一种用于无线电能传输系统的控制器电路技术方案

本发明专利技术公开了一种用于无线电能传输系统的控制器电路。控制器电路包括电路板以及安装在电路板上的微处理器模块、两组电流采样模块、两组电压采样模块、can通信模块和PWM模块，两组电流采样模块、两组电压采样模块、逻辑转换电路和can通信模块均通过电路板布线与微处理器模块连接；两组电流采样模块分别经各自的信号隔离电路连接到逻辑转换电路，逻辑转换电路连接到PWM模块，PWM模块连接到逆变电路或者DC/DC变换器，电流采样模块和电压采样模块连接到无线电能传输系统的原边侧或者副边侧。本发明专利技术实现强弱电电气隔离，减小检测信号受到主电路中高频噪声的影响，工作性能稳定；电路组成简单，特别适合量产，对过电流和过电压的具有硬件和软件双重保护作用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于无线电能传输系统的控制器电路
本专利技术涉及电源检测和控制领域的一种用于无线电能传输系统的控制器电路，特别是涉及了一种用于无线电能传输系统的控制器电路。
技术介绍
近些年，电动汽车无线电能传输技术(wirelesspowertransfer，WPT)得到了越来越多的关注。无线充电系统不含外漏端口，无需人工操作，不占据地上空间，能够实现静止状态和行进状态充电，因而其相对于有线充电方式，具有运行安全、充电智能、方案配置灵活等优点，并且有望降低电动汽车蓄电池组的大小和整车质量，减少能源消耗。无线电能传输系统具有复杂的拓扑结构，应用中，控制器需要给无线电能传输系统提供高频PWM信号，驱动逆变电路生成高频交流电压。如此同时，还需要采集相应的电压和电流信号，每组电压及电流采样电路通过多只电阻将其中电压和电流信号降压限流、电容等滤波后，然后输出模拟电压信号进入至微处理器模块的信号输入端，进而微处理器模块对输入的信号进行处理后，通过can通信模块上传到上位机，从而在显示屏界面显示出电压及电流数值，用户就可对显示的电压、电流数据进行判定，得到系统运行的相应数据。由于现有的控制器电路中，是直接采用降压电阻及电容对电源进行采样，电阻采样信号容易受主电路中高频噪声的干扰，这样会导致采样精度不高，对后续检测的数据正确性带来不利的影响。而且，系统的保护机制主要为软件保护，存在保护不及时的问题，影响系统的稳定运行。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种用于无线电能传输系统的控制器电路。本专利技术运用互感器和霍尔传感器分别采集电压和电流信号，实现了强弱电电气隔离，通过建立硬件和软件双重保护机制，当系统电压和电流超过设定阈值时，关闭系统PWM信号，对无线电能传输系统提供了有效的安全保护。本专利技术采用的技术方案如下：控制器电路包括电路板以及安装在电路板上的微处理器模块、两组电流采样模块、两组电压采样模块、can通信模块和PWM模块，两组电流采样模块、两组电压采样模块、逻辑转换电路和can通信模块均通过电路板布线与微处理器模块连接；两组电流采样模块分别经各自的信号隔离电路连接到逻辑转换电路，逻辑转换电路连接到PWM模块，PWM模块连接到逆变电路或者DC/DC变换器，电流采样模块和电压采样模块连接到无线电能传输系统的原边侧或者副边侧。所述的无线电能传输系统包括原边侧和副边侧，原边侧主要由发射线圈、原边侧谐振电路、逆变电路、整流电路和电网依次连接构成，副边侧主要由接收线圈、副边侧谐振电路、整流电路、DC/DC变换器和电池依次连接构成；所述的无线电能传输系统的原边侧和副边侧均设置连接有一个控制器电路，原边侧的控制器电路中的电流采样模块和电压采样模块连接到逆变电路上，副边侧的控制器电路中的电流采样模块和电压采样模块连接到DC/DC变换器上。所述控制器电路还包括开关电源模块，所述开关电源模块给微处理器模块、两组电流采样模块、两组电压采样模块、can通信模块和PWM模块提供相应电压等级的工作电源。所述的上位机根据输入信号产生控制信息，经can通信模块发送到微处理器模块以进行反馈控制。所述的PWM模块向无线电能传输系统的逆变电路或DC/DC变换器提供PWM信号。所述微处理器模块采用DSP、ARM或者FPGA。通过电流采样模块和电压采样模块从无线电能传输系统采集获得原边侧或副边侧的电路电流和电路电压，并将电路电流和电路电压发送到微处理器模块，微处理器模块对电路电流和电路电压进行判断产生片选信号PWMEN，电流采样模块输出的保护信号经信号隔离电路处理后和片选信号PWMEN同时输入到逻辑转换电路后，逻辑转换电路输出PWM使能信号，PWM使能信号发送到PWM模块，PWM模块根据PWM使能信号来决定是否产生PWM信号发送到逆变电路或者DC/DC变换器，进而控制原边侧或者副边侧的供电或者充电工作；微处理器模块将电路电流和电路电压发送到can通信模块，经由can通信模块发送到上位机进行显示。