本發(fā)明涉及無線充電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于無線電能傳輸?shù)碾娫垂芾硐到y(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

無線電能傳輸技術(shù)由于解決了傳統(tǒng)有線充電方式接觸點易損耗、接插件笨重、存在漏電安全隱患等問題，因此，成為近期研究和開發(fā)的熱點。

目前的無線充電電源管理系統(tǒng)如圖1所示，圖1為現(xiàn)有的無線電能傳輸?shù)碾娫垂芾硐到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；車端接收電路直接給整車的電池組充電，由于整車電池組的工作電壓可達(dá)750V，隨著功率的增加工作電流也不斷加大，故對逆變電源和線圈以及電路中配套設(shè)備具有較高的要求，目前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)元器件難以滿足要求，相關(guān)設(shè)備的研制實現(xiàn)難度大。

并且，由于發(fā)射、接收電路中電流、電壓非常高，在研制及實驗無線充電電源管理系統(tǒng)的過程中具有較高的危險性。

因此，如何提供一種能夠降低發(fā)射、接收電路中的電流、電壓的基于無線電能傳輸?shù)碾娫垂芾硐到y(tǒng)及方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于無線電能傳輸?shù)碾娫垂芾硐到y(tǒng)及方法，由多組充電電路為整車電池組充電，降低充電電路中的電壓，進(jìn)而降低系統(tǒng)研制及實驗過程中的危險性以及對設(shè)備的要求，系統(tǒng)成本低。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于無線電能傳輸?shù)碾娫垂芾硐到y(tǒng)，包括：

多組充電電路，每組所述充電電路包括：

特定個數(shù)的電池箱；

與電網(wǎng)連接的、用于發(fā)射能量的地面發(fā)射電路；

用于接收能量并為本組內(nèi)的電池箱供電的車端接收電路，所述車端接收電路分別連接本組內(nèi)的各個電池箱；

用于在充電過程中實時檢測本組內(nèi)的各個電池箱的充電狀態(tài)并發(fā)送給所述BMS主控盒的BMS分控盒，所述BMS分控盒與所述BMS主控盒連接；

其中，各個所述充電電路內(nèi)的電池箱串聯(lián)后為負(fù)載供電；

所述電源管理系統(tǒng)還包括：

分別與各個所述BMS分控盒以及車端控制系統(tǒng)連接的、用于檢測電池箱串聯(lián)回路的電流，以及依據(jù)各個所述BMS分控盒發(fā)送的充電狀態(tài)確定充電需求，并將所述充電狀態(tài)和充電需求通過所述車端控制系統(tǒng)發(fā)送至地面控制系統(tǒng)的所述BMS主控盒；

用于進(jìn)行所述BMS主控盒與所述地面控制系統(tǒng)之間的信息交互的所述車端控制系統(tǒng)；

與所述車端控制系統(tǒng)無線通信且與各個所述地面發(fā)射電路連接的、用于依據(jù)所述充電狀態(tài)和充電需求控制各個地面發(fā)射電路的的輸出功率的所述地面控制系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述車端接收電路分別通過一個分繼電器連接本組內(nèi)的各個電池箱；

每組所述充電電路內(nèi)的所述BMS分控盒與本組內(nèi)的各個所述分繼電器電氣相連，所述BMS分控盒依據(jù)所述BMS主控盒發(fā)送的相應(yīng)指令控制對應(yīng)的分繼電器開閉。

優(yōu)選地，各個所述充電電路內(nèi)的電池箱串聯(lián)后通過總繼電器為負(fù)載供電；

所述BMS主控盒與所述總繼電器電氣相連，控制所述總繼電器開閉。

優(yōu)選地，所述特定個數(shù)具體為1個。

優(yōu)選地，各個所述BMS分控盒通過車端CAN總線與所述BMS主控盒連接。

優(yōu)選地，每個所述地面發(fā)射電路與對應(yīng)的BMS分控盒之間設(shè)置有無線數(shù)據(jù)通信設(shè)備，所述無線數(shù)據(jù)通信設(shè)備用于將所述BMS分控盒獲得的充電狀態(tài)發(fā)送至對應(yīng)的地面發(fā)射電路。

