[發(fā)明專利]一種無線充電控制方法及無線充電系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111740504B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設計）人: 李聃;孫延鴿;孔燦燦
• 申請（專利權）人: 青島魯渝能源科技有限公司
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H02J50/80;H02J7/00
• 代理公司: 青島清泰聯(lián)信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 李祺

本發(fā)明提出一種無線充電控制方法及無線充電系統(tǒng)，所述控制方法包括無線發(fā)射步驟、無線接收步驟及充電控制步驟，通過一發(fā)射端將電網(wǎng)接入的交流電經(jīng)整流濾波并經(jīng)逆變環(huán)節(jié)產生高頻交流電激勵發(fā)射線圈產生交變電磁場，接收線圈利用磁場耦合作用從所述發(fā)射線圈產生的交變電磁場中拾取能量，并經(jīng)高頻變壓器升壓或降壓后，再經(jīng)整流和濾波轉換成直流電供給負載。發(fā)射端通過雙滯回區(qū)間與頻率調節(jié)和占空比或移相調節(jié)相結合的策略進行無線充電控制，其中，所述雙滯回區(qū)間包括頻率調節(jié)對應的滯回區(qū)間和占空比或移相調節(jié)對應的滯回區(qū)間。采用上述方案的無線充電控制方法及無線充電系統(tǒng)實現(xiàn)了對無線充電過程的穩(wěn)定功率控制，提高了無線充電系統(tǒng)輸出功率的控制精度。

技術領域

本發(fā)明屬于無線充電領域，尤其涉及一種無線充電控制方法及無線充電系統(tǒng)。

背景技術

目前，隨著技術的不斷成熟，移動機器人已經(jīng)廣泛地應用在各行各業(yè)中，用以代替原來人工進行的工作。但是，移動機器人的充電問題一直是一個影響其效能的關鍵制約因素之一。以制造業(yè)廣泛使用的AGV等移動機器人為例，如果采用插電式充電方式，需要有人定期維護，降低了機器人系統(tǒng)的自動化程度。

對于移動機器人的自主充電，傳統(tǒng)的方式采用電極接觸的方式，這種方式存在電火花、容易漏電傷人、電極氧化等等諸多的缺點。為此，采用無線充電技術實現(xiàn)機器人的在線自主充電是一個理想的選擇。無線充電技術具有非接觸、不用插拔、沒有電火花、安全便利等優(yōu)點。

無線電能傳輸系統(tǒng)是接收端和發(fā)射端分離式結構，為實現(xiàn)負載側的恒壓輸出或恒流輸出閉環(huán)控制，接收端采樣的充電電壓信號或充電電流信號，通過無線通信模塊，傳給發(fā)射端的MCU,發(fā)射端的MCU通過調整驅動信號來控制整個充電過程。目前的無線電能傳輸系統(tǒng)一般采用單一頻率調節(jié)輸出增益的方式，這種方式的優(yōu)點是調節(jié)范圍比較寬，控制方法簡單，可以獲得較快的動態(tài)響應速度，但是其缺點是越靠近諧振點的區(qū)域，調節(jié)的增益變化比較陡，很小的頻率變化，就會造成較大的輸出電流的波動。若采用單一占空比控制，也存在調節(jié)范圍比較窄，輸出響應速度也比較慢的問題。

發(fā)明內容

為解決上述的技術問題，提出一種無線充電控制方法及系統(tǒng)，采用通過雙滯回區(qū)間與頻率調節(jié)和調占空比或移相調節(jié)相結合的策略進行無線充電控制，保證輸出平穩(wěn)，提高輸出的精度控制。

一方面，本發(fā)明公開了一種無線充電控制方法，包括如下步驟：

無線發(fā)射步驟，用于通過一發(fā)射端將電網(wǎng)接入的交流電經(jīng)整流濾波并經(jīng)逆變環(huán)節(jié)產生的高頻交流電激勵發(fā)射線圈產生交變電磁場；

無線接收步驟，用于通過一接收端的接收線圈利用磁場耦合作用從所述發(fā)射線圈產生的交變電磁場中拾取能量，并經(jīng)高頻變壓器降壓后，再經(jīng)整流和濾波轉換成直流電供給負載；

充電控制步驟，用于在發(fā)射端通過雙滯回區(qū)間與頻率調節(jié)和占空比或移相調節(jié)相結合的策略進行無線充電控制，其中，所述雙滯回區(qū)間包括頻率調節(jié)對應的滯回區(qū)間和占空比對應的滯回區(qū)間。

優(yōu)選的，所述無線接收步驟進一步包括：采樣反饋步驟，用于采樣傳遞至負載的充電電流或充電電壓，并經(jīng)接收端MCU無線通信發(fā)送至發(fā)射端MCU。

優(yōu)選的，所述充電控制步驟進一步包括：

頻率調節(jié)控制步驟，用于無線充電系統(tǒng)在負載突變的環(huán)節(jié)時，采用頻率調節(jié)對應的滯回區(qū)間結合頻率調節(jié)控制方式進行無線充電控制；

占空比或移相調節(jié)控制步驟，用于無線充電系統(tǒng)負載的充電電流或充電電壓在設定的頻率調節(jié)對應的滯回區(qū)間內時，采用占空比或移相調節(jié)對應的電流滯回區(qū)間結合占空比或移相調節(jié)控制方式進行無線充電控制。

優(yōu)選的，所述充電控制步驟還包括：

獲取預設充電電流A和充電電流I，并計算采樣得到的充電電流I與預設充電電流A的差值△I的步驟，其中，△I＝I﹣A；