CN108649674A - 双向无线充电电路、方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种双向无线充电电路、方法和系统。双向无线充电电路包括第一整流电路、第二整流电路、滤波电容、第一线圈电路、第二线圈电路、第三整流电路和双向斩波电路；第一整流电路与交流电源连接，第二整流电路与第一线圈电路连接，第一整流电路、滤波电容和第二整流电路并联连接；第二线圈电路和第三整流电路连接，双向斩波电路与负载电池连接，第三整流电路和双向斩波电路并联连接。上述双向无线充电电路可以实现在交流电源和负载电池之间完成双向无线充电，以便于可以将负载电池中存储的能量转移至交流电源，例如当交流电源是电网，有助于将负载电池中存储的能量转移至电网，提高电网进行削峰填谷的效率。

Description

双向无线充电电路、方法和系统

技术领域

本申请涉及无线充电技术领域，特别是涉及一种双向无线充电电路、双向无线充电方法和双向无线充电系统。

背景技术

电网中发电设备调峰容量小，为了提高发电设备的利用率，保证电网的安全运行，及提高电网的经济效益，需要对用电负荷进行削峰填谷的措施，在电网高峰负荷期减少用户的电力需求，在电网低谷时段增加用户的电量需求。

传统技术中，会使用抽水蓄能的措施，在电网低谷的时段把水抽到较高的位置进行储能，在高峰负荷期放水发电。但是抽水蓄能和放水发电之间的能量转换是存在较大损失，会增加电网的损耗并降低电网的经济效益，电网进行削峰填谷的效率差。

发明内容

基于此，有必要针对上述电网进行削峰填谷效率差的问题，提供一种双向无线充电电路、方法和系统。

一种双向无线充电电路，包括发射侧电路和接收侧电路，发射侧电路包括第一整流电路、第二整流电路、滤波电容和第一线圈电路，接收侧电路包括第二线圈电路、第三整流电路和双向斩波电路；

第一整流电路与交流电源连接，第二整流电路与第一线圈电路连接，第一整流电路、滤波电容和第二整流电路并联连接；

第二线圈电路的线圈与第一线圈电路的线圈之间存在电磁耦合；

第二线圈电路和第三整流电路连接，双向斩波电路与负载电池连接，第三整流电路和双向斩波电路并联连接。

在一个实施例中，发射侧还包括与蓄电池连接的继电器，蓄电池和继电器串联后与第二整流电路并联连接。

在一个实施例中，第一整流电路、第二整流电路和第三整流电路包括脉冲宽度调制整流电路。

在一个实施例中，第一整流电路包括MOS场效应管V1、MOS场效应管V2、MOS场效应管V3和MOS场效应管V4，MOS场效应管V1、MOS场效应管V2、MOS场效应管V3和MOS场效应管V4均分别反向并联一个二极管，MOS场效应管V1的漏极和MOS场效应管V3的漏极分别与交流电源的两端相连接，MOS场效应管V2的源极和MOS场效应管V4的源极分别与滤波电容的两端相连接；

第二整流电路包括MOS场效应管V5、MOS场效应管V6、MOS场效应管V7和MOS场效应管V8，MOS场效应管V5、MOS场效应管V6、MOS场效应管V7和MOS场效应管V8均分别反向并联一个二极管，MOS场效应管V5的漏极和MOS场效应管V7的漏极分别与第一线圈电路的两端相连接，MOS场效应管V6的源极和MOS场效应管V8的源极分别与滤波电容的两端相连接；

第三整流电路包括MOS场效应管V9、MOS场效应管V10、MOS场效应管V11和MOS场效应管V12，MOS场效应管V9、MOS场效应管V10、MOS场效应管V11和MOS场效应管V12均分别反向并联一个二极管，MOS场效应管V9的漏极和MOS场效应管V11的漏极分别与第二线圈电路的两端相连接，MOS场效应管V10的源极和第MOS场效应管V12的源极分别与双向斩波电路输入侧的两端相连接。

在一个实施例中，双向斩波电路包括双向Cuk斩波电路，双向Cuk斩波电路包括MOS场效应管V13、MOS场效应管V14、MOS场效应管V15和MOS场效应管V16，MOS场效应管V13和MOS场效应管V14反向并联，MOS场效应管V15和MOS场效应管V16反向并联，

MOS场效应管V13的源极和MOS场效应管V14的漏极均通过第一电感与第三整流电路的一端连接，MOS场效应管V13的漏极和MOS场效应管V14的源极均与第三整流电路的另一端连接，MOS场效应管V13的源极和MOS场效应管V14的漏极均通过电容与MOS场效应管V15的源极和MOS场效应管V16的漏极连接，MOS场效应管V15的源极和MOS场效应管V16的漏极均通过第二电感与负载电池的负极连接，MOS场效应管V13的漏极、MOS场效应管V14的源极、MOS场效应管V15的漏极和MOS场效应管V16的源极均与负载电池的正极连接。

