CN108400625A - 基于ddq磁结构的均流电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线充电技术领域，特别是涉及一种基于DDQ磁结构的均流电路及方法，其中，该均流电路包括与DD线圈相关联的第一均流电路及与Q线圈相关联的第二均流电路；所述第一均流电路及第二均流电路通过控制各自输出的电流值，使两组输出电流的偏差保持在设定范围。本发明解决了DDQ磁结构输出电流不均的问题，能够提高充电效率及充电功率；在汽车无线充电基础之上，能够提高在位置偏移存在的情况下的功率传输大小和效率。

Description

基于DDQ磁结构的均流电路及方法
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域，特别是涉及一种基于DDQ磁结构的均流电路及方法。
背景技术
传统的无线充电系统涉及到电力电子技术，控制技术和高频磁技术，其中磁耦合结构的性能是影响无线充电的一个关键因数。目前，磁耦合结构种类繁多，但基本上都是围绕着提如何提高耦合系数，减少用铜量而展开。常见的磁耦合结构有环形(CP)、螺旋形和8字形，8字形又称为DD线圈。
最早将无线电能传输技术带给公众的是MIT，不过其并没有过多的深入研究，且研究一直停留CP和DD形线圈上，虽然这两种线圈也能在理想的情况下实现高效率的传输，但实际情况下，由于泊车造成的位置偏移，这两种线圈很难保证足够的传输功率，势必需要增大线圈尺寸，从而增加了成本。
新西兰的奥克兰大学在DD形线圈基础之上，增加一个和双D线圈正交的线圈Q，结构如图1所示,其产生的线圈互不影响，两线圈分别输出，输出电压通过两个整流桥并联输出。
以典型的DDQ磁结构为例，如图2所示，原变换器通过CP和L1调制成高频磁场，被DD线圈和Q线圈捕获。在不发生偏移的情况下，DD线圈接受磁场源，并通过整流电路转为为直流电压输出。随着偏移量的增加，DD 线圈接受到的磁场能量减少，Q线圈接受到的磁场能量则随之增大，二个线圈通过整流电路产生的电压互相叠加，共同为负载提供电能。
这种架构的电路虽然能够解决位置偏移带来的传输功率和效率降低的问题，但是常规的整流电路无法解决输出电流不均的问题，由于DD线圈和 Q线圈接受到的磁场能量不一致，很容易造成某一支路输出电流不均，甚至毫无输出，从而造成效率的降低和EMI特性变差，尤其是在电动汽车无线充电的场合，这种不利表现得更为突出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于DDQ磁结构的均流电路及方法，以解决DDQ磁结构输出电流不均的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明提供了一种基于DDQ磁结构的均流电路，包括与DD线圈相关联的第一均流电路及与Q线圈相关联的第二均流电路；所述第一均流电路及第二均流电路通过控制各自输出的电流值，使两组输出电流的偏差保持在设定范围。
进一步地，所述第一均流电路为：由DD线圈漏感、开关管组成的Boost 电路；所述第二均流电路为：由Q线圈漏感、开关管组成的Boost电路；所述第一均流电路及第二均流电路通过控制各自开关管的闭合，使两组输出电流的偏差保持在设定范围。
进一步地，所述第一均流电路具体用于：当所述DD线圈漏感电流值小于所述Q线圈漏感电流值时，控制所述第一均流电路的开关管闭合，使所述DD线圈漏感电流值增大；所述第二均流电路具体用于：当所述Q线圈漏感电流值小于所述DD线圈漏感电流值时，控制所述第二均流电路的开关管闭合，使所述Q线圈漏感电流值增大。
进一步地，所述开关管为MOS、IGBT、SIC或GAN。
进一步地，所述第一均流电路及第二均流电路为Buck电路。
本发明同时提供了一种基于DDQ磁结构的均流方法，包括：通过第一均流电路控制DD线圈漏感电流值，通过第二均流电路控制Q线圈漏感电流值，使两组均流电路输出电流的偏差保持在设定范围。
进一步地，所述第一均流电路为：由DD线圈漏感、开关管组成的Boost 电路；所述第二均流电路为：由Q线圈漏感、开关管组成的Boost电路；所述第一均流电路及第二均流电路通过控制各自开关管的闭合，使两组输出电流的偏差保持在设定范围。
进一步地，所述第一均流电路具体用于：当所述DD线圈漏感电流值小于所述Q线圈漏感电流值时，控制所述第一均流电路的开关管闭合，使所述DD线圈漏感电流值增大；所述第二均流电路具体用于：当所述Q线圈漏感电流值小于所述DD线圈漏感电流值时，控制所述第二均流电路的开关管闭合，使所述Q线圈漏感电流值增大。
进一步地，所述开关管为MOS、IGBT、SIC或GAN。
进一步地，所述第一均流电路及第二均流电路为Buck电路。
本发明进一步包括一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现上述方法的步骤。
本发明进一步包括一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述指令在由一计算机或处理器执行时实现上述方法的步骤。
本发明通过基于DDQ磁结构的均流电路及方法，解决了DDQ磁结构输出电流不均的问题，能够提高充电效率及充电功率；在汽车无线充电基础之上，能够提高在位置偏移存在的情况下的功率传输大小和效率。
附图说明
图1是现有技术中DDQ磁结构的示意图；
图2是现有技术中DDQ磁结构的电路图；
图3是本发明基于DDQ磁结构的均流电路一实施例的电路图；
图4是本发明基于DDQ磁结构的均流电路的工作流程图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
