无线充电系统、控制方法及汽车无线充电装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911344024.8 (22)申请日 2019.12.20 (71)申请人 中兴新能源汽车有限责任公司 地址 518000 广东省深圳市南山区西丽街 道西丽社区西丽创研路2号中兴通讯 工业园B8栋二层 (72)发明人 刘玮罗勇胡超杨进陈振伟 梁明 (74)专利代理机构 深圳市世纪恒程知识产权代 理事务所 44287 代理人 胡海国 (51)Int.Cl. H02J 50/12(2016.01) B60L 53/12(2019.01) (54)发明名称 无线充电系统、 控制。

2、方法及汽车无线充电装 置 (57)摘要 本发明公开一种无线充电系统、 控制方法及 汽车无线充电装置， 该系统包括： 位于基建侧的 PFC电路、 逆变电路、 原边谐振网络及基建采样控 制电路； 位于车载侧的副边谐振网络、 可控整流 调节电路及车载检测控制电路； 根据检测的原副 边谐振网络的谐振参数或能反映系统谐振状态 的相关量调节车载侧可控整流调节电路的工作 参数， 以使原边谐振网络、 副边谐振网络谐振匹 配； 以及检测可控整流调节电路输出的电压和/ 或电流， 并生成对应的检测信号和/或控制指令； 基建采样控制电路和车载检测控制电路通信连 接， 并根据车载检测控制电路输出的检测信号或 指令， 控。

3、制调节PFC电路、 逆变电路的输出电流 和/或输出电压， 或逆变电路的移相角度， 使输出 满足需求。 权利要求书2页 说明书11页 附图5页 CN 110994811 A 2020.04.10 CN 110994811 A 1.一种无线充电系统， 其特征在于， 该无线充电系统包括： 位于基建侧的PFC电路、 逆变电路、 原边谐振网络及基建采样控制电路； 位于车载侧的副边谐振网络、 可控整流调节电路及车载检测控制电路； 其中， 所述基建 采样控制电路控制所述PFC电路对接入的交流电进行功率因素校正和整流， 并控制所述逆 变电路逆变成交流电后， 通过所述原边谐振网络、 副边谐振网络， 传输至所述可。

4、控整流调节 电路； 所述基建采样控制电路和所述车载检测控制电路通信连接， 所述基建采样控制电路和/或所述车载检测控制电路根据所述车载检测控制电路及所 述基建采样控制电路检测的所述系统谐振网络的谐振参数， 调节所述可控整流调节电路的 工作参数， 以使所述原边谐振网络、 所述副边谐振网络谐振匹配； 以及检测所述可控整流调 节电路输出的电压和/或电流， 并生成对应的检测信号和/或控制指令； 以及， 根据所述车载检测控制电路输出的检测信号和/或控制指令， 控制调节所述PFC 电路、 所述逆变电路的输出电流和/或输出电压， 实现充电电压/电流可调。 2.如权利要求1所述的无线充电系统， 其特征在于， 所。

5、述基建采样控制电路还根据所述 车载检测控制电路输出的检测信号和/或控制指令， 控制调节所述逆变电路的移相角度， 以 调节所述逆变电路的输出电流和/或输出电压。 3.如权利要求1所述的无线充电系统， 其特征在于， 所述可控整流调节电路包括第一上 桥臂开关、 第二上桥臂开关、 第一下桥臂开关及第二下桥臂开关， 所述第一上桥臂开关与第 一下桥臂开关串联以形成第一桥臂电路， 所述第二上桥臂开关与第二下桥臂开关串联以形 成第二桥臂电路。 4.如权利要求1至3任意一项所述的无线充电系统， 其特征在于， 所述无线充电系统还 包括分设于基建侧和车载侧的无线通讯电路， 所述基建采样控制电路和所述车载检测控制 电。

6、路通过所述无线通讯电路通信连接。 5.如权利要求1至3任意一项所述的无线充电系统， 其特征在于， 所述无线充电系统还 包括位于基建侧的DC-DC电路， 所述DC-DC电路串联设置于所述PFC电路和逆变电路之间。 6.一种无线充电控制方法， 应用于无线充电系统， 该无线充电系统包括位于基建侧的 PFC电路、 逆变电路、 原边谐振网络及基建采样控制电路， 以及位于车载侧的副边谐振网络、 可控整流调节电路及车载检测控制电路； 其特征在于， 所述无线充电控制方法包括以下步 骤： 检测原副边谐振参数， 并根据检测的原副边谐振网络的谐振参数控制所述可控整流调 节电路工作， 以使所述原边谐振网络、 所述副边。

