CN112583088A - 一种电动汽车端充电电路及其电流、电压控制方法及汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电动汽车端充电电路及其电流、电压控制方法及汽车，电动汽车端充电电路包括：用于接收原边输出的功率的副边功率传输电路；与副边功率传输电路连接的整流桥电路，包括第一功率二极管、第二功率二极管、第五场效应管和第六场效应管；第一功率二极管的负极与第二功率二极管的负极连接，第一功率二极管的正极与第五场效应管的漏极连接，第二功率二极管的正极与第六场效应管的漏极连接，第五场效应管的源极与第六场效应管的源极连接；对整流桥电路输出的电流进行滤波的输出滤波电路；用于检测输出滤波电路的输出电流的电流检测电路；整流控制电路。上述方案，实现了恒压输出的效果，达到了系统快速响应恒流输出的目的。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，特别涉及一种电动汽车端充电电路及其电流、电压控制方法及汽车。
背景技术
电动汽车无线充电车载端控制器，其主要功能是整流输出为动力电池充电。目前，电动汽车无线充电系统主流均采用双边LCC谐振拓扑。
无线充电功率传输线圈采用双边LCC谐振拓扑结构，工作在谐振频率上时，会呈现出恒流输出特性。副边输出电流仅受原边功率线圈输入电压影响，即谐振频率不受耦合系数或负载条件的影响，副边输出电流和原边线圈电流均呈恒流特性，非常适合为电动汽车动力电池充电。
通常，副边采用四只二极管组成的桥式不控整流拓扑，当无线充电系统工作在谐振频率附近时，通过控制原边电压来控制副边电流输出，即通过副边电流检测，副边与进行原边无线通信，来控制原边逆变桥输出电压以达到调整系统恒流输出的目的。
然而，由于现有技术副边往往为不控整流桥，在双边LCC谐振拓扑结构下，系统只能呈现出恒流特性，不能实现恒压输出，另外，这种恒流输出的控制方式响应速度较慢。
此外，当工作中的无线充电系统出现输出端抛负载情况时，副边输出电容上的电荷累加将导致其两端的电压急剧上升，从而可能超过其可承受电压范围而导致其毁坏。此时，若采用原边控制来切断系统输出的方式，由于响应速度较慢，增加了该问题产生的风险。
发明内容
本发明实施例提供一种电动汽车端充电电路及其电流、电压控制方法及汽车，用以解决现有技术中无线充电系统不能实现恒压输出，且响应速度较慢的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
依据本发明的一个方面，提供了一种电动汽车端充电电路，包括：
用于接收原边输出的功率的副边功率传输电路；
与所述副边功率传输电路连接的整流桥电路，所述整流桥电路包括第一功率二极管、第二功率二极管、第五场效应管和第六场效应管；其中，所述第一功率二极管的负极与所述第二功率二极管的负极连接，所述第一功率二极管的正极与所述第五场效应管的漏极连接，所述第二功率二极管的正极与所述第六场效应管的漏极连接，所述第五场效应管的源极与所述第六场效应管的源极连接；
与所述整流桥电路连接，对所述整流桥电路输出的电流进行滤波的输出滤波电路；
与所述输出滤波电路连接，用于检测所述输出滤波电路的输出电流的电流检测电路；
整流控制电路，所述整流控制电路分别与所述电流检测电路、第五场效应管的栅极和所述第六场效应管的栅极连接。
可选地，所述副边功率传输电路包括：
副边功率传输线圈、第二电容、第三电容和第二电感；
其中，所述副边功率传输线圈的第一端通过所述第二电容连接至所述第三电容的第一端，所述副边功率传输线圈的第二端与所述第三电容的第二端连接，所述第三电容的第一端通过所述第二电感连接至所述第一功率二极管的正极，所述第三电容的第二端与所述第二功率二极管的正极连接。
可选地，所述输出滤波电路包括：
第五电感和第四电容；
其中，所述第五电感的第一端与所述第二功率二极管的负极连接，所述第五电感的第二端与所述第四电容的第一端连接，所述第四电容的第二端分别与所述第六场效应管的源极和动力电池的负极连接。
可选地，所述电流检测电路包括：
连接于所述第四电容的第一端与动力电池正极之间的电流采样电路；
与所述电流采样电路相连的滤波钳位电路。
可选地，所述整流控制电路包括：
连接于所述第五场效应管的栅极和所述第六场效应管的栅极之间驱动电路；
