CN113612316A - 基于太阳能电池阵的无线充电功率控制电路、方法以及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于太阳能电池阵的无线充电功率控制电路、方法及系统，包括：充电电路、母线电容、电压传感器以及电流传感器，所述充电电路包括N个充电子电路，且各个充电子电路的输出端连接，每个充电子电路包括太阳能电池阵、开关管控制电路、开关管、第一二极管和第二二极管，N为正整数。本发明提供的方案，在太阳能电池阵的基础上设置开关管和二极管，并利用开关管控制电路控制开关管的导通状态，从而控制供电的太阳能电池阵的数量，解决了充电功率不可控的问题，实现了对蓄电池的可靠充电。

Description

基于太阳能电池阵的无线充电功率控制电路、方法以及系统

技术领域

本发明涉及电气工程技术领域，尤其涉及一种基于太阳能电池阵的无线充电功率控制电路、方法以及系统。

背景技术

随着经济的发展和社会的进步，人们的生活水平不断提高，对电力的需求也越来越大，而太阳能不仅来源广泛，而且不污染环境，是一种最理想的清洁能源。

现有的有线充电技术是一种接触式充电，通过充电线连接电源和蓄电池，对蓄电池进行充电，这种方法存在一些缺点，如活动半径小、设备磨损导致的安全性问题、充电功率不可控。

因此，现有的充电技术难以满足人们对远距离传输、安全可靠的充电技术的追求。

发明内容

本发明提供一种基于太阳能电池阵的无线充电功率控制电路、方法以及系统，在太阳能电池阵与无线充电单元之间设置开关管和二极管，通过控制开关管的导通状态控制供电的太阳能电池阵的数量，解决了充电功率不可控的问题，实现了对蓄电池的可靠充电。

第一方面，本发明实施例提供一种基于太阳能电池阵的无线充电功率控制电路，包括：充电电路、母线电容、电压传感器以及电流传感器，所述充电电路包括N个充电子电路，且各个充电子电路的输出端连接，每个充电子电路包括太阳能电池阵、开关管控制电路、开关管、第一二极管和第二二极管，N为正整数；

其中，所述充电电路与无线充电单元连接，所述充电电路用于为无线充电单元供电；

所述母线电容设置于所述充电电路与无线充电单元之间，所述母线电容用于对所述无线充电单元输入能量进行缓冲，以保持所述充电电路输出电压稳定；

所述电压传感器，用于检测所述充电电路的输出电压值；

所述电流传感器，用于检测所述充电电路的输出电流值；

所述太阳能电池阵与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极连接；

所述开关管的源极接地，所述开关管的漏极与所述第一二极管的负极和所述第二二极管的正极连接，所述开关管的栅极与所述开关管控制电路的电压输出端连接，所述开关管用于在所述开关管控制电路的控制下控制所述充电电路为无线充电单元供电；

所述开关管控制电路，用于根据模式控制信号、所述充电电路的输出电压值以及所述充电电路的输出电流值向所述开关管的栅极输出电压控制信号。

可选实施例中，所述开关管控制电路包括：最大功率点跟踪模块、分流控制模块、第一与门电路、第二与门电路、非门电路、或门电路以及驱动模块；

所述驱动模块的输入端与所述或门电路的输出端连接，所述驱动模块的输出端为所述开关管控制电路的电压输出端；

所述或门电路包括三个输入端和一个输出端，所述或门电路的第一输入端与第一模式控制信号发射端连接，所述或门电路的第二输入端与所述第一与门电路的输出端连接，所述或门电路的第三输入端与所述第二与门电路输出端连接，所述或门电路的输出端与所述驱动模块输入端连接；

所述第一与门电路包括两个输入端和一个输出端，所述第一与门电路的一个输入端与所述最大功率点跟踪模块的输出端连接，所述第一与门电路的另一个输入端与所述第二模式控制信号发射端连接，所述第一与门电路的输出端与所述或门电路的第二输入端连接；

所述第二与门电路包括两个输入端和一个输出端，所述第二与门电路的一个输入端与所述非门电路的输出端连接，所述第二与门电路的另一个输入端与所述分流控制模块的输出端连接，所述第二与门电路的输出端与所述或门电路的第三输入端连接；

所述非门电路的输入端与第二模式控制信号发射端连接，所述非门电路的输出端与所述第二与门电路的一个输入端连接；

所述最大功率点跟踪模块的输出端与所述第一与门电路的一个输入端连接，所述最大功率点跟踪模块用于控制所述无线充电功率控制电路以最大功率跟踪模式运行；

所述分流控制模块的输出端与所述第二与门电路的一个输入端连接，所述分流控制模块用于控制所述无线充电功率控制电路以分流控制模式运行。

进一步地，所述最大功率点跟踪模块包括最大功率点跟踪控制器和第一比较器；

所述最大功率点跟踪控制器的输出端与所述第一比较器的正输入端连接，所述最大功率点跟踪控制器用于实时检测太阳能电池阵的输出功率输出相应的模拟形式的控制信号，并通过控制开关管使得太阳电池阵始终工作于最大功率点附近；