優(yōu)選地，所述地面發(fā)射電路具體包括：

依次串聯(lián)的功率因數(shù)校正電路、高頻逆變電源、發(fā)射補(bǔ)償電路以及發(fā)射線圈，其中，所述功率因數(shù)校正電路的輸入端連接所述電網(wǎng)，所述發(fā)射線圈與所述車載接收電路之間進(jìn)行無線能量傳輸。

優(yōu)選地，所述車載接收電路具體包括：

依次串聯(lián)的接收線圈、接收補(bǔ)償電路、整流電路，其中，所述接收線圈與所述發(fā)射線圈之間進(jìn)行無線能量傳輸，所述整流電路連接電池箱為電池箱供電。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種基于無線電能傳輸?shù)碾娫垂芾矸椒?，基于以上任一項所述的電源管理系統(tǒng)，所述方法包括：

地面控制系統(tǒng)接收用戶輸入的充電命令后，通過車端控制系統(tǒng)將所述充電命令發(fā)送至BMS主控盒；

所述BMS主控盒將所述充電命令分別發(fā)送給各個BMS分控盒，并依據(jù)所述BMS分控盒反饋的響應(yīng)完成充電準(zhǔn)備；

準(zhǔn)備完成后，所述地面控制系統(tǒng)控制各個地面發(fā)射電路分別為對應(yīng)的一組電池箱供電；

充電過程中，所述BMS分控盒實時檢測自身對應(yīng)的一組電池箱的充電狀態(tài)并發(fā)送給所述BMS主控盒；

所述BMS主控盒檢測電池箱串聯(lián)回路的電流，以及依據(jù)各個所述BMS分控盒發(fā)送的充電狀態(tài)確定充電需求，并將所述充電狀態(tài)和充電需求通過所述車端控制系統(tǒng)發(fā)送至所述地面控制系統(tǒng)；

所述地面控制系統(tǒng)依據(jù)所述充電狀態(tài)和充電需求控制調(diào)整各個所述地面發(fā)射電路的輸出功率，當(dāng)所述充電狀態(tài)為充電完成時，所述地面控制系統(tǒng)控制相應(yīng)的所述地面發(fā)射電路停止供電。

本發(fā)明提供了一種基于無線電能傳輸?shù)碾娫垂芾硐到y(tǒng)及方法，包括BMS主控盒、車端控制系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)以及多組充電電路，每組充電電路包括一個地面發(fā)射電路、一個車端接收電路、特定數(shù)量的電池箱以及BMS分控盒，即本發(fā)明將整車電池組劃分為多組，每組包括特定個數(shù)的電池箱，且每組電池箱對應(yīng)一組充電電路，這種結(jié)構(gòu)降低了每組電池箱的充電電壓，由于每組充電電路僅需要為一組電池箱進(jìn)行充電，相比現(xiàn)有技術(shù)中一組充電電路為整車電池組充電的系統(tǒng)，本發(fā)明降低了充電電路中的電壓，從而降低了系統(tǒng)研制及實驗過程中的危險性，且降低了對逆變電源和線圈以及電路中配套設(shè)備的要求，減少了系統(tǒng)成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對現(xiàn)有技術(shù)和實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有的無線電能傳輸?shù)碾娫垂芾硐到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的一種基于無線電能傳輸?shù)碾娫垂芾硐到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的另一種基于無線電能傳輸?shù)碾娫垂芾硐到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明提供的一種基于無線電能傳輸?shù)碾娫垂芾矸椒ǖ倪^程的示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明的核心是提供一種基于無線電能傳輸?shù)碾娫垂芾硐到y(tǒng)及方法，由多組充電電路為整車電池組充電，降低充電電路中的電壓，進(jìn)而降低系統(tǒng)研制及實驗過程中的危險性以及對設(shè)備的要求，系統(tǒng)成本低。

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供了一種基于無線電能傳輸?shù)碾娫垂芾硐到y(tǒng)，參見圖2所示，圖2為本發(fā)明提供的一種基于無線電能傳輸?shù)碾娫垂芾硐到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該系統(tǒng)包括：

