CN110001445B - 车辆充电方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆充电方法及设备，涉及车载充电技术。其中，具体方案包括：判断采用无线方式还是有线方式为车载电池充电；在采用无线方式为车载电池充电的情况下，闭合第一辅助电源开关，车载充电控制装置通过蓄电池部获取电能；在车载充电控制装置的控制下断开第一充电电源开关，闭合第二充电电源开关；检测到车载配电部为车载电池和蓄电池部充电后，断开第一辅助电源开关，闭合第二辅助电源开关；车载充电控制装置通过第一辅助电源从高频整流部获取电能，直至无线充电结束。本发明在实现有线充电功能和无线充电功能的基础上，满足不同情况下车载充电控制装置的供电需求，从而提升不同情况下车辆充电的稳定性。

Description

车辆充电方法及设备

技术领域

本发明涉及车载充电技术，特别是涉及一种车辆充电方法及设备。

背景技术

电动汽车无线充电技术是一种基于磁场耦合的原理实现的使通过非接触的方式电能从电网传输至电动汽车的技术。无线充电技术具有无电气接触、避免短路和漏电等危险、无须人工操作、车辆随停随充等优势，可以增加电动汽车充电时的便利性、安全性和可靠性。

然而，目前电动汽车充电还是以有线传导充电为主，已经有大量的电动汽车搭载了通过有线充电方式以交流供电的车载充电系统(On board charger，OBC)，单纯通过将有线充电设备更换为无线充电设备的方式推广无线充电，成本高昂且并不实际。然而，将有线充电设备和无线充电设备结合起来使用时，需要完善的充电控制装置在有线充电模式和无线充电模式之间进行切换。现有的车辆充电方法无法满足多种情况下充电控制装置的供电需求，车辆充电过程的稳定性较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种车辆充电方法，该方法可以在实现有线充电功能和无线充电功能的基础上，满足不同情况下车载充电控制装置的供电需求，从而提升不同情况下车辆充电的稳定性。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

第一方面，本发明实施例提供了一种车辆充电方法，应用于车载充电设备，包括：

判断采用无线方式还是有线方式为车载电池充电；

在采用无线方式为车载电池充电的情况下，闭合车载充电控制装置与蓄电池部连接的第一辅助电源开关，所述车载充电控制装置通过所述蓄电池部获取电能；

在所述车载充电控制装置的控制下断开第一充电电源开关，闭合第二充电电源开关；

检测到所述车载配电部为车载电池和所述蓄电池部充电后，断开所述第一辅助电源开关，并闭合所述车载充电控制装置与第一辅助电源连接的第二辅助电源开关；

所述车载充电控制装置通过所述第一辅助电源从所述高频整流部获取电能，直至无线充电结束。

一种可能的实施方式中，所述判断采用无线方式还是有线方式为车载电池充电的步骤之后，在采用有线方式为车载电池充电的情况下，所述方法还包括：

所述车载充电控制装置通过所述第二辅助电源从车载有线充电部获取电能，直至有线充电结束。

第二方面，本发明实施例还提供一种车辆充电方法，应用于固定充电设备，包括：

固定控制装置判断采用无线方式还是有线方式为车载电池充电；

在采用无线方式为车载电池充电的情况下，固定控制装置通过固定检测部的检测结果判断是否可以开始无线充电过程；

如果是，通过固定配电部从供电接口获取的电能，经过第二滤波整流部传输至无线发射部，并通过无线发射部生成并发射充电磁场。

一种可能的实施方式中，所述方法还包括：

在采用有线方式为车载电池充电的情况下，所述固定控制装置闭合第三充电电源开关，通过固定配电部获取的电能通过第三充电电源开关为固定有线充电部供电。

第三方面，基于相同的设计构思，本发明实施例还提供一种车辆充电设备，应用于车载充电设备，包括：

无线接收部、车载有线充电部、高频整流部、车载检测部、第一充电电源开关、第二充电电源开关、车载配电部、蓄电池部、车载充电控制装置、第一辅助电源、第一辅助电源开关、第二辅助电源开关；

所述车载有线充电部的一端连接有线充电接口，所述车载有线充电部的另一端通过第一充电电源开关与所述高频整流部连接，所述高频整流部通过所述车载配电部连接车载电池；通过有线充电接口接收的充电电能，通过所述车载有线充电部、第一充电电源开关、高频整流部传输至车载配电部，通过有线充电的方式对车载电池进行充电；

所述无线接收部通过第二充电电源开关与所述高频整流部连接；通过无线接收部将接收的充电磁场转化为电能，并通过第二充电电源开关、高频整流部传输至车载配电部，通过无线充电的方式对车载电池进行充电；