连接于所述驱动电路与所述滤波钳位电路之间的微控制器。
可选地，还包括：
过流保护电路，所述过流保护电路包括触发器与比较器；
其中，所述触发器连接于所述驱动电路与所述微控制器之间，所述比较器连接于所述电流采样电路与所述触发器之间。
可选地，还包括：
电压检测电路，所述电压检测电路包括采样电阻和隔离运放电路；
其中，所述采样电阻连接于动力电池的正极与负极之间，所述隔离运放电路连接于所述采样电阻与所述微控制器之间。
可选地，还包括：
与高压直流电连接的全桥逆变电路，所述全桥逆变电路包括：第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管；其中，所述第一场效应管的漏极和所述第二场效应管的漏极连接至高压直流电的第一端口，所述第四场效应管的源极和所述第三场效应管的源极连接至高压直流电的第二端口，所述第一场效应管的源极与所述第四场效应管的漏极连接，所述第二场效应管的源极与所述第三场效应管的漏极连接；
原边功率传输线圈、第一电容、第五电容和第一电感；其中，所述原边功率传输线圈的第一端通过所述第一电容连接至所述第五电容的第一端，所述原边功率传输线圈的第二端与所述第五电容的第二端连接，所述第五电容的第一端通过所述第一电感连接至所述第二场效应管的源极，所述第五电容的第二端与所述第一场效应管的源极连接。
依据本发明的另一个方面，提供了一种电动汽车端充电电路的电流控制方法，应用于如上所述的电动汽车端充电电路，包括：
接收经由电流检测电路输出的第一电压信号；
根据所述第一电压信号，通过驱动电路对所述第五场效应管和所述第六场效应管的导通进行控制；
其中，在所述第五场效应管导通，所述第六场效应管关断时，所述第五场效应管与第二功率二极管组成整流桥，为动力电池充电，在所述第五场效应管关断，所述第六场效应管导通时，所述第六场效应管与第一功率二极管组成整流桥，为动力电池充电。
可选地，根据所述第一电压信号，通过驱动电路对所述第五场效应管和所述第六场效应管的导通进行控制包括：
在所述第一电压信号大于第一预设值时，通过驱动电路控制所述第五场效应管和所述第六场效应管同时导通；
在所述第一电压信号小于或等于第一预设值时，通过驱动电路控制所述第五场效应管和所述第六场效应管交替导通。
可选地，所述电动汽车端充电电路包括微控制器和电流采样电路，还包括过流保护电路，所述过流保护电路包括触发器与比较器；其中，所述触发器连接于驱动电路与所述微控制器之间，所述比较器连接于所述电流采样电路与所述触发器之间；所述电流控制方法还包括：
在所述第一电压信号大于第二预设值时，通过所述过流保护电路控制所述第五场效应管和所述第六场效应管同时导通。
可选地，在通过所述过流保护电路控制所述第五场效应管和所述第六场效应管同时导通之后，还包括：
控制副边与原边进行无线通信，使得原边控制器切断功率输出。
依据本发明的另一个方面，提供了一种电动汽车端充电电路的电压控制方法，应用于如上所述的电动汽车端充电电路，所述电动汽车端充电电路包括微控制器，还包括电压检测电路，所述电压检测电路包括采样电阻和隔离运放电路；其中，所述采样电阻连接于动力电池的正极与负极之间，所述隔离运放电路连接于所述采样电阻与所述微控制器之间；所述电压控制方法包括：
接收经由电压检测电路输出的第二电压信号；
根据所述第二电压信号，通过驱动电路对所述第五场效应管和所述第六场效应管的导通进行控制；
其中，在所述第五场效应管导通，所述第六场效应管关断时，所述第五场效应管与第二功率二极管组成整流桥，为动力电池充电，在所述第五场效应管关断，所述第六场效应管导通时，所述第六场效应管与第一功率二极管组成整流桥，为动力电池充电。
可选地，根据所述第二电压信号，通过驱动电路对所述第五场效应管和所述第六场效应管的导通进行控制包括：
在所述第二电压信号大于第三预设值时，通过驱动电路控制所述第五场效应管和所述第六场效应管同时导通；
在所述第二电压信号小于或等于第三预设值时，通过驱动电路控制所述第五场效应管和所述第六场效应管交替导通。
依据本发明的另一个方面，提供了一种汽车，包括如上所述的电动汽车端充电电路。
本发明的有益效果是：
上述方案，通过副边控制能够实现恒压输出的效果，达到了系统快速响应恒流输出的目的。此外，本方案集成有硬件过流保护功能，在充电电流过大时可以快速切断供电电路。