所述的电流采样模块包括电压比较电路、第一二阶有源滤波电路、第一电压转换电路和接插件；接插件的输出引脚与电容C11、第一电压转换电路、电压比较电路和第一二阶有源滤波电路并联，其中电容C11接地，电压比较电路输出保护信号，第一二阶有源滤波电路输出电路电流；第一电压转换电路包括电阻R10、电阻R11、电阻R14和电阻R15，电阻R10、电阻R11、电阻R14和电阻R15的一端连接接插件的输出引脚，电阻R10、电阻R11、电阻R14和电阻R15的另一端接地；在电压比较电路中，电阻R6的一端与接插件的输出引脚相连，电阻R6的另一端分别连接到比较器U1A的同相输入端和比较器U1B的反相输入端；电阻R1一端接-15V电源，电阻R1的另一端接到并联的电阻R1和电容C2后接地，电阻R1的另一端接到电容C3后连接到比较器U1A的同相输入端，电阻R1的另一端接到比较器U1A的反相输入端；电阻R9一端接+15V电源，电阻R9的另一端接到并联的电阻R8和电容C6后接地，电阻R9的另一端接到电容C7后连接到比较器U1B的反相输入端，电阻R9的另一端接到比较器U1B的同相输入端；电阻R5一端接+15V电源，另一端经电容C5后接地，比较器U1A的输出端和比较器U1B的输出端相连与电阻R5接电容C5的一端相连后输出保护信号；在第一二阶有源滤波电路中，接插件的输出引脚经电阻R12和电阻R13后连接到放大器U2A的同相输入端，接插件的输出引脚经电阻R12和电容C8后连接到放大器U2A的输出端，接插件的输出引脚分别经电阻R16和电容C12后接地，电阻R13与放大器U2A的同相输入端相连的一端接电容C13后接地，放大器U2A的反相输入端与放大器U2A的输出端相连，放大器U2A的输出端输出电路电流。所述的逻辑转换电路包括与非门逻辑芯片U3和或门逻辑芯片U4，+3.3V电源分别经电容C9和与非门逻辑芯片U3接地，与非门逻辑芯片U3的输入端分别为两组电流采样模块经各自信号隔离电路处理后的保护信号，与非门逻辑芯片U3的输出端连接到或门逻辑芯片U4的一个输入端，+3.3V电源分别经电容C10和或门逻辑芯片U4接地，片选信号PWMEN与经+3.3V电源相连的电阻R18相连后连接到或门逻辑芯片U4的另一个输入端，或门逻辑芯片U4的输出端与经+3.3V电源相连的电阻R18相连后输出PWM使能信号。所述的电压采样模块包括第二二阶有源滤波电路、第二电压转换电路、降压电路和互感器U5；降压电路由电阻R19-R23依次串联组成，降压电路的一端接无线电能传输系统中的逆变电路或者DC/DC变换器的正极C+，降压电路的另一端接U5的+HT引脚，互感器U5的-HT引脚接无线电能传输系统中的逆变电路或者DC/DC变换器的负极C-，互感器U5的M引脚分别经电容C16接地、经电阻R24和第二电压转换电路中的电阻R27接地，电阻R24和电阻R27之间引出导线连接到第二二阶有源滤波电路；在第二二阶有源滤波电路中，电阻R24和电阻R27之间引出的导线分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于无线电能传输系统的控制器电路，其特征在于：控制器电路包括电路板以及安装在电路板上的微处理器模块、两组电流采样模块、两组电压采样模块、can通信模块和PWM模块，两组电流采样模块、两组电压采样模块、逻辑转换电路和can通信模块均通过电路板布线与微处理器模块连接；两组电流采样模块分别经各自的信号隔离电路连接到逻辑转换电路，逻辑转换电路连接到PWM模块，PWM模块连接到逆变电路或者DC/DC变换器，电流采样模块和电压采样模块连接到无线电能传输系统的原边侧或者副边侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于无线电能传输系统的控制器电路，其特征在于：控制器电路包括电路板以及安装在电路板上的微处理器模块、两组电流采样模块、两组电压采样模块、can通信模块和PWM模块，两组电流采样模块、两组电压采样模块、逻辑转换电路和can通信模块均通过电路板布线与微处理器模块连接；两组电流采样模块分别经各自的信号隔离电路连接到逻辑转换电路，逻辑转换电路连接到PWM模块，PWM模块连接到逆变电路或者DC/DC变换器，电流采样模块和电压采样模块连接到无线电能传输系统的原边侧或者副边侧。


