CN108988502A - 一种无线充电系统的调节方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施方式公开了一种无线充电系统的调节方法及装置，调节方法包括：获取无线充电对象所需的充电功率及传能距离；根据充电功率匹配出无线充电系统的输入功率等级；根据传能距离确定无线充电系统的原副边线圈互感值的需求范围；根据原副边线圈互感值的需求范围及输出功率确定无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和原边接入线圈的电流范围；根据输入功率等级、输出功率及原边接入线圈的电流范围确定无线充电系统的原副边线圈互感值实际范围；根据原副边线圈互感值实际范围、原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和原边接入线圈的电流范围对所述无线充电系统进行调节。

Description

一种无线充电系统的调节方法及装置
技术领域
本申请涉及无线充电技术领域，特别涉及一种无线充电系统的调节方法及装置。
背景技术
目前,电动汽车充电主要采用的是有线充电和无线充电两种方式。有线充电虽然效率较高，但是充电过程不灵活，需要反复插拔充电电缆，存在滑动磨损、导线老化及接触电火花等安全隐患。另外在场地安装方面，充电站的修建与传统加油站类似，受建设场地制约，建设成本很大。
无线充电可以克服上述缺点，采用一个原副边完全分离、无电气连接的磁耦合机构，利用原副边的互相磁场耦合实现电能透过空气在原副边之间进行传输。显然，去掉电动汽车与充电电源的直接电气连接，实现电能的无线传输，则可以减少在充电过程的人工操作环节,较大程度提升充电的便捷性。此外，无线充电是目前实现自动充电的最佳商用解决方案，与电动汽车的自动泊车技术完美结合，具有广阔的应用前景。
随着无线充电技术的产业化推进，国内外的标准化机构制定了多个标准的功率等级，按照输入功率等级可分为3.7kW、7.7kW、11kW、22kW等。然而，无线充电系统分为原边、副边两个模块，在实际应用中存在无线充电系统与充电对象在不同充电功率的情况下互操作充电，如7.7kW的无线充电系统需要为3.7kW的车载设备进行无线充电，且充电过程需要考虑垂直、水平方向的偏移。传统的方法通过系统参数设计能够实现不同功率等级之间系统的充电，但由于无线充电系统与充电对象两者之间的充电功率不匹配，导致系统充电效率偏低。
发明内容
本申请实施方式的目的是提供一种无线充电系统的调节方法及装置，通过调节原边接入线圈的匝数实现无线充电系统与充电对象之间的充电功率的匹配，进一步地调整无线充电系统的参数，使得充电效率达到最优。
为实现上述目的，本申请实施方式提供一种无线充电系统的调节方法，包括：
获取无线充电对象所需的充电功率及传能距离；其中，所述无线充电对象所需的充电功率等于所述无线充电系统的输出功率；
根据所述无线充电对象所需的充电功率匹配出所述无线充电系统的输入功率等级；
根据所述无线充电对象的传能距离确定所述无线充电系统的原副边线圈互感值的需求范围；
根据所述原副边线圈互感值的需求范围及所述输出功率确定所述无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和原边接入线圈的电流范围；
根据所述输入功率等级、所述输出功率及原边接入线圈的电流范围确定所述无线充电系统的原副边线圈互感值实际范围；
根据所述原副边线圈互感值实际范围、所述原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和所述原边接入线圈的电流范围对所述无线充电系统进行调节。
优选地，根据所述原副边线圈互感值实际范围、所述原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和所述原边接入线圈的电流范围对所述无线充电系统进行调节的步骤包括：
根据所述原副边线圈互感值实际范围产生第一控制命令；其中，所述第一控制命令用于调节所述原边接入线圈的自感值；
根据获得的所述原边接入线圈的自感结果值确定所述原边补偿网络拓扑电路中补偿电容值，根据所述补偿电容值产生第二控制命令；其中，所述第二控制命令用于调节所述原边补偿网络拓扑电路的补偿电容值，确保无线充电系统的工作频率不变；
在获得的所述原边接入线圈的自感结果值、所述原边补偿网络拓扑电路的补偿电容结果值的基础上，根据所述原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和原边接入线圈的电流范围产生第三控制命令；其中，所述第三控制命令用于调节原边调压电路，使得原边补偿网络拓扑电路的输入电压符合所述无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围，并调节无线充电系统中闭环控制电路中的控制参数，使得原边接入线圈的电流符合所述无线充电系统中原边接入线圈的电流范围。
