CN104143845B - 用于电动汽车的无线充电检测*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于电动汽车的无线充电检测***，包括:电能提供装置、电能接收装置和电池管理器，其中所述电能提供装置与所述充电站相连，所述电能接收装置和所述电池管理器位于所述电动汽车上，所述电能提供装置用于利用电磁感应向所述电能接收装置传输电能；所述电能接收装置，所述电能接收装置位于所述电动汽车之上，用于将所述电能提供装置提供的电能进一步传输至所述电动汽车的车载动力电池，以及在进入无线充电流程后，实时进行自检，如果检测存在故障，则向所述电池管理器发送故障信号；所述电池管理器，用于在接收到所述故障信号后断开所述无线充电回路以停止无线充电。本发明以提高充电设备的安全可靠性和使用寿命。

Description

用于电动汽车的无线充电检测***

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种用于电动汽车的无线充电检测***。

背景技术

随着新能源汽车，特别是电动汽车或者混合动力汽车的不断推广，新能源汽车与我们的日常生活已经日益相关。目前电动汽车的充电方式主要是有线充电方式，但是常规的有线充电方式存在很多不足之处，而无线充电方式可以弥补这些不足。

目前无线充电已开始在某些小功率充电领域得到应用，例如手机充电。但是，用于电动汽车充电的大功率无线充电设备目前还处于起步阶段，还存在很多不足之处，例如***检测功能较少、控制策略不完善、充电功率不能根据车载动力电池的状态而更改等。另外，相对于手机的小功率充电，用于电动车的大功率充电对安全性的要求更高。但是现有的对电动汽车的无线充电方案还不具有完善的监测功能，并且，无法实时的检测***中各部件的运行情况和各部件的电气参数。并且，现有的对电动汽车的无线充电方案还不能向电动汽车提供保护措施，以及无法根据车在动力电池的信息改变充电功率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种用于电动汽车的无线充电检测***，该***可以提高充电设备的安全可靠性和使用寿命。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种用于电动汽车的无线充电检测***，包括：电能提供装置、电能接收装置和电池管理器，其中所述电能提供装置与所述充电站相连，所述电能接收装置和所述电池管理器位于所述电动汽车上，所述电能提供装置用于利用电磁感应向所述电能接收装置传输电能；所述电能接收装置，所述电能接收装置位于所述电动汽车之上，用于将所述电能提供装置提供的电能进一步传输至所述电动汽车的车载动力电池，以及在进入无线充电流程后，实时进行自检，如果检测存在故障，则向所述电池管理器发送故障信号；

所述电池管理器，用于在接收到所述故障信号后断开所述无线充电回路以停止无线充电。

根据本发明实施例的用于电动汽车的无线充电检测***，可提高电动车在充电时的安全性和可靠性。本发明实施例的用于电动汽车的无线充电检测***的检测包括车载电池温度检测、电压检测、电压采样线断线检测、温度采样线断线检测、高压***绝缘监测、发射端设备检测、接收端设备检测、电流监测、无线充电ECU故障等多种检测，具有较高的安全性。在充电开始时和过程中，只要出现故障，无线充电***即可根据故障信息进行处理。此外，采用本发明实施例的无线充电检测***便于无线充电***的维修，便于找出故障原因，给售后维护提供了便利。采用本发明实施例的无线充电检测***还可以提高无线充电***的使用寿命。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的用于电动汽车的无线充电***的示意图；

图2为图1中的无线充电***的电能转换原理图；

图3为据本发明实施例的无线充电***的通讯网络示意图；

图4为根据本发明实施例的对电动汽车进行无线充电的充电准备阶段的控制流程图；

图5为根据本发明实施例的对电动汽车进行无线充电阶段的控制流程图；

图6为根据本发明实施的用于电动过汽车的无线充电检测***的示意图；

图7为根据本发明实施例的电池温度和电压监控示意图；

图8为根据本发明实施例的无线充电发射端和接收端故障检测示意图；

图9为根据本发明实施例的动力电池漏电检测的示意图；

图10为根据本发明实施例的动力电池漏电检测的原理图；以及

图11为根据本发明实施例的无线充电***检测***的控制流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，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“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。

下面首先参考图1至图5对用于电动汽车的无线充电***进行描述。

具体地，用于电动汽车的无线充电***可以根据电磁感应原理，通过装在充电站的一次线圈向装在车上的二次线圈传输电能，以实现对车载电池进行充电。这种方式可以提高充电设备的可靠性、安全性和使用寿命。

为了实现无线充电，充电站和电动车上必须安装配套的设备，发射端与接收端之间通过无线通讯协议进行信息交互，通讯协议的内容包括身份识别、电池信息、充电控制信号、安全保护信号等。电动汽车上充电接收端必须可以检测到附近的充电发射端，发射端也能够检测到附近的接收端。其中，发射端即为电能提供端，接收端即为电能接收端。

如图1所示，无线充电***主要包括主服务器900、安装在充电站的发射端设备100、供电设备和安装在电动车上接收设备200、电池管理器300、车载动力电池402、高压配电箱401、仪表700和仪表无线充电开关800等。其中，充电控制策略和无线充电***需要配套使用，充电控制策略主要描述的是给电动车电池充电的具体操作流程。

充电控制策略包括：电动汽车必须在停车状态下才允许充电；车载动力电池402必需满足无线充电的条件才允许进行充电；车载无线充电设备安装在车底，充电站无线充电设备安装在地面上；主服务器900通过专用网络与站台发射端设备100通讯；车载无线充电设备和充电站无线充电设备需要对齐；需由用户决定是否需要充电；充电方式为无线充电，发射端和接收端通过电磁感应实现电能的传输；无线充电***具有完善的安全监测功能，并可根据车载电池状态改变充电功率。

