具体实施方式

本发明的核心思想是提供一种无线电能传输系统的双边保护电路装置，以解决现有技术中存在的上述不足(一)，无需依赖软件通讯进行信息共享，当所述地面端和所述车载端任一端发生故障时，无需考虑延迟时间，两端都可以进入保护状态；进一步地，解决现有技术中存在的上述不足(二)，当所述无线电能传输系统需要停止工作时，切断提供能量的部件与吸收能量的部件，使得所述无线电能传输系统处于安全状态。

为实现上述思想，本发明通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种无线电能传输系统的双边保护电路装置，所述无线电能传输系统包括源端和负载端，所述双边保护电路装置包括源端保护组件和负载端保护组件，其中，

所述源端保护组件设置于所述源端，用于检测是否发生源端故障，若发生，所述源端保护组件用于使得所述源端进入安全模式；

所述负载端保护组件设置于所述负载端，用于检测是否发生负载端故障，若发生，所述负载端保护组件用于使得所述负载端进入安全模式；

其中，所述安全模式为断开所述负载端与所述源端的电能传输。

基于同样的发明构思，本发明还提供了一种无线电能传输系统的双边保护电路的方法，所述无线电能传输系统包括源端和负载端，包括：

检测源端是否发生源端故障，若发生，断开所述源端与所述负载端的电能传输；

检测负载端是否发生负载端故障，若发生，断开所述负载端与所述源端的电能传输。

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图1-7对本发明提出的无线电能传输系统的双边保护电路装置作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

<实施例一>

为了便于理解，本实施例以车载式无线电能传输系统为例对本发明提出的一种无线电能传输系统的双边保护电路装置进行说明，本领域的普通技术人员可以理解，这并非本发明的限制，如附图1所示，为本实施例的一种无线电能传输系统的双边保护电路装置结构示意图，本实施例的一种无线电能传输系统的双边保护电路装置，用于车载式无线电能传输系统，所述无线电能传输系统包括地面端和车载端，所述地面端与所述车载端通过无线通讯进行信息共享与交互。

从附图1可以看出，所述地面端包括地面端主控MCU模块4和地面端保护组件，所述地面端保护组件设置于所述地面端，用于检测是否发生地面端故障，若发生，所述地面端保护组件还用于使得所述地面端进入第一安全模式；所述车载端包括车载端主控MCU模块5和车载端保护组件，所述车载端保护组件设置于所述车载端，用于检测是否发生车载端故障，若发生，所述车载端保护组件用于使得所述车载端进入所述第一安全模式；

其中，所述第一安全模式为断开所述地面端与所述车载端的电能传输。

为了便于理解，首先对所述地面端进行描述，再对车载端进行说明，最后对地面端全桥电路下两开关管同时导通状态和地面端全桥电路驱动模块予以阐述。

一、地面端

如附图2所示，所述地面端与单相/三相交流电网17相连，所述地面端保护组件包括地面端过压检测模块、地面端过流检测模块，以及地面端保护模块和地面端驱动模块。

其中，所述地面端过压检测模块用于检测所述地面端是否过压，当所述地面端过压时，所述地面端过压检测模块用于触发所述地面端保护模块；所述地面端过流检测模块用于检测所述地面端是否过流，当所述地面端过流时，所述地面端过流检测模块用于触发所述地面端保护模块；当所述第面端保护模块被触发时，所述地面端保护模块用于触发所述地面端驱动模块；当所述地面端驱动模块被所述地面端保护模块触发时，所述地面端驱动模块用于停止输出驱动。

其中，所述过压检测模块和过流检测模块可包含多个电压或电流信号的检测。

进一步地，所述地面端还包括地面端PFC环节模块18，所述地面端过压检测模块包括地面端PFC过压检测模块6，所述地面端PFC环节过压检测模块6用于检测所述地面端PFC环节模块18是否过压；所述地面端过流检测模块包括地面端PFC环节过流检测模块7，所述地面端PFC过流检测模块7用于检测所述地面端PFC环节模块18是否过流；所述地面端驱动模块包括地面端PFC环节驱动模块8；所述地面端保护模块包括地面端PFC环节硬件保护模块3，当所述地面端PFC环节过流检测模块7检测到所述地面端PFC环节模块18过流，所述地面端PFC环节过流检测模块7触发所述地面端PFC环节硬件保护模块3；当所述地面端PFC环节过压检测模块6检测到所述地面端PFC环节模块18过压时，所述地面端PFC环节过压检测模块6触发所述地面端PFC环节硬件保护模块3；当所述地面端PFC环节硬件保护模块3被触发时，所述地面端PFC环节硬件保护模块3用于触发所述地面端PFC环节驱动模块8停止输出驱动，所述地面端PFC环节硬件保护模块3还用于将所述地面端PFC环节模块18的所述地面端过压和/或所述地面端过流的信息传递给所述地面端主控模块。