优选地，所述无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围根据所述无线充电系统的输出功率、所述无线充电系统的工作频率、所述原副边线圈互感值的需求范围、所述无线充电系统的副边等效阻抗、所述无线充电系统的副边反射阻抗、所述无线充电系统的原边接入线圈阻抗确定。
优选地，所述无线充电系统中原边接入线圈的电流范围根据所述无线充电系统的输出功率、所述无线充电系统的工作频率、所述无线充电系统的副边等效阻抗、所述原副边线圈互感值的需求范围确定。
优选地，根据所述输入功率等级、所述输出功率及原边接入线圈的电流范围确定所述无线充电系统的原副边线圈互感值实际范围的步骤包括：
利用所述输入功率等级、所述输出功率确定所述无线充电系统的效率；
根据所述效率、所述无线充电系统的工作频率、所述原边接入线圈的电流范围、所述无线充电系统的原边接入线圈阻抗、所述无线充电系统的副边线圈阻抗、原副边磁芯损耗、系统电路器件损耗确定所述无线充电系统的原副边线圈互感值实际范围。
优选地，所述无线充电系统的调节方法还包括：
判断无线充电系统的原副边兼容性检测；如果通过检测，则所述无线充电系统启动充电；否则，生成告警信息。
为实现上述目的，本申请实施方式提供一种无线充电系统的调节装置，包括：
信息交互单元，用于获取无线充电对象所需的充电功率及传能距离；其中，所述无线充电对象所需的充电功率等于所述无线充电系统的输出功率；
匹配单元，用于根据所述无线充电对象所需的充电功率匹配出所述无线充电系统的输入功率等级；
原副边线圈互感值的需求范围确定单元，用于根据所述无线充电对象的传能距离确定所述无线充电系统的原副边线圈互感值的需求范围；
第一无线充电系统参数优化单元，用于根据所述原副边线圈互感值的需求范围及所述输出功率确定所述无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和原边接入线圈的电流范围；
第二无线充电系统参数优化单元，用于根据所述输入功率等级、所述输出功率及原边接入线圈的电流范围确定所述无线充电系统的原副边线圈互感值实际范围；
调节单元，用于根据所述原副边线圈互感值实际范围、所述原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和所述原边接入线圈的电流范围对所述无线充电系统进行调节。
优选地，所述调节单元包括：
第一控制命令生成模块，用于根据所述原副边线圈互感值实际范围产生第一控制命令；其中，所述第一控制命令用于调节所述原边接入线圈的自感值；
第二控制命令生成模块，用于根据获得的所述原边接入线圈的自感结果值确定所述原边补偿网络拓扑电路中补偿电容值，根据所述补偿电容值产生第二控制命令；其中，所述第二控制命令用于调节所述原边补偿网络拓扑电路的补偿电容值，确保无线充电系统的工作频率不变；
第三控制命令生成模块，用于在获得的所述原边接入线圈的自感结果值、所述原边补偿网络拓扑电路的补偿电容结果值的基础上，根据所述原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和原边接入线圈的电流范围产生第三控制命令；其中，所述第三控制命令用于调节原边调压电路，使得原边补偿网络拓扑电路的输入电压符合所述无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围，并调节无线充电系统中闭环控制电路中的控制参数，使得原边接入线圈的电流符合所述无线充电系统中原边接入线圈的电流范围。
优选地，所述第一无线充电系统参数优化单元根据所述无线充电系统的输出功率、所述无线充电系统的工作频率、所述原副边线圈互感值的需求范围、所述无线充电系统的副边等效阻抗、所述无线充电系统的副边反射阻抗、所述无线充电系统的原边接入线圈阻抗确定所述无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围。
优选地，所述第一无线充电系统参数优化单元根据所述无线充电系统的输出功率、所述无线充电系统的工作频率、所述无线充电系统的副边等效阻抗、所述原副边线圈互感值的需求范围确定所述无线充电系统中原边接入线圈的电流范围。
优选地，所述第二无线充电系统参数优化单元包括：
效率确定模块，用于利用所述输入功率等级、所述输出功率确定所述无线充电系统的效率；
原副边线圈互感值范围优化模块，用于根据所述效率、所述无线充电系统的工作频率、所述原边接入线圈的电流范围、所述无线充电系统的原边接入线圈阻抗、所述无线充电系统的副边线圈阻抗、原副边磁芯损耗、系统电路器件损耗确定所述无线充电系统的原副边线圈互感值实际范围。
优选地，所述无线充电系统的调节装置还包括：
兼容性判断单元，用于判断无线充电系统的原副边兼容性检测；如果通过检测，则启动充电；否则，生成告警信息。
