CN116620056A - 车辆充电方法、车辆充电系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种车辆充电方法、车辆充电系统和车辆，通过对控制器、复用电路和第一滤波器进行整合以得到整合电路，并在无线电能接收端中设置第一阻抗匹配网络和接收线圈。将接收线圈设置于车辆具有预定高度的位置，且接收线圈具有预定电感值，并将第一阻抗匹配网络设计为具有与接收线圈的预定高度和预定电感值对应关系的预定电容值。通过第一阻抗匹配网络对接收线圈的输入阻抗进行阻抗变换，并通过接收线圈获取无线电能发射端传输的第一交流电信号，以通过第一阻抗匹配网络传输至复用电路进行无线充电。由此，可以在保证充电效率和充电安全的同时，节省车辆空间，能够适配于不同底盘高度的车辆，具有较高的普适性。

Description

车辆充电方法、车辆充电系统和车辆

技术领域

本发明涉及车辆充电技术领域，尤其涉及一种车辆充电方法、车辆充电系统和车辆。

背景技术

随着新能源技术的不断发展以及传统燃油汽车对环境污染和能源消耗的问题日益突出，为了节约能源和保护环境，新能源汽车逐渐成为人们日常出行的主流方式。因此，人们对新能源汽车的各种功能提出了较高的要求，其中较为重要的便是充电功能。目前，如何在保证充电效率和充电安全的同时，设计可以适配于不同车辆且能够接收汽车空间的充电系统成为亟待解决的问题。

在现有技术中，新能源汽车通常独立设置有线充电系统(On Board Charger，OBC)和无线充电系统(Wireless Power Transfer，WPT)，使得车辆可以通过有线充电系统进行有线充电，也可以通过无线充电系统进行无线充电。对于无线充电系统，通常包括接收线圈，将接收线圈设置于车辆底盘的预定高度的位置，从而获取无线电能发射端(例如无线充电桩和无线充电垫等)传输的交流电信号。

一方面，由于不同车辆可能具有不同的底盘高度，使得接收线圈的高度改变，进而使得接收线圈的输入阻抗改变，导致在现有技术中无线充电系统无法适配于不同的车辆，局限性较大；另一方面，在现有技术中独立设置有线充电系统和无线充电系统不利于节省车辆空间，且成本较高，导致用户体验较差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种车辆充电方法、车辆充电系统和车辆，可以在保证充电效率和充电安全的同时，节省车辆空间，能够适配于不同底盘高度的车辆，具有较高的普适性。

第一方面，本发明实施例提供了一种车辆充电系统，车辆充电系统包括无线电能接收端和整合电路，无线电能接收端包括：

第一阻抗匹配网络；

接收线圈，与第一阻抗匹配网络连接，接收线圈设置于车辆具有预定高度的位置，且接收线圈具有预定电感值，被配置为以无线的方式获取无线电能发射端传输的第一交流电信号，以通过第一阻抗匹配网络传输至整合电路进行无线充电；

其中，整合电路包括复用电路、第一滤波器、受控开关组、控制器和第二阻抗匹配网络，受控开关组与复用电路、第一滤波器、控制器和第二阻抗匹配网络连接，第二阻抗匹配网络连接在受控开关组和无线电能接收端之间，第一阻抗匹配网络具有与预定高度和预定电感值对应关系的预定电容值，被配置为对接收线圈的输入阻抗进行阻抗变换。

在一些实施例中，第一阻抗匹配网络包括：

第一电容模组，包括多个串联连接的第一电容子模组，第一电容模组连接在接收线圈一侧和整合电路之间；

第二电容模组，包括多个串联连接的第二电容子模组，第二电容模组连接在接收线圈另一侧和整合电路之间；

第三电容模组，第三电容模组一端连接到第一电容模组与整合电路之间的节点，第三电容模组另一端连接到第二电容模组与整合电路之间的节点。

在一些实施例中，各第一电容子模组、各第二电容子模组和第三电容模组包括至少一个电容，预定电容值根据第一电容模组、第二电容模组和第三电容模组的电容值确定。

在一些实施例中，第二阻抗匹配网络包括：

第一电感，连接在第一电容模组与复用电路之间；

第二电感，连接在第二电容模组与复用电路之间；

其中，第二阻抗匹配网络被配置为对接收线圈的输出阻抗进行阻抗匹配。

在一些实施例中，复用电路包括：

功率因数校正电路，与第二阻抗匹配网络连接，被配置为对第一交流电信号进行功率因数校正得到校正信号，并将校正信号转换为第一直流电信号。

在一些实施例中，受控开关组包括：

第一受控开关，包括第一子受控开关和第二子受控开关，第一子受控开关连接在第一滤波器一端和功率因数校正电路之间，第二子受控开关连接在第一滤波器另一端和功率因数校正电路之间；

第二受控开关，包括第三子受控开关和第四子受控开关，第三子受控开关一端连接到第一子受控开关和功率因数校正电路之间的节点，第三子受控开关另一端与第一电感连接，第四子受控开关一端连接到第二子受控开关和功率因数校正电路之间的节点，第四子受控开关另一端与第二电感连接。

在一些实施例中，控制器被配置为控制第一子受控开关和第二子受控开关导通，并控制第三子受控开关和第四子受控开关关断，使得复用电路与第一滤波器连接进行有线充电。

在一些实施例中，复用电路还包括：

逆变电路，与功率因数校正电路连接，被配置为对第一直流电信号进行隔离处理，并将隔离处理后的第一直流电信号转换为第二交流电信号。

在一些实施例中，复用电路还包括：

隔离变压器，与逆变电路连接，被配置为对第二交流电信号进行调压处理得到第三交流电信号。

在一些实施例中，复用电路还包括：

整流电路，与隔离变压器连接，被配置为将第三交流电信号转换为第二直流电信号。

在一些实施例中，车辆充电系统还包括充电管控系统，充电管控系统包括配电器和/或电池管理器，复用电路还包括：

第二滤波器，与整流电路和充电管控系统连接，被配置为对第二直流电信号进行滤波处理，以得到输出信号，以通过配电器和/或电池管理器对车辆进行充电。

在一些实施例中，无线电能接收端还包括：

定位器，与控制器连接，被配置为获取无线电能接收端和无线电能发射端的位置信息，以传输至控制器；

其中，控制器被配置为响应于检测到无线充电信号，且位置信息表征无线电能接收端和无线电能发射端满足预定位置条件，控制第一子受控开关和第二子受控开关关断，并控制第三子受控开关和第四子受控开关导通，使得复用电路通过第二阻抗匹配网络与无线电能接收端连接进行无线充电。

在一些实施例中，整合电路还包括：

功率因数校正驱动电路，与功率因数校正电路和控制器连接；

其中，控制器还被配置为通过功率因数校正驱动电路控制功率因数校正电路对第一交流电信号进行功率因数校正得到校正信号，并将校正信号转换为第一直流电信号。

在一些实施例中，整合电路还包括：

逆变驱动电路，与控制器和逆变电路连接；

其中，控制器还被配置为通过逆变驱动电路控制逆变电路对第一直流电信号进行隔离处理，并将隔离处理后的第一直流电信号转换为第二交流电信号。

在一些实施例中，整合电路还包括：

整流驱动电路，与控制器和整流电路连接；

其中，控制器还被配置为通过整流驱动电路控制整流电路将第三交流电信号转换为第二直流电信号。

在一些实施例中，整合电路还包括：

检测电路，与控制器和第二滤波器连接，被配置为获取检测信息，检测信息包括电压信息和电流信息，以传输至控制器。

在一些实施例中，整合电路还包括：

保护电路，与控制器和检测电路连接，被配置为响应于检测信息表征过载或短路，输出保护信号对第二滤波器进行保护。

在一些实施例中，第一滤波器被配置为获取供电设备传输的待处理交流电信号，对待处理交流电信号进行滤波处理，以得到第一交流电信号，以传输至复用电路进行有线充电。

在一些实施例中，无线电能接收端还包括线圈托盘、铁氧体和无线电能接收端上盖，线圈托盘、接收线圈、定位器、铁氧体、第一阻抗匹配网络和无线电能接收端上盖依次设置；

其中，整合电路还包括定位器驱动电路，或者，无线电能接收端还包括定位器驱动电路，定位器通过定位器驱动电路与控制器连接，控制器还被配置为通过定位器驱动电路控制定位器获取无线电能接收端和无线电能发射端的位置信息。