所述车载配电部还连接有所述蓄电池部，用于在对车载电池进行充电的同时为所述蓄电池部充电；

所述蓄电池部通过第一辅助电源开关连接到所述车载充电控制装置，在所述第一辅助电源开关闭合时为所述车载充电控制装置供电；

所述高频整流部还连接所述第一辅助电源，所述第一辅助电源通过第二辅助电源开关连接到所述车载充电控制装置，在所述第二辅助电源开关闭合时为所述车载充电控制装置供电；

所述车载充电控制装置分别连接所述车载有线充电部、所述车载检测部、所述第一充电电源开关和所述第二充电电源开关，用于对车载电池的充电过程进行控制。

一种可能的实施方式中，所述车载有线充电部包括：

第一滤波整流部和逆变变压部；

所述第一滤波整流部分别与有线充电接口和所述逆变变压部连接；

所述装置还包括第二辅助电源和第三辅助电源开关，所述第二辅助电源的一端连接至所述第一滤波整流部和所述逆变变压部之间，所述第二辅助电源的另一端通过所述第三辅助电源开关连接至所述车载充电控制装置，在所述第三辅助电源开关闭合时为所述车载充电控制装置供电。

一种可能的实施方式中，所述第三辅助电源开关为继电器辅助电源开关，用于在所述第二辅助电源通过交流电时关闭。

一种可能的实施方式中，所述无线接收部与所述第二充电电源开关之间通过磁屏蔽电缆连接；所述磁屏蔽电缆包括：导体芯线、绝缘层、磁屏蔽层和金属屏蔽层。

一种可能的实施方式中，所述无线接收部包括接收线圈；所述车载有线充电部包括车载高频变压器；所述接收线圈、所述车载高频变压器和所述高频整流部的工作频率为[84.5Khz，85.5Khz]，工作频率变化范围为[80Khz，90Khz]。

第四方面，本发明实施例还提供一种车辆充电设备，应用于固定充电设备，包括：

固定配电部、第二滤波整流部、固定控制装置、无线发射部和固定检测部；

所述固定配电部的一端连接供电接口，所述固定配电部的另一端连接所述第二滤波整流部；

所述第二滤波整流部分别连接所述固定配电部和所述无线发射部；通过固定配电部从供电接口获取的电能，经过第二滤波整流部传输至无线发射部，并通过无线发射部生成并发射充电磁场；

所述固定控制装置分别于所述第二滤波整流部和所述固定检测部连接，用于对固定充电设备的供电过程进行控制。

综上所述，本发明在车载充电控制装置的控制下，通过第一充电电源开关和第二充电电源开关控制控制将无线充电方式和有线充电方式隔离，并且在充电的不同阶段，使用不同的装置为车载充电控制装置供电，从而在实现有线充电功能和无线充电功能的基础上，满足不同情况下车载充电控制装置的供电需求，从而提升不同情况下车辆充电的稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例一的流程示意图；

图2为本发明实施例二的流程示意图；

图3为本发明实施例三的流程示意图；

图4为本发明实施例四的结构示意图；

图5为本发明实施例五的结构示意图；

图6为本发明实施例六的结构示意图；

图7为本发明实施例中应用的磁屏蔽电缆的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的车辆充电方法的流程示意图，应用于车载充电设备，本发明实施例一提供的方法主要通过无线方式为车辆充电的过程，如图1所示，该实施例主要包括：

S101：判断采用无线方式还是有线方式为车载电池充电。

这里，对充电方式的判断通常由整车控制系统进行，可以通过整车控制系统与固定控制装置通信，获取固定控制装置发来的指令信息进行。可以获取与整车控制系统建立了通信连接的终端的指令实现判断。还可以通过车载检测部的检测结果，检测车载有线充电部是否有电流通过来进行判断。整车控制系统为车辆尤其是电动车辆中必备的对车辆的各种功能进行整体控制的系统。

S102：在采用无线方式为车载电池充电的情况下，闭合车载充电控制装置与蓄电池部连接的第一辅助电源开关，所述车载充电控制装置通过所述蓄电池部获取电能。

在采用无线方式为车载电池充电的情况下，通常要使用车载控制装置进行车载充电设备和固定充电设备的对齐、车载充电设备中无线充电部分和有线充电部分的切换等操作，因此，在采用无线方式为车载电池充电的情况下，需要对车载控制装置供电，以保证车载控制装置的正常运行。然而，此时，无线供电通道通常没有准备好，无法稳定的通过无线供电通道为车载控制装置供电，车载充电设备没有以无线方式或有线方式连接到固定充电设备时，车载控制装置无法从固定充电设备获取电能供给。因此，本发明实施例利用一个可充放电的蓄电池部，例如，可以采用车载电瓶等，在车载充电设备没有连接固定充电设备、且无法通过无线方式获取稳定的电能供给时，整车控制系统闭合车载控制装置与蓄电池部连接的第一辅助电源开关，通过蓄电池部提供车载控制装置必备的电能。

