CN110661345A - 电磁感应式无线充电系统及其充电与通讯集成的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电磁感应式无线充电系统及其充电与通讯集成的控制方法，该方法包括信息采集步骤，采集信号发射控制步骤电磁感应式无线充电系统的原边装置的电压、电流以及温度值；充电异常检测步骤，分别比较信号发射控制步骤电压、电流以及温度值与各自的预设阈值的大小以判断充电异常情况；信号接收控制步骤，采集原边线圈的感应电流并进行原边装置信号的提取以接收副边装置发射的数据信号；充电控制步骤，根据副边装置发射的数据信号对原边装置的充电电压和频率进行调整；信号发射控制步骤，采集原边装置的数据并控制原边装置的调频模块发射信号给副边装置。该方法可以实现原副边实时通讯，保证无线充电系统安全、高效工作。

Description

电磁感应式无线充电系统及其充电与通讯集成的控制方法

技术领域

本发明涉及电气领域，具体涉及一种电磁感应式无线充电系统及其充电与通讯集成的控制方法。

背景技术

无线充电技术按照能量传输方式的不同可以分为两大类，一类是耦合式无线充电技术，需要一对耦合的发射端和接收端才能进行能量传输，又可以具体分为电磁感应式、电磁共振式、电场耦合式；另一类是辐射式，以各种不同形式的辐射波为载体，能量可以在空间自由进行传输，根据能量载体形式的不同可以具体分为超声波式、无线电波式、微波式和激光式。其中，电磁感应无线充电技术是目前研究与使用最为成熟和广泛的技术，其传输距离为数十厘米，工作频率在数十千赫兹到数百千赫兹之间，传输功率可达数千瓦级，效率可达90％以上。

电磁感应式无线充电系统可以分为原边装置和副边装置两部分。原边装置主要由逆变模块、原边谐振补偿模块、原边发射线圈、原边电路数据采集模块、原边通讯模块、原边控制模块组成。副边装置主要由副边接收线圈、副边谐振补偿模块、整流模块、负载、副边电路数据采集模块、副边通讯模块和副边控制模块组成。电能和信号在原边和副边控制模块的控制下分别进行传递。其中电能在原边装置的逆变模块被逆变为高频交流电后，通过原边发射线圈与副边接收线圈之间的电磁场耦合实现从原边装置到副边装置的无线传输，原边装置和副边装置的谐振补偿模块实现原副边装置电路的谐振以提高传输功率与效率，传递到副边装置的高频电能需要经过整流模块的整流后才能对负载进行充电。而原边装置和副边装置的电路数据通过原边通讯模块与副边通讯模块实现交换，电路指令也由原边通讯模块与副边通讯模块进行传递。

电磁感应式无线充电系统使用的通讯模块主要有ZigBee和WiFi。ZigBee是一种便宜的、低功耗的近距离无线组网通讯技术，存在的缺点主要是硬件尺寸较大、传输速率低、传输距离近、信号延迟的时间较长，ZigBee协议从上到下分别为物理层、媒体访问控制层、网络层、应用层，其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE802.15.4标准的规定。WiFi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网的技术，其速度快但存在耗能高、成本高、易受干扰等问题，通常使用2.4G UHF或5G SHF ISM射频频段，使用IEEE802.11系列协议。同时采用ZigBee和WiFi通讯时各自的接口和通讯协议不一致，也受IP总量的限制，从而使得电磁感应式无线充电系统在充电的同时实现原边装置向副边装置的信号传输以及副边装置向原边装置的信号传输变得困难。

发明内容

针对上述现有技术存在的由于电磁感应式无线充电系统使用的通讯装置使用不同的接口和通讯协议，从而使得在充电与通讯集成后，在充电的同时实现原边装置向副边装置的信号传输以及副边装置向原边装置的信号传输变得困难的技术问题，提出一种电磁感应式无线充电系统的充电与通讯集成的控制方法。该控制方法通过原边装置和副边装置之间进行数据和指令的传输，从而实现原边装置与副边装置对充电过程中检测到的异常情况的信息进行共享，从而保证无线充电系统的安全工作。本发明还涉及一种电磁感应式无线充电系统。

本发明的技术方案如下：

一种电磁感应式无线充电系统的充电与通讯集成的控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

信息采集步骤，采集所述电磁感应式无线充电系统的原边装置的电压、电流以及温度值；

充电异常检测步骤，分别依次或任意顺序比较所述电压、电流以及温度值与各自的预设阈值的大小，判断出所述电磁感应式无线充电系统是否存在异常情况，当所述电压、电流以及温度值中的任意一种的所采集的值超过其预设阈值时，发出充电异常指令，并进入信号发射控制步骤；当所述电压、电流以及温度值均未超过其预设阈值时，进入信号接收控制步骤；

信号接收控制步骤，采集原边线圈的感应电流并进行原边装置信号的提取以接收副边装置发射的数据信号，根据所述原边装置信号的预设阈值判断所述原边装置信号中是否有故障信号，若有，接收所述故障信号对应的故障信息并结束充电，否则，进入充电控制步骤；

充电控制步骤，根据副边装置发射的数据信号对原边装置的充电电压和频率进行调整，并在接收完副边装置发射的数据信号后，进入信号发射控制步骤；

信号发射控制步骤，在充电控制步骤结束后，采集原边装置的数据并控制原边装置的调频模块根据所述原边装置的数据发射信号给副边装置，并判断负载当前电量值(SOC)是否大于预设总电量阈值(SOC0)，若是，则结束充电，否则重新返回信息采集步骤；在接收到充电异常检测步骤的充电异常指令后，控制原边装置的调频模块发射充电异常信号给副边装置，并结束充电。

进一步地，所述信号接收控制步骤中，在判断所述原边装置信号中无故障信号后还判断是否有信号传输开始符，若有信号传输开始符再进入充电控制步骤；所述充电控制步骤接收副边装置发射的数据信号，并根据所述副边装置发射的数据信号执行原边装置充电电压调整子程序，进而执行充电频率调整子程序并在充电频率调整后由信号接收控制步骤判断是否有信号传输结束符，在有信号传输结束符时进入信号发射控制步骤，在无信号传输结束符时则返回充电控制步骤继续接收副边装置发射的数据信号以进行原边装置充电电压和充电频率的调整；若没有信号传输开始符，则进入所述信号发射控制步骤。

进一步地，所述充电控制步骤根据所述副边装置发射的数据信号执行原边装置充电电压调整子程序具体包括下述步骤：

先将负载当前电量值(SOC)与预设涓流上限电量阈值(SOC1)进行对比判断，在所述负载当前电量值(SOC)小于预设涓流上限电量阈值(SOC1)时控制进入涓流充电模式，否则就再将所述负载当前电量值(SOC)与预设恒流上限电量阈值(SOC2)进行对比判断，在所述负载当前电量值(SOC)小于预设恒流上限电量阈值(SOC2)时控制进入恒流充电模式，否则就再将所述负载当前电量值(SOC)与预设恒压上限电量阈值(SOC3)进行对比判断，在所述负载当前电量值(SOC)小于预设恒压上限电量阈值(SOC3)时控制进入恒压充电模式，最终输出调整后的原边充电电压。

进一步地，所述充电控制步骤在执行原边装置充电电压调整子程序后，先判断副边装置对原边装置发送的频率信号是否是高频加载段，若判断结果不是高频加载段，再执行原边装置充电频率调整子程序，若判断结果是高频加载段，则判断是否有信号传输结束符，若有信号传输结束符，则进入所述信号发射控制步骤，若没有信号传输结束符，则返回充电控制步骤继续接收副边装置发射的数据信号以进行原边装置充电电压和充电频率的调整。

进一步地，所述信息采集步骤间隔特定时间同时连续采集多次的原边装置的电压、电流以及温度值，所述充电异常检测步骤以某一次采集为基准点，判断所述电压、电流以及温度值中的任意一种的所采集的值是否超过其对应的预设阈值，在超过对应的预设阈值时再判断基准点后至少两次的采集的相应值当中是否存在超过对应的预设阈值的情况，如果存在则在原边装置显示存在异常情况，否则重新返回所述信息采集步骤。

一种电磁感应式无线充电系统的充电与通讯集成的控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

信息采集步骤，采集所述电磁感应式无线充电系统的副边装置的电压、电流以及温度值；

充电异常检测步骤，分别依次或任意顺序比较所述电压、电流以及温度值与各自的预设阈值的大小，判断出所述电磁感应式无线充电系统是否存在异常情况，当所述电压、电流以及温度值中的任意一种的所采集的值超过其预设阈值时，发出充电异常指令，并进入信号发射控制步骤；当所述电压电流以及温度值均未超过其预设阈值时，进入信号接收控制步骤；

信号接收控制步骤，采集副边线圈的感应电压并进行副边装置信号的提取以接收原边装置发射的数据信号，根据所述副边装置信号的预设阈值判断所述副边装置信号中是否有故障信号，若有，接收所述故障信号对应的故障信息并结束充电，否则，根据采集到的副边线圈的感应电压以及提取到的副边装置信号计算功率、效率，并在接收完原边装置发射的数据信号后，进入信号发射控制步骤；