第二方面，本发明实施例提供了一种车辆充电方法，车辆充电方法包括：

获取无线电能接收端和无线电能发射端的位置信息；

响应于检测到无线充电信号，且位置信息表征无线电能接收端和无线电能发射端满足预定位置条件，通过无线电能接收端中接收线圈获取无线电能发射端传输的第一交流电信号，以通过第一阻抗匹配网络传输至整合电路进行无线充电；

其中，接收线圈设置于车辆中具有预定高度的位置，且接收线圈具有预定电感值，第一阻抗匹配网络具有与预定高度和预定电感值对应关系的预定电容值，第一阻抗匹配网络被配置为对接收线圈的输入阻抗进行阻抗变换。

本发明实施例通过对控制器、复用电路和第一滤波器进行整合以得到整合电路，并在无线电能接收端中设置第一阻抗匹配网络和接收线圈。将接收线圈设置于车辆具有预定高度的位置，且接收线圈具有预定电感值，并将第一阻抗匹配网络设计为具有与接收线圈的预定高度和预定电感值对应关系的预定电容值。通过第一阻抗匹配网络对接收线圈的输入阻抗进行阻抗变换，并通过接收线圈获取无线电能发射端传输的第一交流电信号，以通过第一阻抗匹配网络传输至复用电路进行无线充电。由此，可以在保证充电效率和充电安全的同时，节省车辆空间，能够适配于不同底盘高度的车辆，具有较高的普适性。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本发明实施例的无线电能接收端的示意图；

图2是本发明实施例的车辆充电系统的电路图；

图3是本发明实施例的车辆的示意图；

图4是本发明实施例的车辆充电方法的流程图；

图5是本发明实施例的车辆充电系统的等效电路图；

图6是本发明实施例的车辆充电系统的等效电路图；

图7是本发明实施例的车辆充电系统的等效电路图；

图8是本发明实施例中第一阻抗匹配网络的电路图；

图9是本发明实施例中第一阻抗匹配网络的等效电路图；

图10是本发明实施例中第一阻抗匹配网络的预定电容值与接收线圈的预定高度和预定电感值的对应关系的示意图；

图11是本发明实施例的车辆充电系统处于有线充电状态的等效电路图；

图12是本发明实施例的车辆充电系统处于无线充电状态的等效电路图。

附图标记说明：

100-车辆充电系统；

1-无线电能接收端；11-无线电能接收端上盖；

12-第一阻抗匹配网络；121-第一电容模组；C1、C2、C3、C4-第一电容子模组；122-第二电容模组；C5、C6、C7、C8-第二电容子模组；123-第三电容模组；C9-第三电容子模组；

13-铁氧体；14-定位器；15-接收线圈；16-线圈托盘；

2-整合电路；21-复用电路；

211-功率因数校正电路；D1、D2、D3、D4-二极管；

212-逆变电路；213-隔离变压器；N1-原边绕组；N2-副边绕组；

214-整流电路；215-第二滤波器；

22-第一滤波器；

23-受控开关组；

S23'-受控开关；a1'、a2'-节点；S1'、231-第一受控开关；S11-第一子受控开关；S12-第二子受控开关；S2'、232-第二受控开关；S21-第三子受控开关；S22-第四子受控开关；

24-控制器；241-控制单元；242-第一处理单元；243-第二处理单元；

25-第二阻抗匹配网络；L1-第一电感；L2-第二电感；

26-保护电路；27-检测电路；

28-多个驱动电路；281-功率因数校正驱动电路；282-逆变驱动电路；283-整流驱动电路；

3-PDU/BMS系统；

200-车辆本体；4-车载电池；5-车辆底盘；

300-无线电能发射端；6-发射线圈；

400-地面；

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电电路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

除非上下文明确要求，否则在整个申请文件中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅被配置为描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在如下的描述中，以车辆充电系统和车辆充电方法应用于新能源汽车进行有线充电和无线充电的场景为例进行说明，应理解，本发明实施例涉及的充电系统和充电方法还可以被设计成应用于各种需要充电的场景中，例如无人飞机充电、智能家居设备充电等。

图1和图2分别是本发明实施例的无线电能接收端的示意图和车辆充电系统的电路图。如图1和图2所示，本实施例的车辆充电系统包括无线电能接收端1和整合电路2。整合电路2包括复用电路21、第一滤波器22、受控开关组23、控制器24和第二阻抗匹配网络25。无线电能接收端1包括无线电能接收端上盖11、第一阻抗匹配网络12、铁氧体13、定位器14、接收线圈15和线圈托盘16。其中，无线电能接收端上盖11、第一阻抗匹配网络12、铁氧体13、定位器14、接收线圈15和线圈托盘16依次设置。受控开关组23与复用电路21、第一滤波器22、控制器24和第二阻抗匹配网络25连接。第二阻抗匹配网络25连接在受控开关组23和无线电能接收端1之间。

在本实施例中，无线电能接收端上盖11可以采用磁性材料等，例如磁屏蔽盖(Magnetic Shielding Cover，防磁屏蔽罩)等。其中，磁屏蔽盖可以有效屏蔽外部电磁干扰，且具有较好的热传导性能。对应的，线圈托盘16可以采用磁性材料等，例如磁性共振线圈托盘(Magnetic Resonance Coil Tray，MRCT)。其中，磁性共振线圈托盘可以与无线电能发射端相匹配，使得提高无线电能传输效率。

在本实施例中，接收线圈15可以通过功率接收线圈、平面线圈、多层线圈、多圈线圈、嵌入式线圈等实现，用于以无线的方式获取无线电能发射端传输的第一交流电信号，以通过铁氧体13、第一阻抗匹配网络12传输至复用电路21进行无线充电。其中，功率接收线圈具有高效传输无线电能、对位精度要求低等优点，也就是说，功率接收线圈可以高效地接收无线电能发射端传输的电磁能量从而实现有效的能量传输和充电效率，并且由于功率接收线圈对无线电能发射端的发射线圈对位精度较低，使得其可以适用于不同的场景，具有较高的普适性。平面线圈是一种具有平面结构的线圈，可以采用平面的线圈布局，其具有结构简单、易于安装等特点，具有较高的普适性。多层线圈可以由多个线圈层叠组成的线圈结构，具有较高的电能传输效率，适用于高功率传输、快速充电等场景。多圈线圈可以由多个线圈环绕组成的线圈结构，使得增加线圈的电磁感应面积和感应效率，从而具有较高的能量传输效率和稳定性。嵌入式线圈可以被设计成嵌入车辆底盘或车身结构中的线圈结构，也就是说，无线电能接收端1可以设置成嵌入车辆底盘或车身结构中的结构，使得提高车辆美观度，并可以提供更好的安装和保护性能。由此，无线电能接收端1可以设置在车辆底盘下方，也可以嵌入车辆底盘，还可以设置在车身结构中，可以节省车辆空间，能够提高用户体验，并能适配于不同的车辆，具有较高的普适性。

在如下的描述中，以接收线圈15即为功率接收线圈，且无线电能接收端1设置在车辆底盘下方，且接收线圈15具有预定高度和预定电感值为例进行说明。

在本实施例中，铁氧体13属于一种具有良好磁导率和抗磁干扰性能的材料，将铁氧体13、定位器14、接收线圈15依次设置，通过铁氧体13可以增强接收线圈15对无线电能发射端传输的电磁场的感应效果，从而提高能量的传输效率。

在本实施例中，定位器14用于获取无线电能接收端1中接收线圈15和无线电能发射端中发射线圈的位置信息，以传输至控制器24，使得控制器24可以根据位置信息确定无线电能接收端1和无线电能发射端满足预定位置条件，并在接收到无线电能发射端的无线充电信号后，以进行无线充电。

在本实施例中，车辆充电系统包括无线通信模组，与控制器24连接，所述无线通信模组可以通过Wif i模组等实现。则控制器24可以通过无线通信模组获取无线电能发射端发送的无线充电信号。其中，无线通信模组可以设置在整合电路2中，也可以设置在无线电能接收端1中。

可选的，第一阻抗匹配网络12通过交流高压线束与整合电路2中第二阻抗匹配网络25连接，所述交流高压线束例如绝缘电力电缆、弹性电缆等。其中，绝缘电力电缆可以包括导体、绝缘材料和保护外皮，其具有预定的导线尺寸和电流容量，使得可以承载充电过程中所需的电流和功率。弹性电缆可以包括柔性绝缘材料和导线，其具有较高的柔性和弹性，便于安装和连接。同时，无线电能接收端1中第一阻抗匹配网络12、定位器14、接收线圈15等可以通过有线连接的方式与整合电路2中控制器24通信连接。其中，所述有线连接可以通过低压线束实现，所述低压线束例如CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)、LIN(Local Interconnect Network，局域互联网络)、Type C、RS-485、UART(UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发器)等总线接口实现。其中，CAN是ISO国际标准化组织的串行通信协议。LIN(总线是基于UART/SCI(通用异步收发器/串行接口)的低成本串行通讯协议，主要用于传感器和控制器的串行通信。Type C属于一种USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口外形标准，其具有较小的体积和普适性的特点。RS-485总线标准是工业中(考勤，监控，数据采集系统)使用非常广泛的双向、平衡传输标准接口，支持多点连接。UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信，该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。

