车载充电设备、充电方法和车辆与流程

1.本公开涉及车辆充电技术领域，尤其涉及一种车载充电设备、充电方法和车辆。


背景技术：

2.为了节约能源，减少环境污染，电动车辆被大力推广，由于无线充电技术可以解决传统传导式充电面临的接口限制以及安全问题，因此逐渐发展成为电动汽车充电的主要方式。无线充电技术中高压快充能够加大充电功率，缩短充电时间，提升车辆用户体验，但是目前，并不是所有的充电桩都能够提供高压快充服务。


技术实现要素：

3.为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种车载充电设备、充电方法和车辆。
4.根据本公开实施例的第一方面，提供一种车载充电设备，包括：多个充电模块和控制模块，所述充电模块包括副边绕组和整流桥；
5.所述控制模块，与所述充电模块连接，用于在车辆充电前获取本次充电待用的目标充电电压，并根据所述目标充电电压控制所述多个充电模块并联或者串联；
6.所述副边绕组，与所述整流桥连接，用于在与充电装置上的原边绕组处于预设距离范围内的情况下，与所述原边绕组互感，感应出副边交流电；
7.所述整流桥，用于将所述副边交流电转换为直流电为待充电电池充电。
8.可选地，所述控制模块，用于在确定所述目标充电电压为第一目标电压的情况下，控制所述多个充电模块并联。
9.可选地，所述控制模块，用于在确定所述目标充电电压为第二目标电压的情况下，控制所述多个充电模块串联，所述第一目标电压小于所述第二目标电压。
10.可选地，所述多个副边绕组的匝数相同，所述第二目标电压为所述第一目标电压的预设倍。
11.可选地，所述充电模块还包括谐振补偿网络，所述谐振补偿网络的一端连接所述副边绕组的输出端，另一端连接所述整流桥的输入端，所述整流桥的输出端作为所述充电模块的输出端；
12.所述谐振补偿网络，用于提供补偿电压；
13.所述控制模块，用于在确定所述目标充电电压为第一目标电压的情况下，控制所述多个充电模块的输出端并联，或者，在确定所述目标充电电压为第二目标电压的情况下，控制所述多个充电模块的输出端串联。
14.可选地，所述整流桥包括第一桥臂和第二桥臂，所述第一桥臂的中点引出线与所述第二桥臂的中点引出线作为所述整流桥的输入端，所述第一桥臂的第一端和所述第二桥臂的第一端共接形成所述整流桥的正极输出端，所述第一桥臂的第二端和所述第二桥臂的第二端共接形成所述整流桥的负极输出端，所述整流桥的正极输出端和所述整流桥的负极输出端形成所述整流桥的输出端。
15.可选地，所述第一桥臂和所述第二桥臂均由两个开关组件串联形成，所述开关组件包括一个或多个并联的开关管或二极管。
16.可选地，所述充电模块还包括滤波电路，所述滤波电路的一端连接所述整流桥的输出端，另一端作为所述充电模块的输出端。
17.可选地，所述车载充电设备还包括通信模块，所述通信模块与所述控制模块连接；
18.所述通信模块，用于通过无线通信的方式接收所述充电装置发送的所述目标充电电压，并将所述目标充电电压发送至所述控制模块；
19.所述控制模块，用于接收所述通信模块发送的所述目标充电电压。
20.根据本公开实施例的第二方面，提供一种充电方法，应用于车载充电设备，所述方法包括：
21.获取目标充电电压；
22.根据所述目标充电电压控制所述多个充电模块并联或者串联，以为所述车辆中的待充电电池充电。
23.可选地，所述根据所述目标充电电压控制所述多个充电模块并联或者串联，以为所述车辆中的待充电电池充电，包括：
24.在确定所述目标充电电压为第一目标电压的情况下，控制所述多个充电模块并联；或者，
25.在确定所述目标充电电压为第二目标电压的情况下，控制所述多个充电模块串联。
26.根据本公开实施例的第三方面，提供一种车辆，所述车辆包括以上第一方面所述的车载充电设备。
27.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
28.通过提供一种车载充电设备，包括：多个充电模块和控制模块，所述充电模块包括副边绕组和整流桥，所述控制模块，能够在车辆充电前获取本次充电待用的目标充电电压，并能够根据所述目标充电电压控制所述多个充电模块并联或者串联后向该待充电电池充电，能够根据充电桩能够提供的目标充电电压，调整所述多个充电模块的连接方式，从而能够有效适应多种充电电压的充电桩，有利于提升现有充电桩的利用率。
29.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