S103：在所述车载充电控制装置的控制下断开第一充电电源开关，闭合第二充电电源开关。

具体的，第一充电电源开关和第二充电电源开关均可以采用接触器开关，并通过车载充电控制装置控制上述两个接触开关。本发明中，无线充电部分和车载有线充电部分共用了高频整流部，并且高频整流部通过第一充电电源开关与车载有线充电部连接，通过第二充电电源开关与无线接收部连接。因此，通过断开第一充电电源开关，断开高频整流部与车载有线充电部的连接，并通过闭合第二充电电源开关，将高频整流部和无线接收部进行连接。通过无线接收部将接收的充电磁场转化为电能，并通过第二充电电源开关、高频整流部传输至车载配电部，通过无线充电的方式对车载电池进行充电。

S104：所述车载充电控制装置检测到所述车载配电部为车载电池和所述蓄电池部充电后，断开所述第一辅助电源开关，并闭合与第一辅助电源连接的第二辅助电源开关。

在为车载电池充电的同时，车载配电部为蓄电池部充电，保持蓄电池部中储备的电能可以供车载控制装置工作所需。

在车载充电设备连接到固定充电设备时，车载充电控制装置可以从固定充电设备获取电能供给，此时无需消耗蓄电池部中的电能，并且应于此时通过从固定充电设备获取电能为蓄电池部充电。因此，当整车控制系统检测到车载配电部为车载电池和所述蓄电池部稳定地充电后，断开与所述蓄电池部连接的第一辅助电源开关，并闭合与第一辅助电源连接的第二辅助电源开关，通过第一辅助电源获取高频整流部传输来的电能。

S105：所述车载充电控制装置通过所述第一辅助电源从所述高频整流部获取电能，直至无线充电结束。

在整个无线充电过程中，车载充电控制装置通过所述第一辅助电源从高频整流部获取电能，并且高频整流部从无线接收部获取的电能，通过车载配电部持续为车载电池和蓄电池部充电。整个过程中，车载充电控制装置可以通过车载检测部对车载充电设备的电压和电流进行检测，保证充电过程的顺利进行。

实施例二

如图2所示，为本发明实施例二提供的车辆充电方法的流程示意图，应用于车载充电设备，本发明实施例二提供的方法主要通过有线方式为车辆充电的过程，该实施例主要包括：

S201：判断采用无线方式还是有线方式为车载电池充电。

S202：在采用有线方式为车载电池充电的情况下，车载充电控制装置通过所述第二辅助电源从车载有线充电部获取电能，直至有线充电结束。

本申请实施例中，第一充电电源开关处于常闭状态，第二充电电源开关处于常开状态，也就是默认采用的时有线充电的方式。当然，也可以通过整车控制系统或者车载充电控制装置闭合第一充电电源开关，并断开第二充电电源开关。

因此，在采用有线方式为车载电池充电的情况下无需对第一充电电源开关和第二充电电源开关进行操作，就可以通过闭合的第一充电电源开关，将高频整流部与车载有线充电部进行连接，并通过断开的第二充电电源开关，断开高频整流部和无线接收部的连接。通过有线充电接口接收的充电电能，通过所述车载有线充电部、第一充电电源开关、高频整流部传输至车载配电部，通过有线充电的方式对车载电池进行充电。

在实际实施时，在没有进行充电的情况下，第一辅助电源开关、第二辅助电源开关和第三方辅助电源开关均处于断开的状态。

在通过有线充电方式对车辆进行充电时，车载充电控制装置和车载有线充电部之间通过第三辅助电源开关连接有第二辅助电源，在车载充电设备连接到固定充电设备时，车载充电控制装置通过第二辅助电源供电。并且为了以防车辆长久不用，蓄电池部放光等异常情况下，连接车载充电控制装置和车载有线充电部之间的第三辅助电源开关为继电器开关，与采用无线方式为车辆充电时不同的是，在第二辅助电源有交流电通过时，第三辅助电源开关自动闭合，以便车载充电控制装置通过第二辅助电源获取充电接口传输来的电能。这样，即便出现蓄电池部无法为车载充电控制装置供电的异常情况，车载充电控制装置也能在获得有线方式传输的电能时，立即通过第二辅助电源获得电能，恢复正常工作，从而控制第一充电电源开关和第二充电电源开关，完成对车载电池的正常充电。并且，由于车载配电部在对车载电池进行充电的同时，对蓄电池部也进行充电，因此，在蓄电池部无法为车载充电控制装置供电的异常情况自然而然会获得解决。

在整个无线充电过程中，车载充电控制装置通过所述第二辅助电源从车载有线充电部获取电能，并且高频整流部从车载有线充电部获取的电能，通过车载配电部持续为车载电池和蓄电池部充电。