在一个可选的实施方式中，交流高压线束和低压线束可以设计成两端防水接插件。该设计可以采用特殊的防水接插件，可以确保线束的两端在连接时具有防水功能。由此，可以适用于需要频繁连接和断开线束的场景，例如维修和更换部件等场景。

在另一个可选的实施方式中，交流高压线束和低压线束可以设计成Pigtail连接方式。其中，Pigtail连接方式表征在线束的一端预留一段电缆，而另一端则是一个连接器。该设计方式可以根据用户需求选择对应的连接器类型，从而具有较高的普适性。

在又一个可选的实施方式中，交流高压线束和低压线束可以独立设置，也可以采用一拖二形式的一根线束。

可选的，定位器14包括定位线圈等。当接收线圈15与无线电能发射端中发射线圈对位时，定位线圈可以感应到变化的电磁信号。进而定位器14对变化的电磁信号进行处理，可以确定接收线圈15相对于发射线圈的位置信息，以传输至控制器24。进而控制器24根据位置信息可以实现接收线圈15与发射线圈的准确对位。

在本实施例中，由于现有技术中对于不同车辆，需要分别设计对应的有线充电系统和无线充电系统。具体的，例如现有技术中通常将无线充电系统中接收线圈设置于车辆底盘具有预定高度的位置，以接收无线电能发射端发送的第一交流电信号。由于不同车辆可能具有不同的底盘高度，因此需要根据车辆的底盘高度设计对应的无线充电系统，以实现高效无线充电，导致其局限性较大，并且其需要占用较大的车辆空间。针对这种情况，本实施例通过对复用电路21、第一滤波器22、受控开关组23、控制器24和第二阻抗匹配网络25进行整合以得到整合电路2，使得整合电路可以适配于不同的车辆，具有较高的普适性。进一步地，本实施例在无线电能接收端1中设置第一阻抗匹配网络12对接收线圈15的输入阻抗进行阻抗变换，且第一阻抗匹配网络12具有与接收线圈15的预定高度、接收线圈的电感值对应关系的预定电容值，使得可以根据底盘高度的车辆设置对应的无线电能接收端1，从而可以适配于不同的车辆。具体的，本实施例的车辆的示意图可以参考图3。

图3是本发明实施例的车辆的示意图。如图3所示，本实施例的车辆包括车辆充电系统100和车辆本体200。其中，车辆充电系统100包括无线电能接收端1、整合电路2和PDU/BMS系统3。车辆本体200包括车载电池4和车辆底盘5。无线电能接收端1设置于车辆底盘5下方，且接收线圈15距离地面400具有预定高度h。在如下的描述中，PDU(Power DistributionUnit，配电器)/BMS(Battery Management System，电池管理器)系统3也即充电管控系统。

在本实施例中，为了使得无线电能接收端1可以适配于不同车辆，也即，由于具有不同高度底盘的车辆使得对应设置的接收线圈15具有不同的高度，导致无线传输的磁场在接收线圈15上的耦合效应发生改变，耦合效应表征发射线圈6中的磁场与接收线圈15之间的相互作用，使得接收线圈15感应的第一交流电信号的电压和电流改变，从而影响接收线圈15的输入阻抗。针对这种情况，本实施例将第一阻抗匹配网络12设计为具有与接收线圈15的预定高度h和预定电感值对应关系的预定电容值。具体的，无线电能发射端300中发射线圈6与接收线圈15对位成功后，发射线圈6向接收线圈15传输第一交流电信号。进而通过第一阻抗匹配网络12对接收线圈15的输入阻抗进行阻抗变换，并通过接收线圈15获取无线电能发射端300传输的第一交流电信号，以通过第一阻抗匹配网络12、第二阻抗匹配网络25、受控开关组23将第一交流电信号传输至复用电路21和PDU/BMS系统3实现对车载电池4充电。具体的，本实施例的车辆充电方法可以参考图4。

图4是本发明实施例的车辆充电方法的流程图。如图4所示，本实施例的车辆充电的过程包括如下步骤：

步骤S100、获取无线电能接收端和所述无线电能发射端的位置信息。

在本实施例中，控制器24通过定位器14获取无线电能接收端1中接收线圈15和无线电能发射端300中发射线圈6的位置信息，进而控制器24根据位置信息可以实现接收线圈15与发射线圈的准确对位。

步骤S200、响应于检测到无线充电信号，且所述位置信息表征所述无线电能接收端和所述无线电能发射端满足预定位置条件，通过所述无线电能接收端中接收线圈获取所述无线电能发射端传输的第一交流电信号，以通过第一阻抗匹配网络传输至整合电路进行无线充电。

在本实施例中，控制器24用于获取充电信息，并根据充电信息控制车辆充电系统的充电状态。其中，充电状态包括有线充电状态和无线充电状态。

在一个可选的实施方式中，充电信息包括无线充电信号。也就是说，控制器24通过无线通信模组检测到无线电能发射端发送的无线充电信号，控制车辆充电系统的充电状态处于无线充电状态。其中，无线充电信号可以为无线充电通信信号，也就是说，无线电能发射端向控制器24发送无线充电通信信号进行信息校验(例如车辆识别码(VehicleIdentification Number，VIN)等)，以实现建立无线通信。其中，无线充电信号还可以为WCS信号(Wireless Charging Start Signal，无线充电开始信号)，表征开始无线充电。应理解，本实施例以无线充电信号包括无线充电通信信号或WCS信号为例进行说明，但无线充电信号还可以为FA信号等(Fault Alarm Signal，故障信号)。其中，FA信号用于表征车辆充电系统异常或故障。

在另一个可选的实施方式中，充电信息包括至少一个有线充电信号。也就是说，控制器24检测到一个或多个有线充电信号，控制车辆充电系统的充电状态处于有线充电状态。其中，有线充电信号可以为CC信号(Connection Confirm Signal，连接确认信号)。也就是说，供电设备(也即有线充电桩和充电枪等)与车辆充电系统100中整合电路2连接成功后，供电设备可以通过有线充电芯片(例如IC芯片(Integrated Circuit，集成电路)等)向控制器24发送CC信号，使得控制器24根据CC信号确认供电设备与整合电路2成功连接可以进行有线充电。有线充电信号还可以为CP信号(Control Press Signal，控制确认信号)。具体的，CP信号可以表征供电设备与控制器24建立通信连接，也就是说，供电设备向控制器24发送CP信号进行握手和识别以建立通信连接。CP信号也可以表征电流调节和控制，也就是说，供电设备向控制器24发送CP信号，以告知控制器24所需的充电电流和电压大小，则控制器24可以根据CP信号调整车辆充电系统的电流输出，以满足车载电池的要求。CP信号还可以表征有线充电状态，也就是说，供电设备向控制器24发送CP信号，以告知控制器24有线充电的开始、暂停、恢复和结束等状态，使得控制器24根据有线充电状态进行对应的相应操作。应理解，本实施例以有线充电信号为CC信号或CP信号为例进行说明，但有线充电信号还可以为PP信号(Proximity Pilot Signal,接近度信号)、DP信号(Detection Pilotsignal，探测信号)、WP信号(Wake up Pilot signal，唤醒信号)等。其中，PP信号用于检测供电设备与车辆插座的接近度(例如充电枪插入车辆插座)，以确保有线充电连接的安全性和可靠性。DP信号用于检测供电设备与车辆插座的位置和方向，以确保有线充电连接的正确性。WP信号用于唤醒处于休眠状态的车辆充电系统，也就是说，当供电设备准备进行充电时，向控制器24发送WP信号，使得控制器24控制车辆充电系统中各组件上电，或者，由休眠状态切换为工作状态，休眠状态表征控制车辆充电系统中各组件耗电量小于等于阈值，工作状态表征控制车辆充电系统中各组件耗电量大于阈值。