7、谐振网络谐振匹配； 检测所述可控整流调节电路输出的电压和/或电流， 并生成对应的检测信号和/或控制 信号； 根据所述车载检测控制电路输出的检测信号和/或控制指令， 调节所述PFC电路、 所述 逆变电路的输出电流和/或输出电压。 7.如权利要求6所述的无线充电控制方法， 其特征在于， 所述检测所述系统谐振网络的 谐振参数， 并根据检测的所述谐振参数控制所述可控整流调节电路工作， 以使所述原边谐 振网络、 所述副边谐振网络谐振匹配的步骤具体包括： 根据检测的所述系统谐振网络的谐振参数， 查表或计算出所述可控整流调节电路的工 作参数， 以使所述原边谐振网络、 所述副边谐振网络谐振匹配。 权利要求书 。

8、1/2 页 2 CN 110994811 A 2 8.如权利要求6所述的无线充电控制方法， 其特征在于， 所述检测所述系统谐振网络的 谐振参数， 并根据检测的所述谐振网络的谐振参数控制所述可控整流调节电路工作， 以使 所述原边谐振网络、 所述副边谐振网络谐振匹配的步骤具体包括： 连续调整所述可控整流调节电路的工作参数， 直至所述原边谐振网络、 所述副边谐振 网络谐振匹配。 9.如权利要求7或8所述的无线充电控制方法， 其特征在于， 所述工作参数包括所述可 控整流调节电路的占空比或者移相角度、 以及电压Ve和电流Ie的相位关系。 10.一种汽车无线充电装置， 其特征在于， 包括如权利要求1-5任。

9、意一项所述的无线充 电系统。 权利要求书 2/2 页 3 CN 110994811 A 3 无线充电系统、 控制方法及汽车无线充电装置 技术领域 0001 本发明涉及无线充电技术领域， 特别涉及一种无线充电系统、 控制方法及汽车无 线充电装置。 背景技术 0002 随着新能源的发展， 越来越多的汽车开始采用电动， 或者油电混合， 而在给电动汽 车充电时， 可以利用电磁感应的原理， 采样无线充电的方式充电。 0003 在实际应用中， 车底盘离地间隙会随载重、 胎压等因素而变化， 导致车载和基建之 间谐振不匹配。 并且， 不同的车辆或者同一车辆不同时刻， 所需要的充电电压/电流是不同 的， 无线充。

10、电系统需要按照车辆BMS指令满足车辆不同的充电电压/电流需求。 发明内容 0004 本发明的主要目的是提出一种无线充电系统、 控制方法及汽车无线充电装置， 旨 在实现无线充电系统的谐振网络的谐振匹配， 以及充电电压/电流可调。 0005 为实现上述目的， 本发明提出一种无线充电系统， 该无线充电系统包括： 0006 位于基建侧的PFC电路、 逆变电路、 原边谐振网络及基建采样控制电路； 0007 位于车载侧的副边谐振网络、 可控整流调节电路及车载检测控制电路； 其中， 所述 基建采样控制电路控制所述PFC电路对接入的交流电进行功率因素校正和整流， 并控制所 述逆变电路逆变成交流电后， 通过所述。

11、原边谐振网络、 副边谐振网络， 传输至所述可控整流 调节电路； 所述基建采样控制电路和所述车载检测控制电路通信连接， 0008 所述基建采样控制电路和/或所述车载检测控制电路根据所述车载检测控制电路 及所述基建采样控制电路检测的所述系统谐振网络的谐振参数， 调节所述可控整流调节电 路的工作参数， 以使所述原边谐振网络、 所述副边谐振网络谐振匹配； 以及检测所述可控整 流调节电路输出的电压和/或电流， 并生成对应的检测信号和/或控制指令； 0009 并根据所述车载检测控制电路输出的检测信号和/或控制指令， 控制调节所述PFC 电路、 所述逆变电路的输出电流和/或输出电压， 实现充电电压/电流可调。

12、。 0010 可选地， 所述基建采样控制电路还根据所述车载检测控制电路输出的检测信号 和/或控制指令， 控制调节所述逆变电路的移相角度， 以调节所述逆变电路的输出电流和/ 或输出电压。 0011 可选地， 所述无线充电系统还包括位于基建侧的DC-DC电路， 所述DC-DC电路串联 设置于所述PFC电路和逆变电路之间。 0012 可选地， 所述可控整流调节电路包括第一上桥臂开关、 第二上桥臂开关、 第一下桥 臂开关及第二下桥臂开关， 所述第一上桥臂开关与第一下桥臂开关串联以形成第一桥臂电 路， 所述第二上桥臂开关与第二下桥臂开关串联以形成第二桥臂电路。 0013 可选地， 所述无线充电系统还包括。