所述第一比较器的正输入端与所述最大功率点跟踪控制器的输出端连接，所述第一比较器的负输入端接入锯齿波，所述第一比较器的输出端与所述第一与门电路的一个输入端连接，所述第一比较器用于将最大功率点控制器输出的模拟形式的控制信号转化为固定频率的脉宽调制控制信号。

进一步地，所述分流控制模块包括计算组件、PI控制器、限幅器和第二比较器；

所述计算组件的输出端与所述PI控制器的输入端连接，所述计算组件用于计算蓄电池两端电压值和预设基准电压值之间的误差值；

所述PI控制器的输入端与所述计算组件的输出端连接，所述PI控制器的输出端与所述限幅器的输入端连接，所述PI控制器用于根据所述蓄电池两端电压值和预设基准电压值之间的误差值对预设基准电压进行调节；

所述限幅器的输入端与所述PI控制器的输出端连接，所述限幅器的输出端与所述第二比较器的正输入端连接，所述限幅器用于对调节后的预设基准电压进行限幅处理，输出模拟形式的控制信号；

所述第二比较器的正输入端与所述限幅器的输出端连接，所述第二比较器的负输入端接入锯齿波，所述第二比较器的输出端与所述第二与门电路的一个输入端连接，所述第二比较器用于将所述限幅器输出的模拟形式的控制信号转化为固定频率的脉宽调制控制信号。

可选实施例中，所述开关管为增强型N沟道MOSFET。

第二方面，本发明实施例提供无线充电功率控制方法，应用于第一方面任一项所述的无线充电功率控制电路，所述方法包括：

利用所述开关管控制电路获取第一模式控制信号和第二模式控制信号，并根据所述第一模式控制信号和第二模式控制信号确定所述无线充电功率控制电路的工作模式，其中，所述工作模式包括停止模式、最大功率跟踪控制模式和分流控制模式；

若所述工作模式为停止模式，则控制所述开关管控制电路控制所述开关管处于导通状态，控制所述第二二极管断开，所述充电电路停止为无线充电单元供电；

若所述工作模式为最大功率跟踪模式，则控制所述开关管控制电路根据所述充电电路的输出电压值以及输出电流值向所述开关管的栅极输出电压控制信号，所述充电电路在所述开关管的控制下为无线充电单元供电；

若所述工作模式为分流控制模式，则控制所述开关管控制电路根据蓄电池两端电压值向所述开关管的栅极输出电压控制信号，所述充电电路在所述开关管的控制下为无线充电单元供电。

可选实施例中，所述根据所述第一模式控制信号和第二模式控制信号确定所述无线充电功率控制电路的工作模式，包括：

若所述第一模式控制信号为高电平信号，则确定所述无线充电功率控制电路的工作模式为停止模式；

或者，

若所述第一模式控制信号为低电平信号且所述第二模式控制信号为高电平信号，则确定所述无线充电功率控制电路的工作模式为最大功率跟踪模式；

或者，

若所述第一模式控制信号为低电平信号且所述第二模式控制信号为低电平信号，则确定所述无线充电功率控制电路的工作模式为分流控制模式。

可选实施例中，所述控制所述开关管控制电路根据所述充电电路的输出电压值以及输出电流值向所述开关管的栅极输出电压控制信号，包括：

利用所述最大功率点跟踪模块根据所述充电电路的输出电压值以及输出电流值计算输出功率，并通过控制开关管使得太阳电池阵始终工作于最大功率点附近，并向所述第一比较器输出相应的模拟形式的控制信号；