多組充電電路，每組充電電路包括：

特定個數(shù)的電池箱；

與電網(wǎng)連接的、用于發(fā)射能量的地面發(fā)射電路；

用于接收能量并為本組內(nèi)的電池箱供電的車端接收電路，車端接收電路分別連接本組內(nèi)的各個電池箱；

用于在充電過程中實時檢測本組內(nèi)的各個電池箱的充電狀態(tài)并發(fā)送給BMS(Battery Management System，電池管理系統(tǒng))主控盒的BMS分控盒，BMS分控盒與BMS主控盒連接；

其中，各個充電電路內(nèi)的電池箱串聯(lián)后為負(fù)載供電；

電源管理系統(tǒng)還包括：

分別與各個BMS分控盒以及車端控制系統(tǒng)連接的、用于檢測電池箱串聯(lián)回路的電流，以及依據(jù)各個BMS分控盒發(fā)送的充電狀態(tài)確定充電需求，并將充電狀態(tài)和充電需求通過車端控制系統(tǒng)發(fā)送至地面控制系統(tǒng)的BMS主控盒；

用于進(jìn)行BMS主控盒與地面控制系統(tǒng)之間的信息交互的車端控制系統(tǒng)；

與車端控制系統(tǒng)無線通信且與各個地面發(fā)射電路連接的、用于依據(jù)充電狀態(tài)和充電需求控制各個地面發(fā)射電路的的輸出功率的地面控制系統(tǒng)。

可以理解的是，具體實現(xiàn)時，可將地面發(fā)射電路以及車端接收設(shè)備分別集成模塊，采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，便于后續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)、使用和維護(hù)。

另外，這里的特定個數(shù)具體為1個，當(dāng)然，也可以為其他數(shù)值，每組充電電路包含的電池箱的個數(shù)本發(fā)明不作具體限定，充電電路的組數(shù)也視電池組的分組情況而定。

另外，圖2中的LEM為電流傳感器，電流傳感器上有個圓孔，被測量電流的電纜要從圓孔穿過，電流傳感器與BMS分控盒有信號連接，用于獲取相應(yīng)電池箱的電流。

作為優(yōu)選地，車端接收電路分別通過一個分繼電器連接本組內(nèi)的各個電池箱；

每組充電電路內(nèi)的BMS分控盒與本組內(nèi)的各個分繼電器電氣相連，BMS分控盒依據(jù)BMS主控盒發(fā)送的相應(yīng)指令控制對應(yīng)的分繼電器開閉。

可以理解的是，若不設(shè)置分繼電器，則只要地面發(fā)射電路開始供電，相應(yīng)的電池箱則會一直處于充電狀態(tài)，為了進(jìn)一步提高供電過程中的安全性，便于后續(xù)檢測和維修，需要在車端接收設(shè)備與相應(yīng)的電池箱之間設(shè)置分繼電器。并且，由于不同電池箱的充電情況不一定相同，因此為了在電池箱充滿時可以及時斷電，分繼電器優(yōu)選與電池箱一一對應(yīng)，當(dāng)然，也可以在每個充電電路內(nèi)僅設(shè)置一個分繼電器，用于同時控制車載接收電路與本組內(nèi)各個電池箱的通斷，具體采用哪種方式本發(fā)明不作具體限定。

作為優(yōu)選地，各個充電電路內(nèi)的電池箱串聯(lián)后通過總繼電器為負(fù)載供電；

BMS主控盒與總繼電器電氣相連，控制總繼電器開閉。

可以理解的是，電池箱是否為負(fù)載供電取決于負(fù)載需求，因此負(fù)載與電池箱串聯(lián)電路之間需要設(shè)置一個總繼電器作為開關(guān)。當(dāng)然，也可采用其他開關(guān)類型，本發(fā)明對此不作具體限定。

其中，各個BMS分控盒通過車端CAN總線與BMS主控盒連接。

在優(yōu)選實施例中，參見圖3所示，圖3為本發(fā)明提供的另一種基于無線電能傳輸?shù)碾娫垂芾硐到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；每個地面發(fā)射電路與對應(yīng)的BMS分控盒之間設(shè)置有無線數(shù)據(jù)通信設(shè)備，無線數(shù)據(jù)通信設(shè)備用于將BMS分控盒獲得的充電狀態(tài)發(fā)送至對應(yīng)的地面發(fā)射電路。

