CN114347816A - 一种汽车充电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于汽车充电技术领域，提供了一种汽车充电系统，包括：副边模组，所述副边模组与汽车电池连接；无线充电原边模组，通过耦合线圈与所述副边模组磁耦合；车载充电原边模组，通过高频隔离变压器与所述副边模组电连接；无线充电原边模组和车载充电原边模组共用副边模组为汽车充电。本发明的优点在于能够通过切换开关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；在原来车载充电器上增加简单的元器件，就可以实现无线充电功能，不需要增加额外电路，减少了成本。

Description

一种汽车充电系统
技术领域
本发明涉及汽车充电技术领域，尤其涉及一种汽车充电系统。
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，即通过车载充电器(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安装车载充电机，不能同时具备无线充电功能和有线充电功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车充电系统，用以解决车载充电与无线充电共用的问题；
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种汽车充电系统，包括：
副边模组，所述副边模组与汽车电池连接；
无线充电原边模组，通过耦合线圈与所述副边模组磁耦合；
车载充电原边模组，通过高频隔离变压器与所述副边模组电连接；
所述无线充电原边模组和车载充电原边模组共用副边模组为汽车电池充电。
进一步的，耦合线圈的副边绕组与第一补偿电容串联后的一端通过第一切换开关分别与副边模组中的副边变换器以及第二补偿电容的一端相连；所述副边绕组与第一补偿电容串联后的另一端与第二补偿电容的另一端连接；
所述高频隔离变压器副边绕组的一端与第二补偿电容的另一端连接，所述高频隔离变压器副边绕组的另一端与所述副边变换器相连接。
进一步的，所述第二补偿电容和所述耦合线圈的副边绕组连接的一端与所述高频隔离变压器副边绕组之间还串联有一副边补偿电感。
进一步的，车载充电原边模组包括：
第一EMI滤波器，其输入端接工频交流输入电源；
车载充电原边变换器，其输入端与所述第一EMI滤波器的输出端连接；
LLC拓扑电路，其输入端经第二切换开关与所述车载充电原边变换器的输出端连接，输出端与所述高频隔离变压器连接。
进一步的，LLC拓扑电路包括谐振电感、隔离变压器励磁电感以及第三补偿电容；
所述谐振电感的一端通过第二切换开关与所述车载充电原边变换器的输出端连接，所述谐振电感的另一端通过所述隔离变压器励磁电感与所述第三补偿电容的一端连接，所述第三补偿电容的另一端与所述车载充电原边变换器的输出端连接，所述隔离变压器励磁电感还与所述隔离变压器的原边绕组并联连接。
进一步的，无线充电原边模组包括第二EMI滤波器、无线充电原边变换器和补偿电路；
所述第二EMI滤波器的一端接工频交流输入电源，所述第二EMI滤波器的另一端与无线充电原边变换器的输入端连接，补偿电路的输入端与所述无线充电原边变换器的输出端连接，所述补偿电路的输出端与耦合线圈的原边绕组连接；
所述补偿电路包括原边补偿电感、第四补偿电容和第五补偿电容；
所述原边补偿电感的一端与所述无线充电原边变换器的输出端连接，所述原边补偿电感的另一端分别与所述第四补偿电容的一端以及所述第五补偿电容的一端连接，所述第四补偿电容的另一端与耦合线圈的原边绕组连接，所述第五补偿电容的另一端分别与所述无线充电原边变换器的输出端和耦合线圈的原边绕组连接。
本发明还提供了一种汽车充电系统，包括：
副边模组，所述副边模组与汽车电池连接；
无线充电原边模组，通过耦合线圈与所述副边模组电连接；
车载充电原边模组，通过高频隔离变压器与所述副边模组电连接；
所述无线充电原边模组和车载充电原边模组共用副边模组为汽车电池充电。
进一步的，耦合线圈的副边绕组的一端与第一切换开关的一端连接，第一切换开关的另一端通过第一补偿电容与副边模组中的副边变换器连接；
