CN110071562A - 一种发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电方法及***，包括：启动充电后，高频逆变器通过串联初级串联补偿电感、初级恒流补偿电容及充电感应线圈发送侧绕组和接收侧感应绕组及整流器对电池负载恒流充电；在恒流或恒压充电阶段，实时地检测高频逆变器输出电流的均方根值，预估电池负载的充电电压或者判断电池负载是否充满且被电池管理***BMS自动切断；当检测出BMS切断或电池负载已被充满时，断开恒压充电回路，且自动断开逆变器供电输出，停止充电。本发明无需接收侧充电电压通信检测设施、结构简单、控制方便、性能稳定、无功损耗小、对逆变器的容量要求相对较低、装置制造成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电方法及***，属于无线充电技术领域。
背景技术
感应式无线电能传输是一种能够安全、高效、方便地通过无导线连接的磁耦合方式将电能输送到负载中的技术，近几十年来一直受到科学界和学术界的广泛关注。这一新兴而有前景的技术正在迅速发展，并已广泛应用于许多商业领域，如火车电源、电动汽车、水下***、消费类电子产品、生物医疗设备和其他工业领域。一般情况，普通负载通常只需要恒流或者恒压供电模式。然而，电池作为一种特殊的负载通常需要同时包含恒流和恒压两阶段充电，以延长电池的使用寿命和充放电次数。通常情况下，在电池充电初期采用恒流充电模式，电池充电电压迅速上升；当电池充电电压上升至预设充电电压时，采用恒压充电模式，此过程电池充电电流逐渐降低至截至充电电流，电池充满，完成充电。目前，所采用的大多数针对电池充电的无线充电***中，通常采用复杂的控制方案，通过实时的监测电池充电信息并且将信息通过无线通信模块反馈给发送侧控制器。这不仅增加了控制的复杂性，并且增加了***损耗以及应用成本。另一种方案是采用切换拓扑结构，利用电路内部特性实现***恒流和恒压输出。该方案通常分为两种：一、在发送侧切换拓扑结构实现恒流和恒压输出，其缺陷在于需要双边无线通信模块实时反馈电池充电信息。二、在接收侧切换拓扑实现恒流和恒压输出，其缺陷在于更多的无功元件安装在接收侧，增加了接收侧的重量以及成本，违反了接收侧紧凑型的原则。
发明内容
本发明提供一种发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电方法及***，且该***不需要无线通信模块，接收侧无功元件少，结构简单、造价低，无需复杂控制技术。
本发明的目的是这样实现的：
一种发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤1、启动充电后，高频逆变器通过串联初级串联补偿电感、初级恒流补偿电容及充电感应线圈发送侧绕组和接收侧感应绕组及整流器对电池负载恒流充电；
步骤2、在恒流充电阶段，实时检测高频逆变器输出电流的均方根值，预估电池负载的充电电压；
步骤3、判断电池负载的充电电压是否满足从恒流到恒压转变过程的切换条件(3)，切换条件由式(1)确定；
式(1)中，II为高频逆变器H输出电流的均方根值，UB为电池负载充电电压，RP为充电感应线圈发送侧绕组的等效寄生电阻，RS为充电感应线圈接收侧感应绕组的等效寄生电阻,M为充电感应线圈的互感值，ω为角频率，UD为逆变器直流输入电压值；当不满足从恒流到恒压转变过程的切换条件时，继续步骤2恒流阶段直至满足切换条件，转到步骤4；
步骤4、当满足从恒流到恒压转变过程的切换条件时，自动切换到恒压充电回路，实现恒压充电；
步骤5、在恒压充电阶段，实时检测高频逆变器输出电流的均方根值，判断电池负载是否充满且被电池管理***自动切断，检测高频逆变器输出电流均方根值包括：通过电流传感器和控制器，实时数据采集高频逆变器输出电流瞬时值；判断电池负载是否充满且被电池管理***自动切断；
所述判断电池负载是否充满且被电池管理***自动切断是根据在恒压充电过程中，当电池负载充满且被电池管理***自动切断，即***处于空载状态，此时高频逆变器输出电流的均方根值为固定值，且由式(2)确定；
式(2)中，RR为初级串联补偿电感的等效寄生电阻；
所述为了确保当电池负载充满且被电池管理***自动切断后，发送侧逆变器不在提供电能输出，设定充电终止条件由式(3)确定；
