一种无线充电系统的充电优化控制方法及其控制电路

本发明涉及无线充电，具体而言，涉及一种无线充电系统的充电优化控制方法及其控制电路。

背景技术：

1、近年来，无线充电技术因其方便、快捷、安全等特点，在电动汽车锂电池充电器中得到广泛的应用，受到众多学者关注。

2、然而，目前无线充电系统传统采用的恒流恒压充电方法具有局限性，在恒压阶段，充电电流会不断下降，导致充电速度减缓。

3、其次，对于传统的恒流恒压充电方法，一旦无线传能系统的拓扑参数确定，输出电流和电压均不可调，这限制了充电的自由度，导致无法灵活应对不同情况下的充电需求。

4、并且，传统的恒流恒压充电方法在恒流初始阶段给锂电池一个大电流，而这在多次充放电循环的过程中会对深度放电电池的寿命造成损害。

5、因此，如何设计应用于电动汽车锂电池无线充电系统，并具有灵活性高、对电池造成损害低、充电速度快等特点的多级恒流充电优化方法，是本领域技术人员亟需解决的关键问题。

技术实现思路

1、针对以上技术问题，本发明提供了一种无线充电系统的充电优化控制方法，并提出相应控制电路，使得电动汽车锂电池可以稳定高效地充电。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种无线充电系统的充电优化控制方法，所述控制方法包括：

4、步骤1)实时采集锂电池的端电压v0、端电流i0；

5、步骤2)当锂电池的端电压v0小于设定的正常端电压值v0.pre时，系统切换至第一充电阶段；否则切换至第二充电阶段；

6、步骤3)实时采集锂电池的端电压v0、端电流i0；

7、步骤4)当端电流i0小于设定的正常端电流值i0.pre时，调整可变电容单元cp1的值，回调充电电流；

8、步骤5)当端电压v0大于设定的最大端电压值v0.max时，系统切换至下一充电阶段；

9、步骤6)循环步骤3)-步骤5)直至第七充电阶段，结束充电。

10、一种无线充电系统的控制电路，所述电路包括：直流电源vin、第一功率开关管s1、第二功率开关管s2、第三功率开关管s3、第四功率开关管s4、固定电感l1、可变电容单元cp、第一固定电容c1、第二固定电容c2、第三固定电容c3、原边侧电感线圈lt、副边侧电感线圈lr、第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4、锂电池、模块一电压传感器、模块二电流传感器、模块三脉冲方波发生器组、模块四主控制电路、第一脉冲方波发生器a1、第二脉冲方波发生器b1、第三脉冲方波发生器a2、第四脉冲方波发生器b2、可变电容单元cp；

11、所述电压传感器，即模块一的输入端与锂电池并联，实时采集锂电池两端的电压值，并将电压值输出到主控制电路用于比较；所述电流传感器，即模块二的输入端与锂电池串联，实时采集锂电池两端的电流值，并将电流值输出到主控制电路用于控制可变电容单元cp，从而实现稳流；所述脉冲方波发生器组，即模块三的输入端与主控制电路的第一、第二、第三、第四输出端连接，用于接收主控制电路的数字信号并输出具有特定频率和特定相位角的脉冲方波，实现对逆变器n的控制；所述主控制电路，即模块四的第一输入端与所述电压传感器输出端连接、第二输入端与所述电流传感器输出端连接、第三输出端与第三脉冲方波发生器a2的第二端连接、第四输出端与第四脉冲方波发生器b2的第二端连接、第五输出端与可变电容单元cp的第三端连接，用于获取锂电池两端实时的电压值、电流值，产生开关频率及相位切换的数字信号，对所述脉冲方波发生器组、可变电容单元cp进行控制，实时电流的阶段性切换和电流控制。

12、从上述技术方案可以看出，本发明案例实施具有以下效益：

13、与传统无线充电系统的恒流恒压充电方法相比，本发明一种无线充电系统的充电优化控制方法及其控制电路，通过时序与校准控制，实现稳定的多阶段电流式充电，提高了电动汽车锂电池的充电速度，降低了锂电池充电过程中的温升和寿命的损害。

技术特征：

1.一种无线充电系统的控制电路，其特征在于，在为锂电池充电的过程中，能跟踪锂电池两端电压值和电流值的变化，控制逆变器n的工作状态以实现充电阶段的切换，同时控制可变电容单元cp以实现输出电流的稳定,所述无线充电系统的控制电路包括电压传感器、电流传感器、脉冲方波发生器组、主控制电路；

2.一种无线充电系统的充电优化控制方法，其特征在于，所述无线充电系统包括原边侧和副边侧，所述原边侧包括逆变器n、固定电感l1、第一固定电容c1、可变电容单元cp、直流电源vin、原边侧电感线圈lt；所述副边侧包括第二固定电容c2、整流器z、副边侧电感线圈lr、第三固定电容c3、锂电池；充电优化控制方法包含以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种无线充电系统的充电优化控制方法，其特征在于，所述的可变电容单元cp的值由控制第五功率开关管s5、第六功率开关管s6的pwm波开关占空比d以及第四固定电容c0的值所确定；

4.根据权利要求2所述的一种无线充电系统的充电优化控制方法，其特征在于，假设交流电参考频率为fr，假设最大电流为i0.max，所述一种无线充电系统在向锂电池充电的第一阶段，所述第一脉冲方波发生器a1、第三脉冲方波发生器a2、第二脉冲方波发生器b1、第四脉冲方波发生器b2分别向第一功率开关管s1、第三功率开关管s3、第二功率开关管s2、第四功率开关管s4输出频率为fr/5、fr/5、fr/5、fr/5，相位角为0～180、180～360、180～360、0～180的脉冲方波，可确定第一阶段的参考恒流值如下：

技术总结本发明公开了一种无线充电系统的充电优化控制方法及其控制电路，应用于锂电池的无线充电。该控制方法利用主控制电路对全桥逆变器进行桥臂调制式控制，以锂电池的阈值电压作为电流阶段性切换的条件，使无线充电系统以多级恒流的模式对锂电池进行充电；同时，通过主控制电路调节可变电容单元，使无线充电系统的输出电流保持稳定；该充电优化控制方法通过霍尔电流传感器和霍尔电压传感器实时检测锂电池的端电压和端电流，利用主控制电路控制无线充电系统的输出电流，实现了无线充电系统的多级恒流充电优化控制方法，加快了锂电池的充电速度，同时减少了多次充放电循环下对锂电池寿命的损害。技术研发人员：张桂东,黎益阳受保护的技术使用者：广东工业大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1