信号发射控制步骤，在信号接收控制步骤结束后，采集副边装置的数据并控制副边互感调节模块根据所述副边装置的数据发射信号给原边装置，并判断负载当前电量值(SOC)是否大于预设总电量阈值(SOC0),若是，则结束充电，否则，重新返回信息采集步骤；在接收到充电异常检测步骤的充电异常指令后，控制副边互感调节模块发射充电异常信号给原边装置，并结束充电。

进一步地，所述信号接收控制步骤中在判断所述副边装置信号中无故障信号后还判断是否有信号传输开始符，若有信号传输开始符，则接收原边装置发射的数据信号，并根据所述原边装置发射的数据信号计算功率、效率，并判断是否有信号传输结束符，在有信号传输结束符时进入信号发射控制步骤，在无信号传输结束符时则返回继续接收所述原边装置发射的数据信号以进行功率、效率的计算；若没有信号传输开始符，则进入所述信号发射控制步骤。

进一步地，所述信息采集步骤间隔特定时间同时连续采集多次的副边装置的电压、电流以及温度值，所述充电异常检测步骤以某一次采集为基准点，判断所述电压、电流以及温度值中的任意一种的所采集的值是否超过其对应的预设阈值，在超过对应的预设阈值时再判断基准点后至少两次的采集的相应值当中是否存在超过对应的预设阈值的情况，如果存在则在副边装置显示存在异常情况，否则重新返回所述信息采集步骤。

一种电磁感应式无线充电系统，包括原边装置和副边装置，所述原边装置和所述副边装置分别依靠各自的原边线圈和副边线圈之间的耦合进行能量和信号的传输，所述原边装置包括原边电压采集模块、原边电流采集模块、原边温度采集模块和原边控制模块，其特征在于，所述原边装置还包括调频模块、感应电流采集模块和原边信号提取模块；

所述原边控制模块获取所述原边电压采集模块、原边电流采集模块和原边温度采集模块分别采集的所述电磁感应式无线充电系统的原边装置的电压、电流以及温度值，并分别依次或任意顺序比较所述电压、电流以及温度值与各自的预设阈值的大小，判断出所述电磁感应式无线充电系统是否存在异常情况，当所述电压、电流以及温度值中的任意一种的所采集的值超过其预设阈值时，发出充电异常指令，并控制所述原边装置的所述调频模块发射充电异常信号给所述副边装置，并结束充电；当所述电压、电流以及温度值均未超过其预设阈值时，所述原边控制模块获取所述感应电流采集模块采集的原边线圈的感应电流并获取所述原边信号提取模块提取的原边装置信号所对应的所述副边装置发射的数据信号，根据所述原边装置信号的预设阈值判断所述原边装置信号中是否有故障信号，若有，接收所述故障信号对应的故障信息并结束充电，否则，所述原边控制模块根据所述副边装置发射的数据信号对原边装置的充电电压进行调整，并控制所述调频模块根据所述副边装置发射的数据信号对原边装置的频率进行调整，并在所述原边信号提取模块接收完所述副边装置发射的数据信号后，获取由所述原边电压采集模块、原边电流采集模块、原边温度采集模块采集的原边装置的数据并控制所述原边装置的所述调频模块将所述原边装置的数据所对应的信号发射给所述副边装置，并判断负载当前电量值(SOC)是否大于预设总电量阈值(SOC0)，若是，则结束充电，否则重新获取采集信息并进行异常情况判断。

进一步地，所述原边控制模块在判断所述原边装置信号中无故障信号后还判断是否有信号传输开始符，若有信号传输开始符，再获取由所述原边信号提取模块提取的原边装置信号所对应的所述副边装置发射的数据信号，并根据所述副边装置发射的数据信号对原边装置充电电压进行调整，并控制所述调频模块根据所述副边装置发射的数据信号对原边装置的充电频率进行调整，并在所述充电频率调整后判断是否有信号传输结束符，在有信号传输结束符或无信号传输开始符时，获取由所述原边电压采集模块、原边电流采集模块、原边温度采集模块采集的原边装置的数据并控制所述原边装置的所述调频模块将所述原边装置的数据所对应的信号发射给所述副边装置，并判断负载当前电量值(SOC)是否大于预设总电量阈值(SOC0)，若是，则结束充电，否则重新获取采集信息并进行异常情况判断；在无信号传输结束符时，则返回重新获取所述副边装置发射的数据信号以进行所述原边装置充电电压和充电频率的调整。

进一步地，所述原边控制模块根据所述副边装置发射的数据信号调整原边装置的充电电压时，先将负载当前电量值(SOC)与预设涓流上限电量阈值(SOC1)进行对比判断，在负载当前电量值(SOC)小于预设涓流上限电量阈值(SOC1)时控制进入涓流充电模式，否则就再将负载当前电量值(SOC)与预设恒流上限电量阈值(SOC2)进行对比判断，在负载当前电量值(SOC)小于预设恒流上限电量阈值(SOC2)时控制进入恒流充电模式，否则就再将负载当前电量值(SOC)与预设恒压上限电量阈值(SOC3)进行对比判断，在负载当前电量值(SOC)小于预设恒压上限电量阈值(SOC3)时控制进入恒压充电模式，最终输出调整后的原边充电电压。

进一步地，所述原边控制模块在调整完原边充电电压后，先判断副边装置对原边装置发送的频率信号是否是高频加载段，若判断结果不是高频加载段，再控制所述调频模块对所述原边装置的充电频率进行调整，若判断结果是高频加载段，则判断是否有信号传输结束符，若有信号传输结束符，则获取由所述原边电压采集模块、原边电流采集模块、原边温度采集模块采集的原边装置的数据并控制所述原边装置的所述调频模块将所述原边装置的数据所对应的信号发射给所述副边装置，并判断负载当前电量值(SOC)是否大于预设总电量阈值(SOC0)，若是，则结束充电，否则重新获取采集信息并进行异常情况判断；在无信号传输结束符时，则返回继续接收所述副边装置发射的数据信号以进行所述原边装置充电电压和充电频率的调整。

进一步地，所述原边装置还包括显示模块，所述显示模块与所述原边控制模块相连；所述原边控制模块获取所述原边电压采集模块、原边电流采集模块和原边温度采集模块间隔特定时间同时连续多次采集的所述原边装置的电压、电流以及温度值，并以某一次采集为基准点，判断所述电压、电流以及温度值中的任意一种的值是否超过其对应的预设阈值，在超过对应的预设阈值时再判断基准点后至少两次的采集的相应值当中是否存在超过对应的预设阈值的情况，如果存在则控制所述显示模块显示异常情况的信息，如果不存在，则重新获取所述原边装置的电压、电流以及温度值并进行异常情况判断。

进一步地，所述副边装置包括负载、副边电压采集模块、副边电流采集模块、副边温度采集模块、互感调节模块、感应电压采集模块、副边信号提取模块和副边控制模块；所述副边控制模块获取所述副边电压采集模块、副边电流采集模块和副边温度采集模块分别采集的所述电磁感应式无线充电系统的副边装置的电压、电流以及温度值，并分别依次或任意顺序比较所述电压、电流以及温度值与各自的预设阈值的大小，判断出所述电磁感应式无线充电系统是否存在异常情况，当所述电压、电流以及温度值中的任意一种的所采集的值超过其预设阈值时，发出充电异常指令，并控制所述副边装置的所述互感调节模块发射充电异常信号给所述原边装置，并结束充电；当所述电压、电流以及温度值均未超过其预设阈值时，所述副边控制模块获取所述感应电压采集模块采集的副边线圈的感应电压并获取所述副边信号提取模块提取的副边装置信号所对应的所述原边装置发射的数据信号，根据所述副边装置信号的预设阈值判断所述副边装置信号中是否有故障信号，若有，接收所述故障信号对应的故障信息并结束充电，否则，所述副边控制模块根据所述原边装置发射的数据信号计算功率、效率，并在所述副边信号提取模块接收完原边装置发射的数据信号后，获取由所述副边电压采集模块、副边电流采集模块、副边温度采集模块采集的副边装置的数据并控制所述副边装置的所述互感调节模块将所述副边装置的数据所对应的信号发射给所述原边装置，并判断负载当前电量值(SOC)是否大于预设总电量阈值(SOC0)，若是，则结束充电，否则重新获取采集信息并进行异常情况判断。

进一步地，所述副边控制模块在判断所述副边装置信号中无故障信号后还判断是否有信号传输开始符，若有信号传输开始符，再获取由所述副边信号提取模块提取的副边装置信号所对应的所述原边装置发射的数据信号，并根据所述原边装置发射的数据信号计算功率、效率，再判断是否有信号传输结束符，在有信号传输结束符或无信号传输开始符时，获取由所述副边电压采集模块、副边电流采集模块、副边温度采集模块采集的副边装置的数据并控制所述副边装置的所述互感调节模块将所述副边装置的数据所对应的信号发射给所述原边装置，并判断负载当前电量值(SOC)是否大于预设总电量阈值(SOC0)，若是，则结束充电，否则重新获取采集信息并进行异常情况判断；若没有信号传输结束符时，重新返回获取所述原边装置发射的数据信号并进行功率、效率的计算。