13、分设于基建侧和车载侧的无线通讯电路， 所述 基建采样控制电路和所述车载检测控制电路通过所述无线通讯电路通信连接。 说明书 1/11 页 4 CN 110994811 A 4 0014 本发明还提出一种无线充电控制方法， 适用于如上所述的无线充电系统， 该无线 充电系统包括位于基建侧的PFC电路、 逆变电路、 原边谐振网络及基建采样控制电路， 以及 位于车载侧的副边谐振网络、 可控整流调节电路及车载检测控制电路； 所述无线充电控制 方法包括以下步骤： 0015 检测原副边谐振参数， 并根据检测的原副边谐振网络的谐振参数控制所述可控整 流调节电路工作， 以使所述原边谐振网络、 所述副边谐振网络谐振。

14、匹配； 0016 检测所述可控整流调节电路输出的电压和/或电流， 并生成对应的检测信号和/或 控制指令； 0017 根据所述车载检测控制电路输出的检测信号和/或控制指令， 调节所述PFC电路、 所述逆变电路的输出电流和/或输出电压。 0018 可选地， 所述检测系统谐振网络的谐振参数， 并根据检测的所述系统谐振网络的 谐振参数控制所述可控整流调节电路工作， 以使所述原边谐振网络、 所述副边谐振网络谐 振匹配的步骤具体包括： 0019 根据检测的所述系统谐振网络的谐振参数， 查表或计算出所述可控整流调节电路 的工作参数， 以使所述原边谐振网络、 所述副边谐振网络谐振匹配。 0020 可选地， 所。

15、述检测系统谐振网络的谐振参数， 并根据检测的所述原副边谐振网络 的谐振参数控制所述可控整流调节电路工作， 以使所述原边谐振网络、 所述副边谐振网络 谐振匹配的步骤具体包括： 0021 连续调整所述可控整流调节电路的工作参数， 直至所述原边谐振网络、 所述副边 谐振网络谐振匹配。 0022 可选地， 所述工作参数包括所述可控整流调节电路的占空比或者移相角度、 以及 电压Ve和电流Ie的相位关系。 0023 本发明还提出一种汽车无线充电装置， 包括如所述的无线充电系统； 无线充电系 统包括： 0024 位于基建侧的PFC电路、 逆变电路、 原边谐振网络及基建采样控制电路； 0025 位于车载侧的副。

16、边谐振网络、 可控整流调节电路及车载检测控制电路； 其中， 所述 基建采样控制电路控制所述PFC电路对接入的交流电进行功率因素校正和整流， 并控制所 述逆变电路逆变成交流电后， 通过所述原边谐振网络、 副边谐振网络， 传输至所述可控整流 调节电路； 所述基建采样控制电路和所述车载检测控制电路通信连接， 0026 所述基建采样控制电路和/或所述车载检测控制电路根据所述车载检测控制电路 及所述基建采样控制电路检测的所述系统谐振网络的谐振参数， 调节所述可控整流调节电 路的工作参数， 以使所述原边谐振网络、 所述副边谐振网络谐振匹配； 以及检测所述可控整 流调节电路输出的电压和/或电流， 并生成对应。

17、的检测信号和/或控制指令； 0027 以及， 根据所述车载检测控制电路输出的检测信号和/或控制指令， 控制调节所述 PFC电路、 所述逆变电路的输出电流和/或输出电压， 实现充电电压/电流可调。 0028 本发明无线充电系统通过位于基建侧的基建采样控制电路控制PFC电路对接入的 交流电进行功率因素校正和整流， 并控制所述逆变电路逆变成交流电后， 通过所述原边谐 振网络、 副边谐振网络， 传输至车载侧的可控整流调节电路， 以及通过基建采样控制电路 和/或所述车载检测控制电路根据检测的原副边谐振网络的谐振参数调节所述可控整流调 说明书 2/11 页 5 CN 110994811 A 5 节电路的工。

18、作参数， 以使所述原边谐振网络、 所述副边谐振网络谐振匹配； 检测所述可控整 流调节电路输出的电压和/或电流， 并生成对应的检测信号和/或控制指令， 从而使基建采 样控制电路和所述车载检测控制电路通信连接， 并根据所述车载检测控制电路输出的检测 信号和/或控制指令， 控制调节所述PFC电路、 所述逆变电路的输出电流和/或输出电压。 本 发明可以满足电动汽车对充电电压/电流/功率的需求， 实现充电电压/电流可调， 以及实现 无线充电系统的谐振网络的谐振匹配， 解决谐振网络处于非谐振匹配状态， 影响到系统工 作特性的问题。 附图说明 0029 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 。