一种基于双向无线充电电路的双向无线充电方法，第一整流电路、第二整流电路和第三整流电路包括脉冲宽度调制整流电路，双向斩波电路包括脉冲宽度调制双向斩波电路；

包括以下步骤：

在获取第一模式输电指令后，通过第一PWM信号控制第一整流电路对输入的交流电源进行整流并向第二整流电路输入直流电，通过第二PWM信号控制第二整流电路对第一整流电流输出的直流电进行逆变并向第一线圈电路输入交流电，通过第三PWM信号控制第三整流电路对第二线圈电路产生的交流电进行整流并向双向斩波电路输入直流电，通过第四PWM信号控制双向斩波电路对第三整流电路输入的直流电进行斩波并向负载电池输入斩波后的直流电；

或，在获取第二模式输电指令后，通过第五PWM信号控制双向斩波电路向第三整流电路输入负载电池的直流电，通过第六PWM信号控制第三整流电路对负载电池的直流电进行逆变并向第二线圈电路输入交流电，通过第七PWM信号控制第二整流电路对第一线圈输出的交流电进行整流并向第一整流电路输入直流电，通过第八PWM信号控制第一整流电路对第二整流电路输出的直流电进行逆变并向交流电源输入交流电。

一种基于双向无线充电电路的双向无线充电方法，第一整流电路、第二整流电路和第三整流电路包括脉冲宽度调制整流电路，双向斩波电路包括脉冲宽度调制双向斩波电路；

包括以下步骤：

在获取第一模式输电指令后，关断继电器，通过第一PWM信号控制第一整流电路对输入的交流电源进行整流并向第二整流电路输入直流电，通过第二PWM信号控制第二整流电路对第一整流电流输出的直流电进行逆变并向第一线圈电路输入交流电，通过第三PWM信号控制第三整流电路对第二线圈电路产生的交流电进行整流并向双向斩波电路输入直流电，通过第四PWM信号控制双向斩波电路对第三整流电路输出的直流电进行斩波并向负载电池输入斩波后的直流电；

或，在获取第二模式输电指令后，关断继电器，通过第五PWM信号控制双向斩波电路向第三整流电路输入负载电池的直流电，通过第六PWM信号控制第三整流电路对负载电池的直流电进行逆变并向第二线圈电路输入交流电，通过第七PWM信号控制第二整流电路对第一线圈电路产生的交流电进行整流并向第一整流电路输入直流电，通过第八PWM信号控制第一整流电路对第二整流电路输出的直流电进行逆变并向交流电源输入交流电；

或，在获取第三模式输电指令后，导通继电器，通过第九PWM信号控制第一整流电路关断，通过第十PWM信号控制第二整流电路对蓄电池输入的直流电进行逆变并向第一线圈电路输入交流电，通过第十一PWM信号控制第三整流电路对第二线圈电路产生的交流电进行整流并向双向斩波电路输入直流电，通过第十二PWM信号控制双向斩波电路对第三整流电路输出的直流电进行斩波并向负载电池输入斩波后的直流电；

或，在获取第四模式输电指令后，导通继电器，通过第十三PWM信号控制第一整流电路关断，通过第十四PWM信号控制双向斩波电路向第三整流电路输入负载电池的直流电，通过第十五PWM信号控制第三整流电路对负载电池的直流电进行逆变并向第二线圈电路输入交流电，通过第十六PWM信号控制第二整流电路对第一线圈电路产生的交流电进行整流并向蓄电池输入直流电。

在一个实施例中，双向无线充电方法，还包括以下步骤：

检测滤波电容的第一电压和滤波电容一侧导线流过的第一电流，在第一电流和第一电压超出第一限定范围，闭锁第一整流电路和第二整流电路，关断继电器。

在一个实施例中，双向无线充电方法，还包括以下步骤：

检测负载电池两端的第二电压和流过负载电池的第二电流，在第二电压和第二电流超出第二限定范围，闭锁第三整流电路和双向斩波电路。

一种基于双向无线充电方法的双向无线充电系统，包括双向无线充电电路、控制单元和采样单元；

控制单元包括发射侧控制器和接收侧控制器，发射侧控制器和接收侧控制器之间通过无线通信进行连接，发射侧控制器分别与采样单元、双向无线充电电路的第一整流电路和第二整流电路连接，接收侧控制器分别与采样单元、双向无线充电电路的第三整流电路和双向斩波电路连接；

控制单元用于执行双向无线充电方法；

发射侧控制器用于通过PWM信号分别控制双向无线充电电路的第一整流电路和第二整流电路；

接收侧控制器用于通过PWM信号分别控制双向无线充电电路的第三整流电路和双向斩波电路；

采样单元用于采集双向无线充电电路的滤波电容的第一电压和滤波电容一侧导线流过的第一电流，并将第一电流和第一电压传输至发射侧控制器，采集负载电池的第二电压和负载电池一侧导线流过的第二电流，并将第二电压和第二电流传输至接收侧控制器。

上述双向无线充电电路、方法和系统，通过在交流电源和负载电池之间建立第一整流电路、第二整流电路、滤波电容、第一线圈电路、第二线圈电路、第三整流电路和双向斩波电路之间的连接，可以实现在交流电源和负载电池之间完成双向无线充电，以便于可以将负载电池中存储的能量转移至交流电源，例如当交流电源是电网，有助于将负载电池中存储的能量转移至电网，提高电网进行削峰填谷的效率。