进一步地，所述副边装置还包括显示模块，所述显示模块与所述副边控制模块相连；所述副边控制模块获取所述副边电压采集模块、副边电流采集模块和副边温度采集模块间隔特定时间同时连续多次采集的所述副边装置的电压、电流以及温度值，并以某一次采集为基准点，判断所述电压、电流以及温度值中的任意一种的值是否超过其对应的预设阈值，在超过对应的预设阈值时再判断基准点后至少两次的采集的相应值当中是否存在超过对应的预设阈值的情况，如果存在则控制所述显示模块显示异常情况的信息，如果不存在，则重新获取所述副边装置的电压、电流以及温度值并进行异常情况判断。

本发明的技术效果如下：

本发明提供一种电磁感应式无线充电系统的充电与通讯集成的控制方法，该方法包括信息采集步骤，采集电磁感应式无线充电系统的原边装置的电压、电流以及温度值；充电异常检测步骤，分别依次或任意顺序比较采集到的电压、电流以及温度值与各自的预设阈值的大小，判断出电磁感应式无线充电系统是否存在异常情况，当上述电压、电流以及温度值中的任意一种的所采集的值超过其预设阈值时，发出充电异常指令，并进入信号发射控制步骤控制原边装置的调频模块发射充电异常信号给副边装置，并结束充电；通过将原边装置的电压、电流以及温度值分别与各自规定的电压阈值、电流阈值和温度阈值进行对比计算，根据计算结果判断电压、电流和温度值是否存在异常，在超过该电压阈值、电流阈值或温度阈值时发出充电异常指令，并结束充电，该充电异常情况判断能够避免异常充电导致的不必要的损失，实现安全充电，保证无线充电系统的安全工作。当电压、电流以及温度值均未超过其预设阈值时，进入信号接收控制步骤；信号接收控制步骤，采集原边线圈的感应电流并进行原边装置信号的提取以接收副边装置发射的数据信号，根据原边装置信号的预设阈值判断原边装置信号中是否有故障信号，若有，接收故障信号对应的故障信息并结束充电，否则，进入充电控制步骤，也就是说，通过信号的采集和提取接收对方(副边)发送的信息，并根据接收的信息，在原边会进行相应的充电控制；充电控制步骤，根据副边装置发射的数据信号对原边装置的充电电压和频率进行调整，并在接收完副边装置发射的数据信号后，进入信号发射控制步骤；通过原副边装置的线圈之间的耦合进行能量和信号的传输，副边装置发送的信号会改变原副边线圈之间的互感值，从而使原边感应电流值发生变化，通过采集原边线圈的感应电流值就可以获取副边装置发送的信号，从而实现原副边实时进行异常情况信息的共享，保证充电安全。信号发射控制步骤，在充电控制步骤结束后，采集原边装置的数据并控制原边装置的调频模块根据原边装置的数据发射信号给副边装置，并判断负载当前电量值(SOC)是否大于预设总电量阈值(SOC0)，若是，则结束充电，否则重新返回信息采集步骤；在接收到充电异常检测步骤的充电异常指令后，控制原边装置的调频模块发射充电异常信号给副边装置，并结束充电。通过采集原边装置的数据发射给副边装置，可以有效地监控充电异常情况，保证充电安全；通过对负载的当前电量值(SOC)与预设总电量值(SOC0)的比较，可以避免电池的过度充电，对电池起到了很好的保护作用，可以延长电池的使用寿命，同时也提高了电池的充电效率。本发明电磁感应式无线充电系统的充电与通讯集成的控制方法，以原边控制策略为基准，采用协同工作的信息采集步骤、充电异常检测步骤、信号接收控制步骤、充电控制步骤和信号发射控制步骤，并与副边控制策略相结合，能够实现电磁感应式无线充电系统在利用原边线圈和副边线圈进行充电的同时，双方的信号可以有序高效地被传输和接收，即在充电的同时实现原边向副边的信号传输，实现实时通讯，并根据通讯传输的信息及时调整充电参数，保证整个电磁感应式无线充电系统的安全、高效的工作。

附图说明

图1为本发明一种电磁感应式无线充电系统的结构框图。

图2为本发明一种电磁感应式无线充电系统的充电与通讯集成的原边控制模块的控制方法的流程图。

图3为本发明一种电磁感应式无线充电系统的充电与通讯集成的副边控制模块的控制方法的流程图。

图4为本发明一种电磁感应式无线充电系统的充电与通讯集成的原边控制模块的优选工作流程图。

图5为本发明一种电磁感应式无线充电系统的充电与通讯集成的原边充电电压调整子程序流程图。

图6为本发明一种电磁感应式无线充电系统的充电与通讯集成的原边充电频率调整子程序流程图。

图7为本发明一种电磁感应式无线充电系统的充电与通讯集成的副边控制模块的优选工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做详细的说明。

本发明提供一种电磁感应式无线充电系统，该系统的结构框图如图1所示，包括原边装置和副边装置，原边装置为副边装置提供能量，具体地，原边装置和副边装置分别依靠各自的原边线圈和副边线圈之间的耦合进行能量和信号的传输，例如，当副边装置通过线圈向原边装置发送信号时，副边发送的信号会改变原副边线圈之间的互感值，从而使原边电流值发生变化，因此通过读取原边电流变化情况就可以读取副边装置发送的信号；当原边装置通过线圈向副边装置发送信号时，原边发送的信号会改变原副边线圈之间的互感值，从而使副边电压值发生变化，因此通过读取副边电压变化情况就可以读取原边装置发送的信号。原边装置包括电源1、原边电压采集模块3、原边电流采集模块2、原边温度采集模块4、原边控制模块5、逆变模块6、调频模块7、感应电流采集模块8、原边信号提取模块9、原边谐振补偿模块10和原边线圈11。

该电磁感应式无线充电系统以具有特定原边控制策略的原边装置为基准，原边装置的各模块协同工作，在原边装置中，电源1是无线充电系统的能量来源，在无线充电系统工作的过程中，原边控制模块获取原边电压采集模块3、原边电流采集模块2和原边温度采集模块4分别采集的电磁感应式无线充电系统的原边装置的电压、电流以及温度值，并分别依次或任意顺序比较该电压、电流以及温度值与各自的预设阈值的大小，判断出电磁感应式无线充电系统是否存在异常情况，当电压、电流以及温度值中的任意一种的所采集的值超过其预设阈值时，发出充电异常指令，并控制原边装置的调频模块7发射充电异常信号给副边装置，并结束充电；当电压、电流以及温度值均未超过其预设阈值时，原边控制模块5获取感应电流采集模块8采集的原边线圈的感应电流并获取原边信号提取模块9提取的原边装置信号所对应的副边装置发射的数据信号，根据原边装置信号的预设阈值判断原边装置信号中是否有故障信号，若有，接收故障信号对应的故障信息并结束充电，否则，原边控制模块5根据副边装置发射的数据信号对原边装置的充电电压进行调整，并控制调频模块7根据副边装置发射的数据信号对原边装置的频率进行调整，并在原边信号提取模块9接收完副边装置发射的数据信号后，获取由原边电压采集模块3、原边电流采集模块2、原边温度采集模块4采集的原边装置的数据并控制原边装置的调频模块7将原边装置的数据所对应的信号发射给副边装置，并判断负载21当前电量值(SOC)是否大于预设总电量阈值(SOC0)，若是，则结束充电，否则重新获取采集信息并进行异常情况判断。

基于本发明的实施例，通过原副边装置的线圈(11、12)之间的耦合进行能量和信号的传输，副边装置发送的信号会改变原副边线圈之间的互感值，从而使原边感应电流值发生变化，通过采集原边线圈的感应电流值就可以获取副边装置发送的信号，从而实现原副边实时进行异常情况信息的共享，保证充电安全，通过采集原边装置的数据发射给副边装置，可以有效地监控充电异常情况，保证充电安全；通过对负载的当前电量值(SOC)与预设总电量值(SOC0)的比较，可以避免电池的过度充电，对电池起到了很好的保护作用，可以延长电池的使用寿命，同时也提高了电池的充电效率。

在本发明一实施例中，如图1所示，原边控制模块5在判断原边装置信号中无故障信号后还判断是否有信号传输开始符，具体地，整个线圈采用二进制编码0,1的方式进行信号发送，在本实施例中有信号传输开始符对应的二进制编码为1，无信号传输开始符对应的二进制编码为0，若原边控制模块5检测到有信号传输开始符，再获取由原边信号提取模块9提取的原边装置信号所对应的副边装置发射的数据信号，并根据副边装置发射的数据信号对原边装置充电电压进行调整，并控制调频模块7根据副边装置发射的数据信号对原边装置的充电频率进行调整，并在充电频率调整后由原边控制模块5判断是否有信号传输结束符，在有信号传输结束符或无信号传输开始符时，原边控制模块5获取由原边电压采集模块3、原边电流采集模块2、原边温度采集模块4采集的原边装置的数据并控制原边装置的调频模块7将原边装置的数据所对应的信号发射给副边装置，并判断负载21当前电量值(SOC)是否大于预设总电量阈值(SOC0)，若是，则结束充电，否则重新获取采集信息并进行异常情况判断；在无信号传输结束符时，则返回重新获取副边装置发射的数据信号以进行原边装置充电电压和充电频率的调整。本发明通过利用计算机可以识别的二进制编码的信号传输开始符和信号传输结束符对充电过程中的副边装置信号的接收进行了合理的控制，避免了频繁尝试接收信号造成的资源的浪费，提高了信号传输及充电的效率。

