，以引起损耗。在一些实施方案中，流过电感器216的电流可对应于梯形形状的AC波形。桥内相移可用于控制峰值电流，例如升高和降低峰值电流，以根据需要调整和控制所生成的损耗量。此类相位控制操作可以在单个PEM处实现，或者在任何适当数量的PEM 101、103、......、N处同时实现，或者由多个PEM顺序地实现。在一些实施方案中，功率柜106中的PEM 101、103、......、N(例如，6或任何其他合适的数字)中的每一者可以被配置为生成超过1000W的损耗。

图4描绘了根据本公开的一些实施方案的由DC-DC转换器114的热生成模式产生的例示性时序图。图示402表示在DC-DC转换器114的热生成模式期间初级侧桥220的左开关(S1p和S2p)和右开关(S3p和S4p)的电压信号。图示404表示在DC-DC转换器114的热生成模式期间的初级侧桥220电流。图示406表示在DC-DC转换器114的热生成模式期间的次级侧桥222电流。图示408表示在DC-DC转换器114的热生成模式期间的变压器218的初级和次级绕组电流。如所讨论的，在DC-DC转换器114的此类热生成模式期间，DC-DC转换器114的次级侧桥222可被有效地短路，例如所有次级开关可被接通，并且初级侧桥220桥内相移可控制峰值电流。在一些实施方案中，次级侧桥222的电流可以在上开关S1s和S3s以及下开关S2s和S4s之间均等地分流。在一些实施方案中，初级侧开关S1p、S2p、S3p和S4p可以具有约0.707初级侧桥220的初级电流。作为非限制性示例，在1μs相移的情况下，初级侧桥220的初级电流可以是21.4Apk、20.5Arms；次级侧桥222的次级电流可以是31.1Apk、29.8Arms；初级侧开关S1p、S2p、S3p和S4p中的一个或多个开关可以具有14.3Arms的电流值；次级开关S1s、S2s、S3s和S4s中的一个或多个开关可以具有14.9Arms的电流值。

图5A至图5C描绘了根据本公开的一些实施方案的描绘在DC-DC转换器中实施热生成模式的结果的例示性曲线图。图5A示出了由控制电路112控制的初级侧开关S1p、S2p、S3p和S4p中的一者或多者的PEM功率耗散对相移的曲线图。如图所示，在一些实施方案中，功率损耗可对应于约1.5kW/PEM。在一些实施方案中，功率损耗可以被控制为被限制为大约1.0kW/PEM加热能力，以防止由于次级侧桥222的次级电流而导致的过度加热。在一些实施方案中，大量损耗可以通过初级电源模块开关来生成。图5B示出根据一些实施方案的在热生成模式期间变压器208的绕组电流对初级侧桥220的初级侧开关的相移的曲线图。图5C示出根据一些实施方案的在热生成模式期间损耗分布对初级侧桥220的初级侧开关的相移的曲线图。

在一些实施方案中，控制电路112可以通过以下方式致使DC-DC转换器114进入热生成模式：当DC-DC转换器114处于无负载操作状态时，例如次级侧桥222没有被短路(并且可以以PWM方式操作，并且接触器224可以已经将PEM输出与车辆负载隔离)，周期性地对耦接到次级侧桥222的电容器C2(或者任何其他合适的能量存储元件中的一个或多个能量存储元件)进行充电和放电，以致使能量由电容器C2和/或一个或多个其他合适的能量存储元件存储和释放。基于此类能量、功率和时间的乘积，所生成的功率损耗可用于加热PEM和/或功率柜106中的一者或多者。

如图6中所示，描绘在DC-DC转换器114的热生成模式期间的例示性时序图600，控制电路112可致使DC-DC转换器114的输出电压V

图7A至图7C是示出根据本公开的一些实施方案的功率柜106的一些部件的附加细节的例示性框图。如图7A所示，电路700可包括任何适当数量的PEM，例如PEM 701......PEM703(PEM N)，其中PEM 701可包括双向AC-DC转换器704和双向DC-DC转换器706，并且PEM703可包括双向AC-DC转换器708和双向DC-DC转换器710。在一些实施方案中，图1的PEM 101可以实施为PEM 701，并且图1的AC-DC转换器116和DC-DC转换器114可以分别实施为双向AC-DC转换器704和双向DC-DC转换器706。在一些实施方案中，图1的PEM 103和任何后续PEM可以被实施为PEM 703，并且此类PEM的AC-DC转换器和DC-DC转换器(未示出)可以分别被实施为双向AC-DC转换器708和双向DC-DC转换器710。在一些实施方案中，DC-DC转换器706或DC-DC转换器710中的至少一者可以是DAB转换器、CLLC DC-DC转换器、或任何其他合适的DC-DC转换器、或它们的任何组合。