附图说明

图1为一个实施例中双向无线充电电路的结构示意图；

图2为一个实施例中蓄电池的结构示意图；

图3为一个实施例中整流电路的结构示意图；

图4为一个实施例中双向Cuk斩波电路的结构示意图；

图5为另一个实施例中双向无线充电系统的结构示意图；

图6为另一个实施例中双向无线充电系统的结构示意图；

图7为另一个实施例中双向无线充电电路的拓扑结构示意图；

图8为另一个实施例中双向无线充电方法的流程图；

图9为另一个实施例中双向无线充电方法的控制流程图；

图10为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，图1为一个实施例中双向无线充电电路的结构示意图，本实施例中的双向无线充电电路，包括发射侧电路110和接收侧电路120，发射侧电路110包括第一整流电路111、第二整流电路112、滤波电容113和第一线圈电路114，接收侧电路120包括第二线圈电路121、第三整流电路122和双向斩波电路123；

第一整流电路111与交流电源连接，第二整流电路112与第一线圈电路114连接，第一整流电路111、滤波电容113和第二整流电路112并联连接；

第二线圈电路121的线圈与第一线圈电路114的线圈之间存在电磁耦合；

第二线圈电路121和第三整流电路122连接，双向斩波电路123与负载电池连接，第三整流电路122和双向斩波电路123并联连接。

上述双向无线充电电路，通过在交流电源和负载电池之间建立第一整流电路111、第二整流电路112、滤波电容113、第一线圈电路114、第二线圈电路121、第三整流电路122和双向斩波电路123之间的连接，可以实现在交流电源和负载电池之间完成双向无线充电，以便于可以将负载电池中存储的能量转移至交流电源，例如当交流电源是电网，有助于将负载电池中存储的能量转移至电网，提高电网进行削峰填谷的效率。

在通过交流电源向负载电池充电时，第一整流电路111、第二整流电路112、第三整流电路122和双向斩波电路123分别用于整流、逆变、整流和斩波，使得可以向负载电池输入直流电压，第一线圈电路114和第二线圈电路121用于通过无线进行电能传输。在通过负载电池向交流电源传输电能时，双向斩波电路123、第三整流电路122、第二整流电路112和第一整流电路111分别用于导通、逆变、整流和逆变，使得可以向交流电源输入交流电压，第一线圈电路114和第二线圈电路121用于通过无线进行电能传输。

在一个实施例中，如图2所示，图2为一个实施例中蓄电池的结构示意图，发射侧还包括与蓄电池连接的继电器115，蓄电池和继电器串联后与第二整流电路112并联连接。

上述双向无线充电电路，蓄电池和负载电池之间建立了第二整流电路112、滤波电容113、第一线圈电路114、第二线圈电路121、第三整流电路122和双向斩波电路123之间的连接，可以实现在蓄电池和负载电池之间完成双向无线充电，以便于可以将负载电池和蓄电池之间进行能量转移。

在通过蓄电池向负载电池充电时，第二整流电路112、第三整流电路122和双向斩波电路123分别用于逆变、整流和斩波，使得可以向负载电池输入直流电压，第一线圈电路114和第二线圈电路121用于通过无线进行电能传输。在通过负载电池向蓄电池充电时，双向斩波电路123、第三整流电路122和第二整流电路112分别用于导通、逆变和整流，使得可以向交流电源输入直流电压，第一线圈电路114和第二线圈电路121用于通过无线进行电能传输。

在一个实施例中，第一整流电路111、第二整流电路112和第三整流电路122包括脉冲宽度调制整流电路。

脉冲宽度调制整流电路指的是通过脉冲宽度调制信号对开关器件的通断进行控制的整流电路。

上述双向无线充电电路，通过脉冲宽度调制整流电路完成相应的整流和逆变控制，可以通过脉冲宽度调制信号有效地改变能量转移的方向，方便在不同的能量转移方向下进行电路的复用，降低双向充电电路的成本。其中，第一整流电路111包括脉冲宽度调制整流电路，可以提高电路功率因数，无需增加其他功率因数校正电路，使得双向无线充电电路可以更加简便有效，降低双向无线充电电路的成本；而第二整流电路112和第三整流电路122包括脉冲宽度调制整流电路，可以方便双向无线充电电路进行功率登记调制，同时方便在不同的能量转移方向下进行电路的复用，降低双向充电电路的成本。

在一个实施例中，如图3所示，图3为一个实施例中整流电路的结构示意图，第一整流电路111包括MOS场效应管V1、MOS场效应管V2、MOS场效应管V3和MOS场效应管V4，MOS场效应管V1、MOS场效应管V2、MOS场效应管V3和MOS场效应管V4均分别反向并联一个二极管，MOS场效应管V1的漏极和MOS场效应管V3的漏极分别与交流电源的两端相连接，MOS场效应管V2的源极和MOS场效应管V4的源极分别与滤波电容113的两端相连接；

第二整流电路112包括MOS场效应管V5、MOS场效应管V6、MOS场效应管V7和MOS场效应管V8，MOS场效应管V5、MOS场效应管V6、MOS场效应管V7和MOS场效应管V8均分别反向并联一个二极管，MOS场效应管V5的漏极和MOS场效应管V7的漏极分别与第一线圈电路114的两端相连接，MOS场效应管V6的源极和MOS场效应管V8的源极分别与滤波电容113的两端相连接；

