CN107591859B - 一种无线充电接收控制器保护方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线充电接收控制器保护方法及装置，本发明基于无线充电装置，无线充电装置包括串接于接收控制器输出端母线与地之间的负载开关以及负载。本发明包括：检测接收控制器输出端的母线的电压；将电压与预设电压阈值比较；若电压大于预设电压阈值，则控制负载开关导通。本发明在接收控制器输出端的母线电压正常的时候不会接入负载，而在接收控制器输出端的母线电压高过预设电压阈值才会接入负载，因此在电压正常的时候负载不会消耗能量，降低了能量消耗，提高了充电效率，该方案特别适合接收端负载不允许开路的情况。

Description

一种无线充电接收控制器保护方法及装置

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，特别是涉及一种无线充电接收控制器保护方法及装置。

背景技术

无线充电装置主要由发射控制器、发射线圈、接收线圈以及接收控制器组成，如图1所示，图1为现有技术中无线充电装置的结构示意图，其基本原理是发射端由发射线圈与电容组成谐振电路，向外发送电磁能量，接收端由接收线圈与电容组成谐振电路，接收电磁能量。其发送与接收的电路拓扑结构主要分为串联谐振与并联谐振，为了增加功率，增大输出电流，大部分的无线充电产品发射与接收均采用串联谐振结构，但是这样就会有一个问题，即接收控制器不能空载。

无线充电装置主要是给电池充电，而市面上的电池大部分都带有电池管理系统，如果在电池充电过程中电池管理系统检测到电池有异样，在电池管理系统不与外部设备通讯的情况下，会立即切断电池内部的继电器等开关元件，断开电池与接收控制器之间的连接，这样就会导致接收控制器空载。如果接收控制器空载，则接收端收到的能量因为没有地方释放，会加载在接收控制器上，这样就会产生很高的电压，将接收控制器损坏。

为了解决这个问题，现有技术中的方案是在接收控制器的输出端母线上直接接入一个假负载，假负载可以是电阻或者类似的消耗部件，如果电池进入保护状态，自动与接收控制器断开连接，则能量全部加载在假负载上，并拉低接收控制器输出电压，起到保护作用，但是这个方案存在的问题是，假负载总是并联在接收控制器上，在正常工作的时候，也会消耗能量，并且为了拉低接收控制器输出电压，假负载的电阻值就要选得比较小，假负载电阻值小则导致其正常工作时电流大，这就会白白的消耗能量。

因此，如何提供一种低消耗的接收控制器保护装置是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线充电接收控制器保护方法及装置，其降低了能量消耗，提高了充电效率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种无线充电接收控制器保护方法，保护装置包括负载开关以及负载，所述负载开关与所述负载串联，且串联电路接在所述接收控制器输出端的母线与地之间，所述方法包括：

检测接收控制器输出端的母线的电压；

将所述电压与预设电压阈值比较；

若所述电压大于所述预设电压阈值，则控制所述负载开关导通。

优选地，所述方法还包括：

若所述电压大于所述预设电压阈值，则生成告警信号发送给告警单片机。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种无线充电接收控制器保护装置，包括：

电压检测电路，用于检测接收控制器输出端的母线电压；所述电压检测电路的第一端连接所述接收控制器输出端的母线，所述电压检测电路的第二端接地，所述电压检测电路的输出端连接电压比较装置的检测电压输入端；

所述电压比较装置，用于将所述母线电压与预设电压阈值比较，若所述母线电压大于所述预设电压阈值，输出导通信号至驱动电路；所述电压比较装置的第一输出端与所述驱动电路的第一端连接；

所述驱动电路，用于接收所述导通信号后控制负载开关导通；所述驱动电路第二端与所述负载开关的控制端连接；

所述负载开关与所述负载串联，且串联电路接在所述接收控制器输出端的母线与地之间。

优选地，所述电压检测电路包括相互串联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端与所述接收控制器连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接后作为所述电压检测电路的输出端，所述第二电阻的第二端接地。