通过所述第一比较器将最大功率点控制器输出的模拟形式的控制信号转化为固定频率的脉宽调制控制信号；

利用所述第一与门电路判断所述脉宽调制控制信号是否为高电平信号，并根据判断结果输出第一与门电平信号；

利用所述或门电路判断所述第一与门电平信号是否为高电平信号，并根据判断结果输出相应的或门电平信号；

控制所述驱动模块根据所述或门电平信号向所述开关管的栅极输出电压控制信号，以控制所述开关管的导通状态。

可选实施例中，所述控制所述开关管控制电路根据蓄电池两端电压值向所述开关管的栅极输出电压控制信号，包括：

利用所述计算组件计算蓄电池两端电压值和预设基准电压值之间的误差值；

利用所述PI控制器根据所述蓄电池两端电压值和预设基准电压值之间的误差值对预设基准电压进行调节；

利用所述限幅器对调节后的预设基准电压进行限幅处理，输出模拟形式的控制信号；

通过所述第二比较器将所述限幅器输出的模拟形式的控制信号转化为固定频率的脉宽调制控制信号；

利用所述第二与门电路判断所述脉宽调制控制信号是否为高电平信号，并根据判断结果输出第二与门电平信号；

利用所述或门电路判断所述第二与门电平信号是否为高电平信号，并根据判断结果输出相应的或门电平信号；

控制所述驱动模块根据所述或门电平信号向所述开关管的栅极输出电压控制信号，以控制所述开关管的导通状态。

第三方面，本发明实施例提供一种无线充电系统，包括第一方面任一项所述的无线充电功率控制电路以及无线充电单元；

所述无线充电单元包括发射级逆变电路、驱动电路、时钟发生器、发射级补偿网络、发射线圈、接收线圈、接收级补偿网络、接收级整流滤波电路。

本发明提供一种基于太阳能电池阵的无线充电功率控制电路、方法以及系统，包括：充电电路、母线电容、电压传感器以及电流传感器，所述充电电路包括N个充电子电路，且各个充电子电路的输出端连接，每个充电子电路包括太阳能电池阵、开关管控制电路、开关管、第一二极管和第二二极管，N为正整数；其中，所述充电电路用于为无线充电单元供电；所述母线电容用于对所述无线充电单元输入能量进行缓冲，以保持所述充电电路输出电压稳定；所述电压传感器用于检测所述充电电路的输出电压值；所述电流传感器用于检测所述充电电路的输出电流值；所述太阳能电池阵与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极连接；所述开关管用于在所述开关管控制电路的控制下控制所述充电电路为无线充电单元供电；所述开关管控制电路用于根据模式控制信号、所述充电电路的输出电压值以及所述充电电路的输出电流值向所述开关管的栅极输出电压控制信号。本发明提供的方案，在太阳能电池阵与无线充电单元之间设置开关管和二极管，并利用开关管控制电路控制开关管的导通状态，从而控制供电的太阳能电池阵的数量，解决了充电功率不可控的问题，实现了对蓄电池的可靠充电。

应当理解，上述发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本公开实施例提供的一种基于太阳能电池阵的无线充电功率控制电路实施例一的结构示意图；

图2为本公开实施例提供的一种开关管控制电路的结构示意图；

图3为本公开实施例提供的最大功率点跟踪模块的结构示意图；

图4为本公开实施例提供的分流控制模块的结构示意图；

图5为本公开实施例提供的一种无线充电功率控制方法的流程图；

图6为本公开实施例提供的一种无线充电系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。

随着能源问题的日益突出，人们一直在探索一种清洁可再生能源，在满足人类能源需求的同时，减少对生态环境的污染。在各种新型能源中，太阳能由于来源广泛、无污染，成为理想的能源。

现有的有线充电技术是一种接触式充电，通过充电线连接电源和蓄电池，对蓄电池进行充电，由于蓄电池与电源相连，难以灵活移动，且充电线在使用过程中容易发生磨损，导致安全隐患，另外，充电功率也是不可控的。

因此，现有的充电技术难以满足人们对远距离传输、安全可靠的充电技术的追求。

针对这些问题，发明人研究发现，可以不采用有线充电，采用太阳能电池阵和无线充电单元对蓄电池进行充电，在太阳能电池阵与无线充电单元之间设置开关管和二极管，并利用开关管控制电路控制开关管的导通状态，从而控制供电的太阳能电池阵的数量，解决了充电功率不可控的问题，实现了对蓄电池的远距离可靠充电。

下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本公开实施例提供的一种基于太阳能电池阵的无线充电功率控制电路实施例一的结构示意图，如图1所示，基于太阳能电池阵的无线充电功率控制电路1用于向无线充电单元进行供电，一般可以设置在电子设备中，也可以作为外接的充电电路，对此本申请不做限制。本实施例提供的基于太阳能电池阵的无线充电功率控制电路1包括：充电电路11、母线电容12、电压传感器13以及电流传感器14，所述充电电路11包括N个充电子电路，且各个充电子电路的输出端连接，每个充电子电路包括太阳能电池阵111、开关管控制电路112、开关管113、第一二极管114和第二二极管115，N为正整数；

其中，所述充电电路11与无线充电单元连接，所述充电电路11用于为无线充电单元供电；

所述母线电容12设置于所述充电电路11与无线充电单元之间，所述母线电容12用于用于对所述无线充电单元输入能量进行缓冲，以保持输出电压稳定；

所述电压传感器13，用于检测所述充电电路11的输出电压值；

所述电流传感器14，用于检测所述充电电路11的输出电流值；

所述太阳能电池阵111与所述第一二极管114的正极连接，所述第一二极管114的负极与所述第二二极管115的正极连接；

所述开关管113的源极接地，所述开关管113的漏极与所述第一二极管114的负极和所述第二二极管115的正极连接，所述开关管113的栅极与所述开关管控制电路112的电压输出端连接，所述开关管113用于在所述开关管控制电路112的控制下控制所述充电电路11为无线充电单元供电；

所述开关管控制电路112，用于根据模式控制信号、所述充电电路的输出电压值以及所述充电电路的输出电流值向所述开关管113的栅极输出电压控制信号。

其中，母线电容一般分为变频器直流母线电容、逆变器直流母线电容，主要作用是作为支撑电容，即维持母线直流电压的恒定，使其基本保持在一定的稳定值范围。

由于采用太阳能电池阵的无线充电电路的输出功率要可控可调，才能满足实际应用的需要，因此设计一种无线充电功率控制电路，来控制供电的太阳能电池阵的数量，实现输出功率的可控可调。

