CN113602108A - 一种无线充电器故障检测装置、故障恢复及唤醒方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线充电器故障检测装置，包括发射器，其能够产生检测磁场或唤醒磁场，并根据检测磁场的阻抗判断充电故障；充电控制器，其连接发射器，能够接收故障信息，并根据故障信息控制发射器磁场；接收器，其与充电控制器通讯连接，能够接收故障信息和唤醒磁场的激励信号，以产生激活信号；整车控制器，其连接电池管理系统和接收器，能够根据故障信息和激活信号，控制电池管理系统给电池充电或下高压，以实现故障检测及唤醒功能。本发明还公开了无线充电器的故障检测及唤醒方法，当发射器识别到充电故障时，将故障信息上报给整车控制器，控制电池管理系统下电，当故障恢复时，通过唤醒发射线圈发射激励信号来唤醒整车，以重启充电流程。

Description

一种无线充电器故障检测装置、故障恢复及唤醒方法
技术领域
本发明涉及电动汽车充电技术领域，特别涉及一种无线充电器故障检测装置、故障恢复及唤醒方法。
背景技术
电动汽车无线充电属于非传导式充电，通过原副边线圈的耦合，最终将电网交流电转换成直流电给动力电池补电。由于无线充电器是通过收发线圈之间的能量传递，发射线圈一般固定于地面上，接收线圈固定于车辆上，在收发线圈之间存在间隙。在无线充电过程中，会存在小动物或者金属异物落在发射板上，无线充电系统考虑EMF和热危害影响，会主动停止充电。这样，无线充电的充电稳定性会中断，导致车辆不能充满，给用户使用体验不够友好。
发明内容
本发明提供了一种无线充电器故障检测装置，包括发射器、充电控制器、接收器和整车控制器，通过充电控制器控制发射器产生检测磁场，获取检测磁场阻抗以判断充电故障，控制发射器产生唤醒磁场，接收器接收唤醒磁场的激励信号来唤醒整车充电系统以实现故障检测及唤醒功能。
本发明的技术方案为：
一种无线充电器故障检测装置，包括：
发射器，其能够产生检测磁场或唤醒磁场，并根据检测磁场的阻抗判断充电故障；
充电控制器，其连接发射器，能够接收故障信息，并根据故障信息控制发射器磁场；
接收器，其与充电控制器通讯连接，能够接收故障信息和唤醒磁场的激励信号，以产生激活信号；
整车控制器，其连接电池管理系统和接收器，能够根据故障信息和激活信号，控制电池管理系统给电池充电或下高压。
优选的是，充电控制器通过CAN总线与发射器通讯连接，通过WIFI与接收器通讯连接；
接收器通过CAN总线与整车控制器通讯连接。
优选的是，发射器包括：
故障检测板，其具有至少一个故障检测线圈和至少一个唤醒发射线圈，故障检测线圈能够产生检测磁场，唤醒发射线圈能够产生唤醒磁场；
功率发射板，其具有功率发射线圈，能够将电能转换为电磁能；
检测控制板，其连接故障检测板，能够获取检测磁场的阻抗，并根据阻抗判断充电故障。
优选的是，接收器包括：
唤醒接收板，其具有唤醒接收线圈，能够接收唤醒磁场的激励信号，以产生激活信号；
功率接收板，其具有功率接收线圈，能够与功率发射线圈电磁耦合，将电磁能转换为电能，实现电能的无线传输；
车载控制板，其连接唤醒接收板，能够被激活信号激活。
优选的是，还包括充电控制器能够根据故障信息控制功率发射板上电或下电。
优选的是，故障检测板和唤醒接收板均为PCB板；
唤醒发射线圈为4个，且设置在所述故障检测板的中心；
故障检测线圈为60个，且设置在唤醒发射线圈的外围。
优选的是，车载控制板包括芯片和唤醒电路，芯片能够接收激励信号并传送到唤醒电路以产生激活电压。
本发明的另一个目的是提供了一种无线充电器的故障恢复及唤醒方法，当识别到充电故障时，停止功率发射板的功率输出，控制电池管理系统下电，车辆进入休眠状态，时刻检测故障恢复情况，在确定故障已经恢复的情况下，通过唤醒发射线圈发射激励信号来唤醒整车，重启充电流程。