如图7A所示，PEM 701的双向AC-DC转换器704和双向DC-DC转换器706中的每一者可以耦接到DC链路712，并且PEM 703的双向AC-DC转换器708和双向DC-DC转换器710中的每一者可以耦接到可与DC链路714分离且不同的DC链路712。PEM 701......703及其部件可被配置为能够实现双向功率流，以使得电力能够在任一方向上传递(例如，去往和来自电力网108，该电力网可提供AC电力702，诸如以三相480V 60Hz信号的形式，以及/或者去往和来自DC链路712和/或DC链路714)。可以利用此类双向特性来使电流在双向PEM 701....703之间循环，以引起ude损耗。在一些实施方案中，电力网108可包括3相AC源，该3相AC源被配置为仅供应足够电流以供应系统中的功率损耗。在一些实施方案中，图7A的示例可以在无负载操作状态下实施。在一些实施方案中，PEM 701......703可以并联连接。

在图7B的示例中，可以以与结合图7A的电路700所讨论的方式类似的方式实施的电路716可以包括PEM 718、PEM 720......和PEM 722(PEM N)。PEM 718可以被配置为主PEM，PEM 720和/或PEM 722可以被配置为从PEM，并且/或者N个其他合适的PEM可以被配置为从PEM。在一些实施方案中，主PEM和从PEM可以并联连接。基于PEM 701、703......和PEMN的上述双向功率流能力，控制电路112可以致使电流(以及因此功率流)例如在无负载操作状态下在主PEM 718、从PEM 720和/或从PEM 722之间循环以引起损耗。例如，两个或更多个PEM可以在它们的输出处被连接，并且主PEM 718可以被配置为控制输出电压Vout并且驱动从PEM来生成热量。在一些实施方案中，一个或多个从PEM 720......722中的每个从PEM可被配置为从输出电压Vout汲取电流，并且将此类电流返回到电力网108。在一些实施方案中，主PEM 718可以被配置为通过生成相对于从PEM 720......722相等且相反的输出电流来控制输出电压Vout。在一些实施方案中，AC电力108可以被配置为仅供应足够的电流以供应系统中的功率损耗。在一些实施方案中，两个PEM可连接到三个不同分配器输出端中的每个输出端。

在图7C的示例中，电路724可以包括一个或多个AC-DC转换器(例如，AC-DC转换器726和AC-DC转换器728)以及一个或多个DC-DC转换器(例如，DC-DC转换器730和DC-DC转换器732)。在一些实施方案中，可以在电路724中采用任何适当数量的AC-DC转换器，并且可以在电路724中采用任何适当数量的DC-DC转换器，其中AC-DC转换器的数量可以等于DC-DC转换器的数量，或者可以存在不等量的AC-DC转换器和DC-DC转换器。在一些实施方案中，AC-DC转换器726和AC-DC转换器728可以通过公共DC链路734耦接，并且/或者DC-DC转换器730和DC-DC转换器732可以通过公共DC链路734耦接。控制电路112可以被配置为致使电流仅在AC-DC转换器726和728之间循环(诸如图7C的左手部分上的箭头所示)，或者可以被配置为致使电流仅在DC-DC转换器730和732之间循环(诸如图7C的右手部分上的箭头所示)从而生成损耗，或者可以被配置为致使电流在AC-DC转换器726和728与DC-DC转换器730和732之间循环从而生成损耗。在一些实施方案中，DC-DC转换器730或732中的至少一者可以是DABDC-DC转换器。在一些实施方案中，关于DC-DC转换器和/或AC-DC转换器，可以结合图7C的具体实施来利用主-从布置。在一些实施方案中，DC-DC转换器中的至少两个DC-DC转换器可并联连接以用于增加的功率处理和/或可采用公共DC链路电压734。在一些实施方案中，AC-DC转换器726和AC-DC转换器728可以使其输出端连接到公共DC总线以使得多个DC-DC转换器(例如，DC-DC转换器730和732，和/或任何其他合适的DC-DC转换器)能够使其输入端连接到相同的公共DC总线。在一些实施方案中，图7C的示例可结合无负载操作状态来利用。

图8描绘了根据本公开的一些实施方案的用于控制双有源桥转换器以改善与电动车辆的电力充电器相关联的环境条件的过程800的例示性流程图。在802处，控制电路系统112可确定与电力充电器(例如，被配置为经由图1的电动车辆102的充电端口对电池120进行充电的功率柜106的至少一部分和/或DCFC分配器104的至少一部分)相关联的环境条件。例如，控制电路112和/或PEM控制器121可以确定与功率柜106(和/或其任何部件)和/或DCFC分配器104相关联的温度或湿度(分别基于从温度传感器122和湿度传感器124接收的信号)。控制电路112可以周期性地向温度传感器122和/或湿度传感器124传输请求以获得当前测量结果，例如，根据预定义时间表，和/或响应于特定触发(例如，确定功率柜106的位置的天气或其他环境条件满足特定标准)，或以其他方式接收此类测量结果。

在804处，控制电路112可以将在802处确定的环境条件与例如存储在存储装置110处的阈值进行比较。例如，存储装置110可以存储当前环境条件应当与其进行比较的阈值温度值(例如，-20℃和/或任何其他合适的值)和/或阈值湿度值(例如，90％和/或任何其他合适的值)。在一些实施方案中，可针对不同类型的电力充电器存储特定环境条件的不同阈值(例如，DC快速充电器可与不同类型的充电器相同或不同的阈值相关联地存储)。