步骤6、当检测出电池管理***切断或电池负载已被充满，断开恒压充电回路，且自动断开逆变器供电输出，停止充电(6)。
在上述的一种发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电方法，步骤1中，
直流电源的输出连接高频逆变器的输入；高频逆变器输出的一端串联接入初级串联补偿电感、初级恒流补偿电容和充电感应线圈发送侧绕组的一端，高频逆变器输出的另一端与充电感应线圈发送侧绕组的另一端连接，构成恒流充电发送回路；充电感应线圈接收侧绕组的一端连接串联次级补偿电容的一端，串联次级补偿电容的另一端连接整流器输入端的一端，充电感应线圈接收侧绕组的另一端连接整流器输入端的另一端，构成接收回路；整流器输出端连接电池负载，实现感应式无线恒流充电。
在上述的一种发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电方法，步骤2中，检测高频逆变器输出电流均方根值，包括：通过电流传感器和控制器，实时数据采集高频逆变器输出电流瞬时值；计算高频逆变器输出电流均方根值；
所述预估电池负载的充电电压是根据在恒流充电过程中，高频逆变器输出电流的均方根值与电池充电电压值的近似线性函数关系，预估电池负载的充电电压。
在上述的一种发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电方法，步骤4中，
所述恒压充电回路，包括并联恒压充电回路和串联恒压充电回路；并联恒压充电回路由初级恒压补偿电容CR与切换开关S1串联，T接与初级串联补偿电感LR和初级恒流补偿电容CPA的连接点和高频逆变器H的另一端；且切换开关S1的控制端与控制器K相连；串联恒压充电回路由初级恒压补偿电容CPB与切换开关S2串联，并联在初级恒流补偿电容CPA上，且切换开关S2的控制端与控制器K相连；
所述自动切换到恒压充电回路是当高频逆变器H输出电流的预设均方根值满足式(1)时，控制器将并联恒压充电回路和串联恒压充电回路接通,即：闭合切换开关S1和S2，实现电池负载从恒流充电过程到恒压充电过程的转变。
在上述的一种发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电方法，步骤6、当检测出电池管理***切断或电池负载已被充满，断开恒压充电回路，且自动断开逆变器供电输出，停止充电；
所述断开恒压充电回路是断开并联恒压充电回路和串联恒压充电回路，即：断开切换开关S1和S2；
所述自动停止充电过程是当高频逆变器H输出电流的预设均方根值满足式时，控制器将停止逆变器供电输出,即：停止充电。
在上述的一种发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电方法，包括直流电源、高频逆变器、发送单元、充电感应线圈、接收单元、电流传感器、控制器、整流器和电池负载，其中，
高频逆变器将输入的直流电源逆变输出为高频交流电源，通过发送单元和充电感应线圈向接收单元无线感应耦合传输高频交流电能，经过整流器变换为直流给电池负载恒流充电；电流传感器和控制器实时检测高频逆变器的输出电流均方根值，预估电池负载的充电电压，当高频逆变器输出电流均方根值满足式(1)时，控制器将并联恒压充电回路和串联恒压充电回路接通,即：闭合切换开关S1和S2，实现电池负载从恒流充电过程到恒压充电过程的转变；当高频逆变器输出电流均方根值满足式(3)时，断开恒压充电回路，且自动断开逆变器供电输出，停止电池负载充电；
发送单元包括恒流充电回路、并联恒压充电回路和串联恒压充电回路；接收单元包括依次连接的接收回路，整流器D和等效为内电阻RB和理想电压源UB串联的电池负载；
所述充电感应线圈，包括发送侧绕组自感参数为LP、电阻参数为RP和接收侧绕组自感参数为LS、电阻参数为RS，充电感应线圈的互感参数为M由式(4)确定；
式中，IB为设定的恒定充电电流，ω为谐振角频率；
所述恒流充电回路由初级串联补偿电感LR和初级恒流补偿电容CPA串联而成，首尾分别连接高频逆变器输出的一端和充电感应线圈发送侧绕组LP的一端，充电感应线圈发送侧绕组LP的另一端连接高频逆变器输出的另一端；
所述的初级串联补偿电感LR由式(5)所示；