附图说明
图1表示本发明实施例提供的电动汽车端充电电路示意图；
图2表示本发明实施例提供的电动汽车端充电电路的电流控制方法示意图；
图3表示本发明实施例提供的电动汽车端充电电路的电压控制方法示意图；
图4表示本发明实施例提供的电动汽车端充电电路的过压保护流程图。
附图标记说明：
Q1-第一场效应管；Q2-第二场效应管；Q3-第三场效应管；Q4-第四场效应管；Q5-第五场效应管；Q6-第六场效应管；D1-第一功率二极管；D2-第二功率二极管；L1-第一电感；L2-第二电感；L3-原边功率传输线圈；L4-副边功率传输线圈；L5-第五电感；C1-第一电容；C2-第二电容；C3-第三电容；C4-第四电容；C5-第五电容。
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进行详细描述。
本发明针对现有技术中无线充电系统不能实现恒压输出，且存在响应速度较慢的问题，提供一种电动汽车端充电电路及其电流、电压控制方法及汽车。
如图1所示，本发明其中一实施例提供一种电动汽车端充电电路，包括：
用于接收原边输出的功率的副边功率传输电路；
与所述副边功率传输电路连接的整流桥电路，所述整流桥电路包括第一功率二极管D1、第二功率二极管D2、第五场效应管Q5和第六场效应管Q6；其中，所述第一功率二极管D1的负极与所述第二功率二极管D2的负极连接，所述第一功率二极管D1的正极与所述第五场效应管Q5的漏极连接，所述第二功率二极管D2的正极与所述第六场效应管Q6的漏极连接，所述第五场效应管Q5的源极与所述第六场效应管Q6的源极连接。
需要说明的是，通常车端控制器整流采用的是四只二极管组成的整流桥电路，在这种拓扑结构下，一般是通过检测副边输出电流，副边与原边进行无线通信，来控制原边逆变桥输出电压以达到调整系统恒流输出的目的。区别于这种拓扑结构和恒流控制方法，本发明实施例所提供的电动汽车端充电电路拓扑如图1所示，其中，整流桥电路包括第一功率二极管D1、第二功率二极管D2、第五场效应管Q5和第六场效应管Q6。
还需要说明的是，系统正常工作时，会通过驱动电路控制第五场效应管Q5和第六场效应管Q6交替导通来为动力电池充电；其中，在所述第五场效应管Q5导通时，所述第五场效应管Q5与第二功率二极管D2组成整流桥，为动力电池充电，在所述第六场效应管Q6导通时，所述第六场效应管Q6与第一功率二极管D1组成整流桥，为动力电池充电。
与所述整流桥电路连接，对所述整流桥电路输出的电流进行滤波的输出滤波电路；
与所述输出滤波电路连接，用于检测所述输出滤波电路的输出电流的电流检测电路。
整流控制电路，所述整流控制电路分别与所述电流检测电路、第五场效应管Q5的栅极和所述第六场效应管Q6的栅极连接。
可选地，所述副边功率传输电路包括：
副边功率传输线圈L4、第二电容C2、第三电容C3和第二电感L2；
其中，所述副边功率传输线圈L4的第一端通过所述第二电容C2连接至所述第三电容C3的第一端，所述副边功率传输线圈L4的第二端与所述第三电容C3的第二端连接，所述第三电容C3的第一端通过所述第二电感L2连接至所述第一功率二极管D1的正极，所述第三电容C3的第二端与所述第二功率二极管D2的正极连接。
可选地，所述输出滤波电路包括：
第五电感L5和第四电容C4；
其中，所述第五电感L5的第一端与所述第二功率二极管D2的负极连接，所述第五电感L5的第二端与所述第四电容C4的第一端连接，所述第四电容C4的第二端分别与所述第六场效应管Q6的源极和动力电池的负极连接。
可选地，所述电流检测电路包括：
连接于所述第四电容C4的第一端与动力电池正极之间的电流采样电路；
与所述电流采样电路相连的滤波钳位电路。
需要说明的是，系统工作时，会经由所述电流检测电路中的电流采样电路和滤波钳位电路，输出第一电压信号至微控制器的AD端口，完成输出电流采样。
可选地，所述整流控制电路包括：
连接于所述第五场效应管Q5的栅极和所述第六场效应管Q6的栅极之间驱动电路；
连接于所述驱动电路与所述滤波钳位电路之间的微控制器。
需要说明的是，所述微控制器会根据所述第一电压信号，通过驱动电路对所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6的导通进行控制。
