[發(fā)明專利]一種無(wú)線充電系統(tǒng)恒流恒壓輸出的參數(shù)控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011153515.7
• 申請(qǐng)日: 2020-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN112165183B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王震坡;鄧鈞君;王文博;王碩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J50/12
• 分類號(hào): H02J50/12;H02J7/00;H02M7/5387;H02M1/088
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 張夢(mèng)澤

本發(fā)明公開了一種無(wú)線充電系統(tǒng)恒流恒壓輸出的參數(shù)控制方法及系統(tǒng)。該方法包括：根據(jù)感應(yīng)耦合式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定在恒流模式或恒壓模式下使感應(yīng)耦合式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零相角狀態(tài)的系統(tǒng)參數(shù)關(guān)系；計(jì)算感應(yīng)耦合式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的元件參數(shù)計(jì)算值；根據(jù)元件參數(shù)計(jì)算值，計(jì)算并判斷電壓增益或電流增益，是否滿足增益要求，若滿足增益要求，則調(diào)節(jié)原邊補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的電感值，實(shí)現(xiàn)逆變器軟開關(guān)。采用本發(fā)明的方法及系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電系統(tǒng)恒流及恒壓輸出模式的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了逆變器軟開關(guān)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線充電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種無(wú)線充電系統(tǒng)恒流恒壓輸出的參數(shù)控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無(wú)線充電(Wireless Power Transfer，WPT)技術(shù)由于其便捷、安全等優(yōu)點(diǎn)近年來(lái)受到越來(lái)越多的關(guān)注，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)用植入體、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、水下負(fù)載、電動(dòng)汽車等。作為性能優(yōu)異的儲(chǔ)能單元，鋰離子電池被廣泛用作各種設(shè)備的儲(chǔ)能元件，其經(jīng)典的充電過(guò)程包含恒流充電(Constant current，CC)階段及恒壓充電(Constant Voltage，CV)階段，為了延長(zhǎng)電池的使用壽命，提升充電過(guò)程效率的同時(shí)保證充電安全性，WPT系統(tǒng)需具精確滿足電池充電過(guò)程的電流電壓需求，即具有恒流充電模式及恒壓充電模式。

在WPT系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)恒流充電及恒壓充電主要有有源橋控制，復(fù)合拓?fù)淝袚Q，及定頻切換三種方式。有源橋控制是指針對(duì)WPT系統(tǒng)的原邊或者副邊的有源橋進(jìn)行輸出控制從而調(diào)節(jié)輸出模式，該種控制方式是基于破壞系統(tǒng)的諧振來(lái)實(shí)現(xiàn)模式調(diào)節(jié)的，因此難以實(shí)現(xiàn)逆變器零電壓開關(guān)(Zero voltage switch，ZVS)，其系統(tǒng)效率較低，不適用于大功率場(chǎng)景；復(fù)合拓?fù)淝袚Q是指將具有恒流輸出模式與恒壓輸出模式的拓?fù)浠旌希ㄟ^(guò)開關(guān)控制實(shí)現(xiàn)兩種拓?fù)淝袚Q，從而實(shí)現(xiàn)恒流與恒壓輸出，然而該種方式導(dǎo)致了系統(tǒng)的復(fù)雜程度增加，并且增加了額外的開關(guān)器件，系統(tǒng)的體積、損耗及成本相對(duì)較高；定頻切換方式是指通過(guò)采用高階拓?fù)湓诓煌l率下具有不同輸出模式的電路特性，通過(guò)改變電路的工作頻率實(shí)現(xiàn)恒流和恒壓模式的切換，然而現(xiàn)階段的定頻切換方式由于其分析方法局限性，并未對(duì)電路軟開關(guān)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行深入討論，其系統(tǒng)效率存在一定的優(yōu)化空間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種無(wú)線充電系統(tǒng)恒流恒壓輸出的參數(shù)控制方法及系統(tǒng)，基于感應(yīng)耦合式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)參數(shù)控制，在實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電系統(tǒng)恒流及恒壓輸出模式的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了逆變器軟開關(guān)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種無(wú)線充電系統(tǒng)恒流恒壓輸出的參數(shù)控制方法，所述無(wú)線充電系統(tǒng)恒流恒壓輸出的參數(shù)控制方法基于感應(yīng)耦合式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)；感應(yīng)耦合式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)包括依次連接設(shè)置的逆變器、原邊補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、感應(yīng)耦合變壓器、副邊補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、整流濾波電路和負(fù)載；

所述方法，包括：

獲取所述感應(yīng)耦合變壓器的耦合系數(shù)、發(fā)射線圈的電感和接收線圈的電感；

根據(jù)所述感應(yīng)耦合式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定在恒流模式或恒壓模式時(shí)，使所述感應(yīng)耦合式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零相角狀態(tài)的所述感應(yīng)耦合式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)關(guān)系；

根據(jù)所述系統(tǒng)參數(shù)關(guān)系、所述耦合系數(shù)、所述發(fā)射線圈的電感和所述接收線圈的電感，計(jì)算所述感應(yīng)耦合式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的元件參數(shù)計(jì)算值；

根據(jù)所述元件參數(shù)計(jì)算值，計(jì)算所述感應(yīng)耦合式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的電壓增益或電流增益；

判斷所述感應(yīng)耦合式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的電壓增益或電流增益是否滿足增益要求；若滿足增益要求，則調(diào)節(jié)原邊補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的電感值，實(shí)現(xiàn)逆變器軟開關(guān)；若不滿足增益要求，則更新所述耦合系數(shù)、所述發(fā)射線圈的電感和所述接收線圈的電感，然后返回步驟“根據(jù)所述系統(tǒng)參數(shù)關(guān)系、所述耦合系數(shù)、所述發(fā)射線圈的電感和所述接收線圈的電感，計(jì)算所述感應(yīng)耦合式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的元件參數(shù)計(jì)算值”。

可選的，