式中，UB为设定的恒定充电电压；
所述的初级补偿电容CPA由式(6)所示；
所述串联恒压充电回路，由初级恒压补偿电容CPB与切换开关S2串联；并联在初级恒流补偿电容CPA上；初级恒流补偿电容CPA一端连接初级串联补偿电感LR，另一端连接充电感应线圈发送侧绕组LP；充电感应线圈发送侧绕组LP的另一端连接高频逆变器输出的另一端；且切换开关S2的控制端与控制器K相连的而成；
所述的初级恒压补偿电容CPB由式(7)所示；
所述并联恒压充电回路，由初级恒压补偿电容CR与切换开关S1串联；一端T形连接初级串联补偿电感LR和初级恒流补偿电容CPA的连接点，另一端连接高频逆变器H的另一端和充电感应线圈发送侧绕组LP的另一端；且切换开关S1的控制端与控制器K相连而成；
所述的初级恒压补偿电容CR由式(8)所示；
所述接收回路由次级补偿电容CS与充电感应线圈接收侧绕组的自感参数为LS、电阻参数为RS串联后，并联连接到整流器的输入端而成；
所述次级补偿电容CS由式(9)所示；
在上述的一种发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电方法，电流传感器和控制器配合控制切换开关S1和切换开关S2的闭合和断开，实现恒流充电过程与恒压充电过程的转换，以及充电结束控制；
所述切换开关S1和切换开关S2由电力电子开关器件和触发控制驱动电路构成；
所述电流传感器在检测高频逆变器输出的MHz级高频电流时不失真；所述控制器包括模拟量输入电路、模数转换电路、电物理量计算程序、检测与控制程序、开关量输出电路、隔离及与触发控制驱动电路的接口电路。
本***具有下列技术特点和优越性：
1.本发明只需在发送侧引入两个切换开关，便能改变发送侧的电路拓扑结构，从而组成恒流恒压切换电路，其电路结构简单，成本低。工作时只需简单的控制开关切换，无需复杂的控制电路，操作简单、方便，可靠。
2.本发明的电路拓扑在***恒流输出和恒压输出时，逆变器输出电压和电流基本同相位，可以让逆变器几乎不注入无功功率，故***损耗较小，并且对逆变器的容量要求降低。
3.本发明能在同一频率下输出与负载无关的恒定电流和恒定电压，满足电池初期恒流充电、后期恒压充电的要求。***工作在一个频率点下，不会出现频率分叉现象，保证***稳定工作。
4.本发明通过实时地检测高频逆变器输出电流的均方根值，在恒流充电阶段对***充电电压进行实时评估，在恒压充电阶段对充电终止条件进行预估，无需从接收侧到发送侧的充电信息实时通信反馈，因此，无线通信模块可以消除。不仅节省了成本，并且避免通信干扰对充电过程所造成的不利影响。
5.本发明接收侧仅有一个电容元件，简单、轻便，非常适合一些特殊的应用场景，例如：生物医疗、消费电子等。
附图说明
图1是本发明涉及的方法实施例流程图。
图2是本发明涉及的***实施例***结构电路原理图。
图3是本发明涉及的***实施例恒流输出电路原理图。
图4是本发明涉及的***实施例恒压输出电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明：
一、发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电方法
图1所示发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电方法实施例流程图，由图1可见：
所述步骤一、启动充电后，高频逆变器通过串联初级串联补偿电感、初级恒流补偿电容及充电感应线圈发送侧绕组和接收侧感应绕组及整流器对电池负载恒流充电(1)：
所述直流电源的输出连接高频逆变器的输入；高频逆变器输出的一端串联接入初级串联补偿电感、初级恒流补偿电容和充电感应线圈发送侧绕组的一端，高频逆变器输出的另一端与充电感应线圈发送侧绕组的另一端连接，构成恒流充电发送回路；充电感应线圈接收侧绕组的一端连接串联次级补偿电容的一端，串联次级补偿电容的另一端连接整流器输入端的一端，充电感应线圈接收侧绕组的另一端连接整流器输入端的另一端，构成接收回路；整流器输出端连接电池负载，实现感应式无线恒流充电。
所述步骤二、在恒流充电阶段，实时检测高频逆变器输出电流的均方根值，预估电池负载的充电电压(2)：
所述检测高频逆变器输出电流均方根值，包括：通过电流传感器和控制器，实时数据采集高频逆变器输出电流瞬时值；计算高频逆变器输出电流均方根值；