所述第一切换开关和所述第一补偿电容连接的一端通过第二切换开关与所述高频隔离变压器副边绕组的一端连接；
耦合线圈的副边绕组的另一端和高频隔离变压器副边绕组的另一端并联后与所述副边变换器连接。
进一步的，车载充电原边模组包括：
第一EMI滤波器，其一端接工频交流输入电源；
车载充电原边变换器，输入端与所述第一EMI滤波器的输出端连接；
LLC拓扑电路，其输入端与所述车载充电原边变换器的输出端连接，输出端与所述高频隔离变压器连接。
进一步的，LLC拓扑电路包括谐振电感、隔离变压器励磁电感以及第三补偿电容；
所述谐振电感的一端与所述车载充电原边变换器的输出端连接，所述谐振电感的另一端通过所述隔离变压器励磁电感与所述第三补偿电容的一端连接，所述第三补偿电容的另一端与所述车载充电原边变换器的输出端连接，所述隔离变压器励磁电感还与所述隔离变压器的原边绕组并联连接。
进一步的，无线充电原边模组包括第二EMI滤波器、无线充电原边变换器和补偿电路；
所述第二EMI滤波器的一端接工频交流输入电源，所述第二EMI滤波器的另一端与无线充电原边变换器的输入端连接，补偿电路的输入端与所述无线充电原边变换器的输出端连接，所述补偿电路的输出端与耦合线圈的原边绕组连接。
本发明与现有技术相比，至少包含以下有益效果：
(1)本系统能够通过切换开关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；
(2)在原来车载充电器上增加简单的元器件，就可以实现无线充电功能，不需要增加额外电路，减少了成本。
附图说明
图1是本发明实施例的总体框架示意图；
图2是本发明实施例一中汽车充电系统的第一示意图；
图3是本发明实施例一中汽车充电系统的第二示意图；
图4是本发明实施例二中汽车充电系统的第一示意图；
图5是本发明实施例二中汽车充电系统的第二示意图。
具体实施方式
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
如图1所示，本发明一种汽车充电系统，包括：
副边模组，副边模组与汽车电池连接；
无线充电原边模组，通过耦合线圈与副边模组磁耦合；
车载充电原边模组，通过高频隔离变压器与副边模组电连接；
无线充电原边模组和车载充电原边模组共用副边模组为汽车充电。
具体的，如图2所示，耦合线圈的副边绕组L2与第一补偿电容C2串联后的一端通过第一切换开关Sa分别与副边模组中的副边变换器以及第二补偿电容Cr2的一端相连；副边绕组与第一补偿电容C2串联后的另一端与第二补偿电容Cr2的另一端连接。
高频隔离变压器副边绕组的一端与第二补偿电容Cr2的另一端连接，高频隔离变压器副边绕组的另一端与所述副边变换器相连。
车载充电原边模组包括：
第一EMI滤波器，其输入端接工频交流输入；
车载充电原边变换器，其输入端与所述第一EMI滤波器的输出端连接；
LLC拓扑电路，其输入端经第二切换开关与所述车载充电原边变换器的输出端连接，输出端与所述高频隔离变压器连接。
LLC拓扑电路包括谐振电感Lr1、隔离变压器励磁电感Lm以及第三补偿电容Cr1；
谐振电感Lr1的一端通过第二切换开关Sb与车载充电原边变换器的输出端连接，所述谐振电感Lr1的另一端通过隔离变压器励磁电感Lm与第三补偿电容Cr1的一端连接，第三补偿电容Cr1的另一端与车载充电原边变换器的输出端连接，隔离变压器励磁电感Lm还与隔离变压器的原边绕组并联连接。
如图3所示，第二补偿电容与耦合线圈的副边绕组连接的一端与所述高频隔离变压器副边绕组之间还串联有一副边补偿电感。
该副边补偿电感可以是集总电感器或隔离变压器原边绕组的漏感，利用隔离变压器副边绕组的漏感或额外增加集总电感器，使得车载充电器形成CLLLC补偿拓扑。
如图3所示，无线充电原边模组包括第二EMI滤波器、无线充电原边变换器和补偿电路；
第二EMI滤波器的一端接工频交流输入，所述第二EMI滤波器的另一端与无线充电原边变换器的输入端连接，补偿电路的输入端与所述无线充电原边变换器的输出端连接，所述补偿电路的输出端与耦合线圈的原边绕组连接。
其中，补偿电路包括原边补偿电感Lp、第四补偿电容C1和第五补偿电容Cp；