第三整流电路122包括MOS场效应管V9、MOS场效应管V10、MOS场效应管V11和MOS场效应管V12，MOS场效应管V9、MOS场效应管V10、MOS场效应管V11和MOS场效应管V12均分别反向并联一个二极管，MOS场效应管V9的漏极和MOS场效应管V11的漏极分别与第二线圈电路121的两端相连接，MOS场效应管V10的源极和第MOS场效应管V12的源极分别与双向斩波电路123输入侧的两端相连接。

通过MOS场效应管可以构建第一整流电路111、第二整流电路112和第三整流电路122，第一整流电路111、第二整流电路112和第三整流电路122成为整流桥式电路。

上述双向无线充电电路，通过MOS场效应管可以构建第一整流电路111、第二整流电路112和第三整流电路122，提高整流和逆变的效率，也方便在不同的能量转移方向下进行电路的复用，降低双向充电电路的成本。

在一个实施例中，如图4所示，图4为一个实施例中双向Cuk斩波电路的结构示意图，双向斩波电路123包括双向Cuk斩波电路，双向Cuk斩波电路包括MOS场效应管V13、MOS场效应管V14、MOS场效应管V15和MOS场效应管V16，MOS场效应管V13和MOS场效应管V14反向并联，MOS场效应管V15和MOS场效应管V16反向并联，

MOS场效应管V13的源极和MOS场效应管V14的漏极均通过第一电感L124与第三整流电路122的一端连接，MOS场效应管V13的漏极和MOS场效应管V14的源极均与第三整流电路122的另一端连接，MOS场效应管V13的源极和MOS场效应管V14的漏极均通过电容C126与MOS场效应管V15的源极和MOS场效应管V16的漏极连接，MOS场效应管V15的源极和MOS场效应管V16的漏极均通过第二电感L125与负载电池的负极连接，MOS场效应管V13的漏极、MOS场效应管V14的源极、MOS场效应管V15的漏极和MOS场效应管V16的源极均与负载电池的正极连接。

上述双向无线充电电路，通过MOS场效应管可以构建双向Cuk斩波电路，使得双向无线充电电路可以按照输出电压进行合适的调节，提高双向无线充电电路的适用性，同时使得电流谐波极小，无需其他滤波电路，降低双向无线充电电路的成本。

在一个实施例中，提供了一种双向无线充电方法，以该方法应用于图1中的双向无线充电电路为例进行说明，其中，第一整流电路、第二整流电路和第三整流电路包括脉冲宽度调制整流电路，双向斩波电路包括脉冲宽度调制双向斩波电路。本实施例中双向无线充电方法，包括以下步骤：

步骤S210：在获取第一模式输电指令后，通过第一PWM信号控制第一整流电路对输入的交流电源进行整流并向第二整流电路输入直流电，通过第二PWM信号控制第二整流电路对第一整流电流输出的直流电进行逆变并向第一线圈电路输入交流电，通过第三PWM信号控制第三整流电路对第二线圈电路产生的交流电进行整流并向双向斩波电路输入直流电，通过第四PWM信号控制双向斩波电路对第三整流电路输入的直流电进行斩波并向负载电池输入斩波后的直流电。

在获取第一模式输电指令后，通过控制第一整流电路、第二整流电路、第三整流电路和双向斩波电路，可以由交流电源向负载电池进行充电。

或，步骤S220：在获取第二模式输电指令后，通过第五PWM信号控制双向斩波电路向第三整流电路输入负载电池的直流电，通过第六PWM信号控制第三整流电路对负载电池的直流电进行逆变并向第二线圈电路输入交流电，通过第七PWM信号控制第二整流电路对第一线圈输出的交流电进行整流并向第一整流电路输入直流电，通过第八PWM信号控制第一整流电路对第二整流电路输出的直流电进行逆变并向交流电源输入交流电。

在获取第二模式输电指令后，通过控制第一整流电路、第二整流电路、第三整流电路和双向斩波电路，可以由负载电池向交流电源进行能量转移。

上述双向无线充电方法，可以实现在交流电源和负载电池之间完成双向无线充电，以便于可以将交流电源和蓄电池之间进行能量转移，可以将负载电池中存储的能量转移至交流电源，例如当交流电源是电网，有助于将负载电池中存储的能量转移至电网，提高电网进行削峰填谷的效率。

在一个实施例中，提供了一种双向无线充电方法，以该方法应用于图2中的双向无线充电电路为例进行说明，其中，第一整流电路、第二整流电路和第三整流电路包括脉冲宽度调制整流电路，双向斩波电路包括脉冲宽度调制双向斩波电路。本实施例中双向无线充电方法，包括以下步骤：

步骤S230：在获取第一模式输电指令后，关断继电器，通过第一PWM信号控制第一整流电路对输入的交流电源进行整流并向第二整流电路输入直流电，通过第二PWM信号控制第二整流电路对第一整流电流输出的直流电进行逆变并向第一线圈电路输入交流电，通过第三PWM信号控制第三整流电路对第二线圈电路产生的交流电进行整流并向双向斩波电路输入直流电，通过第四PWM信号控制双向斩波电路对第三整流电路输出的直流电进行斩波并向负载电池输入斩波后的直流电。