实施例三

如图3所示，为本发明实施例三提供的车辆充电方法的流程示意图，应用于固定充电设备，该实施例主要包括：

S301：固定控制装置判断采用无线方式还是有线方式为车载电池充电。

在实际实施时，由于无线方式充电的优越性，可以设定默认采用无线方式为车载电池充电。

S302：在采用无线方式为车载电池充电的情况下，固定控制装置通过固定检测部的检测结果判断是否可以开始无线充电过程。

具体的，固定检测部可以检测无线接收部和无线发射部的相对位置、无线接收部和无线发射部之间是否有金属异物遮挡。在无线接收部和无线发射部相互对齐，且无线接收部和无线发射部之间不存在金属异物的情况下，固定控制装置判断可以开始无线充电过程。

S303：如果是，通过固定配电部从供电接口获取的电能，经过第二滤波整流部传输至无线发射部，并通过无线发射部生成充电磁场。

进一步的，在无线接收部和无线发射部之间有金属异物遮挡、或者车载充电控制装置无法从蓄电池部获得电能等异常情况下，可以选择采用有线方式为车载电池充电。

在采用有线方式为车载电池充电的情况下，所述固定控制装置闭合第三充电电源开关，通过固定配电部获取的电能通过第三充电电源开关为固定有线充电部供电。

基于相同的设计构思，本发明实施例还提供一种车辆充电设备及系统

实施例四

如图4所示，为本发明实施例四提供的车辆充电设备400，应用于车载充电设备，包括：

无线接收部401、车载有线充电部403、高频整流部404、车载检测部406、第一充电电源开关409、第二充电电源开关410、车载配电部407、蓄电池部408、车载充电控制装置402、第一辅助电源405、第一辅助电源开关411、第二辅助电源开关412；

所述车载有线充电部403的一端连接有线充电接口，所述车载有线充电部403的另一端通过第一充电电源开关409与所述高频整流部404连接，所述高频整流部404通过所述车载配电部407连接车载电池420；在一种可能的实施方式中，可以使第一充电电源开关409常闭，同时默认第二充电电源开关410断开，从而默认采用有线方式为车载电池进行充电。具体的，闭合的第一充电电源开关409，将高频整流部404与车载有线充电部403进行连接，并通过断开的第二充电电源开关410，断开高频整流部404和无线接收部401的连接。通过有线充电接口接收的充电电能，通过所述车载有线充电部403、第一充电电源开关409、高频整流部404传输至车载配电部406，通过有线充电的方式对车载电池420进行充电。

所述无线接收部401通过第二充电电源开关410与所述高频整流部404连接；在采用无线方式为车载电池充电的情况下，在所述车载控制装置402的控制下断开第一充电电源开关409，闭合第二充电电源开关410。

具体的，第一充电电源开关409和第二充电电源开关410均可以采用接触器开关，并通过车载控制装置402控制上述两个接触开关。本发明中，无线充电部分和车载有线充电部分共用了高频整流部404，并且高频整流部404通过第三充电电源开关406与车载有线充电部403连接，通过第二充电电源开关410与无线接收部401连接。因此，通过断开第一充电电源开关409，断开高频整流部404与车载有线充电部403的连接，并通过闭合第二充电电源开关410，将高频整流部404和无线接收部401进行连接。通过无线接收部401将接收的充电磁场转化为电能，并通过第二充电电源开关410、高频整流部404传输至车载配电部407，通过无线充电的方式对车载电池420进行充电。

所述车载配电部407还连接有所述蓄电池部408，用于在对车载电池420进行充电的同时为所述蓄电池部408充电；

所述蓄电池部408通过第一辅助电源开关411连接到所述车载充电控制装置402，在所述第一辅助电源开关411闭合时为所述车载充电控制装置402供电；

所述高频整流部404还连接所述第一辅助电源405，所述第一辅助电源405通过第二辅助电源开关412连接到所述车载充电控制装置402，在所述第二辅助电源开关412闭合时为所述车载充电控制装置402供电；

所述车载充电控制装置402分别连接所述车载有线充电部403、所述车载检测部404、所述第一充电电源开关409和所述第二充电电源开关410，用于对车载电池的充电过程进行控制。

在一种可能的实施方式中，车载有线充电部403包括：

第一滤波整流部4031和逆变变压部4032；

所述第一滤波整流部4031分别与有线充电接口和所述逆变变压部4032连接；

所述装置还包括第二辅助电源413，所述第二辅助电源413的一端连接至所述第一滤波整流部4031和所述逆变变压部4032之间，所述第二辅助电源413的另一端通过所述第三辅助电源开关414连接至所述车载充电控制装置402，在所述第三辅助电源开关414闭合时为所述车载充电控制装置402供电。