优选地，所述驱动电路包括开关组件、发光二极管、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻以及驱动芯片；

所述开关组件的控制端与所述电压比较装置的第一输出端连接，所述开关组件的第一端接地，所述开关组件的第二端与所述驱动芯片信号的输入端连接；所述第三电阻的第一端与第一电源连接，所述第三电阻的第二端与所述发光二极管的阳极连接，所述发光二极管的阴极与所述开关组件的第二端连接；

所述驱动芯片的第一电压输入端通过所述第四电阻与所述第一电源连接，所述驱动芯片的第二电压输入端与第二电源连接，所述驱动芯片的电压输出端通过所述第五电阻与所述负载开关的控制端连接，所述第六电阻的第一端与所述负载开关的控制端连接，所述第六电阻的第二端接地。

优选地，所述开关组件为可控硅。

优选地，所述装置还包括基准电压电路；所述基准电压电路包括相互串联的第七电阻和稳压芯片，所述第七电阻的第一端与所述第一电源连接，所述第七电阻的第二端与所述稳压芯片的第一端连接，所述稳压芯片的第二端接地，所述第七电阻的第二端以及所述稳压芯片的第一端与所述电压比较装置的基准电压输入端连接；所述基准电压输入端输入的基准电压作为所述预设电压阈值。

优选地，还包括告警单片机，所述告警单片机与所述电压比较装置的第二输出端连接，用于接收所述电压比较装置判断所述母线电压大于所述预设电压阈值时发送的告警信号后进行告警。

优选地，所述电压比较装置为运放芯片；

所述运放芯片的第一正极输入引脚作为所述检测电压输入端，第一负极输入引脚作为所述基准电压输入端，第一输出引脚作为所述第一输出端，第二输出引脚作为所述第二输出端；

所述第二输出引脚连接第二正极输入引脚，所述第一输出引脚连接第二负极输入引脚，接地引脚接地，电源引脚分别连接所述第一电源以及通过第一电容接地。

优选地，所述负载开关为IGBT或者NMOS管。

本发明提供了一种无线充电接收控制器保护方法及装置，包括检测接收控制器输出端的母线电压；将母线电压与预设电压阈值比较，若母线电压大于预设电压阈值；控制负载接入控制器输出端的母线与地之间。本发明在接收控制器输出端的母线电压正常的时候不会接入负载，而在接收控制器输出端的母线电压高过预设电压阈值才会接入负载，因此在电压正常的时候负载不会消耗能量，降低了能量消耗，提高了充电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中无线充电装置的结构示意图；

图2为本发明提供的一种无线充电接收控制器保护方法的流程图；

图3为本发明提供的一种无线充电装置的结构示意图；

图4为本发明提供的一种无线充电接收控制器保护装置的结构示意图；

图5为本发明提供的一种无线充电接收控制器保护装置具体实施例的电路图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种无线充电接收控制器保护方法及装置，其降低了能量消耗，提高了充电效率。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种无线充电接收控制器保护方法，如图2所示，图2为本发明提供的一种无线充电接收控制器保护方法的流程图，该方法提供的保护装置包括负载开关以及负载，负载开关与负载串联，且串联电路接在接收控制器输出端的母线与地之间，该方法具体步骤包括：

步骤S1：检测接收控制器输出端的母线的电压；

步骤S2：将电压与预设电压阈值比较；

步骤S3：若电压大于预设电压阈值，则控制负载开关导通。

作为优选的，该方法还包括：

若电压大于预设电压阈值，则生成告警信号发送给告警单片机。

需要说明的是，当母线电压大于预设电压阈值时，控制负载接入控制器输出端的母线与地之间，同时生成告警信号发送给告警单片机，告警单片机在接收到告警信号后会发出关闭信号给发射控制器，使其关闭功率发射，达到保护停机的效果，关闭信号可以通过WIFI或者蓝牙等方式发送给发送控制器，具体可参照无线供电方案内容。发射控制器停机后，会对外发出报警信息，比如通过屏幕显示、鸣叫蜂鸣器、闪烁指示灯等方式提醒用户整个无线供电装置已经保护停机了，需要人为恢复。此时，接收控制器处于关机状态，等待下次的正常启动。