30.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
31.图1是本公开一示例性实施例示出的一种无线充电原理示意图；
32.图2是本公开一示例性实施例示出的一种车载充电设备的框图；
33.图3是本公开一示例性实施例示出的一种车载充电设备的电路示意图；
34.图4是本公开一示例性实施例示出的另一种车载充电设备的电路示意图；
35.图5是本公开一示例性实施例示出的一种车载充电设备的电路图；
36.图6是根据本公开图2所示实施例示出的一种车载充电设备的框图；
37.图7是本公开一示例性实施例示出的一种整流桥的示意图；
38.图8是本公开一示例性实施例示出的一种充电方法的流程图；
39.图9是本公开一示例性实施例示出的一种车辆的框图。
具体实施方式
40.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
41.在详细介绍本公开的具体实施方式之前，首先对本公开的应用场景进行以下说明，本公开可以应用于电动车辆的无线充电过程中，目前相关技术中的无线充电过程如图1所示，图1是本公开一示例性实施例示出的一种无线充电原理示意图，在充电装置(例如，充电桩)中通过功率因数校正电路(power factor correction，缩写pfc)将电网提供的交流电转换为直流电后，通过逆变模块inv和第一谐振补偿网络向变压器的原边绕组提供低压的交流电，再通过该原边绕组(充电桩的发射端)与车辆中的副边绕组(接收端)处于预设距离范围内的情况下，感应出高压交流电，该高压交流电通过第二谐振补偿网络和该整流模块conv后形成高压直流电为车辆中的高压电池充电，在充电过程中充电装置通过车辆侧的通信单元向充电装置侧的通信单元发送充电参数要求，充电装置侧的通信单元向车辆侧通信单元发送当前电压、电流、功率参数，以根据该充电参数调整逆变模块inv和整流模块conv的输出电压和/或电流，以满足高压电池的充电需求。通常为了缩短车辆充电用时，常用的手段是提高充电电压，使用高电压的电池。例如从400v提高至800v甚至更高，但是目前，并不是所有的充电桩都能够提供800v的高压快充服务，有很多的充电桩仅能提供400v的充电服务，目前400v发射端仅能给400v电池充电，而400v发射端没办法给800v电池充电；800v发射端仅能给800v电池充电，而800v发射端没办法给400v电池充电，而且800v电池车端通常选用1200v耐压的开关管，也会抬高车辆制造成本。
42.为了解决上述技术问题，本公开提供一种车载充电设备、充电方法和车辆，该车载充电设备包括：多个充电模块和控制模块，所述充电模块包括副边绕组和整流桥，所述控制模块，能够在车辆充电前获取本次充电待用的目标充电电压，并能够根据所述目标充电电压控制所述多个充电模块并联或者串联后向该待充电电池充电，能够根据充电桩能够提供的目标充电电压，调整所述多个充电模块的连接方式，从而能够有效适应多种充电电压的充电桩，有利于提升现有充电桩的利用率，也有助于降低车辆制造成本，提升车辆用户体验。
43.图2是本公开一示例性实施例示出的一种车载充电设备的框图；如图2所示，该车载充电设备包括：多个充电模块101和控制模块102，所述充电模块101包括副边绕组1011和整流桥1012；
44.所述控制模块102，与所述充电模块101连接，用于在车辆充电前获取本次充电待用的目标充电电压，并根据所述目标充电电压控制所述多个充电模块101并联或者串联；
45.所述副边绕组1011，与所述整流桥1012连接，用于在与充电装置上的原边绕组处于预设距离范围内的情况下，与所述原边绕组互感，感应出副边交流电；
46.所述整流桥1012，用于将所述副边交流电转换为直流电为待充电电池充电。
47.其中，多个充电模块101可以包括2个或2个以上充电模块101，所述多个充电模块101并联是指所述多个充电模块101的正极输出端共接，所述多个充电模块101的负极输出端共接，例如，一个车载充电设备包括两个充电模块，一个为第一充电模块，另一个为第二充电模块，该第一充电模块中的整流桥由开关管q1至开关管q4形成，第二充电模块中的整流桥由开关管q5至开关管q8形成，第一充电模块中的整流桥的输出端作为该第一充电模块的输出端，该第二充电模块中的整流桥的输出端作为该第二充电模块的输出端，如图3所示，图3是本公开一示例性实施例示出的一种车载充电设备的电路示意图，第一充电模块的正极输出端与第二充电模块的正极输出端共接，第一充电模块的负极输出端与第二充电模块的负极输出端共接。