所述预估电池负载的充电电压是根据在恒流充电过程中，高频逆变器输出电流的均方根值与电池充电电压值的近似线性函数关系，预估电池负载的充电电压。
所述步骤三、判断电池负载的充电电压是否满足从恒流到恒压转变过程的切换条件(3)：
所述从恒流到恒压转变过程的切换条件由式(1)确定。
式(1)中，II为高频逆变器H输出电流的均方根值，UB为电池负载充电电压，RP为充电感应线圈发送侧绕组的等效寄生电阻，RS为充电感应线圈接收侧感应绕组的等效寄生电阻,M为充电感应线圈的互感值，ω为角频率，UD为逆变器直流输入电压值。
所述步骤四、当满足从恒流到恒压转变过程的切换条件时，自动切换到恒压充电回路，实现恒压充电(4)：
所述恒压充电回路，包括并联恒压充电回路和串联恒压充电回路。并联恒压充电回路由初级恒压补偿电容CR与切换开关S1串联，T接与初级串联补偿电感LR和初级恒流补偿电容CPA的连接点和高频逆变器H的另一端；且切换开关S1的控制端与控制器K相连；串联恒压充电回路由初级恒压补偿电容CPB与切换开关S2串联，并联在初级恒流补偿电容CPA上，且切换开关S2的控制端与控制器K相连；
所述自动切换到恒压充电回路是当高频逆变器H输出电流的预设均方根值满足式(1)时，控制器将并联恒压充电回路和串联恒压充电回路接通,即：闭合切换开关S1和S2，实现电池负载从恒流充电过程到恒压充电过程的转变。
所述步骤五、在恒压充电阶段，实时检测高频逆变器输出电流的均方根值，判断电池负载是否充满且被电池管理***自动切断(5)：
所述检测高频逆变器输出电流均方根值，包括：通过电流传感器和控制器，实时数据采集高频逆变器输出电流瞬时值；判断电池负载是否充满且被电池管理***自动切断；
所述判断电池负载是否充满且被电池管理***自动切断是根据在恒压充电过程中，当电池负载充满且被电池管理***自动切断，即***处于空载状态，此时高频逆变器输出电流的均方根值为固定值，且由式(2)确定。
式(2)中，RR为初级串联补偿电感的等效寄生电阻。
所述为了确保当电池负载充满且被电池管理***自动切断后，发送侧逆变器不在提供电能输出，设定充电终止条件由式(3)确定。
所述步骤六、当检测出电池管理***切断或电池负载已被充满，断开恒压充电回路，且自动断开逆变器供电输出，停止充电(6)：
所述断开恒压充电回路是断开并联恒压充电回路和串联恒压充电回路，即：断开切换开关S1和S2。
所述自动停止充电过程是当高频逆变器H输出电流的预设均方根值满足式(3)时，控制器将停止逆变器供电输出,即：停止充电。
所述发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电***，其特征在于，包括直流电源、高频逆变器、发送单元、充电感应线圈、接收单元、电流传感器、控制器、整流器和电池负载。
高频逆变器将输入的直流电源逆变输出为高频交流电源，通过发送单元和充电感应线圈向接收单元无线感应耦合传输高频交流电能，经过整流器变换为直流给电池负载恒流充电；电流传感器和控制器实时检测高频逆变器的输出电流均方根值，预估电池负载的充电电压，当高频逆变器输出电流均方根值满足式(1)时，控制器将并联恒压充电回路和串联恒压充电回路接通,即：闭合切换开关S1和S2，实现电池负载从恒流充电过程到恒压充电过程的转变；当高频逆变器输出电流均方根值满足式(3)时，断开恒压充电回路，且自动断开逆变器供电输出，停止电池负载充电。
二、发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电***
图2所示发明涉及的***实施例***结构电路原理图，由图2可见：
***结构包括：直流电源、高频逆变器、发送单元、充电感应线圈、接收单元、电流传感器、控制器、整流器和电池负载。
工作原理：高频逆变器将输入的直流电源逆变输出为高频交流电源，通过发送单元和充电感应线圈向接收单元无线感应耦合传输高频交流电能，经过整流器变换为直流给电池负载恒流充电；电流传感器和控制器实时检测高频逆变器的输出电流均方根值，预估电池负载的充电电压，当高频逆变器输出电流均方根值满足式(1)时，控制器将并联恒压充电回路和串联恒压充电回路接通,即：闭合切换开关S1和S2，实现电池负载从恒流充电过程到恒压充电过程的转变；当高频逆变器输出电流均方根值满足式(3)时，断开恒压充电回路，且自动断开逆变器供电输出，停止电池负载充电。
