CN109591646A - 适用于lcl/lcc拓扑无线充电系统的车载端并联保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了适用于LCL/LCC拓扑无线充电系统的车载端并联保护电路，属于电动汽车无线充电以及安全充电的技术领域。该保护电路包括电压传感器、电流传感器、保护控制电路、继电器，常开式继电器并联在LCL/LCC拓扑的输出端，保护控制电路根据采集的车载电充充电电压及充电电流判断充电过程中是否出现过压或过流的情况控制继电器的开关状态，此外，保护控制电路还包含的无线通信模块向地面端电源发出开始或停止供电的指令。本发明的保护电路适用于要求保护响应快的无线充电系统，当电动汽车在充电过程中出现过流、过压的异常情况时，能够及时做出保护，保证整个系统的安全；本发明的保护电路投入成本较低、控制方法可靠性较强，有很强的实用性。

Description

适用于LCL/LCC拓扑无线充电系统的车载端并联保护电路
技术领域
本发明公开了适用于LCL/LCC拓扑无线充电系统的车载端并联保护电路，属于电动汽车无线充电以及安全充电的技术领域。
背景技术
随着电动汽车的快速发展，电动汽车无线充电技术得到了应用，无需通过插拔充电枪的方式进行充电，电动汽车在到达指定充电区域后，通过无线通信模块向地面端电源发出开始充电指令后即可充电，电池充满电后自动切除无线充电系统。如何确保电动汽车的充电安全并在出现过压、过流等异常情况时能够及时切除无线充电系统已成为国内外专家学者研究的热点问题。目前，电动汽车无线充电系统的保护一般通过由车载端向地面端发出保护命令，然后关闭供电电源，这种方法需要响应时间，车载端不能快速地从充电系统切除，因此，不能保证电动汽车无线充电系统车载端的安全。
发明内容
本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了适用于LCL/LCC拓扑无线充电系统的车载端并联保护电路，实现了保护电路的快速响应，解决了电动汽车安全充电的技术问题。
本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：
适用于LCL/LCC拓扑无线充电系统的车载端并联保护电路，无线充电系统的副边补偿网络采用LCL/LCC补偿拓扑结构，包括：电压传感器、电流传感器、保护控制电路、开关继电器；电压传感器与电流传感器分别采集车载电池充电电压与充电电流，将采集到的充电电压、充电电流送至保护控制电路；保护控制电路通过判断充电过程中车载端是否出现过压或过流的情况来控制继电器的开关状态，保护控制电路中还包含用于与地面端供电电源实时通信的无线通信模块，保护控制电路通过其无线通信模块向地面端电源发出开始或停止供电的指令，地面端无线通信模块接收到保护控制电路发送的指令后开始或停止供电；继电器并联在LCL/LCC拓扑的输出端，该开关继电器选用常开继电器。
优选的，保护控制电路主要包括第一比较器、第二比较器、MOS管。电流传感器的输出端接至第一比较器的+端，第一比较器的-端为设定的过流保护值；电压传感器的输出端接至第二比较器的+端，第二比较器的-端为设定的过压保护值；第一比较器和第二比较器的输出端接至MOS管的栅极；VCC与常开继电器线圈的一端连接，继电器线圈的另一端与MOS管的漏极连接；MOS管的源极与第一比较器、第二比较器的地端共同接地。
优选的，保护控制电路还包括第一无线通信模块，第一无线通信模块与地面端的第二无线通信模块实时通信，当电动汽车到达指定充电区域后，第一无线通信模块向地面端供电电源发出开始充电指令，当车载端出现过流或过压的异常情况时，第一无线通信模块向地面端供电电源发出停止充电的指令。
适用于LCL/LCC拓扑无线充电系统的车载端并联保护电路的工作过程如下：
（1）当电动汽车正常充电时，实时采集到的车载端充电电压与充电电流均小于所设定的参考值，第一比较器与第二比较器均输出低电平，MOS管处于关断状态，继电器的线圈处于断电状态，继电器的开关保持常开状态；
（2）当电动汽车在充电过程中出现过压或过流的异常情况时，第一比较器或第二比较器输出高电平，MOS管导通，继电器的线圈通电，继电器的开关由常开状态变为常闭状态，切除接在无线充电系统输出端的车载端电池，同时，第一无线通信模块向地面端供电电源发出停止充电指令。
本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：本发明提供的适用于LCL/LCC拓扑无线充电系统的车载端并联保护电路，将电动汽车无线充电技术、安全充电控制技术完美地结合起来，使得电动汽车能够安全、可靠地通过无线方式进行充电；为了保证继电器切除车载端电池后无线充电系统能够空载运行，系统采用LCL/LCC拓扑做为副边补偿网络；本电路只需使用比较器、继电器等器件即可实现车载端电池的保护，投入成本较低，保护动作较快，可靠性较强，有很强的实用性。
附图说明
图1为本发明适用于LCL/LCC拓扑无线充电系统的车载端并联保护电路。
具体实施方式
本申请提出的适用于LCL/LCC拓扑无线充电系统的车载端并联保护电路如图1所示，包括：电压传感器、电流传感器、保护控制电路、继电器，保护控制电路包括：比较器1、比较器2、MOS管、无线通信模块1，继电器为常开式开关继电器。
电压传感器与电流传感器分别采集车载电池充电电压与充电电流，电流传感器的输出端接至比较器1的+端，比较器1的-端为设定的过流保护值；电压传感器的输出端接至比较器2的+端，比较器2的-端为设定的过压保护值；比较器1和比较器2的输出端接至MOS管的G极；电源VCC与常开式继电器的线圈一端连接，继电器线圈的另一端与MOS管的D极连接；MOS管的S极与比较器1和比较器2的地端GND连接。
保护控制电路中还包括无线通信模块1。无线通信模块1与地面端无线通信模块2实时通信，当电动汽车到达指定充电区域后，无线通信模块1向地面端供电电源发出开始充电指令；当车载端出现过流或过压的异常情况时，无线通信模块1向地面端供电电源发出停止充电的指令。
采用该保护电路的工作过程，包括以下步骤：
（1）当电动汽车正常充电时，实时采集到的车载端充电电压与电流均小于所设定的参考值，比较器1与比较器2均输出低电平，MOS管处于关断状态，继电器的线圈处于断电状态，继电器的开关保持常开状态；
（2）当电动汽车在充电过程中出现过压或过流的异常情况时，比较器1或比较器2输出高电平，MOS管导通，继电器的线圈通电，继电器的开关由常开状态变为常闭状态，切除接在无线充电系统输出端的车载端电池，同时，无线通信模块1向地面端供电电源发出停止充电指令。
为了保证继电器动作后，无线充电系统在空载条件下仍能安全运行，无线充电系统的副边补偿网络可以采用LCL补偿拓扑。本申请提出的车载端保护电路对于副边补偿网络为LCC拓扑的无线充电系统也同样适用。