本实施例中，各开关管控制电路112可以直接向开关管113的栅极输出电压控制信号，控制开关管113的导通状态，或者各开关管控制电路112可以根据模式控制信号、充电电路的输出电压值以及充电电路的输出电流值向开关管113的栅极输出电压控制信号，控制开关管113的导通状态。当开关管113导通时，该开关管对应的充电子电路关断，对外输出电压电压为0V；当开关管113断开时，该开关管对应的充电子电路导通，充电子电路输出特定电压，充电电路11的输出电压为导通的充电子电路的输出电压之和，整个过程中，电压传感器13检测充电电路11的输出电压值，电流传感器14检测充电电路11的输出电流值，母线电容12对充电电路11的输出电压进行调节，向无线充电单元输出稳定的直流输出电压。

需要说明的是，所述开关管可以为增强型N沟道MOSFET。

本公开实施例提供了一种基于太阳能电池阵的无线充电功率控制电路，包括：充电电路、母线电容、电压传感器以及电流传感器，所述充电电路包括N个充电子电路，且各个充电子电路的输出端连接，每个充电子电路包括太阳能电池阵、开关管控制电路、开关管、第一二极管和第二二极管，N为正整数；其中，所述充电电路与无线充电单元连接，用于为无线充电单元供电；所述母线电容设置于所述充电电路与无线充电单元之间，用于对所述无线充电单元输入能量进行缓冲，以保持输出电压稳定；所述电压传感器，用于检测所述充电电路的输出电压值；所述电流传感器，用于检测所述充电电路的输出电流值；所述太阳能电池阵与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极连接；所述开关管的源极接地，所述开关管的漏极与所述第一二极管的负极和所述第二二极管的正极连接，所述开关管的栅极与所述开关管控制电路的电压输出端连接，用于在所述开关管控制电路的控制下控制所述充电电路为无线充电单元供电；所述开关管控制电路，用于根据模式控制信号、所述充电电路的输出电压值以及所述充电电路的输出电流值向所述开关管的栅极输出电压控制信号。本实施例提供的基于太阳能电池阵的无线充电功率控制电路，在太阳能电池阵的基础上设置开关管和二极管，并利用开关管控制电路控制开关管的导通状态，从而控制供电的太阳能电池阵的数量，解决了充电功率不可控的问题，实现了对蓄电池的可靠充电。

在上述实施例的基础上，开关管控制电路112是整个无线充电功率控制电路1的核心部分，开关管控制电路112由多种器件组成，使得该电路可以通过控制开关管113的导通状态来控制整个无线充电功率控制电路1的输出功率，具体地，图2为本公开实施例提供的一种开关管控制电路的结构示意图，如图2所示，开关管控制电路112包括：最大功率点跟踪模块1121、分流控制模块1122、第一与门电路1123、第二与门电路1124、非门电路1125、或门电路1126以及驱动模块1127；

所述驱动模块1127的输入端与所述或门电路1126的输出端连接，所述驱动模块1127的输出端为所述开关管控制电路112的电压输出端；

所述或门电路1126包括三个输入端和一个输出端，所述或门电路1126的第一输入端与第一模式控制信号发射端连接，所述或门电路1126的第二输入端与所述第一与门电路1123的输出端连接，所述或门电路1126的第三输入端与所述第二与门电路1124输出端连接，所述或门电路1126的输出端与所述驱动模块1127输入端连接；

所述第一与门电路1123包括两个输入端和一个输出端，所述第一与门电路1123的一个输入端与所述最大功率点跟踪模块1121的输出端连接，所述第一与门电路1123的另一个输入端与所述第二模式控制信号发射端连接，所述第一与门电路1123的输出端与所述或门电路1126的第二输入端连接；

所述第二与门电路1124包括两个输入端和一个输出端，所述第二与门电路1124的一个输入端与所述非门电路1125的输出端连接，所述第二与门电路1124的另一个输入端与所述分流控制模块1122的输出端连接，所述第二与门电路1124的输出端与所述或门电路1126的第三输入端连接；

所述非门电路1125的输入端与第二模式控制信号发射端连接，所述非门电路1125的输出端与所述第二与门电路1124的一个输入端连接；

所述最大功率点跟踪模块1121的输出端与所述第一与门电路1123的一个输入端连接，所述最大功率点跟踪模块1121用于控制所述无线充电功率控制电路以最大功率跟踪模式运行；

所述分流控制模块1122的输出端与所述第二与门电路1124的一个输入端连接，所述分流控制模块1122用于控制所述无线充电功率控制电路以分流控制模式运行。

其中，或门，又称或电路、逻辑和电路。具有“或”逻辑关系的电路叫做或门。或门有多个输入端，一个输出端，只要输入中有一个为高电平时(逻辑“1”)，输出就为高电平(逻辑“1”)；只有当所有的输入全为低电平(逻辑“0”)时，输出才为低电平(逻辑“0”)。与门，又称与电路、逻辑积、逻辑与电路。与门有多个输入端，一个输出端。当所有的输入同时为高电平(逻辑1)时，输出才为高电平，否则输出为低电平(逻辑0)。非门，又称非电路、反相器、倒相器、逻辑否定电路，简称非门，是逻辑电路的基本单元。非门有一个输入和一个输出端。当其输入端为高电平(逻辑1)时输出端为低电平(逻辑0)，当其输入端为低电平时输出端为高电平。

