一种无线充电的发射端、接收端、方法和系统技术方案

本申请提供一种无线充电的发射端、接收端、方法和系统，应用于电动汽车领域。发射端控制器将逆变器的实际输出电流和逆变器的输出电流预设上限值进行比较，根据比较结果控制逆变器的输出电压来调节发射线圈电流，使逆变器的实际输出电流小于等于逆变器的输出电流预设上限值。接收端控制器接收发射端控制器发送的发射线圈电流采样值；当发射线圈电流采样值与发射线圈电流的参考值之差大于等于预设值时，更新发射线圈电流的参考值，使逆变器的实际输出电流小于等于逆变器的输出电流预设上限值。接收端和发射端进行交互，进而实现更好地控制，在保证逆变器的输出电流不超过预设上限值的前提下，使接收端尽量拥有较大的发射线圈电流的调节范围。

Transmitter, receiver, method and system of wireless charging

【技术实现步骤摘要】
一种无线充电的发射端、接收端、方法和系统
本申请涉及无线充电
，尤其涉及一种无线充电的发射端、接收端、方法和系统。
技术介绍
随着现代社会能源短缺和环境污染问题的加剧，电动汽车作为新能源汽车受到了各界的广泛关注。电动汽车是以车载动力电池组为能源来驱动车辆行驶。电动汽车的充电方式目前包括接触式充电和无线充电，而无线充电方式由于使用方便，无火花以及触电危险，因此无线充电成为未来电动汽车的发展方向。下面结合附图1介绍无线充电系统的工作原理。参见图1，该图为一种无线充电系统的示意图。无线充电系统包括无线充电的发射端(以下简称发射端)和无线充电的接收端(以下简称接收端)。其中，发射端包括：逆变器H1、发射端补偿网络100和发射线圈Lp。逆变器H1包括可控开关管Q1-Q4，逆变器H1用于将直流电源输出的直流电逆变为交流电。发射线圈Lp，用于将逆变器H1输出的交流电以交变磁场的形式进行发射。接收端包括：接收线圈Ls、接收端补偿网络200和整流器H2。以整流器H2包括四个可控开关管S1-S4为例，另外，整流器也可以仅包括不可控的二极管，还可以既包括二极管又包括可控开关管。整流器H2用于将接收线圈Ls输出的交流电整流为直流电输出给负载。接收线圈Ls，用于以交变磁场的形式接收发射线圈Lp发射的电磁能量。目前，对于无线充电系统的控制方法，主要是为了简化发射端和接收端互相操作的控制，使发射端和接收端的控制尽量解耦，但是，这样容易造成逆变器的输出电流超过极限值，使逆变器的参数因为超出极限值而保护关机。
技术实现思路
为了解决以上技术问题，本申请提供一种无线充电发射端、接收端、方法和系统，能够使逆变器的参数不超出限值，进而不触发保护关机。第一方面，本申请提供了一种无线充电系统的发射端，包括：逆变器、发射端补偿网络、发射线圈和发射端控制器；所述逆变器，用于将直流电源输出的直流电逆变为交流电提供给所述发射端补偿网络；所述发射端补偿网络，用于对所述逆变器输出的交流电进行补偿，将补偿后的交流电输送给所述发射线圈；所述发射线圈，用于将所述发射端补偿网络补偿后的交流电以交变磁场进行发射；为了工作时，不使逆变器的输出电流超过预设上限值而触发保护关机，需要保证逆变器的实际输出电流小于等于所述逆变器的输出电流预设上限值的前提下，控制逆变器的输出电压来调节发射线圈的电流。目的是既保证逆变器的输出电流在允许的预设上限值以内，又使接收端拥有合适的发射线圈电流的调节范围。本申请提供的发射端可以配合接收端在发射端不触发保护关机的情况下，实现发射线圈电流的调节，进而满足接收端的充电要求。优选地，所述发射端控制器，具体用于：根据所述比较结果获得发射线圈电流的最小允许值；取所述发射线圈电流的最小允许值和接收端发送的发射线圈电流的参考值中的较大值作为发射线圈电流的给定值，根据所述发射线圈电流的给定值来控制所述逆变器的输出电压来调节发射线圈电流；所述发射线圈电流的最小允许值用于使所述逆变器的实际输出电流小于或等于所述逆变器的输出电流预设上限值；对于发射端和接收端的补偿网络均为LCC，而且对应发射线圈和接收线圈耦合系数k最高，输出电压最低时要求满功率输出的场景下时，输出电压最低对应输出电流最大，对应要求接收线圈电流最大，对应发射线圈电流最小，而发射线圈电流最小时对应逆变器的输出电流最大；因此为了使逆变器的输出电流不超过预设上限值，则需要控制发射线圈电流的最小允许值。