由上可见，与现有技术相比较，本技术方案通过检测充电对象的所需充电功率来主动调节无线充电系统中原边接入线圈的匝数，使得无线充电系统的充电功率与充电对象所需的充电功率相匹配，在此基础上，对无线充电系统的电参数进一步调整，实现无线充电系统对不同充电功率的充电对象提供最高效的无线充电。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本说明书公开的一种无线充电系统的调节方法流程图；
图2为本实施例公开的一种无线充电系统电路连接示意图；
图3为无线充电系统的应用场景示意图；
图4为基于图3所示的应用场景下的无线充电系统电路连接示意图；
图5为无线充电系统的原边接入线圈的绕线方式示意图；
图6为无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的串联补偿电路连接示意图之一；
图7为无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的串联补偿电路连接示意图之二；
图8为无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的并联补偿电路连接示意图；
图9为无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的混合补偿电路连接示意图；
图10为本实施例中无线充电系统中调节装置的功能框图；
图11为本实施例的调节装置中调节单元的功能框图；
图12为本申请实施例提出的一种电子设备示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，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方式，都应当属于本申请保护的范围。
本技术方案的工作原理为：通过改变原边接入线圈的匝数来调节原边接入线圈的自感，从而改变无线充电系统与充电对象之间的磁耦合机构的互感值，使得无线充电系统与充电对象之间的充电功率相匹配，基于此，再调整原边补偿网络拓扑电路中的补偿电容值，确保无线充电系统的工作频率不变，从而保证无线充电系统的工作频率与充电对象的工作频率相等，进一步地，对无线充电系统的电参数进一步调整，实现无线充电系统对不同充电功率的充电对象提供最高效的无线充电。
基于上述工作原理的描述，如图1所示，为本说明书公开的一种无线充电系统的调节方法流程图。包括：
步骤101)：获取无线充电对象所需的充电功率及传能距离；其中，所述无线充电对象所需的充电功率等于所述无线充电系统的输出功率；
步骤102)：根据所述无线充电对象所需的充电功率匹配出所述无线充电系统的输入功率等级；
步骤103)：根据所述无线充电对象的传能距离确定所述无线充电系统的原副边线圈互感值的需求范围；
步骤104)：根据所述原副边线圈互感值的需求范围及所述输出功率确定所述无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和原边接入线圈的电流范围；
在本实施例中，所述无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围根据所述无线充电系统的输出功率、所述无线充电系统的工作频率、所述原副边线圈互感值的需求范围、所述无线充电系统的副边等效阻抗、所述无线充电系统的副边反射阻抗、所述无线充电系统的原边接入线圈阻抗确定。
在本实施例中，所述无线充电系统中原边接入线圈的电流范围根据所述无线充电系统的输出功率、所述无线充电系统的工作频率、所述无线充电系统的副边等效阻抗、所述原副边线圈互感值的需求范围确定。
在实际中，无线充电系统获取无线充电对象所需的充电功率之后，就可以确定无线充电系统的输出功率Pout。有无线充电系统的输出功率Pout就可以匹配出无线充电系统的输入功率等级Pin。根据式(1)可以获得所述无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围，根据式2可以获得所述无线充电系统中原边接入线圈的电流范围。
由式(1)和式(2)可知，式(1)＝式(2)。在式(1)和式(2)中，Uin为无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的输入电压，Zref为无线充电系统的副边反射阻抗，ω为无线充电系统的工作频率，Ip为原边接入线圈的电流，M为无线充电系统中原副边磁耦合机构互感值的需求范围，R2为无线充电系统的副边等效阻抗，Rp为原边接入线圈阻抗。
步骤105)：根据所述输入功率等级、所述输出功率及原边接入线圈的电流范围确定所述无线充电系统的原副边线圈互感值实际范围；
在本实施例中，根据式(3)确定所述无线充电系统的效率。利用式(4)获得无线充电系统的原副边线圈互感值实际范围。
