CN107176040B - 一种车载充电系统及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车载充电系统及汽车，该系统包括：车载充电机，包括变换模组以及与变换模组连接的第一整流电路；第一整流电路的输出端通过第一控制开关连接至车载动力电池；无线充电模组，通过第二控制开关连接至第一整流电路的输入端；控制模组，分别与变换模组、第一控制开关和第二控制开关连接；控制模组在接收有线充电信号时，控制变换模组工作，第一控制开关闭合，以及第二控制开关断开；在接收无线充电信号时，控制第一控制开关闭合，以及控制第二控制开关闭合。本发明能够进行有线充电方式和无线充电方式之间的切换，提高了充电过程的便捷性，且该无线充电模组与车载充电机的输出端共用第一整流电路，简化了电路设计，降低了生产成本。

Description

一种车载充电系统及汽车
技术领域
本发明涉及汽车充电技术领域，尤其涉及一种车载充电系统及汽车。
背景技术
电动汽车的充电方式一般是采用有线充电的方式，即通过车载充电机(OBC)进行充电。还有的电动汽车是采用无线充电的方式，即通过无线充电模组进行充电。一般地，一种电动汽车对应一种充电方式，即一种电动汽车单独的安装无线充电模组，或者单独安装车载充电机。目前，同一电动汽车的充电方式单一，不能同时具备无线充电功能和有线充电功能，不能在同一电动汽车上安装无线充电模组和车载充电机，并进行有线充电方式和无线充电方式之间的切换。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种车载充电系统及汽车，解决了同一电动汽车的充电方式单一的问题。
为了达到上述目的，本发明实施例提供了一种车载充电系统，包括：
车载充电机，所述车载充电机包括变换模组以及与所述变换模组的输出端连接的第一整流电路；所述第一整流电路的输出端通过第一控制开关连接至所述车载动力电池；
无线充电模组，所述无线充电模组通过第二控制开关连接至所述第一整流电路的输入端；以及，控制模组，所述控制模组分别与所述变换模组、所述第一控制开关和所述第二控制开关连接；
所述控制模组在接收有线充电信号时，发送控制所述变换模组导通的控制信号至所述变换模组，发送控制所述第一控制开关闭合的第一闭合信号至所述第一控制开关，以及发送控制所述第二控制开关断开的断开信号至所述第二控制开关；在接收无线充电信号时，发送控制所述第一控制开关闭合的第一闭合信号至所述第一控制开关，以及发送控制所述第二控制开关闭合的第二闭合信号至所述第二控制开关。
优选地，所述变换模组包括：第二整流电路、功率因数校正(PFC)电路、逆变电路、谐振电路和变压器；其中，
所述第二整流电路的输出端连接至所述PFC电路的输入端，所述PFC电路的输出端连接至所述逆变电路的输入端，所述逆变电路的输出端通过所述谐振电路连接至所述变压器的输入端，所述变压器的输出端连接至所述第一整流电路的输入端；其中，所述PFC电路的控制端和所述逆变电路的控制端均与所述控制模组连接。
优选地，所述变换模组还包括第一滤波电路；
所述PFC电路的输出端通过所述第一滤波电路连接至所述逆变电路的输入端。
优选地，所述变换模组还包括一保护电路；
所述保护电路连接于所述第二整流电路的输出端与所述第一滤波电路的输入端之间。
优选地，所述保护电路包括一二极管；
所述二极管的阳极与所述第二整流电路的输出端连接；
所述二极管的阴极与所述第一滤波电路的输入端连接。
优选地，所述车载充电系统还包括第二滤波电路；
所述第二滤波电路的输入端与所述第一整流电路的输出端连接；
所述第二滤波电路的输出端通过所述第一控制开关连接至所述车载动力电池。
优选地，所述车载充电系统还包括一电容，所述无线充电模组包括一无线接收端线圈；
所述无线接收端线圈依次通过所述第二控制开关和所述电容连接至所述第一整流电路的输入端。
优选地，所述车载充电系统还包括用于接收所述无线充电信号的无线通讯单元；
所述无线通讯单元与所述控制模组连接。
优选地，所述第一控制开关包括第一继电器。
优选地，所述第二控制开关包括第二继电器。
本发明实施例还提供了一种汽车，包括整车控制器，还包括上述的车载充电系统。
优选地，所述控制模组通过控制器局域网络(CAN)与所述整车控制器通讯。
优选地，所述控制模组集成于所述整车控制器中。
本发明的实施例的有益效果是：