接收端发送的发射线圈电流的参考值根据无线充电系统的目标充电参数确定，目标充电参数可以为充电电流、充电电压或充电功率。优选地，发射端控制器具体用于：当逆变器的输出电流预设上限值减去逆变器的实际输出电流的差值小于第一预设电流值时，说明逆变器的实际输出电流已经接近逆变器的输出电流预设上限值，已经达到了调节极限，不能再调大了，再调大会超过逆变器的输出电流预设上限值而触发保护关机。此时只能通过增大发射线圈电流的最小允许值，来增大发射线圈电流，进而增加发射功率。优选地，发射端控制器具体用于：当逆变器的输出电流预设上限值减去逆变器的实际输出电流的差值大于第二预设电流值时，说明逆变器的输出电流没有调节到极限，还有调节空间，此时为了接收端拥有较大的发射线圈电流可调范围，可以减小发射线圈电流的最小允许值；所述第一预设电流值小于所述第二预设电流值。例如，第一预设电流值的取值范围可以为0-5A，第二预设电流值的取值范围可以为8A-10A。优选地，所述发射端控制器，具体用于根据所述发射线圈电流的给定值和所述发射线圈电流采样值的差获得所述逆变器的移相角和所述逆变器的输入电压的调节信号，根据所述逆变器的移相角和所述逆变器的输入电压的调节信号控制所述逆变器。第二方面，本申请提供一种无线充电系统的接收端，包括：接收线圈、接收端补偿网络、功率变换器和接收端控制器；所述接收线圈，用于将发射端发射的交变磁场转换为交流电输送给所述补偿网络；所述接收端补偿网络，用于对所述交流电进行补偿后输送给所述整流器；所述功率变换器，用于将补偿后的交流电整流为直流电提供给负载；所述接收端控制器，用于接收发射端控制器发送的发射线圈电流采样值；当所述发射线圈电流采样值与发射线圈电流的参考值之差大于等于预设值时，更新发射线圈电流的参考值，以使所述发射端的逆变器的实际输出电流小于等于所述逆变器的输出电流预设上限值。本实施例提供的接收端，并不是与发射端没有交互，不是直接向发射端发送发射线圈电流的参考值，由于发射线圈电流的大小影响逆变器的输出电流，当发射线圈电流最小时逆变器的输出电流最大，为了不使逆变器的输出电流超过预设上限值，因此，实时检测发射线圈电流获得发射线圈电流采样值，只有发射线圈电流存在调节余量时，才更新下一周期的发射线圈电流的参考值。优选地，所述接收端控制器，具体用于接收发射端发送的发射线圈电流的最小允许值，将发射线圈电流的最小允许值与更新后的发射线圈电流的参考值中的较大值作为下一周期发射线圈电流的参考值发送给所述发射端控制器，所述发射线圈电流的最小允许值用于使所述逆变器的实际输出电流小于或等于所述逆变器的输出电流预设上限值；所述发射线圈电流最小时对应所述逆变器的输出电流最大。将发射线圈电流的最小允许值与发射线圈电流的参考值中的较大值作为下一周期的发射线圈电流最小值，是为了保证发射线圈电流不能低于发射线圈电流的最小允许值，否则会使逆变器的输出电流超过预设上限值。优选地，所述功率变换器包括整流器，且所述整流器包括两个桥臂，每个桥臂的上半桥臂和下半桥臂均包括可控开关管；接收端控制器根据所述整流器的两个桥臂的移相角、所述发射线圈电流采样值、所述发射线圈电流的最小允许值和当前发射线圈电流的参考值，更新发射线圈电流的参考值，将发射线圈电流的最小允许值与更新后的发射线圈电流的参考值中的较大值作为下一周期发射线圈电流的参考值发送给所述发射端控制器。优选地，所述接收端控制器用于当所述整流器的两个桥臂的移相角大于预设移相角区间的最大值，且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线充电的发射端，其特征在于，包括：逆变器、发射端补偿网络、发射线圈和发射端控制器；/n所述逆变器，用于将直流电源输出的直流电逆变为交流电提供给所述发射端补偿网络；/n所述发射端补偿网络，用于对所述逆变器输出的交流电进行补偿，将补偿后的交流电输送给所述发射线圈；/n所述发射线圈，用于将所述发射端补偿网络补偿后的交流电以交变磁场进行发射；/n所述发射端控制器，用于将所述逆变器的实际输出电流和所述逆变器的输出电流预设上限值进行比较，根据比较结果控制逆变器的输出电压来调节发射线圈电流，以使所述逆变器的实际输出电流小于等于所述逆变器的输出电流预设上限值。/n