在式(3)和式(4)中，ω为无线充电系统的工作频率，Ip为原边接入线圈的电流，M′为无线充电系统中原副边磁耦合机构互感值的实际范围，R2为无线充电系统的副边等效阻抗，Rp为原边接入线圈阻抗。Rs为无线充电系统的副边线圈阻抗，Is为无线充电系统副边线圈电流，Pcore为无线充电系统的原副边磁芯损耗，Pcircuit为无线充电系统的电路器件损耗。
步骤106)：根据所述原副边线圈互感值实际范围、所述原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和所述原边接入线圈的电流范围对所述无线充电系统进行调节。
在本实施例中，步骤106包括：
根据所述原副边线圈互感值实际范围产生第一控制命令；其中，所述第一控制命令用于调节所述原边接入线圈的自感值；
根据获得的所述原边接入线圈的自感结果值确定所述原边补偿网络拓扑电路中补偿电容值，根据所述补偿电容值产生第二控制命令；其中，所述第二控制命令用于调节所述原边补偿网络拓扑电路的补偿电容值，确保无线充电系统的工作频率不变；
在获得的所述原边接入线圈的自感结果值、所述原边补偿网络拓扑电路的补偿电容结果值的基础上，根据所述原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和原边接入线圈的电流范围产生第三控制命令；其中，所述第三控制命令用于调节原边调压电路，使得原边补偿网络拓扑电路的输入电压符合所述无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围，并调节无线充电系统中闭环控制电路中的控制参数，使得原边接入线圈的电流符合所述无线充电系统中原边接入线圈的电流范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合图2所示的无线充电系统和图3所示的应用场景为例对本发明作进一步详细的说明。在实际应用时，假设图3中无线充电系统的副边接入的无线充电对象的输入功率等级分别处于3个功率等级，分别为3.7kW、7.7kW以及11kW，原边发射线圈的满功率为11kW。改变原边接入线圈的匝数来调节原边接入线圈的自感，从而改变无线充电系统中原副边的磁耦合机构的互感值，使得无线充电系统的充电功率与无线充电对象的充电功率相匹配。
由图2可知，无线充电系统包括：原边补偿网络拓扑电路、无线充电系统的调节装置、原边控制器、原边通信单元、原边线圈单元；其中，
所述原边通信单元，用于获取无线充电对象所需的充电功率，并将所述充电功率输入至所述原边处理器；
所述无线充电系统的调节装置，用于根据所述充电功率产生控制命令，并将所述控制命令输入至所述原边控制器；
所述原边控制器，用于根据所述控制命令生成对应地第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号；
所述原边线圈单元，用于在所述第一控制信号的作用下确定原边接入线圈；
所述原边补偿网络拓扑电路，用于在所述第二控制信号的作用下调节补偿电容值，确保无线充电系统的工作频率不变。
在获得的所述原边接入线圈的自感结果值、所述原边补偿网络拓扑电路的补偿电容结果值的基础上，原边调压电路和闭环控制电路(图2中均未示出)，用于在所述第三控制信号作用下，调节原边调压电路，使得原边补偿网络拓扑电路的输入电压符合所述无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围，并调节无线充电系统中闭环控制电路中的控制参数，使得原边接入线圈的电流符合所述无线充电系统中原边接入线圈的电流范围。
如图4所示，为基于图3所示的应用场景下的无线充电系统电路连接示意图。原边线圈单元包括：第一开关S0、第二开关S1、第三开关S2、第一线圈、第二线圈和第三线圈；其中，所述第一开关S0的一端与所述原边补偿网络拓扑电路的第一端口相连，所述第一开关S0的另一端的第一接线端与所述第一线圈的一端、所述第二开关S1的一端同时相连，所述第一线圈的另一端与所述原边补偿网络拓扑电路的第二端口相连，所述第二线圈的一端与所述第一开关S0的另一端的第二接线端、所述第三开关S2的一端同时相连，所述第二线圈的另一端与所述第二开关S1的另一端相连，所述第三线圈的一端与所述第三开关S2的另一端相连，所述第三线圈的另一端与所述第一开关S0的另一端的第三接线端相连。
由图4可知，当第一开关S0处于上开关闭合状态，即第一开关S0导通第一接线端时，如果第二开关S1处于断开状态、且第三开关S2处于断开状态，则第一线圈作为原边接入线圈，此时原边线圈自感为Lp1，对应原副边磁耦合机构互感值为M1。当第一开关S0处于中开关闭合状态，即第一开关S0导通第二接线端时，如果第二开关S1处于闭合状态、且第三开关S2处于断开状态，则第一线圈、第二线圈均作为原边接入线圈，且第一线圈与第二线圈串联接入，此时原边线圈自感为Lp2，对应原副边磁耦合机构互感值为M2。当第一开关S0处于下开关闭合状态，即第一开关S0导通第三接线端时，如果第二开关S1处于闭合状态、且第三开关S2处于闭合状态，则第一线圈、第二线圈、第三线圈均作为原边接入线圈，且第一线圈、第二线圈和第三线圈串联接入，此时原边线圈自感为Lp3，对应原副边磁耦合机构互感值为M3。