所述发送单元包括恒流充电回路、并联恒压充电回路和串联恒压充电回路；
所述接收单元包括依次连接的接收回路，整流器D和等效为内电阻RB和理想电压源UB串联的电池负载。
所述充电感应线圈，包括发送侧绕组自感参数为LP、电阻参数为RP和接收侧绕组自感参数为LS、电阻参数为RS，充电感应线圈的互感参数为M由式(4)确定。
式(4)中，IB为设定的恒定充电电流，ω为谐振角频率。
所述恒流充电回路由初级串联补偿电感LR和初级恒流补偿电容CPA串联而成，首尾分别连接高频逆变器输出的一端和充电感应线圈发送侧绕组LP的一端，充电感应线圈发送侧绕组LP的另一端连接高频逆变器输出的另一端。
所述的初级串联补偿电感LR由式(5)所示。
式(5)中，UB为设定的恒定充电电压。
所述的初级补偿电容CPA由式(6)所示。
所述串联恒压充电回路，由初级恒压补偿电容CPB与切换开关S2串联；并联在初级恒流补偿电容CPA上；初级恒流补偿电容CPA一端连接初级串联补偿电感LR，另一端连接充电感应线圈发送侧绕组LP；充电感应线圈发送侧绕组LP的另一端连接高频逆变器输出的另一端；且切换开关S2的控制端与控制器K相连的而成。
所述的初级恒压补偿电容CPB由式(7)所示。
所述并联恒压充电回路，由初级恒压补偿电容CR与切换开关S1串联；一端T形连接初级串联补偿电感LR和初级恒流补偿电容CPA的连接点，另一端连接高频逆变器H的另一端和充电感应线圈发送侧绕组LP的另一端；且切换开关S1的控制端与控制器K相连而成。
所述的初级恒压补偿电容CR由式(8)所示。
所述接收回路由次级补偿电容CS与充电感应线圈接收侧绕组的自感参数为LS、电阻参数为RS串联后，并联连接到整流器的输入端而成。
所述次级补偿电容CS由式(9)所示。
电流传感器和控制器配合控制切换开关S1和切换开关S2的闭合和断开，实现恒流充电过程与恒压充电过程的转换，以及充电结束控制。
所述切换开关S1和切换开关S2由电力电子开关器件和触发控制驱动电路构成。
所述电流传感器在检测高频逆变器输出的MHz级高频电流时不失真。
所述控制器包括模拟量输入电路、模数转换电路、电物理量计算程序、检测与控制程序、开关量输出电路、隔离及与触发控制驱动电路的接口电路。
图3所示本发明涉及的***实施例恒流输出电路原理图，由图3可见：
为了简化，RR,RP和RS非常小而可以忽略，且电路参数可以被简化由式(10)所示。
其中，XP和XS分别代表发送侧和接收侧电路的等效电抗。
根据基尔霍夫电压定律(KVL)列写方程组：
将式(10)代入式(11)可得解：
显然，式(12)当XP＝0时，***输出电流与时变的负载电阻值无关，即：
进一步，***总输入阻抗可以推导：
根据式(12)，当满足XP＝0和XS＝0时，***即可以实现恒流输出。
当忽略互感的影响时，满足纯阻性输入负载的条件如式(15)所示。
图4所示本发明涉及的***实施例恒压输出电路原理图，由图4可见：
当图2中的切换开关S1和S2闭合时，图4电路进入恒压充电模式。
由于RR,RP和RS非常小，为了简化，可以忽略，其简化电路参数由式(16)所示。
根据基尔霍夫电压定律(KVL)列写方程组：
将式(16)代入式(17)可得解：
***输出电压可以推导：
可以看出，当A＝0时，***输出电压与时变的负载电阻值无关，即：
A＝YLYC(YM+YS)+(YL+YC)(YPYM+YMYS+YPYS)＝0 (21)
式(24)可以表达为：
将(16)代入到(22)中得：
根据式(20)和式(23)，***输出电压可以推导：
进一步，***总输入阻抗可以推导：
根据式(25)，当式(26)满足时，***总输入阻抗表现为纯阻性：
YC+YP+YM＝0 (26)
将(16)代入到(26)中得：
最终，***总输入阻抗为：
综上得出，当式(15)满足时，图3拓扑可获得稳定的恒流输出，且能实现纯阻性输入阻抗；当式(23)和式(27)满足时，图4电路可获得稳定的恒压输出，且能实现纯阻性输入阻抗。
逆变器的输出电压基波有效值和其输入直流电压的关系为：
整流滤波电路的输入电压UO、电流IO的基波有效值和输出电压UB、电流IB的关系为：
将式(29)和(30)代入式(13)，求出互感值M：