19、下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以 根据这些附图示出的结构获得其他的附图。 0030 图1为本发明无线充电系统一实施例的功能模块示意图； 0031 图2为本发明无线充电系统一实施例的电路模块示意图； 0032 图3为本发明无线充电系统另一实施例的电路模块示意图； 0033 图4为图3中可控整流调节电路的工作流程示意图； 0034 图5为图3中可控整流调节电路占空比调节波形图； 0035 图6为图3中可控整流调节电路中等效负载实部系数曲线图；。

20、 0036 图7为图3中可控整流调节电路中等效负载虚部系数曲线图； 0037 图8为图3中逆变电路移相调节效果图； 0038 图9为可控整流调节电路的等效电路图； 0039 图10为本发明无线充电控制方法一实施例的流程示意图。 0040 附图标号说明： 0041 0042 0043 本发明目的的实现、 功能特点及优点将结合实施例， 参照附图做进一步说明。 具体实施方式 0044 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 说明书 3/11 页 6 CN 110994811 A 6 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。

21、。 基 于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例， 都属于本发明保护的范围。 0045 需要说明， 若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、 下、 左、 右、 前、 后)， 则该方向性指示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。 0046 另外， 若本发明实施例中有涉及 “第一” 、“第二” 等的描述， 则该 “第一” 、“第二” 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。

22、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。 另外， 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。 0047 本发明提出一种无线充电系统。 0048 该无线充电系统的基建侧部分设置地表下， 而车载侧部分则设置于汽车上， 在进 行充电时， 驾驶员将汽车驾驶到指定位置上， 开启该无线充电系统便可进行充电。 电动汽车 无线充电主要利用电磁感应耦合的原理， 当原边谐振网络与副边谐振网络调整到统一谐振 频率时， 两个谐振。

23、网络产生共振， 能量从基建侧传输到车载侧， 将基建侧电网能量以非接触 的方式传递到车载侧电池， 实现无线充电。 然而在实际应用中， 车底盘离地间隙会随载重、 胎压等因素而变化， 同时每次停车都不能特别精准(在前后、 左右方向上有一定偏差)， 导致 每次松耦合变压器原副边线圈的相对物理位置可能不一样， 即每次停车松耦合变压器参数 可能会不一样， 从而影响到谐振网络的谐振匹配状态。 并且， 在实际应用中， 不同的车辆或 者同一车辆不同时刻， 所需要的充电电压/电流是不同的， 无线充电系统需要按照车辆BMS 指令满足车辆不同的充电电压/电流需求。 0049 为了解决上述问题， 参照图1至图3， 在本。

24、发明一实施例中， 该无线充电系统包括： 0050 位于基建侧的PFC电路110、 逆变电路120、 原边谐振网络130及基建采样控制电路 140； 0051 参照图1， 基于上述实施例中， 所述无线充电系统还进一步包括位于基建侧的DC- DC电路150， 所述DC-DC电路150串联设置于所述PFC电路110和逆变电路120之间。 0052 位于车载侧的副边谐振网络210、 可控整流调节电路220及车载检测控制电路230； 其中， 所述基建采样控制电路140控制所述PFC电路110对接入的交流电进行功率因素校正 及整流， 通过DC-DC电路150对直流进行变换并控制所述逆变电路120逆变成交流。

25、电后， 通过 所述原边谐振网络130、 副边谐振网络210， 传输至所述可控整流调节电路220； 0053 所述车载检测控制电路230和/或基建采样控制电路140， 根据获取的所述原副边 谐振网络的谐振参数， 调节所述可控整流调节电路220的工作参数， 以使所述原边谐振网络 130、 所述副边谐振网络210谐振匹配； 以及检测所述可控整流调节电路220输出的电压和/ 或电流， 并生成对应的检测信号和/或控制指令； 0054 所述基建采样控制电路140和所述车载检测控制电路230通信连接， 并根据所述车 载检测控制电路230输出的检测信号和/或控制指令， 控制调节所述PFC电路110、 逆变电路。

26、 120、 DC-DC电路150的输出电流和/或输出电压。 说明书 4/11 页 7 CN 110994811 A 7 0055 本实施例中， PFC电路110的输入是国标电网单相或三相电； PFC电路110可以由PFC 开关、 二极管、 电感等元器件来实现。 PFC电路110可以采用有源PFC电路110或者无源PFC电 路110来实现， PFC电路110可以是升压型PFC电路110， 或者降压型PFC电路110， 或者升降压 型PFC电路110。 PFC电路110将接入的交流电进行功率因素校正和整流， 整流后的直流电输 出至DC-DC电路150， 并进而接入到逆变电路120的输入端。 其中，。