如图5所示，为无线充电系统的原边接入线圈的绕线方式示意图。对于单极性线圈结构来说，共由三段绕线形成。第一段绕线由接线端A与第二开关S1的一接线端子绕线形成，该段绕线形成输入功率等级为3.7kW的线圈。第二段绕线由接线端B与第三开关S2的一接线端子绕线形成，该段绕线与第一段绕线共同构成输入功率等级为7.7kW的线圈。第三段绕线由接线端C和接线端D之间绕线形成，该段绕线与第一、二段绕线共同构成输入功率等级为11kW的线圈。在本实施例中，接线端A为原边补偿网络拓扑电路第一端口，接线端B为第一开关S0的第一接线端，接线端C为第一开关S0的第二接线端，接线端D为第一开关S0的第三接线端。
在实际应用中，当充电对象所需的充电功率等级为3.7kW时，为了使得无线充电系统的充电功率与充电对象所需的充电功率相匹配，第二开关S1处于断开状态，第三开关S2处于断开状态。当充电对象所需的充电功率等级为7.7kW时，为了使得无线充电系统的充电功率与充电对象所需的充电功率相匹配，第二开关S1处于闭合状态，第三开关S2处于断开状态。当充电对象所需的充电功率等级为11kW时，为了使得无线充电系统的充电功率与充电对象所需的充电功率相匹配，第二开关S1处于闭合状态，第三开关S2处于闭合状态。
对于本技术方案来说，在无线充电系统中，为保证系统高效、大功率的能量传输，一般需要无线充电系统工作在谐振状态下。本技术方案需改变原边接入线圈的自感值，因此，相应的，原边补偿网络拓扑电路中需进行相应的电容值变化控制，确保无线充电系统的工作频率不变，从而保证无线充电系统的工作频率与充电对象的工作频率相等，以保证无线充电系统工作在谐振状态。
常用的补偿网络拓扑较多，图6为无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的串联补偿电路连接示意图之一。所述原边补偿网络拓扑电路包括：第四开关、第一电容Cp1、第二电容Cp2和第三电容Cp3；
所述第四开关的一端与电网相连，所述第四开关的另一端的第一接线端子与第一电容Cp1的一端相连，所述第四开关的另一端的第二接线端子与第二电容Cp2的一端相连，所述第四开关的另一端的第三接线端子与第三电容Cp3的一端相连，所述第一电容Cp1的另一端、所述第二电容Cp2的另一端、所述第三电容Cp3的另一端同时与原边接入线圈Lpx相串联；其中，所述原边接入线圈Lpx由所述第一开关S0的闭合状态、所述第二开关S1的闭合状态、所述第三开关S2的闭合状态调节的所述第一线圈、所述第二线圈和所述第三线圈接入情况确定。
图7为无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的串联补偿电路连接示意图之二；所述原边补偿网络拓扑电路包括：第四开关、第五开关、第一电容Cp1、第二电容Cp2和第三电容Cp3；
所述第一电容Cp1的一端、第四开关的一端、第五开关的一端同时相连，并均与电网相连；所述第一电容Cp1的另一端同时与所述第二电容Cp2的一端、所述第三电容Cp3的一端相连，并均与原边接入线圈Lpx相串联；所述第四开关的另一端与所述第二电容Cp2的另一端相连，所述第五开关的另一端与所述第三电容Cp3的另一端相连；其中，所述原边接入线圈Lpx由所述第一开关S0的闭合状态、所述第二开关S1的闭合状态、所述第三开关S2的闭合状态调节的所述第一线圈、所述第二线圈和所述第三线圈接入情况确定。
无线充电系统的工作频率可表示为：
其中，Lpx为原边接入线圈的自感值分别为Lp1、Lp2、Lp3中的任一种。在图5中，Cpx为第一电容Cp1、第二电容Cp2和第三电容Cp3中的任一种。在图6中，Cpx为第一电容Cp1、第一电容Cp1和第二电容Cp2的并联值、第一电容Cp1和第三电容Cp3的并联值、第一电容Cp1、第二电容Cp2和第三电容Cp3的并联值中的任一种。
在本实施例中，所述原边补偿网络拓扑电路还可以采用并联补偿方式确保所述无线充电系统的工作频率不变。如图8所示，原边补偿网络拓扑电路包括：第四开关、第五开关、第一电容Cp1、第二电容Cp2和第三电容Cp3。
所述第一电容Cp1的一端同时与所述第四开关的一端、第五开关的一端以及所述原边接入线圈的一端相连，所述第四开关的另一端与所述第二电容Cp2的一端相连，所述第五开关的另一端与所述第三电容Cp3的一端相连，所述第一电容Cp1的另一端同时与所述第二电容Cp2的另一端、所述第三电容Cp3的另一端以及所述原边接入线圈的另一端相连。
针对图8所示的原边补偿网络拓扑电路，Lpx为原边接入线圈的自感值分别为Lp1、Lp2、Lp3中的任一种。Cpx为第一电容Cp1、第一电容Cp1和第二电容Cp2的并联值、第一电容Cp1和第三电容Cp3的并联值、第一电容Cp1、第二电容Cp2和第三电容Cp3的并联值中的任一种。