48.所述多个充电模块101串联为所述多个充电模块101中每个充电模块101的正极输出端连接另一个充电模块101的负极输出端，例如，该车载充电设备包括两个充电模块，其中一个为第一充电模块，另一个为第二充电模块的情况下，所述第一充电模块的负极与所述第二充电模块的正极连接，所述第二充电模块的负极连接所述待充电电池的负极，所述第一充电模块的正极连接所述待充电电池的正极，如图4所示，图4是本公开一示例性实施例示出的另一种车载充电设备的电路示意图，在该图4中，该第一充电模块中的整流桥由二极管d1至二极管d4形成，第二充电模块中的整流桥由二极管d5至二极管d8形成，第一充电模块中的整流桥的输出端作为该第一充电模块的输出端，该第二充电模块中的整流桥的输出端作为该第二充电模块的输出端。这里需要指出的是，本公开中整流桥中开关管的控制方法可以是现有技术中的车载充电系统中的任一控制，该开关管的控制过程不属于本公开的发明点，因此，本公开对此不作限定。
49.另外，还需要说明的是，控制模块102可以通过使设置在充电模块101的正极输出端和负极输出端的自控开关闭合，实现多个充电模块101并联或串联。例如，图5是本公开一示例性实施例示出的一种车载充电设备的电路图，如图5所示，所述第一充电模块的正极端与待充电电池的正极之间设置第一自控开关s1，在所述第一充电模块的负极端与所述第二充电模块的正极输出端设置第二自控开关s2，在所述第二充电模块的负极输出端与所述待充电电池的负极之间设置第三自控开关s3，并在所述第一充电模块的负极端与所述待充电电池的负极之间设置第四自控开关s4，在所述第二充电模块的正极输出端与所述待充电电池的正极之间设置第五自控开关s5；在控制所述第一充电模块与所述第二充电模块串联时，可以控制第一自控开关s1、第二自控开关s2和第三自控开关s3闭合，在控制所述第一充电模块与所述第二充电模块并联时，可以控制第一自控开关s1、第三自控开关s3闭合、第四自控开关s4以及第五自控开关s5闭合。
50.以上技术方案，能够在车辆充电前获取本次充电待用的目标充电电压，并能够根据所述目标充电电压控制所述多个充电模块并联或者串联后向该待充电电池充电，能够根据充电桩能够提供的目标充电电压，调整所述多个充电模块的连接方式，从而能够有效适应多种充电电压的充电桩，有利于提升现有充电桩的利用率，也有助于提升车辆用户体验。
51.可选地，所述控制模块102，用于在确定所述目标充电电压为第一目标电压的情况下，控制所述多个充电模块并联。
52.可选地，所述控制模块102，用于在确定所述目标充电电压为第二目标电压的情况
下，控制所述多个充电模块串联，所述第一目标电压小于所述第二目标电压。
53.可选地，所述多个副边绕组的匝数相同，所述第二目标电压为所述第一目标电压的预设倍。
54.示例地，在该第一目标电压为200v的情况下，该第二目标电压可以是400v、600v或者800v等，在该第一目标电压为400v的情况下，该第二目标电压可以是800v或1200v，在该第一目标电压为600v的情况下，该第二目标电压可以是1200v或1800v。以上示例中的举例仅用于示例性说明在多个副边绕组的匝数相同的情况下，第二目标电压与所述第一目标电压的关系，并不用于限定具体的保护范围。
55.需要说明的是，通过多个充电模块串联的方式实现以第二目标电压向待充电电池充电与采用一个工作电压更高的充电模块向待充电电池充电相比，通过多个充电模块串联的方式所需的每个电子器件的工作电压更低，损耗更小，电量传输效率更高。例如，800v发射端给800v接收端充电，将一个高工作电压的充电模块(例如工作电压800v的充电模块)转化成2个低工作电压的充电模块(工作电压400v的充电模块)做串联，可以将该800v的充电模块中的副边绕组a拆分为与副边绕组a线圈横截面积相同，匝数为副边绕组a一半的2个副边绕组b，若拆分前副边绕组a流过的电流为i，电阻为r，则2个副边绕组b的总损耗为：(i)2·
0.5
·
r+(i)2·
0.5
·
r＝i2·
r，而副边绕组a的损耗也为i2·