本实施例中，无线充电功率控制电路1根据第一模式控制信号和第二模式控制信号进入不同的工作模式，其中，工作模式包括停止模式、最大功率跟踪模式和分流控制模式，或门电路1126在不同的工作模式下，根据输入端接收的电平信号输出相应的电平信号对驱动模块1127进行驱动，以使驱动模块1127向开关管113输出电压控制信号。

当无线充电功率控制电路1进入停止模式，最大功率点跟踪模块1121和分流控制模块1122不发挥作用，无线充电功率控制电路1输出电压为0V，即不对蓄电池组进行充电。

当无线充电功率控制电路1进入最大功率跟踪模式，或门电路1126三个输入端中的第一输入端和第三输入端的输入为低电平，或门电路1126的输出取决于最大功率点跟踪模块1121的输出，在一种可能的实施方式中，为了实现最大功率跟踪模式，图3为本公开实施例提供的最大功率点跟踪模块1121的结构示意图，如图3所示，所述最大功率点跟踪模块1121包括最大功率点跟踪控制器和第一比较器；所述最大功率点跟踪控制器的输出端与所述第一比较器的正输入端连接，所述最大功率点跟踪控制器用于实时检测太阳能电池阵的输出功率输出相应的模拟形式的控制信号，并通过控制开关管使得太阳电池阵始终工作于最大功率点附近；所述第一比较器的正输入端与所述最大功率点跟踪控制器的输出端连接，所述第一比较器的输出端与所述第一与门电路的一个输入端连接，所述第一比较器用于将最大功率点控制器输出的模拟形式的控制信号转化为固定频率的脉宽调制控制信号。

其中，最大功率点跟踪控制器是一种通过调节电气模组的工作状态，使光伏板能够输出更多电能的电气系统，能够将太阳能电池板发出的直流电有效地贮存在蓄电池中。

本实施例中，各最大功率点跟踪控制器根据充电电路的输出电压值和电流值计算输出功率，并跟踪最大输出功率，输出最大电压值，各第一比较器根据最大电压值和预设参考电压值进行比对处理，并根据比对结果向相应的或门电路输出电平信号，控制或门电路输出相应的电平信号。

当无线充电功率控制电路1进入分流控制模式，或门电路1126三个输入端中的第一输入端和第二输入端的输入为低电平，或门电路1126的输出取决于分流控制模块1122的输出，在一种可能的实施方式中，为了实现分流控制模式，图4为本公开实施例提供的分流控制模块1122的结构示意图，如图4所示，所述分流控制模块1122包括计算组件、PI控制器、限幅器和第二比较器；所述计算组件的输出端与所述PI控制器的输入端连接，所述计算组件用于计算蓄电池两端电压值和预设基准电压值之间的误差值；所述PI控制器的输入端与所述计算组件的输出端连接，所述PI控制器的输出端与所述限幅器的输入端连接，所述PI控制器用于根据所述蓄电池两端电压值和预设基准电压值之间的误差值对预设基准电压进行调节；所述限幅器的输入端与所述PI控制器的输出端连接，所述限幅器的输出端与所述第二比较器的正输入端连接，所述限幅器用于对调节后的预设基准电压进行限幅处理，输出模拟形式的控制信号；所述第二比较器的正输入端与所述限幅器的输出端连接，所述第二比较器的负输入端接入锯齿波，所述第二比较器的输出端与所述第二与门电路的一个输入端连接，所述第二比较器用于将所述限幅器输出的模拟形式的控制信号转化为固定频率的脉宽调制控制信号。

本实施例中，各计算组件根据蓄电池两端电压值和预设基准电压值计算电压差值，各PI控制器根据所述电压差值对预设基准电压进行调节，输出调节后的基准电压，各限幅器对所述调节后的基准电压进行限幅处理，输出最终基准电压，各第二比较器根据所述最终基准电压值和预设参考电压值向相应的或门电路输出电平信号，控制或门电路输出相应的电平信号。

图5为本公开实施例提供的一种无线充电功率控制方法的流程图，应用于如前述实施例所述的无线充电功率控制电路，如图5所示，所述方法包括：

S1、利用所述开关管控制电路获取第一模式控制信号和第二模式控制信号，并根据所述第一模式控制信号和第二模式控制信号确定所述无线充电功率控制电路的工作模式，其中，所述工作模式包括停止模式、最大功率跟踪控制模式和分流控制模式。

本实施例中，根据第一模式控制信号和第二模式控制信号确定无线充电功率控制电路的工作模式，第一模式控制信号和第二模式控制信号可以为高电平信号，也可以为低电平信号，二者共同作用确定无线充电功率控制电路的工作模式。