其中，停车充电是指整车挂在P档或N档，整车的其它高压用电设备也能同时工作，除电机以外。在无线充电过程中，不响应档位信号的更改。

下面再对无线充电***中的各个设备的功能进行描述。

具体地，充电站的发射端设备100是指安装在充电站站台的无线充电设备，发射端设备100通过电磁感应把能量传输到安装在电动车上接收设备200。电动车上接收设备主要是指车载无线充电ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）。其中，车载无线充电ECU可以通过无线信号与发射端设备100进行无线通讯，并可实现与车上的其它相关设备进行CAN（Controller AreaNetwork，控制器局域网络）通讯，能够接收发射端100传输过来的能量，并可根据整车的充电功率需求，改变输出功率，给车载动力电池402充电。

电池管理器300具有对车载动力电池402进行温度采样、电压采样、对动力电池充电和放电电流采样的功能，具有计算电池剩余电量的功能，并可通过CAN通讯线把控制信号发送给相关的电器部件，以实现对电池功能的管理。

车载动力电池402为安装在电动车上，为电动车提供动力输出以及为车上其他用电设备供电的储能设备，可进行反复充电。

高压配电箱401为通断大电流的高压器件，其内部包括多个接触器，电池管理器300可以通过发送控制信号给高压配电箱401，可控制其内部接触器的闭合和关断，从而达到控制大电流通断的目的。

在高压配电箱401内有一个低压接插件，用于通过接收电池管理器300的控制信号以控制内部接触器的通断。

主服务器900主要是指负责用户信息管理的设备，主服务器900上记录了已注册用户的电动汽车VIN码和车牌号码，为无线充电进行身份认证。

此外，在无线充电***中，电池管理器300与车载无线充电ECU200通过CAN线连接。车载无线充电ECU200通过高压线束与高压配电箱401连接。高压配电箱401通过高压线束与车载动力电池402连接。

此外，车载无线充电ECU200带有一个低压接插件，该低压接插件的作用是与电动车上的零部件进行通讯，包括与电池管理器300的CAN通讯信号线，自检信号线、故障信号线和低压供电电源线。

仪表无线充电开关800由用户控制，在仪表出现无线充电提示时按下此按钮，则充电开始，在无线充电过程中按下此按钮，则充电结束。电池管理器300检测此开关信号。

图2示出了无线充电***的内部电气原理图。电能由供电电网向车载动力电池的转换过程，经过交直流转换、逆变、电磁耦合、整流、稳压等环节。

具体地，电能提供装置100，即充电站无线充电设备，其中，电能提供装置100包括充电站电网101、交直流转换电路102、变频转换电路103和发射线圈104。具体地，充电站电网101用于为无线充电设备提供380V的三相交流电源。交直流转换电路102用于将充电站电网101的380V三相交流电转换成电压稳定的直流电。变频转换电路103用于将交直流转换电路102输出的直流电转换成一定频率的交变电源。发射线圈104用于将变频转换电路103转换得到的交流电以电磁场的形式发射出去。其中，频率一定的交变电流经过发射线圈104，产生特定频率变化的磁场。

电能接收装置200，即车载无线充电ECU。其中，电能接收装置200包括接收线圈201、整流电路202、控制模块203和稳压电路204。其中，接收线圈201在发射线圈104产生的交变磁场中产生感应电流，从而实现电能从充电站电网101到车载无线充电ECU200的传递。整流电路202将接收线圈201的交流电压信号转换成直流电压信号。控制模块203主要是根据电池管理器300发送的电池信息和充电功率需求，控制整流电路202的输出功率。稳压电路204对整流电路202输出的电压信号进行滤波处理，使输出的直流电压更为平稳。

车载动力电池组件400即车载储能元件。其中，车载动力电池组件400包括高压配电箱401和车载动力电池402。其中，高压配电箱401主要用于作为通断高压的设备。在本发明的一个实施例中，高压配电箱401用于作为无线充电高压端的开关。高压配电箱在接收到电池管理器发送过来的无线充电接触器吸合信号后，高压配电箱401内部的无线充电接触器吸合，无线充电回路导通，充电开始。充电结束时，电池管理器300发送无线充电接触器断开信号，则高压配电箱401内部的无线交流充电接触器断开，无线充电回路断开。

车载动力电池402为电动车提供电力输出，在进行无线充电过程中，车载无线充电ECU200向车载动力电池402充电。

图3为整个无线充电***的通讯网络图。如图3所示，整个无线充电通讯网包括动力网、舒适网、电池子网、无线充电子网、车载无线充电网和服务器子网。

下面分别对各个通讯网进行说明。

电池子网主要是电池信息采集器140与电池管理器300之间的通讯网络，通讯速率可以设置为250kbps，电池信息采集器140采集车载动力电池的电压和温度信息，并通过电池子网发送给电池管理器300，电池管理器汇总电池信息，进行相应处理。

服务器子网主要是指站台无线充电设备（发射端设备100）与无线充电主服务器900之间的通讯网络，站台无线充电设备100接收到车载无线充电设备发过来的电动汽车VIN码和车牌号码信息后，把该信息发送给主服务器900。主服务器900判断是否为注册用户，并发送身份认证信息给站台无线充电设备，进行相应处理。