r，也就是说，两个副边绕组b与副边绕组a的损耗相同，且导线用量和铜重并没有增加，没有影响线圈成本；但是，副边绕组a中连接的开关管、二极管等电子器件均需满足工作电压800v(耐压为1200v的器件)，而副边绕组b中连接的电子器件工作电压400v(耐压为600～650v)的器件，这不仅不会增加损耗，还能够有效降低整个充电模块中元器件的损耗，有利于提升充电过程的充电效率，并且由于高耐压的电子器件售价一般更高，因此也能够有效降低生产成本。
56.示例地，在通过800v发射端给800v接收端充电时，若每个充电模块的接收端的工作电压为400v，则可以使两个充电模块的输出端串联，从而能够通过800v的发射端充电，若采用400v的发射端，则可以使两个充电模块并联，从而实现采用400v的发射端充电。在通过400v发射端给800v接收端充电时，可以使用2个两个工作电压为400v的充电模块的输出端串联实现，而且2个400v工作电压的充电模块串联，比采用一个800v工作电压的充电模块，损耗低，元器件成本低，充电效率高。
57.需要说明的是，采用两个充电模块并联的方式向待充电电池充电，采用一个工作电压更高的充电模块向待充电电池充电相比，通过两个充电模块并联的方式损耗更小，散热效果更好。例如，400v发射端给400v的接收端充电，采用两个充电模块(工作电压400v)并联的方式，即使用2个副边绕组d做并联，与采用一个副边绕组c(工作电压400v)相比，副边绕组c可以被拆分为与副边绕组d长度相同、匝数相同，线圈横截面积为副边绕组c一半的2个副边绕组d，若拆分前副边绕组c流过的电流为i，电阻为r，则2个副边绕组d的总损耗为：(0.5
·
i)2·
2r+(0.5
·
i)2·
2r＝i2·
r，而副边绕组c的损耗也为i2·
r，也就是说，两个副边绕组d与副边绕组c的损耗相同，且导线用量和铜重并没有增加，没有影响线圈成本；两个绕组的散热面积大，总热量均摊，散热效果更好。
58.图6是根据本公开图2所示实施例示出的一种车载充电设备的框图；如图6所示，所述充电模块还包括谐振补偿网络1013，所述谐振补偿网络1013的一端连接所述副边绕组1011的输出端，另一端连接所述整流桥1012的输入端，所述整流桥1012的输出端作为所述
充电模块的输出端；
59.所述谐振补偿网络1013，用于提供补偿电压；
60.所述控制模块102，用于在确定所述目标充电电压为第一目标电压的情况下，控制所述多个充电模块的输出端并联，或者，在确定所述目标充电电压为第二目标电压的情况下，控制所述多个充电模块的输出端串联。
61.其中，所述谐振补偿网络1013可以包括电感l和/或电容c，在所述谐振补偿网络包括电感l和电容c时，所述电感l与电容c可以串联，也可以并联。
62.可选地，所述整流桥1012包括第一桥臂和第二桥臂，所述第一桥臂的中点引出线与所述第二桥臂的中点引出线作为所述整流桥的输入端，所述第一桥臂的第一端和所述第二桥臂的第一端共接形成所述整流桥的正极输出端，所述第一桥臂的第二端和所述第二桥臂的第二端共接形成所述整流桥的负极输出端，所述整流桥的正极输出端和所述整流桥的负极输出端形成所述整流桥的输出端。
63.一种可能的实施方式中，所述第一桥臂和所述第二桥臂均由两个开关组件串联形成，所述开关组件包括一个或多个并联的开关管，所述开关管为igbt，mosfet等。
64.示例地，如图7所示，图7是本公开一示例性实施例示出的一种整流桥的示意图；在该图7中每个开关组件由2个mosfet管并联形成，这样，能够进一步减小对每个mosfet管的损耗要求，从而能够进一步提升功率。
65.另一种可能的实施方式中，所述第一桥臂和所述第二桥臂的均由上半桥臂和下半桥臂组成，所述下半桥臂和所述下半桥臂均由多个二极管并联形成。
66.可选地，所述充电模块101还包括滤波电路1014，所述滤波电路的一端连接所述整流桥1012的输出端，另一端作为所述充电模块101的输出端。
67.可选地，所述车载充电设备还包括通信模块103，所述通信模块103与所述控制模块102连接；
68.所述通信模块103，用于通过无线通信的方式接收所述充电装置发送的所述目标充电电压，并将所述目标充电电压发送至所述控制模块102；
69.所述控制模块102，用于接收所述通信模块103发送的所述目标充电电压。
70.其中，该通信模块102可以是无线通信技术(wifi)，也可以是蓝牙通信，还可以是现有技术中其他无线网络通信方式。
71.以上技术方案，能够在车辆充电前获取本次充电待用的目标充电电压，并能够根据所述目标充电电压控制所述多个充电模块并联或者串联后向该待充电电池充电，能够根据充电桩能够提供的目标充电电压，调整所述多个充电模块的连接方式，从而能够有效适应多种充电电压的充电桩，有利于提升现有充电桩的利用率，也有助于降低车辆制造成本，提升车辆用户体验。