将式(32)、(33)和(34)代入式(27)，求出初级串联补偿电感LR值：
根据式(26)和(35)，求出初级恒压补偿电容CR的值和次级补偿电容CS的值：
根据(15)、(27)、(32)和(33)，分别求出初级恒流补偿电容CPA的值和初级恒压补偿电容CPB的值：
总的来讲，当控制器控制S1和S2同时断开时，***工作在恒流充电模式；当控制器控制S1和S2同时接通时，***工作在恒压充电模式。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (7)
1.一种发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤1、启动充电后，高频逆变器通过串联初级串联补偿电感、初级恒流补偿电容及充电感应线圈发送侧绕组和接收侧感应绕组及整流器对电池负载恒流充电(1)；
步骤2、在恒流充电阶段，实时检测高频逆变器输出电流的均方根值，预估电池负载的充电电压(2)；
步骤3、判断电池负载的充电电压是否满足从恒流到恒压转变过程的切换条件(3)，切换条件由式(1)确定；
式(1)中，II为高频逆变器H输出电流的均方根值，UB为电池负载充电电压，RP为充电感应线圈发送侧绕组的等效寄生电阻，RS为充电感应线圈接收侧感应绕组的等效寄生电阻,M为充电感应线圈的互感值，ω为角频率，UD为逆变器直流输入电压值；当不满足从恒流到恒压转变过程的切换条件时，继续步骤2恒流阶段直至满足切换条件，转到步骤4；
步骤4、当满足从恒流到恒压转变过程的切换条件时，自动切换到恒压充电回路，实现恒压充电(4)；
步骤5、在恒压充电阶段，实时检测高频逆变器输出电流的均方根值，判断电池负载是否充满且被电池管理***自动切断(5)，检测高频逆变器输出电流均方根值包括：通过电流传感器和控制器，实时数据采集高频逆变器输出电流瞬时值；判断电池负载是否充满且被电池管理***自动切断；
所述判断电池负载是否充满且被电池管理***自动切断是根据在恒压充电过程中，当电池负载充满且被电池管理***自动切断，即***处于空载状态，此时高频逆变器输出电流的均方根值为固定值，且由式(2)确定；
式(2)中，RR为初级串联补偿电感的等效寄生电阻；
所述为了确保当电池负载充满且被电池管理***自动切断后，发送侧逆变器不在提供电能输出，设定充电终止条件由式(3)确定；
步骤6、当检测出电池管理***切断或电池负载已被充满，断开恒压充电回路，且自动断开逆变器供电输出，停止充电(6)。
2.根据权利要求1所述的一种发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电方法，其特征在于，步骤1中，
直流电源的输出连接高频逆变器的输入；高频逆变器输出的一端串联接入初级串联补偿电感、初级恒流补偿电容和充电感应线圈发送侧绕组的一端，高频逆变器输出的另一端与充电感应线圈发送侧绕组的另一端连接，构成恒流充电发送回路；充电感应线圈接收侧绕组的一端连接串联次级补偿电容的一端，串联次级补偿电容的另一端连接整流器输入端的一端，充电感应线圈接收侧绕组的另一端连接整流器输入端的另一端，构成接收回路；整流器输出端连接电池负载，实现感应式无线恒流充电。
3.根据权利要求1所述的一种发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电方法，其特征在于，步骤2中，
检测高频逆变器输出电流均方根值，包括：通过电流传感器和控制器，实时数据采集高频逆变器输出电流瞬时值；计算高频逆变器输出电流均方根值；
所述预估电池负载的充电电压是根据在恒流充电过程中，高频逆变器输出电流的均方根值与电池充电电压值的近似线性函数关系，预估电池负载的充电电压。
4.根据权利要求1所述的一种发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电方法，其特征在于，步骤4中，
所述恒压充电回路，包括并联恒压充电回路和串联恒压充电回路；并联恒压充电回路由初级恒压补偿电容CR与切换开关S1串联，T接与初级串联补偿电感LR和初级恒流补偿电容CPA的连接点和高频逆变器H的另一端；且切换开关S1的控制端与控制器K相连；串联恒压充电回路由初级恒压补偿电容CPB与切换开关S2串联，并联在初级恒流补偿电容CPA上，且切换开关S2的控制端与控制器K相连；