无线充电子网主要是车载无线充电ECU200和充电站站台发射端设备100之间的通讯网络，通讯速率可以设置为250kbps。车载无线充电ECU200向发射端设备100发送车载动力电池402的当前状态信息以及充电功率需求。发射端设备100根据接收到的电池信息进行相应的调整。站台无线充电设备100计算充电电量，并发送给车载无线充电ECU200。车载无线充电ECU200向站台无线充电设备100发送电动汽车VIN和车牌信息。站台无线充电设备100验证该电动汽车信息并作相应的处理。站台无线充电设备100根据用户设定进行无线充电，并实时与车载无线充电ECU200之间进行无线通讯。

电池管理器300通过CAN线与车载无线充电ECU200进行通讯，通讯的速率可设置为250kbps。电池管理器300实时向车载无线充电ECU200发送电池状态信息，当车载无线充电ECU200故障时，电池管理器300接收车载无线充电ECU200发送的故障信号，停止无线充电。

动力网主要是车载高压器件之间的通讯网络。在无线充电进行时，车速为零，整车处于N档或者P档。电池管理器300发送无线充电信号给其他高压设备，以配合无线充电的进行。例如向电机控制器发送信号，禁止电机功率输出。

舒适网主要是电池管理器300向仪表700之间的通讯网络，以便于仪表700上显示无线充电指示信号，仪表无线充电开关信号由仪表700发送给电池管理器，作为无线充电的启动和停止信号。

图4为对电动汽车进行无线充电的充电准备阶段的控制流程。

步骤S401，整车高压上电。

步骤S402，电动车行驶至充电站台静止后，电动汽车搜寻站台无线充电设备信号。

步骤S403，车载无线充电ECU是否检测到站台无线充电设备信号。

步骤S404，等待是否超过30S还未检到，如果否，则执行步骤S405，如果是，则执行步骤S412。

步骤S405，车载无线充电ECU向电池管理器发送无线充电请求信号。

具体地，正常情况下：整车上高压电，电池管理器检测动力网上档位控制器发送的当前电动汽车的档位信号，若电池管理器检测到当前档位信号为P档或N档，则电池管理器通过车载无线充电网向车上的无线充电ECU发送开始工作信号，则无线充电ECU每隔1S检测电动汽车附近是否有无线充电设备发送的识别信号，若在30S内未检测到无线充电设备识别信号，则无线充电ECU停止工作。若检测到附近有无线充电设备识别信号，则通过车载无线充电网向电池管理器发送无线充电请求。

步骤S406，电池管理器检测车载动力电池SOC是否大于95%。

电池管理器接收到无线充电ECU发送的充电请求信号后，先检测车载动力电池的SOC（剩余电量）是否大于95%，如剩余电量大于95%，则电池管理器不响应无线充电ECU的充电请求，禁止无线充电。如果电池剩余电量小于95%，则电池管理器检测车载动力电池是否存在故障，包括动力电池单体温度过高、动力电池单体电压过高、动力电池漏电、动力电池采样线断开、电池管理器与电池信息采集器通讯失效等故障，如果存在上述故障，则禁止无线充电。电池管理器通过网关发送报警信号给仪表，仪表显示禁止无线充电。

在电池管理器工作期间，电池信息采集器一直采集车载动力电池的电压和温度信息，并通过电池子网把电池信息发送给电池管理器。当电池单体最高电压或者最高温度高于设定值，并且持续50次电压或温度采样结果都存在异常，则电池管理器确认动力电池存在故障，并通过网关向仪表发送故障信号，通过车载无线充电网向无线充电ECU发送充电终止信息，通过硬线信号向配电箱发送电平控制信号，控制器内部无线充电接触器断开，无线充电结束。

步骤S407，判断动力电池是否存在故障，如果是，则执行步骤S408，否则执行步骤S749。

步骤S408，仪表显示动力电池故障，然后执行步骤S412。

步骤S409，电池管理器发送信号给仪表，仪表提示用户是否需要无线充电。

步骤S410，判断用户是否按下无线充电开关，如果是，则执行步骤S413，否则执行步骤S411。

步骤S411，等待是否超过30S，如果是，则执行步骤S412，否则返回步骤S409。

步骤S412，禁止无线充电。

步骤S413，无线充电ECU记录电动汽车的VIN码和电动汽车信息，并发送给发射端设备。

步骤S414，发射端设备识别电动汽车身份信息。

步骤S415，发射端设备获取电动汽车身份信息，并发送给主服务器。

步骤S416，主服务器判定是否为注册用户，如果是，则执行步骤S420，否则执行步骤S417。

步骤S417，发送验证失败信息给发射端设备。

步骤S418，发射端发送禁止无线充电信号给车载无线充电ECU，无线充电结束。

步骤S419，仪表提示“该电动汽车无充电权限”。

步骤S420，发射端无线充电准备就绪。

步骤S421，电池管理器控制吸合无线充电预充接触器。

步骤S422，判断预充电压是否达到动力电池电压大小±50V范围内，即吸合无线充电接触器并断开预充接触器

步骤S423，断开无线充电预充接触器，禁止充电。

步骤S424，进入无线充电流程。

具体地，如果电池管理器300检测的动力电池无故障，则电池管理器300发送充电允许信号给仪表700，仪表700提示用户是否需要进行无线充电。若仪表提示无线充电请求信号后30S后，用户没有按下仪表台上的无线充电按钮，则仪表显示禁止无线充电。如果用户按下无线充电按钮，则电池管理器300检测到开关信号后，无线充电ECU200记录电动汽车VIN码和车牌号码，并发送给发射端设备100。充电站上的发射端设备100把电动汽车VIN码和车牌号信息发送给主服务器900，主服务器900判断是否为注册用户，若为注册用户，则发送身份认证成功信息给站台发射端设备100，站台发射端设备100准备向电动车无线充电接收端设备200传输电能，并记录充电电量，若非注册用户，则主服务器900发送身份认证失败信息给站台发射端设备100。充电站上的发射端设备发送禁止无线充电信号给车载无线充电ECU，禁止充电，仪表提示“该电动汽车无充电权限”。