并且，第三辅助电源开关414为继电器辅助电源开关，用于在所述第二辅助电源413通过交流电时关闭。

在一种可能的实施方式中，无线接收部401与所述第二充电电源开关410之间通过磁屏蔽电缆415连接；

所述磁屏蔽电缆415包括：导体芯线、绝缘层、磁屏蔽层和金属屏蔽层。

高频整流部404的工作频率为[84.5Khz，85.5Khz]，也就是85±0.5Khz，高频整流部404的工作频率变化范围为[80Khz，90Khz]。

实施例五

如图5所示，本发明实施例提供的另一种车辆充电设备500，应用于固定充电设备，包括：

固定配电部501、第二滤波整流部502、固定控制装置503、无线发射部504和固定检测部505；

所述固定配电部501的一端连接供电接口，所述固定配电部501的另一端连接所述第二滤波整流部502；

所述第二滤波整流部502分别连接所述固定配电部501和所述无线发射部504；通过固定配电部501从供电接口获取的电能，经过第二滤波整流部502传输至无线发射部504，并通过无线发射部504生成并发射充电磁场；

所述固定控制装置503分别于所述第二滤波整流部502和所述固定检测部505连接，用于对固定充电设备的供电过程进行控制。

在一种可能的是实施方式中，车辆充电设备500还包括：固定有线充电部506和第三充电电源开关507；

所述固定有线充电部506的一端通过第三充电电源开关507连接在所述固定配电部501和所述第二滤波整流部502之间。

在采用无线方式为车载电池充电的情况下，固定控制装置503通过固定检测部505的检测结果判断是否可以开始无线充电过程。如果是，通过固定配电部501从供电接口获取的电能，经过第二滤波整流部502传输至无线发射部504，并通过无线发射部504生成充电磁场。

具体的，固定检测部505可以检测无线接收部和无线发射部504的相对位置、无线接收部和无线发射部504之间是否有金属异物遮挡。在无线接收部和无线发射部504相互对齐，且无线接收部和无线发射部504之间不存在金属异物的情况下，固定控制装置503判断可以开始无线充电过程。进一步的，在无线接收部和无线发射部504之间有金属异物遮挡、或者车载控制装置无法从蓄电池部获得电能等异常情况下，可以选择采用有线方式为车载电池充电。

目前，车载充电设备，尤其是车载电池和车载的无线接收部通畅安装在车辆的底部，因此，固定充电设备可以相应的安装在地面。但车载充电设备和固定充电设备均可以安装在其他位置，当车载充电设备安装在车辆后部时，固定充电设备可以对应地安装在车辆后侧；当车载充电设备安装在车辆顶部时，固定充电设备可以对应地安装在车辆上方等。

实施例六

本发明实施例还提供一种车辆充电系统，如图6所示，车辆充电系统600包括：

固定充电设备601和车载充电设备602。

其中，车载充电设备602包括：无线接收部6201、车载充电控制装置6202、车载有线充电部6203、高频整流部6204、第一辅助电源6212、车载检测部6206、车载配电部6207和蓄电池部6208。

无线接收部6201包括：接收线圈6211和接收谐振网络6212。

车载有线充电部6203与有线供电接口相连，有线供电又称为传导供电，因此有线充电接口又称为传导供电接口。车载有线充电部6203中包括：第一滤波整流部6231和逆变变压部6232。

示例性的，第一滤波整流部6231可以包括：车载电磁干扰(Electro MagneticInterference，EMI)滤波单元62311和车载整流单元62312。

逆变变压部6232可以包括：车载功率因数矫正(Power Factor Correction，PFC)单元62321、车载逆变单元62322、车载谐振单元62323和车载高频变压器62324。

高频整流部6204可以包括：高频整流单元6241和滤波单元6242。

高频整流部6204的工作频率为[80Khz，90Khz]，优选的，高频整流部6204的工作频率为[84.5Khz，85.5Khz]，也就是85±0.5Khz。

车载检测部6206可以包括：电压电流检测单元6261和开路保护单元6262。

车载充电设备602还包括：第一充电电源开关6209、第二充电电源开关6210、第一辅助电源开关6211、第一辅助电源6212、第二辅助电源开关6213、第二辅助电源6214和第三辅助电源开关6215。

优选的，第一充电电源开关6209和第二充电电源开关6210为接触器。第一辅助电源开关6211、第二辅助电源开关6213、和第三辅助电源开关6215为继电器。

具体的，有线供电接口与车载EMI滤波单元62311连接，车载EMI滤波单元6311与车载整流单元62312连接；车载整流单元62312与车载PFC单元62321和第二辅助电源6214连接。车载PFC单元62321与车载逆变单元62322连接；车载逆变单元62322与车载谐振单元62323连接，车载谐振单元62323的输出与车载高频变压器62324的输入端连接；车载高频变压器62324的输出端与第一充电电源开关6209连接，第一充电电源开关6209与高频整流单元6241连接。高频整流单元6241与滤波单元6242连接；滤波单元6242与车载配电部6207连接，车载配电部6207可以包括高压配电盒。车载配电部6207分别与车载电池6200的充电接口和蓄电池部6208。蓄电池部6208可以包括任一常用的蓄电池6281，例如12V蓄电池。并且在蓄电池6281和车载配电部6207之间通过直流变换器6282连接，例如通过车载直流转直流(DC/DC)变压器连接蓄电池6281和车载配电部6207，车载配电部6207通过车载DC/DC变压器为蓄电池6281充电。