27、 逆变电路120的输入电压和 输入电流在本文中定义为Vdc和Idc， 其中Vdc/Idc具备一定的调节范围， 其具体可以根据车 载侧的输出电流和输出电压进行调节。 0056 逆变电路120集成了四个功率开关管(S1S4)， 四个功率开关管组成两相逆变桥 电路。 其中， 各功率开关管可以采用MOS管或者IGBT来实现。 逆变电路120用于实现DC/AC转 换， 也即把直流电转换成高频交流电， 其工作频率为f， 全桥的中点电压/电流分别为Vin/ Iin， 等效阻抗为Zin。 0057 可以理解的是， 由于无线充电系统采用的是电磁感应原理进行能量传输， 其不可 避免会向外部发射一定功率的电磁场。 。

28、当无线充电系统在一定频率范围内变频工作时， 这 些频率范围内电磁场的基频或者高频辐射可能会对某些特定频率下的敏感公共信号产生 干扰。 为避免该情况， 可以使无线充电系统工作在特定的频率， 使该频率的基频或高频辐射 能够避开敏感信号频段， 也即本发明无线充电系统适用于定频无线充电。 0058 原边谐振网络130包括原边线圈Lp、 原边补偿网络131， 副边谐振网络210包括副边 线圈Ls、 副边补偿网络211， 其中， 原边线圈Lp和副边线圈Ls组成松耦合变压器， 以实现能量 的发送和接收， 两者的形状类型不限， 可以是圆形线圈、 矩形线圈、 D字型线圈等。 两个线圈 之间气隙较大， 具有漏感大。

29、、 励磁电感小的特点， 系统整体的功率因数很低。 为此， 原边谐振 网络130和副边谐振网络210还分别设置有原边补偿网络131和副边补偿网络211， 两者可以 由补偿电容和补偿电感组成， 可以是串联补偿电容或并联补偿电容等单器件补偿方式， 也 可以是LCL、 LCC等多器件组合补偿方式来实现。 松耦合变压器和两个补偿网络组成无线充 电系统的谐振网络， 该谐振网络处于谐振匹配状态时， 整个无线充电系统的功能(例如输出 功能大小、 输出电压/电流范围等)和性能(例如效率指标等)等具有较好的工作特性； 反之 则相反。 0059 参照图5， 图6， 图7， 可控整流调节电路220， 为开关型全桥整流。

30、电路， 用于将高频交 流电流转换成直流， 以及实现谐振网络调谐和输出特性调节。 全桥的中点电压/电流分别为 Ve/Ie， 等效阻抗为Re。 车载侧还设置有车载电池、 输出滤波电容Co、 阻抗匹配电阻， 以及用 电负载Rout等输出网络240。 0060 传统不控整流的Ve、 Ie波形如图5(a)所示， 此时Re大概估算如下： 0061 0062 本专利可控整流调节电路220工作Ve、 Ie波形如图5(b)所示时， 占空比D如图中标 识， 则此时的效阻抗为Re可以表示为： 0063 0064 如上式可知， 此时等效阻抗Re并不是纯阻性， 把其分解成实部和虚部如下所示： 说明书 5/11 页 8 。

31、CN 110994811 A 8 0065 0066 0067其中，为不控整流或同步整流时的等效负载， D为可控整流调节电路220的 占空比即此时Re相比不控整流/同步整流， 其纯阻性负载相当于引入系数kre(如图6所示)， 同时增加了一个系数为kim的虚部(如图7所示)。 通过调节不同的占空比D， 可以调节等效阻 抗的实部和虚部， 该实部及虚部和系统的谐振网络相连接， 相当于在原有谐振网络中串联 了一个可控谐振参数调节量， 同时具备调节输出电压/电流特性的功能。 0068 另如图5(b)所示， 此工作模式下的电流Ie相位超前电压Ve基波过零点， 为容性工 作状态， 电流Ie和电压Ve的相位大。

32、小为 D/2。 当然， 可控全桥除了图5(b)所述的容性工作 模式外， 还可以调节驱动和Ie过零点的相位， 即调节电压Ve和电流Ie的相位， 使可控全桥工 作在感性或阻性的状态下。 图5(c)中电压Ve基波过零点超前电流Ie过零点， 即可控整流模 块工作在感性模式， 此时电压Ve和电流Ie相位大小为 D/2； 图5(d)中电压Ve基波过零点 和电流Ie过零点重合， 即可控整流模块工作在阻性模式， 此时电压Ve和电流Ie相位大小为 0； 0069 因此通过上面描述， 通过调节可控整流调节电路220中点电压Ve和电流Ie的相位， 可以使可控整流模块工作在容性、 阻性或感性的工作模式下； 并通过调节。