原边补偿电感Lp的一端与无线充电原边变换器的输出端连接，原边补偿电感Lp的另一端分别与第四补偿电容C1的一端以及第五补偿电容Cp的一端连接，第四补偿电容C1的另一端与耦合线圈的原边绕组连接，第五补偿电容Cp的另一端分别与无线充电原边变换器的输出端和耦合线圈的原边绕组连接，使得无线充电的拓扑为双边LCC补偿拓扑。
本系统通过汽车控制器控制闭合第一切换开关Sa，并关断第二切换开关Sb，实现无线充电器的由电网至汽车电池的正向充电或由电池至电网的反向供电；通过关断第一切换开关Sa，并闭合第二切换开关Sb，实现车载充电器的由电网至电池的正向充电或由电池至电网的反向供电；通过闭合第一切换开关Sa，并闭合第二切换开关Sb，实现无线充电器和车载充电器同时由电网至电池的正向充电或由电池至电网的反向供电；通过关断第一切换开关Sa，并关断第二切换开关Sb，同时切断无线充电原边模组、车载充电原边模组与副边变换器和汽车电池的连接。
本系统能够通过切换开关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，在原来车载充电器上增加一个电容和一个线圈，就可以实现无线充电功能，不需要增加额外电路，减少了成本。
实施例二
如图1所示，本发明一种汽车充电系统，包括：
副边模组，副边模组与汽车电池连接；
无线充电原边模组，通过耦合线圈与副边模组磁耦合；
车载充电原边模组，通过高频隔离变压器与副边模组电连接；
无线充电原边模组和车载充电原边模组共用副边模组为汽车充电。
具体的，如图4所示，耦合线圈的副边绕组L2的一端与第一切换开关的一端连接，第一切换开关Sa的另一端通过第一补偿电容C2与副边模组中的副边变换器连接；
所述第一切换开关Sa和所述第一补偿电容C2连接的一端通过第二切换开关Sb与所述高频隔离变压器副边绕组的一端连接；
耦合线圈的副边绕组的另一端和高频隔离变压器副边绕组的另一端并联后与所述副边变换器连接。
车载充电原边模组包括：
第一EMI滤波器，其一端接工频交流输入；
车载充电原边变换器，输入端与所述第一EMI滤波器的输出端连接；
LLC拓扑电路，其输入端与所述车载充电原边变换器的输出端连接，输出端与所述高频隔离变压器连接。
LLC拓扑电路包括谐振电感Lr1、隔离变压器励磁电感Lm以及第三补偿电容Cr1；
谐振电感Lr1的一端与车载充电原边变换器的输出端连接，所述谐振电感Lr1的另一端通过隔离变压器励磁电感Lm与第三补偿电容Cr1的一端连接，第三补偿电容Cr1的另一端与车载充电原边变换器的输出端连接，隔离变压器励磁电感Lm还与隔离变压器的原边绕组并联连接。
如图5所示，无线充电原边模组包括第二EMI滤波器、无线充电原边变换器和补偿电路；
第二EMI滤波器的一端接工频交流输入，所述第二EMI滤波器的另一端与无线充电原边变换器的输入端连接，补偿电路的输入端与所述无线充电原边变换器的输出端连接，所述补偿电路的输出端与耦合线圈的原边绕组连接。
其中，补偿电路包括第四补偿电容C1。第四补偿电容的一端连接无线充电原边变换器的输出端，其另一端连接耦合线圈的原边绕组，使得无线充电拓扑变成了串联-串联(SS)补偿拓扑。
本系统通过汽车控制器控制闭合第一切换开关Sa，并关断第二切换开关Sb，实现无线充电器的由电网至汽车电池的正向充电或由电池至电网的反向供电；通过关断第一切换开关Sa，并闭合第二切换开关Sb，实现车载充电器的由电网至电池的正向充电或由电池至电网的反向供电；通过闭合第一切换开关Sa，并闭合第二切换开关Sb，实现无线充电器和车载充电器同时由电网至电池的正向充电或由电池至电网的反向供电；通过关断第一切换开关Sa，并关断第二切换开关Sb，同时切断无线充电原边模组、车载充电原边模组与副边变换器和汽车电池的连接。
本系统能够通过切换开关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，在原来车载充电器上增加一个线圈，就可以实现无线充电功能，不需要增加额外电路，减少了成本。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种汽车充电系统，其特征在于，包括：
副边模组，所述副边模组与汽车电池连接；