在本发明一实施例中，如图1和图3所示，原边控制模块5根据副边装置发射的数据信号调整原边装置的充电电压时，先将负载21当前电量值(SOC)与预设涓流上限电量阈值(SOC1)进行对比判断，在负载当前电量值(SOC)小于预设涓流上限电量阈值(SOC1)时控制进入涓流充电模式，否则就再将负载当前电量值(SOC)与预设恒流上限电量阈值(SOC2)进行对比判断，在负载当前电量值(SOC)小于预设恒流上限电量阈值(SOC2)时控制进入恒流充电模式，否则就再将负载当前电量值(SOC)与预设恒压上限电量阈值(SOC3)进行对比判断，在负载当前电量值(SOC)小于预设恒压上限电量阈值(SOC3)时控制进入恒压充电模式，最终输出调整后的原边充电电压。

需要说明的是，根据负载两端电压由低到高，整个充电过程可以分为涓流充电、恒流充电、恒压充电。涓流充电状态是以最小的充电电流对负载充电，这是考虑到，如果负载中的电池充分放电，其开路电压很低，可能会导致初期充电的电流过高，容易损伤负载中的电池。而使用小电流对电池充入一定的电量，可迅速提升充分放电电池的开路电压，避免上述情况的产生。它的主要作用是提高电池的使用寿命，提高充电过程中的安全性。恒流充电阶段是以恒定的充电电流对电池进行充电，是整个充电过程中一个比较重要的阶段，此阶段约完成70％的容量充电，实现电池从低电状态到接近慢点状态的转变。它的主要作用是让电池快速充电，缩短充电时间。恒压充电阶段是以恒定的充电电压对电池充电，充电电流随着电池电压的升高而逐渐降低。它的作用是使充电的安全性和电池的充满度达到最大。各充电模式预设的电量区间的上限电量阈值分别为预设涓流上限电量阈值(SOC1)、预设恒流上限电量阈值(SOC2)和预设恒压上限电量阈值(SOC3)，SOC1<SOC2<SOC3。

基于本发明的实施例，通过对负载当前的电量值(SOC)分别与预设涓流上限电量阈值(SOC1)、预设恒流上限电量阈值(SOC2)和预设恒压上限电量阈值(SOC3)进行比较，以实时调整负载的充电模式，定时循环对电池的异常情况进行监控，直至充电完成，使得充电过程更加准确和有效，保证了电池在充电过程中的状态被充分监控，进而提高了电池充电效率和进一步加强了对电池的保护。

在本发明的一个实施例中，原边控制模块在调整完原边充电电压后，先判断副边装置对原边装置发送的频率信号是否是高频加载段，具体地，整个利用线圈进行信号发送采用二进制编码的方式，其中，当原边向副边发射信号时，原边装置通过调频模块7在正常工作频率上加载一个高频信号进行信号发送，副边对原边发送的频率信号进行解读，高频加载段读为1，非高频加载段读为0；当副边向原边发射信号时，副边通过互感调节模块调节原副边线圈之间的互感值的大小从而调整原边电流的大小，其中互感的调节位置有正常工作位置和大互感位置两处，从而原边电流值有正常工作电流值和大电流值两处，其中大电流值读为1，正常工作电流值读为0。若原边控制模块5的判断结果不是高频加载段，再控制调频模块7对原边装置的充电频率进行调整，若判断结果是高频加载段，则判断是否有信号传输结束符，若有信号传输结束符，则获取由原边电压采集模块3、原边电流采集模块2、原边温度采集模块4采集的原边装置的数据并控制原边装置的调频模块7将原边装置的数据所对应的信号发射给副边装置，并判断负载当前电量值(SOC)是否大于预设总电量阈值(SOC0)，若是，则结束充电，否则重新获取采集信息并进行异常情况判断；在无信号传输结束符时，则返回继续接收副边装置发射的数据信号以进行原边装置充电电压和充电频率的调整。

基于本发明的实施例，通过引入高频加载段的概念来表征频率调整是否完成，通过引入计算机可识别的二进制编码的方式来表征是否是高频加载段，若是，则表明频率调节已经完成，若不是，则表明需要进一步进行频率调节，从而使得对频率的调节方便、高效。

在本发明的一个实施例中，原边装置还包括显示模块，显示模块与原边控制模块5相连；原边控制模块5获取原边电压采集模块3、原边电流采集模块22和原边温度采集模块4间隔特定时间同时连续多次采集的原边装置的电压、电流以及温度值，并以某一次采集为基准点，判断电压、电流以及温度值中的任意一种的值是否超过其对应的预设阈值，在超过对应的预设阈值时再判断基准点后至少两次的采集的相应值当中是否存在超过对应的预设阈值的情况，如果存在则控制显示模块显示异常情况的信息，如果不存在，则重新获取原边装置的电压、电流以及温度值并进行异常情况判断。

基于本发明的实施例，通过在原边装置设置显示模块，可直观了解电池的充电状态，简单方便，信息易获取，并通过对原边装置的电压、电流以及温度值同时、连续采集多次进行异常情况的检测，避免了因为个别数据的失真和采集失误导致系统的误判从而影响正常的充电进程，提高了系统的可靠性，并且，首先以某一次采集的电压、电流以及温度值为基准点判断异常情况，当存在异常情况时再判断基准点后至少两次的采集的相应值当中是否存在超过对应的预设阈值的情况，不需要同时对所采集的电压、电流以及温度的所有值进行与所对应的阈值的比较，节省了存储空间，简化了计算过程，减小了程序的开发难度。

在本发明的一个实施例中，电磁感应式无线充电系统在具有特定原边控制策略的原边装置的前提下，结合具有特定的副边控制策略的副边装置，两者相互协同工作，副边装置包括负载21、副边电压采集模块20、副边电流采集模块19、副边温度采集模块22、整流模块17、互感调节模块16、感应电压采集模块14、副边信号提取模块15、副边谐振补偿模块13、副边线圈12、和副边控制模块18；副边控制模块18获取副边电压采集模块20、副边电流采集模块19和副边温度采集模块22分别采集的电磁感应式无线充电系统的副边装置的电压、电流以及温度值，并分别依次或任意顺序比较电压、电流以及温度值与各自的预设阈值的大小，判断出电磁感应式无线充电系统是否存在异常情况，当电压、电流以及温度值中的任意一种的所采集的值超过其预设阈值时，发出充电异常指令，并控制副边装置的互感调节模块16发射充电异常信号给原边装置，并结束充电；当电压、电流以及温度值均未超过其预设阈值时，副边控制模块18获取感应电压采集模块14采集的副边线圈的感应电压并获取副边信号提取模块15提取的副边装置信号所对应的原边装置发射的数据信号，根据副边装置信号的预设阈值判断副边装置信号中是否有故障信号，若有，接收故障信号对应的故障信息并结束充电，否则，副边控制模块18根据原边装置发射的数据信号计算功率、效率，并在副边信号提取模块15接收完原边装置发射的数据信号后，获取由副边电压采集模块20、副边电流采集模块19、副边温度采集模块22采集的副边装置的数据并控制副边装置的互感调节模块16将副边装置的数据所对应的信号发射给原边装置，并判断负载当前电量值(SOC)是否大于预设总电量阈值(SOC0)，若是，则结束充电，否则重新获取采集信息并进行异常情况判断。

基于本发明的实施例，通过将副边装置的电压、电流以及温度值分别与各自规定的电压阈值、电流阈值和温度阈值进行对比计算，根据计算结果判断电压、电流和温度值是否存在异常，在超过该电压阈值、电流阈值或温度阈值时发出充电异常指令，并结束充电，该充电异常情况判断能够避免异常充电导致的不必要的损失，实现安全充电。通过原副边装置的线圈之间的耦合进行能量和信号的传输，原边装置发送的信号会改变原副边线圈之间的互感值，从而使副边感应电压值发生变化，通过采集副边线圈的感应电压值就可以获取原边装置发送的信号，从而实现原副边实时进行异常情况信息的共享，保证充电安全，通过采集副边装置的数据发射给原边装置，可以有效地监控充电异常情况，保证充电安全，通过对负载的当前电量值(SOC)与预设总电量值(SOC0)的比较，可以避免电池的过度充电，对电池起到了很好的保护作用，可以延长电池的使用寿命，同时也提高了电池的充电效率。

在本发明的一个实施例中，副边控制模块18在判断副边装置信号中无故障信号后还判断是否有信号传输开始符，若有信号传输开始符，再获取由副边信号提取模块15提取的副边装置信号所对应的原边装置发射的数据信号，并根据原边装置发射的数据信号计算功率、效率，再判断是否有信号传输结束符，在有信号传输结束符或无信号传输开始符时，获取由副边电压采集模块20、副边电流采集模块19、副边温度采集模块22采集的副边装置的数据并控制副边装置的互感调节模块16将副边装置的数据所对应的信号发射给原边装置，并判断负载当前电量值(SOC)是否大于预设总电量阈值(SOC0)，若是，则结束充电，否则重新获取采集信息并进行异常情况判断；若没有信号传输结束符时，重新返回获取原边装置发射的数据信号并进行功率、效率的计算。

