CN107733102A - 一种用于无线充电的接收端电路及使用该电路的车辆 - Google Patents

一种用于无线充电的接收端电路及使用该电路的车辆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于无线充电的接收端电路及使用该电路的车辆，接收端电路包括谐振模块、整流模块和滤波电容，谐振模块包括谐振电感和谐振电容，并与整流模块的交流侧连接，滤波电容与整流模块的直流侧连接，还包括连接在所述谐振模块和所述整流模块交流侧之间的保护支路，连接在整流模块直流侧，用于与滤波电容并联的保护开关管和检测驱动电路；保护支路包括第一支路和第二支路，其中第一支路上设置有切换开关管，第二支路上设置有保护电感；在正常工作时，保护开关管截止，第一支路导通，第二支路被旁路；起保护作用时，保护开关管导通，第一支路断开，第二支路串入电路中。通过上述过程解决了在充电过程中负载突然卸掉造成电容过压的问题。

Description

一种用于无线充电的接收端电路及使用该电路的车辆
技术领域
本发明涉及电动汽车充电领域，特别涉及一种用于无线充电的接收端电路及使用该电路的车辆。
背景技术
电动汽车无线充电是最近几年的新兴技术，可以实现不用充电线对电动汽车进行充电。基于无线电能传输技术的装置是指在电能的发射端和接收端不需要金属导线相连而进行电能传输的装置，它把电源和相应的负载分离开来，不但使用方便，而且消除了在电能传输过程中开关接触和闭合时可能产生的电火花，在严禁烟火场合无线电能传输技术的应用就显得更加安全、可靠。磁耦合谐振式无线电能传输技术作为无线电能传输技术的一个重要分支，有传输距离更远、效率更高、穿透性良好等优点，因此对这项技术的研究很快成为各国学者研究的热点。
使用磁谐振式无线电能传输无线充电时，电动汽车接收端电源通过磁谐振，接收发射端电源的能量并将其转化成电压电流可调的直流电给电池充电。
如图1所示为现有技术的电动汽车无线充电的接收端电路，包括谐振模块、整流模块和滤波电容，所述谐振模块包括谐振电感和谐振电容，并与整流模块的交流侧连接，所述的滤波电容与整流模块的直流侧连接，并用于与负载连接。电动车无线充电时，发射端线圈与接收端线圈发生谐振，发射端向接收端发射能量，不断地为滤波电容充电，再由滤波电容放电完成对电池的充电过程。
发射端电源与接收端电源不闭环，而是分别闭环各自独立控制。当其接收端的谐振单元为S型谐振时，如果负载突然卸掉，由于发射端电压不与接收揣电源实现闭环，接收端电源用来滤波的电解电容会迅速产生较大的电压，当该电压超过滤波电容的耐压值时，就会造成滤波电容的损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于无线充电的接收端电路，用于解决充电过程中负载突然卸掉时造成滤波电容电压过高的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种用于无线充电的接收端电路，包括谐振模块、整流模块和滤波电容，所述谐振模块包括谐振电感和谐振电容，并与整流模块的交流侧连接，所述的滤波电容与整流模块的直流侧连接，并用于与负载连接，其特征在于，还包括连接在所述谐振模块和所述整流模块交流侧之间的保护支路，连接在所述整流模块直流侧，用于与所述滤波电容并联的保护开关管和检测驱动电路；所述保护支路包括并联的第一支路和第二支路，其中第一支路上设置有切换开关管，第二支路上设置有保护电感；在正常工作时，保护开关管截止，第一支路导通，第二支路被旁路；起保护作用时，保护开关管导通，第一支路断开，第二支路串入电路中；所述检测驱动电路用于驱动所述保护开关管和切换开关管，并且用于检测负载是否被卸掉。
所述第一支路的切换开关管是两个反向串联的IGBT或MOS管。
与所述滤波电容串联设置有用于防止滤波电容向所述保护开关管放电的二极管。
所述谐振电感的电感值是所述保护电感的电感值的5倍。
所述检测驱动电路包括用于采集滤波电容电压的电压采样电路，通过检测滤波电容电压以判断负载是否被卸掉。