如果电动汽车通过身份验证，则电池管理器300发送控制信号给高压配电箱，控制无线充电预充接触器吸合。预充结束后，若预充电压在动力电池电压±50V范围内，即吸合无线充电接触器并断开无线充电预充接触器，电池管理器300发送信号给仪表700、仪表显示无线充电指示灯，进入无线充电流程。若预充电压不符合要求，则电池管理器300控制无线充电预充接触器断开，禁止充电。无线充电预充接触器是指安装在配电箱内部的接触器，主要的作用是防止无线充电接触器吸合时烧坏。无线充电接触器是指安装在配电箱内部的，其作用是作为车载无线充电ECU200的高压电路部分的开关。

图5为对电动汽车进行无线充电阶段的控制流程图。

步骤S501，进入无线充电流程。

步骤S502，电池管理器300发送电池信息和充电功率请求给无线充电ECU200。

电池管理器300发送电池信息和当前充电需求功率给无线充电ECU200。电池信息包括动力电池当前剩余电量、充电电流、充电功率最高单节电池电压、最低单节电池电压、最高单节电池温度、最低单节电池温度，以及动力电池故障信息。

步骤S503，无线充电ECU200发送电池信息给充电站发射端设备。

步骤S504，站台发射端设备调节功率输出。

步骤S505，无线充电ECU200检测无线充电设备的运行情况。

具体地，无线充电ECU200将电池信息和功率需求发送给站台上的无线充电设备100。充电站台发射端设备100调节功率输出，无线充电ECU200接收发射端设备100传输过来的能量，给车载动力电池402充电。

步骤S506，判断电网供电是否异常，如果是，则执行步骤S508，否则执行步骤S507。

步骤S507，判断发射端设备是否故障，如果是，则执行步骤S508，否则执行步骤S509。

步骤S508，停止无线充电，仪表显示无线充电设备故障信息。

步骤S509，判断无线充电ECU是否输出异常，如果是，则执行步骤S508，否则执行步骤S510。

步骤S510，判断无线充电ECU是否通讯故障，如果是，则执行步骤S508，否则执行步骤S511。

步骤S511，电池管理器检测车载动力电池信息。

步骤S512，判断动力电池温度是否过高，如果是，则执行步骤S514，否则执行步骤S513。

步骤S513，判断动力电池电压是否过高，如果是，则执行步骤S514，否则执行步骤S517。

步骤S514，判断是否为动力电池一般报警，如果是，则执行步骤S515，否则执行步骤S516。

步骤S515，电池管理器发送限功率充电信息，无线充电ECU降低当前充电功率。

步骤S516，停止无线充电，仪表显示动力电池故障信息。

具体地，无线充电过程中，电池管理器300一直检测车载动力电池信息，检测的内容包括动力电池温度是否过高、动力电池电压是否过高、充电电流是否过大、电池信息采集器是否存在故障。动力电池温度过高、动力电池电压过高和充电电流过大故障应分情况进行处理，可分为一级故障和二级故障。当发生一级故障（一般报警）时，电池管理器300发送限功率充电信息给无线充电ECU，无线充电ECU发送故障信息给发射端设备，进行限功率充电。若发生二级故障（严重报警），或者电池信息采集器故障，则电池管理器断开无线充电回路，无线充电终止。

步骤S517，判断充电电流是否过大，如果是，则执行步骤S514，否则执行步骤S518。

无线充电过程中，电池管理器300检测电池是否充电完成，当电池荷电状态SOC为100%时，或者用户按下无线充电按钮，则无线充电完成。充电结束时，电池管理器300发送控制信号给高压配电箱，断开无线充电接触器。同时，电池管理器300发送充电完成信息给无线充电ECU，ECU再发送充电完成信号给发射端设备，发射端设备100停止向无线充电ECU传输能量。

步骤S518，判断电池信息采集器是否故障，如果是，则执行步骤S514，否则执行步骤S519。

在无线充电过程中，电池管理器300一直通过检测动力电池充电电流和采集动力电池电压，计算动力电池充电电量，并发送给无线充电ECU，无线充电ECU发送充电电量信息给电池管理器300。电池管理器300在发送充电电量信号给仪表，以便于显示。

步骤S519，判断用户是否按下无线充电开关，如果是，则执行步骤S521，否则执行步骤S520。

步骤S520，电池管理器300判断无线充电是否完成，如果是，则执行步骤S521，否则执行步骤S503。在无线充电过程中，电动汽车不响应档位切换，电池管理器300发送无线充电状态信息给电机控制器，电机无功率输出。待无线充电结束后，电池管理器300发送充电结束信息给电机控制器，允许电动汽车正常行驶。

此外，充电过程中充电设备需要具有监测和保护功能，对整个***出现的异常情况进行处理。无线充电方式还需要明确充电完成的判定标准，以防止电动车上电池过充电。

下面参考图6至图11描述根据本发明实施例的用于电动汽车的无线充电检测***。本发明实施例的无线充电检测***是一种可行的带有完善检测功能的电动车无线充电方案，主要用于纯电动车或者混合动力电动汽车上的动力电池的无线充电。