基于本发明的实施例，通过利用计算机可以识别的二进制编码的信号传输开始符和信号传输结束符对充电过程中的副边装置信号的接收进行了合理的控制，避免了频繁尝试接收信号造成的资源的浪费，提高了信号传输及充电的效率。

在本发明的一个实施例中，副边装置还包括显示模块，显示模块与副边控制模块18相连；副边控制模块18获取副边电压采集模块20、副边电流采集模块19和副边温度采集模块22间隔特定时间同时连续多次采集的副边装置的电压、电流以及温度值，并以某一次采集为基准点，判断电压、电流以及温度值中的任意一种的值是否超过其对应的预设阈值，在超过对应的预设阈值时再判断基准点后至少两次的采集的相应值当中是否存在超过对应的预设阈值的情况，如果存在则控制显示模块显示异常情况的信息，如果不存在，则重新返回获取副边装置的电压、电流以及温度值并进行异常情况判断。

基于本发明的实施例，通过在副边装置设置显示模块，可直观了解电池的充电状态，简单方便，信息易获取，并通过对副边装置的电压、电流以及温度值同时、连续采集多次进行异常情况的检测，避免了因为个别数据的失真和采集失误导致系统的误判从而影响正常的充电进程，提高了系统的可靠性，并且，首先以某一次采集的电压、电流以及温度值为基准点判断异常情况，当存在异常情况时再判断基准点后至少两次的采集的相应值当中是否存在超过对应的预设阈值的情况，不需要同时对所采集的电压、电流以及温度的所有值进行与所对应的阈值的比较，节省了存储空间，简化了计算过程，减小了程序的开发难度。

本发明还提供一种电磁感应式无线充电系统的充电与通讯集成的控制方法，该方法与上述的电磁感应式无线充电系统相对应，可由上述无线充电系统中原边装置和副边装置中的各模块相互协同工作来实现，如图2所示，包括：

信息采集步骤S1，采集电磁感应式无线充电系统的原边装置的电压、电流以及温度值；

充电异常检测步骤S2，分别依次或任意顺序比较电压、电流以及温度值与各自的预设阈值的大小，判断出电磁感应式无线充电系统是否存在异常情况，当电压、电流以及温度值中的任意一种的所采集的值超过其预设阈值时，发出充电异常指令，并进入信号发射控制步骤S5；当电压、电流以及温度值均未超过其预设阈值时，进入信号接收控制步骤S3；

信号接收控制步骤S3，采集原边线圈的感应电流并进行原边装置信号的提取以接收副边装置发射的数据信号，根据原边装置信号的预设阈值判断原边装置信号中是否有故障信号，若有，接收故障信号对应的故障信息并结束充电，否则，进入充电控制步骤S4；

充电控制步骤S4，根据副边装置发射的数据信号对原边装置的充电电压和频率进行调整，并在接收完副边装置发射的数据信号后，进入信号发射控制步骤S5；

信号发射控制步骤S5，在充电控制步骤S4结束后，采集原边装置的数据并控制原边装置的调频模块根据原边装置的数据发射信号给副边装置，并判断负载当前电量值(SOC)是否大于预设总电量阈值(SOC0)，若是，则结束充电，否则重新返回信息采集步骤S1；在接收到充电异常检测步骤S2的充电异常指令后，控制原边装置的调频模块发射充电异常信号给副边装置，并结束充电。

在本发明的一个实施例中，在信号接收控制步骤S3中，在判断原边装置信号中无故障信号后还判断是否有信号传输开始符，若有信号传输开始符再进入充电控制步骤S4；充电控制步骤S4接收副边装置发射的数据信号，并根据副边装置发射的数据信号执行原边装置充电电压调整子程序，进而执行充电频率调整子程序并在充电频率调整后由信号接收控制步骤S3判断是否有信号传输结束符，在有信号传输结束符时进入信号发射控制步骤S5，在无信号传输结束符时则返回充电控制步骤S4继续接收副边装置发射的数据信号以进行原边装置充电电压和充电频率的调整；若没有信号传输开始符，则进入信号发射控制步骤S5。

基于本发明的实施例，本发明通过利用计算机可以识别的二进制编码的信号传输开始符和信号传输结束符对充电过程中的副边装置信号的接收进行了合理的控制，避免了频繁尝试接收信号造成的资源的浪费，提高了信号传输及充电的效率。

在本发明的一个实施例中，充电控制步骤S4根据副边装置发射的数据信号执行原边装置充电电压调整子程序具体包括下述步骤：先将负载当前电量值(SOC)与预设涓流上限电量阈值(SOC1)进行对比判断，在负载当前电量值(SOC)小于预设涓流上限电量阈值(SOC1)时控制进入涓流充电模式，否则就再将负载当前电量值(SOC)与预设恒流上限电量阈值(SOC2)进行对比判断，在负载当前电量值(SOC)小于预设恒流上限电量阈值(SOC2)时控制进入恒流充电模式，否则就再将负载当前电量值(SOC)与预设恒压上限电量阈值(SOC3)进行对比判断，在负载当前电量值(SOC)小于预设恒压上限电量阈值(SOC3)时控制进入恒压充电模式，最终输出调整后的原边充电电压。

基于本发明的实施例，本发明通过对负载当前的电量值(SOC)分别与预设涓流上限电量阈值(SOC1)、预设恒流上限电量阈值(SOC2)和预设恒压上限电量阈值(SOC3)进行比较，以实时调整负载的充电模式，定时循环对电池的异常情况进行监控，直至充电完成，使得充电过程更加准确和有效，保证了电池在充电过程中的状态被充分监控，进而提高了电池充电效率和进一步加强了对电池的保护。

在本发明的一个实施例中，充电控制步骤S4在执行原边装置充电电压调整子程序后，先判断副边装置对原边装置发送的频率信号是否是高频加载段，若判断结果不是高频加载段，再执行原边装置充电频率调整子程序，若判断结果是高频加载段，则判断是否有信号传输结束符，若有信号传输结束符，则进入信号发射控制步骤S5，若没有信号传输结束符，返回充电控制步骤S4继续接收副边装置发射的数据信号以进行原边装置充电电压和充电频率的调整。

基于本发明的实施例，本发明通过引入高频加载段的概念来表征频率调整是否完成，通过引入计算机可识别的二进制编码的方式来表征是否是高频加载段，若是，则表明频率调节已经完成，若不是，则表明需要进一步进行频率调节，从而使得对频率的调节方便、高效。

在本发明的一个实施例中，信息采集步骤S1间隔特定时间同时连续采集多次的原边装置的电压、电流以及温度值，充电异常检测步骤S2以某一次采集为基准点，判断电压、电流以及温度值中的任意一种的所采集的值是否超过其对应的预设阈值，在超过对应的预设阈值时再判断基准点后至少两次的采集的相应值当中是否存在超过对应的预设阈值的情况，如果存在则在原边装置显示存在异常情况，否则重新返回信息采集步骤S1。

基于本发明的实施例，本发明通过对原边装置的电压、电流以及温度值同时、连续采集多次进行异常情况的检测，避免了因为个别数据的失真和采集失误导致系统的误判从而影响正常的充电进程，提高了系统的可靠性，并且，首先以某一次采集的电压、电流以及温度值为基准点判断异常情况，当存在异常情况时再判断基准点后至少两次的采集的相应值当中是否存在超过对应的预设阈值的情况，不需要同时对所采集的电压、电流以及温度的所有值进行与所对应的阈值的比较，节省了存储空间，简化了计算过程，减小了程序的开发难度。

本发明还提供一种电磁感应式无线充电系统的充电与通讯集成的控制方法，该方法由上述无线充电系统中原边装置和副边装置中的各模块相互协同工作来实现，如图3所示，是，包括：

信息采集步骤S10，采集电磁感应式无线充电系统的副边装置的电压、电流以及温度值；

充电异常检测步骤S20，分别依次或任意顺序比较电压、电流以及温度值与各自的预设阈值的大小，判断出电磁感应式无线充电系统是否存在异常情况，当电压、电流以及温度值中的任意一种的所采集的值超过其预设阈值时，发出充电异常指令，并进入信号发射控制步骤S40；当电压电流以及温度值均未超过其预设阈值时，进入信号接收控制步骤S30；

信号接收控制步骤S30，采集副边线圈的感应电压并进行副边装置信号的提取以接收原边装置发射的数据信号，根据副边装置信号的预设阈值判断副边装置信号中是否有故障信号，若有，接收故障信号对应的故障信息并结束充电，否则，根据采集到的副边线圈的感应电压以及提取到的副边装置信号计算功率、效率，并在接收完原边装置发射的数据信号后，进入信号发射控制步骤S40；

信号发射控制步骤S40，在信号接收控制步骤S30结束后，采集副边装置的数据并控制副边互感调节模块根据副边装置的数据发射信号给原边装置，并判断负载当前电量值(SOC)是否大于预设总电量阈值(SOC0),若是，则结束充电，否则，重新返回信息采集步骤S10；在接收到充电异常检测步骤S20的充电异常指令后，控制副边互感调节模块发射充电异常信号给原边装置，并结束充电。