具体的，当第一电压信号超出第一预设值时，表示系统中为动力电池充电的电流过大，微控制器通过驱动电路控制所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6同时导通，达到了切断后级电路的作用，此时，负载电路电流由第五电感L5提供。当第一电压信号降低至第一预设值或小于第一预设值时，微控制器控制所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6交替导通，为后级电路供电，这样通过副边控制即可完成系统恒流输出，响应速度较快。
可选地，还包括：
过流保护电路，所述过流保护电路包括触发器与比较器；
其中，所述触发器连接于所述驱动电路与所述微控制器之间，所述比较器连接于所述电流采样电路与所述触发器之间。
需要说明的是，本发明实施例中集成了硬件过流保护电路，所述电流采样电路输出第一电压信号至比较器电路，在所述第一电压信号大于第二预设值时，比较器输出电平翻转，比较器电平翻转导致触发器电平翻转并锁存状态。微控制器连接至所述触发器，触发器电平翻转导致驱动电路同时导通所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6，达到了切断后级电路的效果。副边与原边进行无线通信，知会原边控制器切断功率输出，从而起到硬件过流保护作用，快速响应过流保护。
可选地，还包括：
电压检测电路，所述电压检测电路包括采样电阻和隔离运放电路；
其中，所述采样电阻连接于动力电池的正极与负极之间，所述隔离运放电路连接于所述采样电阻与所述微控制器之间。
需要说明的是，系统正常工作时，微控制器通过驱动电路控制第五场效应管Q5和第六场效应管Q6交替导通，给动力电池充电。输出电压经由所述电压检测电路中的采样电阻和隔离运放电路，输出至微控制器的AD端口，完成输出电压采样。微控制器根据所述第二电压信号，通过驱动电路对所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6的导通进行控制。
具体的，当输出电压即第二电压信号超出第三预设值时，微控制器通过驱动电路控制所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6同时导通，达到了切断后级电路的作用，此时，负载电路电压由第四电容C4提供。当输出电压降低至第三预设值或小于第三预设值时，微控制器控制所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6交替导通，为后级电路供电，这样通过副边控制即可完成系统恒压输出，响应速度较快。
还需要说明的是，如图1所示的电动汽车无线充电系统车载端控制器主功率拓扑，所应用的无线充电系统采用电磁感应和磁谐振耦合的基本原理，分为地面端(原边)和车载端(副边)，原边和副边功率传输线圈均采用LCC复合补偿谐振网络拓扑。车端控制器的驱动控制模块控制第五场效应管Q5和第六场效应管Q6的开启和关闭，第一功率二极管D1、第二功率二极管D2、第五场效应管Q5和第六场效应管Q6一起组成桥式整流电路，经过滤波输出电容即第四电容C4给动力电池充电。
系统正常工作时，输出电流与原边线圈输入电压、功率线圈耦合系数、谐振电路组件参数、谐振频率有关，系统呈现出恒流特性，与负载条件无关。系统在工作状态中，若突然出现输出端抛负载情况的时候，第四电容C4两端的电压会急剧上升，可能导致毁坏。本发明实施例所提供的电动汽车端充电电路可以在该情况下提供抛负载过压保护，即当输出电压超过预设值的时候，车端控制器与原边控制器无线通信，请求系统关机；车端控制器的驱动控制模块同时导通第五场效应管Q5和第六场效应管Q6，所述第五场效应管Q5、所述第六场效应管Q6、副边功率传输线圈L4、第二电容C2、第三电容C3和第二电感L2组成放电回路，与后级电路断开，第一功率二极管D1和第二功率二极管D2起到隔离作用，第四电容C4不再被充电。这样，就形成了一种副边控制，快速响应关断的过压保护整流电路拓扑。
如图4所示为双边LCC谐振拓扑无线充电系统抛负载过压保护流程简图。系统上电后根据控制指令进行恒流充电，若无输出过压情况，继续根据控制指令完成充电；若出现输出过压，则同时导通副边主功率拓扑中的场效应管，形成放电回路，并同时通过无线通信，知会原边关断功率输出，这样达到快速完成抛负载过压保护的目的。