一种无线充电器的故障检测及唤醒方法，基于上述的无线充电器故障检测装置，包括：
充电时，功率发射板上电，故障检测板发射检测磁场信号；
检测控制板实时获取检测磁场的阻抗，若阻抗超出预设的阻抗阈值范围，则判定为充电故障，功率发射板下电并将故障信息上报给整车控制器；
整车控制器控制电池管理系统下高压，整车进入休眠状态；
检测控制板按照检测周期获取检测磁场的阻抗，当阻抗恢复到所述阻抗阈值范围，则判定为故障解除，功率发射板恢复上电并通过唤醒发射线圈发射唤醒磁场信号；
唤醒接收板接收唤醒磁场的激励，产生电压信号以唤醒整车控制器，控制电池管理系统给电池充电。
优选的是，故障信息上报包括如下步骤：
检测控制板通过CAN总线将故障信息发送到充电控制器；
充电控制器通过WIFI将故障信息发送到车载控制板；
车载控制板通过CAN总线将故障信息发送到整车控制器。
优选的是，检测周期为0.5-1小时。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供的一种无线充电器故障检测装置，通过充电控制器控制发射器产生检测磁场，获取检测磁场阻抗以判断充电故障，控制发射器产生唤醒磁场，接收器接收唤醒磁场的激励信号来唤醒整车充电系统以实现故障检测及唤醒功能，提高了无线充电器的稳定性。
2、本发明提供的一种无线充电器故障恢复及唤醒方法，当识别到充电故障时，停止功率发射板的功率输出，控制电池管理系统下电，车辆进入休眠状态，时刻检测故障恢复情况，在确定故障已经恢复的情况下，通过唤醒发射线圈发射激励信号来唤醒整车，重启充电流程，能够高效识别因异物引起的充电故障，并在故障解除后，自动恢复充电，改善用户的体验感。
附图说明
图1为本发明的提供的一种无线充电器故障检测装置的结构示意图。
图2为本发明的一个实施例中发射器和接收器的结构示意图。
图3为本发明的一个实施例中故障检测板的结构示意图。
图4为本发明的一个实施例中唤醒接收板和车载控制板的结构示意图。
图5为本发明的提供的一种无线充电器故障恢复及唤醒方法流程图。
图6为本发明的一个实施例中无线充电器故障恢复及唤醒方法流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。
“内”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，一种无线充电器故障检测装置，包括发射器A、接收器B、充电控制器WPTC和整车控制器VCU。
其中，发射器A能够产生检测磁场或唤醒磁场，并根据检测磁场的阻抗判断充电故障，充电控制器WPTC连接发射器A，能够接收故障信息，并根据故障信息控制发射器A的磁场，接收器B与充电控制器WPTC通讯连接，能够接收故障信息和唤醒磁场的激励信号，以产生激活信号，整车控制器VCU连接电池管理系统BMS和接收器A，能够根据故障信息和激活信号，控制电池管理系统BMS给电池PACK充电或下高压。
作为一种优选，充电控制器WPTC通过CAN总线与发射器A通讯连接，通过WIFI与接收器B通讯连接，接收器B通过CAN总线与整车控制器VCU通讯连接。
使用时，发射器B可设置在地面端，充电控制器WPTC可设置为壁挂式，接收器A和车载控制器VCU设置在电动汽车上，充电时发射器B和接收器A垂直间隔对准，高度可调。
如图2-4所示，发射器B包括检测控制板B10、功率发射板B20和故障检测板B30。故障检测板B30具有至少一个故障检测线圈B31和至少一个唤醒发射线圈B32，故障检测线圈B31能够产生检测磁场，唤醒发射线圈B32能够产生唤醒磁场，功率发射板B20具有功率发射线圈，能够将电能转换为电磁能，检测控制板B10连接故障检测板B30，能够获取检测磁场的阻抗，并根据阻抗判断充电故障。
作为一种优选，充电控制器WPTC能够根据故障信息控制功率发射板B20上电或下电。
发射器的原理为：