在本实施例中，控制器24可以根据检测到的充电信息自动控制车辆充电系统100的充电状态处于有线充电状态或无线充电状态。

在一个可选的实施方式中，如果检测到充电信息包括一个或多个有线充电信号，控制器24控制车辆充电系统的充电状态处于有线充电状态。其中，在有线充电状态下，控制器24控制受控开关组23使得复用电路21通过第一滤波器22与供电设备导通连接进行有线充电。

在另一个可选的实施方式中，如果检测到充电信息包括无线充电信号，且定位器14获取的无线电能接收端1与无线电能发射端300的位置信息表征无线电能接收端1与无线电能发射端300满足预定位置条件，也即，无线电能接收端1与无线电能发射端300对位成功，控制器24控制车辆充电系统100的充电状态处于无线充电状态。其中，在无线充电状态下，控制器24控制受控开关组23使得复用电路21通过第二阻抗匹配网络25和无线电能接收端1导通连接进行无线充电。

在又一个可选的实施方式中，当车辆充电系统100的充电状态处于无线充电状态时，控制器24当前获取的充电信息包括至少一个有线充电信号，控制车辆充电系统100的充电状态由无线充电状态切换为有线充电状态。也就是说，车辆在无线充电时检测到有线充电信号，停止无线充电，后续进行无线充电。由此，可以保证车辆充电效率。

在再一个可选的实施方式中，当车辆充电系统100的充电状态处于有线充电状态时，控制器24当前获取的充电信息包括无线充电信号，且定位器14获取的无线电能接收端1与无线电能发射端300的位置信息表征无线电能接收端1与无线电能发射端300满足预定位置条件，控制器24保持车辆充电系统100的充电状态处于有线充电状态。也就是说，车辆在有线充电时检测到无线充电信号，保持有线充电。

可选的，控制器24为具有数据处理、数据存储以及人机交互功能的电子设备，用户可以与控制器进行交互，以控制车辆充电系统的充电状态处于有线充电状态或无线充电状态。例如，控制器24可以包括触摸屏，用户可以通过触摸屏幕的方式实现人机交互，以控制车辆充电系统的充电状态处于有线充电状态。由此，能够提高用户体验。

在本实施例中，受控开关组23与复用电路21、第一滤波器22、控制器24和第二阻抗匹配网络25连接。由此，控制器24可以控制受控开关组23使得复用电路21通过第一滤波器22与供电设备导通连接进行有线充电，或者，使得复用电路21通过第二阻抗匹配网络25与无线电能接收端1导通连接进行无线充电。

在一个可选的实施方式中，受控开关组23可以包括一个受控开关，所述受控开关为射频开关。对应的，本发明实施例的车辆充电系统的等效电路图可以参考图5。

图5是本发明实施例的车辆充电系统的等效电路图。如图5所示，受控开关组23包括受控开关S23'。其中受控开关S23'包括节点a1'和a2'，节点a1'与第一滤波器22连接，节点a2'与第二阻抗匹配网络25连接。复用电路21连接到受控开关S23'与控制器24之间的节点。受控开关S23'为单刀双掷开关(Single Pole Double Throw，SPDT)。

在本实施例中，控制器24可以在检测到充电信息包括至少一个有线充电信号后，控制受控开关S23'导通至节点a1'，使得复用电路21与第一滤波器22导通连接，进而通过第一滤波器22连接到供电设备进行有线充电。控制器24也可以在检测到充电信息包括无线充电信号，且定位器14获取的无线电能接收端1与无线电能发射端300的位置信息表征无线电能接收端1与无线电能发射端300满足预定位置条件，控制受控开关S23'导通至节点a2'，使得复用电路21与第二阻抗匹配网络25导通连接，进而通过第二阻抗匹配网络25连接到无线电能接收端1进行无线充电。由此，可以实现车辆有线充电和无线充电。

在另一个可选的实施方式中，受控开关组23可以包括多个受控开关，所述多个受控开关包括第一受控开关和第二受控开关，且第一受控开关和第二受控开关为射频开关。对应的，本发明实施例的车辆充电系统的等效电路图可以参考图6。

图6是本发明实施例的车辆充电系统的等效电路图。如图6所示，本实施例的受控开关组23包括第一受控开关S1'和第二受控开关S2'。其中，第一受控开关S1'连接在控制器24和第一滤波器22之间。第二受控开关S2'连接在控制器24与第二阻抗匹配网络25之间。复用电路21连接到第一受控开关S1'与控制器24之间的节点，同时复用电路21连接到第二受控开关S2'与控制器24之间的节点。第一受控开关S1'和第二受控开关S2'为单刀单掷开关(Single Pole Single Throw，SPST)。

在本实施例中，控制器24可以在检测到充电信息包括至少一个有线充电信号后，控制第一受控开关S1'导通，并保持第二受控开关S2'关断，使得复用电路21与第一滤波器22导通连接，进而通过第一滤波器22连接到供电设备进行有线充电。控制器24也可以在检测到充电信息包括无线充电信号，且定位器14获取的无线电能接收端1与无线电能发射端300的位置信息表征无线电能接收端1与无线电能发射端300满足预定位置条件，控制第二受控开关S2'导通，并保持第一受控开关S1'关断，使得复用电路21与第二阻抗匹配网络25导通连接，进而通过第二阻抗匹配网络25连接到无线电能接收端1进行无线充电。

在另一个可选的实施方式中，受控开关组23可以包括多个受控开关，所述多个受控开关包括第一受控开关和第二受控开关，且第一受控开关和第二受控开关均包括多个子受控开关。在如下的描述中，以受控开关组23包括第一受控开关和第二受控开关且第一受控开关和第二受控开关均包括多个子受控开关为例进行说明，具体的，车辆充电系统的等效电路图可以参考图7。

图7是本发明实施例的车辆充电系统的等效电路图。如图7所示，本实施例的车辆充电系统的等效电路图包括无线电能接收端1和整合电路2。其中，整合电路2包括复用电路21、第一滤波器22、受控开关组23、控制器24、第二阻抗匹配网络25、保护电路26、检测电路27和多个驱动电路28。其中，复用电路21包括功率因数校正电路211、逆变电路212、隔离变压器213、整流电路214和第二滤波器215。隔离变压器213包括原边绕组N1和副边绕组N2。受控开关组23包括第一受控开关231和第二受控开关232，第一受控开关231包括第一子受控开关S11和第二子受控开关S12，第二受控开关232包括第三子受控开关S21和第四子受控开关S22。控制器24包括控制单元241、第一处理单元242和第二处理单元243。第二阻抗匹配网络25包括第一电感L1和第二电感L2。多个驱动电路28包括功率因数校正驱动电路281、逆变驱动电路282和整流驱动电路283。

在本实施例中，控制单元241与第一处理单元242和第二处理单元243连接。

第一处理单元242与功率因数校正驱动电路281连接。

第二处理单元243与控制单元241、逆变驱动电路282、整流驱动电路283、检测电路27和保护电路26连接。

保护电路26与检测电路27和第二处理单元243连接。

检测电路27与保护电路26、第二处理单元243和第二滤波器215连接。

功率因数校正驱动电路281连接在第一处理单元242和功率因数校正电路211之间。

逆变驱动电路282连接在第二处理单元243和逆变电路212之间。

整流驱动电路283连接在第二处理单元243和整流电路214之间。

第一滤波器22一端与通过第一受控开关231中第一子受控开关S11与功率因数校正电路211连接，第一滤波器22另一端通过第一受控开关231中第二子受控开关S12与功率因数校正电路211连接。

功率因数校正电路211连接在第一滤波器22和逆变电路212之间。

逆变电路212连接在功率因数校正电路211和隔离变压器213的原边绕组N1之间。

隔离变压器213的原边绕组N1与逆变电路212连接，副边绕组N2与整流电路214连接。

整流电路214一端与隔离变压器213的副边绕组N2连接，另一端与第二滤波器215连接。

第二受控开关232中第三子受控开关S21一端连接到第一子受控开关S11与功率因数校正电路211之间的节点，另一端与第一电感L1连接。

第二受控开关232中第四子受控开关S22一端连接到第二子受控开关S12与功率因数校正电路211之间的节点，另一端与第二电感L2连接。

第一电感L1连接在第三子受控开关S21和无线电能接收端1之间。

第二电感L2连接在第四子受控开关S22和无线电能接收端1之间。

在本实施例中，第一滤波器22可以为ACEMI滤波器(Alternating CurrentElectromagnetic Interference,交流电磁干扰)，用于获取供电设备传输的待处理交流电信号，并对待处理交流电信号进行滤波处理，以输出第一交流电信号，并将第一交流电信号发送至功率因数校正电路211。也就是说，AC EMI滤波器可以抑制由交流电源引起的高频噪声和干扰信号(例如串扰信号)等，从而降低电磁干扰，进而保障有线充电过程中电能质量以及有线充电稳定性，同时，AC EMI滤波器可以减少车辆充电系统对供电设备电网的干扰。