现有技术中的副边采用常规不控整流拓扑，在系统输出抛负载时，输出电容电压急剧增高的时候，只能依靠副边控制器与原边控制器进行无线通信，关断原边功率输出电路，从而停止系统输出。这样的处理方式响应速度较慢，可能导致无法有效地完成过压保护。
本发明实施例通过副边控制能够实现恒压输出的效果，在副边进行快速响应，形成放电回路，切断后级输出，更加快速有效地完成抛负载过压保护，安全可靠。
可选地，还包括：
与高压直流电连接的全桥逆变电路，所述全桥逆变电路包括：第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3和第四场效应管Q4；其中，所述第一场效应管Q1的漏极和所述第二场效应管Q2的漏极连接至高压直流电Uin的第一端口，所述第四场效应管Q4的源极和所述第三场效应管Q3的源极连接至高压直流电Uin的第二端口，所述第一场效应管Q1的源极与所述第四场效应管Q4的漏极连接，所述第二场效应管Q2的源极与所述第三场效应管Q3的漏极连接；
原边功率传输线圈L3、第一电容C1、第五电容C5和第一电感L1；其中，所述原边功率传输线圈L3的第一端通过所述第一电容C1连接至所述第五电容C5的第一端，所述原边功率传输线圈L3的第二端与所述第五电容C5的第二端连接，所述第五电容C5的第一端通过所述第一电感L1连接至所述第二场效应管Q2的源极，所述第五电容C5的第二端与所述第一场效应管Q1的源极连接。
本发明实施例中，通过副边控制能够实现恒压输出的效果，具有抛负载过压保护功能，且达到了系统快速响应恒流输出的目的。此外，本发明实施例所提供的电动汽车端充电电路集成有硬件过流保护功能，在充电电流过大时可以快速切断供电电路。
如图2所示，本发明实施例还提供一种电动汽车端充电电路的电流控制方法，应用于如上所述的电动汽车端充电电路，包括：
S21：接收经由电流检测电路输出的第一电压信号。
具体的，经由所述电流检测电路中的电流采样电路和滤波钳位电路，输出第一电压信号至微控制器的AD端口，完成输出电流采样。
S22：根据所述第一电压信号，通过驱动电路对所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6的导通进行控制；
其中，在所述第五场效应管Q5导通，所述第六场效应管Q6关断时，所述第五场效应管Q5与第二功率二极管D2组成整流桥，为动力电池充电，在所述第五场效应管Q5关断，所述第六场效应管Q6导通时，所述第六场效应管Q6与第一功率二极管D1组成整流桥，为动力电池充电。
具体的，系统正常工作时，微控制器通过驱动电路控制第五场效应管Q5和第六场效应管Q6交替导通，给动力电池充电。
可选地，根据所述第一电压信号，通过驱动电路对所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6的导通进行控制包括：
在所述第一电压信号大于第一预设值时，通过驱动电路控制所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6同时导通；
在所述第一电压信号小于或等于第一预设值时，通过驱动电路控制所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6交替导通。
具体的，当第一电压信号超出第一预设值时，表示系统中为动力电池充电的电流过大，微控制器通过驱动电路控制所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6同时导通，达到了切断后级电路的作用，此时，负载电路电流由第五电感L5提供。当第一电压信号降低至第一预设值或小于第一预设值时，微控制器控制所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6交替导通，为后级电路供电，这样通过副边控制即可完成系统恒流输出，响应速度较快。
可选地，所述电动汽车端充电电路包括微控制器和电流采样电路，还包括过流保护电路，所述过流保护电路包括触发器与比较器；其中，所述触发器连接于驱动电路与所述微控制器之间，所述比较器连接于所述电流采样电路与所述触发器之间；所述电流控制方法还包括：