在本实施例中，所述原边补偿网络拓扑电路还可以采用混合补偿的方式确保所述无线充电系统的工作频率不变。如图9所示，所述原边补偿网络拓扑电路包括：第四开关、第五开关、第一电容Cp1、第二电容Cp2、第三电容Cp3、第一电感Lf1和第四电容Cf1。
所述第一电感Lf1的一端同时与第一电容Cp1的一端、第四开关的一端、第五开关的一端以及第四电容Cf1的一端相连；所述第四开关的另一端与所述第二电容Cp2的一端相连，所述第五开关的另一端与所述第三电容Cp3的一端相连，所述第一电容Cp1的另一端同时与所述第二电容Cp2的另一端、所述第三电容Cp3的另一端以及原边接入线圈的一端相连，所述原边接入线圈的另一端与所述第四电容Cf1的另一端相连。
针对图9所示的原边补偿网络拓扑电路，Lpx为原边接入线圈的自感值分别为Lp1、Lp2、Lp3中的任一种。Cpx为第一电容Cp1、第一电容Cp1和第二电容Cp2的并联值、第一电容Cp1和第三电容Cp3的并联值、第一电容Cp1、第二电容Cp2和第三电容Cp3的并联值中的任一种。
由上文可知，通过改变原边接入线圈的自感值使得原边输入功率与副边输入功率相匹配，如果不调整原边补偿网络拓扑电路中的补偿电容值Cpx，则无法确保无线充电系统的工作频率与充电对象的工作频率相等。为了保证无线充电系统的工作频率不变，需进一步调整原边补偿网络拓扑电路中的补偿电容值Cpx以保证无线充电系统的谐振频率为f0不变。
如图10所示，为本实施例中无线充电系统中调节装置的功能框图。包括：
信息交互单元11，用于获取无线充电对象所需的充电功率及传能距离；其中，所述无线充电对象所需的充电功率等于所述无线充电系统的输出功率；
匹配单元22，用于根据所述无线充电对象所需的充电功率匹配出所述无线充电系统的输入功率等级；
原副边线圈互感值的需求范围确定单元33，用于根据所述无线充电对象的传能距离确定所述无线充电系统的原副边线圈互感值的需求范围；
第一无线充电系统参数优化单元44，用于根据所述原副边线圈互感值的需求范围及所述输出功率确定所述无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和原边接入线圈的电流范围；
第二无线充电系统参数优化单元55，用于根据所述输入功率等级、所述输出功率及原边接入线圈的电流范围确定所述无线充电系统的原副边线圈互感值实际范围；
调节单元66，用于根据所述原副边线圈互感值实际范围、所述原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和所述原边接入线圈的电流范围对所述无线充电系统进行调节。
如图11所示，为本实施例的调节装置中调节单元的功能框图。包括：
第一控制命令生成模块661，用于根据所述原副边线圈互感值实际范围产生第一控制命令；其中，所述第一控制命令用于调节所述原边接入线圈的自感值；
第二控制命令生成模块662，用于根据获得的所述原边接入线圈的自感结果值确定所述原边补偿网络拓扑电路中补偿电容值，根据所述补偿电容值产生第二控制命令；其中，所述第二控制命令用于调节所述原边补偿网络拓扑电路的补偿电容值，确保无线充电系统的工作频率不变；
第三控制命令生成模块663，用于在获得的所述原边接入线圈的自感结果值、所述原边补偿网络拓扑电路的补偿电容结果值的基础上，根据所述原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和原边接入线圈的电流范围产生第三控制命令；其中，所述第三控制命令用于调节原边调压电路，使得原边补偿网络拓扑电路的输入电压符合所述无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围，并调节无线充电系统中闭环控制电路中的控制参数，使得原边接入线圈的电流符合所述无线充电系统中原边接入线圈的电流范围。
在实际应用中，无线充电系统主动获取充电对象所需的充电功率，依据充电对象的充电功率主动自我调节，无线充电系统中原边接入线圈的匝数，使得无线充电系统的充电功率与充电对象所需的充电功率相匹配，在此基础上，对无线充电系统的电参数进一步调整。调节完毕后，对无线充电系统的原副边兼容性检测，判断是否可支撑线圈参数、电路参数调节；如果通过检测，则无线充电系统对电动汽车启动充电，实现无线充电系统对不同充电功率的充电对象提供高效的无线充电。
如图12所示，为本申请实施例提出的一种电子设备示意图。包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述的无线充电系统的调节方法。
本说明书实施方式提供的无线充电系统的调节方法，其存储器和处理器实现的具体功能，可以与本说明书中的前述实施方式相对照解释，并能够达到前述实施方式的技术效果，这里便不再赘述。