在故障检测板B30上一共设置故障检测线圈B31，用5V电源供电，故障检测线圈B31会产生固定频率范围的检测磁场，当活物或者异物进入时，磁场发生变化，进而影响到检测电路的阻抗，检测控制板B10通过阻抗的变化识别到故障，将故障信息通过CAN总线上传到充电控制器WPTC，充电控制器WPTC控制功率发射板停止功率输出，在唤醒车载部分时，控制唤醒发射线圈B32发射(第二频率)唤醒磁场。
接收器A包括车载控制板A10、功率接收板A20和唤醒接收板A30。唤醒接收板A30具有唤醒接收线圈A31，能够接收唤醒磁场的激励信号，以产生激活信号，功率接收板A20具有功率接收线圈，能够与功率发射线圈电磁耦合，将电磁能转换为电能，实现电能的无线传输，车载控制板A10连接唤醒接收板A30，能够被激活信号激活。
作为一种优选，故障检测板B30和唤醒接收板A30均为PCB板，唤醒发射线圈B31为4个，且设置在故障检测板B30的中心，故障检测线圈B32为60个，且设置在唤醒发射线圈B31的外围。
车载控制板A10包括芯片A11和唤醒电路，芯片A11能够接收激励信号并传送到唤醒电路以产生激活电压。
接收器的原理为：
当唤醒接收线圈A31收到唤醒发射线圈B31的唤醒磁长激励(第二频率)，会产生一个电压信号给到车载控制板A10上的唤醒芯片A11和电路，唤醒芯片A11唤醒整个控制器，并通过CAN总线唤醒整车控制器VCU和电池管理系统BMS。
无线充电器的充电原理为：
充电控制器WPTC控制功率发射线圈与功率接收板线圈电磁耦合将电能转换为电磁能，功率接收线圈接收到功率发射线圈的电磁信号，与功率发射线圈电磁耦合，将电磁能转换为电能，并传输到电池管理系统BMS给汽车电池PACK充电。
如图5所示，一种无线充电器的故障检测及唤醒方法，包括：
S110、充电时，功率发射板上电，故障检测板发射检测磁场信号。
S120、检测控制板实时获取检测磁场的阻抗，若阻抗超出预设的阻抗阈值范围，则判定为充电故障，功率发射板下电并将故障信息上报给整车控制器。
其中，故障信息上报包括如下步骤：
检测控制板通过CAN总线将故障信息发送到充电控制器；
充电控制器通过WIFI将故障信息发送到车载控制板；
车载控制板通过CAN总线将故障信息发送到整车控制器。
S130、整车控制器控制电池管理系统下高压，整车进入休眠状态。
S140、检测控制板按照检测周期获取检测磁场的阻抗，当阻抗恢复到所述阻抗阈值范围，则判定为故障解除，功率发射板恢复上电并通过唤醒发射线圈发射唤醒磁场信号。
作为一种优选，检测周期为0.5-1小时。
S150、唤醒接收板接收唤醒磁场的激励，产生电压信号以唤醒整车控制器，控制电池管理系统给电池充电。
通过获取检测磁场的阻抗来判断充电故障，当确定发生充电故障时，停止功率发射板的功率输出，控制电池管理系统下电，车辆进入休眠状态，时刻检测故障恢复情况，在确定故障已经恢复的情况下，通过唤醒发射线圈发射激励信号来唤醒整车，重启充电流程，能够高效识别因异物引起的充电故障，并在故障解除后，自动恢复充电，改善用户的体验感。
在一个具体实施例中，无线充电器的故障检测及唤醒方法如图6所示，充电过程中，发射器A时刻获取检测磁场的阻抗，当阻抗超出预定的阻抗阈值范围时，停止功率发射板B20的功率输出，并通过CAN总线将故障信息上报充电控制器WPTC，充电控制器WPTC将故障信息通过WIFI上报给车载控制板A10，车载控制板A10通过CAN总线将故障信息上报给整车控制器VCU，整车控制器VCU请求电池管理系统BMS下高压，整车(VCU、BMS及车载控制板等)延时一段时间后进入休眠状态，充电控制器WPTC维持唤醒，并间隔30min获取一次检测磁场的阻抗，阻抗值恢复到阻抗范围内，通过给4个唤醒发射线圈B32施加唤醒磁场的激励，去唤醒车载部分，唤醒收线圈A31接收到唤醒磁场的激励，产生电压信号唤醒车载控制板A10，车载控制板A10通过CAN总线唤醒整车，整车控制器VCU请求充电控制器WPCT及电池管理系统BMS进入充电流程。