其中，所述PFC为Power Factor Correction的缩写，功率因数校正，本实施例所述地面端PFC环节模块18是为了提高地面端的用电功率；在本实施例中，所述地面端主控模块为地面端主控MCU模块4。

在本发明的另一实施方式中，进一步地，所述地面端还包括地面端谐振拓扑模块20、地面端线圈模块21和地面端全桥电路模块19，所述地面端过流检测模块还包括地面端谐振拓扑过流检测模块10和地面端线圈过流检测模块11；其中，所述地面端谐振拓扑过流检测模块10用于检测所述地面端谐振拓扑模块20是否过流；所述地面端线圈过流检测模块11用于检测所述地面端线圈模块21是否过流；所述地面端驱动模块还包括地面端全桥电路驱动模块9，其中，所述地面端全桥电路驱动模块9位全桥电路驱动模块。

所述地面端保护模块还包括地面端硬件保护模块，当所述地面端PFC环节过流检测模块7检测到所述地面端PFC环节模块18过流时，所述地面端PFC过流检测模块7触发所述地面端硬件保护模块1；当所述地面端PFC环节过压检测模块6检测到所述地面端PFC环节模块18过压时，所述地面端PFC过压检测模块6触发所述地面端硬件保护模块1；当所述地面端谐振拓扑过流检测模块10检测到所述检测所述地面端谐振拓扑模块20过流时，所述地面端所述地面端谐振拓扑过流检测模块10触发所述地面端硬件保护模块1；当所述地面端线圈过流检测模块11检测到所述地面端线圈模块21过流时，所述地面端线圈过流检测模块11触发所述地面端硬件保护模块1。当所述地面端硬件保护模块1被触发时，所述地面端硬件保护模块1触发所述地面端全桥电路驱动模块9，当所述地面端全桥电路驱动模块9被触发时，所述地面端全桥电路驱动模块9触发所述地面端全桥电路模块19的上两开关管或下两开关管导通；所述地面端硬件保护模块1还用于将所述地面端过压和/或传递给所述地面端主控MCU模块4。

在本发明的再一实施例中，所述地面端MCU主控模块1还用于检测所述地面端的电压是否超过第一电压阈值和/或所述地面端的电流是否超过第一电流阈值；当所述无线电能传输系统接收到停止充电信号、所述地面端的电压超过所述第一电压阈值和/或所述地面端的电流超过所述第一电流阈值时，所述地面端MCU主控模块用于触发所述地面端全桥电路驱动模块9，所述地面端全桥电路驱动模块9用于触发所述地面端全桥电路模块19的上两开关管或下两开关管导通，其中，所述第一电压阈值和所述第一电流阈值为预设值。

综上所述，对于所述地面端来说，当所述地面端PFC环节过压检测模块6和所述地面端PFC环节过流检测模块7任意一个被触发，则所述地面端PFC环节硬件保护模块3触发所述地面端PFC环节驱动模块8停止输出驱动，并将所述地面端PFC环节模块18的过压和/过流信息以电平信号的形式告知所述地面端主控MCU模块4。当所述地面端PFC环节过压检测模块6、所述地面端PFC环节过流检测模块7、所述地面端谐振拓扑过流检测模块10，所述地面端线圈过流检测模块11任意一个被触发，所述地面端硬件保护模块1将触发所述地面端全桥电路驱动模块9，使得所述地面端全桥电路模块19的上两开关管或者下两开关管同时导通，并将所述地面端的故障信息以隔离电平信号对的形式告知所述地面端主控MCU模块4。所述地面端主控MCU模块4通过无线通讯将所述地面端故障信息告知所述车载端主控MCU模块5。

二、车载端

如附图3所示，本实施例的所述车载端包括车载端全桥电路模块24；所述车载端保护组件包括车载端过压检测模块和/或车载端过流检测模块，以及车载端硬件保护模块2和车载端驱动模块；其中，所述车载端过压检测模块用于检测所述车载端是否过压，所述车载端过流检测模块用于检测所述车载端是否过流。当所述车载端过流检测模块检测到所述车载端过流，所述车载端过流检测模块触发所述车载端硬件保护模块2；当所述车载端过压检测模块检测到所述车载端过压检测模块触发所述车载端硬件保护模块2。当所述车载端硬件保护模块2被触发时；所述车载端硬件保护模块2用触发所述车载端驱动模块；当所述车载端驱动模块被所述车载端硬件保护模块2触发时，所述车载端驱动模块用于触发所述车载端全桥电路模块24的上两开关或下两开关导通，并将所述车载端过压和/或所述车载端过流传递给所述车载端主控模块。