本发明提供了一种无线充电接收控制器保护方法，包括检测接收控制器输出端的母线电压；将母线电压与预设电压阈值比较，若母线电压大于预设电压阈值；控制负载接入控制器输出端的母线与地之间。本发明在接收控制器输出端的母线电压正常的时候不会接入负载，而在接收控制器输出端的母线电压高过预设电压阈值才会接入负载，因此在电压正常的时候负载不会消耗能量，降低了能量消耗，提高了充电效率。

本发明还提供了一种无线充电接收控制器保护装置，如图3所示，图3为本发明提供的一种无线充电接收控制器保护装置的结构示意图，该装置包括：

电压检测电路5，用于检测接收控制器输出端的母线电压；电压检测电路5的第一端连接接收控制器输出端的母线，电压检测电路5的第二端接地，电压检测电路5的输出端连接电压比较装置1的检测电压输入端；

电压比较装置1，用于将母线电压与预设电压阈值比较，若母线电压大于预设电压阈值，输出导通信号至驱动电路2；电压比较装置1的第一输出端与驱动电路2的第一端连接；

驱动电路2，用于接收导通信号后控制负载开关3导通；驱动电路2第二端与负载开关3的控制端连接；

负载开关3与负载4串联，且串联电路接在接收控制器输出端的母线与地之间。

需要说明的是，如图4所示，图4为本发明提供的一种无线充电装置的结构示意图；保护装置与蓄电池并联且保护装置的开关经常处于断开状态，当接收控制器输出端的母线电压大于预设电压阈值时，保护装置的开关才会闭合，接收控制器有控制线到保护装置。蓄电池的开关为常闭状态。

作为优选的，如图5所示，图5为本发明提供的一种无线充电接收控制器保护装置具体实施例的电路图，负载开关3可以是IGBT或者NMOS管Q1。

需要说明的是，当负载开关3是IGBT时，负载开关3的第一端为IGBT的集电极，与负载连接；负载开关3的第二端为IGBT的发射极，与地连接；负载开关3的控制端为IGBT的门极，与第五电阻R5连接。当负载开关3是NMOS管Q1时，负载开关3的第一端为NMOS管Q1的源极，与负载连接；负载开关3的第二端为NMOS管Q1的漏极，与地连接；负载开关3的控制端为NMOS管Q1的栅极，与第五电阻R5连接。当然，本发明不限定负载开关的具体类型。

需要说明的是，图中的5V电源是第一电源，12V电源是第二电源，VCC为接收控制器输出端的母线电压，也就是充电电池的电压。其中，5V的第一电源是给运放芯片供电的，12V的第二电源是给NMOS管栅极驱动工作的。当然，本发明也不限定第一电源与第二电源的具体数值。

作为优选的，如图5所示，电压检测电路包括相互串联的第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的第一端与接收控制器连接，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端连接后作为电压检测电路的输出端，第二电阻R2的第二端接地。

需要说明的是，电路中的第一电阻R1与第二电阻R2组成电压检测电路，经过两个电阻分压，在两个电阻之间得到检测电压，在相同的VCC的情况下，根据两个电阻的阻值的比值，就会得到不同的检测电压。电压比较装置存储有第一电阻R1和第二电阻R2的电阻值，将检测电压输入电压比较装置，电压比较装置根据输入的检测电压、第一电阻R1以及第二电阻R2的电阻值计算得到母线电压的电压值。

作为优选的，如图5所示，驱动电路包括开关组件K1、发光二极管LED、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6以及驱动芯片；

