阅读说明：本技术 一种对无线充电系统接收端的功率进行调节的装置及方法 (The device and method that the power of a kind of pair of wireless charging system receiving end is adjusted ) 是由 魏斌 战张磊 刘秀兰 黄晓华 张倩 徐翀 于 2019-08-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种对无线充电系统接收端的功率进行调节的装置及方法,所述装置分别与无线充电系统的整流模块和电池相连接,所述装置包括：PWM控制器,在接收到功率调节指令时,根据所述电池当前的需求功率和无线充电系统的发射端的额定功率确定所述MOS管的占空比,并根据所述MOS管当前的占空比确定驱动指令；门极驱动器,根据驱动指令控制MOS管在一个脉冲循环周期内的关断时间和开启时间,以使得电池当前的充电功率调整为当前的需求功率。本发明通过无线充电系统的接收端主动调节接收功率,而无需与发射端进行通讯,发射端也不需要通讯级联,不存在因通讯中断而产生安全隐患的问题,也不存在无法通讯的问题,实现了大功率无线动态安全高效的充电。(The invention discloses the device and methods that the power of a kind of pair of wireless charging system receiving end is adjusted, described device is connected with the rectification module of wireless charging system and battery respectively, described device includes: PWM controller, when receiving power adjustment instruction, the duty ratio of the metal-oxide-semiconductor is determined according to the rated power of the current demand power of the battery and the transmitting terminal of wireless charging system, and driving instruction is determined according to the current duty ratio of the metal-oxide-semiconductor；Gate driver controls turn-off time and opening time of the metal-oxide-semiconductor in a pulse cycle according to driving instruction, so that the current charge power of battery is adjusted to current demand power.The present invention is actively adjusted by the receiving end of wireless charging system and receives power, without being communicated with transmitting terminal, transmitting terminal does not need communication cascade yet, there is no security risk is led to the problem of because of communicating interrupt, also the problem of there is no can not communicate, realizes high-power wireless dynamic security and efficiently charges.)

一种对无线充电系统接收端的功率进行调节的装置及方法

技术领域

本发明涉及计量校准领域，并且更具体地，涉及一种对无线充电系统接收端的功率进行调节的装置及方法。

背景技术

电池的无线充电系统在进行充电时，一般根据发射端来调节功率，接收端被动接收功率。在电池充电时一般采用三段式充电模式，当电池电量比较低时，电池需求满功率供电，当电池接近充满时，为了保证安全以及延长电池寿命，电池的需求充电功率降低。这就要求无线充电系统具有功率调节功能。

对于电动汽车来说，静态无线充电时，无线充电系统地面发射端与车载接收端相互不间断通讯，保证地面发射端能根据电池需求充电功率实时调整。但是动态无线充电时，多套无线充电系统紧密排列，依次启动来进行充电，每一台的工作时间不足1S,这时候每一台无线充电系统地面发射端在不足1S内与车载接收端互相通讯以达到实时功率调整的目的，显然是来不及的。目前，解决方案为将所有的地面发射端通讯级联，实现数据共享。该方法很难保证每一台充电系统的充电通讯百分之百成功，而且充电过程中会产生强磁场，以及周围复杂的环境因素，通讯环境很难保证，这时，通讯中断问题会时常发生。当通讯出现问题，地面发射端功率没有实时做出调整，这时会出现充电功率大于电池的需求充电功率，电池会出现过冲现象，具有安全隐患。或者设置充电功率永远小于电动汽车电池接近充满时的最小功率，该方法虽然会解决电池过冲现象，但是严重限制了大功率无线快充，甚至会出现充电功率小于汽车运行时的消耗功率，无法实现充电功能。

发明内容

本发明提出一种对无线充电系统接收端的功率进行调节的装置及方法，以解决如何实现高效地、安全地进行无线充电的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种对无线充电系统接收端的功率进行调节的装置，所述装置分别与所述无线充电系统的整流模块和电池相连接，所述装置包括PWM控制器、门极驱动器和MOS管，