进一步地，本实施例的所述车载端主控模块为车载端主控MCU模块5；所述车载端包括车载端线圈模块22和/或车载端谐振拓扑模块23，以及车载端动力电池模块25；所述车载端过流检测模块包括车载端线圈过流检测模块12和车载端谐振拓扑过流检测模块13，以及车载端动力电池过流检测模块16；所述车载端过压检测模块包括车载端动力电池过压检测模块15；其中，所述车载端线圈过流检测模块12用于检测所述车载端线圈模块22是否过流；所述车载端谐振拓扑过流检测模块13用于检测所述车载端谐振拓扑模块23是否过流；所述车载端动力电池过流检测模块16用于检测所述车载端动力电池模块25是否过流；所述车载端动力电池过压检测模块15用于检测所述车载端动力电池模块25是否过压；所述车载端驱动模块包括车载端全桥电路驱动模块14，所述车载端全桥电路驱动模块14为全桥电路驱动模块。

当所述车载端线圈过流检测模块12检测到所述车载端线圈模块22过流时，所述车载端线圈过流检测模块12触发所述车载端硬件保护模块2；当所述车载端谐振拓扑过流检测模块13检测到所述车载端谐振拓扑模块23过流时，所述车载端谐振拓扑过流检测模块13触发所述车载端硬件保护模块2；当所述车载端动力电池过流检测模块16检测到所述车载端动力电池模块25过流时，所述车载端动力电池过流检测模块16触发所述车载端硬件保护模块2；当所述车载端动力电池过压检测模块15检测到所述车载端动力电池模块25过压时，所述车载端动力电池过压检测模块15触发所述车载端硬件保护模块2；当所述车载端硬件保护模块2被触发时，所述车载端硬件保护模块2触发所述车载端全桥电路驱动模块14；所述车载端全桥电路驱动模块14被触发时，所述车载端全桥电路驱动模块14触发所述车载端全桥电路模块24的上两开关管或下两开关管导通；所述车载端硬件保护模块2还用于将所述车载端故障传递给所述车载端主控模块。

在本发明的再一实施例中，所述车载端主控MCU模块5还用于检测所述车载端的电压是否超过第二电压阈值和/或所述车载端的电流是否超过第二电流阈值；当所述无线电能传输系统接收到停止充电信号、所述车载端电压超过第二电压阈值和/或所述车载端的电流超过第二电流阈值时，所述车载端主控MCU模块5用于触发所述车载端全桥电路驱动模块14，所述车载端全桥电路驱动模块14用于触发所述车载端全桥电路模块24的上两开关管或下两开关管导通，其中，所述第二电压阈值和所述第二电流阈值均为预设值。

综上所述，对于所述车载端来说，当所述车载端线圈过流检测模块12、所述车载端谐振拓扑过流检测模块13、所述车载端动力电池过压检测模块15、所述车载端动力电池过流检测模块16中的任意一个被触发，所述车载端硬件保护模块2触发所述车载端全桥电路驱动模块14，使所述车载端全桥电路模块24的上两开关管或下两开关管同时导通，并将所述车载端发生故障信息以隔离电平信号的形式告知所述车载端主控MCU模块5。所述车载端主控MCU模块5通过无线通讯将所述车载端故障信息告知所述地面端主控MCU模块4。

三、地面端全桥电路下两开关管同时导通状态

所述地面端全桥电路模块处于下两开关管同时导通状态如图4所示，在无线电能传输系统中，所述地面端谐振拓扑模块20通常具有电流源特性，因此可以将所述地面端全桥电路模块19中的下开关管192和下开关管194两开关管进行同时导通，则将所述地面端谐振拓扑模块20短路，将所述地面端PFC环节模块18与所述地面端谐振拓扑模块20连接切断，则即使此时所述车载端全桥电路模块24仍在工作，能量亦不能由所述车载动力电池模块25流向所述地面端PFC环节模块18，因为所述地面端谐振拓扑模块20被第二开关管192和第四开关管194两个下开关管短路了。则此时认为系统处于一个安全稳定的状态。特别地，本领域的技术人员根据上述揭示的内容，可以据此举一反三，可以应用至拓扑具有电流源特性的开关电源变换器中，均在本发明的保护范围之内。