在获取第一模式输电指令后，通过继电器、控制第一整流电路、第二整流电路、第三整流电路和双向斩波电路，可以由交流电源向负载电池进行充电。

或，步骤S240：在获取第二模式输电指令后，关断继电器，通过第五PWM信号控制双向斩波电路向第三整流电路输入负载电池的直流电，通过第六PWM信号控制第三整流电路对负载电池的直流电进行逆变并向第二线圈电路输入交流电，通过第七PWM信号控制第二整流电路对第一线圈电路产生的交流电进行整流并向第一整流电路输入直流电，通过第八PWM信号控制第一整流电路对第二整流电路输出的直流电进行逆变并向交流电源输入交流电。

在获取第二模式输电指令后，通过继电器、控制第一整流电路、第二整流电路、第三整流电路和双向斩波电路，可以由负载电池向交流电源进行能量转移。

或，步骤S250：在获取第三模式输电指令后，导通继电器，通过第九PWM信号控制第一整流电路关断，通过第十PWM信号控制第二整流电路对蓄电池输入的直流电进行逆变并向第一线圈电路输入交流电，通过第十一PWM信号控制第三整流电路对第二线圈电路产生的交流电进行整流并向双向斩波电路输入直流电，通过第十二PWM信号控制双向斩波电路对第三整流电路输出的直流电进行斩波并向负载电池输入斩波后的直流电。

在获取第三模式输电指令后，通过继电器、控制第一整流电路、第二整流电路、第三整流电路和双向斩波电路，可以由蓄电池向负载电池进行充电。

或，步骤S260：在获取第四模式输电指令后，导通继电器，通过第十三PWM信号控制第一整流电路关断，通过第十四PWM信号控制双向斩波电路向第三整流电路输入负载电池的直流电，通过第十五PWM信号控制第三整流电路对负载电池的直流电进行逆变并向第二线圈电路输入交流电，通过第十六PWM信号控制第二整流电路对第一线圈电路产生的交流电进行整流并向蓄电池输入直流电。

在获取第四模式输电指令后，通过继电器、控制第一整流电路、第二整流电路、第三整流电路和双向斩波电路，可以由负载电池向蓄电池进行充电。

上述双向无线充电方法，可以实现在交流电源和负载电池之间完成双向无线充电，以及在蓄电池和负载电池之间完成双向充电，可以完成4个方向的能量转移，例如当交流电源是电网，有助于将负载电池或蓄电池中存储的能量转移至电网，提高电网进行削峰填谷的效率。

在一个实施例中，本实施例中双向无线充电方法，还包括以下步骤：

步骤S270：检测滤波电容的第一电压和滤波电容一侧导线流过的第一电流，在第一电流和第一电压超出第一限定范围，闭锁第一整流电路和第二整流电路，关断继电器。

上述双向无线充电方法，在第一电流和第一电压超出第一限定范围，闭锁第一整流电路和第二整流电路，以及关断继电器，避免双向无线充电电路在出现故障时与交流电源或蓄电池之间导通电压，保护双向无线充电电路。

在一个实施例中，本实施例中双向无线充电方法，还包括以下步骤：

步骤S280：检测负载电池两端的第二电压和流过负载电池的第二电流，在第二电压和第二电流超出第二限定范围，闭锁第三整流电路和双向斩波电路。

上述双向无线充电方法，在第二电压和第二电流超出第二限定范围，闭锁第三整流电路和双向斩波电路，避免负载电池流过的电压或电流过大，保护双向无线充电电路和负载电池。

在一个实施例中，如图5所示，图5为一个实施例中双向无线充电系统的结构示意图，提供了一种双向无线充电系统，以该系统执行双向无线充电方法为例进行说明，本实施例中的双向无线充电系统包括双向无线充电电路310、控制单元320和采样单元330。

控制单元320包括发射侧控制器321和接收侧控制器322，发射侧控制器321和接收侧控制器322之间通过无线通信进行连接，发射侧控制器321分别与采样单元330、双向无线充电电路310的第一整流电路111和第二整流电路112连接，接收侧控制器322分别与采样单元330、双向无线充电电路310的第三整流电路122和双向斩波电路123连接。

控制单元320用于执行双向无线充电方法。

发射侧控制器321用于通过PWM信号分别控制双向无线充电电路310的第一整流电路111和第二整流电路112。

接收侧控制器322用于通过PWM信号分别控制双向无线充电电路310的第三整流电路122和双向斩波电路123。

采样单元330用于采集双向无线充电电路310的滤波电容113的第一电压和滤波电容113一侧导线流过的第一电流，并将第一电流和第一电压传输至发射侧控制器321，采集负载电池的第二电压和负载电池一侧导线流过的第二电流，并将第二电压和第二电流传输至接收侧控制器322。

上述双向无线充电系统，通过控制单元320执行双向无线充电方法，可以控制双向无线充电电路310完成指定方向的能量转移，以及满足双向充电的性能，例如当交流电源是电网，有助于将存储的能量转移至电网，提高电网进行削峰填谷的效率。