【技术特征摘要】
1.一种无线充电的发射端，其特征在于，包括：逆变器、发射端补偿网络、发射线圈和发射端控制器；
所述逆变器，用于将直流电源输出的直流电逆变为交流电提供给所述发射端补偿网络；
所述发射端补偿网络，用于对所述逆变器输出的交流电进行补偿，将补偿后的交流电输送给所述发射线圈；
所述发射线圈，用于将所述发射端补偿网络补偿后的交流电以交变磁场进行发射；
所述发射端控制器，用于将所述逆变器的实际输出电流和所述逆变器的输出电流预设上限值进行比较，根据比较结果控制逆变器的输出电压来调节发射线圈电流，以使所述逆变器的实际输出电流小于等于所述逆变器的输出电流预设上限值。


2.根据权利要求1所述的发射端，其特征在于，所述发射端控制器，具体用于：根据所述比较结果获得发射线圈电流的最小允许值；取所述发射线圈电流的最小允许值和接收端发送的发射线圈电流的参考值中的较大值作为发射线圈电流的给定值，根据所述发射线圈电流的给定值来控制所述逆变器的输出电压来调节发射线圈电流；所述发射线圈电流的最小允许值用于使所述逆变器的实际输出电流小于或等于所述逆变器的输出电流预设上限值；所述发射线圈电流最小时对应所述逆变器的输出电流最大；所述发射线圈电流的参考值根据无线充电系统的目标充电参数确定。


3.根据权利要求2所述的发射端，其特征在于，所述发射端控制器，具体用于：当所述逆变器的输出电流预设上限值与所述逆变器的实际输出电流的差值小于第一预设电流值时，则增大所述发射线圈电流的最小允许值，以增大所述发射线圈电流。


4.根据权利要求3所述的发射端，其特征在于，所述发射端控制器，具体用于：当所述逆变器的输出电流预设上限值与所述逆变器的实际输出电流的差值大于第二预设电流值时，则减小所述发射线圈电流的最小允许值，以增大所述发射线圈电流的调节范围；所述第一预设电流值小于所述第二预设电流值。


5.根据权利要求1-4任一项所述的发射端，其特征在于，所述发射端控制器，具体用于根据所述发射线圈电流的给定值和所述发射线圈电流采样值的差获得所述逆变器的移相角和所述逆变器的输入电压的调节信号，根据所述逆变器的移相角和所述逆变器的输入电压的调节信号控制所述逆变器。


6.一种无线充电的接收端，其特征在于，包括：接收线圈、接收端补偿网络、功率变换器和接收端控制器；
所述接收线圈，用于将发射端发射的交变磁场转换为交流电输送给所述补偿网络；
所述接收端补偿网络，用于对所述交流电进行补偿后输送给所述整流器；
所述功率变换器，用于将补偿后的交流电整流为直流电提供给负载；
所述接收端控制器，用于接收发射端控制器发送的发射线圈电流采样值；当所述发射线圈电流采样值与发射线圈电流的参考值之差大于等于预设值时，更新发射线圈电流的参考值，以使所述发射端的逆变器的实际输出电流小于等于所述逆变器的输出电流预设上限值。


