CN110391694A - 用于电动车无线充电的软启动方法及装置 - Google Patents

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    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J7/025—

Abstract

本发明提供了一种用于电动车无线充电的软启动方法及装置，该软启动方法包括：在无线充电装置不工作的状态下，所述采样保护电路的MCU芯片从电池管理系统获取电池电压信息；所述MCU芯片根据所述电池电压信息生成一模拟电压，作为过压保护阈值；所述无线充电装置开启后，通过所述整流桥对所述输出电容进行充电；所述采样电路采集所述输出电容的电压值，并将所述电压值发送至所述过压保护电路；当所述输出电容充电至过压保护阈值时，所述过压保护电路通过所述栅极驱动器输出逻辑电平至两个所述开关管，使所述开关管导通，停止对所述输出电容充电。本发明的软启动方法可以只利用现有的硬件资源，在无需额外的软启动电路的条件下实现无线充电的软启动。

Description

用于电动车无线充电的软启动方法及装置
技术领域
本发明是关于电动车无线充电技术，特别是关于一种用于电动车无线充电的软启动方法及装置。
背景技术
随着节能减排政策的落实，新能源汽车市场，特别是电动汽车或者混合动力汽车得以快速发展。相应地，市场对充电设备的需求也与日俱增。无线充电由于其自动化、无需人工操作、不受恶劣天气影响等优势，在电动汽车充电领域具有广阔的应用前景。但是与传统接触式充电装置不同，如图1所示，无线充电装置主要由发射电路101、线圈102、接收电路103三部分组成。图1中，发射电路101包括原边开关S1、S2、S3、S4及其他元件，如电感Lf1、电容C1及Cf1。接收电路103包括整流桥(包括两个上管(二极管)及两个下管(二极管))及其他元件，如如电感Lf2、电容C2、Cf2、保险丝F等，在接收电路的末端为滤波电容器(输出电容)Uout。接收电路通过连接器连接至电池管理系统，电池管理系统包括继电器K1及电池S，继电器K1与软启动电路并联，该软启动电路包括软启动电阻R及继电器K2。
由于无线充电装置的输出特性为电流源，该滤波电容器的电压无法控制。这样，无线充电装置的初始输出电压与电动车电池的电压必然有差别，若直接接入，将会有很大的冲击电流(inrush current)，冲击电流有可能破坏电池电芯、充电电路等部件。为了避免此种情况，需在无线充电装置与电动车电池之间增加上述软启动电路。
另外，软启动电路还需要如下软启动控制逻辑来实现：
1.起始状态：主继电器、从继电器同时断开，无线充电装置不工作，电池与充电装置完全断开；
2.软启动(预充电)状态：主继电器保持断开，从继电器闭合，无线充电装置仍不工作。通过软起电阻对无线充电装置的输出电容进行充电，直至其输出电容电压控制在与电池电压相当的水平。
3.正常充电状态：主继电器闭合，从继电器断开，无线充电装置开始工作，对电池进行充电。
由于增加了额外的软启动电路(从继电器+软起电阻)及控制逻辑，使充电系统体积机成本都有所增加。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于电动车无线充电的软启动方法及装置，以在只利用现有的硬件资源，无需额外的软启动电路的条件下实现无线充电的软启动。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种用于电动车无线充电的软启动装置，包括：电池管理系统及无线充电装置；所述电池管理系统与所述无线充电装置连接；
所述电池管理系统包括：继电器及与所述继电器连接的电池；
所述无线充电装置包括：发射电路、线圈、接收电路及采样保护电路，所述发射电路与接收电路通过线圈连接；
所述接收电路的整流桥包括两个上管及两个下管，两个所述下管上分别并联一个开关管；
所述采样保护电路包括MCU芯片、过压保护电路、采样电路及栅极驱动器；所述MCU芯片连接所述电池管理系统，从所述电池管理系统获取电池电压信息，并根据所述电池电压信息输出过压保护阈值至所述过压保护电路；所述采样电路获取所述接收电路的输出电容的电压值，并将所述电压值发送给所述过压保护电路；当所述电压值超过所述过压保护阈值时，所述过压保护电路通过所述栅极驱动器输出逻辑电平至两个所述开关管，使所述开关管导通。