如图6示，本发明实施例的用于电动汽车的无线充电检测***1000包括：电能提供装置100、电能接收装置200和电池管理器300。

具体地，电能提供装置100与充电站相连，电能接收装置200和电池管理器300位于电动汽车上。

电能提供装置100用于利用电磁感应向电能接收装置200传输电能。其中，电能提供装置包括：发射线圈104、第一电流霍尔传感器151、第一采样电阻181和第一回检线圈171。其中，发射线圈104用于将交流电以电磁场的形式发射到电能接收装置200。第一电流霍尔传感器151与发射线圈104相连，用于监测电能提提供装置100一侧的无线充电主回路的电流状态。第一回检线圈171和第一采样电阻181相连，用于监测第一采样电阻181的压降，并根据第一采样电阻181的压降判断电能提供装置100是否异常。需要说明的是，电能提供装置100即为充电站台发射端设备。

此外，电能提供装置100还包括：第一温度传感器。其中，第一温度传感器设置于发射线圈一侧，用于检测无线充电过程中发射线圈的温度。

电能接收装置200位于电动汽车之上，用于将电能提供装置100提供的电能进一步传输至电动汽车的车载动力电池402。并且，电能接收装置200可以在进入无线充电流程后实时进行自检，如果检测存在故障，则向电池管理器300发送故障信号。在本发明的一个实施例中，电能接收装置200可以为无线充电ECU。

电能接收装置200对以下内容进行检测：电网供电是否异常、电能提供装置100是否故障、电能接收装置200是否输出异常和是否通信故障。

下面以无线充电ECU作为电能接收装置进行描述。无线充电ECU200在充电的过程中一直检测无线充电设备是否存在异常，检测的内容包括电网供电异常、发射端设备故障、无线充电ECU输出异常和无线充电ECU通讯故障等。只有当上述检测结果均为正常、无故障时，则可判断无线充电设备正常。其中电网供电异常是指电网停电、电网输出电压不稳。电网供电异常和发射端设备故障信息都是由站台无线充电设备100发送给车载无线充电ECU200。若存在如上各种故障，则无线充电ECU200发送充电终止请求信号给电池管理器300。电池管理器300接收到此信息后断开无线充电接触器，停止无线充电，并发送充电故障信号给仪表，仪表显示无线充电设备故障。无线充电ECU200输出异主要是指给车载动力电池402输出的直流电压出现异常，可在无线充电ECU的直流输出端配置一个电压霍尔传感器，实时监测输出电压是否存在异常。无线充电ECU通过以下方式判断是否发生通信故障：无线充电ECU定时向站台发射端设备100和电池管理器300发送报文，站台发射端设备100和电池管理器300在接收到上述报文后会向无线充电ECU200反馈响应，如果无线充电ECU200在预设时长内未接收到反馈响应或未发送报文，则判断无线充电ECU200通讯故障。

在本发明的一个实施例中，电能接收装置200包括：接收线圈201、第二电流霍尔传感器152、第二采样电阻182和第二回检线圈172。

具体地，接收线圈201用于在发射线圈104产生的交变磁场中产生感应电流以接收来自发射线圈104的电能。第二电流霍尔传感器152与接收线圈201相连，用于监测电能接收装置200一侧的无线充电主回路的电流状态。第二回检线圈172与第二采样电阻182相连，用于监测第二采样电阻182的压降，并根据第二采样电阻182的压降判断电能接收装置200是否异常。

在本发明的一个实施例中，电能接收装置200还包括第二温度传感器。第二温度传感器设置于接收线圈一侧，用于检测无线充电流程中的接收线圈的温度。

电池管理器300在接收到来自电能接收装置200的故障信号后，断开无线充电回路以停止无线充电。

在本发明的一个实施例中，电池管理器300在接收到故障信号后断开电动汽车的无线充电接触器以停止无线充电，并向电动汽车的仪表发送充电故障信号，电动汽车的仪表在接收到充电故障信号后显示故障信息。

总言之，当无线充电供电电网正常工作时，若动力电池无故障，电池管理器300有充电功率请求，车载无线充电ECU200自检无误后，会转发充电功率请求信息给站台无线充电发射端设备100。若发射端设备100工作正常，则回检线圈侧会产生感应电流，采样电阻上会产生压降，可以通过检测采样电阻的压降来判定发射端设备100是否正常工作。接收端设备的检测原理与发射端设备相类似。发射端设备和接收端设备主回路上配置有电流霍尔传感器，用于实时监测充电主回路的电流情况。当回路中电流大于设定值时，电池管理器300控制断开配电箱中的无线充电接触器，无线充电结束，仪表会显示充电故障信息。发射线圈104和接收线圈201侧设有温度传感器，由于监测无线充电过程中发射线圈要和接收线圈的工作温度。当线圈工作温度超过设定值时，电池管理器控制断开无线充电接触器，仪表显示充电设备故障。发射线圈104的温度、电流和采样电阻的信息由发射端设备100检测，接收线圈201的温度、电流和采样电阻的信息由无线充电ECU200检测。电池管理器300通过通讯网络获取故障信息，并进行相应处理。