为了稳定地实现对车辆充电的功能，车载充电控制装置6202获得持续而稳定的电能供给非常重要。为了避免蓄电池耗尽、车载充电控制装置无法从蓄电池获得电能供给等异常情况，本发明实施例的系统600提供了对车载充电控制装置6202的辅助电源功能，主要包括以下A-C三种可能的实施方式：

A：在车载充电设备602没有以无线方式或有线方式连接到固定充电设备601时，车载充电控制装置6202无法从固定充电设备601获取电能供给，此时，车载充电控制装置6202通过第一辅助电源开关6211连接至蓄电池6281，由蓄电池6281为车载充电控制装置6202供电。

在车载充电设备602以无线或有线的方式连接到固定充电设备601时，车载充电控制装置6202通过从固定充电设备601获取电能供给，此时需要对蓄电池6281进行充电。因此，车载充电控制装置6202断开第一辅助电源开关6211，停止从蓄电池6281获取电能。当然的，控制断开第一辅助电源开关6211的指令可以由车载充电控制装置6202发出，也可以由车辆的整车控制系统发出。

B：在车载充电设备602以有线方式连接到固定充电设备601时，将交流电输入转换直流电，为车载充电控制装置6202供电。第二辅助电源6214与第三辅助电源开关6215连接，第三辅助电源开关6215与充电控制器连接。将第三辅助电源开关6215的控制回路接入第二辅助电源6214等处的外部交流输入路径，当有外部交流输入路径上有交流电通过时立即闭合。通过有线充电方式充电时，外部交流电从有线供电接口输入，第三辅助电源开关6215在外部交流输入路径上有交流电通过时立即闭合，第二辅助电源6214将交流电转换为直流电后，为车载充电控制装置6202供电。

C：在车载充电设备602以无线方式连接到固定充电设备601时，利用无线充电路径输入的直流电，为车载充电控制装置6202供电。无线充电过程开始，并且高频整流部6204稳定的输出直流电后，车载充电控制装置6202控制闭合第二辅助电源开关6213，并断开第一辅助电源开关6211。车载设备输出的直流电经过第一辅助电源6212的直流变压DC/DC变换后，作为车载充电控制装置6202的电源，不再使用蓄电池6281为车载充电控制装置6202供电。

在一种可能的实施方式中，车载充电控制装置6202与整车控制系统之间建立通信连接，例如可以通过控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)总线协议建立车载充电控制装置6202与整车控制系统之间的通信连接，使整车控制系统参与到对车辆充电的监测和控制的过程中来。

此时，车载充电控制装置6202根据整车控制系统的指令确定进行无线方式或有线方式的充电。如果车载充电控制装置6202确定通过有线方式进行车辆充电，闭合第一充电电源开关6209，开始有线方式的充电过程。由有线供电接口输入的交流电经过车载EMI滤波单元62311之后，再通过车载整流单元62312的全桥不控整流过程和车载PFC单元62321之后转换为直流电，之后再经过车载逆变单元62322和车载逆变单元62322转换成高频交流电后输入至车载高频变压器62324。上述车载高频变压器62324的作用是在充电路径的输入侧和输出侧之间进行电气隔离。

为了更好的进行电气隔离，车载高频变压器62324的工作频率与接收线圈6211的LC谐振频率一致。优选的，车载高频变压器62324的中心工作频率是85±0.5Khz，频率变化范围为80-90Khz。

车载高频变压器62324输出的高频交流电经过高频整流单元6241与滤波单元6242的二次整流和滤波后，将电能通过车载配电部6207传送给车载电池6200，并通过直流变换器6282传送到蓄电池6281。

在整个变换过程中，车载检测部6206检测车载电池6200充电过程中的充电电压和充电电流等参数，充电电压和充电电流等参数通常可以由汽车电池管理系统给出，车载检测部6206检测的充电电压和充电电流等参数可以作为车载充电控制装置6202的输入，车载充电控制装置6202将整车控制系统的充电需求参数与车载检测部6206检测到的充电电压和充电电流进行比较，结合控制策略对车载逆变单元62322等变换装置进行控制和调整，从而完成更安全、更高效地整个充电流程。在充电过程完成后断开第一充电电源开关6209。

为实现无线充电功能，车辆充电系统600增加了与无线充电有关的接口、单元和相关控制部件。如果车载充电控制装置6202确定通过无线方式进行车辆充电，车载充电控制装置6202闭合第二充电电源开关6210。第二充电电源开关6210一端连接至第一充电电源开关6209，另一端作为车载充电装置的无线充电接口与无线接收部6201连接。

无线接收部6201包括接收线圈6211和接收谐振网络6212。接收线圈6211与接收谐振网络6212相连接，接收谐振网络6212和第二充电电源开关6210之间通过磁屏蔽电缆6216连接。