所述PWM控制器，与所述门极驱动器相连接，用于当接收到功率调节指令时，根据所述电池当前的需求功率和无线充电系统的发射端的额定功率确定所述MOS管的占空比，并根据所述MOS管当前的占空比确定驱动指令；

所述门极驱动器，与所述MOS管相连接，用于根据所述驱动指令控制所述MOS管在一个脉冲循环周期内的关断时间和开启时间，以使得所述电池当前的充电功率调整为当前的需求功率。

优选地，其中所述装置还包括：

功率调节触发模块，与所述PWM控制器相连接，用于当所述电池当前的需求功率小于无线充电系统的发射端的额定功率时，发送功率调节指令至所述PWM控制器。

优选地，其中所述装置还包括：

计算模块，与所述PWM控制器相连接，用于根据所述电池当前的充电功率和所述电池的总容量计算充电预估时间，并当所述电池按照当前的充电功率进行充电的时间与所述充电预估时间的比值等于预设阈值时，发送占空比更新指令至所述PWM控制器。

优选地，其中所述PWM控制器还用于：

根据所述占空比更新指令，重新确定所述MOS管的占空比。

优选地，其中所述PWM控制利用如下方式确定MOS管的占空比：

其中，d为占空比，P_额为发射端的额定功率；P_需为所述电池当前的需求功率；t₁为MOS管的开启时间；t₂为MOS管的关断时间。

根据本发明的另一个方面，提供了一种对无线充电系统接收端的功率进行调节的方法，所述方法包括：

PWM控制器在接收到功率调节指令时，根据所述电池当前的需求功率和无线充电系统的发射端的额定功率确定所述MOS管的占空比，并根据所述MOS管当前的占空比确定驱动指令；

门极驱动器根据所述驱动指令控制所述MOS管在一个脉冲循环周期内的关断时间和开启时间，以使得所述电池当前的充电功率调整为当前的需求功率。

优选地，其中所述方法还包括：

功率调节触发模块在所述电池当前的需求功率小于无线充电系统的发射端的额定功率时，发送功率调节指令至所述PWM控制器。

优选地，其中所述方法还包括：

计算模块根据所述电池当前的充电功率和所述电池的总容量计算充电预估时间，并当所述电池按照当前的充电功率进行充电的时间与所述充电预估时间的比值等于预设阈值时，发送占空比更新指令至所述PWM控制器。

优选地，其中所述方法还包括：

PWM控制器根据所述占空比更新指令，重新确定所述MOS管的占空比。

优选地，其中所述方法利用如下方式确定MOS管的占空比：

其中，d为占空比，P_额为发射端的额定功率；P_需为所述电池当前的需求功率；t₁为MOS管的开启时间；t₂为MOS管的关断时间。

本发明提供了一种对无线充电系统接收端的功率进行调节的装置及方法，所述装置分别与所述无线充电系统的整流模块和电池相连接，所述装置包括：PWM控制器，用于当接收到功率调节指令时，根据所述电池当前的需求功率和无线充电系统的发射端的额定功率确定所述MOS管的占空比，并根据所述MOS管当前的占空比确定驱动指令；门极驱动器，用于根据所述驱动指令控制所述MOS管在一个脉冲循环周期内的关断时间和开启时间，以使得所述电池当前的充电功率调整为当前的需求功率。本发明通过无线充电系统的接收端主动调节接收功率，而无需与发射端进行通讯；发射端只需启动即可，无需实时调整，因此发射端不需要通讯级联，不存在因通讯中断而产生安全隐患的问题，也不存在发射端和接收端无法通讯的问题，实现了大功率无线动态安全高效的充电。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明实施方式的对无线充电系统接收端的功率进行调节的装置100的结构示意图；