在本实施方式中，所述存储器可以包括用于存储信息的物理装置，通常是将信息数字化后再以利用电、磁或者光学等方法的媒体加以存储。本实施方式所述的存储器又可以包括：利用电能方式存储信息的装置，如RAM、ROM等；利用磁能方式存储信息的装置，如硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘；利用光学方式存储信息的装置，如CD或DVD。当然，还有其他方式的存储器，例如量子存储器、石墨烯存储器等等。
在本实施方式中，所述处理器可以按任何适当的方式实现。例如，所述处理器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式等等。
在本实施例中，本申请实施例还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述所述的无线充电系统的调节方法的步骤。
在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera HardwareDescription Language)、Confluence、CUPL(Cornell University ProgrammingLanguage)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(Ruby Hardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现客户端和服务器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得客户端和服务器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种客户端和服务器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施方式或者实施方式的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。尤其，针对客户端和服务器的实施方式来说，均可以参照前述方法的实施方式的介绍对照解释。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
虽然通过实施方式描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (12)

1.一种无线充电系统的调节方法，其特征在于，包括：
获取无线充电对象所需的充电功率及传能距离；其中，所述无线充电对象所需的充电功率等于所述无线充电系统的输出功率；
根据所述无线充电对象所需的充电功率匹配出所述无线充电系统的输入功率等级；
根据所述无线充电对象的传能距离确定所述无线充电系统的原副边线圈互感值的需求范围；
根据所述原副边线圈互感值的需求范围及所述输出功率确定所述无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和原边接入线圈的电流范围；
根据所述输入功率等级、所述输出功率及原边接入线圈的电流范围确定所述无线充电系统的原副边线圈互感值实际范围；
根据所述原副边线圈互感值实际范围、所述原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和所述原边接入线圈的电流范围对所述无线充电系统进行调节。
2.如权利要求1所述的调节方法，其特征在于，根据所述原副边线圈互感值实际范围、所述原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和所述原边接入线圈的电流范围对所述无线充电系统进行调节的步骤包括：
根据所述原副边线圈互感值实际范围产生第一控制命令；其中，所述第一控制命令用于调节所述原边接入线圈的自感值；
根据获得的所述原边接入线圈的自感结果值确定所述原边补偿网络拓扑电路中补偿电容值，根据所述补偿电容值产生第二控制命令；其中，所述第二控制命令用于调节所述原边补偿网络拓扑电路的补偿电容值，确保无线充电系统的工作频率不变；
在获得的所述原边接入线圈的自感结果值、所述原边补偿网络拓扑电路的补偿电容结果值的基础上，根据所述原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和原边接入线圈的电流范围产生第三控制命令；其中，所述第三控制命令用于调节原边调压电路，使得原边补偿网络拓扑电路的输入电压符合所述无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围，并调节无线充电系统中闭环控制电路中的控制参数，使得原边接入线圈的电流符合所述无线充电系统中原边接入线圈的电流范围。
3.如权利要求1或2所述的调节方法，其特征在于，所述无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围根据所述无线充电系统的输出功率、所述无线充电系统的工作频率、所述原副边线圈互感值的需求范围、所述无线充电系统的副边等效阻抗、所述无线充电系统的副边反射阻抗、所述无线充电系统的原边接入线圈阻抗确定。
