[发明专利]一种基于负载识别技术的无线充电系统充电方法

权利要求书

1.一种基于负载识别技术的无线充电系统保护方法，其特征在于，包括步骤：

(1)搭建无线充电系统，所述无线充电系统包括初级侧和次级侧，初级侧包括：高频逆变电源、初级侧补偿电路和初级侧控制电路；次级侧包括：次级侧开关电路、整流稳压电路和次级侧控制电路；其中，

初级侧补偿电路包括：初级侧补偿电容C_p、初级侧补偿电感L_X和发射线圈L_p；C_p与发射线圈L_p并联后再串联L_X，形成一LCL谐振支路；

高频逆变电源串联在LCL谐振支路两端，为初级侧补偿电路提供高频电压；高频逆变电源的输出频率保持不变；

次级侧开关电路包括接收线圈L_s、次级侧补偿电容C_s、次级侧补偿电感L_Y和开关S₁、S₂、S₃、S₄；接收线圈的一端与L_Y的一端相连，接收线圈与L_Y的连接点与C_s的正极板相连；L_Y的另一端通过S₁与S₃串联，S₁与S₃的连接点作为次级侧开关电路的第一输出端；S₃的另一端与C_s的负极板相连，S₃与C_s的连接点与S₂的一端相连；接收线圈的另一端通过S₄与S₂的另一端相连；S₄与S₂的连接点作为次级侧开关电路的第二输出端；次级侧开关电路通过接收线圈与发射线圈耦合接收能量，并将接收到的能量转换为次级侧开关电路的输出电压U_mn，即次级侧开关电路第一、第二输出端之间的电压；

整流稳压电路的对次级侧开关电路的输出电压U_mn进行整流稳压处理，处理后的电压即为恒流-恒压无线充电系统的输出电压；

初级侧控制电路包括：电压采集单元V1和微处理器MCU1；次级侧控制电路包括电压采集单元V2、电流采集单元和微处理器MCU2；其中，

电压采集单元V1采集C_p两端的电压，并将采集到的电压值发送给微处理器MCU1；微处理器MCU1根据接收到的C_p两端的电压值生成电源电压调节指令，并发送给高频逆变电源，高频逆变电源根据电源电压调节指令调节自身输出电压；

电压采集单元V2和电流采集单元分别采集电池两端电压和电池充电电流，并将采集到的数据发送给微处理器MCU2；微处理器MCU2根据接收到的电池两端电压和电池充电电流生成开关控制指令，控制开关S₁、S₂、S₃、S₄的通断；

(2)设置系统参数，包括：设置电池的恒流充电电流为I_bat,s，电池标称电压为U_bat,n，L_X、L_p、L_s、L_Y的电感值均为L，C_p＝C_s＝C，发射线圈与接收线圈间的互感为M，谐振角频率为ω，

(3)系统初始化：设定所述无线充电系统中未接入电池时，系统处于待机状态，此时，高频逆变电源输出的电压为U_in,s，开关S₁、S₂、S₃、S₄均断开；

(4)当有电池接入时，分别在所述无线充电系统的初级侧和次级侧进行充电保护；

次级侧的保护步骤为：

(4-1)采集电池两端电压U_bat，若U_bat,u＜U_bat＜U_bat,n，则判定所接电池合法，此时闭合开关S₁、S₂、S₄，并转入步骤(4-2)；否则，保持开关S₁、S₂、S₃、S₄均断开；U_bat,u表示电池欠压状态下的最低电压；

(4-2)开关S₁、S₂、S₄闭合后，所述无线充电系统对电池进行恒流充电直至电池两端电压U_bat满足U_bat＞＞U_bat,n；当电池两端电压U_bat满足U_bat＞＞U_bat,n时，断开S₁、S₂，闭合S₃，所述无线充电系统对电池进行恒压充电，直至充电完成；

初级侧的保护步骤为：

(4-3)采集C_p两端的电压U_Cp，判断是否满足：

若满足，则判定所接电池合法，调节高频逆变电源的输出电压为U_in,n，转入步骤(4-4)；否则，保持高频逆变电源的输出电压为U_in,s；

(4-4)实时采集高频逆变电源的输出电压切换为U_in,n后C_p两端的电压U_Cp，当U_Cp满足U_Cp＝U_in,n时，调节高频逆变电源的输出电压为U_in,s，返回步骤(4-3)；

(5)在充电过程中进行，进行故障检测，故障检测的步骤为：

设置阈值I_bat,m和U_bat,m；在充电过程中，一旦检测到充电电流I_bat大于I_bat,m或充电电压U_bat大于U_bat,m，则判定系统出现故障，微处理器MCU2断开开关S₁、S₂、S₃、S₄，使次级侧开路；此时，电容C_p两端电压变为U_in,n，微处理器MCU1控制高频逆变电源的输出电压切换至U_in,s。