本实施例提供了一种基于DDQ磁结构的均流电路，包括与DD线圈相关联的第一均流电路及与Q线圈相关联的第二均流电路；第一均流电路及第二均流电路通过控制各自输出的电流值，使两组输出电流的偏差保持在设定范围。
该均流电路具体通过第一均流电路控制DD线圈漏感电流值，通过第二均流电路控制Q线圈漏感电流值，使两组均流电路输出电流的偏差保持在设定范围。第一均流电路及第二均流电路可以采用Boost电路(升压电路) 也可以采用Buck电路(降压电路)。
该均流电路解决了DDQ磁结构输出电流不均的问题，能够提高充电效率及充电功率；在汽车无线充电基础之上，能够提高在位置偏移存在的情况下的功率传输大小和效率。
当采用Boost电路时，第一均流电路采用由DD线圈漏感、开关管组成 Boost电路；第二均流电路采用由Q线圈漏感、开关管组成Boost电路；第一均流电路及第二均流电路通过控制各自开关管的闭合，使两组输出电流的偏差保持在设定范围。
第一均流电路具体用于：当DD线圈漏感电流值小于Q线圈漏感电流值时，控制所述第一均流电路的开关管闭合，使DD线圈漏感电流值增大；第二均流电路具体用于：当Q线圈漏感电流值小于DD线圈漏感电流值时，控制第二均流电路的开关管闭合，使Q线圈漏感电流值增大。
参见图3所示，该DDQ磁结构是将原先整流二极管(图2中示出)变为开关管，如S11，S12，S15及S16，以DD线圈为例，通过漏感Ls1可以分别与S9，S11以及S10，S12构成典型的boost电路。同理Ls2分别与S15， S13以及S16，S14构成Boost电路。
参见图4所示，该均流电路控制采样两个线圈支路的电流值(电压值)，基于电流值比较结果，控制Boost电路，若电流I1>I2(V1>V2)，则控制 S15和S16闭合，此时，漏感上电流I2增大，使得Q线圈输出变大；
若其电流I1<I2(V1<V2)，则控制S11和S12闭合，此时，漏感上电流 I1增大，使得DD线圈输出变大。
该均流电路在传统DDQ磁结构整流电路的基础上，将二极管换成开关管，用全控性开关管替代半控整流管，通过合适的逻辑控制和参数设计控制开关管的闭合，使得两组电路输出电流的偏差能够保持在一定范围内，从而提高了能量传输的效率，使得各支路功率器件的应力控制在一定范围内，大大提高了DDQ磁结构的适应性和可用性。
需要说明的是，本文所阐述的整流模式可以是普通二极管整流，亦可以是同步整流；本文所阐述的电路不局限于全桥电路，半桥电路也是可以实行；本文的开关管不局限于普通的MOS管，IGBT，SIC和GAN都可以用来组合开关。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种基于DDQ磁结构的均流电路，其特征在于，包括与DD线圈相关联的第一均流电路及与Q线圈相关联的第二均流电路；
所述第一均流电路及第二均流电路通过控制各自输出的电流值，使两组输出电流的偏差保持在设定范围。
2.根据权利要求1所述的基于DDQ磁结构的均流电路，其特征在于，所述第一均流电路为：由DD线圈漏感、开关管组成的Boost电路；所述第二均流电路为：由Q线圈漏感、开关管组成的Boost电路；
所述第一均流电路及第二均流电路通过控制各自开关管的闭合，使两组输出电流的偏差保持在设定范围。
3.根据权利要求2所述的基于DDQ磁结构的均流电路，其特征在于，所述第一均流电路具体用于：当所述DD线圈漏感电流值小于所述Q线圈漏感电流值时，控制所述第一均流电路的开关管闭合，使所述DD线圈漏感电流值增大；
所述第二均流电路具体用于：当所述Q线圈漏感电流值小于所述DD线圈漏感电流值时，控制所述第二均流电路的开关管闭合，使所述Q线圈漏感电流值增大。
4.根据权利要求3所述的基于DDQ磁结构的均流电路，其特征在于，所述开关管为MOS、IGBT、SIC或GAN。
5.根据权利要求1所述的基于DDQ磁结构的均流电路，其特征在于，所述第一均流电路及第二均流电路为Buck电路。
6.一种基于DDQ磁结构的均流方法，其特征在于，包括：
通过第一均流电路控制DD线圈漏感电流值，通过第二均流电路控制Q线圈漏感电流值，使两组均流电路输出电流的偏差保持在设定范围。
7.根据权利要求6所述的基于DDQ磁结构的均流方法，其特征在于，所述第一均流电路为：由DD线圈漏感、开关管组成的Boost电路；所述第二均流电路为：由Q线圈漏感、开关管组成的Boost电路；
所述第一均流电路及第二均流电路通过控制各自开关管的闭合，使两组输出电流的偏差保持在设定范围。
8.根据权利要求7所述的基于DDQ磁结构的均流方法，其特征在于，所述第一均流电路具体用于：当所述DD线圈漏感电流值小于所述Q线圈漏感电流值时，控制所述第一均流电路的开关管闭合，使所述DD线圈漏感电流值增大；
所述第二均流电路具体用于：当所述Q线圈漏感电流值小于所述DD线圈漏感电流值时，控制所述第二均流电路的开关管闭合，使所述Q线圈漏感电流值增大。
9.根据权利要求8所述的基于DDQ磁结构的均流方法，其特征在于，所述开关管为MOS、IGBT、SIC或GAN。
10.根据权利要求6所述的基于DDQ磁结构的均流方法，其特征在于，所述第一均流电路及第二均流电路为Buck电路。
11.一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现权利要求6至10中任一项权利要求所述的方法的步骤。
12.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述指令在由一计算机或处理器执行时实现如权利要求6至10中任意一项权利要求所述的方法的步骤。
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