具体来说，确定无线充电功率控制电路的工作模式主要有以下三种情况：若所述第一模式控制信号为高电平信号，则确定所述无线充电功率控制电路的工作模式为停止模式；或者，若所述第一模式控制信号为低电平信号且所述第二模式控制信号为高电平信号，则确定所述无线充电功率控制电路的工作模式为最大功率跟踪模式；或者，若所述第一模式控制信号为低电平信号且所述第二模式控制信号为低电平信号，则确定所述无线充电功率控制电路的工作模式为分流控制模式。

S2、若所述工作模式为停止模式，则控制所述开关管控制电路控制所述开关管处于导通状态，控制所述第二二极管断开，所述充电电路停止为无线充电单元供电。

本实施例中，若所述工作模式为停止模式，则开关管处于导通状态，第二二极管的正极通过开关管接地，第二二极管的正极电压低于负极电压，第二二极管断开，各充电子电路停止向外输出电能。

S3、若所述工作模式为最大功率跟踪模式，则控制所述开关管控制电路根据所述充电电路的输出电压值以及输出电流值向所述开关管的栅极输出电压控制信号，所述充电电路在所述开关管的控制下为无线充电单元供电。

本实施例中，若所述工作模式为最大功率跟踪模式，则各开关管控制电路根据充电电路的输出电压值和电流值计算输出功率，并跟踪最大输出功率，得到最大电压值，各开关管控制电路根据最大电压值向开关管的栅极输出电压控制信号，控制开关管根据电压控制信号导通或断开，从而控制供电的太阳能电池阵的数量，使无线充电功率控制电路以最大功率输出对蓄电池充电。

在一种可能的实施方式中，控制所述开关管控制电路根据所述充电电路的输出电压值以及输出电流值向所述开关管的栅极输出电压控制信号，具体包括：利用所述最大功率点跟踪模块根据所述充电电路的输出电压值以及输出电流值计算输出功率，并通过控制开关管使得太阳电池阵始终工作于最大功率点附近，并向所述第一比较器输出相应的模拟形式的控制信号；通过所述第一比较器将最大功率点控制器输出的模拟形式的控制信号转化为固定频率的脉宽调制控制信号；利用所述第一与门电路判断所述脉宽调制控制信号是否为高电平信号，并根据判断结果输出第一与门电平信号；利用所述或门电路判断所述第一与门电平信号是否为高电平信号，并根据判断结果输出相应的或门电平信号；控制所述驱动模块根据所述或门电平信号向所述开关管的栅极输出电压控制信号，以控制所述开关管的导通状态。

S4、若所述工作模式为分流控制模式，则控制所述开关管控制电路根据蓄电池两端电压值向所述开关管的栅极输出电压控制信号，所述充电电路在所述开关管的控制下为无线充电单元供电。

本实施例中，若所述工作模式为分流控制模式，则各开关管控制电路根据蓄电池两端电压值输出最终基准电压，各开关管控制电路根据最终基准电压值向开关管的栅极输出电压控制信号，控制开关管根据电压控制信号导通或断开，从而控制供电的太阳能电池阵的数量，使无线充电功率控制电路以基准电压输出对蓄电池充电。

在一种可能的实施方式中，控制所述开关管控制电路根据蓄电池两端电压值向所述开关管的栅极输出电压控制信号，具体包括：利用所述计算组件计算蓄电池两端电压值和预设基准电压值之间的误差值；利用所述PI控制器根据所述蓄电池两端电压值和预设基准电压值之间的误差值对预设基准电压进行调节；利用所述限幅器对调节后的预设基准电压进行限幅处理，输出模拟形式的控制信号；通过所述第二比较器将所述限幅器输出的模拟形式的控制信号转化为固定频率的脉宽调制控制信号；利用所述第二与门电路判断所述脉宽调制控制信号是否为高电平信号，并根据判断结果输出第二与门电平信号；利用所述或门电路判断所述第二与门电平信号是否为高电平信号，并根据判断结果输出相应的或门电平信号；控制所述驱动模块根据所述或门电平信号向所述开关管的栅极输出电压控制信号，以控制所述开关管的导通状态。

本公开实施例提供了一种无线充电功率控制方法，利用所述开关管控制电路获取第一模式控制信号和第二模式控制信号，并根据所述第一模式控制信号和第二模式控制信号确定所述无线充电功率控制电路的工作模式，其中，所述工作模式包括停止模式、最大功率跟踪控制模式和分流控制模式；若所述工作模式为停止模式，则控制所述开关管控制电路控制所述开关管处于导通状态，控制所述第二二极管断开，所述充电电路停止为无线充电单元供电；若所述工作模式为最大功率跟踪模式，则控制所述开关管控制电路根据所述充电电路的输出电压值以及输出电流值向所述开关管的栅极输出电压控制信号，所述充电电路在所述开关管的控制下为无线充电单元供电；若所述工作模式为分流控制模式，则控制所述开关管控制电路根据蓄电池两端电压值向所述开关管的栅极输出电压控制信号，所述充电电路在所述开关管的控制下为无线充电单元供电。本实施例提供的无线充电功率控制方法，根据第一模式控制信号和第二模式控制信号确定无线充电功率控制电路的工作模式，开关管控制电路在不同的工作模式下控制开关管的导通状态，从而控制供电的太阳能电池阵的数量，解决了充电功率不可控的问题，实现了对蓄电池的可靠充电。