可选的，第一滤波器22可以包括第一电感滤波电路和第一RC网络等。通过第一电感滤波电路中电感器的阻抗特性来滤除高频噪声和干扰，也就是说，由于电感器对高频信号具有较高的阻抗，因此可以阻止高频噪声通过，从而对干扰进行过滤。并通过第一RC网络中串联连接或并联连接的电感和电容，实现对不同频率范围内的待处理交流电信号进行滤波。其中，第一滤波器22可以通过交流高压线束与供电设备连接。

在本实施例中，功率因数校正电路211可以为PFC电路(Power FactorCorrection，功率因数校正)，用于对第一滤波器22，或者，对无线电能接收端1通过第二阻抗匹配网络25传输的第一交流电信号进行功率因数校正处理得到校正信号，进而将交流电形式的校正信号转换为第一直流电信号，以传输至逆变电路212。其中，功率因数用于表征电流和电压之间相位关系(也即相位差)以及波形畸变(也即谐波畸变)程度的参数。相位差表征电流和电压之间的时间延迟关系，在理想情况下，电流和电压应当同步，即相位差为零，由于车辆充电系统中存在电容、电感等原件，导致电流和电压之间存在一定的相位差。谐波畸变表征电流和电压波形中的谐波成分，在理想情况下，电流和电压应为正弦波形，由于在有线充电过程中可能存在谐波成分，导致功率因数下降。具体的，功率因数校正电路211通过校正电流波形，使其与电压波型同步并保持预定的相位差，以减少谐波成分，从而校正第一交流电信号的功率因数得到校正信号，以减少车辆充电系统对供电设备电网的干扰。

可选的，功率因数校正电路211可以包括补偿电路、滤波电路等，滤波电路包括电容、电感等元件。功率因数校正电路211通过滤波电路中电容、电感等对第一交流电信号的电流波形进行整形和滤波，减少谐波成分，使其更接近正弦波，并通过补偿电路校正第一交流电信号的电流相位，使其与电压同步，以保持预定的相位差。

在本实施例中，逆变电路212用于将功率因数校正电路211传输的第一直流电信号进行隔离处理，并将隔离处理后的第一直流电信号转换为第二交流电信号。具体的，逆变电路212可以对第一直流电信号进行调压处理以得到高压直流电信号和低压直流电信号，然后对高压直流电信号和低压直流电信号进行隔离处理，将低压直流电信号传输至车辆的低压电子设备和电动机等进行供电，并将高压直流电信号转换为第二交流电信号，以传输至隔离变压器213。

可选的，逆变电路212包括输入滤波电路、输出滤波电路、隔离DC/DC变换器和高频开关元件等。其中，高频开关元件可以通过晶体管实现，例如MOSFET(Metal OxideSemiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极性晶体管)等。具体的，输入滤波电路对第一直流电信号进行滤波，以去除可能存在的高频噪声和干扰，然后隔离DC/DC变换器将第一直流电信号调压处理以得到高压直流电信号和低压直流电信号，并对高压直流电信号和低压直流电信号进行隔离处理，将高压直流电信号通过高频开关元件转换为第二交流电信号。其中，控制器24可以通过逆变驱动电路282控制高频开关元件处于高频率的开关状态，也即不断切换电路的连接和断开，从而产生待调压交流电信号。

在本实施例中，隔离变压器213用于电气隔离，也即隔离逆变电路212和整流电路214，从而提高车辆充电系统的安全性并防止电气干扰，并对逆变电路212传输的第二交流电信号进行调压处理，得到第三交流电信号，以传输至整流电路214。

在本实施例中，隔离变压器213的原边绕组N1和副边绕组N2的匝数具有预定比例，以实现对第二交流电信号进行升压或降压操作。

在本实施例中，整流电路214用于将隔离变压器213传输的第三交流电信号转换为第二直流电信号，以传输至第二滤波器215。具体的，整流电路214可以根据第三交流电信号的波形，使得只有正半周或负半周的信号通过，而反向的半周被阻断。由此，可以得到第二直流电信号。

可选的，整流电路214可通过单相半波整流器、单相全波整流器、三相半波整流器、三相全波整流器等实现。

在本实施例中，第二滤波器215可以为DC EMI滤波器(Direct CurrentElectromagnetic Interference,直流电磁干扰)，用于对整流电路214传输的第二直流电信号进行滤波处理，以得到输出信号为车辆充电。也就是说，由于整流电路214在整流过程中可能存在纹波和谐波，导致第二滤波器215接收到的第二直流电信号可能存在纹波和谐波，并且，第二直流电信号还可能存在电磁干扰，电磁干扰包括高频噪声和干扰信号等，因此第二滤波器215可以对第二直流电信号中的高频噪声和干扰信号进行过滤，从而降低电磁干扰，并可以对纹波和谐波进行过滤，从而得到输出信号，以保障有线充电过程中电能质量以及有线充电稳定性。

可选的，第二滤波器215可以包括第二电感滤波电路和第二RC网络等。通过第二电感滤波电路电感器的阻抗特性来滤除高频噪声和干扰。并通过第二RC网络中串联连接的电感和电容，以过滤第二直流电信号中的纹波和谐波。

在本实施例中，车辆充电系统包括充电管控系统，充电管控系统包括配电器(Power Distribution Unit，PDU)和/或电池管理器(Battery Management System，BMS)。在如下的描述中，配电器也即PDU系统，电池管理器也即BMS系统，以充电管控系统包括PDU系统和BMS系统为例进行说明。

在本实施例中，PDU系统和BMS系统可以通过低压线束与整合电路2中控制器24通信连接，使得PDU系统和BMS系统可以通过控制器24控制有线充电过程或无线充电过程。例如，控制器24可以根据BMS系统的指令调整充电电流、充电电压和充电模式等，以确保充电过程符合车载电池的需求，并可以保障车载电池的安全性和使用寿命。同时，PDU系统和BMS系统可以通过直流线束与第二滤波器215连接，以实现直流电信号(也即输出信号)的传输。直流线束可以包括专用导线和连接器等。专用导线可以通过DC电源线等实现，连接器可以通过CCS标准(Combined Charging System，复合充电系统)或CHAdeMO标准所定义的直流电连接器。其中，CCS标准是一种广泛使用的充电标准，结合了交流(AC)充电和直流(DC)快速充电功能，CCS连接器可以包括多个插针，用于传输直流电和通信信号。CHAdeMO标准属于电动汽车快速充电的国际标准，用于直流快速充电。CHAdeMO连机器可以具有专用的插头和插座，以实现快速充电。由此，车辆充电系统可以保证充电效率和充电安全的同时，具有较高的普适性。

在本实施例中，PDU系统用于将第二滤波器215的输出信号(也即直流电信号)分配到车辆中需要充电的部件，例如车载电池、电动机等，以实现有线充电或无线充电。BMS系统用于监测和管理车载电池的状态。也就是说，BMS系统可以检测车载电池的电压、温度、充放电电流等参数，并确保有线充电或无线充电的安全运行。同时，BMS系统可以与控制器24进行通信将检测车载电池的各参数发送至控制器24，以实现控制器24执行对应的充电保护措施。例如，BMS系统检测到车载电池的温度超过预定温度，可以通过控制器24停止充电，也即，关断第一子受控开关S11、第二子受控开关S12、第三子受控开关S21和第四子受控开关S22，且控制器24可以通过触摸屏显示提示信息，提示信息表征车载电池的温度超过预定温度，以实现对用户预警提示。

在本实施例中，PDU系统和BMS系统均可以独立部署。PDU系统和BMS系统也可以集成在电子设备(例如芯片等)中。具体的，可以将PDU系统集成在BMS系统中，也就是说，BMS系统可以实现PDU系统的预定功能，也即BMS系统可以监测和管理车载电池的状态，并可以将第二滤波器215的输出信号分配到车辆中需要充电的部件。也可以将BMS系统集成在PDU系统中，也就是说，PDU系统可以实现BMS系统的预定功能。也即PDU系统可以将第二滤波器215的输出信号分配到车辆中需要充电的部件，并可以监测和管理车载电池的状态。由此，可以简化车辆充电系统设计，并简化电气布线，节省车辆空间。在如下的描述中，以PDU系统和BMS系统均独立部署为例进行说明。