基于本发明的实施例，通过原副边装置的线圈之间的耦合进行能量和信号的传输，原边装置发送的信号会改变原副边线圈之间的互感值，也就是说，通过信号的采集和提取接收对方(原边)发送的信息，并根据接收的信息，在副边会进行相应的计算反馈处理，从而使副边感应电压值发生变化，通过采集副边线圈的感应电压值就可以获取原边装置发送的信号，从而实现原副边实时进行异常情况信息的共享，保证充电安全。通过采集副边装置的数据发射给原边装置，可以有效地监控充电异常情况，保证充电安全；通过对负载的当前电量值(SOC)与预设总电量值(SOC0)的比较，可以避免电池的过度充电，对电池起到了很好的保护作用，可以延长电池的使用寿命，同时也提高了电池的充电效率。本发明电磁感应式无线充电系统的充电与通讯集成的控制方法，以副边控制策略为基准，并与上述原边控制策略为基准时具有相同的发明构思，采用协同工作的信息采集步骤、充电异常检测步骤、信号接收控制步骤和信号发射控制步骤，能够实现电磁感应式无线充电系统在利用原边线圈和副边线圈实时通讯，通过改变副边装置的参数以改变原边线圈和副边线圈之间的互感，在充电的同时实现副边向原边的信号传递，实现充电和通讯集成控制，保证整个电磁感应式无线充电系统的工作效率。

在本发明的一个实施例中，信号接收控制步骤S30中在判断副边装置信号中无故障信号后还判断是否有信号传输开始符，若有信号传输开始符，则接收原边装置发射的数据信号，并根据原边装置发射的数据信号计算功率、效率，并判断是否有信号传输结束符，在有信号传输结束符时进入信号发射控制步骤S40，在无信号传输结束符时则返回继续接收原边装置发射的数据信号以进行功率、效率的计算；若没有信号传输开始符，则进入信号发射控制步骤S40。

基于本发明的实施例，本发明通过利用计算机可以识别的二进制编码的信号传输开始符和信号传输结束符对充电过程中的副边装置信号的接收进行了合理的控制，避免了频繁尝试接收信号造成的资源的浪费，提高了信号传输及充电的效率。

在本发明的一个实施例中，信息采集步骤S10间隔特定时间同时连续采集多次的副边装置的电压、电流以及温度值，充电异常检测步骤S20以某一次采集为基准点，判断电压、电流以及温度值中的任意一种的所采集的值是否超过其对应的预设阈值，在超过对应的预设阈值时再判断基准点后至少两次的采集的相应值当中是否存在超过对应的预设阈值的情况，如果存在则在副边装置显示存在异常情况，否则重新返回信息采集步骤S10。

基于本发明的实施例，本发明通过对副边装置的电压、电流以及温度值同时、连续采集多次进行异常情况的检测，避免了因为个别数据的失真和采集失误导致系统的误判从而影响正常的充电进程，提高了系统的可靠性，并且，首先以某一次采集的电压、电流以及温度值为基准点判断异常情况，当存在异常情况时再判断基准点后至少两次的采集的相应值当中是否存在超过对应的预设阈值的情况，不需要同时对所采集的电压、电流以及温度的所有值进行与所对应的阈值的比较，节省了存储空间，简化了计算过程，减小了程序的开发难度。

如图2所示，是本发明一种电磁感应式无线充电系统的充电与通讯集成的原边控制模块的优选工作流程图。具体地，低压直流电源经过逆变模块6逆变为高频交流电，然后通过原边线圈产生交变的电磁场，副边线圈通过交变的电磁场产生感应电压从而实现电能从原边到副边的传递副边线圈耦合产生的感应电压通过整流模块17整流调压后向负载(通常是电池)进行充电。原边通过原边电流采集模块2、原边温度采集模块4、原边电压采集模块3采集原边的电压电流数据并通过控制原边的调频模块7将信息发射给副边，而副边采集到的负载充电电压、电流、温度、负载电量(SOC)数据一方面用于副边控制模块18的计算，另一方面通过控制互感调节模块16发送给原边控制模块5，原边通过对原边线圈的感应电流信号进行采集和信号提取接收副边发射的信号，副边通过采集副边线圈的感应电压信号进行信号提取以接收原边发射的信号，从而实现双方的信息传输。

具体地，将原边具体的控制策略流程介绍如图4所示(该图4可以理解为是本发明电磁感应式无线充电系统的充电与通讯集成的控制方法以原边控制策略为基准的优选控制流程图)。

第1步：F＝0；然后执行第2步；

第2步：信号采集步骤，连续采集3次原边电路电压Vp(1)、Vp(2)、Vp(3)，电流Ip(1)、Ip(2)、Ip(3)，温度Tp(1)、Tp(2)、Tp(3)，传给原边控制模块；然后执行第3步；

第3步—第11步为充电异常检测步骤(即图中所示的充电异常情况检测)；

第3步：判断Vp(1)>Vp0，是的话执行第4步；否的话执行第6步；

第4步：判断Vp(2)>Vp0 or Vp(3)>Vp0，是的话执行第5步；否的话返回执行第2步；

第5步：原边显示：电路故障，原边电压过高；然后执行第26步；

第6步：判断Ip(1)>Ip0，是的话执行第7步；否的话执行第9步；

第7步：判断Ip(2)>Ip0 or Ip(3)>Ip0，是的话执行第8步；否的话返回执行第2步；

第8步：原边显示：电路故障，原边电流过大；然后执行第26步；

第9步：判断Tp(1)>Tp0，使得话执行第10步；否的话执行第12步；

第10步：判断Tp(2)>Tp0 or Tp(3)>Tp0，是的话执行第11步；否的话返回执行第2步；

第11步：原边显示：温度过高；然后执行第26步；

第12步—第16步以及第21步为信号接收控制步骤；

第12步：采集原边线圈感应电流；然后执行第13步；

第13步：原边信号提取；然后执行第14步；

第14步：判断是否有故障信号，是的话执行第15步；否的话执行第16步；

第15步：接收故障信息并在原边进行显示；然后执行第27步；

第16步：判断是否有信号开始符，是的话执行第17步；否的话执行第22步；

第17步—第20步为充电控制步骤；

第17步：接收信号并传输给原边控制模块；然后执行第18步；

第18步：执行原边充电电压调整子程序；然后执行第19步；

第19步：判断F＝1；是的话执行第20步；否的话执行第21步；

第20步：执行充电频率调整子程序；然后执行第21步；

第21步：判断是否有信号传输结束符，是的话执行第22步；否的话返回执行第17步；

第22步—第26步为信号发射控制步骤；

第22步：采集原边电压Vp、电流Ip、温度Tp；然后执行第23步；

第23步：控制原边调频模块进行信号发射；然后执行第24步；

第24步：判断SOC>SOC0，是的话执行第25步；否的话返回执行第2步；

第25步：原边显示：充电结束；然后执行第27步；

第26步：控制原边调频模块进行信号发射；然后执行第27步；

第27步：结束充电。

其中，上述各个符号代表的含义：下标p代表原边(primary)，s代表副边(secondary)，1代表涓流阶段，2代表恒流充电阶段，3代表恒压充电阶段；Ip代表原边电流值，Vp代表原边电压值，Tp代表原边温度值；Is代表副边电流值，Vs代表副边电压值，Ts代表副边温度值；I1代表涓流充电原边的目标电流，dI1代表涓流充电原边电流允许的误差值，k1代表涓流充电阶段调节系数；Vp(1)、Ip(1)、Tp(1)分别代表原边异常检测采集的三次原边电压、电流、温度值中的第一个值，同理Vp(2)、Ip(2)、Tp(2)分别代表原边异常检测采集的三次原边电压、电流、温度值中的第二个值，Vp(3)、Ip(3)、Tp(3)分别代表原边异常检测采集的三次原边电流、电压、温度值中的第三个值，以此类推。Vp0、Ip0、Tp0分别代表原边电压、电流、温度各自的原边电压预设阈值、原边电流预设阈值、原边温度预设阈值；η0代表根据初始工作频率ω0计算的效率，ωmax代表频率调节的上限，SOC0代表满电电量值，SOC1代表预设涓流上限电量阈值，SOC2代表预设恒流上限电量阈值，SOC3代表预设恒压上限电量阈值，F是频率调节完成的标识符，例如本发明中设定频率调节完成F＝1，频率调节未完成F＝0，本发明对该设定不做具体限定；F也可以作为控制流程执行的开始符或结束符，例如本发明中设定F＝0为控制流程执行的开始符，F＝1为控制流程执行的结束符，本发明对该设定不做具体限定。