开关组件K1的控制端与电压比较装置的第一输出端连接，开关组件K1的第一端接地，开关组件K1的第二端与驱动芯片信号的输入端连接；第三电阻R3的第一端与第一电源连接，第三电阻R3的第二端与发光二极管LED的阳极连接，发光二极管LED的阴极与开关组件K1的第二端连接；

驱动芯片的第一电压输入端通过第四电阻R4与第一电源连接，驱动芯片的第二电压输入端与第二电源连接，驱动芯片的电压输出端通过第五电阻R5与负载开关3的控制端连接，第六电阻R6的第一端与负载开关3的控制端连接，第六电阻R6的第二端接地。

需要说明的是，驱动芯片可以选用光耦隔离驱动器，例如：PS9031，其内部含有一个发光的二极管和一套接收电路，接收电路后部跟随有一个图腾柱驱动电路；开关组件K1可以选用可控硅，导通信号进入可控硅后触发可控硅导通，当可控硅导通后，发光二极管点亮，PS9031内部的二极管也点亮并且PS9031也会导通，当PS9031内部导通以后，PS9031将导通信号发送给负载开关3，使负载开关3导通。负载开关3导通后负载接入母线VCC与地之间，即与接收控制器并联。(接收控制器的5V的第一电源和12V的第二电源是通过降压模块从VCC降压得到的)因为负载阻值特别小，所以会瞬间拉低接收控制器输出端的母线电压，使得接收控制器不会因为电压过高而损坏。当然，本发明不限定驱动芯片的具体型号以及开关组件的具体类型。其中，驱动芯片可以换成其他型号的芯片，只要是使后端负载开关3导通，就符合本发明的设计思路。

作为优选的，如图5所示，该装置还包括基准电压电路；基准电压电路包括相互串联的第七电阻R7和稳压芯片，第七电阻R7的第一端与第一电源连接，第七电阻R7的第二端与稳压芯片的第一端连接，稳压芯片的第二端接地，第七电阻R7的第二端以及稳压芯片的第一端与电压比较装置的基准电压输入端连接；基准电压输入端输入的基准电压作为预设电压阈值。

需要说明的是，基准电压是因为使用的稳压芯片的不同而不同，例如，稳压芯片采用AMS1117-3.3则会产生3.3V的基准电压；稳压芯片采用78L05则会产生5V的基准电压值。当然，本发明不限定稳压芯片的具体型号，只要是能提供一个十分稳定的基准电压值，就符合本发明的设计思路。

作为优选的，如图5所示，该装置还包括告警单片机，告警单片机与电压比较装置的第二输出端连接，用于接收电压比较装置判断母线电压大于预设电压阈值时发送的告警信号后进行告警。

作为优选的，如图5所示，电压比较装置为运放芯片；

运放芯片的第一正极输入引脚IN1(+)作为检测电压输入端，第一负极输入引脚IN1(-)作为基准电压输入端，第一输出引脚OUT1作为第一输出端，第二输出引脚OUT2作为第二输出端；

第二输出引脚OUT2连接第二正极输入引脚IN2(+)，第一输出引脚OUT1连接第二负极输入引脚IN2(-)，接地引脚GND接地，电源引脚VCC分别连接第一电源以及通过第一电容C1接地。

需要说明的是，电压比较是在运放芯片内部实现的，在电压进行比较之后，若母线电压高于预设阈值电压，则在第一输出引脚OUT1输出高电平5V；若母线电压低于预设阈值电压，则在第一输出引脚OUT1输出低电平0V，运放芯片第一输出引脚OUT1连接告警单片机，起到告警作用。运放芯片可以选用LM358，LM358是8脚双运算放大器芯片。当然，本发明不限定运放芯片的具体型号，只要是进行两个或者多个电压比较的电路，就符合本发明的设计思路。当然，电压比较装置也可以预先存储预设阈值电压，接收检测电压后进行电压比较，电压比较装置可以是这种类型的处理芯片，本发明不限定电压比较装置的类型。