示例性的，在使用无线方式对车辆进行充电时，先闭合第二充电电源开关6210，接收线圈6211感应到充电磁场后产生感应交流电，感应交流电通过接收谐振网络6212和磁屏蔽电缆6216，传输到高频整流部6204，经过高频整流单元6241和滤波单元6242的整流和滤波过程后转换为直流电，再传送给车载电池6200为汽车的动力电池组充电。优选的，接收线圈6211的LC谐振频率为85±0.5Khz，频率变化范围为80-90Khz。

由于高频交流电的传输过程中，在传输电缆附近也会产生感应磁场，因此，在接收谐振网络6212向高频整流单元6241传输高频交流电的过程中，产生的感应磁场会对接收线圈6211根据充电磁场产生感应交流电的过程产生影响。因此，使用磁屏蔽电缆6216作为接收谐振网络6212与高频整流单元6241之间的连接。示例性的，所述磁屏蔽电缆6216的内部结构可以采用如图7所示的结构，由内到外依次为导体芯线701、绝缘层702、磁屏蔽层703、金属屏蔽层704和外保护套705。磁屏蔽层703采用的材料需要是具有高温磁饱和、高磁导率和低功率损耗的软磁材料，优选的，采用在100Khz下具有低功率损耗的软磁材料，例如可以采用PC95MnZn铁氧体粉末作为磁屏蔽层703的材料。金属屏蔽层704的材料可以为纯铝。当进行高频交流电的传输时传输电缆会产生感应磁场，通过磁屏蔽电缆6216的磁屏蔽层703可以对大部分感应磁场进行导流屏蔽，剩余部分穿透外溢的磁场和传输产生的电场由更外层的金属屏蔽层704进行导流屏蔽。

固定充电设备601可以包括：固定配电部6101、第二滤波整流部6102、固定控制装置6103、无线发射部6104和固定检测部6105。

其中，固定配电部6101为配电单元，包括：漏电开关、空气开关、防雷单元、过压保护单元、过流保护单元等，满足充电系统所需的电气保护的功能。

第二滤波整流部6102包括固定EMI滤波单元6121、固定整流单元6122、固定PFC单元6123、固定功率调整单元6124和固定逆变单元6125。

固定配电部6101与为固定充电设备601供电的供电接口连接，固定配电部6101与固定EMI滤波单元6121连接，固定EMI滤波单元6121与固定整流单元6122连接，固定整流单元6122与固定PFC单元6123连接，固定PFC单元6123与固定功率调整单元6124连接，固定功率调整单元6124与固定逆变单元6125连接，固定逆变单元6125连接至无线发射部6104。

无线发射部6104包括发射线圈6141和发射谐振网络6142。

固定检测部6105可以包括：对位检测单元6151和金属异物检测单元6152。

示例性的，固定控制装置6103与车载充电控制装置6202之间可以通过建立无线通信的方式连接。并可以由固定充电设备601或无线充电管理系统引导车辆移动，引导车辆停泊在充电位置。在通过对位检测单元检测6151到固定充电设备601的车载线圈发射线圈6141与车载充电设备602的接收线圈6211对准后，驾驶人员、充电管理系统或整车控制系统发出充电指令，固定控制装置6103通过上述充电指令判断采用无线方式为车载电池充电。固定充电设备601的固定控制装置6103和车载充电设备602的车载充电控制装置6202通过无线通信开始信息交互和充电前的配对检查。配对检查完成后，并经金属异物检测单元6152检测在无线充电功率传输区域内、或者发射线圈6141与接收线圈6211之间，没有金属异物时，固定控制装置通过固定检测部6105的检测结果判断可以开始无线充电过程。

之后由供电接口输入的交流电，经过固定配电部6101后，通过固定EMI滤波单元6121、固定整流单元6122、固定PFC单元6123和固定功率调整单元6124后转换为直流电，再经过固定逆变单元6125和发射谐振网络6142转换成高频交流电，高频交流电输入到发射线圈6141中产生交变的充电磁场。

在充电过程中，车载充电控制装置6202通过车载检测部6206获取的充电电压和充电电流，可以通过无线通信发送到固定控制装置6103，由固定控制装置6103控制第二滤波整流部6102中的固定逆变单元6125等变换环节对充电过程进行控制和调整，以满足汽车电池管理系统发出的充电要求。在充电完成后，车载充电控制装置6202断开第二充电电源开关6210。

由于无论采用有线方式还是无线方式为车载电池进行充电，车载充电设备602均需要车载充电控制装置6202对第一充电电源开关6209、第二充电电源开关6210等开关进行控制。在在车载充电设备602没有以无线方式或有线方式连接到固定充电设备601时，通过蓄电池6281为车载充电控制装置6202供电。而在实际实施时，由于汽车长久不用等情况，会发生车载充电控制装置6202无法从蓄电池6281获取供电等异常。因此，本发明设计了一种应急模式，在固定充电设备601中设计增加有线充电的装置：固定有线充电部6106和第三充电电源开关6107。

