CN207859972U - 一种电动汽车无线充电检测电路与电量计量系统 - Google Patents

一种电动汽车无线充电检测电路与电量计量系统 Download PDF

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张瑞丰
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Abstract

本实用新型涉及一种电动汽车无线充电检测电路与电量计量系统，通过控制电流检测电路中的第一开关管的导通，将分流器接入次级电能变换装置输出的正极直流线路上，通过第一电压采集电路检测分流上毫伏级的小电压，将测到的电压与分流器等效的电阻作商，计算出电动汽车进行无线充电的充电电流，再结合检测无线充电的电压，可实现无线充电电量的准确计量。并且，本实用新型的电流检测范围宽，电量测量精确度高，耐强电磁干扰，成本低廉，可实现规模产业化。

Description

一种电动汽车无线充电检测电路与电量计量系统
技术领域
本实用新型属于新能源电动汽车无线电能传输技术领域，具体涉及一种电动汽车无线充电检测电路与电量计量系统。
背景技术
随着国家新能源电动汽车战略的稳步推进，新能源电动汽车迎来了爆发式增长，但受制于充电效率、充电电池的存储能力和充电场地等因素，新能源电动汽车充电难问题也日益突出，无线电能传输方式因为其充电方便、实时安全等优点，是解决充电难问题的技术方案之一。
电动汽车无线充电技术的规模化商用需要配备相应的计量计费系统做支撑，但是无线电能传输电量的计量技术与一般电能计量技术不同，特别是在移动充电的环境下，不仅要面对强电磁辐射干扰，还要面对由于电动汽车的颠簸、晃动以及位置和区域的快速变化而导致充电电压和电流的高频波动，传统直流电表无法对无线传输电量精准计量，例如，市场上常见直流电表对直接接入的电流峰值有局限性，一般在10A以下，如若监控更大的电流需采用直流互感器间接接入方式，直流互感器的精度大多在0.5％-1％之间，且价格昂贵。另外，无线充电站的管理运营还需要满足充电用户的自助管理需求和对充电用户进行安全认证需求等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种电动汽车无线充电检测电路与电量计量系统，用于解决现有技术检测电动汽车无线充电电流不准确的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提出一种电动汽车无线充电检测电路，包括以下电路方案：
电路方案一，包括电流检测电路，电流检测电路设有电流入端口和电流出端口，电流入端口通过第一开关管、分流器连接电流出端口，分流器的两端连接有第一电压采集电路；所述电流入端口、电流出端口用于串接在无线充电接收端的次级电能变换装置输出的正极直流线路上。
电路方案二，在电路方案一的基础上，所述电流入端口还通过第二开关管连接所述电流出端口。
电路方案三，在电路方案一的基础上，还包括电压检测电路，电压检测电路包括运算放大器，运算放大器的正极输入端用于连接所述电流入端口，运算放大器的负极输入端用于连接次级电能变换装置输出的负极直流线路，运算放大器的输出端连接有第二电压采集电路。
电路方案四，在电路方案三的基础上，所述电流出端口和运算放大器的正极输入端之间设有第一电阻，运算放大器的正极输入端通过第二电阻接地；运算放大器的负极输入端通过第三电阻用于连接所述负极直流线路，运算放大器的输出端通过第四电阻连接运算放大器的负极输入端。
电路方案五，在电路方案一的基础上，所述分流器采用金属膜材料。
电路方案六，在电路方案二的基础上，所述第一开关管和第二开关管为MOSFET管，采用可控硅材料。
为解决上述技术问题，本实用新型还提出一种电动汽车无线充电电量计量系统，包括以下系统方案：
系统方案一，包括微控制器、电流检测电路和电压检测电路，电流检测电路设有电流入端口和电流出端口，电流入端口通过第一开关管、分流器连接电流出端口，分流器的两端连接有第一电压采集电路；所述电流入端口、电流出端口用于串接在无线充电接收端的次级电能变换装置输出的正极直流线路上；