一实施例中，所述MCU芯片中设置有数模转换模块，所述数模转换模块用于将所述压保护阈值进行数模转换并发送至所述过压保护电路。
一实施例中，当所述开关管导通后，所述电池与所述无线充电装置建立连接，所述数模转换模块将所述过压保护阈值调整至正常充电时的电压水平。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种用于电动车无线充电的软启动方法，应用于上述软启动装置，包括：
在无线充电装置不工作的状态下，所述采样保护电路的MCU芯片从电池管理系统获取电池电压信息；
所述MCU芯片根据所述电池电压信息生成一模拟电压，作为过压保护阈值；
所述无线充电装置开启后，通过所述整流桥对所述输出电容进行充电；
所述采样电路采集所述输出电容的电压值，并将所述电压值发送至所述过压保护电路；
当所述输出电容充电至过压保护阈值时，所述过压保护电路通过所述栅极驱动器输出逻辑电平至两个所述开关管，使所述开关管导通，停止对所述输出电容充电。
一实施例中，该软启动方法还包括：在停止对所述输出电容充电的同时关闭无线充电装置的原边开关。
一实施例中，当所述开关管导通后，该软启动方法还包括：
闭合所述继电器，使所述电池与所述无线充电装置建立连接；
所述MCU芯片中的数模转换模块将所述过压保护阈值调整至正常充电时的电压水平。
本发明的软启动方法可以只利用现有的硬件资源，在无需额外的软启动电路的条件下实现无线充电的软启动，可以有效降低系统成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中无线充电装置的结构示意图；
图2为本发明实施例用于电动车无线充电的软启动装置的结构示意图；
图3为本发明实施例用于电动车无线充电的软启动方法的流程图；
图4为本发明实施例利用过压保护电路的软启动波形示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
图2为本发明实施例用于电动车无线充电的软启动装置的结构示意图，如图2所示，该软启动装置包括：电池管理系统BMS及无线充电装置，电池管理系统与无线充电装置连接。
电池管理系统包括：继电器K及与继电器K连接的电池R。
无线充电装置包括：发射电路101、线圈102、接收电路103及采样保护电路104，发射电路101与接收电路103通过线圈102连接。
接收电路103的整流桥包括两个上管(二极管D1及二极管D2)及两个下管(二极管D3及二极管D4)，两个下管(二极管D1及二极管D2)上分别并联一个开关管。开关管可以为MOS管及IGBT等。
采样保护电路104包括MCU芯片、过压保护电路、采样电路及栅极驱动器。MCU芯片连接电池管理系统，通过BMS通信从电池管理系统获取电池电压信息，并根据电池电压信息输出过压保护阈值至过压保护电路。
一实施例中，MCU芯片中设置有数模转换模块，数模转换模块用于将电池电压进行数模转换，得到模拟电压，并将模拟电压发送至过压保护电路，该模拟电压可以作为过压保护阈值，该过压保护阈值正比于电池电压。
无线充电装置开启后，副边的接收线圈接收能量，通过整流桥对输出电容进行充电。采样电路可以实时获取接收电路的输出电容Uout的电压值，并将电压值发送给过压保护电路。当该电压值超过过压保护阈值时，过压保护电路通过所述栅极驱动器输出逻辑电平至上述两个开关管，使开关管导通，停止对输出电容的充电；同时，还需要关闭无线充电装置的原边开关(S1至S4)。
当开关管导通后，实现了过压保护，意味着输出电容的电压被控制在与电池电压相当的水平。此时可以闭合继电器K，电池与无线充电装置建立连接，数模转换模块将过压保护阈值调整至正常充电时的电压水平，此时可以重新启动无线充电装置，进行正常充电。
图3为本发明实施例用于电动车无线充电的软启动方法的流程图，该软启动方法可以应用于图2所示的软启动装置，本申请并非用于限定。
如图3所示，该软启动方法包括如下步骤：
S301：在无线充电装置不工作的状态下，利用无线充电装置与电池管理系统之间的通讯，采样保护电路的MCU芯片从电池管理系统获取电池电压信息。在初始状态下，无线充电装置不工作，与电池连接的主继电器K断开。
S302：MCU芯片根据所述电池电压信息生成一模拟电压，作为过压保护阈值。