在本实施例中，控制器24与车辆充电系统中各组件连接，以控制车辆进行有线充电或无线充电。其中，控制器24中控制单元241、第一处理单元242和第二处理单元243用于实现不同的功能，其可以是布置于不同硬件计算平台上的处理单元，也可以是布置于统一硬件平台的硬件设备或统一云平台上的多个提供服务的软件程序或接口。在如下的描述中，以控制单元241、第一处理单元242和第二处理单元243可以为布置于车辆上的硬件设备为例进行说明。

所需说明的是，控制单元241、第一处理单元242和第二处理单元243可以包括存储器和处理器等通用的计算机硬件结构，所述存储器和处理器之间通过总线连接。其中，存储器适于存储处理器可执行的指令或程序。处理器可以是独立的微处理器，也可以是一个或者多个微处理器集合。由此，处理器通过执行存储器所存储的指令，从而实现车辆充电系统进行有线充电或无线充电。其中，所述处理器可以通过MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)、PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)或ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)等来实现。进一步地，控制单元241、第一处理单元242和第二处理单元243均可以独立部署。第一处理单元242和第二处理单元243也可以集成在控制单元241中，也就是说，控制单元241可以实现第一处理单元242和第二处理单元243的预定功能。

在如下的描述中，以控制单元241即为MCU，也即微控制单元，第一处理单元242即为DSP1，第二处理单元243即为DSP2，也即数字信号处理器，且控制单元241、第一处理单元242和第二处理单元243均独立部署为例进行说明。

可选的，MCU可以在检测到充电信息包括至少一个有线充电信号后，通过射频开关驱动电路控制第一子受控开关S11和第二子受控开关S12导通，并保持第三子受控开关S21和第四子受控开关S22关断，使得复用电路21通过第一滤波器22与供电设备导通连接进行有线充电。MCU也可以在检测到充电信息包括无线充电信号后，且定位器获取的无线电能接收端1与无线电能发射端的位置信息表征无线电能接收端1与无线电能发射端满足预定位置条件，通过射频开关驱动电路控制第三子受控开关S21和第四子受控开关S22导通，并保持第一子受控开关S11和第二子受控开关S12关断，使得复用电路21通过第二阻抗匹配网络25与无线电能接收端1导通连接进行无线充电。由此，可以实现车辆有线充电和无线充电。

可选的，MCU在未检测到充电信息时，可以控制车辆充电系统的充电状态处于待机状态。在待机状态下，第一子受控开关S11、第二子受控开关S12、第三子受控开关S21和第四子受控开关S22均关断，也即复用电路21与无线电能接收端1和第一滤波器22断路。进一步地，MCU在检测到充电信息包括无线充电信号，且定位器获取的无线电能接收端1与无线电能发射端的位置信息表征无线电能接收端1与无线电能发射端不满足预定位置条件，保持待机状态。

在本实施例中，MCU可以通过DSP1控制功率因数校正驱动电路281，以驱动功率因数校正电路211对第一滤波器22，或者，无线电能接收端1传输的第一交流电信号进行功率因数校正得到校正信号，并将校正信号转换为第一直流电信号以传输至逆变电路212。具体的，MCU可以通过传感器或采集电路来采集第二滤波器215获取供电设备传输的待处理交流电信号以及第二滤波器215传输的第一直流电信号的电流数据和电压数据以发送至DSP1，通过DSP1根据预定处理算法和/或控制逻辑对所述电流数据和电压数据进行数字信号处理，计算得到当前的功率因数以及需要校正的功率因数，以反馈至MCU。进而MCU根据DSP1反馈的要校正的功率因数生成对应的控制信号，并通过输出端口或总线连接到功率因数校正驱动电路281，以将控制信号传输至功率因数校正驱动电路281，使得功率因数校正驱动电路281根据该控制信号控制功率因数校正电路211执行对应操作(例如对第一直流电信号的电流波形进行整形和滤波等)，从而实现将第一直流电信号进行功率因数校正得到校正信号，并将校正信号转换为第一直流电信号。

在本实施例中，MCU可以通过DSP2控制逆变驱动电路282，以驱动逆变电路212对功率因数校正电路211传输的第一直流电信号进行隔离处理，并将隔离处理后的第一直流电信号转换为第二交流电信号以传输至隔离变压器213。与MCU通过DSP1控制功率因数校正驱动电路281的方式类似，MCU可以采集第一直流电信号的电流数据和电压数据，以通过DSP2进行数字信号处理得到反馈信号以传输至MCU。进而MCU根据DSP2的反馈信号生成对应的控制信号，并通过输出端口或总线将控制信号发送至逆变驱动电路282，使得逆变驱动电路282根据控制信号控制逆变电路212执行对应操作(例如对第一直流电信号进行滤波、调压等)。进一步地，MCU可以通过DSP2控制整流驱动电路283，以驱动整流电路214对隔离变压器213传输的第三交流电信号转换为第二直流电信号，具体的实施方式与上述MCU通过DSP2控制逆变驱动电路282的过程类似，本发明在此不再赘述。

在本实施例中，可以在整合电路2中，或者，在无线电能接收端1中设置定位器驱动电路。将定位器驱动电路与定位器14连接，并将定位器驱动电路与控制器24连接。由此，控制器24可以通过定位器驱动电路控制定位器14获取无线电能接收端1和无线电能发射端的位置信息。

在本实施例中，功率因数校正驱动电路281、逆变驱动电路282、整流驱动电路283和定位器驱动电路可以通过MCU、PLC、FPGA、DSP、ASIC等来实现。

在本实施例中，检测电路27可以对第二滤波器215的输出信号进行检测，以获取检测信息，检测信息包括电压信息和电流信息，也即输出信号的电压和电流，以将检测信息传输至DSP2、MCU进行存储，并将检测信息传输至保护电路26。进而保护电路26根据检测信息与电压阈值和电流阈值进行比较，以判断检测信息是否表征过载或短路，输出保护信号对第二滤波器215进行保护。

可选的，可以在第二滤波器215与充电管控系统之间设置射频开关或继电器等。其中，所述保护信号可以通过数字信号、模拟信号等实现。在如下的描述中，以保护信号即为数字信号为例进行说明，且数字信号可以为二进制的高电平信号或低电平信号，高电平信号大于等于电平阈值，低电平信号小于电平阈值，保护电路26可以通过高电平信号控制射频开关或继电器导通，也可以通过低电平信号控制射频开关或继电器关断。

在一个可选的实施方式中，如果检测信息中电压信息大于等于电压阈值，和/或，电流信息大于等于电流阈值，则保护电路26确定存在过载或短路，输出低电平信号使得射频开关或继电器关断，进而使得第二滤波器215与充电管控系统断路。由此，保证车辆充电系统安全性。

在另一个可选的实施方式中，如果检测信息中电压信息小于电压阈值且电流信息小于电流阈值，则保护电路26确定不存在过载或短路，使得射频开关或继电器导通，同时检测电路27实时对后续时刻的输出信号进行检测。

可选的，检测电路27可以包括电流传感器(例如霍尔效应传感器、电流互感器)、电压传感器(例如分压电阻器、电压比较器)等。检测电路27可以通过电流传感器和电压传感器获取第二滤波器215的输出信号的电流信息和电压信息，以确定检测信息。对应的，保护电路26可以包括比较器、控制电路等。比较器用于根据检测信息与电压阈值和电流阈值进行比较，以得到比较结果。控制电路用于根据比较结果生成保护信号。其中，比较结果可以表征存在过载或短路，比较结果也可以表征不存在过载或短路。

可选的，检测电路27还可以与功率因数校正电路211、逆变电路212、整流电路214等连接，以分别对功率因数校正电路211、逆变电路212、整流电路214等输出的第一直流电信号、第二交流电信号、第二直流电信号等的电压和电流等进行检测，以传输至DSP2、MCU，进而实现保证车辆充电系统安全性。

在本实施例中，以复用电路21包括功率因数校正电路211、逆变电路212、隔离变压器213、整流电路214和第二滤波器215为例进行说明，此时，受控开关组23、第二阻抗匹配网络25和无线电能接收端1连接在第一滤波器22和功率因数校正电路211之间。但本发明实施例的复用电路21可以仅包括整流电路214和第二滤波器215，也就是说，将受控开关组23设置在隔离变压器213的副边绕组N2和整流电路214之间，以实现车辆有线充电和无线充电。