Claims (3)

1.适用于LCL/LCC拓扑无线充电系统的车载端并联保护电路，其特征在于，包括：
电压传感器，用于采集车载电池充电电压，
电流传感器，用于采集车载电池充电电流，
常开式继电器，其受控元件并接在无线充电系统副边补偿网络的输出端口，在受电线圈未接入充电回路时保持常开状态，在受电线圈接入充电回路且受电线圈两端电压达到动作阈值时切换至常闭状态，及，
保护控制电路，其输入端接电压传感器采集的充电电压和电流传感器采集的充电电流，在充电电流超过电流设定阈值或充电电压超过电压设定阈值时接通受电线圈的充电回路，在充电电流未超过电流设定阈值且充电电压未超过电压设定阈值时切断受电线圈的充电回路。
2.根据权利要求1所述适用于LCL/LCC拓扑无线充电系统的车载端并联保护电路，其特征在于，所述保护控制电路包括：
第一比较器，其输入端接电流传感器采集的充电电流，输出充电电流与电流设定阈值的比较结果，
第二比较器，其输入端接电压传感器采集的充电电压，输出充电电压与电压设定阈值的比较结果，及，
串接在常开式继电器受电线圈充电回路中的MOS管，其栅极接第一比较器的输出端及第二比较器的输出端，其漏极与常开式继电器受电线圈连接，其源极与第一比较器及第二比较器共同接地。
3.根据权利要求1所述适用于LCL/LCC拓扑无线充电系统的车载端并联保护电路，其特征在于，所述保护控制电路还包括与地面端供电电源实时通信的无线通信模块，在电动汽车到达指定充电区域后向地面端供电电源发出开始充电的指令，在车载端出现过流情形或过压情形时向地面端电源发出停止充电指令。
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