上述方案中的车载充电系统，包括车载充电机和无线充电模组，并通过分别与车载充电机和无线充电模组连接的控制模组，进行有线充电方式和无线充电方式之间的切换，保证同一汽车可以进行有线充电方式和/或无线充电方式进行充电，提高了充电过程的便捷性。并且该无线充电模组的输出端与车载充电机的输出端共用第一整流电路，简化了电路设计，减小了体积，降低了生产成本。
附图说明
图1表示本发明实施例的车载充电系统的框图之一；
图2表示本发明实施例的车载充电系统的框图之二；
图3表示本发明实施例的车载充电系统的框图之三；
图4表示本发明实施例的车载充电系统的电路图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
参见图1，本发明实施例提供了一种车载充电系统，包括：
车载充电机1，车载充电机1包括变换模组11以及与变换模组11的输出端连接的第一整流电路12，第一整流电路12的输出端通过第一控制开关2连接至车载动力电池3。
无线充电模组4，无线充电模组4通过第二控制开关5连接至第一整流电路12的输入端。
控制模组6，控制模组分别与变换模组11、第一控制开关2和第二控制开关5连接。
控制模组6在接收有线充电信号时，发送控制变换模组11导通的控制信号至变换模组11，发送控制第一控制开关2闭合的第一闭合信号至第一控制开关2，以及发送控制第二控制开关5断开的断开信号至第二控制开关5；在接收无线充电信号时，发送控制第一控制开关2闭合的第一闭合信号至第一控制开关2，以及发送控制第二控制开关5闭合的第二闭合信号至第二控制开关5。
该实施例中，控制模组6在接收有线充电信号时，发送控制变换模组11导通的控制信号至变换模组11，发送控制第一控制开关2闭合的第一闭合信号至第一控制开关2，以及发送控制第二控制开关5断开的断开信号至第二控制开关5。这样，车载充电机1与车载动力电池3之间连通，且无线充电模组4与第一整流电路12之间断开，即电动汽车通过有线充电方式为车载动力电池3进行充电。
具体的，变换模组11的输入端与供电电源连接。其中供电电源可以是输出交流电压220V的电源。变换模组11将供电电源输出的交流电压经过电压变换，并将变换后的电压输出至第一整流电路12。经过第一整流电路12整流后输出的直流电压输入至车载动力电池3，实现为车载动力电池3充电的目的。其中，电压变换的过程包括整流、滤波、逆变和升/降压等过程。
另外，控制模组6在接收无线充电信号时，发送控制第一控制开关2闭合的第一闭合信号至第一控制开关2，以及发送控制第二控制开关5闭合的第二闭合信号至第二控制开关5。这样，无线充电模组4通过车载充电机1的第一整流电路12与车载动力电池3连通，且车载充电机1的变换模组11不工作，即电动汽车通过无线充电方式为车载动力电池3进行充电。
上述方案中的车载供电系统，同时搭载了车载充电机1和无线充电模组4，具备有线充电和无线充电的功能，并通过控制模组6实现有线充电方式和无线充电方式之间的切换，并且无线充电模组4共用车载充电机1上的第一整流电路12，优化了电路设计，减小了体积、有利于节约资源、降低成本。
参见图2，变换模组11包括：第二整流电路111、功率因数校正PFC电路112、逆变电路114、谐振电路115和变压器116；其中，
第二整流电路111的输出端连接至PFC电路112的输入端，PFC电路112的输出端连接至逆变电路114的输入端，逆变电路114的输出端通过谐振电路115连接至变压器116的输入端，变压器116的输出端连接至第一整流电路12的输入端；其中，PFC电路112的控制端和逆变电路114的控制端均与控制模组6连接。
进一步地，变换模组11还包括第一滤波电路113；PFC电路112的输出端通过第一滤波电路113连接至逆变电路114的输入端。
该实施例中，当车载充电系统处于有线充电模式时，第二整流电路111与供电电源连接，用于将供电电源输出的交流电整流为直流电输出至PFC电路112。PFC电路112用于将第二整流电路111和第一滤波电路113中的大电容分割，通过控制模组6控制PFC电路112中的开关管的导通，使输入电流能跟踪输入电压的变化，实现校正功率因数的目的。逆变电路114用于将直流电进行逆变并输出交流电。其中，第一滤波电路113中的大电容起母线支撑作用，防止PFC电路112的输出电压以及逆变电路114的输入电压不稳(如：跌落、抖动等)。谐振电路115有利于减小逆变电路114的开关损耗，隔断直流，提高电路的工作效率。变压器116用于将逆变电路114逆变处理后的，并通过谐振电路115输出的交流电进行升压/降压，并输出至第一整流电路12。第一整流电路12将变压器116输出的交流电进行整流，并输出直流电，以使车载动力电池进行充电。
