[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

摘要

本发明公开了一种基于负载识别技术的无线充电系统充电方法，该方法在初级侧和次级侧分别进行控制；初级侧的控制为：通过采集无线充电系统中初级侧补偿电容两端的电压控制电压源输出电压的大小；次级侧的控制为：通过采集电池充电电压和充电电流控制次级侧所有的开关的通断，以实现系统充电模式的转换；本发明在无线充电系统初级侧与次级侧之间无通信模块的前提下，实现了识别非法的电池性负载，通过在初级侧调节输入电压的大小和控制次级侧所有开关状态，完成了对系统的保护。

主权项

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：/n(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，/n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；/n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；/n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；/n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；/n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，/n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；/n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；/n(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，/n(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；/n(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；/n次级侧的保护步骤为：/n(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；/n(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；/n初级侧的保护步骤为：/n(4-3)采集C_p两端的电压U_Cp，判断是否满足：/n /n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；/n(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)；/n(5)在充电过程中进行，进行故障检测，故障检测的步骤为：/n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。/n