图6为本公开实施例提供的一种无线充电系统的结构示意图，如图6所示，本实施例的无线充电系统20包括：无线充电功率控制电路210以及无线充电单元220，无线充电功率控制电路210可以为上述实施例中任一无线充电功率控制电路。

所述无线充电单元220包括发射级逆变电路2201、驱动电路2202、时钟发生器2203、发射级补偿网络2204、发射线圈2205、接收线圈2206、接收级补偿网络2207、接收级整流滤波电路2208。

本实施例中，无线充电功率控制电路210具体实现过程和技术原理请参见前面实施例中的相关描述，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些端口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以本发明权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于太阳能电池阵的无线充电功率控制电路，其特征在于，包括：充电电路、母线电容、电压传感器以及电流传感器，所述充电电路包括N个充电子电路，且各个充电子电路的输出端连接，每个充电子电路包括太阳能电池阵、开关管控制电路、开关管、第一二极管和第二二极管，N为正整数；

其中，所述充电电路与无线充电单元连接，所述充电电路用于为无线充电单元供电；

所述母线电容设置于所述充电电路与无线充电单元之间，所述母线电容用于对所述无线充电单元输入能量进行缓冲，以保持所述充电电路输出电压稳定；

所述电压传感器，用于检测所述充电电路的输出电压值；

所述电流传感器，用于检测所述充电电路的输出电流值；

所述太阳能电池阵与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极连接；

所述开关管的源极接地，所述开关管的漏极与所述第一二极管的负极和所述第二二极管的正极连接，所述开关管的栅极与所述开关管控制电路的电压输出端连接，所述开关管用于在所述开关管控制电路的控制下控制所述充电电路为无线充电单元供电；

所述开关管控制电路，用于根据模式控制信号、所述充电电路的输出电压值以及所述充电电路的输出电流值向所述开关管的栅极输出电压控制信号。

2.根据权利要求1所述的无线充电功率控制电路，其特征在于，所述开关管控制电路包括：最大功率点跟踪模块、分流控制模块、第一与门电路、第二与门电路、非门电路、或门电路以及驱动模块；

所述驱动模块的输入端与所述或门电路的输出端连接，所述驱动模块的输出端为所述开关管控制电路的电压输出端；

所述或门电路包括三个输入端和一个输出端，所述或门电路的第一输入端与第一模式控制信号发射端连接，所述或门电路的第二输入端与所述第一与门电路的输出端连接，所述或门电路的第三输入端与所述第二与门电路输出端连接，所述或门电路的输出端与所述驱动模块输入端连接；

所述第一与门电路包括两个输入端和一个输出端，所述第一与门电路的一个输入端与所述最大功率点跟踪模块的输出端连接，所述第一与门电路的另一个输入端与所述第二模式控制信号发射端连接，所述第一与门电路的输出端与所述或门电路的第二输入端连接；

所述第二与门电路包括两个输入端和一个输出端，所述第二与门电路的一个输入端与所述非门电路的输出端连接，所述第二与门电路的另一个输入端与所述分流控制模块的输出端连接，所述第二与门电路的输出端与所述或门电路的第三输入端连接；

所述非门电路的输入端与第二模式控制信号发射端连接，所述非门电路的输出端与所述第二与门电路的一个输入端连接；

所述最大功率点跟踪模块的输出端与所述第一与门电路的一个输入端连接，所述最大功率点跟踪模块用于控制所述无线充电功率控制电路以最大功率跟踪模式运行；

所述分流控制模块的输出端与所述第二与门电路的一个输入端连接，所述分流控制模块用于控制所述无线充电功率控制电路以分流控制模式运行。

3.根据权利要求2所述的无线充电功率控制电路，其特征在于，所述最大功率点跟踪模块包括最大功率点跟踪控制器和第一比较器；

所述最大功率点跟踪控制器的输出端与所述第一比较器的正输入端连接，所述最大功率点跟踪控制器用于实时检测太阳能电池阵的输出功率输出相应的模拟形式的控制信号，并通过控制开关管使得太阳电池阵始终工作于最大功率点附近；

所述第一比较器的正输入端与所述最大功率点跟踪控制器的输出端连接，所述第一比较器的负输入端接入锯齿波，所述第一比较器的输出端与所述第一与门电路的一个输入端连接，所述第一比较器用于将最大功率点控制器输出的模拟形式的控制信号转化为固定频率的脉宽调制控制信号。