无线充电原边模组，通过耦合线圈与所述副边模组磁耦合；
车载充电原边模组，通过高频隔离变压器与所述副边模组电连接；
所述无线充电原边模组和车载充电原边模组共用副边模组为汽车电池充电。
2.根据权利要求1所述的一种汽车充电系统，其特征在于，耦合线圈的副边绕组与第一补偿电容串联后的一端通过第一切换开关分别与副边模组中的副边变换器以及第二补偿电容的一端相连；所述副边绕组与第一补偿电容串联后的另一端与第二补偿电容的另一端连接；
所述高频隔离变压器副边绕组的一端与第二补偿电容的另一端连接，所述高频隔离变压器副边绕组的另一端与所述副边变换器相连接。
3.根据权利要求2所述的一种汽车充电系统，其特征在于，所述第二补偿电容和所述耦合线圈的副边绕组连接的一端与所述高频隔离变压器副边绕组之间还串联有一副边补偿电感。
4.根据权利要求2所述的一种汽车充电系统，其特征在于，车载充电原边模组包括：
第一EMI滤波器，其输入端接工频交流输入电源；
车载充电原边变换器，其输入端与所述第一EMI滤波器的输出端连接；
LLC拓扑电路，其输入端经第二切换开关与所述车载充电原边变换器的输出端连接，输出端与所述高频隔离变压器连接。
5.根据权利要求4所述的一种汽车充电系统，其特征在于，所述LLC拓扑电路包括谐振电感、隔离变压器励磁电感以及第三补偿电容；
所述谐振电感的一端通过第二切换开关与所述车载充电原边变换器的输出端连接，所述谐振电感的另一端通过所述隔离变压器励磁电感与所述第三补偿电容的一端连接，所述第三补偿电容的另一端与所述车载充电原边变换器的输出端连接，所述隔离变压器励磁电感还与所述隔离变压器的原边绕组并联连接。
6.根据权利要求2所述的一种汽车充电系统，其特征在于，无线充电原边模组包括第二EMI滤波器、无线充电原边变换器和补偿电路；
所述第二EMI滤波器的一端接工频交流输入电源，所述第二EMI滤波器的另一端与无线充电原边变换器的输入端连接，补偿电路的输入端与所述无线充电原边变换器的输出端连接，所述补偿电路的输出端与耦合线圈的原边绕组连接；
所述补偿电路包括原边补偿电感、第四补偿电容和第五补偿电容；
所述原边补偿电感的一端与所述无线充电原边变换器的输出端连接，所述原边补偿电感的另一端分别与所述第四补偿电容的一端以及所述第五补偿电容的一端连接，所述第四补偿电容的另一端与耦合线圈的原边绕组连接，所述第五补偿电容的另一端分别与所述无线充电原边变换器的输出端和耦合线圈的原边绕组连接。
7.根据权利要求1所述的一种汽车充电系统，其特征在于，耦合线圈的副边绕组的一端与第一切换开关的一端连接，第一切换开关的另一端通过第一补偿电容与副边模组中的副边变换器连接；
所述第一切换开关和所述第一补偿电容连接的一端通过第二切换开关与所述高频隔离变压器副边绕组的一端连接；
耦合线圈的副边绕组的另一端和高频隔离变压器副边绕组的另一端并联后与所述副边变换器连接。
8.根据权利要求7所述的一种汽车充电系统，其特征在于，车载充电原边模组包括：
第一EMI滤波器，其一端接工频交流输入电源；
车载充电原边变换器，输入端与所述第一EMI滤波器的输出端连接；
LLC拓扑电路，其输入端与所述车载充电原边变换器的输出端连接，输出端与所述高频隔离变压器连接。
9.根据权利要求8所述的一种汽车充电系统，其特征在于，所述LLC拓扑电路包括谐振电感、隔离变压器励磁电感以及第三补偿电容；
所述谐振电感的一端与所述车载充电原边变换器的输出端连接，所述谐振电感的另一端通过所述隔离变压器励磁电感与所述第三补偿电容的一端连接，所述第三补偿电容的另一端与所述车载充电原边变换器的输出端连接，所述隔离变压器励磁电感还与所述隔离变压器的原边绕组并联连接。
10.根据权利要求4所述的一种汽车充电系统，其特征在于，无线充电原边模组包括第二EMI滤波器、无线充电原边变换器和补偿电路；
所述第二EMI滤波器的一端接工频交流输入电源，所述第二EMI滤波器的另一端与无线充电原边变换器的输入端连接，补偿电路的输入端与所述无线充电原边变换器的输出端连接，所述补偿电路的输出端与耦合线圈的原边绕组连接。
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