需要说明的是，过压保护阈值的值并非唯一的，本发明可以设定多个过压保护阈值，如图4所示，可以设定多个过压保护阈值，纵坐标为输出电容的输出电压，只要输出电压达到某一过压保护阈值(即发生了过压保护)，此时可以将整流桥的开关管M1及M2打开。
具体地，MCU芯片的数模转换模块根据电池电压信息生成(其中包括数模转换)一模拟电压，作为过压保护阈值，该过压保护阈值正比于电池电压。
S303：无线充电装置开启后，副边线圈接收能量，通过整流桥对输出电容Uout进行充电。
S304：采样电路采集所述输出电容的电压值，并将电压值发送至过压保护电路。
S305：当所述输出电容充电至过压保护阈值时，过压保护电路通过栅极驱动器输出逻辑电平至两个所述开关管，使开关管导通，停止对输出电容Uout充电。在停止对所述输出电容充电的同时，还需要关闭无线充电装置的原边开关。
一实施例中，当开关管导通后，一般需要闭合所述继电器，使电池与无线充电装置建立连接；MCU芯片中的数模转换模DAC块将所述过压保护阈值调整至正常充电时的电压水平。
本发明可以只利用现有的硬件资源，在无需额外的软启动电路的条件下实现无线充电的软启动，可以有效降低系统成本。另外，本发明可以适用于不同电池电压启动的工况。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种用于电动车无线充电的软启动装置，其特征在于，包括：电池管理系统及无线充电装置；所述电池管理系统与所述无线充电装置连接；
所述电池管理系统包括：继电器及与所述继电器连接的电池；
所述无线充电装置包括：发射电路、线圈、接收电路及采样保护电路，所述发射电路与接收电路通过线圈连接；
所述接收电路的整流桥包括两个上管及两个下管，两个所述下管上分别并联一个开关管；
所述采样保护电路包括MCU芯片、过压保护电路、采样电路及栅极驱动器；所述MCU芯片连接所述电池管理系统，从所述电池管理系统获取电池电压信息，并根据所述电池电压信息输出过压保护阈值至所述过压保护电路；所述采样电路获取所述接收电路的输出电容的电压值，并将所述电压值发送给所述过压保护电路；当所述电压值超过所述过压保护阈值时，所述过压保护电路通过所述栅极驱动器输出逻辑电平至两个所述开关管，使所述开关管导通。
2.根据权利要求1所述的用于电动车无线充电的软启动装置，其特征在于，所述MCU芯片中设置有数模转换模块，所述数模转换模块用于将所述压保护阈值进行数模转换并发送至所述过压保护电路。
3.根据权利要求2所述的用于电动车无线充电的软启动装置，其特征在于，当所述开关管导通后，所述电池与所述无线充电装置建立连接，所述数模转换模块将所述过压保护阈值调整至正常充电时的电压水平。
4.根据权利要求1所述的软启动装置，其特征在于，所示开关管为MOS管或IGBT。
5.一种用于电动车无线充电的软启动方法，应用于权利要求1所述的软启动装置，其特征在于，包括：
在无线充电装置不工作的状态下，所述采样保护电路的MCU芯片从电池管理系统获取电池电压信息；
所述MCU芯片根据所述电池电压信息生成一模拟电压，作为过压保护阈值；
所述无线充电装置开启后，通过所述整流桥对所述输出电容进行充电；
所述采样电路采集所述输出电容的电压值，并将所述电压值发送至所述过压保护电路；
当所述输出电容充电至过压保护阈值时，所述过压保护电路通过所述栅极驱动器输出逻辑电平至两个所述开关管，使所述开关管导通，停止对所述输出电容充电。
6.根据权利要求5所述的软启动方法，其特征在于，所述MCU芯片根据所述电池电压信息生成一模拟电压，作为过压保护阈值，包括：
所述MCU芯片的数模转换模块根据电池电压信息生成一模拟电压，作为过压保护阈值，该过压保护阈值正比于电池电压。
7.根据权利要求5所述的软启动方法，其特征在于，还包括：在停止对所述输出电容充电的同时关闭无线充电装置的原边开关。
8.根据权利要求5所述的软启动方法，其特征在于，当所述开关管导通后，还包括：
闭合所述继电器，使所述电池与所述无线充电装置建立连接；
所述MCU芯片中的数模转换模块将所述过压保护阈值调整至正常充电时的电压水平。
9.根据权利要求5所述的软启动方法，其特征在于，所示开关管为MOS管或IGBT。
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