4.根据权利要求2所述的无线充电功率控制电路，其特征在于，所述分流控制模块包括计算组件、PI控制器、限幅器和第二比较器；

所述计算组件的输出端与所述PI控制器的输入端连接，所述计算组件用于计算蓄电池两端电压值和预设基准电压值之间的误差值；

所述PI控制器的输入端与所述计算组件的输出端连接，所述PI控制器的输出端与所述限幅器的输入端连接，所述PI控制器用于根据所述蓄电池两端电压值和预设基准电压值之间的误差值对预设基准电压进行调节；

所述限幅器的输入端与所述PI控制器的输出端连接，所述限幅器的输出端与所述第二比较器的正输入端连接，所述限幅器用于对调节后的预设基准电压进行限幅处理，输出模拟形式的控制信号；

所述第二比较器的正输入端与所述限幅器的输出端连接，所述第二比较器的负输入端接入锯齿波，所述第二比较器的输出端与所述第二与门电路的一个输入端连接，所述第二比较器用于将所述限幅器输出的模拟形式的控制信号转化为固定频率的脉宽调制控制信号。

5.根据权利要求1-4任一项所述的无线充电功率控制电路，其特征在于，所述开关管为增强型N沟道MOSFET。

6.一种无线充电功率控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-4任一项所述的无线充电功率控制电路，所述方法包括：

利用所述开关管控制电路获取第一模式控制信号和第二模式控制信号，并根据所述第一模式控制信号和第二模式控制信号确定所述无线充电功率控制电路的工作模式，其中，所述工作模式包括停止模式、最大功率跟踪控制模式和分流控制模式；

若所述工作模式为停止模式，则控制所述开关管控制电路控制所述开关管处于导通状态，控制所述第二二极管断开，所述充电电路停止为无线充电单元供电；

若所述工作模式为最大功率跟踪模式，则控制所述开关管控制电路根据所述充电电路的输出电压值以及输出电流值向所述开关管的栅极输出电压控制信号，所述充电电路在所述开关管的控制下为无线充电单元供电；

若所述工作模式为分流控制模式，则控制所述开关管控制电路根据蓄电池两端电压值向所述开关管的栅极输出电压控制信号，所述充电电路在所述开关管的控制下为无线充电单元供电。

7.根据权利要求6所述的无线充电功率控制方法，其特征在于，所述根据所述第一模式控制信号和第二模式控制信号确定所述无线充电功率控制电路的工作模式，包括：

若所述第一模式控制信号为高电平信号，则确定所述无线充电功率控制电路的工作模式为停止模式；

或者，

若所述第一模式控制信号为低电平信号且所述第二模式控制信号为高电平信号，则确定所述无线充电功率控制电路的工作模式为最大功率跟踪模式；

或者，

若所述第一模式控制信号为低电平信号且所述第二模式控制信号为低电平信号，则确定所述无线充电功率控制电路的工作模式为分流控制模式。

8.根据权利要求6所述的无线充电功率控制方法，其特征在于，所述控制所述开关管控制电路根据所述充电电路的输出电压值以及输出电流值向所述开关管的栅极输出电压控制信号，包括：

利用所述最大功率点跟踪模块根据所述充电电路的输出电压值以及输出电流值计算输出功率，并通过控制开关管使得太阳电池阵始终工作于最大功率点附近，并向所述第一比较器输出相应的模拟形式的控制信号；

通过所述第一比较器将最大功率点控制器输出的模拟形式的控制信号转化为固定频率的脉宽调制控制信号；

利用所述第一与门电路判断所述脉宽调制控制信号是否为高电平信号，并根据判断结果输出第一与门电平信号；

利用所述或门电路判断所述第一与门电平信号是否为高电平信号，并根据判断结果输出相应的或门电平信号；

控制所述驱动模块根据所述或门电平信号向所述开关管的栅极输出电压控制信号，以控制所述开关管的导通状态。

9.根据权利要求6所述的无线充电功率控制方法，其特征在于，所述控制所述开关管控制电路根据蓄电池两端电压值向所述开关管的栅极输出电压控制信号，包括：

利用所述计算组件计算蓄电池两端电压值和预设基准电压值之间的误差值；

利用所述PI控制器根据所述蓄电池两端电压值和预设基准电压值之间的误差值对预设基准电压进行调节；

利用所述限幅器对调节后的预设基准电压进行限幅处理，输出模拟形式的控制信号；

通过所述第二比较器将所述限幅器输出的模拟形式的控制信号转化为固定频率的脉宽调制控制信号；

利用所述第二与门电路判断所述脉宽调制控制信号是否为高电平信号，并根据判断结果输出第二与门电平信号；

利用所述或门电路判断所述第二与门电平信号是否为高电平信号，并根据判断结果输出相应的或门电平信号；

控制所述驱动模块根据所述或门电平信号向所述开关管的栅极输出电压控制信号，以控制所述开关管的导通状态。

10.一种无线充电系统，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的无线充电功率控制电路以及无线充电单元；

所述无线充电单元包括发射级逆变电路、驱动电路、时钟发生器、发射级补偿网络、发射线圈、接收线圈、接收级补偿网络、接收级整流滤波电路。

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