参见图3，变换模组11还包括一保护电路117；保护电路117连接于第二整流电路111的输出端与第一滤波电路113的输入端之间。
具体的，参见图4保护电路包括一二极管D5；其中，二极管D5的阳极与第二整流电路111的输出端连接；二极管D5的阴极与第一滤波电路113的输入端连接。
该实施例中，二极管D5降低了对PFC电路112产生的浪涌电压，对PFC电路112起到保护作用。
具体的，在上电的瞬间，由于需要大电流为第一滤波电路113中的滤波电容进行充电，则大电流有可能使PFC电路112中的开关管Q1损坏，通过二极管D5的保护作用，防止大电流流入PFC电路112。另外，二极管D5使得第一滤波电路113中的滤波电容的充电过程加快，也使得PFC电路112中的电压反馈环路及时工作，减小上电时PFC电路112中开关管Q1的导通时间，使得PFC电路112尽快正常工作。同时，二极管D5还能防止第一滤波电路113中滤波电容存储的电流回流至第二整流电路111中。
参见图3，车载充电系统还包括第二滤波电路7；第二滤波电路7的输入端与第一整流电路12的输出端连接；第二滤波电路7的输出端通过第一控制开关2连接至车载动力电池3。
该实施例中，第一整流电路12通过第二滤波电路7连接至车载动力电池3。其中，第二滤波电路7用于将第一整流电路12输出至车载动力电池3的电压进行滤波处理，保证输出电压稳定。
参见图3和图4，车载充电系统还包括一电容C10，无线充电模组4包括一无线接收端线圈L3；无线接收端线圈L3依次通过第二控制开关5和电容C10连接至第一整流电路12的输入端。
该实施例中，电容C10与无线接收端线圈L3构成谐振电路，提高了无线充电的工作效率，并且保证输出电压稳定。
进一步地，车载充电系统还包括用于接收无线充电信号的无线通讯单元8；无线通讯单元8与控制模组6连接。
该实施例中，控制模组6与无线通讯单元8连接，用于判断是否接收到无线充电请求，并在确定接收到无线接收请求时，控制第一控制开关2和第二控制开关5闭合，通过无线充电模组4对车载动力电池3进行充电。
具体的，第一控制开关2包括第一继电器K1。
具体的，第二控制开关5包括第二继电器K2。
该实施例中，在下电时，第一继电器K1断开，起到防止车载动力电池3中的电流回流的作用。
具体的，参见图4，第二整流电路111为二极管D1、D2、D3和D4构成的桥式整流电路。PFC电路112包括电感L1、二极管D6和开关管Q1，其中电感L1和二极管D6串联连接于第二整流电路111的第一输出端与第一滤波电路113的第一输入端之间；开关管Q1的第一极，连接于电感L1和二极管D6之间的连接端上；开关管Q1的第二极，连接于第二整流电路111的第二输出端和第一滤波电路113的第二输入端之间的连接端上；开关管Q1的控制端与控制模组6连接。控制模组6输出用于控制开关管Q1导通或者关断的控制信号。第一滤波电路113包括：分别并联连接于PFC电路112的第一输出端和第二输出端之间的电容C1、C2、C3和C4。逆变电路114为开关管Q2、Q3、Q4和Q5构成的桥式逆变电路，其中开关管Q2、Q3、Q4和Q5的控制端均与控制模组6连接。谐振电路115包括电感L2、电容C5，其中，电感L2串联连接于逆变电路114的第一输出端与变压器116的第一输入端之间；电容C5串联连接于逆变电路114的第二输出端与变压器116的第二输入端之间。电感L2、电容C5以及变压器的原边侧线圈构成LLC谐振电路。第一整流电路12为二极管D7、D8、D9和D10构成的桥式整流电路。第二滤波电路7包括：分别并联连接于第一整流电路12的第一输出端和第二输出端之间的电容C6、C7、C8和C9。第一控制开关2包括第一继电器K1，第一继电器K1的控制端与控制模组6连接。
无线充电模组4包括无线接收线圈L3，无线接收线圈L3和电容C10构成谐振电路，其谐振频率与无线充电模组4的地面段的设备发射频率一致，实现能量传输效率的最大化。第二控制开关5包括第二继电器K2，第二继电器K2的控制端与控制模组6连接。
当控制模组6接收有线充电信号时，控制模组6控制开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5，以及第一继电器K1导通，此时第二继电器K2不闭合，则供电电源输出的市电经由二极管D1、D2、D3、D4组成的第二整流电路111，变成波动的直流；再由电感L1、开关管Q1和二极管D6组成的PFC电路112进行功率因数的校正；然后经由开关管Q2、Q3、Q4、Q5组成的逆变电路114控制，产生方波；并通过变压器116升压，再经由二极管D7、D8、D9、D10组成的第一整流电路12后，输出直流电给车载动力电池充电。在此过程中，由于第二继电器K2关断，所以并不会对无线充电模组产生影响。