所述自动切换到恒压充电回路是当高频逆变器H输出电流的预设均方根值满足式(1)时，控制器将并联恒压充电回路和串联恒压充电回路接通,即：闭合切换开关S1和S2，实现电池负载从恒流充电过程到恒压充电过程的转变。
5.根据权利要求1所述的一种发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电方法，其特征在于，步骤6、当检测出电池管理***切断或电池负载已被充满，断开恒压充电回路，且自动断开逆变器供电输出，停止充电(6)；
所述断开恒压充电回路是断开并联恒压充电回路和串联恒压充电回路，即：断开切换开关S1和S2；
所述自动停止充电过程是当高频逆变器H输出电流的预设均方根值满足式(3)时，控制器将停止逆变器供电输出,即：停止充电。
6.一种发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电***，其特征在于，包括直流电源、高频逆变器、发送单元、充电感应线圈、接收单元、电流传感器、控制器、整流器和电池负载，其中，
高频逆变器将输入的直流电源逆变输出为高频交流电源，通过发送单元和充电感应线圈向接收单元无线感应耦合传输高频交流电能，经过整流器变换为直流给电池负载恒流充电；电流传感器和控制器实时检测高频逆变器的输出电流均方根值，预估电池负载的充电电压，当高频逆变器输出电流均方根值满足式(1)时，控制器将并联恒压充电回路和串联恒压充电回路接通,即：闭合切换开关S1和S2，实现电池负载从恒流充电过程到恒压充电过程的转变；当高频逆变器输出电流均方根值满足式(3)时，断开恒压充电回路，且自动断开逆变器供电输出，停止电池负载充电；
发送单元包括恒流充电回路、并联恒压充电回路和串联恒压充电回路；接收单元包括依次连接的接收回路，整流器D和等效为内电阻RB和理想电压源UB串联的电池负载；
所述充电感应线圈，包括发送侧绕组自感参数为LP、电阻参数为RP和接收侧绕组自感参数为LS、电阻参数为RS，充电感应线圈的互感参数为M由式(4)确定；
式中，IB为设定的恒定充电电流，ω为谐振角频率；
所述恒流充电回路由初级串联补偿电感LR和初级恒流补偿电容CPA串联而成，首尾分别连接高频逆变器输出的一端和充电感应线圈发送侧绕组LP的一端，充电感应线圈发送侧绕组LP的另一端连接高频逆变器输出的另一端；
所述的初级串联补偿电感LR由式(5)所示；
式中，UB为设定的恒定充电电压；
所述的初级补偿电容CPA由式(6)所示；
所述串联恒压充电回路，由初级恒压补偿电容CPB与切换开关S2串联；并联在初级恒流补偿电容CPA上；初级恒流补偿电容CPA一端连接初级串联补偿电感LR，另一端连接充电感应线圈发送侧绕组LP；充电感应线圈发送侧绕组LP的另一端连接高频逆变器输出的另一端；且切换开关S2的控制端与控制器K相连的而成；
所述的初级恒压补偿电容CPB由式(7)所示；
所述并联恒压充电回路，由初级恒压补偿电容CR与切换开关S1串联；一端T形连接初级串联补偿电感LR和初级恒流补偿电容CPA的连接点，另一端连接高频逆变器H的另一端和充电感应线圈发送侧绕组LP的另一端；且切换开关S1的控制端与控制器K相连而成；
所述的初级恒压补偿电容CR由式(8)所示；
所述接收回路由次级补偿电容CS与充电感应线圈接收侧绕组的自感参数为LS、电阻参数为RS串联后，并联连接到整流器的输入端而成；
所述次级补偿电容CS由式(9)所示；
7.根据权利要求6所述的一种发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电***，其特征在于：电流传感器和控制器配合控制切换开关S1和切换开关S2的闭合和断开，实现恒流充电过程与恒压充电过程的转换，以及充电结束控制；
所述切换开关S1和切换开关S2由电力电子开关器件和触发控制驱动电路构成；
所述电流传感器在检测高频逆变器输出的MHz级高频电流时不失真；
所述控制器包括模拟量输入电路、模数转换电路、电物理量计算程序、检测与控制程序、开关量输出电路、隔离及与触发控制驱动电路的接口电路。
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