在本发明的一个实施例中，如图7所示，本发明实施例的无线充电检测***还包括：多个电池温度传感器和多个电池信息采集器140。电池信息采集器140通过温度传感器和电压检测线与电池模组连，电池模组内部有多个电池单体，为了确保在进行无线充电过程中的电池安全，可以从每一节电池单体的正负极端引出一根电压采样线，以达到实时检测每一节电池电压的目的。其中，每个电池温度传感器用于检测电动汽车的一个电池模组中的两个电池单体的之间的极耳的温度。其中，两个电池单体中的每一个电池单体的温度为极耳的温度。具体地，可选取电池单体极耳上的温度作为电池单体温度，由于电池单体之间极耳是相互连接的，所以每两节电池选取一个极耳作为温度监控对象，可实现温度传感器减半的目的。即4个电池单体只需要2个温度传感器进行检测即可实现对每一节电池单体的温度检测。电池信息采集器140将电池电压和温度信息采集完成后，通过电池子网把信息发送给电池管理器300，由电池管理器300做相应处理。

每个电池信息采集器140与电动汽车的一个电池模组中的每个电池单体相连。并且，每个电池信息采集器与电动汽车的一个电池模组中的每个电池单体相连。并且，每个电池信息采集器还与对应的电池模组中的每个电池温度温度传感器和电池管理器300相连。每个电池信息采集器140用于采集电池温度传感器检测到的电池单体的电池温度和通过电压检测线采集到的电池电压，以及将电池温度和电池电压发送到电池管理器300。

在本发明的一个实施例中，电池管理器300在无线充电流程开始之前接收到电池温度和电池电压，则判断以下条件中是否满足，如果是，则进行对电动汽车进行无线充电：电池温度低于预设温度值且电池电压是否低于预设电压值。

在本发明又一个实施例中，电池管理器300在无线充电流程中接收到电池温度和电池电压，则首先判断电池温度中的最高温度是否大于第一预设温度阈值且持续第一预设时长，或者电池电压中的最高电压是否大于第一预设电压阈值且持续第一预设时长，如果是则电池管理器300向电能接收装置200发送一般故障信息，以及当电池管理器300检测到电池温度中的最高温度低于或等于第二预设温度阈值且电池电压中的最高电压低于或等于第二预设电压阈值，则电池管理器300向电能接收装置200发送故障解除信息，充电功率回复到正常值。

在本发明的一些实施例中，电池管理器300在判断电池温度中的最高温度是否大于第三预设温度阈值且持续第二预设时长，或者电池电压中的最高电压是否大于第三预设电压阈值且持续第二预设时长，如果是则电池管理器300向电能接收装置200发送严重故障信息并禁止对电动汽车进行无线充电。，在仪表上显示动力电池故障，充电禁止。

在本发明的一个实施例中，第一时长可以为10秒，第二时长可以为5秒。

为了提高***的可靠性，设定电池温度和电压的下限值，例如电池单体最低温度可设定为-40℃，电池单体最低电压值设置为0V。若电池信息采集器140无采集信号，则默认发送下限值。若电池信息采集器140发送的电池温度值为-40℃，则认为温度采样线断开，若电池信息采集器140发送的电池电压值为0V，则认为电压采样线断开。若电池管理器300检测到以上故障信息，则禁止无线充电。

在本发明的一些实施例中，本发明实施例的无线充电检测***还包括：漏电传感器。其中，漏电传感器与电池管理器相连。在无线充电过程中，为了整车安全，在车上安装漏电传感器，以监测高压回路是否存在短路，致使整车漏电。

如图9和图10所示，漏电传感器包括：等效绝缘电阻Rx、隔离电容C1、第一电阻R2、电压检测电路320、波形发生器310、比较器330和处理器340。

具体地，等效绝缘电阻Rx的一端与电动汽车的动力电池402相连，另一端接地GND。Rx为动力电池相对于车身的等效绝缘电阻，一般情况下，数值较大。隔离电容C1的一端与动力电池402和等效绝缘电阻Rx相连，另一端与电压检测电路320和第一电阻R2相连。隔离电容C1用于将动力电池402和波形发生器310相隔离。

第一电阻R2的一端与隔离电容C1的另一端相连，第一电阻R2的另一端接地。电压检测电路320的一端与隔离电容C1的另一端相连，用于检测第一电阻R2的压降和等效电阻的压降。波形发生器310通过第二电阻R1与隔离电容C1的另一端相连，用于生成三角波以在等效绝缘电阻Rx和第一电阻上产生压降。比较器330的一端与电压检测电路320的另一端相连，用于将等效绝缘电阻Rx的压降与第一预设电压比较值和第二预设电压比较值进行比较。处理器340与比较器330的另一端相连，如果比较器330判断等效绝缘电阻Rx的压降位于第一预设电压和第二预设电压之间，则处理器330判断发生一般漏电，如果比较器330判断等效绝缘电阻Rx的压降小于第二预设电压，则处理器330判断发生严重漏电，处理器340将漏电信息发送给电池管理器300。

以第一电阻R2上的压降Ux作为监测值。波形发生器310产生的是三角波形，用于使第一电阻R2和等效绝缘电阻Rx上产生压降，

动力电池绝缘电阻Rx下降时，动力电池402相对于车身的绝缘电阻Rx相对减少，则Ux下降。设定一个临界电压值，当Ux达到这个设定值时，则漏电传感器报警，电池管理器300作相应处理。绝缘要求可设定为二级，第一级为一般漏电，高压***绝缘电阻临界值为500Ω/V，第二级为严重漏电，绝缘电阻临界值为100Ω/V。可以根据这两个绝缘临界电阻，确定第一预设电压和第二预设电压，作为判定依据可设定第一预设电压大于第二预设电压。等效绝缘电阻Rx上的压降经过电压检测电路320之后，转换成直流有效电压，与设定的电压值进行比较，若检测到的电压值小于第一预设电压大于第二预设电压时，则处理单元340判定为一般漏电，若检测到的电压小于第二预设电压时，则处理单元340判定为严重漏电。漏电传感器将漏电信息发送给电池管理器300，电池管理器300对无线充电***进行漏电保护，当一般漏电时，限功率充电，当严重漏电时，停止无线充电。