4.如权利要求1或2所述的调节方法，其特征在于，所述无线充电系统中原边接入线圈的电流范围根据所述无线充电系统的输出功率、所述无线充电系统的工作频率、所述无线充电系统的副边等效阻抗、所述原副边线圈互感值的需求范围确定。
5.如权利要求1或2所述的调节方法，其特征在于，根据所述输入功率等级、所述输出功率及原边接入线圈的电流范围确定所述无线充电系统的原副边线圈互感值实际范围的步骤包括：
利用所述输入功率等级、所述输出功率确定所述无线充电系统的效率；
根据所述效率、所述无线充电系统的工作频率、所述原边接入线圈的电流范围、所述无线充电系统的原边接入线圈阻抗、所述无线充电系统的副边线圈阻抗、原副边磁芯损耗、系统电路器件损耗确定所述无线充电系统的原副边线圈互感值实际范围。
6.如权利要求1或2所述的调节方法，其特征在于，所述无线充电系统的调节方法还包括：
判断无线充电系统的原副边兼容性检测；如果通过检测，则所述无线充电系统启动充电；否则，生成告警信息。
7.一种无线充电系统的调节装置，其特征在于，包括：
信息交互单元，用于获取无线充电对象所需的充电功率及传能距离；其中，所述无线充电对象所需的充电功率等于所述无线充电系统的输出功率；
匹配单元，用于根据所述无线充电对象所需的充电功率匹配出所述无线充电系统的输入功率等级；
原副边线圈互感值的需求范围确定单元，用于根据所述无线充电对象的传能距离确定所述无线充电系统的原副边线圈互感值的需求范围；
第一无线充电系统参数优化单元，用于根据所述原副边线圈互感值的需求范围及所述输出功率确定所述无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和原边接入线圈的电流范围；
第二无线充电系统参数优化单元，用于根据所述输入功率等级、所述输出功率及原边接入线圈的电流范围确定所述无线充电系统的原副边线圈互感值实际范围；
调节单元，用于根据所述原副边线圈互感值实际范围、所述原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和所述原边接入线圈的电流范围对所述无线充电系统进行调节。
8.如权利要求7所述的调节装置，其特征在于，所述调节单元包括：
第一控制命令生成模块，用于根据所述原副边线圈互感值实际范围产生第一控制命令；其中，所述第一控制命令用于调节所述原边接入线圈的自感值；
第二控制命令生成模块，用于根据获得的所述原边接入线圈的自感结果值确定所述原边补偿网络拓扑电路中补偿电容值，根据所述补偿电容值产生第二控制命令；其中，所述第二控制命令用于调节所述原边补偿网络拓扑电路的补偿电容值，确保无线充电系统的工作频率不变；
第三控制命令生成模块，用于在获得的所述原边接入线圈的自感结果值、所述原边补偿网络拓扑电路的补偿电容结果值的基础上，根据所述原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围和原边接入线圈的电流范围产生第三控制命令；其中，所述第三控制命令用于调节原边调压电路，使得原边补偿网络拓扑电路的输入电压符合所述无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围，并调节无线充电系统中闭环控制电路中的控制参数，使得原边接入线圈的电流符合所述无线充电系统中原边接入线圈的电流范围。
9.如权利要求7或8所述的调节装置，其特征在于，所述第一无线充电系统参数优化单元根据所述无线充电系统的输出功率、所述无线充电系统的工作频率、所述原副边线圈互感值的需求范围、所述无线充电系统的副边等效阻抗、所述无线充电系统的副边反射阻抗、所述无线充电系统的原边接入线圈阻抗确定所述无线充电系统中原边补偿网络拓扑电路的输入电压范围。
10.如权利要求7或8所述的调节装置，其特征在于，所述第一无线充电系统参数优化单元根据所述无线充电系统的输出功率、所述无线充电系统的工作频率、所述无线充电系统的副边等效阻抗、所述原副边线圈互感值的需求范围确定所述无线充电系统中原边接入线圈的电流范围。
11.如权利要求7或8所述的调节装置，其特征在于，所述第二无线充电系统参数优化单元包括：
效率确定模块，用于利用所述输入功率等级、所述输出功率确定所述无线充电系统的效率；
原副边线圈互感值范围优化模块，用于根据所述效率、所述无线充电系统的工作频率、所述原边接入线圈的电流范围、所述无线充电系统的原边接入线圈阻抗、所述无线充电系统的副边线圈阻抗、原副边磁芯损耗、系统电路器件损耗确定所述无线充电系统的原副边线圈互感值实际范围。
12.如权利要求7或8所述的调节装置，其特征在于，所述无线充电系统的调节装置还包括：
兼容性判断单元，用于判断无线充电系统的原副边兼容性检测；如果通过检测，则启动充电；否则，生成告警信息。
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