固定有线充电部6106可以包括充电装置6161和供电控制装置6162。充电装置6161可以为标准的交流充电枪。

经供电接口输入的交流电经过固定配电部6101后连第三充电电源开关6107，再接入到充电装置6161内。供电控制装置6162也连接到充电插座内，供电控制装置6162可以产生脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号，PWM信号的占空比代表了应急模式下的充电装置6161能提供的最大供电电流。

示例性的，在车载充电设备602的蓄电池6281因长时间待机或其它原因耗尽电量时，车载充电控制装置6202由于缺乏电能供给无法启动。作为一种应急模式，可以用固定充电设备601提供的充电装置6161插入车载充电设备602的有线供电接口，闭合第三充电电源开关6107，采用有线方式为车载电池6200和蓄电池6281充电。

闭合第三充电电源开关6107的操作可以由人工手动进行，也可以由固定控制装置6103控制实现。

在一种可能的实施方式中，当蓄电池6281达到最低工作电量时，仍可拔出充电装置6161，继续通过无线方式为车载电池6200和蓄电池6281充电。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种车辆充电设备，其特征在于，应用于车载充电设备，包括：

无线接收部、车载有线充电部、高频整流部、车载检测部、第一充电电源开关、第二充电电源开关、车载配电部、蓄电池部、车载充电控制装置、第一辅助电源、第一辅助电源开关、第二辅助电源开关；

所述车载有线充电部的一端连接有线充电接口，所述车载有线充电部的另一端通过第一充电电源开关与所述高频整流部连接，所述高频整流部通过所述车载配电部连接车载电池；通过有线充电接口接收的充电电能，通过所述车载有线充电部、第一充电电源开关、高频整流部传输至车载配电部，通过有线充电的方式对车载电池进行充电；

所述无线接收部通过第二充电电源开关与所述高频整流部连接；通过无线接收部将接收的充电磁场转化为电能，并通过第二充电电源开关、高频整流部传输至车载配电部，通过无线充电的方式对车载电池进行充电；

所述车载配电部还连接有所述蓄电池部，用于在对车载电池进行充电的同时为所述蓄电池部充电；

所述蓄电池部通过第一辅助电源开关连接到所述车载充电控制装置，在所述第一辅助电源开关闭合时为所述车载充电控制装置供电；

所述高频整流部还连接所述第一辅助电源，所述第一辅助电源通过第二辅助电源开关连接到所述车载充电控制装置，在所述第二辅助电源开关闭合时为所述车载充电控制装置供电；

所述车载充电控制装置分别连接所述车载有线充电部、所述车载检测部、所述第一充电电源开关和所述第二充电电源开关，用于对车载电池的充电过程进行控制。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述车载有线充电部包括：

第一滤波整流部和逆变变压部；

所述第一滤波整流部分别与有线充电接口和所述逆变变压部连接；

所述装置还包括第二辅助电源和第三辅助电源开关，所述第二辅助电源的一端连接至所述第一滤波整流部和所述逆变变压部之间，所述第二辅助电源的另一端通过所述第三辅助电源开关连接至所述车载充电控制装置，在所述第三辅助电源开关闭合时为所述车载充电控制装置供电。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第三辅助电源开关为继电器辅助电源开关，用于在所述第二辅助电源通过交流电时关闭。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述无线接收部与所述第二充电电源开关之间通过磁屏蔽电缆连接；

所述磁屏蔽电缆包括：导体芯线、绝缘层、磁屏蔽层和金属屏蔽层。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述无线接收部包括接收线圈；所述车载有线充电部包括车载高频变压器；所述接收线圈、所述车载高频变压器和所述高频整流部的工作频率为[84.5Khz，85.5Khz]，工作频率变化范围为[80Khz，90Khz]。

6.一种车辆充电方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的车辆充电设备，包括：

判断采用无线方式还是有线方式为车载电池充电；

在采用无线方式为车载电池充电的情况下，闭合车载充电控制装置与蓄电池部连接的第一辅助电源开关，所述车载充电控制装置通过所述蓄电池部获取电能；

在所述车载充电控制装置的控制下断开第一充电电源开关，闭合第二充电电源开关；

检测到所述车载配电部为车载电池和所述蓄电池部充电后，断开所述第一辅助电源开关，并闭合所述车载充电控制装置与第一辅助电源连接的第二辅助电源开关；

所述车载充电控制装置通过所述第一辅助电源从所述高频整流部获取电能，直至无线充电结束。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述判断采用无线方式还是有线方式为车载电池充电的步骤之后，在采用有线方式为车载电池充电的情况下，所述方法还包括：

所述车载充电控制装置通过所述第二辅助电源从车载有线充电部获取电能，直至有线充电结束。