具体地，在原边具体的控制策略流程的第18步中，如图5所示，对执行原边充电电压调整的流程介绍如下：

第1步：判断SOC<SOC1；是的话执行第2步；否的话执行第5步；

第2步：读取副边电流值Is；然后执行第3步；

第3步：判断|Is-I1|<dI1；是的话执行第14步；否的话执行第4步；

第4步：Vp＝Vp-k1*(Is-I1)；然后执行第13步；

第5步：判断SOC<SOC2；是的话执行第6步；否的话执行第9步；

第6步：读取副边电流值Is；然后执行第7步；

第7步：判断|Is-I2|<dI2；是的话执行第14步；否的话执行第8步；

第8步：Vp＝Vp-k2*(Is-I2)；然后执行第13步；

第9步：判断SOC<SOC3；是的话执行第10步；否的话执行第14步；

第10步：读取副边电压值Vs；然后执行第11步；

第11步：判断|Vs-V3|<dV3；是的话执行第14步；否的话执行第12步；

第12步：Vp＝Vp-k3*(Vs-V3)；然后执行第13步；

第13步：输出原边电压值Vp；然后执行第14步；

第14步：退出子程序。

其中，上述各个符号代表的含义：下标p代表原边(primary)，s代表副边(secondary)，1代表涓流阶段，2代表恒流充电阶段，3代表恒压充电阶段；Ip代表原边电流值，Vp代表原边电压值，Tp代表原边温度值；Is代表副边电流值，Vs代表副边电压值，Ts代表副边温度值；I1代表涓流充电原边的目标电流，I2代表恒流充电原边的目标电流，V3代表恒压充电时原边的目标电压，dI1代表涓流充电原边电流允许的误差值，dI2代表恒流充电原边电流允许的误差值，，dV3代表恒压充电时原边充电电压允许的误差值，k1代表涓流充电阶段调节系数，k2代表恒流充电阶段调节系数，k3代表恒压充电阶段调节系数；SOC0代表满电电量值，SOC1代表预设涓流上限电量阈值，SOC2代表预设恒流上限电量阈值，SOC3代表预设恒压上限电量阈值。

具体地，在原边具体的控制策略流程的第20步中，如图6所示，对执行原边充电频率调整的流程介绍如下：

第1步：初始工作频率设置为ω0；然后执行第2步；

第2步：读取副边电压值Vs、副边电流值Is；然后执行第3步；

第3步：计算效率η0＝Vs*Is/(Vp(1)*Ip(1))；然后执行第4步；

第4步：ω＝ω0+1；然后执行第5步；

第5步：读取副边电压值Vs、副边电流值Is；然后执行第6步；

第6步：计算效率η＝Vs*Is/(Vp(1)*Ip(1))；然后执行第7步；

第7步：判断η≥η0；是的话执行第8步；否的话执行第10步；

第8步：ω0＝ω，η0＝η；然后执行第9步；

第9步：判断ω≥ωmax，是的话执行第10步；否的话返回执行第4步；

第10步：输出该ω作为系统的工作频率；然后执行第11步；

第11步：F＝1；然后执行第12步；

第12步：退出子程序。

其中，上述各个符号代表的含义：下标p代表原边(primary)，s代表副边(secondary)，1代表涓流阶段，2代表恒流充电阶段，3代表恒压充电阶段；Is代表副边电流值，Vs代表副边电压值，Vp(1)、Ip(1)分别代表原边异常检测采集的三次原边电压、电流值中的第一个值，η0代表根据初始工作频率ω0计算的效率，ωmax代表频率调节的上限，F作为控制流程执行的开始符或结束符，例如本发明中设定F＝0为控制流程执行的开始符，F＝1为控制流程执行的结束符，本发明对该设定不做具体限定。

基于本发明的实施例，本发明电磁感应式无线充电系统的充电与通讯集成的控制方法，以原边控制策略为基准，采用协同工作的信息采集步骤、充电异常检测步骤、信号接收控制步骤、充电控制步骤和信号发射控制步骤，并与副边控制策略相结合，能够实现电磁感应式无线充电系统在利用原边线圈和副边线圈进行充电的同时，双方的信号可以有序高效地被传输和接收，即在充电的同时实现原边向副边的信号传输，实现实时通讯，并根据通讯传输的信息及时调整充电参数，保证整个电磁感应式无线充电系统的安全、高效的工作。

本发明的电磁感应式无线充电系统在具有特定原边控制策略的原边装置的前提下，结合具有特定的副边控制策略的副边装置，两者相互协同工作。具体地，副边具体的控制策略流程如下图7所示。

第1步：信号采集步骤，连续采集3次副边电池电压Vs(1)、Vs(2)、Vs(3)，电流Is(1)、Is(2)、Is(3)，温度Ts(1)、Ts(2)、Ts(3)，传给副边控制模块；然后执行第2步；

第2步—第10步为充电异常检测步骤(即图中所示的充电异常情况检测)；

第2步：判断Vs(1)>Vs0，是的话执行第3步；否的话执行第5步；

第3步：判断Vs(2)>Vs0 or Vs(3)>Vs0，是的话执行第4步；否的话返回执行第1步；

第4步：副边显示：电路故障，电池电压过高；然后执行第23步；

第5步：判断Is(1)>Is0，是的话执行第6步；否的话执行第8步；

第6步：判断Is(2)>Is0 or Is(3)>Is0，是的话执行第7步；否的话返回执行第1步；

第7步：副边显示：电路故障，充电电流过大；然后执行第23步；；

第8步：判断Ts(1)>Ts0，是得话执行第9步；否的话执行第11步；

第9步：判断Ts(2)>Ts0 or Ts(3)>Ts0，是的话执行第10步；否的话返回执行第1步；

第10步：副边显示：电池温度过高；然后执行第23步；

第11步—第18步为信号接收控制步骤；

第11步：采集副边线圈感应电压；然后执行第12步；

第12步：副边信号提取；然后执行第13步；

第13步：判断是否有故障信号，是的话执行第14步；否的话执行第15步；

第14步：接收故障信息并在原边进行显示；然后执行第24步；

第15步：判断是否有信号开始符，是的话执行第16步；否的话执行第20步；

第16步：接收信号并传输给副边控制模块；然后执行第17步；

第17步：计算效率、功率并在副边显示；然后执行第18步；

第18步：判断是否有信号传输结束符，是的话执行第19步；否的话返回执行第16步；

第19步—第23步为信号发射控制步骤；

第19步：采集负载充电电压Vs、电流Is、温度Ts、电量(SOC)值；然后执行第20步；

第20步：控制副边互感调节模块进行信号发射；然后执行第21步；

第21步：判断SOC>SOC0，是的话执行第22步；否的话返回执行第1步；

第22步：副边显示：充电结束；然后执行第24步；

第23步：控制副边互感调节模块进行信号发射；然后执行第24步；

第24步：结束充电。

其中，上述各个符号代表的含义：下标p代表原边(primary)，s代表副边(secondary)，1代表涓流阶段，2代表恒流充电阶段，3代表恒压充电阶段；Vs(1)、Is(1)、Ts(1)分别代表副边异常检测采集的三次原边电压、电流、温度值中的第一个值，同理Vp(2)、Ip(2)、Tp(2)分别代表原边异常检测采集的三次原边电压、电流、温度值中的第二个值，Vp(3)、Ip(3)、Tp(3)分别代表原边异常检测采集的三次原边电流、电压、温度值中的第三个值，以此类推。Vs0、Is0、Ts0分别代表副边电压、电流、温度各自的副边电压预设阈值、副边电流预设阈值、副边温度预设阈值；SOC0代表满电电量值。

综合上述实施例所述，原边控制模块首先根据原边本身采集到的电压、电流、温度值判断是否存在充电异常的情况，充电异常时将异常信号发送给副边后结束充电。接着检查副边是否有信号正在传输，如果有的话进行信号的接收，并根据接副边发射的数据计算效率、判断负载的充电情况，从而及时调整原边的充电电压和频率。在接收完副边发射的信号后，开始采集原边的数据进行发送，信号发送完毕后判断负载是否充满，充满就结束充电，没有的话再重复整个过程。

副边的控制流程类似，先根据副边采集到的负载的电压、电流、温度值判断是否存在充电异常的情况，充电异常时将异常信号发送给原边后结束充电。接着检查原边是否有信号正在传输，如果有的话进行信号的接收，并根据接原边发射的数据计算效率、功率的值并反馈给用户。在接收完原边发射的信号后，开始重新采集副边的数据发送给原边，信号发送完毕后判断负载是否充满，充满就结束充电，没有的话从充电异常情况检测开始重复整个控制流程。

本发明电磁感应式无线充电系统的充电与通讯集成的控制方法，以原边控制策略为基准，采用协同工作的信息采集步骤、充电异常检测步骤、信号接收控制步骤、充电控制步骤和信号发射控制步骤，并与副边控制策略相结合，可以简化通讯设备和流程，能够实现电磁感应式无线充电系统在利用原边线圈和副边线圈进行充电的同时，双方的信号可以有序高效地被传输和接收，即在充电的同时实现原边向副边的信号传输，实现实时通讯，并根据通讯传输的信息及时调整充电参数，保证整个电磁感应式无线充电系统的安全、高效的工作。本发明的电磁感应式无线充电系统中的各个模块协同工作，共同执行本发明电磁感应式无线充电系统的充电与通讯集成的控制方法，其具有与上述控制方法同样的技术效果，在此不再赘述。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种电磁感应式无线充电系统的充电与通讯集成的控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