图2为根据本发明实施方式的基于LCCL模式的无线充电系统的示意图图；

图3为根据本发明实施方式的PWM控制器的结构示意图；

图4为根据本发明实施方式的门极驱动器的结构示意图；以及

图5为根据本发明实施方式的无线充电系统的接收端的功率进行调节的方法500的流程图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明实施方式的对无线充电系统接收端的功率进行调节的装置100的结构示意图。如图1所示，本发明的实施方式提供的无线充电系统的接收端的功率进行调节的装置，通过无线充电系统的接收端主动调节接收功率，而无需与发射端进行通讯；发射端只需启动即可，无需实时调整，因此发射端不需要通讯级联，不存在因通讯中断而产生安全隐患的问题，也不存在发射端和接收端无法通讯的问题，实现了大功率无线动态安全高效的充电。本发明的实施方式提供的对无线充电系统接收端的功率进行调节的装置100分别与所述无线充电系统的整流模块和电池相连接，所述装置100包括：PWM控制器101、门极驱动器102和MOS管103。

优选地，所述PWM控制器101，与所述门极驱动器102相连接，用于当接收到功率调节指令时，根据所述电池当前的需求功率和无线充电系统的发射端的额定功率确定所述MOS管的占空比，并根据所述MOS管当前的占空比确定驱动指令。

优选地，其中所述装置还包括：

功率调节触发模块，与所述PWM控制器相连接，用于当所述电池当前的需求功率小于无线充电系统的发射端的额定功率时，发送功率调节指令至所述PWM控制器。

在本发明的实施方式中，对无线充电系统接收端的功率进行调节的装置根据功率调节触发模块发送的功率调节指令开始进行功率调节。例如，对应一个汽车的无线充电系统来说，如果发射端的额定功率为6000W，随着充电时间的增加，电池所需的充电功率逐渐减小，直至电池所需的充电功率小于6000W时，功率调节触发模块即可发送功率调节指令至PWM控制器，触发PWM控制器进入工作状态，确定MOS的占空比，即MOS管在电路中的开通和闭合的时间，从而实现接收端的功率调节。

优选地，其中所述装置还包括：

计算模块，与所述PWM控制器相连接，用于根据所述电池当前的充电功率和所述电池的总容量计算充电预估时间，并当所述电池按照当前的充电功率进行充电的时间与所述充电预估时间的比值等于预设阈值时，发送占空比更新指令至所述PWM控制器。

优选地，其中所述PWM控制器还用于：

根据所述占空比更新指令，重新确定所述MOS管的占空比。

在本发明的实施方式中，充电系统根据电池的充电状态动态的调整充电功率。例如，若根据接收端当前的充电功率和电池的总容量确定的充电预估时间为10小时，设置的预设阈值为10％，即当接收端按照当前的充电功率在充电1小时后，PWM控制器则会根据电池此时的需求功率重新确定占空比，以再次调整接收端的充电功率。

其中，预设阈值可以根据具体的充电需求进行设定。

优选地，其中所述PWM控制利用如下方式确定MOS管的占空比：

其中，d为占空比，P_额为发射端的额定功率；P_需为所述电池当前的需求功率；t₁为MOS管的开启时间；t₂为MOS管的关断时间。

优选地，所述门极驱动器102，与所述MOS管103相连接，用于根据所述驱动指令控制所述MOS管在一个脉冲循环周期内的关断时间和开启时间，以使得所述电池当前的充电功率调整为当前的需求功率。

在本发明的实施方式中，利用MOS管实现接收端主动进行接收功率调节的原理为：当MOS管关断时，即占空比为0，接收端为普通全桥整流，此时的充电功率为发射端的额定功率；当MOS管开启时，即占空比为100％，由于MOS管内阻小，会把电池旁路，此时系统没有充电功率。因此，可以通过将MOS管的占空比在0-100％之间进行控制，从而实现功率调节，调节后的接收端的充电功率为即为：

P_充＝P_额*(1-d)，

其中，P_充为调节后的接收端的充电功率，P_充＝P_需；P_需为所述电池当前的需求功率；d为占空比，P_额为发射端的额定功率；t₁为MOS管的开启时间；t₂为MOS管的关断时间。