本发明还提供了一种使用该电路的车辆，包括接收端电路和负载，其中接收端电路包括谐振模块、整流模块和滤波电容，所述谐振模块包括谐振电感和谐振电容，并与整流模块的交流侧连接，所述滤波电容与整流模块的直流侧连接，并与负载连接，还包括连接在所述谐振模块和所述整流模块交流侧之间的保护支路，连接在所述整流模块直流侧，用于与所述滤波电容并联的保护开关管和检测驱动电路；所述保护支路包括并联的第一支路和第二支路，其中第一支路上设置有切换开关管，第二支路上设置有保护电感；在正常工作时，保护开关管截止，第一支路导通，第二支路被旁路；起保护作用时，保护开关管导通，第一支路断开，第二支路串入电路中；所述检测驱动电路用于驱动所述保护开关管和切换开关管，并且用于检测负载是否被卸掉。
所述第一支路的切换开关管是两个反向串联的IGBT或MOS管。
与所述滤波电容串联设置有用于防止滤波电容向所述保护开关管放电的二极管。
所述谐振电感的电感值是所述保护电感的电感值的5倍。
所述检测驱动电路包括用于采集滤波电容电压的电压采样电路，通过检测滤波电容电压以判断负载是否被卸掉。
本发明的有益效果是：
本发明首先通过第一支路与第二支路的切换，起保护作用时，保护电感投入电路，使谐振电路的参数改变，从而使接收端不能继续接收发射端的能量；再者通过在滤波电容两端并联保护开关管，发射端发射的能量不再流过滤波电容，滤波电容两端的电压不再上升，从而保护了滤波电容不被损坏。
通过将保护二极管和滤波电容串联，使滤波电容上的电压不会反向流入到保护开关管上，造成保护开关管过流现象的产生。
通过将谐振电感的电感值设置为保护电感的电感值的5倍，保证了切换关管不会过压同时使谐振电感和保护电感有足够的电感量。
附图说明
图1为没有增加过压保护的接收端电路；
图2为增加了过压保护的接收端电路。
具体实施方式
本发明的一种用于无线充电的接收端电路实施例：
一种用于无线充电的接收端电路，包括谐振模块、整流模块和滤波电容，所述谐振模块包括谐振电感和谐振电容，并与整流模块的交流侧连接，所述的滤波电容与整流模块的直流侧连接，并用于与负载连接，还包括连接在所述谐振模块和所述整流模块交流侧之间的保护支路，连接在所述整流模块直流侧，用于与所述滤波电容并联的保护开关管和检测驱动电路；所述保护支路包括并联的第一支路和第二支路，其中第一支路上设置有切换开关管，第二支路上设置有保护电感；在正常工作时，保护开关管截止，第一支路导通，第二支路被旁路；起保护作用时，保护开关管导通，第一支路断开，第二支路串入电路中；所述检测驱动电路用于驱动所述保护开关管和切换开关管，并且用于检测负载是否被卸掉。
具体的，如图2所示，谐振电感为L1，保护电感为L2，谐振电容为C1，滤波电容为C2，保护开关管为Q1，切换开关管为Q2、Q3，保护二极管为D5。
正常工作时，保护开关管Q1断开，电压采样电路检测滤波电容C2上的电压，将采样值送到驱动单元进行处理，驱动电路给出驱动，使切换开关管Q2和Q3闭合，L1和C1组成谐振电路，电感L2不参与谐振，此时谐振电容C1上的电压较高。
当负载突然卸掉时，滤波电容C2两端的电压迅速上升，由与滤波电容C2并联的电压采样单元检测滤波电容C2上的直流电压，并将检测到的电压值送到驱动单元，当驱动单元检测到该电压达到或者超过滤波电容C2两端设定的阈值电压时，发出驱动信号将Q2和Q3同时断开，再将Q1闭合，第二支路串入电路中，相当于接收端瞬间短路，由于谐振参数发生变化，接收端不再接收能量，由谐振电感L1放电，此时的电流较小，由于滤波电容C2两端的电压比较高，所以阻止此电流的流入，因为保护开关管Q1是闭合的，所以电流流过保护开关管Q1，保护开关管Q1将谐振电感L1的能量释放，因此滤波电容上的电压不会再上升，从而保护了滤波电容C2，使之不会过压。保护二极管D5和滤波电容C2串联后和保护开关管Q1并联，由于D5的存在，阻止滤波电容C2放电，因此不会使电流反向流入保护开关管Q1从而造成Q1的过流，此外，为了保证切换开关管Q2和Q3不会过压，同时使谐振电感L1和保护电感L2有足够的电感量，L1的电感值是L2电感值的5倍。
上述实施例中的电压采样电路用于判断负载是否被卸掉，作为其他实施方式，也可以直接检测负载两端的电流。
上述实施例中，第一支路是两个反向串联的IGBT或MOS管，用于双向导通。作为其他实施方式，也可以在第一支路仅设置一个开关管，另外，还可以在第二支路再设置一个与保护开关管相互配合的开关管。
本发明的车辆的实施例，包括无线充电的接收端电路和负载，无线充电的接收端电路与负载连接，用于为负载充电。其中的接收端电路已经在上面实施例中进行了具体详细的说明，故而不再赘述。