2.根据权利要求1所述的一种用于无线电能传输系统的控制器电路，其特征在于：所述的无线电能传输系统包括原边侧和副边侧，原边侧主要由发射线圈、原边侧谐振电路、逆变电路、整流电路和电网依次连接构成，副边侧主要由接收线圈、副边侧谐振电路、整流电路、DC/DC变换器和电池依次连接构成；
所述的无线电能传输系统的原边侧和副边侧均设置连接有一个控制器电路，原边侧的控制器电路中的电流采样模块和电压采样模块连接到逆变电路上，副边侧的控制器电路中的电流采样模块和电压采样模块连接到DC/DC变换器上。


3.根据权利要求1所述的一种用于无线电能传输系统的控制器电路，其特征在于：所述控制器电路还包括开关电源模块，所述开关电源模块给微处理器模块、两组电流采样模块、两组电压采样模块、can通信模块和PWM模块提供相应电压等级的工作电源。


4.根据权利要求1所述的一种用于无线电能传输系统的控制器电路，其特征在于：通过电流采样模块和电压采样模块从无线电能传输系统采集获得原边侧或副边侧的电路电流和电路电压，并将电路电流和电路电压发送到微处理器模块，微处理器模块对电路电流和电路电压进行判断产生片选信号PWMEN，电流采样模块输出的保护信号经信号隔离电路处理后和片选信号PWMEN同时输入到逻辑转换电路(8)后，逻辑转换电路(8)输出PWM使能信号，PWM使能信号发送到PWM模块，PWM模块根据PWM使能信号来决定是否产生PWM信号发送到逆变电路或者DC/DC变换器，进而控制原边侧或者副边侧的供电或者充电工作；微处理器模块将电路电流和电路电压发送到can通信模块，经由can通信模块发送到上位机进行显示。


5.根据权利要求1所述的一种用于无线电能传输系统的控制器电路，其特征在于：所述的电流采样模块包括电压比较电路(1)、第一二阶有源滤波电路(2)、第一电压转换电路(3)和接插件(4)；接插件(4)的输出引脚与电容C11、第一电压转换电路(3)、电压比较电路(1)和第一二阶有源滤波电路(2)并联，其中电容C11接地，电压比较电路(1)输出保护信号，第一二阶有源滤波电路(2)输出电路电流；第一电压转换电路(3)包括电阻R10、电阻R11、电阻R14和电阻R15，电阻R10、电阻R11、电阻R14和电阻R15的一端连接接插件(4)的输出引脚，电阻R10、电阻R11、电阻R14和电阻R15的另一端接地；在电压比较电路(1)中，电阻R6的一端与接插件(4)的输出引脚相连，电阻R6的另一端分别连接到比较器U1A的同相输入端和比较器U1B的反相输入端；电阻R1一端接-15V电源，电阻R1的另一端接到并联的电阻R1和电容C2后接地，电阻R1的另一端接到电容C3后连接到比较器U1A的同相输入端，电阻R1的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘之涛，刘佳，苏宏业，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33