信息采集步骤，采集所述电磁感应式无线充电系统的原边装置的电压、电流以及温度值；

充电异常检测步骤，分别依次或任意顺序比较所述电压、电流以及温度值与各自的预设阈值的大小，判断出所述电磁感应式无线充电系统是否存在异常情况，当所述电压、电流以及温度值中的任意一种的所采集的值超过其预设阈值时，发出充电异常指令，并进入信号发射控制步骤；当所述电压、电流以及温度值均未超过其预设阈值时，进入信号接收控制步骤；

信号接收控制步骤，采集原边线圈的感应电流并进行原边装置信号的提取以接收副边装置发射的数据信号，根据所述原边装置信号的预设阈值判断所述原边装置信号中是否有故障信号，若有，接收所述故障信号对应的故障信息并结束充电，否则，进入充电控制步骤；

充电控制步骤，根据副边装置发射的数据信号对原边装置的充电电压和频率进行调整，并在接收完副边装置发射的数据信号后，进入信号发射控制步骤；

信号发射控制步骤，在充电控制步骤结束后，采集原边装置的数据并控制原边装置的调频模块根据所述原边装置的数据发射信号给副边装置，并判断负载当前电量值(SOC)是否大于预设总电量阈值(SOC0)，若是，则结束充电，否则重新返回信息采集步骤；在接收到充电异常检测步骤的充电异常指令后，控制原边装置的调频模块发射充电异常信号给副边装置，并结束充电。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述信号接收控制步骤中，在判断所述原边装置信号中无故障信号后还判断是否有信号传输开始符，若有信号传输开始符再进入充电控制步骤；所述充电控制步骤接收副边装置发射的数据信号，并根据所述副边装置发射的数据信号执行原边装置充电电压调整子程序，进而执行充电频率调整子程序并在充电频率调整后由信号接收控制步骤判断是否有信号传输结束符，在有信号传输结束符时进入信号发射控制步骤，在无信号传输结束符时则返回充电控制步骤继续接收副边装置发射的数据信号以进行原边装置充电电压和充电频率的调整；若没有信号传输开始符，则进入所述信号发射控制步骤。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述充电控制步骤根据所述副边装置发射的数据信号执行原边装置充电电压调整子程序具体包括下述步骤：

先将负载当前电量值(SOC)与预设涓流上限电量阈值(SOC1)进行对比判断，在所述负载当前电量值(SOC)小于预设涓流上限电量阈值(SOC1)时控制进入涓流充电模式，否则就再将所述负载当前电量值(SOC)与预设恒流上限电量阈值(SOC2)进行对比判断，在所述负载当前电量值(SOC)小于预设恒流上限电量阈值(SOC2)时控制进入恒流充电模式，否则就再将所述负载当前电量值(SOC)与预设恒压上限电量阈值(SOC3)进行对比判断，在所述负载当前电量值(SOC)小于预设恒压上限电量阈值(SOC3)时控制进入恒压充电模式，最终输出调整后的原边充电电压。

4.根据权利要求2或3所述的控制方法，其特征在于，所述充电控制步骤在执行原边装置充电电压调整子程序后，先判断副边装置对原边装置发送的频率信号是否是高频加载段，若判断结果不是高频加载段，再执行原边装置充电频率调整子程序，若判断结果是高频加载段，则判断是否有信号传输结束符，若有信号传输结束符，则进入所述信号发射控制步骤，若没有信号传输结束符，则返回充电控制步骤继续接收副边装置发射的数据信号以进行原边装置充电电压和充电频率的调整。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述信息采集步骤间隔特定时间同时连续采集多次的原边装置的电压、电流以及温度值，所述充电异常检测步骤以某一次采集为基准点，判断所述电压、电流以及温度值中的任意一种的所采集的值是否超过其对应的预设阈值，在超过对应的预设阈值时再判断基准点后至少两次的采集的相应值当中是否存在超过对应的预设阈值的情况，如果存在则在原边装置显示存在异常情况，否则重新返回所述信息采集步骤。

6.一种电磁感应式无线充电系统的充电与通讯集成的控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

信息采集步骤，采集所述电磁感应式无线充电系统的副边装置的电压、电流以及温度值；

充电异常检测步骤，分别依次或任意顺序比较所述电压、电流以及温度值与各自的预设阈值的大小，判断出所述电磁感应式无线充电系统是否存在异常情况，当所述电压、电流以及温度值中的任意一种的所采集的值超过其预设阈值时，发出充电异常指令，并进入信号发射控制步骤；当所述电压电流以及温度值均未超过其预设阈值时，进入信号接收控制步骤；

信号接收控制步骤，采集副边线圈的感应电压并进行副边装置信号的提取以接收原边装置发射的数据信号，根据所述副边装置信号的预设阈值判断所述副边装置信号中是否有故障信号，若有，接收所述故障信号对应的故障信息并结束充电，否则，根据采集到的副边线圈的感应电压以及提取到的副边装置信号计算功率、效率，并在接收完原边装置发射的数据信号后，进入信号发射控制步骤；

信号发射控制步骤，在信号接收控制步骤结束后，采集副边装置的数据并控制副边互感调节模块根据所述副边装置的数据发射信号给原边装置，并判断负载当前电量值(SOC)是否大于预设总电量阈值(SOC0),若是，则结束充电，否则，重新返回信息采集步骤；在接收到充电异常检测步骤的充电异常指令后，控制副边互感调节模块发射充电异常信号给原边装置，并结束充电。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述信号接收控制步骤中在判断所述副边装置信号中无故障信号后还判断是否有信号传输开始符，若有信号传输开始符，则接收原边装置发射的数据信号，并根据所述原边装置发射的数据信号计算功率、效率，并判断是否有信号传输结束符，在有信号传输结束符时进入信号发射控制步骤，在无信号传输结束符时则返回继续接收所述原边装置发射的数据信号以进行功率、效率的计算；若没有信号传输开始符，则进入所述信号发射控制步骤。

8.根据权利要求6或7所述的控制方法，其特征在于，所述信息采集步骤间隔特定时间同时连续采集多次的副边装置的电压、电流以及温度值，所述充电异常检测步骤以某一次采集为基准点，判断所述电压、电流以及温度值中的任意一种的所采集的值是否超过其对应的预设阈值，在超过对应的预设阈值时再判断基准点后至少两次的采集的相应值当中是否存在超过对应的预设阈值的情况，如果存在则在副边装置显示存在异常情况，否则重新返回所述信息采集步骤。

9.一种电磁感应式无线充电系统，包括原边装置和副边装置，所述原边装置和所述副边装置分别依靠各自的原边线圈和副边线圈之间的耦合进行能量和信号的传输，所述原边装置包括原边电压采集模块、原边电流采集模块、原边温度采集模块和原边控制模块，其特征在于，所述原边装置还包括调频模块、感应电流采集模块和原边信号提取模块；

所述原边控制模块获取所述原边电压采集模块、原边电流采集模块和原边温度采集模块分别采集的所述电磁感应式无线充电系统的原边装置的电压、电流以及温度值，并分别依次或任意顺序比较所述电压、电流以及温度值与各自的预设阈值的大小，判断出所述电磁感应式无线充电系统是否存在异常情况，当所述电压、电流以及温度值中的任意一种的所采集的值超过其预设阈值时，发出充电异常指令，并控制所述原边装置的所述调频模块发射充电异常信号给所述副边装置，并结束充电；当所述电压、电流以及温度值均未超过其预设阈值时，所述原边控制模块获取所述感应电流采集模块采集的原边线圈的感应电流并获取所述原边信号提取模块提取的原边装置信号所对应的所述副边装置发射的数据信号，根据所述原边装置信号的预设阈值判断所述原边装置信号中是否有故障信号，若有，接收所述故障信号对应的故障信息并结束充电，否则，所述原边控制模块根据所述副边装置发射的数据信号对原边装置的充电电压进行调整，并控制所述调频模块根据所述副边装置发射的数据信号对原边装置的频率进行调整，并在所述原边信号提取模块接收完所述副边装置发射的数据信号后，获取由所述原边电压采集模块、原边电流采集模块、原边温度采集模块采集的原边装置的数据并控制所述原边装置的所述调频模块将所述原边装置的数据所对应的信号发射给所述副边装置，并判断负载当前电量值(SOC)是否大于预设总电量阈值(SOC0)，若是，则结束充电，否则重新获取采集信息并进行异常情况判断。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述原边控制模块在判断所述原边装置信号中无故障信号后还判断是否有信号传输开始符，若有信号传输开始符，再获取由所述原边信号提取模块提取的原边装置信号所对应的所述副边装置发射的数据信号，并根据所述副边装置发射的数据信号对原边装置充电电压进行调整，并控制所述调频模块根据所述副边装置发射的数据信号对原边装置的充电频率进行调整，并在所述充电频率调整后判断是否有信号传输结束符，在有信号传输结束符或无信号传输开始符时，获取由所述原边电压采集模块、原边电流采集模块、原边温度采集模块采集的原边装置的数据并控制所述原边装置的所述调频模块将所述原边装置的数据所对应的信号发射给所述副边装置，并判断负载当前电量值(SOC)是否大于预设总电量阈值(SOC0)，若是，则结束充电，否则重新获取采集信息并进行异常情况判断；在无信号传输结束符时，则返回重新获取所述副边装置发射的数据信号以进行所述原边装置充电电压和充电频率的调整。

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