在所述第一电压信号大于第二预设值时，通过所述过流保护电路控制所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6同时导通。
可选地，在通过所述过流保护电路控制所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6同时导通之后，还包括：
控制副边与原边进行无线通信，使得原边控制器切断功率输出。
需要说明的是，本发明实施例中集成了硬件过流保护电路，所述电流采样电路输出第一电压信号至比较器电路，在所述第一电压信号大于第二预设值时，比较器输出电平翻转，比较器电平翻转导致触发器电平翻转并锁存状态。微控制器连接至所述触发器，触发器电平翻转导致驱动电路同时导通所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6，达到了切断后级电路的效果。副边与原边进行无线通信，知会原边控制器切断功率输出，从而起到硬件过流保护作用，快速响应过流保护。
本发明实施例中，通过副边控制达到了系统快速响应恒流输出的目的。此外，可以在充电电流过大时快速切断供电电路。
如图1和3所示，本发明实施例还提供一种电动汽车端充电电路的电压控制方法，应用于如上所述的电动汽车端充电电路，所述电动汽车端充电电路包括微控制器，还包括电压检测电路，所述电压检测电路包括采样电阻和隔离运放电路；其中，所述采样电阻连接于动力电池的正极与负极之间，所述隔离运放电路连接于所述采样电阻与所述微控制器之间；所述电压控制方法包括：
S31：接收经由电压检测电路输出的第二电压信号。
具体的，经由所述电压检测电路中的采样电阻和隔离运放电路，输出第二电压信号至微控制器的AD端口，完成输出电压采样。
S32：根据所述第二电压信号，通过驱动电路对所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6的导通进行控制；
其中，在所述第五场效应管Q5导通，所述第六场效应管Q6关断时，所述第五场效应管Q5与第二功率二极管D2组成整流桥，为动力电池充电，在所述第五场效应管Q5关断，所述第六场效应管Q6导通时，所述第六场效应管Q6与第一功率二极管D1组成整流桥，为动力电池充电。
具体的，系统正常工作时，微控制器通过驱动电路控制第五场效应管Q5和第六场效应管Q6交替导通，给动力电池充电。
可选地，根据所述第二电压信号，通过驱动电路对所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6的导通进行控制包括：
在所述第二电压信号大于第三预设值时，通过驱动电路控制所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6同时导通；
在所述第二电压信号小于或等于第三预设值时，通过驱动电路控制所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6交替导通。
具体的，当输出电压即第二电压信号超出第三预设值时，微控制器通过驱动电路控制所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6同时导通，达到了切断后级电路的作用，此时，负载电路电压由第四电容C4提供。当输出电压降低至第三预设值或小于第三预设值时，微控制器控制所述第五场效应管Q5和所述第六场效应管Q6交替导通，为后级电路供电，这样通过副边控制即可完成系统恒压输出，响应速度较快。
需要说明的是，如图1所示的电动汽车无线充电系统车载端控制器主功率拓扑，所应用的无线充电系统采用电磁感应和磁谐振耦合的基本原理，分为地面端(原边)和车载端(副边)，原边和副边功率传输线圈均采用LCC复合补偿谐振网络拓扑。车端控制器的驱动控制模块控制第五场效应管Q5和第六场效应管Q6的开启和关闭，第一功率二极管D1、第二功率二极管D2、第五场效应管Q5和第六场效应管Q6一起组成桥式整流电路，经过滤波输出电容即第四电容C4给动力电池充电。