所述电压检测电路包括运算放大器，运算放大器的正极输入端用于连接次级电能变换装置输出的正极直流线路，运算放大器的负极输入端用于连接次级电能变换装置输出的负极直流线路，运算放大器的输出端连接有第二电压采集电路；所述微控制器分别采集连接第一电压采集电路和第二电压采集电路，所述微控制器控制连接第一开关管。
系统方案二，在系统方案一的基础上，还包括连接微控制器的温度传感器和/或湿度传感器。
系统方案三，在系统方案一的基础上，所述电流入端口还通过第二开关管连接所述电流出端口，所述微控制器控制连接第二开关管。
系统方案四，在系统方案一的基础上，运算放大器的正极输入端通过第一电阻用于连接所述正极直流线路，运算放大器的正极输入端通过第二电阻接地；运算放大器的负极输入端通过第三电阻用于连接所述负极直流线路，运算放大器的输出端通过第四电阻连接运算放大器的负极输入端。
系统方案五，在系统方案一的基础上，所述分流器采用金属膜材料。
系统方案六，在系统方案三的基础上，所述第一开关管和第二开关管为MOSFET管，采用可控硅材料。
系统方案七、八，分别在系统方案一、二的基础上，还包括连接所述微控制器的通信电路，微控制器用于通过通信电路将电量信息传输至计费管理系统。
本实用新型的有益效果是：
通过控制电流检测电路中的第一开关管的导通，将分流器接入次级电能变换装置输出的正极直流线路上，通过第一电压采集电路检测分流上毫伏级的小电压，将测到的电压与分流器等效的小电阻作商，计算出电动汽车进行无线充电的充电电流，再结合检测无线充电的电压，可实现无线充电电量的准确计量。并且，本实用新型的电流检测范围宽，电量测量精确度高，耐强电磁干扰，成本低廉，可实现大规模产业化。
将第二开关管并联在第一开关管和分流器所在的支路上，在不需要检测分流器的电流时，可控制第二开关管导通、第一开关管断开，旁路分流器，达到降低分流器电能消耗的效果，同时增加分流器的使用寿命。
通过温度传感器和/或湿度传感器检测当前环境的温湿度，并根据当前温湿度情况计算分流器的校正系数，提高电量计算的准确度。
通过通信电路将微控制器计算的电量信息传输到管理系统，保证电量的实时传输。
附图说明
图1是一种电动汽车无线充电电量计量系统的应用示意图；
图2是一种电动汽车无线充电检测电路原理图；
图3是一种计量计费流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。
本实用新型提供了一种用于电动汽车无线充电的电量计量系统，包括微控制器、电流检测电路和电压检测电路。其中，电流检测电路和电压检测电路的原理图如图2所示，电流检测电路设有电流入端口Iin+和电流出端口Iout+，电流入端口Iin+通过第一开关管Q1、分流器RT连接电流出端口Iout+，分流器RT的两端连接有第一电压采集电路AD1。其中，电流入端口Iin+、电流出端口Iout+用于串接在次级电能变换装置输出的正极直流线路上。
电流检测电路的检测原理为：通过控制电流检测电路中的第一开关管Q1的引脚IO1，控制第一开关管Q1导通，将分流器RT接入次级电能变换装置输出的正极直流线路上，当电动汽车进行无线充电时，由次级电能变换装置输出直流电，直流电流过正极直流线路上的分流器时，通过第一电压采集电路检测分流器上毫伏级的小电压，根据欧姆定律，将测到的电压与分流器等效的小电阻R1作商，计算出电动汽车进行无线充电的充电电流，用于计算充电电量。
为了增加分流器的使用寿命，本实施例还设置的第二开关管Q2，如图2所示，将第二开关管Q2并联在第一开关管Q1和分流器RT所在的支路上，在不需要检测分流器RT的电流时，可控制第二开关管Q2导通、第一开关管Q1断开，旁路分流器RT，达到降低分流器电能消耗的效果。控制第一开关管Q1、第二开关管Q2导通的接口IO1、IO2为微控制器的控制接口。
分流器RT优选为高精度、大功率金属膜材料制成，其优点为温变率小、精度高、寿命长；第一开关管Q1、第二开关管Q2均优选为MOSFET管，选用可控硅材料，其优点为响应时间快、带载切换寿命长、可靠度高。
在电压检测电路中，电流出端口Iout+和运算放大器Y的正极输入端之间设有第一电阻R2，运算放大器Y的正极输入端通过第二电阻R4接地GND；运算放大器Y的负极输入端通过第三电阻R3用于连接次级电能变换装置输出的负极直流线路I-，运算放大器Y的输出端通过第四电阻R5连接运算放大器Y的负极输入端，运算放大器Y的输出端还连接有第二电压采集电路AD2。上述第一电阻R2、第二电阻R4、第三电阻R3、第四电阻R5可以是等效电阻，即通过设计的电路等效成的电阻，当然，上述四个电阻也可以是实际的电阻。