同理，所述车载端全桥电路模块工作原理类似，此处不再赘述。

本实施例仅以下第二开关管192和第四开关管194两个下开关管同时导通和第一开关管191和第三开关管193两个上开关管同时关断的实现方式为例进行说明，根据上述揭示的内容，本领域的普通技术人员可以据此举一反三，实现第一开关管191和第三开关管193两个上开关管同时导通和第二开关管192和第四开关管194两个下开关管同时关断的实现方式，亦在本发明的保护范围之内。

四、地面端全桥电路驱动模块

特别地，上述实例中的地面端全桥驱动模块19和车载端全桥驱动模块24均为全桥电路驱动模块，所述全桥驱动模块用于驱动全桥电路。

所述全桥电路驱动模块包括滞回比较电路模块以及隔离驱动模块和安全控制模块，其中，当所述滞回比较电路模块被触发时，所述滞回比较电路模块用于触发所述隔离驱动模块停止输出驱动；当所述隔离驱动模块停止输出驱动时，所述隔离驱动模块用于触发所述安全控制模块，所述安全控制模块用于使得所述全桥电路模块的开关管导通。

现以所述地面端全桥电路驱动模块为例进行说明，如附图5所示，为本发明其中一个实施例的地面端全桥电路驱动模块结构示意图。所述地面端全桥电路驱动模块包括四个隔离驱动模块、滞回比较电路模块95和两个安全控制模块；所述隔离驱动模块用于将高压和低压进行电气隔离；地面端主控MCU模块4将驱动信号给到所述隔离驱动模块。在本实施例中，所述四个隔离驱动模块分别为第一隔离驱动模块91、第二隔离驱动模块92、第三隔离驱动模块93和第四隔离驱动模块94；所述滞回比较电路模块为滞回比较电路模块95；两个所述安全控制模块分别为第一安全控制模块96和第二安全控制模块97。所述地面端主控MCU模块4通过第一隔离驱动模块91和第二隔离驱动模块92控制所述地面端全桥电路模块19中的第一开关管191和第三开关管193两个上开关管；所述地面端主控MCU模块4通过所述第三隔离驱动模块93、第一安全控制模块96、第四隔离驱动模块94、第二安全控制模块97以控制所述地面端全桥电路模块19中的下开关管192和下开关管194两个下开关管。所述滞回比较电路模块95接收所述地面端硬件保护模块1的触发信号，用于触发所述第一隔离驱动模块91和所述第二隔离驱动模块92停止输出驱动，触发所述第一安全控制模块96和所述第二安全控制模块97进入安全状态，即所述地面端全桥电路模块19中的第二开关管192和第四开关管194两个下开关管同时导通。

综上，所述安全控制模块用于当滞回比较电路模块95有了信号触发，则所述安全控制模块将输出变为恒高电平使下两管一直处于导通，同时第一隔离驱动模块91和第二隔离驱动92有使能信号，当滞回比较电路模块95有了信号触发，则第一隔离驱动91和第二隔离驱动92则将输出变为恒低电平。通过这种方式，确保当地面端发生故障时，第二开关管192和第四开关管194两个下开关管始终是同时导通的，而第一开关管191和第三开关管193两个上开关管始终是关断的。

第一开关管191和第三开关管193两个上开关管的始终关断状态通过滞回比较电路模块95触发第一隔离驱动模块91和第二隔离驱动模块92。

因所述车载端全桥电路驱动模块的原理与所述地面端全桥电路驱动模块的原理相同，在此不再赘述，本领域的技术人员可以据此举一反三，但均在本发明的保护范围之内。

特别地，所述地面端全桥电路模块19和车载端全桥电路模块24中开关管可为MOS管、三极管和/或IGBT，其中，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管。

综上所述，在无线电能传输系统未发生过压过流等硬件保护情况下，当所述地面端主控MCU模块4或所述车载端主控MCU模块5检测到电压或电流超过软件限定值，或者当系统接收到需要迅速停止充电的信号时，所述地面端主控MCU模块4通过所述地面端全桥电路驱动模块9将所述地面端全桥电路模块19的上两开关管或下两开关管同时导通，使系统进入安全状态。同理，对于车载端也是如此，不再赘述，但均在本发明的保护范围之内。

