基于短路解耦的拾取端及电动汽车无线充电自主保护方法技术

本发明专利技术提供了一种基于短路解耦的拾取端，包括能量拾取线圈、副边补偿网络、整流滤波模块和负载接口，在副边补偿网络的输出端设置有短路解耦保护电路和采样电路，在短路解耦保护电路中设置有短路开关元件，采样电路的采样端输出的电压用于驱动短路开关元件，在负载接口上的采样电路设置有电流电压和温度采样模块，电流、电压和温度采样模块连接在微控制器上，微控制器还用于输出驱动信号至短路开关元件的驱动电路中，同时本发明专利技术还提供了一种电动汽车无线充电自主保护方法，其效果是：电路结构简单，在电压、电流或温度超标时，能够自主的实现拾取端的短路保护，同时在微控制器正常工作情况下，也可以进行主动保护，有效确保拾取端的充电安全。的充电安全。的充电安全。

【技术实现步骤摘要】
基于短路解耦的拾取端及电动汽车无线充电自主保护方法


[0001]本专利技术涉及无线电能传输技术，具体涉及一种基于短路解耦的拾取端及电动汽车无线充电自主保护方法。

技术介绍

[0002]无线电能传输(wireless power transfer,WPT)技术通过磁场、电场、激光及微波等载体，实现电能的非电气接触传输。该技术可以有效地解决传统有线取电方式引起的设备灵活性受限和安全隐患的问题。目前，在电动汽车、消费电子产品、家用电器等应用领域得到很好的利用。
[0003]在电动汽车无线充电应用场景中，大多采用磁场耦合的方式传输功率。在应用过程中发现，在充电过程中，当负载侧出现断路或者短路等异常情况时，拾取端输出电压会发生急剧变化，甚至可能对充电电路和车载电池组造成损坏，因此需要对系统做出相应保护。
[0004]现有的保护措施大多是从发射端进行保护，由拾取端检测异常状况再通过无线通信方式发送至发射端，由发射端关闭充电过程，这种方式在高频功率磁场的环境下存在通信延时和通信不稳定的情况，因此需要针对接收端设计出保护电路。