33、占空比D， 可以调 节容值、 阻值或感值大小， 不仅能够实现输出特性的调节， 同时还能实现不同谐振参数的调 节， 并最终实现谐振网络的调节。 0070 可控整流调节电路220还可通过控制移相角度 ， 来调节谐振网络， 其具体调节方 式与调节占空比的方式相同的， 工作原理相同， 且实现的技术效果也相同。 因此， 通过调节 不同的移相角度 ， 可以调节等效阻抗的虚部和实部， 该虚部和系统的谐振网络相连接， 相 当于在原有谐振网络中串联了一个可控谐振参数调节量； 该实部的调节相当于对输出电 压/电流特性进行调节。 当原有谐振网络处于非谐振匹配状态时， 可以调节通过可控整流调 节电路220移相角度 或。

34、者占空比， 以及电压Ve和电流Ie相位关系的工作参数， 来调节等效 负载Re的实部和虚部， 使系统重新处于谐振匹配状态， 从而达到系统较优的工作特性。 0071 基建侧采样控制电路和车载检测控制电路230均包括采样电路和控制电路， 其中 采样电路可以采用电流互感器、 霍尔传感器等单独的器件， 或者由电阻、 电容等元件器组成 的检测电路来检测电流/电压， 控制电路可以采用DSP、 单片机、 FPGA等微处理器来实现， 以 实现对各自对应的电流、 电压等信号进行采样和对基建侧的PFC电路110、 DC-DC电路150、 逆 变电路120， 以及车载侧可控整流调节电路220进行相关的逻辑控制， 例如。

35、可以检测逆变电 路120的全桥中点电流Iin/电压Vin， 及其电压电流相位的采样量， 逆变电路120输入电压 Vdc、 电流Idc的采样量， 原边线圈Lp电流Ip的采样量； 系统输出电压Vout/电流Iout的采样 量， 可控整流调节电路220全桥中点电流Ie/电压Ve， 及其电压电流相位的采样量， 副边线圈 Ls电流Is， 或副边阻抗Zs相角的采样量。 0072 基建侧和车载侧的控制电路还可以通过原边线圈Lp、 副边线圈Ls来实现通讯连 接， 以将检测信号以及各自的工作状态进行传输， 以实现信号交互。 车载侧检测电路可以通 说明书 6/11 页 9 CN 110994811 A 9 过检测。

36、可控整流调节电路220的中点电压/电流， 查表或者计算以获取谐振参数， 还可以直 接检测当前松耦合变压器的参数(例如互感M， 或耦合系数K等)。 当然， 也可以通过原边Vin/ Iin相角量、 副边阻抗Zs相角的采样量、 副边变压器电流Is的大小(谐振匹配时， 无功最小， 电流最小)、 系统效率(谐振匹配时， 系统效率最高)等参数来获取谐振参数。 0073 在无线充电系统进行充电时， 车载检测控制电路230将车载侧的充电电压、 电流以 及功率等信息通过无线通信的方式发送到基建采样控制电路140， 基建采样控制电路140可 以根据当前的电网电压和所需要的充电电流通过基建侧的输出电压Vin或原边线。

37、圈电流 Ip， 来实现充电电流的控制。 0074 或者在无线充电系统进行充电时， 车载检测控制电路230根据车载侧的充电电压、 电流以及功率等信息， 计算或查表生成原边参数控制参考量(或连续调节得到)， 通过无线 通信的方式将原边参数控制参考量发送到基建采样控制电路140， 基建采样控制电路140按 照该参数控制参考量对原边参数进行控制调节并响应， 并实现充电电流的控制。 0075 本发明无线充电系统通过位于基建侧的基建采样控制电路140控制PFC电路110对 接入的交流电进行功率因素校正和整流， 通过DC-DC电路150对直流进行变换， 并控制所述 逆变电路120逆变成交流电后， 通过所述原。

38、边谐振网络130、 副边谐振网络210， 传输至车载 侧的可控整流调节电路220。 所述基建采样控制电路140和/或所述车载检测控制电路230根 据所述车载检测控制电路230及所述基建采样控制电路140检测的所述系统谐振网络的谐 振参数， 调节所述可控整流调节电路220的工作参数， 以使所述原边谐振网络130、 所述副边 谐振网络210谐振匹配； 所述基建采样控制电路140， 还检测所述可控整流调节电路220输出 的电压和/或电流， 并生成对应的检测信号和/或控制指令， 从而使基建采样控制电路140和 所述车载检测控制电路230通信连接， 并根据所述车载检测控制电路230输出的检测信号 和/或。