在另一个实施例中，如图6所示，图6为另一个实施例中双向无线充电系统的结构示意图，本实施例中，双向无线充电系统包括无线充电电路、控制单元和采样单元，无线充电电路包括发送侧PWM整流电路、滤波电容、发射侧PWM逆变电路、发射侧线圈电路、接收侧线圈电路、接收侧PWM整流电路和双向Cuk斩波电路；市电电源、发射侧PWM整流电路、滤波电容、发射侧PWM逆变电路和发射侧线圈电路依次连接，接收侧线圈电路、接收侧PWM整流电路、双向Cuk斩波电路和负载电池依次连接，蓄电池与发射侧PWM逆变电路连接。控制单元包括发射侧控制器和接收侧控制器；发射侧控制器分别与发射侧PWM整流电路、发射侧PWM逆变电路和采样单元连接；接收侧控制器分别与接收侧PWM整流电路、双向Cuk斩波电路和采样单元连接；发射侧控制器和接收侧控制器之间可以通过无线信号进行通信，例如蓝牙、WIFI等。采样单元还分别与蓄电池和负载电池连接。发射侧线圈电路和接收侧线圈电路之间可以产生电磁耦合。

具体的双向无线充电电路的拓扑结构示意图如图7所示，图7为另一个实施例中双向无线充电电路的拓扑结构示意图，开关器件V1至V4与相应的反并联二极管构成桥式电路并作为发射侧PWM整流电路，电容C1为滤波电容，开关器件V5至V8与相应的反并联二极管构成桥式电路并作为发射侧PWM逆变电路。发射侧线圈电路包括L2、R2和C2，L2是发射线圈盘绕组电感，R2是发射线圈盘绕组电阻，C2是发射线圈盘谐振电容。接收侧线圈电路包括L3、R3和C3，L3是接收线圈盘绕组电感，R3是接收线圈盘绕组电阻，C3是接收线圈盘谐振电容。开关器件V9至V12与相应的反并联二极管构成桥式电路并作为接收侧PWM整流电路，开关器件V13至V16与电感L4、L5、电容C4构成双向Cuk斩波电路。AC为市电，BL为负载电池，BP为蓄电池，K1为继电器，蓄电池通过继电器与发射侧PWM逆变电路连接。

如8所示，图8为另一个实施例中双向无线充电方法的流程图，本实施例中双向无线充电方法包括以下步骤：

开机运行，检测电流和电压，在电压或电流超出允许值时，进行故障保护，关断双向无线充电电路。例如，检测滤波电容处的第一电压和流过的第一电流，在第一电流和第一电压超出第一限定范围，发射侧控制器输出PWM信号，闭锁第一整流电路和第二整流电路，即关断V1至V8，关断继电器，即关断K1。例如，检测负载电池处的第二电压和流过的第二电流，在第二电压和第二电流超出第二限定范围，接收侧控制器输出PWM信号，闭锁第三整流电路和双向斩波电路，即关断V9至V16。

在电压和电流符合允许值时，选择运行模式，根据运行模式对双向无线充电电路的开关器件V1至V16分别进行控制，如图9所示，图9为另一个实施例中双向无线充电方法的控制流程图。运行模式包括以下四种：市电向负载电池输电(模式1)、蓄电池向负载电池输电(模式2)、负载电池向市电输电(模式3)、负载电池向蓄电池输电(模式4)。

当选择模式1时，发射侧控制器输出PWM信号，控制继电器关断，即控制K1关断并使得蓄电池与发射侧PWM逆变电路脱离，控制开关器件V1至V4使得发送侧PWM整流电路进行整流运行，控制开关器件V5至V8使得发射侧PWM逆变电路进行逆变运行；接收侧控制器输出PWM信号，控制开关器件V9至V12使得接收侧PWM整流电路进行整流运行，控制开关器件V13使得双向Cuk斩波电路进行斩波运行，控制开关器件V15保持导通，控制开关器件V14和V16保持关断。

当选择模式2时，发射侧控制器输出PWM信号，控制使开关器件V1至V4保持关断，控制继电器导通，即控制K1导通并使得蓄电池与发射侧PWM逆变电路连接，控制开关器件V5至V8使得发射侧PWM逆变电路进行逆变运行；接收侧控制器输出PWM信号，控制开关器件V9至V12使得接收侧PWM整流电路进行整流运行，控制开关器件V13使得双向Cuk斩波电路进行斩波运行，控制开关器件V15保持导通，控制开关器件V14和V16保持关断。

当选择模式3时，发射侧控制器输出PWM信号，控制继电器断开，即控制K1断开并使得蓄电池与发射侧PWM逆变电路脱离，控制开关器件V1至V4使得发送侧PWM整流电路进行逆变运行，控制开关器件V5至V8使得发射侧PWM逆变电路进行整流运行；接收侧控制器输出PWM信号，控制开关器件V9至V12使得接收侧PWM整流电路进行逆变运行，控制开关器件V16使得双向Cuk斩波电路进行斩波运行，控制开关器件V14保持导通，控制开关器件V13和V15保持关断。

当选择模式4时，发射侧控制器输出PWM信号，控制继电器导通，即控制K1导通并使得蓄电池与发射侧PWM逆变电路连接，控制开关器件V1至V4保持关断，控制开关器件V5～V8使得发射侧PWM逆变电路进行整流运行；接收侧控制器输出PWM信号，控制开关器件V9至V12使得接收侧PWM整流电路进行逆变运行，控制开关器件V16使得双向Cuk斩波电路进行斩波运行，控制开关器件V14保持导通，控制开关器件V13和V15保持关断。