在806处，控制电路112可基于比较来确定环境条件是否需要改善。例如，如果温度处于或低于存储在存储装置110中的相关联的阈值温度值，和/或如果湿度处于或高于存储在存储装置110中的相关联的阈值湿度值，则控制电路112和/或PEM控制器121可以确定环境条件需要被改善，该阈值温度值和阈值湿度值可以在804处被检索或引用。响应于806处的肯定确定，处理可以进行到808；否则处理可以返回到802。例如，存储装置110可以存储当前环境条件应当与其进行比较的阈值温度值(例如，-20℃和/或任何其他合适的值)和/或阈值湿度值(例如，90％和/或任何其他合适的值)。控制电路112可以确定功率柜106和/或特定PEM的环境温度低于-20℃，以及/或者控制电路112可以确定功率柜106和/或特定PEM的相对湿度高于90％。

在808处，控制电路112可致使DC-DC转换器114进入热生成模式，该热生成模式致使DC-DC转换器114生成热以改善与电力充电器(例如，图1的功率柜106的至少一部分和/或DCFC分配器104的至少一部分)相关联的环境条件。例如，在确定功率柜106和/或特定PEM的环境温度低于-20℃阈值时，控制电路112可以致使采用热生成模式，直到控制电路112确定(例如，在810处)功率柜106和/或特定PEM的环境温度已经增加到特定存储值(例如，-10℃或任何其他合适的值)或至少已经增加到高于阈值的值，并且因此环境条件已经改善。作为另一示例，在确定功率柜106和/或特定PEM的相对湿度高于90％时，控制电路112可以致使采用热生成模式(例如，包括致使风扇126被打开或搅动)，直到控制电路112可以确定(例如，在810处)功率柜106和/或特定PEM的相对湿度已经降低到特定存储值(例如，80％)或者至少已经降低到低于阈值的值，并且因此环境条件已经被改善。

控制电路112可以使用多种技术中的一种或多种技术来执行热生成模式。例如，控制电路112和/或PEM控制器121可以被配置为通过产生短路输出(例如，通过接通次级侧桥222的S1s、S2s、S3s和S4s中的每一者；或者通过仅接通次级侧桥222的S1s、S2s、S3s和S4s中的上开关S1s和S2s或者仅接通下开关S3s和S4s)来致使DC-DC转换器114进入热生成模式。作为另一示例，控制电路112和/或PEM控制器121可以通过周期性地对耦接到次级侧桥222的电容器C2(或任何其他合适的能量存储元件中的一个或多个能量存储元件)进行充电和放电以致使能量由电容器C2和/或一个或多个其他合适的能量存储元件存储和释放来致使DC-DC转换器114(处于无负载工作状态)进入热生成模式，如图6所示。

附加地或另选地，控制电路112可使用结合图7A至图7C论述的示例中的任一者来执行热生成模式。例如，如图7A所示，控制电路112可通过致使电流在电路700中循环来引起损耗，其中单独的DC链路712、714连接到PEM 701和PEM 703(它们中的每一者可包括双向AC-DC转换器和双向DC-DC转换器)。在一些实施方案中，如结合图7B所论述的，可相对于电路700采用主-从技术。作为另一示例，控制电路112可使用结合图7C论述的电路724的布置来执行热生成模式。例如，控制电路112可以通过致使电流仅在AC-DC转换器726和728之间循环来引起损耗，或者可以被配置为致使电流仅在DC-DC转换器730和732之间循环来生成损耗，或者可以被配置为致使电流在AC-DC转换器726和728以及DC-DC转换器730和732之间循环来生成损耗。

在812处，在确定(在810处)环境条件已经改善时，控制电路112可以致使DC-DC转换器114退出热生成模式。另一方面，如果控制电路112确定环境条件还没有改善(例如，与功率柜106相关联的温度值还没有增加到阈值以上)，则处理可以返回到808，并且继续热生成模式。在一些实施方案中，在控制电路112致使DC-DC转换器114退出热生成模式之后，处理可返回到802以继续监测功率柜106的应经由热生成模式改善的环境条件。在一些实施方案中，热生成模式可同时用于同时改善多个环境条件，例如，同时增加功率柜106的温度以及降低其湿度。

以上讨论的系统和过程旨在为例示性的而非限制性的。本领域的技术人员将会知道，本文讨论的过程的动作可被省略、修改、组合和/或重新布置，并且可以在不脱离本公开的范围的情况下执行任何附加动作。更一般地，上述公开内容意在是示例性的而非限制性的。仅所附的权利要求旨在设定关于本公开包括的内容的界限。此外，应当指出的是，在任何一个实施方案中描述的特征可应用于本文的任何其他实施方案，并且与一个实施方案相关的流程图或示例可以合适的方式与任何其他实施方案组合、以不同顺序进行或并行进行。此外，本文所述的系统和方法可实时执行。还应当指出的是，上述系统和/或方法可应用于其他系统和/或方法或根据其他系统和/或方法使用。