[发明专利]一种电动车无线充电电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种充电电路，特别涉及一种无线充电电路。

背景技术

所谓无线充电，即在没有电缆的情况下，靠电磁场或其他的物质进行耦合，实现电能的无线传输，无线传输电能包括：电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式，这三种常见的无线充电方式中，其中电磁感应式结构简单，易于实现，被广泛应用到无线重点产业的各个领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动车无线充电电路，提高电路工作的安全性和能量的传输效率。

本发明的目的是这样实现的：一种电动车无线充电电路及其控制方法，所述充电电路包括主电路和控制电路：

所述主电路包括耦合连接的发射端主电路和接收端主电路，所述发射端主电路包括顺序连接的低压直流电源、高频逆变电路以及初次侧谐振电路，所述接收端主电路包括顺序连接的二次侧谐振电路、全桥整流电路以及功率匹配变换电路；

所述控制电路包括发射端控制电路和接收端控制电路，发射端控制电路包括连接在发射端数字信号处理器上的PWM驱动电路、电流采样电路，所述电流采样电路连接在初次侧谐振电路上；所述接收端控制电路包括连接在接收端数字信号处理器上的PWM驱动电路和电压采样电路，所述电压采样电路连接在全桥整流电路的输出端；

所述控制方法包括以下包括两个工作状态：

1）检测状态：通过检测初次侧谐振电路的电流变化判定负载的接入；

2）工作状态：若发射端检测到有负载接入后，发射端数字信号处理器发出充电指令，电路进入工作状态，通过PWM驱动电路控制高频逆变电路输出交流电，经过全桥整流电路以及功率匹配变换电路后，对负载进行充电，若发射端检测到负载退出后或者负载电量充满后，发射端数字信号处理器发出停止充电的指令，并将控制电路回归检测状态。

作为本发明的改进，所述功率匹配变换电路包括第三电感L3、第五功率MOS开关管S5、第五二极管VD5以及第三电容C3，所述全桥整流电路的正极M与车载电池接口正极P之间串接第三电感C3和第五二极管VD5，所述第五功率MOS开关管S5的正极接第三电感C3和第五二极管VD5之间的电极点I，第五功率MOS开关管的负极接全桥整流电路的负极N，车载电池接口的正极P与负极Q之间串接第三电容C3。

作为本发明的改进，所述高频逆变电路包括四个功率MOS开关管，发射端数字信号处理器通过PWM驱动电路控制所述四个功率MOS开关管动作，接收端数字信号处理器通过PWM驱动电路控制功率变换电路内的一个功率MOS开关管动作。

作为本发明的改进，所述数字信号处理电路是由dsPIC33FJ64GS606芯片及其外围电路组成的

作为本发明的改进，步骤1）中负载检测的具体方法为：电路开始初始化时，电路处于检测状态，每1s运行2ms，在每个PWM波的中点对初次侧电感上的电流进行采样，通过和前一次采样值相比较来决定电路的工作状态，若电流采样值比前一次采样值减小，则证明二次侧有负载接入，电路进入正常工作状态，每1s运行1s，正常工作后，若检测到的电流采样值比前一次采样值增大，则证明二次侧负载退出，电路转变回检测状态继续工作，每1s运行2ms，若电流采样值与前一次采样值相等，则证明二次侧无动作，电路维持之前的工作模式。

作为本发明的改进，控制方法还包括谐波点追踪控制，具体方法为：在每个PWM上升沿对初次侧电感上的电流进行采样，若采样值大于传感器电路零偏值，则调大逆变器输出频率；若采样值小于传感器电路零偏值，则调小逆变器输出频率；若采样值等于零偏值，因此逆变器的输出频率不变。

作为本发明的改进，步骤2）中在对负载进行充电时，对功率匹配变换电路的输入电压进行控制，具体方法为：对功率匹配变换电路的输入电压进行采样，与设定值进行比较，经过数字信号处理器进行PI运算，得出一个新的PWM占空比，将该占空比输出给功率匹配变换电路，从而控制功率匹配变换电路的输入电压。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明利用电磁感应和负载检测电路的原理，实现了对二次侧有无负载的检测，根据有无负载来适时的进入工作状态和检测状态，避免了过大的电流，提高了电路的安全性能；本发明通过对系统谐振频率进行追踪，使得逆变器的输出频率与谐振网络的谐振频率一致，提高了系统能量的传输效率；本发明通过对负载功率匹配电路的输入电压进行闭环控制，实现了对输出功率的控制，实现不同功率等级的充电，扩大了其应用范围。本发明可用于无线充电中。

附图说明

图1为本发明主电路原理图。