39、控制指令， 控制调节所述PFC电路110、 所述DC-DC电路150、 所述逆变电路120的输出电 流和/或输出电压， 实现充电电压/电流可调。 本发明可以满足电动汽车对充电电压/电流/ 功率的需求， 实现充电电压/电流可调， 以及实现无线充电系统的谐振网络的谐振匹配， 解 决谐振网络处于非谐振匹配状态， 影响到系统工作特性的问题。 0076 参照图1、 图2、 图8， 在一实施例中， 所述基建采样控制电路140还可根据控制需求 量， 控制调节所述逆变电路120的移相角度和/或控制指令， 以调节所述逆变电路120的输出 电流和/或输出电压。 0077 当逆变电路120工作在不移相不调占空比模式。

40、下， 其逆变电路120的输入电压可表 示为： 0078 0079 当全桥工作在移相模式下， 定义移相角度为 ， 则此时逆变电路120的输入电压为： 0080 0081 即通过控制移相角度 ， 相当于在原有输入电压基础上引入一个调节系数， 通过改 变不同移相角度下的调节系数值， 即可调节输入电压， 而在相同功率条件下， 对输入电压 Vin的调节， 可等效对输入电流Iin的调节。 也即可以调节逆变电路120的输出电流和/或输 出电压， 即可实现对可控整流桥电路的输出电压/输出电流的调节。 说明书 7/11 页 10 CN 110994811 A 10 0082 需要说明的是， 当逆变电路120采用。

41、移相控制模式， 而且逆变电路120中各功率开 关管采用MOS管时， 需使逆变全桥工作在软开关下。 0083 对与基建侧输出电压/输出电流的调节， 可以通过调节PFC电路110及DC-DC电路的 输出电压/输出电流来实现， 或者通过对逆变电路120进行移相控制来调节， 或者同时采用 三者进行调节， 此处不做限制。 0084 参照图4， 在一实施例中， 所述可控整流调节电路220包括第一上桥臂开关Q1、 第二 上桥臂开关Q2、 第一下桥臂开关Q3及第二下桥臂开关Q4， 所述第一上桥臂开关Q1与第一下 桥臂开关Q3串联以形成第一桥臂电路， 所述第二上桥臂开关Q2与第二下桥臂开关Q4串联以 形成第二桥。

42、臂电路。 0085 本实施例中， 第一上桥臂开关Q1、 第二上桥臂开关Q2、 第一下桥臂开关Q3及第二下 桥臂开关Q4组成两个桥臂电路， 并且两个桥臂电路共有2种工作模式： 同步/不控整流模式 和短路模式， 以电流Ie正半周为例， 分别如图4(a)和图4(b)所示。 如图4(a)所示， 当第一上 桥臂开关Q1、 第二下桥臂开关Q4导通时， Ie电流此时通过整流桥给负载供电， 此为同步整流 模式； 或者此时所有MOS关全部关断， 此时Ie电流通过MOS管体二极管给负载供电， 此为不控 整流模式； 当第一下桥臂开关Q3和第二下桥臂开关Q4同时导通时， Re相当于短路， 此时Ve为 零， 负载Rou。

43、t由电容Co提供能量； 负半周工作模式和正半周类似， 不再赘述。 0086 参照图4， 在调节占空比工作模式下， 每个桥臂上下管驱动互补， 防止直通， 主要通 过调节驱动高电平导通时间。 定义中第二下桥臂开关Q4和第一下桥臂开关Q3同时导通时间 和一个开关周期的比值为D， 其中T为一个系统开关周期。 则每个开关周期内， 会有2个DT时 间内可控整流电路短路。 占空比D的取值范围为00.5。 当占空比D0时， 第一上桥臂开关 Q1和第二下桥臂开关Q4在等效电流Ie正半周内导通； 第一下桥臂开关Q3和第二上桥臂开关 Q2在等效电流Ie负半周内导通， 此时电路为同步整流， 效果和不控整流类似。 当占。

44、空比D 0.5时， 即第一下桥臂开关Q3和第二下桥臂开关Q4持续导通， 此时相当于短路， 理论上会有 最大虚部， 所有能量转成无功， 无任何电流输出到负载Rout侧。 0087 而在移相工作模式下， 每个MOS管驱动都保持在0.5， 每个桥臂上下管驱动互补， 防 止直通。 其短路状态有2种可能工作模式： 第一上桥臂开关Q1第二上桥臂开关Q2同时导通工 作， 第一下桥臂开关Q3和第二下桥臂开关Q4同时导通工作。 在此时时间段内等效负载Re相 当于短路， 松耦合变压器副边接收到能量不能传递到负载Rout， 负载由电容Co供电； 在其他 工作时段时， 二极管导通， Ve被输出电压钳位， 松耦合变压器。