由此可见，当所述无线电能传输系统的所述地面端和所述车载端任一发生硬件故障时，所述地面端硬件保护模块1和所述车载端硬件保护模块2会使所述地面端全桥电路模块19或车载端全桥电路模块24中的下两开关管同时导通，迅速切断源和负载之间的联系，即使存在通讯延迟时间，可保证能量不会进行正向或者反向传递；另外，双边的全桥电路下两开关管同时导通状态可以认定为一种安全状态，所述地面端谐振拓扑模块20、所述地面端线圈模块21、所述车载端线圈模块22和所述车载端谐振拓扑模块23被完全隔离了，这四个模块中所含能量无法流至其他模块之中；特别地，这种状态不仅能通过所述地面端硬件保护模块1和所述车载端硬件保护模块2实现，通过所述地面端主控MCU模块4进行控制也能实现，例如通过软件控制和硬件保护两种方式进入所述安全状态，解决了现有技术中的技术不足(一)和不足(二)。

当所述无线电能传输系统由于某种原因停止工作后，所述地面端的部件和所述车载端的部件高压电容能量需要泄放。对于所述车载端动力电池模块25和所述车载端全桥电路模块24之间的直流电容C2来说，其泄放路径如图6所示，此时，所述地面端全桥电路模块19中的下两开关管处于同时导通状态，所述车载端全桥电路模块24处于正常的占空比输出状态，由于所述地面端谐振拓扑模块20和所述车载端谐振拓扑模块23通常具有电流源特性，因此所述地面端全桥电路模块19中的下两开关管中的电流可控，则直流电容C2中的能量将被系统以热量的形式耗散掉。

对于所述地面端PFC环节模块18和所述地面端全桥电路模块19之间的直流电容C1来说，其泄放路径如图7所示，此时，所述车载端全桥电路模块24中的下两开关管处于同时导通状态，所述地面端全桥电路模块19处于正常的占空比输出状态，由于所述地面端谐振拓扑模块20和所述车载端谐振拓扑模块23通常具有电流源特性，因此所述车载端全桥电路模块24中的下两开关管中的电流可控，则直流电容C1中的能量将被系统以热量的形式耗散掉。综上所述，本发明解决了现有技术中的不足(三)。

<实施例二>

基于同一发明构思，本发明还提供了一种无线电能传输系统的双边保护电路的方法，其中，所述无线电能传输系统包括源端和负载端，所述无线电能传输系统的双边保护电路的方法，包括：

检测源端是否发生源端故障，若发生，断开所述源端与所述负载端的电能传输；

检测负载端是否发生负载端故障，若发生，断开所述负载端与所述源端的电能传输。

为了便于理解，本实施例以车载式无线电能传输系统为例进行说明，其中，所述源端为地面端，所述负载端为车载端，所述无线电能传输系统的双边保护电路的方法，包括：

检测所述地面端是否发生地面端故障，若发生，断开所述地面端与所述车载端的电能传输；

检测所述车载端是否发生车载端故障，若发生，断开所述车载端与所述地面端的电能传输；

其中，所述地面端故障包括地面端过流和/或地面端过压；

所述车载端故障包括车载端过流和/或车载端过压。

显然地，本实施例的无线电能传输系统的双边保护电路的方法是无线电能传输系统所调用，在所述无线电能传输系统运行时执行。

具体地，为了描述的方便，首先对无线电能传输系统的双边保护电路的方法的地面端的处理流程进行详细介绍，再对车载端的处理流程进行详细介绍。

·地面端

如附图8所示，为本实施例的无线电能传输系统的双边保护方法的地面端流程示意图，从附图可以看出：包括:

步骤D1：检测所述地面端是否发生地面端过压、地面端过流、停止充电信号、地面端的电压超过第一电压阈值和/或地面端的电流超过第一电流阈值，若发生，则执行步骤D2；

步骤D2：断开所述车载端与所述地面端的电能传输。

其中，步骤D2还包括泄放所述地面端的电容部件的电能量。

·车载端

如附图9所示，为本实施例的无线电能传输系统的双边保护方法的车载端流程示意图，从附图9可以看出，包括：

步骤C1：检测所述车载端是否发生车载端过压、车载端过流、停止充电信号、车载端的电压超过第二电压阈值和/或车载端的电流超过第二电流阈值，若发生，则执行步骤C2；

步骤C2：断开所述车载端与所述地面端的电能传输。

其中，所述步骤C2中，还包括泄放所述车载端的电容部件的电能量。

综上所述，上述实施例对无线电能传输系统的双边保护电路装置及方法的不同构型进行了详细说明，当然，上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。