上述双向无线充电系统，与市电连接的发送侧PWM整流电路提高了电路功率因数，无需增加其他功率因数校正电路，使得双向无线充电电路简便有效；采用双向Cuk斩波电路可以使得该系统输出电压可以按照需要进行调节，具有更广的适用性，同时电流谐波极小，无需增加其他滤波电路；发送侧PWM整流电路、发射侧PWM逆变电路和接收侧PWM整流电路均采用PWM桥式电路，可以方便地对系统功率等级进行调整，同时在不同运行模式下可以满足电路复用，降低双向无线充电系统的成本。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图10所示，图10为一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种双向无线充电方法。

本领域技术人员可以理解，图10中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时执行上述双向无线充电方法。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时执行上述双向无线充电方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种双向无线充电电路，其特征在于，包括发射侧电路和接收侧电路，所述发射侧电路包括第一整流电路、第二整流电路、滤波电容和第一线圈电路，所述接收侧电路包括第二线圈电路、第三整流电路和双向斩波电路；

所述第一整流电路与交流电源连接，所述第二整流电路与所述第一线圈电路连接，所述第一整流电路、所述滤波电容和所述第二整流电路并联连接；

所述第二线圈电路的线圈与所述第一线圈电路的线圈之间存在电磁耦合；

所述第二线圈电路和所述第三整流电路连接，所述双向斩波电路与负载电池连接，所述第三整流电路和所述双向斩波电路并联连接。

2.根据权利要求1所述的双向无线充电电路，其特征在于，所述发射侧还包括与蓄电池连接的继电器，所述蓄电池和所述继电器串联后与所述第二整流电路并联连接。

3.根据权利要求1或2所述的双向无线充电电路，其特征在于，所述第一整流电路、所述第二整流电路和所述第三整流电路包括脉冲宽度调制整流电路。

4.根据权利要求1或2所述的双向无线充电电路，其特征在于，所述第一整流电路包括MOS场效应管V1、MOS场效应管V2、MOS场效应管V3和MOS场效应管V4，所述MOS场效应管V1、所述MOS场效应管V2、所述MOS场效应管V3和所述MOS场效应管V4均分别反向并联一个二极管，所述MOS场效应管V1的漏极和所述MOS场效应管V3的漏极分别与所述交流电源的两端相连接，所述MOS场效应管V2的源极和所述MOS场效应管V4的源极分别与所述滤波电容的两端相连接；

所述第二整流电路包括MOS场效应管V5、MOS场效应管V6、MOS场效应管V7和MOS场效应管V8，所述MOS场效应管V5、所述MOS场效应管V6、所述MOS场效应管V7和所述MOS场效应管V8均分别反向并联一个二极管，所述MOS场效应管V5的漏极和所述MOS场效应管V7的漏极分别与所述第一线圈电路的两端相连接，所述MOS场效应管V6的源极和所述MOS场效应管V8的源极分别与所述滤波电容的两端相连接；

所述第三整流电路包括MOS场效应管V9、MOS场效应管V10、MOS场效应管V11和MOS场效应管V12，所述MOS场效应管V9、所述MOS场效应管V10、所述MOS场效应管V11和所述MOS场效应管V12均分别反向并联一个二极管，所述MOS场效应管V9的漏极和所述MOS场效应管V11的漏极分别与所述第二线圈电路的两端相连接，所述MOS场效应管V10的源极和所述第MOS场效应管V12的源极分别与所述双向斩波电路输入侧的两端相连接。

5.根据权利要求1或2所述的双向无线充电电路，其特征在于，所述双向斩波电路包括双向Cuk斩波电路，所述双向Cuk斩波电路包括MOS场效应管V13、MOS场效应管V14、MOS场效应管V15和MOS场效应管V16，所述MOS场效应管V13和所述MOS场效应管V14反向并联，所述MOS场效应管V15和所述MOS场效应管V16反向并联，

所述MOS场效应管V13的源极和所述MOS场效应管V14的漏极均通过第一电感与所述第三整流电路的一端连接，所述MOS场效应管V13的漏极和所述MOS场效应管V14的源极均与所述第三整流电路的另一端连接，所述MOS场效应管V13的源极和所述MOS场效应管V14的漏极均通过电容与所述MOS场效应管V15的源极和所述MOS场效应管V16的漏极连接，所述MOS场效应管V15的源极和所述MOS场效应管V16的漏极均通过第二电感与所述负载电池的负极连接，所述MOS场效应管V13的漏极、所述MOS场效应管V14的源极、所述MOS场效应管V15的漏极和所述MOS场效应管V16的源极均与所述负载电池的正极连接。

6.一种基于权利要求1所述双向无线充电电路的双向无线充电方法，其特征在于，所述第一整流电路、所述第二整流电路和所述第三整流电路包括脉冲宽度调制整流电路，所述双向斩波电路包括脉冲宽度调制双向斩波电路；

包括以下步骤：

在获取第一模式输电指令后，通过第一PWM信号控制所述第一整流电路对输入的交流电源进行整流并向所述第二整流电路输入直流电，通过第二PWM信号控制所述第二整流电路对所述第一整流电流输出的直流电进行逆变并向所述第一线圈电路输入交流电，通过第三PWM信号控制所述第三整流电路对所述第二线圈电路产生的交流电进行整流并向所述双向斩波电路输入直流电，通过第四PWM信号控制所述双向斩波电路对所述第三整流电路输入的直流电进行斩波并向所述负载电池输入斩波后的直流电；