在本实施例中，由于无线电能接收端1中接收线圈的输出阻抗可能与功率因数校正电路211的输入阻抗不匹配，无法实现高效无线电能传输。针对这种情况，本发明实施例在功率因数校正电路211与无线电能接收端1之间增加第二阻抗匹配网络25。通过第二阻抗匹配网络25对无线电能接收端1中接收线圈的输出阻抗进行阻抗变换，使得接收线圈的输出阻抗与功率因数校正电路211的输入阻抗匹配，从而提高车辆充电系统处于无线充电状态时的无线充电效率。其中，第一电感L1和第二电感L2可以具有预定的电感值，以实现对接收线圈的输出阻抗进行阻抗变换。

在本实施例中，通过在无线电能接收端1的第一阻抗匹配网络12中设置多个电容模组，并在电容模组设置电容子模组，以根据具有不同底盘高度的车辆对接收线圈15的输入阻抗进行阻抗变换，以提高充电效率。具体的，第一阻抗匹配网络12的电路图可以参考图8。

图8是本发明实施例中第一阻抗匹配网络的电路图。如图8所示，第一阻抗匹配网络12包括第一电容模组121、第二电容模组122和第三电容模组123。其中，接收线圈15一端与第一电容模组121连接，接收线圈15另一端与第二电容模组122连接。第一电容模组121连接在接收线圈15和第二阻抗匹配网络25中第一电感L1之间。第二电容模组122连接在接收线圈15和第二阻抗匹配网络25中第二电感L2之间。第三电容模组123一端连接到第一电容模组121和第一电感L1之间的节点，第三电容模组123另一端连接到第二电容模组122和第二电感L2之间的节点。

在本实施例中，以第一阻抗匹配网络12包括第一电容模组121、第二电容模组122和第三电容模组123为例进行说明，但本实施例的电容模组的数量可以根据车辆底盘高度(也即接收线圈15的预定高度h)设置，也即，根据第一阻抗匹配网络12与接收线圈15的预定高度以及预定电感值对应关系的预定电容值，在第一阻抗匹配网络12中设置对应数量的电容模组。进一步地，在如下的描述中，以第一电容模组121和第二电容模组122均包括四个电容子模组为例进行说明，具体的，可以参考图9。

图9是本发明实施例中第一阻抗匹配网络的等效电路图。如图9所示，第一电容模组121包括第一电容子模组C1、C2、C3和C4，第二电容模组122包括第二电容子模组C5、C6、C7和C8。第三电容模组123包括第三电容子模组C9。功率因数校正电路211包括二极管D1、D2、D3和D4。

在本实施例中，第一电容子模组C1、C2、C3和C4依次串联连接在接收线圈15一侧和第一电感L1之间。

第二电容子模组C5、C6、C7和C8依次串联连接在接收线圈15另一侧和第二电感L2之间。

第三电容子模组C9一端连接到第一电容模组121中第一电容子模组C4和第一电感L1之间的节点，第三电容子模组C9另一端连接到第二电容模组122和第二电感L2中第二电容子模组C8之间的节点。

第三子受控开关S21一端与第一电感L1连接，另一端连接到二极管D1和D2之间的节点。

第四子受控开关S22一端与第二电感L2连接，另一端连接到二极管D3和D4之间的节点。

二极管D1的阳极与第三子受控开关S21和二极管D2的阴极连接，二极管D1的阴极与二极管D3和逆变电路212连接。

二极管D2的阳极与二极管D4的阳极和逆变电路212连接，二极管D2的阴极与第三子受控开关S21和二极管D1的阳极连接。

二极管D3的阳极与第四子受控开关S22和二极管D4的阴极连接，二极管D3的阴极与二极管D1和逆变电路212连接。

二极管D4的阳极与二极管D2的阳极和逆变电路212连接，二极管D4的阴极与第四子受控开关S22和二极管D3的阳极连接。

在本实施例中，第一电容子模组C1、C2、C3和C4、第二电容子模组C5、C6、C7和C8以及第三电容子模组C9包括一个或多个电容。同时，第一阻抗匹配网络12的预定电容值根据第一电容模组121、第二电容模组122和第三电容模组123的电容值确定。也就是说，可以增加或减少各第一电容子模组、各第二电容子模组以及第三电容子模组中电容的数量，以实现改变第一阻抗匹配网络12的预定电容值。

在本实施例中，可以将接收线圈15设置在预定高度，且接收线圈15具有预定电感值。然后将具有不同预定电容值的第一阻抗匹配网络12分别与接收线圈15连接，以对接收线圈15的输入阻抗进行阻抗变换，同时检测并接收线圈15的功率值、充电效率等参数，得到接收线圈15与具有不同预定电容值的第一阻抗匹配网络12连接时对应的多个功率值、多个充电效率等参数，然后从中确定最大的功率值、充电效率等参数。最后将最大的功率值、充电效率等参数所对应的第一阻抗匹配网络12的预定电容值，确定为具有所述预定电感值的接收线圈15设置在所述预定高度的对应关系。进一步地，根据上述方法进行多次测试，可以确定接收线圈15设置在不同预定高度，且接收线圈15具有不同预定电感值与第一阻抗匹配网络12的预定电容值(也即第一电容模组121的电容值、第二电容模组122的电容值以及第三电容模组123)的对应关系。具体的，第一阻抗匹配网络12的预定电容值与接收线圈15的预定高度、预定电感值的对应关系的示意图可以参考图10。

图10是本发明实施例中第一阻抗匹配网络的预定电容值与接收线圈的预定高度和预定电感值的对应关系的示意图。如图10所示，h表征接收线圈15与地面的预定高度，单位为mm(millimeter，毫米)。L表征接收线圈15的预定电感值，单位为uH(也即微亨)。C121表征第一电容模组121的电容值，单位为nF(也即纳法)。C122表征第二电容模组122的电容值，单位为nF。C123表征第三电容模组123的电容值，单位为nF。

在本实施例中，当接收线圈15与地面的预定高度h为100-150mm，且接收线圈15的预定电感值为36.5uH-39.3uH时，对应的第一电容模组121的电容值C121为265nF，第二电容模组122的电容值C122为265nF，第三电容模组123的电容值C123为170nF。

在本实施例中，当接收线圈15与地面的预定高度h为140-210mm，且接收线圈15的预定电感值为42.1uH-43.7uH时，对应的第一电容模组121的电容值C121为250nF，第二电容模组122的电容值C122为250nF，第三电容模组123的电容值C123为170nF。

在本实施例中，当接收线圈15与地面的预定高度h为170-250mm，且接收线圈15的预定电感值为37.9uH-39uH时，对应的第一电容模组121的电容值C121为310nF，第二电容模组122的电容值C122为310nF，第三电容模组123的电容值C123为170nF。

可选的，第一阻抗匹配网络12和第二阻抗匹配网络25还可以通过可调电容、可调电感、可调电阻等实现。同时，将第一阻抗匹配网络12和第二阻抗匹配网络25与控制器24连接，通过控制器24根据上述对应关系对可调电容、可调电感、可调电阻等进行调控，从而无需增加或减少第一阻抗匹配网络12中电容的数量，使得无线电能接收端1可以适配于具有不用高度底盘的车辆，由此，可以节省车辆空间，能够提高用户体验，并能适配于不同的车辆，具有较高的普适性。

举例来说，可以参考图11。图11是本发明实施例的车辆充电系统处于有线充电状态的等效电路图。如图11所示，控制器24获取充电信息后，充电信息包括至少一个有线充电信号。控制器24控制受控开关组23中第一受控开关231的第一子受控开关S11和第二子受控开关S12导通，并控制第二受控开关232中第三子受控开关S21和第四子受控开关S22关断，使得第一滤波器22与复用电路21连接进行有线充电。

再举例来说，可以参考图12。图12是本发明实施例的车辆充电系统处于无线充电状态的等效电路图。如图12所示，控制器24获取充电信息后，充电信息包括无线充电信号，且定位器14传输的位置信息表征无线电能接收端1与无线电能发射端满足预定位置条件。控制器24控制受控开关组23中第一受控开关231的第一子受控开关S11和第二子受控开关S12关断，并控制第二受控开关232中第三子受控开关S21和第四子受控开关S22导通，使得复用电路21与无线电能接收端1连接进行无线充电。

本发明实施例通过对控制器、复用电路和第一滤波器进行整合以得到整合电路，并在无线电能接收端中设置第一阻抗匹配网络和接收线圈。将接收线圈设置于车辆具有预定高度的位置，且接收线圈具有预定电感值，并将第一阻抗匹配网络设计为具有与接收线圈的预定高度和预定电感值对应关系的预定电容值。通过第一阻抗匹配网络对接收线圈的输入阻抗进行阻抗变换，并通过接收线圈获取无线电能发射端传输的第一交流电信号，以通过第一阻抗匹配网络传输至复用电路进行无线充电。由此，可以在保证充电效率和充电安全的同时，节省车辆空间，能够适配于不同底盘高度的车辆，具有较高的普适性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不被配置为限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种车辆充电系统，其特征在于，所述车辆充电系统包括无线电能接收端和整合电路，所述无线电能接收端包括：