图11为本发明实施例的无线充电检测***的控制流程图。图11示出了是进行无线充电时***的安全检测流程，包括车载电池温度检测、电压检测、电压采样线断线检测、温度采样线断线检测、高压***绝缘监测、发射端设备检测、接收端设备检测、电流监测、无线充电ECU故障等。无线充电开始时和过程中，只要出现故障，无线充电***即可根据故障信息进行处理。

步骤S1101，电池信息采集器采集电池信息。

步骤S1102，电池管理器接收电池信息。

步骤S1103，电池管理器根据接收到的电池信息判断是否存在电池单体的电压值为0V，如果有，则执行步骤S1104，否则执行步骤S1105。

步骤S1104，电压采样线故障，电池管理器300禁止无线充电。

步骤S1105，判断是否存在电池单体的温度为-40℃，如果是，则执行步骤S1106，否则执行步骤S1107。

步骤S1106，温度采样线故障，电池管理器300禁止无线充电。

步骤S1107，判断单节电池最高温度是否超过70℃，并持续5秒，如果是，则执行步骤S1108，否则执行步骤S1109。

步骤S1108，电池管理器控制断开无线充电接触器，仪表显示高压***漏电信息。

步骤S1109，判断单节电池最高电压是否超过4.1V，并持续5秒，如果是，则执行步骤S1108，否则执行步骤S1110。

步骤S1110，判断无线充电高压***绝缘电阻值是否小于100Ω/V,如果是，则执行步骤S1111，否则执行步骤S1113。

步骤S1111，高压***严重漏电。

步骤S1112，电池管理器控制断开无线充电接触器，仪表显示高压***漏电信息。

步骤S1113，判断单节电池最高温度是否超过60℃,并持续10秒，如果是，则执行步骤S1114，否则执行步骤S1115。

步骤S1114，电池管理器发送限功率充电信息，无线充电ECU接收到该信息后，降低充电功率。

步骤S1115，判断单节电池最高电压是否超过3.8V，并持续10秒，如果是，则执行步骤S1114，否则执行步骤S1116。

步骤S1116，判断无线充电高压***绝缘电阻值是否小于500Ω/V,如果是，则执行步骤S1114，否则执行步骤S1117。

步骤S1117，车载动力电池正常。

步骤S1118，判断发射端设备是否故障，如果是，则执行步骤S1119，否则执行步骤S1120。

步骤S1119，无线充电停止，发射端设备发送故障信息。

步骤S1120，判断接收端设备是否故障，如果是，则执行步骤S1121，否则执行步骤S1122。

步骤S1121，无线充电停止，接收端设备发送故障信息。

步骤S1122，判断充电电流是否过大，如果是，则执行步骤S1123，否则执行步骤S1124。

步骤S1123，无线充电停止，接收端设备发送故障信息。

步骤S1124，判断无线充电ECU是否故障，如果是，则执行步骤S1125，否则执行步骤S1126。

步骤S1125，无线充电停止，无线充电ECU发送故障信息。

步骤S1126，无线充电***正常。

根据本发明实施例的用于电动汽车的无线充电检测***，可提高电动车在充电时的安全性和可靠性。本发明实施例的用于电动汽车的无线充电检测***的检测包括车载电池温度检测、电压检测、电压采样线断线检测、温度采样线断线检测、高压***绝缘监测、发射端设备检测、接收端设备检测、电流监测、无线充电ECU故障等多种检测，具有较高的安全性。在充电开始时和过程中，只要出现故障，无线充电***即可根据故障信息进行处理。此外，采用本发明实施例的无线充电检测***便于无线充电***的维修，便于找出故障原因，给售后维护提供了便利。采用本发明实施例的无线充电检测***还可以提高无线充电***的使用寿命。

本发明的用于电动汽车的无线充电检测***提供了一种可行的无线充电监控和安全保护方案，可实无线充电***智能监控。在无线充电过程中，实时采集无线充电***的重要参数，并根据***参数判断***中是否存在故障，作相应处理。在紧急情况下，站台管理人员亦可按下充电站控制台上的紧急按钮紧急停止无线充电。本发明大大地降低了电动车有线充电方式的安全性问题，使充电设备可靠性更高、使用寿命更长，能满足客户在对电动车充电的要求。并且本发明通过电磁耦合方式，给电池充电，充电效率高，实用性强。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备（如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***）使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种用于电动汽车的无线充电检测***，其特征在于，包括:电能提供装置、电能接收装置和电池管理器，其中所述电能提供装置与充电站相连，所述电能接收装置和所述电池管理器位于所述电动汽车上，

所述电能提供装置用于利用电磁感应向所述电能接收装置传输电能；

所述电能接收装置，所述电能接收装置位于所述电动汽车之上，用于将所述电能提供装置提供的电能进一步传输至所述电动汽车的车载动力电池，以及在进入无线充电流程后，实时进行自检，如果检测存在故障，则向所述电池管理器发送故障信号；