可以理解的是，将第二输出引脚OUT2输出的信号输入芯片的第二正极输入引脚IN2(+)，并且从第一输出引脚OUT1输出，第二正极输入引脚IN2(+)、第二负极输入引脚IN2(-)以及第一输出引脚OUT1组成了一个射极跟随器电路，其主要是为了增加输出电流，提高电路可靠性。

本发明提供了一种无线充电接收控制器保护装置，包括检测接收控制器输出端的母线电压；将母线电压与预设电压阈值比较，若母线电压大于预设电压阈值；控制负载接入控制器输出端的母线与地之间。本发明在接收控制器输出端的母线电压正常的时候不会接入负载，而在接收控制器输出端的母线电压高过预设电压阈值才会接入负载，因此在电压正常的时候负载不会消耗能量，降低了能量消耗，提高了充电效率。

以上对本发明所提供一种无线充电接收控制器保护方法及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种无线充电接收控制器保护装置，其特征在于，包括：

电压检测电路，用于检测接收控制器输出端的母线电压；所述电压检测电路的第一端连接所述接收控制器输出端的母线，所述电压检测电路的第二端接地，所述电压检测电路的输出端连接电压比较装置的检测电压输入端；

所述电压比较装置，用于将所述母线电压与预设电压阈值比较，若所述母线电压大于所述预设电压阈值，输出导通信号至驱动电路；所述电压比较装置的第一输出端与所述驱动电路的第一端连接；

所述驱动电路，用于接收所述导通信号后控制负载开关导通；所述驱动电路第二端与所述负载开关的控制端连接；

所述负载开关与所述负载串联，且串联电路接在所述接收控制器输出端的母线与地之间；

所述驱动电路包括开关组件、发光二极管、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻以及驱动芯片；

所述开关组件的控制端与所述电压比较装置的第一输出端连接，所述开关组件的第一端接地，所述开关组件的第二端与所述驱动芯片信号的输入端连接；所述第三电阻的第一端与第一电源连接，所述第三电阻的第二端与所述发光二极管的阳极连接，所述发光二极管的阴极与所述开关组件的第二端连接；

所述驱动芯片的第一电压输入端通过所述第四电阻与所述第一电源连接，所述驱动芯片的第二电压输入端与第二电源连接，所述驱动芯片的电压输出端通过所述第五电阻与所述负载开关的控制端连接，所述第六电阻的第一端与所述负载开关的控制端连接，所述第六电阻的第二端接地；

其中，驱动芯片选用光耦隔离驱动器，其内部含有一个发光的二极管和一套接收电路，接收电路后部跟随有一个图腾柱驱动电路；

还包括告警单片机，所述告警单片机与所述电压比较装置的第二输出端连接，用于接收所述电压比较装置判断所述母线电压大于所述预设电压阈值时发送的告警信号后进行告警，并在接收到告警信号后发出关闭信号给发射控制器，使其关闭功率发射。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压检测电路包括相互串联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端与所述接收控制器连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接后作为所述电压检测电路的输出端，所述第二电阻的第二端接地。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关组件为可控硅。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括基准电压电路；所述基准电压电路包括相互串联的第七电阻和稳压芯片，所述第七电阻的第一端与所述第一电源连接，所述第七电阻的第二端与所述稳压芯片的第一端连接，所述稳压芯片的第二端接地，所述第七电阻的第二端以及所述稳压芯片的第一端与所述电压比较装置的基准电压输入端连接；所述基准电压输入端输入的基准电压作为所述预设电压阈值。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述电压比较装置为运放芯片；

所述运放芯片的第一正极输入引脚作为所述检测电压输入端，第一负极输入引脚作为所述基准电压输入端，第一输出引脚作为所述第一输出端，第二输出引脚作为所述第二输出端；

所述第二输出引脚连接第二正极输入引脚，所述第一输出引脚连接第二负极输入引脚，接地引脚接地，电源引脚分别连接所述第一电源以及通过第一电容接地。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述负载开关为IGBT或者NMOS管。

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