电压检测电路的检测原理为：分别将次级电能变换装置输出的正、负极直流线路上的两点作为运算放大器Y的正极输入端和负极输入端，通过设置R2、R3、R4和R5的阻值，设置检测电压的放大倍数，图2中，检测的输出电压与输入电压的关系式为：
式中，Vo为检测的输出电压，(V+-V-)为输入电压，也是实际充电电压。经过上述关系式，将实际充电电压的大电压缩小可检测的小电压。另外，在充电电压正向端V+和充电电压负向端V-取电时，不仅限于图2所示的位置，只要将次级电能变换装置输出的正极直流线路上的一点作为充电电压正向端V+取电点，将次级电能变换装置输出的负极直流线路上的一点作为充电电压负向端V-取电点，第二电压采集电路即能够检测到输入电压，然后按照上述设计的输出电压与输入电压的关系式计算实际充电电压即可。也就是，在上述电压检测电路在设计时，运算放大器的正极输入端用于连接次级电能变换装置输出的正极直流线路，运算放大器的负极输入端用于连接次级电能变换装置输出的负极直流线路。
上述电流检测电路的第一电压采集电路和电压检测电路的第二电压采集电路将采集到的电压值，分别传输给分别采集连接第一电压采集电路和第二电压采集电路的微控制器，如图1所示，微控制器用于根据第一电压采集电路和第二电压采集电路采集的电流值和电压值，计算电动汽车无线充电的电量，计算式如下：
W＝V*I*t*k
式中，W为电动汽车无线充电的电量，V为第二电压采集电路采集的电压值，I为第一电压采集电路采集的电压值与分流器的等效阻值的比值，t为电动汽车无线充电的时间，k为分流器的校正系数，该校正系数可以是设定的常数，但为了提高校正计算电量的准确性，将校正系数k设为变量，使校正系数k根据微控制器当前的检测环境，具体的，例如设置温度传感器和/或湿度传感器，通过微控制器采集连接该温度传感器和/或湿度传感器，采集当前环境的相应温度和湿度，计算校正系数k。
第一电压采集电路AD1、第二电压采集电路AD2分别连接到专用电压采集芯片的两个采集通道，分别采集等效电阻R1上和经过隔离转化直流充电电压信号，其具有采集精度高、采样频率大等优点。
一种用于电动汽车无线充电的电量计量计费系统的应用如图1所示，通过通信电路将微控制器计算的电量信息传输到计费管理系统，保证电量的实时传输。计费管理系统基于云计算技术和移动互联网技术，采用了典型的B/S结构，简化了系统的开发、维护和使用，提供的主要功能包括：数据库服务、Web服务、结算服务、应用服务、报表服务和费用支付功能，充电用户可以浏览器、移动APP或微信公众号的方式进行充电账户的维护管理和充电消费信息查询，系统还支持充电用户使用现金、支付宝、微信和银行卡等方式向充电账户预充资金，系统能够自动采集电量、自动统计、自动结算和消费信息的订阅推送，是无线充电运营的强有力保障。
如图3所示的电量计量系统和计费管理系统的交互工作流程，该流程包括：
步骤1注册请求：当电量计量系统上电工作，其根据自身的配置参数生成签名认证值，在其无线通信单元获取移动IP地址后，向管理系统发起注册请求，消息中包括用户标识和签名认证值；
步骤2鉴权请求：管理系统(即计费管理系统)通过签名认证值判断充电车辆合法性，验证通过后，向计量计费单元发送鉴权请求消息，消息携带随机数；
步骤3鉴权响应：电量计量系统根据随机数和用户秘钥计算认证码，认证通过后，在鉴权响应中将计算认证码返回给管理系统；
步骤4注册响应：管理系统判断计算认证码正确，认为管理系统对电量计量系统认证成功，向电量计量系统返回注册响应；
步骤5充电参数查询，以及步骤6查询响应：电量计量系统注册成功后，向管理系统请求查询充电参数，管理系统将该充电用户的余额、电费费率和充电优惠等参数返回给计量计费单元，然后电量计量系统根据充电电量和充电参数计算消费信息，并定时将充电用户的消费信息在本地Flash暂时缓存；
步骤7充电数据上报，以及步骤8确认上报成功：电量计量系统检测到充电完成后，及时将充电消费信息上报给管理系统，管理系统做好数据的存储和费用结算工作，并返回上报成功消息返回电量计量系统。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (13)