系统正常工作时，输出电流与原边线圈输入电压、功率线圈耦合系数、谐振电路组件参数、谐振频率有关，系统呈现出恒流特性，与负载条件无关。系统在工作状态中，若突然出现输出端抛负载情况的时候，第四电容C4两端的电压会急剧上升，可能导致毁坏。本发明实施例所提供的电压控制方法可以在该情况下提供抛负载过压保护，即当输出电压超过预设值的时候，车端控制器与原边控制器无线通信，请求系统关机，车端控制器的驱动控制模块同时导通第五场效应管Q5和第六场效应管Q6，所述第五场效应管Q5、所述第六场效应管Q6、副边功率传输线圈L4、第二电容C2、第三电容C3和第二电感L2组成放电回路，与后级电路断开，第一功率二极管D1和第二功率二极管D2起到隔离作用，第四电容C4不再被充电。这样，就形成了一种副边控制，快速响应关断的过压保护整流电路拓扑。
如图4所示为双边LCC谐振拓扑无线充电系统抛负载过压保护流程简图。系统上电后根据控制指令进行恒流充电，若无输出过压情况，继续根据控制指令完成充电；若出现输出过压，则同时导通副边主功率拓扑中的场效应管，形成放电回路，并同时通过无线通信，知会原边关断功率输出，这样达到快速完成抛负载过压保护的目的。
现有技术中的副边采用常规不控整流拓扑，在系统输出抛负载时，输出电容电压急剧增高的时候，只能依靠副边控制器与原边控制器进行无线通信，关断原边功率输出电路，从而停止系统输出。这样的处理方式响应速度较慢，可能导致无法有效地完成过压保护。
本发明实施例中，通过副边控制能够实现恒压输出的效果，能够在副边进行快速响应，形成放电回路，切断后级输出，更加快速有效地完成抛负载过压保护，安全可靠。
本发明实施例还提供一种汽车，包括如上所述的电动汽车端充电电路。
本发明实施例中，通过副边控制能够实现恒压输出的效果，达到了系统快速响应恒流输出的目的。此外，集成有硬件过流保护电路，使得电路在充电电流过大时可以快速切断供电电路，且具有抛负载过压保护功能，安全可靠。
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 (15)
1.一种电动汽车端充电电路，其特征在于，包括：
用于接收原边输出的功率的副边功率传输电路；
与所述副边功率传输电路连接的整流桥电路，所述整流桥电路包括第一功率二极管、第二功率二极管、第五场效应管和第六场效应管；其中，所述第一功率二极管的负极与所述第二功率二极管的负极连接，所述第一功率二极管的正极与所述第五场效应管的漏极连接，所述第二功率二极管的正极与所述第六场效应管的漏极连接，所述第五场效应管的源极与所述第六场效应管的源极连接；
与所述整流桥电路连接，对所述整流桥电路输出的电流进行滤波的输出滤波电路；
与所述输出滤波电路连接，用于检测所述输出滤波电路的输出电流的电流检测电路；
整流控制电路，所述整流控制电路分别与所述电流检测电路、第五场效应管的栅极和所述第六场效应管的栅极连接。
2.根据权利要求1所述的电动汽车端充电电路，其特征在于，所述副边功率传输电路包括：
副边功率传输线圈、第二电容、第三电容和第二电感；
其中，所述副边功率传输线圈的第一端通过所述第二电容连接至所述第三电容的第一端，所述副边功率传输线圈的第二端与所述第三电容的第二端连接，所述第三电容的第一端通过所述第二电感连接至所述第一功率二极管的正极，所述第三电容的第二端与所述第二功率二极管的正极连接。
3.根据权利要求2所述的电动汽车端充电电路，其特征在于，所述输出滤波电路包括：
第五电感和第四电容；
其中，所述第五电感的第一端与所述第二功率二极管的负极连接，所述第五电感的第二端与所述第四电容的第一端连接，所述第四电容的第二端分别与所述第六场效应管的源极和动力电池的负极连接。
4.根据权利要求3所述的电动汽车端充电电路，其特征在于，所述电流检测电路包括：
连接于所述第四电容的第一端与动力电池正极之间的电流采样电路；
与所述电流采样电路相连的滤波钳位电路。
5.根据权利要求4所述的电动汽车端充电电路，其特征在于，所述整流控制电路包括：
连接于所述第五场效应管的栅极和所述第六场效应管的栅极之间驱动电路；
连接于所述驱动电路与所述滤波钳位电路之间的微控制器。
6.根据权利要求5所述的电动汽车端充电电路，其特征在于，还包括：
过流保护电路，所述过流保护电路包括触发器与比较器；
其中，所述触发器连接于所述驱动电路与所述微控制器之间，所述比较器连接于所述电流采样电路与所述触发器之间。
7.根据权利要求6所述的电动汽车端充电电路，其特征在于，还包括：