技术实现思路

[0005]基于上述需求，本专利技术的首要目的在于提出一种基于短路解耦的拾取端，通过短路解耦的方式，在充电过压、过流或过温时，无需发射端的控制即可实现对充电电路和负载的保护。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术所采用的具体技术方案如下：
[0007]一种基于短路解耦的拾取端，包括能量拾取线圈、副边补偿网络、整流滤波模块和负载接口，其关键在于，在所述副边补偿网络的输出端设置有短路解耦保护电路和采样电路，在所述短路解耦保护电路中设置有短路开关元件，所述采样电路的采样端输出的电压用于驱动所述短路开关元件，在所述负载接口上设置有电流采样模块、电压采样模块和温度采样模块，所述电流采样模块、所述电压采样模块和温度采样模块连接在微控制器上，所述微控制器还用于输出驱动信号至所述短路开关元件的驱动电路中。
[0008]可选地，所述短路开关元件为晶闸管D5。
[0009]由于本系统出现故障或异常情况，开启短路解耦保护后，短时间内无需重新启动系统进行功率传输，需等技术人员查看系统故障原因并及时处理后，才可重新开启系统。因此，短路解耦电路中选择半控型的晶闸管作为开关管，简化了控制过程，降低了控制难度。
[0010]可选地，所述电压采样电路包括限流电阻R1和串联的采样电阻R2，在所述采样电阻R2上并联有第一滤波电容，所述采样电阻R2的输出端经过触发二极管DS连接在所述晶闸管D5的门极上。
[0011]可选地，所述副边补偿网络的一个输出端经过二极管D6连接所述限流电阻R1，所述副边补偿网络的另一输出端经过二极管D7连接所述限流电阻R1，在所述电压采样电路的
两端并联所述晶闸管D5，在所述晶闸管D5的两端还并联有第二滤波电容CP。
[0012]可选地，所述驱动电路的输出端连接在所述晶闸管的门极上。
[0013]可选地，在所述微控制器上还连接有温度采样模块。
[0014]可选地，在所述微控制器的输出端还连接有位置检测车载传感器，所述位置检测车载传感器用于发射端判定拾取端的距离。
[0015]基于上述设计可以看出，本专利技术的短路解耦电路是在拾取端全桥整流电路的上桥臂增加一组整流二极管，该组二极管与晶闸管形成回路，并与拾取端谐振网络连接。在拾取端设置了电流、电压和温度等采样模块，采样模块的信号经由控制器处理后，输出驱动信号至驱动电路，实现对晶闸管的开关控制。此外，对采样模块的信号还增加了硬件比较电路，在充电过程中无需控制器也可以实现对充电电路和车载电池的保护。
[0016]其中主动保护的工作逻辑为：
[0017]在动态充电过程中，拾取端的微控制器通过采样模块获取拾取端的充电电压、充电电流、线圈温度等信息。当充电电压、充电电流或线圈温度等充电数据高于设定值时，微控制器获取充电异常信号并给出驱动信号通过驱动电路导通晶闸管，使负载解耦，同时微控制器断开继电器K2，停止给位置检测车载传感器供电，地面端检测不到车辆，不开启逆变器，使系统停止动态无线充电过程。
[0018]其中自主保护的工作逻辑为：
[0019]在动态充电过程中，自主保护由触发二极管的通断控制，当拾取端整流输出电压高于阈值时，由R1，R2的分压作用使得DS触发二极管导通，并产生触发电流导通晶闸管，实现对拾取端的保护。
[0020]基于上述结构，本专利技术提出一种电动汽车无线充电自主保护方法，通过在电动汽车上安装前文所述的基于短路解耦的拾取端进行自主保护。
[0021]保护过程中，通过微控制器检测拾取端的电流或/和电压或/和温度是否发生异常；充电过程中发生异常后，微控制器在正常工作情况下，给出驱动信号控制短路开关元件呈短路状态，同时微控制器断开继电器K2，停止给位置检测车载传感器供电，地面端检测不到车辆，不开启逆变器，使系统停止动态无线充电过程；微控制器在异常工作情况下，电压采样电路的采样端输出的电压驱动所述短路开关元件呈短路状态，实现对电池的保护。
[0022]本专利技术的效果是：
[0023]本专利技术提出的基于短路解耦的拾取端及电动汽车无线充电保护方法，电路结构简单，在电压或电流超标时，在微控制器工作异常的情况下，能够自主对拾取端进行短路解耦，实现对拾取端的保护；同时在微控制器正常工作情况下，可以主动对拾取端进行短路解耦，有效确保拾取端的充电安全。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0025]图1为本专利技术具体实施例中提供的基于短路解耦的拾取端电路原理图；
[0026]图2为本专利技术具体实施例中主动保护的实验波形图；
[0027]图3为本专利技术具体实施例中自主保护实验波形图。
具体实施方式
[0028]下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0029]需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0030]本实施例提供了一种基于短路解耦的拾取端，包括能量拾取线圈、副边补偿网络、整流滤波模块和负载接口，在副边补偿网络的输出端设置有短路解耦保护电路和采样电路，在短路解耦保护电路中设置有短路开关元件，采样电路的采样端输出的电压用于驱动短路开关元件，在负载接口上的采样电路设置有电流电压和温度采样模块，电流、电压和温度采样模块连接在微控制器上，微控制器还用于输出驱动信号至短路开关元件的驱动电路中
[0031]可以看出，本实施例提供的短路解耦保护电路是在拾取装置全桥整流电路的上桥臂增加一组整流二极管，该组二极管与晶闸管形成回路，与拾取端谐振网络连接。在拾取装置中设置了电流、电压和温度等采样模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于短路解耦的拾取端，包括能量拾取线圈、副边补偿网络、整流滤波模块和负载接口，其特征在于，在所述副边补偿网络的输出端设置有短路解耦保护电路和采样电路，在所述短路解耦保护电路中设置有短路开关元件，所述采样电路的采样端输出的电压用于驱动所述短路开关元件，在所述负载接口上设置有电流采样模块电压采样模块和温度采样模块，所述电流采样模块、所述电压采样模块和所述温度采样模块连接在微控制器上，所述微控制器还用于输出驱动信号至所述短路开关元件的驱动电路中。2.根据权利要求1所述的基于短路解耦的拾取端，其特征在于，所述短路开关元件为晶闸管D5。3.根据权利要求2所述的基于短路解耦的拾取端，其特征在于，所述电压采样电路包括限流电阻R1和串联的采样电阻R2，在所述采样电阻R2上并联有第一滤波电容，所述采样电阻R2的输出端经过触发二极管DS连接在所述晶闸管D5的门极上。4.根据权利要求3所述的基于短路解耦的拾取端，其特征在于，所述副边补偿网络的一个输出端经过二极管D6连接所述限流电阻R1，所述副边补偿网络的另一输出端经过二极管D7连接所述限流电阻R1，在所述电压采样电路的两端并联所述晶闸管D5，在所述晶闸管D5的两端还...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏玉刚，邓志鹏，胡宏晟，孙跃，唐春森，赵雷，戴欣，王智慧，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：