[发明专利]一种非接触充电开路保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种非接触充电开路保护装置。

背景技术

20世纪90年来以来，非接触电能传输(ContactlessPowerTransfer,CPT)技术因其广阔的应用前景，受到了国内外越来越多学者及相关领域科研人员的关注。该技术可实现电源端与负载端的非电气连接进行电能的非接触传输，因此，在高温、高湿、高腐蚀、易爆等恶劣环境下及生物体内、家电、电动汽车等有便利供电要求领域占据独特的优势。

目前，小功率的非接触电能传输已经在便携式电子产品充电上取得了广泛的应用，非接触电能传输应用于便携式电子产品充电能带来极大的便利性，节约大量资源。目前业内普遍认为电动汽车的非接触充电能够取得广泛的应用，将非接触电能传输技术应用于电动汽车的非接触充电技术优势极大。

当非接触充电系统工作频率工作在较低的工作频率时，非接触充电系统的输出特性呈现电流源特性。实验表明，当非接触充电系统工作在额定频率时，在充电过程中断开负载，导致系统发生开路，系统输出电压将达到1000V以上，直接导致输出滤波电容发生击穿，产生危险。

目前在无线系统中，还没有申请过相关的开路保护专利。一般传统的开路保护电路都是利用检测电路检测开路状态，然后通过程序再控制继电器等开关单元进行切换操作，如中国专利：CN102238785A“一种开路保护电路”开路保护模检测开路保护模块所连接的两端之间的电压差值，判断所述电压差值小于预设差值阈值时，使此两端之间处于断路状态；判断所述电压差值不小于预设差值阈值时，使此两端之间处于短路状态。这种控制方式控制速度较慢，不能满足无线充电开路保护的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的非接触充电系统输出滤波电容发生击穿，产生危险的缺点，提供一种继电器输出控制单元的开路保护装置。本发明能够在非接触充电系统发生开路时，通过闭合保护继电器K_P，短路副边接收线圈，降低系统输出电压，保护系统的输出端不发生过压危险。

本发明装置包括非接触电能发射单元、非接触电能传输单元和非接触电能接收单元。非接触电能发射单元的输出端连接非接触电能传输单元输入端，非接触电能传输单元的输出端连接非接触电能接收单元输入端。非接触电能发射单元将交流220V电源信号通过逆变转换为高频信号，经过非接触电能传输单元的输出端发送出去，非接触电能接收单元接收高频信号，将高频信号整流成直流信号给负载充电。

所述的非接触电能发射单元包括输入整流单元、逆变器单元和第一控制单元。输入整流单元将220V交流电源整流成直流信号，第一控制单元控制逆变器单元将直流信号逆变为高频交流信号。

所述的非接触电能传输单元由并联谐振补偿电容和发射线圈，以及并联谐振补偿电容和接收线圈构成，发射线圈和接收线圈均采用谐振补偿技术相互耦合传输电能。并联谐振补偿电容和发射线圈将高频交流信号转换为电磁信号发送出去，并联谐振补偿电容和接收线圈接收电磁信号，同时转化为高频交流信号。

所述的非接触电能接收单元包括输出整流单元、比较控制单元、第二控制单元和负载。输出整流单元将接收到的高频交流信号整流成直流信号，直流信号为输出开路电压V和直流电流A，比较控制单元实时比较非接触电能接收单元负载电压V+和参考电压，第二控制单元实时监测非接触电能接收单元开路电压V和电流A，第二控制单元控制，其中负载电压V+和开路电压V为同一电压值。

所述的比较控制单元包括继电器Kp，MOSFET管U1以及比较器U2。比较器U2和第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5，以及第六电阻R6构成滞回比较器结构。继电器KP的触点A和触点B分别跨接在非接触电能传输单元的输出侧的两端，负载电压V+经过第二电阻R2和第六电阻R6分压，接入比较器U2的11端口，5～12V弱电系统供电电源VCC为弱电系统供电，5～12V弱电系统供电电源VCC经过第三电阻R3和第五电阻R5分压后，接入比较器U2的10端口；比较器U2的输出端13连接MOSFET管U1的门极G，MOSFET管U1的源极S连接GND地，MOSFET管U1的漏极连接继电器KP的6端口，继电器Kp的触点5连接电源VCC。