45、接收到能量传递到负载， 并给 输出电容Co充电。 0088 可以理解的是， 本实施例中移相控制时的工作特性调节占空比D类似， 工作原理相 同， 功能等效， 此处不再赘述。 因此可以通过调节移相角度或者调节占空比来实现等效负载 Re实部和虚部的调节， 实现输出负载特性和谐振网络调谐的能力。 0089 可以理解的是， 在实际工程应用中， 也可以采用同时调节移相和占空比的方法， 功 能相同， 在此不再赘述。 0090 还可以理解的是， 可控整流调节电路220以采用4个开关管组成的全桥电路为例进 行说明， 但是并不意味着本发明仅如实施例所展示， 包括但不限于一些常用的电路拓扑如 图9所示， 这些电路拓。

46、扑通过一定控制算法都可以实现等效负载Re可调。 0091 参照图1至图3， 在一实施例中， 所述无线充电系统还包括分设于基建侧和车载侧 说明书 8/11 页 11 CN 110994811 A 11 的无线通讯电路(图未示出)， 所述基建采样控制电路140和所述车载检测控制电路230通过 所述无线通讯电路通信连接。 0092 本实施例中， 无线通讯电路可以是副边线圈Ls和原边线圈Lp组成的耦合电路， 车 载检测控制电路230可以通过副边线圈Ls将充电电压、 电流以及功率等信息或者控制需求 量发射至基建采样控制电路140。 基建采样控制电路140通过控制PFC电路110和/或DC-DC电 路和/。

47、或逆变电路120调节输出电压， 实现对变压器的原边线圈电流的调节。 无线通讯电路 还可以采用WIFI模块、 射频模块、 蓝牙模块等可用于实现信号的接收和发送的无线通讯电 路。 0093 参照图1至图3， 在一实施例中， 所述无线充电系统还包括电池管理器(图未示出)， 所述电池管理器与可控整流调节电路220的输出端连接。 0094 电池管理器即BMS(Battery Management System， 电池管理系统)， 用于对电池的 电量、 电压及电流进行检测和管理， 并与车载检测控制电路230连接， 以将工作参数输出至 车载检测控制电路230， 车载检测控制电路230则可以根据电池管理器检测。

48、的工作参数， 产 生相应的检测信号或控制指令至基建采样控制电路140， 以实现基建侧输出电压/输出电流 的调节与输出。 电池管理器提高了整了汽车无线充电系统的自动化水平。 0095 本发明还提出一种无线充电控制方法， 适用于如上所述的无线充电系统， 该无线 充电系统包括位于基建侧的PFC电路、 逆变电路、 原边谐振网络及基建采样控制电路， 以及 位于车载侧的副边谐振网络、 可控整流调节电路及车载检测控制电路； 参照图10， 所述无线 充电控制方法包括以下步骤： 0096 步骤S100、 检测原副边谐振网络的谐振参数， 并根据检测的原副边谐振网络的谐 振参数控制所述可控整流调节电路工作， 以使所。

49、述原边谐振网络、 所述副边谐振网络谐振 匹配； 0097 谐振参数可以通过检测可控整流调节电路的中点电压/电流， 查表或者计算以获 取， 还可以直接检测当前松耦合变压器的参数(例如互感M， 或耦合系数K等)来获得。 当然， 也可以通过原边Vin/Iin相角量、 副边阻抗Zs相角的采样量、 副边变压器电流Is的大小(谐 振匹配时， 无功最小， 电流最小)、 系统效率(谐振匹配时， 系统效率最高)等参数来获取谐振 参数。 0098 可控整流调节电路全桥的中点电压/电流分别为Ve/Ie， 等效阻抗为Re。 车载侧还 设置有车载电池、 输出滤波电容Co、 阻抗匹配电阻， 以及用电负载等Rout。 当可。

50、控整流调节 电路工作Ve、 Ie波形如图5(b)所示时， 此时的效阻抗为Re可以表示为： 0099 0100 如上式可知， 此时等效阻抗Re并不是纯阻性， 把其分解成实部和虚部如下所示： 0101 0102 0103其中，为不控整流或同步整流时的等效负载， D为可控整流调节电路的占 说明书 9/11 页 12 CN 110994811 A 12 空比即此时Re相比不控整流/同步整流， 其纯阻性负载相当于引入系数kre， 同时增加了一个 系数为kim的虚部。 通过调节不同的占空比D， 可以调节等效阻抗的实部和虚部， 该实部及虚 部和系统的谐振网络相连接， 相当于在原有谐振网络中串联了一个可控谐振。