所述电池管理器，用于在接收到所述故障信号后断开无线充电回路以停止无线充电，

其中，所述电能提供装置包括：

发射线圈，用于将交流电以电磁场的形式发射至所述电能接收装置；

第一电流霍尔传感器，所述第一电流霍尔传感器与所述发射线圈相连，用于监测充电主回路的电流状态；

第一采样电阻；

第一回检线圈，所述第一回检线圈与所述第一采样电阻相连，用于监测所述第一采样电阻的压降，并根据所述第一采样电阻的压降判断所述电能提供装置是否异常。

2.如权利要求1所述的无线充电检测***，其特征在于，所述电能接收装置对以下内容进行检测：电网供电是否异常、所述电能提供装置是否故障、所述电能接收装置是否输出异常和是否通信故障。

3.如权利要求1所述的无线充电检测***，其特征在于，所述电能提供装置还包括：第一温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述发射线圈一侧，用于检测无线充电流程中发射线圈的温度。

4.如权利要求1所述的无线充电检测***，其特征在于，所述电能接收装置包括：

接收线圈，用于在所述发射线圈产生的交变磁场中产生感应电流以接收来自所述发射线圈的电能；

第二电流霍尔传感器，所述第二电流霍尔传感器与所述接收线圈相连，用于监测充电主回路的电流状态；

第二采样电阻；

第二回检线圈，所述第二回检线圈与所述第二采样电阻相连，用于监测所述第二采样电阻的压降，并根据所述第二采样电阻的压降判断所述电能接收装置是否异常。

5.如权利要求4所述的无线充电检测***，其特征在于，所述电能接收装置还包括：第二温度传感器，所述第二温度传感器设置于所述接收线圈一侧，用于检测无线充电流程中接收线圈的温度。

6.如权利要求1所述的无线充电检测***，其特征在于，所述电池管理器在接收到所述故障信号后断开所述电动汽车的无线充电接触器以停止无线充电，并向所述电动汽车的仪表发送充电故障信号，所述电动汽车的仪表在接收到所述充电故障信号后，显示故障信息。

7.如权利要求1所述的无线充电检测***，其特征在于，还包括：

多个电池温度传感器，其中，每个所述电池温度传感器用于检测所述电动汽车的一个电池模组中的两个电池单体的之间的极耳的温度，其中，所述两个电池单体中的每一个电池单体的温度为极耳的温度；

多个电池信息采集器，其中，每个所述电池信息采集器与所述电动汽车的一个电池模组中的每个电池单体相连，并且，每个电池信息采集器还与对应的所述电池模组中的电池管理器和每个电池温度传感器相连，用于采集所述电池温度传感器检测到的所述电池单体的电池温度和通过电压检测线采集到的电池电压，以及将所述电池温度和电池电压发送到所述电池管理器。

8.如权利要求7所述的无线充电检测***，其特征在于，所述电池管理器在无线充电流程开始之前接收到所述电池温度和电池电压，则判断以下条件是否满足，如果是，则进行对所述电动汽车进行无线充电：所述电池温度低于预设温度值，且所述电池电压低于预设电压值。

9.如权利要求7所述的无线充电检测***，其特征在于，所述电池管理器在无线充电流程中接收到所述电池温度和电池电压，则首先判断所述电池温度中的最高温度是否大于第一预设温度阈值且持续第一预设时长，或者所述电池电压中的最高电压是否大于第一预设电压阈值且持续所述第一预设时长，如果是，则所述电池管理器向所述电能接收装置发送一般故障信息，以及当所述电池管理器检测到电池温度中的最高温度低于或等于第二预设温度阈值且所述电池电压中的最高电压低于或等于第二预设电压阈值，则所述电池管理器向所述电能接收装置发送故障解除信息。

10.如权利要求8或9所述的无线充电检测***，其特征在于，所述电池管理器在判断所述电池温度中的最高温度是否大于第三预设温度阈值且持续第二预设时长，或者所述电池电压中的最高电压是否大于第三预设电压阈值且持续所述第二预设时长，如果是，则所述电池管理器向所述电能接收装置发送严重故障信息并禁止对所述电动汽车进行无线充电。

11.如权利要求1所述的无线充电检测***，其特征在于，还包括：漏电传感器，所述漏电传感器与所述电池管理器相连，其中，所述漏电传感器包括：

等效绝缘电阻，所述等效绝缘电阻的一端与所述电动汽车的动力电池相连，另一端接地；

隔离电容，所述隔离电容的一端与所述动力电池和所述等效绝缘电阻相连；

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述隔离电容的另一端相连，所述第一电阻的另一端接地；

电压检测电路，所述电压检测电路的一端与所述隔离电容的另一端相连，用于检测所述第一电阻的压降和所述等效绝缘电阻的压降；

波形发生器，所述波形发生器通过第二电阻与所述隔离电容的另一端相连，用于生成三角波以在所述等效绝缘电阻和所述第一电阻上产生压降；

比较器，所述比较器的一端与所述电压检测电路的另一端相连，用于将所述等效绝缘电阻的压降与第一预设电压比较值和第二预设电压比较值进行比较；

处理器，所述处理器与所述比较器的另一端相连，如果所述比较器判断所述等效绝缘电阻的压降位于所述第一预设电压和所述第二预设电压之间，则所述处理器判断发生一般漏电，如果所述比较器判断所述等效绝缘电阻的压降小于所述第二预设电压，则所述处理器判断发生严重漏电，所述处理器将漏电信息发送给所述电池管理器。