本发明的对无线充电系统接收端的功率进行调节的装置可以应用于各种领域的无线充电系统中，例如汽车的无线充电系统或手机的无线充电系统。

图2为根据本发明实施方式的基于LCCL模式的无线充电系统的示意图。如图2所示，为应用于电动汽车的无线充电系统的示意图，整个无线充电系统分为地面发射端和车载接收端两部分，地面发射端和车载接收端通过发射线圈和接收线圈完成电池的充电。在车载接收端通过包括PWM控制器、门极控制器和MOS管的装置实现接收端的接收功率的调节。其中，PWM控制器与电池管理系统BMS相连接，电池管理系统BMS能够确定电池当前的需求功率，PWM控制器能够根据电池当前的需求功率确定MOS管的占空比，根据所述MOS管当前的占空比确定驱动指令；门极驱动器则会根据所述驱动指令驱动MOS管的开启和关闭时间，从而进行接收端的充电功率的调节。

图3为根据本发明实施方式的PWM控制器的结构示意图。如图3所示，可以看出PWM控制器根据电池管理系统BMS需求功率确定驱动指令，并发送至门极驱动器，门极驱动器的电路结构如图4所示。

在本发明的实施方式中，对无线充电系统接收端的功率进行调节的装置还包括：功率调节触发模块，与所述PWM控制器相连接，当所述电池当前的需求功率小于无线充电系统的发射端的额定功率时，发送功率调节指令至所述PWM控制器。PWM控制器在接收到功率调节指令时，根据所述电池当前的需求功率和无线充电系统的发射端的额定功率确定所述MOS管的占空比，并根据所述MOS管当前的占空比确定驱动指令。

对无线充电系统接收端的功率进行调节的装置还包括：功率调节触发模块，与所述PWM控制器相连接，用于当所述电池当前的需求功率小于无线充电系统的发射端的额定功率时，发送功率调节指令至所述PWM控制器。

对无线充电系统接收端的功率进行调节的装置还包括：计算模块，与所述PWM控制器相连接，用于根据所述电池当前的充电功率和所述电池的总容量计算充电预估时间，并当所述电池按照当前的充电功率进行充电的时间与所述充电预估时间的比值等于预设阈值时，发送占空比更新指令至所述PWM控制器。所述PWM控制器还用于：根据所述占空比更新指令，重新确定所述MOS管的占空比。

图5为根据本发明实施方式的对无线充电系统接收端的功率进行调节的方法500的流程图。如图5所示，本发明的实施方式提供的对无线充电系统接收端的功率进行调节的方法500从步骤501处开始，在步骤501，PWM控制器在接收到功率调节指令时，根据所述电池当前的需求功率和无线充电系统的发射端的额定功率确定所述MOS管的占空比，并根据所述MOS管当前的占空比确定驱动指令。

优选地，其中所述方法还包括：功率调节触发模块在所述电池当前的需求功率小于无线充电系统的发射端的额定功率时，发送功率调节指令至所述PWM控制器。

优选地，其中所述方法还包括：计算模块根据所述电池当前的充电功率和所述电池的总容量计算充电预估时间，并当所述电池按照当前的充电功率进行充电的时间与所述充电预估时间的比值等于预设阈值时，发送占空比更新指令至所述PWM控制器。

优选地，其中所述方法还包括：PWM控制器根据所述占空比更新指令，重新确定所述MOS管的占空比。

优选地，其中所述方法利用如下方式确定MOS管的占空比：

其中，d为占空比，P_额为发射端的额定功率；P_需为所述电池当前的需求功率；t₁为MOS管的开启时间；t₂为MOS管的关断时间。

在步骤502，门极驱动器根据所述驱动指令控制所述MOS管在一个脉冲循环周期内的关断时间和开启时间，以使得所述电池当前的充电功率调整为当前的需求功率。

本发明的实施例的对无线充电系统接收端的功率进行调节的方法500与本发明的另一个实施例的对无线充电系统接收端的功率进行调节的装置100相对应，在此不再赘述。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。