以上内容仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不脱离本发明的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.一种无线充电器故障检测装置，其特征在于，包括：
发射器，其能够产生检测磁场或唤醒磁场，并根据所述检测磁场的阻抗判断充电故障；
充电控制器，其连接所述发射器，能够接收故障信息，并根据所述故障信息控制所述发射器磁场；
接收器，其与所述充电控制器通讯连接，能够接收所述故障信息和所述唤醒磁场的激励信号，以产生激活信号；
整车控制器，其连接电池管理系统和所述接收器，能够根据所述故障信息和所述激活信号，控制电池管理系统给电池充电或下高压。
2.如权利要求1所述的无线充电器故障检测装置，其特征在于，所述充电控制器通过CAN总线与所述发射器通讯连接，通过WIFI与所述接收器通讯连接；
所述接收器通过CAN总线与所述整车控制器通讯连接。
3.如权利要求2所述的无线充电器故障检测装置，其特征在于，所述发射器包括：
故障检测板，其具有至少一个故障检测线圈和至少一个唤醒发射线圈，所述故障检测线圈能够产生检测磁场，所述唤醒发射线圈能够产生唤醒磁场；
功率发射板，其具有功率发射线圈，能够将电能转换为电磁能；
检测控制板，其连接所述故障检测板，能够获取所述检测磁场的阻抗，并根据所述阻抗判断充电故障。
4.如权利要求3所述的无线充电器故障检测装置，其特征在于，所述接收器包括：
唤醒接收板，其具有唤醒接收线圈，能够接收所述唤醒磁场的激励信号，以产生激活信号；
功率接收板，其具有功率接收线圈，能够与所述功率发射线圈电磁耦合，将电磁能转换为电能，实现电能的无线传输；
车载控制板，其连接所述唤醒接收板，能够被所述激活信号激活。
5.如权利要求3所述的无线充电器故障检测装置，其特征在于，还包括所述充电控制器能够根据所述故障信息控制所述功率发射板上电或下电。
6.如权利要求5所述的无线充电器故障检测装置，其特征在于，所述故障检测板和所述唤醒接收板均为PCB板；
所述唤醒发射线圈为4个，且设置在所述故障检测板的中心；
所述故障检测线圈为60个，且设置在所述唤醒发射线圈的外围。
7.如权利要求6所述的无线充电器故障检测装置，其特征在于，所述车载控制板包括芯片和唤醒电路，所述芯片能够接收所述激励信号并传送到唤醒电路以产生激活电压。
8.一种无线充电器故障恢复及唤醒方法，基于如权利要求1-7任一项所述的无线充电器故障检测装置，其特征在于，包括：
充电时，功率发射板上电，故障检测板发射检测磁场信号；
检测控制板实时获取所述检测磁场的阻抗，若所述阻抗超出预设的阻抗阈值范围，则判定为充电故障，功率发射板下电并将故障信息上报给整车控制器；
整车控制器控制电池管理系统下高压，整车进入休眠状态；
检测控制板按照检测周期获取所述检测磁场的阻抗，当所述阻抗恢复到所述阻抗阈值范围，则判定为故障解除，功率发射板恢复上电并通过唤醒发射线圈发射唤醒磁场信号；
唤醒接收板接收所述唤醒磁场的激励，产生电压信号以唤醒整车控制器，控制电池管理系统给电池充电。
9.如权利要求8所述的无线充电器故障恢复及唤醒方法，其特征在于，所述故障信息上报包括如下步骤：
所述检测控制板通过CAN总线将所述故障信息发送到充电控制器；
所述充电控制器通过WIFI将所述故障信息发送到车载控制板；
所述车载控制板通过CAN总线将所述故障信息发送到整车控制器。
10.如权利要求9所述的无线充电器故障恢复及唤醒方法，其特征在于，所述检测周期为0.5-1小时。
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