第一阻抗匹配网络；

接收线圈，与所述第一阻抗匹配网络连接，所述接收线圈设置于所述车辆具有预定高度的位置，且所述接收线圈具有预定电感值，被配置为以无线的方式获取无线电能发射端传输的第一交流电信号，以通过所述第一阻抗匹配网络传输至所述整合电路进行无线充电；

其中，所述整合电路包括复用电路、第一滤波器、受控开关组、控制器和第二阻抗匹配网络，所述受控开关组与所述复用电路、所述第一滤波器、所述控制器和所述第二阻抗匹配网络连接，所述第二阻抗匹配网络连接在受控开关组和无线电能接收端之间，所述第一阻抗匹配网络具有与所述预定高度和所述预定电感值对应关系的预定电容值，被配置为对所述接收线圈的输入阻抗进行阻抗变换。

2.根据权利要求1中所述的车辆充电系统，其特征在于，所述第一阻抗匹配网络包括：

第一电容模组，包括多个串联连接的第一电容子模组，所述第一电容模组连接在所述接收线圈一侧和所述整合电路之间；

第二电容模组，包括多个串联连接的第二电容子模组，所述第二电容模组连接在所述接收线圈另一侧和所述整合电路之间；

第三电容模组，所述第三电容模组一端连接到所述第一电容模组与所述整合电路之间的节点，所述第三电容模组另一端连接到所述第二电容模组与所述整合电路之间的节点。

3.根据权利要求2中所述的车辆充电系统，其特征在于，各所述第一电容子模组、各所述第二电容子模组和所述第三电容模组包括至少一个电容，所述预定电容值根据所述第一电容模组、所述第二电容模组和所述第三电容模组的电容值确定。

4.根据权利要求2中所述的车辆充电系统，其特征在于，所述第二阻抗匹配网络包括：

第一电感，连接在所述第一电容模组与所述复用电路之间；

第二电感，连接在所述第二电容模组与所述复用电路之间；

其中，所述第二阻抗匹配网络被配置为对所述接收线圈的输出阻抗进行阻抗匹配。

5.根据权利要求4中所述的车辆充电系统，其特征在于，所述复用电路包括：

功率因数校正电路，与所述第二阻抗匹配网络连接，被配置为对所述第一交流电信号进行功率因数校正得到校正信号，并将所述校正信号转换为第一直流电信号。

6.根据权利要求5中所述的车辆充电系统，其特征在于，所述受控开关组包括：

第一受控开关，包括第一子受控开关和第二子受控开关，所述第一子受控开关连接在所述第一滤波器一端和所述功率因数校正电路之间，所述第二子受控开关连接在所述第一滤波器另一端和所述功率因数校正电路之间；

第二受控开关，包括第三子受控开关和第四子受控开关，所述第三子受控开关一端连接到所述第一子受控开关和所述功率因数校正电路之间的节点，所述第三子受控开关另一端与所述第一电感连接，所述第四子受控开关一端连接到所述第二子受控开关和所述功率因数校正电路之间的节点，所述第四子受控开关另一端与所述第二电感连接。

7.根据权利要求6中所述的车辆充电系统，其特征在于，所述控制器被配置为控制所述第一子受控开关和所述第二子受控开关导通，并控制所述第三子受控开关和所述第四子受控开关关断，使得所述复用电路与所述第一滤波器连接进行有线充电。

8.根据权利要求6中所述的车辆充电系统，其特征在于，所述复用电路还包括：

逆变电路，与所述功率因数校正电路连接，被配置为对所述第一直流电信号进行隔离处理，并将隔离处理后的第一直流电信号转换为第二交流电信号。

9.根据权利要求8中所述的车辆充电系统，其特征在于，所述复用电路还包括：

隔离变压器，与所述逆变电路连接，被配置为对所述第二交流电信号进行调压处理得到第三交流电信号。

10.根据权利要求9中所述的车辆充电系统，其特征在于，所述复用电路还包括：

整流电路，与所述隔离变压器连接，被配置为将所述第三交流电信号转换为第二直流电信号。

11.根据权利要求10中所述的车辆充电系统，其特征在于，所述车辆充电系统还包括充电管控系统，所述充电管控系统包括配电器和/或电池管理器，所述复用电路还包括：

第二滤波器，与所述整流电路和所述充电管控系统连接，被配置为对所述第二直流电信号进行滤波处理，以得到输出信号，以通过所述配电器和/或电池管理器对所述车辆进行充电。

12.根据权利要求11中所述的车辆充电系统，其特征在于，所述无线电能接收端还包括：

定位器，与所述控制器连接，被配置为获取所述无线电能接收端和所述无线电能发射端的位置信息，以传输至所述控制器；

其中，所述控制器被配置为响应于检测到无线充电信号，且所述位置信息表征所述无线电能接收端和所述无线电能发射端满足预定位置条件，控制所述第一子受控开关和所述第二子受控开关关断，并控制所述第三子受控开关和所述第四子受控开关导通，使得所述复用电路通过所述第二阻抗匹配网络与所述无线电能接收端连接进行无线充电。

13.根据权利要求5中所述的车辆充电系统，其特征在于，所述整合电路还包括：

功率因数校正驱动电路，与所述功率因数校正电路和所述控制器连接；

其中，所述控制器还被配置为通过所述功率因数校正驱动电路控制所述功率因数校正电路对所述第一交流电信号进行功率因数校正得到所述校正信号，并将所述校正信号转换为所述第一直流电信号。

14.根据权利要求8中所述的车辆充电系统，其特征在于，所述整合电路还包括：

逆变驱动电路，与所述控制器和所述逆变电路连接；

其中，所述控制器还被配置为通过所述逆变驱动电路控制所述逆变电路对所述第一直流电信号进行隔离处理，并将隔离处理后的第一直流电信号转换为所述第二交流电信号。

15.根据权利要求10中所述的车辆充电系统，其特征在于，所述整合电路还包括：

整流驱动电路，与所述控制器和所述整流电路连接；

其中，所述控制器还被配置为通过所述整流驱动电路控制所述整流电路将所述第三交流电信号转换为所述第二直流电信号。

16.根据权利要求11中所述的车辆充电系统，其特征在于，所述整合电路还包括：

检测电路，与所述控制器和所述第二滤波器连接，被配置为获取检测信息，所述检测信息包括电压信息和电流信息，以传输至所述控制器。

17.根据权利要求16中所述的车辆充电系统，其特征在于，所述整合电路还包括：

保护电路，与所述控制器和所述检测电路连接，被配置为响应于所述检测信息表征过载或短路，输出保护信号对所述第二滤波器进行保护。

18.根据权利要求1中所述的车辆充电系统，其特征在于，所述第一滤波器被配置为获取供电设备传输的待处理交流电信号，对所述待处理交流电信号进行滤波处理，以得到所述第一交流电信号，以传输至所述复用电路进行有线充电。

19.根据权利要求12中所述的车辆充电系统，其特征在于，所述无线电能接收端还包括线圈托盘、铁氧体和无线电能接收端上盖，所述线圈托盘、所述接收线圈、所述定位器、所述铁氧体、所述第一阻抗匹配网络和所述无线电能接收端上盖依次设置；

其中，所述整合电路还包括定位器驱动电路，或者，所述无线电能接收端还包括所述定位器驱动电路，所述定位器通过所述定位器驱动电路与所述控制器连接，所述控制器还被配置为通过所述定位器驱动电路控制所述定位器获取所述无线电能接收端和所述无线电能发射端的位置信息。

20.一种车辆充电方法，其特征在于，所述车辆充电方法包括：

获取无线电能接收端和无线电能发射端的位置信息；

响应于检测到无线充电信号，且所述位置信息表征所述无线电能接收端和所述无线电能发射端满足预定位置条件，通过所述无线电能接收端中接收线圈获取所述无线电能发射端传输的第一交流电信号，以通过第一阻抗匹配网络传输至整合电路进行无线充电；

其中，所述接收线圈设置于所述车辆中具有预定高度的位置，且所述接收线圈具有预定电感值，所述第一阻抗匹配网络具有与所述预定高度和所述预定电感值对应关系的预定电容值，所述第一阻抗匹配网络被配置为对所述接收线圈的输入阻抗进行阻抗变换。