1.一种电动汽车无线充电检测电路，其特征在于，包括电流检测电路，电流检测电路设有电流入端口和电流出端口，电流入端口通过第一开关管、分流器连接电流出端口，分流器的两端连接有第一电压采集电路；所述电流入端口、电流出端口用于串接在无线充电接收端的次级电能变换装置输出的正极直流线路上。
2.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电检测电路，其特征在于，所述电流入端口还通过第二开关管连接所述电流出端口。
3.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电检测电路，其特征在于，还包括电压检测电路，电压检测电路包括运算放大器，运算放大器的正极输入端用于连接所述电流入端口，运算放大器的负极输入端用于连接次级电能变换装置输出的负极直流线路，运算放大器的输出端连接有第二电压采集电路。
4.根据权利要求3所述的电动汽车无线充电检测电路，其特征在于，所述电流出端口和运算放大器的正极输入端之间设有第一电阻，运算放大器的正极输入端通过第二电阻接地；运算放大器的负极输入端通过第三电阻用于连接所述负极直流线路，运算放大器的输出端通过第四电阻连接运算放大器的负极输入端。
5.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电检测电路，其特征在于，所述分流器采用金属膜材料。
6.根据权利要求2所述的电动汽车无线充电检测电路，其特征在于，所述第一开关管和第二开关管为MOSFET管，采用可控硅材料。
7.一种电动汽车无线充电电量计量系统，其特征在于，包括微控制器、电流检测电路和电压检测电路，电流检测电路设有电流入端口和电流出端口，电流入端口通过第一开关管、分流器连接电流出端口，分流器的两端连接有第一电压采集电路；所述电流入端口、电流出端口用于串接在无线充电接收端的次级电能变换装置输出的正极直流线路上；
所述电压检测电路包括运算放大器，运算放大器的正极输入端用于连接次级电能变换装置输出的正极直流线路，运算放大器的负极输入端用于连接次级电能变换装置输出的负极直流线路，运算放大器的输出端连接有第二电压采集电路；所述微控制器分别采集连接第一电压采集电路和第二电压采集电路，所述微控制器控制连接第一开关管。
8.根据权利要求7所述的电动汽车无线充电电量计量系统，其特征在于，还包括连接微控制器的温度传感器和/或湿度传感器。
9.根据权利要求7所述的电动汽车无线充电电量计量系统，其特征在于，所述电流入端口还通过第二开关管连接所述电流出端口，所述微控制器控制连接第二开关管。
10.根据权利要求7所述的电动汽车无线充电电量计量系统，其特征在于，运算放大器的正极输入端通过第一电阻用于连接所述正极直流线路，运算放大器的正极输入端通过第二电阻接地；运算放大器的负极输入端通过第三电阻用于连接所述负极直流线路，运算放大器的输出端通过第四电阻连接运算放大器的负极输入端。
11.根据权利要求7所述的电动汽车无线充电电量计量系统，其特征在于，所述分流器采用金属膜材料。
12.根据权利要求9所述的电动汽车无线充电电量计量系统，其特征在于，所述第一开关管和第二开关管为MOSFET管，采用可控硅材料。
13.根据权利要求7或8所述的电动汽车无线充电电量计量系统，其特征在于，还包括连接所述微控制器的通信电路，微控制器用于通过通信电路将电量信息传输至计费管理系统。
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CN110435450A (zh) * 2019-08-14 2019-11-12 湖北省电力装备有限公司 智能灯杆的电动汽车双向无线充电系统

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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