当控制模组6接收无线充电信号时，控制模组6控制第二继电器K2，以及第一继电器K1闭合，供电电源输出的市电由无线接收端线圈L3传导，经过第一整流电路12后，输出直流电为车载动力电池充电。
上述方案中的车载充电系统能够进行有线充电方式和无线充电方式之间的切换，提升了充电过程的便捷性。此外，车载充电机1和无线充电模组4的输出端共用第一整流电路，简化了电路设计，降低了生产成本，必然也会减小设备的体积。
本发明实施例还提供了一种汽车，包括图3中的整车控制器9，还包括上述的车载充电系统。
具体的，控制模组6通过CAN网络与整车控制器9通讯；或者，控制模组6集成于整车控制器9中。
上述方案中的车载充电系统，包括车载充电机和无线充电模组，并通过分别与车载充电机和无线充电模组连接的控制模组，进行有线充电方式和无线充电方式之间的切换，保证同一汽车可以进行有线充电方式和/或无线充电方式进行充电，提高了充电过程的便捷性。并且该无线充电模组的输出端与车载充电机的输出端共用第一整流电路，简化了电路设计，减小了体积，降低了生产成本。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种车载充电系统，其特征在于，包括：
车载充电机，所述车载充电机包括变换模组以及与所述变换模组的输出端连接的第一整流电路；所述第一整流电路的输出端通过第一控制开关连接至车载动力电池；
无线充电模组，所述无线充电模组通过第二控制开关连接至所述第一整流电路的输入端；以及，
控制模组，所述控制模组分别与所述变换模组、所述第一控制开关和所述第二控制开关连接；
所述控制模组在接收有线充电信号时，发送控制所述变换模组导通的控制信号至所述变换模组，发送控制所述第一控制开关闭合的第一闭合信号至所述第一控制开关，以及发送控制所述第二控制开关断开的断开信号至所述第二控制开关；在接收无线充电信号时，发送控制所述第一控制开关闭合的第一闭合信号至所述第一控制开关，以及发送控制所述第二控制开关闭合的第二闭合信号至所述第二控制开关；
所述变换模组包括：第二整流电路、功率因数校正PFC电路、逆变电路、谐振电路和变压器；其中，
所述第二整流电路的输出端连接至所述PFC电路的输入端，所述PFC电路的输出端连接至所述逆变电路的输入端，所述逆变电路的输出端通过所述谐振电路连接至所述变压器的输入端，所述变压器的输出端连接至所述第一整流电路的输入端；其中，所述PFC电路的控制端和所述逆变电路的控制端均与所述控制模组连接；
所述变换模组还包括第一滤波电路；
所述PFC电路的输出端通过所述第一滤波电路连接至所述逆变电路的输入端；
所述变换模组还包括一保护电路；
所述保护电路连接于所述第二整流电路的输出端与所述第一滤波电路的输入端之间；
所述保护电路包括一二极管；
所述二极管的阳极与所述第二整流电路的输出端连接；
所述二极管的阴极与所述第一滤波电路的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的车载充电系统，其特征在于，所述车载充电系统还包括第二滤波电路；
所述第二滤波电路的输入端与所述第一整流电路的输出端连接；
所述第二滤波电路的输出端通过所述第一控制开关连接至所述车载动力电池。
3.根据权利要求1所述的车载充电系统，其特征在于，所述车载充电系统还包括一电容，所述无线充电模组包括一无线接收端线圈；
所述无线接收端线圈依次通过所述第二控制开关和所述电容连接至所述第一整流电路的输入端。
4.根据权利要求1所述的车载充电系统，其特征在于，所述车载充电系统还包括用于接收所述无线充电信号的无线通讯单元；
所述无线通讯单元与所述控制模组连接。
5.根据权利要求1所述的车载充电系统，其特征在于，所述第一控制开关包括第一继电器。
6.根据权利要求1所述的车载充电系统，其特征在于，所述第二控制开关包括第二继电器。
7.一种汽车，包括整车控制器，其特征在于，还包括权利要求1～6任一项所述的车载充电系统。
8.根据权利要求7所述的汽车，其特征在于，所述控制模组通过控制器局域网络CAN与所述整车控制器通讯。
9.根据权利要求7所述的汽车，其特征在于，所述控制模组集成于所述整车控制器中。
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