电压检测电路，所述电压检测电路包括采样电阻和隔离运放电路；
其中，所述采样电阻连接于动力电池的正极与负极之间，所述隔离运放电路连接于所述采样电阻与所述微控制器之间。
8.根据权利要求7所述的电动汽车端充电电路，其特征在于，还包括：
与高压直流电连接的全桥逆变电路，所述全桥逆变电路包括：第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管；其中，所述第一场效应管的漏极和所述第二场效应管的漏极连接至高压直流电的第一端口，所述第四场效应管的源极和所述第三场效应管的源极连接至高压直流电的第二端口，所述第一场效应管的源极与所述第四场效应管的漏极连接，所述第二场效应管的源极与所述第三场效应管的漏极连接；
原边功率传输线圈、第一电容、第五电容和第一电感；其中，所述原边功率传输线圈的第一端通过所述第一电容连接至所述第五电容的第一端，所述原边功率传输线圈的第二端与所述第五电容的第二端连接，所述第五电容的第一端通过所述第一电感连接至所述第二场效应管的源极，所述第五电容的第二端与所述第一场效应管的源极连接。
9.一种电动汽车端充电电路的电流控制方法，应用于权利要求1所述的电动汽车端充电电路，其特征在于，包括：
接收经由电流检测电路输出的第一电压信号；
根据所述第一电压信号，通过驱动电路对所述第五场效应管和所述第六场效应管的导通进行控制；
其中，在所述第五场效应管导通，所述第六场效应管关断时，所述第五场效应管与第二功率二极管组成整流桥，为动力电池充电，在所述第五场效应管关断，所述第六场效应管导通时，所述第六场效应管与第一功率二极管组成整流桥，为动力电池充电。
10.根据权利要求9所述的电流控制方法，其特征在于，根据所述第一电压信号，通过驱动电路对所述第五场效应管和所述第六场效应管的导通进行控制包括：
在所述第一电压信号大于第一预设值时，通过驱动电路控制所述第五场效应管和所述第六场效应管同时导通；
在所述第一电压信号小于或等于第一预设值时，通过驱动电路控制所述第五场效应管和所述第六场效应管交替导通。
11.根据权利要求10所述的电流控制方法，其特征在于，所述电动汽车端充电电路包括微控制器和电流采样电路，还包括过流保护电路，所述过流保护电路包括触发器与比较器；其中，所述触发器连接于驱动电路与所述微控制器之间，所述比较器连接于所述电流采样电路与所述触发器之间；所述电流控制方法还包括：
在所述第一电压信号大于第二预设值时，通过所述过流保护电路控制所述第五场效应管和所述第六场效应管同时导通。
12.根据权利要求11所述的电流控制方法，其特征在于，在通过所述过流保护电路控制所述第五场效应管和所述第六场效应管同时导通之后，还包括：
控制副边与原边进行无线通信，使得原边控制器切断功率输出。
13.一种电动汽车端充电电路的电压控制方法，应用于权利要求1所述的电动汽车端充电电路，其特征在于，所述电动汽车端充电电路包括微控制器，还包括电压检测电路，所述电压检测电路包括采样电阻和隔离运放电路；其中，所述采样电阻连接于动力电池的正极与负极之间，所述隔离运放电路连接于所述采样电阻与所述微控制器之间；所述电压控制方法包括：
接收经由电压检测电路输出的第二电压信号；
根据所述第二电压信号，通过驱动电路对所述第五场效应管和所述第六场效应管的导通进行控制；
其中，在所述第五场效应管导通，所述第六场效应管关断时，所述第五场效应管与第二功率二极管组成整流桥，为动力电池充电，在所述第五场效应管关断，所述第六场效应管导通时，所述第六场效应管与第一功率二极管组成整流桥，为动力电池充电。
14.根据权利要求13所述的电压控制方法，其特征在于，根据所述第二电压信号，通过驱动电路对所述第五场效应管和所述第六场效应管的导通进行控制包括：
在所述第二电压信号大于第三预设值时，通过驱动电路控制所述第五场效应管和所述第六场效应管同时导通；
在所述第二电压信号小于或等于第三预设值时，通过驱动电路控制所述第五场效应管和所述第六场效应管交替导通。
15.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的电动汽车端充电电路。
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