或，在获取第二模式输电指令后，通过第五PWM信号控制所述双向斩波电路向所述第三整流电路输入所述负载电池的直流电，通过第六PWM信号控制所述第三整流电路对所述负载电池的直流电进行逆变并向所述第二线圈电路输入交流电，通过第七PWM信号控制所述第二整流电路对所述第一线圈输出的交流电进行整流并向所述第一整流电路输入直流电，通过第八PWM信号控制所述第一整流电路对所述第二整流电路输出的直流电进行逆变并向所述交流电源输入交流电。

7.一种基于权利要求2所述双向无线充电电路的双向无线充电方法，其特征在于，所述第一整流电路、所述第二整流电路和所述第三整流电路包括脉冲宽度调制整流电路，所述双向斩波电路包括脉冲宽度调制双向斩波电路；

包括以下步骤：

在获取第一模式输电指令后，关断所述继电器，通过第一PWM信号控制所述第一整流电路对输入的交流电源进行整流并向所述第二整流电路输入直流电，通过第二PWM信号控制所述第二整流电路对所述第一整流电流输出的直流电进行逆变并向所述第一线圈电路输入交流电，通过第三PWM信号控制所述第三整流电路对所述第二线圈电路产生的交流电进行整流并向所述双向斩波电路输入直流电，通过第四PWM信号控制所述双向斩波电路对所述第三整流电路输出的直流电进行斩波并向所述负载电池输入斩波后的直流电；

或，在获取第二模式输电指令后，关断所述继电器，通过第五PWM信号控制所述双向斩波电路向所述第三整流电路输入所述负载电池的直流电，通过第六PWM信号控制所述第三整流电路对所述负载电池的直流电进行逆变并向所述第二线圈电路输入交流电，通过第七PWM信号控制所述第二整流电路对所述第一线圈电路产生的交流电进行整流并向所述第一整流电路输入直流电，通过第八PWM信号控制所述第一整流电路对所述第二整流电路输出的直流电进行逆变并向所述交流电源输入交流电；

或，在获取第三模式输电指令后，导通所述继电器，通过第九PWM信号控制所述第一整流电路关断，通过第十PWM信号控制所述第二整流电路对所述蓄电池输入的直流电进行逆变并向所述第一线圈电路输入交流电，通过第十一PWM信号控制所述第三整流电路对所述第二线圈电路产生的交流电进行整流并向所述双向斩波电路输入直流电，通过第十二PWM信号控制所述双向斩波电路对所述第三整流电路输出的直流电进行斩波并向所述负载电池输入斩波后的直流电；

或，在获取第四模式输电指令后，导通所述继电器，通过第十三PWM信号控制所述第一整流电路关断，通过第十四PWM信号控制所述双向斩波电路向所述第三整流电路输入所述负载电池的直流电，通过第十五PWM信号控制所述第三整流电路对所述负载电池的直流电进行逆变并向所述第二线圈电路输入交流电，通过第十六PWM信号控制所述第二整流电路对所述第一线圈电路产生的交流电进行整流并向所述蓄电池输入直流电。

8.根据权利要求7所述的双向无线充电方法，其特征在于，还包括以下步骤：

检测所述滤波电容的第一电压和所述滤波电容一侧导线流过的第一电流，在所述第一电流和所述第一电压超出第一限定范围，闭锁所述第一整流电路和所述第二整流电路，关断所述继电器。

9.根据权利要求6至8任意一项所述的双向无线充电方法，其特征在于，还包括以下步骤：

检测所述负载电池两端的第二电压和流过所述负载电池的第二电流，在所述第二电压和所述第二电流超出第二限定范围，闭锁所述第三整流电路和所述双向斩波电路。

10.一种基于权利要求6至9任意一项所述双向无线充电方法的双向无线充电系统，包括如权利要求1或2所述的双向无线充电电路、控制单元和采样单元；

所述控制单元包括发射侧控制器和接收侧控制器，所述发射侧控制器和所述接收侧控制器之间通过无线通信进行连接，所述发射侧控制器分别与所述采样单元、所述双向无线充电电路的所述第一整流电路和所述第二整流电路连接，所述接收侧控制器分别与所述采样单元、所述双向无线充电电路的所述第三整流电路和所述双向斩波电路连接；

所述控制单元用于执行如权利要求6至9任意一项所述双向无线充电方法；

所述发射侧控制器用于通过PWM信号分别控制所述双向无线充电电路的所述第一整流电路和所述第二整流电路；

所述接收侧控制器用于通过PWM信号分别控制所述双向无线充电电路的所述第三整流电路和所述双向斩波电路；

所述采样单元用于采集所述双向无线充电电路的所述滤波电容的第一电压和所述滤波电容一侧导线流过的第一电流，并将所述第一电流和所述第一电压传输至所述发射侧控制器，采集所述负载电池的第二电压和所述负载电池一侧导线流过的第二电流，并将所述第二电压和所述第二电流传输至所述接收侧控制器。