Claims (10)

1.一种用于无线充电的接收端电路，包括谐振模块、整流模块和滤波电容，所述谐振模块包括谐振电感和谐振电容，并与整流模块的交流侧连接，所述的滤波电容与整流模块的直流侧连接，并用于与负载连接，其特征在于，还包括连接在所述谐振模块和所述整流模块交流侧之间的保护支路，连接在所述整流模块直流侧，用于与所述滤波电容并联的保护开关管和检测驱动电路；所述保护支路包括并联的第一支路和第二支路，其中第一支路上设置有切换开关管，第二支路上设置有保护电感；在正常工作时，保护开关管截止，第一支路导通，第二支路被旁路；起保护作用时，保护开关管导通，第一支路断开，第二支路串入电路中；所述检测驱动电路用于驱动所述保护开关管和切换开关管，并且用于检测负载是否被卸掉。
2.根据权利要求1所述的一种用于无线充电的接收端电路，其特征在于，所述第一支路的切换开关管是两个反向串联的IGBT或MOS管。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于无线充电的接收端电路，其特征在于，与所述滤波电容串联设置有用于防止滤波电容向所述保护开关管放电的二极管。
4.根据权利要求3所述的一种用于无线充电的接收端电路，其特征在于，所述的谐振电感的电感值是所述的保护电感的电感值的5倍。
5.根据权利要求1或4所述的一种用于无线充电的接收端电路，其特征在于，所述检测驱动电路包括用于采集滤波电容电压的电压采样电路，通过检测滤波电容电压以判断负载是否被卸掉。
6.一种车辆，包括用于无线充电的接收端电路和负载，其中接收端电路包括谐振模块、整流模块和滤波电容，所述谐振模块包括谐振电感和谐振电容，并与整流模块的交流侧连接，所述的滤波电容与整流模块的直流侧连接，并与负载连接，其特征在于，还包括连接在所述谐振模块和所述整流模块交流侧之间的保护支路，连接在所述整流模块直流侧，用于与所述滤波电容并联的保护开关管和检测驱动电路；所述保护支路包括并联的第一支路和第二支路，其中第一支路上设置有切换开关管，第二支路上设置有保护电感；在正常工作时，保护开关管截止，第一支路导通，第二支路被旁路；起保护作用时，保护开关管导通，第一支路断开，第二支路串入电路中；所述检测驱动电路用于驱动所述保护开关管和切换开关管，并且用于检测负载是否被卸掉。
7.根据权利要求6所述的一种车辆，其特征在于，所述第一支路的切换开关管是两个反向串联的IGBT或MOS管。
8.根据权利要求6或7所述的一种车辆，其特征在于，与所述滤波电容串联设置有用于防止滤波电容向所述保护开关管放电的二极管。
9.根据权利要求8所述的一种车辆，其特征在于，所述谐振电感的电感值是所述保护电感的电感值的5倍。
10.根据权利要求6或9所述的一种车辆，其特征在于，所述检测驱动电路包括用于采集滤波电容电压的电压采样电路，通过检测滤波电容电压以判断负载是否被卸掉。
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