可以理解的是，通過該種連接方式，BMS分控盒與地面發(fā)射電路之間可直接通信，調(diào)整地面發(fā)射電路的發(fā)射功率，而不必通過BMS主控盒、車載控制系統(tǒng)和地面控制系統(tǒng)，加快了地面發(fā)射電路的功率調(diào)整速度。

具體的，地面發(fā)射電路具體包括：

依次串聯(lián)的功率因數(shù)校正(Power Factor Correction，PFC)電路、高頻逆變電源、發(fā)射補(bǔ)償電路以及發(fā)射線圈，其中，功率因數(shù)校正電路的輸入端連接電網(wǎng)，發(fā)射線圈與車載接收電路之間進(jìn)行無線能量傳輸。

進(jìn)一步可知，車載接收電路具體包括：

依次串聯(lián)的接收線圈、接收補(bǔ)償電路、整流電路，其中，接收線圈與發(fā)射線圈之間進(jìn)行無線能量傳輸，整流電路連接電池箱為電池箱供電。

本發(fā)明提供了一種基于無線電能傳輸?shù)碾娫垂芾硐到y(tǒng)，包括BMS主控盒、車端控制系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)以及多組充電電路，每組充電電路包括一個地面發(fā)射電路、一個車端接收電路、特定數(shù)量的電池箱以及BMS分控盒，即本發(fā)明將整車電池組劃分為多組，每組包括特定個數(shù)的電池箱，且每組電池箱對應(yīng)一組充電電路，這種結(jié)構(gòu)降低了每組電池箱的充電電壓，由于每組充電電路僅需要為一組電池箱進(jìn)行充電，相比現(xiàn)有技術(shù)中一組充電電路為整車電池組充電的系統(tǒng)，本發(fā)明降低了充電電路中的電壓，從而降低了系統(tǒng)研制及實驗過程中的危險性，且降低了對逆變電源和線圈以及電路中配套設(shè)備的要求，減少了系統(tǒng)成本。

本發(fā)明還提供了一種基于無線電能傳輸?shù)碾娫垂芾矸椒?，基于以上任一項所述的電源管理系統(tǒng)，參見圖4所示，圖4為本發(fā)明提供的一種基于無線電能傳輸?shù)碾娫垂芾矸椒ǖ倪^程的示意圖。該方法包括：

步驟s101：地面控制系統(tǒng)接收用戶輸入的充電命令后，通過車端控制系統(tǒng)將充電命令發(fā)送至BMS主控盒；

步驟s102：BMS主控盒將充電命令分別發(fā)送給各個BMS分控盒，并依據(jù)BMS分控盒反饋的響應(yīng)完成充電準(zhǔn)備；

步驟s103：準(zhǔn)備完成后，地面控制系統(tǒng)控制各個地面發(fā)射電路分別為對應(yīng)的一組電池箱供電；

步驟s104：充電過程中，BMS分控盒實時檢測自身對應(yīng)的一組電池箱的充電狀態(tài)并發(fā)送給BMS主控盒；

步驟s105：BMS主控盒檢測電池箱串聯(lián)回路的電流，以及依據(jù)各個BMS分控盒發(fā)送的充電狀態(tài)確定充電需求，并將充電狀態(tài)和充電需求通過車端控制系統(tǒng)發(fā)送至地面控制系統(tǒng)；

步驟s106：地面控制系統(tǒng)依據(jù)充電狀態(tài)和充電需求控制調(diào)整各個地面發(fā)射電路的輸出功率，當(dāng)充電狀態(tài)為充電完成時，地面控制系統(tǒng)控制相應(yīng)的地面發(fā)射電路停止供電。

為方便理解，以下為本發(fā)明提供的電源管理系統(tǒng)的一種具體工作流程(該實施例中每組充電電路內(nèi)包含一個電池箱)：

啟動階段：

步驟s11：地面控制系統(tǒng)收到用戶輸入的充電命令；

步驟s12：地面控制系統(tǒng)與車端控制系統(tǒng)建立通信聯(lián)系，并無線發(fā)送充電命令給車端控制系統(tǒng)；

步驟s13：車端控制系統(tǒng)接到充電命令后，開始為BMS主控盒和BMS分控盒供電，并與BMS主控盒建立軟硬件握手信號，發(fā)送充電命令給BMS主控盒；