7.根据权利要求6所述的接收端，其特征在于，所述接收端控制器，具体用于接收发射端发送的发射线圈电流的最小允许值，将发射线圈电流的最小允许值与更新后的发射线圈电流的参考值中的较大值作为下一周期发射线圈电流的参考值发送给所述发射端控制器，所述发射线圈电流的最小允许值用于使所述逆变器的实际输出电流小于或等于所述逆变器的输出电流预设上限值；所述发射线圈电流最小时对应所述逆变器的输出电流最大。


8.根据权利要求7所述的接收端，其特征在于，所述功率变换器包括整流器，且所述整流器包括两个桥臂，每个桥臂的上半桥臂和下半桥臂均包括可控开关管；
所述接收端控制器，具体用于根据所述整流器的两个桥臂的移相角、所述发射线圈电流采样值、所述发射线圈电流的最小允许值和当前发射线圈电流的参考值，更新发射线圈电流的参考值，将发射线圈电流的最小允许值与更新后的发射线圈电流的参考值中的较大值作为下一周期发射线圈电流的参考值发送给所述发射端控制器。


9.根据权利要求8所述的接收端，其特征在于，所述接收端控制器，具体用于当所述整流器的两个桥臂的移相角大于预设移相角区间的最大值，且判断上一周期发送给发射端的发射线圈电流的参考值与上一周期发射端发送的发射线圈电流采样值的差小于第一设定阈值时，则增大所述发射线圈电流的参考值；将所述发射线圈电流的最小允许值和增大后的所述发射线圈电流的参考值中的较大值作为更新后下一周期的发射线圈电流的参考值；
当所述整流器的两个桥臂的移相角小于所述预设移相角区间的最小值，且判断上一周期发送给发射端的发射线圈电流的参考值与上一周期发射端发送的发射线圈电流采样值的差小于所述第一设定阈值时，则减小所述发射线圈电流的参考值；将所述发射线圈电流的最小允许值和减小后的所述发射线圈电流的参考值中的较大值作为更新后的下一周期发射线圈电流的参考值。


10.根据权利要求7所述的接收端，其特征在于，所述功率变换器包括整流器，且所述整流器的下半桥臂包括可控开关管，上半桥臂包括二极管；
所述接收端控制器，具体用于根据所述整流器的可控开关管的占空比、所述发射线圈电流采样值、所述发射线圈电流的最小允许值和当前发射线圈电流的参考值，更新发射线圈电流的参考值，将发射线圈电流的最小允许值与更新后的发射线圈电流的参考值中的较大值作为下一周期发射线圈电流的参考值发送给所述发射端控制器。


11.根据权利要求10所述的接收端，其特征在于，所述接收端控制器，具体用于：
当所述整流器的可控开关管的占空比大于预设占空比区间的最大值，且判断上一周期发送给发射端的发射线圈电流的参考值与上一周期发射端发送的发射线圈电流采样值的差小于第一设定阈值时，则减小所述发射线圈电流的参考值；将所述发射线圈电流的最小允许值和减小后的所述发射线圈电流的参考值中的较大值作为更新后下一周期的发射线圈电流的参考值；
当所述整流器的可控开关管的占空比小于所述预设占空比区间的最小值，且判断上一周期发送给发射端的发射线圈电流的参考值与上一周期发射端发送的发射线圈电流采样值的差小于所述第一设定阈值时，则增大所述发射线圈电流的参考值；将所述发射线圈电流的下限值和增大后的所述发射线圈电流的参考值中的较大值作为更新后的下一周期发射线圈电流的参考值。


12.一种应用于无线充电的发射端的方法，其特征在于，所述发射端包括：逆变器、发射端补偿网络、发射线圈和发射端控制器；该方法包括：
将所述逆变器的实际输出电流和所述逆变器的输出电流预设上限值进行比较；
根据比较结果控制逆变器的输出电压来调节发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈双全，武志贤，毛云鹤，曾晓生，游洪程，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44