72.本公开另一示例性实施例中提供一种车辆，所述车辆包括以上图2至图图7任一所述的车载充电设备。
73.图8是本公开一示例性实施例示出的一种充电方法的流程图；如图8所示，该充电方法，应用于图2至图7任一所述的车载充电设备，所述方法包括：
74.步骤501，获取目标充电电压；
75.步骤502，根据该目标充电电压控制所述多个充电模块并联或者串联，以为所述车
辆中的待充电电池充电。
76.其中，在确定该目标充电电压为第一目标电压的情况下，控制所述多个充电模块并联；或者，在确定该目标充电电压为第一目标电压的情况下，控制所述多个充电模块并联。
77.以上技术方案，能够在车辆充电前获取本次充电待用的目标充电电压，并能够根据所述目标充电电压控制所述多个充电模块并联或者串联后向该待充电电池充电，能够根据充电桩能够提供的目标充电电压，调整所述多个充电模块的连接方式，从而能够有效适应多种充电电压的充电桩，有利于提升现有充电桩的利用率，也有助于提升车辆用户体验。
78.参阅图9，图9是本公开一示例性实施例示出的一种车辆的框图。例如，车辆600可以是混合动力车辆，也可以是非混合动力车辆、电动车辆、燃料电池车辆或者其他类型的车辆。车辆600可以是自动驾驶车辆、半自动驾驶车辆或者非自动驾驶车辆。
79.参照图6，车辆600可包括各种子系统，例如，信息娱乐系统610、感知系统620、决策控制系统630、驱动系统640以及计算平台650。其中，车辆600还可以包括更多或更少的子系统，并且每个子系统都可包括多个部件。另外，车辆600的每个子系统之间和每个部件之间可以通过有线或者无线的方式实现互连。
80.在一些实施例中，信息娱乐系统610可以包括通信系统，娱乐系统以及导航系统等。感知系统620可以包括若干种传感器，用于感测车辆600周边的环境的信息。例如，感知系统620可包括全球定位系统(全球定位系统可以是gps系统，也可以是北斗系统或者其他定位系统)、惯性测量单元(inertial measurement unit，imu)、激光雷达、毫米波雷达、超声雷达以及摄像装置。决策控制系统630可以包括计算系统、整车控制器、转向系统、油门以及制动系统。驱动系统640可以包括为车辆600提供动力运动的组件。在一个实施例中，驱动系统640可以包括引擎、能量源、传动系统和车轮。引擎可以是内燃机、电动机、空气压缩引擎中的一种或者多种的组合。引擎能够将能量源提供的能量转换成机械能量。
81.车辆600的部分或所有功能受计算平台650控制。计算平台650可包括至少一个处理器651和存储器652，处理器651可以执行存储在存储器652中的指令653。
82.处理器651可以是任何常规的处理器，诸如商业可获得的cpu。处理器还可以包括诸如图像处理器(graphic process unit，gpu)，现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)、片上系统(system on chip，soc)、专用集成芯片(application specific integrated circuit，asic)或它们的组合。
83.存储器652可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(sram)，电可擦除可编程只读存储器(eeprom)，可擦除可编程只读存储器(eprom)，可编程只读存储器(prom)，只读存储器(rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
84.除了指令653以外，存储器652还可存储数据，例如道路地图，路线信息，车辆的位置、方向、速度等数据。存储器652存储的数据可以被计算平台650使用。
85.在本公开实施例中，处理器651可以执行指令653，以完成上述的充电方法的全部或部分步骤。
86.本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性
变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
87.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。