步驟s14：BMS主控盒接到充電命令后，與各個BMS分控盒進(jìn)行通信，控制各個BMS分控盒收集對應(yīng)的電池箱的電壓和溫度等信息反饋至自身，并依據(jù)這些信息進(jìn)行自檢，自檢通過后，BMS主控盒分別發(fā)送充電命令給全部BMS分控盒；

步驟s15：各個BMS分控盒接到充電命令后，控制自身對應(yīng)的分繼電器閉合，并反饋準(zhǔn)備完成信息給BMS主控盒；

步驟s16：BMS主控盒收到全部BMS分控盒的準(zhǔn)備完成信息后，根據(jù)電池組的狀態(tài)確定各個電池箱的充電電壓、充電電流的需求，反饋充電準(zhǔn)備完成響應(yīng)和各電池箱的充電需求給車端控制系統(tǒng)；

步驟s17：車端控制系統(tǒng)接到充電準(zhǔn)備完成響應(yīng)和各電池箱的充電需求后，通過無線通信的方式發(fā)送給地面控制系統(tǒng)；

步驟s18：地面控制系統(tǒng)接到充電準(zhǔn)備完成響應(yīng)和各電池箱的充電需求后，將各電池箱的充電需求發(fā)給相應(yīng)的地面發(fā)射電路，并控制各地面發(fā)射電路開機(jī)工作，系統(tǒng)進(jìn)入充電狀態(tài)。

充電階段：

步驟s21：各BMS分控盒實時檢測相應(yīng)的電池箱的單體電池電壓、溫度、充電電流信息，并實時反饋給BMS主控盒；

步驟s22：BMS主控盒根據(jù)BMS分控盒反饋的信息計算各電池箱的充電需求，并實時將各電池箱的充電需求和當(dāng)前充電電流及電壓通過車端控制系統(tǒng)無線反饋給地面控制系統(tǒng)；

步驟s23：地面控制系統(tǒng)實時將充電需求和當(dāng)前充電電流及電壓反饋給各地面發(fā)射電路，各地面發(fā)射電路根據(jù)相應(yīng)電池箱的充電需求和當(dāng)前充電電流及電壓實時調(diào)節(jié)地面發(fā)射電路的輸出功率；地面發(fā)射電路的輸出功率調(diào)節(jié)過程如下：如果電池箱當(dāng)前充電電壓或電流大于充電需求的電壓或電流，相應(yīng)地面發(fā)射電路降低輸出功率，如果電池箱當(dāng)前充電電壓或電流小于充電需求的電壓或電流，相應(yīng)地面發(fā)射電路提高輸出功率，從而保證該電池箱實現(xiàn)恒壓或恒流充電。

停止階段：

步驟s31：當(dāng)BMS主控盒根據(jù)BMS分控盒信息，判斷某電池箱充滿時，將該電池箱充滿信息通知車端控制系統(tǒng)；

步驟s32：車端控制系統(tǒng)將充滿信息反饋地面控制系統(tǒng)；

步驟s33：地面控制系統(tǒng)控制相應(yīng)的地面發(fā)射電路停止工作，相應(yīng)地面發(fā)射電路進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，并將待機(jī)狀態(tài)信息通知車端控制系統(tǒng)；

步驟s34：車端控制系統(tǒng)將待機(jī)狀態(tài)信息通知BMS主控盒；

步驟s35：BMS主控盒將該待機(jī)信息通知相應(yīng)的BMS分控盒；

步驟s36：BMS分控盒控制相應(yīng)電池箱的分繼電器斷開；

重復(fù)上述操作，直至各地面發(fā)射電路均進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，并且各BMS分控盒均已控制相應(yīng)的分繼電器斷開；之后，車端控制系統(tǒng)停止BMS主控盒、BMS分控盒的供電電源，此時車端控制系統(tǒng)也進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，整個系統(tǒng)停止工作進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

本說明書中各個實施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

還需要說明的是，在本說明書中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其他實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。