一种电动自行车自适应无线充电接收端整流方法与流程

本发明属于无线电传输，特别涉及一种电动自行车自适应无线充电接收端整流方法。

背景技术：

1、无线充电技术作为一种非接触式充电方式，无外部裸露触点，具有更高的安全性、耐用性。在电动自行车的应用中，无线充电有助于降低电动自行车充电过程中，因充电器引起自燃的隐患，并且能够提升充电器暴露在降雨、降雪等户外气候条件下的安全性和可靠性，故在电动自动车在无线电充电时需在接收端配备整流电路，以保障电动自行车充电的安全。

2、经检索，中国专利文件申请号为201711145186.x，公开了无线充电接收端的同步整流电路，用于实现无线充电接收器的整流功能，其中同步整流电路连接于该无线充电接收器的谐振电路与负载之间，包括mos管整流电路和同步整流控制电路，同步整流控制电路通过控制输入至mos管整流电路中各个mos管的驱动电压，实现对该mos管整流电路中各个mos管的工作时序的控制，使该同步整流电路具有与预设效果相符合的整流效果，采用该发明的无线充电接收端的同步整流电路，整流效率比现有技术中的二极管整流电路的整流效率高，可明显改善二极管整流损耗导致的发热问题，简单方便，且无需引入额外的软件控制，可以作为独立的模块取代二极管整流模块；

3、然而，由于目前电动自行车的多种电压等级，现有的无线充电接收端整流电路通常针对特定的输入电压范围进行设计，以确保在该范围内能够高效、稳定地工作，不同电压等级的电动自行车需要不同的整流电路配置，以适应其特定的工作电压和电流需求，不能满足不同电动自行车用户的需求，因此我们需要提出一种电动自行车自适应无线充电接收端整流方法来解决上述存在的问题，使其能够具有多电压等级兼容、自适应充电的功能，有助于电动自行车无线充电技术的产品化和推广应用。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种电动自行车自适应无线充电接收端整流方法，包括如下步骤：

2、s1、当电动自行车无线充电接收器靠近发射端时，发射端检测到无线电充电接收端的存在，发射端与电动自行车无线充电接收器建立通信连接，并进行身份认证；

3、其中，所述电动自行车无线充电接收器包括无线充电接收端，所述无线充电接收端包括整流主电路和控制电路，所述整流主电路用于将接收的高频交流电转换成适用于电动自行车充电的稳定直流电流，并向电动自行车充电，所述控制电路用于监测整流主电路的运行参数并实现多电压等级兼容的自适应充电控制；

4、s2、待身份认证成功后，无线充电接收端发送数据包给发射端，发射端接收到数据包后进行验证和匹配，确定无线充电接收端是安全的充电设备时启动电动自行车无线充电接收器并为电动车充电，同时控制电路实时检测整流主电路的运行参数，运行参数包括输入电压和电流；

5、s21、如发现整流主电路运行异常时，整流主电路运行异常包括过压异常、过流异常、过热异常，控制电路立即采取措施保护电路和设备安全；

6、s22、如未发现整流主电路运行异常时，根据接收到的运行参数，控制电路判断电动自行车所需的充电电压和电流等级，整流主电路根据控制电路的调整，将接收到的交流电转换为相应的直流电，并传输给电动自行车电池；

7、s3、当电动自行车电池充满电或达到预设的充电时间时，控制电路发出指令停止充电，整流主电路中的开关器件关闭，切断发射端与电动自行车无线充电接收器的连接，充电结束。

8、进一步的，所述整流主电路包括高频整流电路和直流升降压电路，所述高频整流电路用于将电动自行车无线充电接收端线圈输出的高频交流电流转换为直流电流；所述直流升降压电路用于将高频整流电路输出的在一定范围内波动的直流电流转换为稳定直流电流，并通过开关器件控制稳定直流电流的输出。

9、进一步的，所述直流升降压电路主要由开关管s5、开关管s6、二极管d6、电感l1、电容c1和电容c2组成，所述电容c1、电感l1和电容c2并联，且所述开关管s5连接在电容c1和电感l1之间，所述开关管s6连接在电感l1和电容c2之间，所述二极管d6连接在电容c2与开关管s6的连接端上，二极管d6与电容c2的另一端之间用于直流输出，电容c1的两端之间用于直流输入。

10、进一步的，所述控制电路包括传感电路、控制芯片、驱动电路和辅助电源电路，所述传感电路包括电压感应电路和电流感应电路，通过电压感应电路实时监测整流主电路的电压，利用电流感应电路实时监测整流主电路的电流；所述控制芯片用于根据接收的传感电路输出信号并按预设的程序输出直流升降压电路中开关器件的控制信号，以满足不同电动自行车充电电流的需求；所述驱动电路用于将控制芯片输出的控制信号转换为对应的实际驱动直流升降压电路中开关器件导通或截止的电压信号；所述辅助电源电路用于为传感电路、控制芯片和驱动电路提供所需的电源。

11、进一步的，所述控制芯片输出用于控制直流升降压电路中开关器件通断的控制信号的流程如下：

12、a1、对控制芯片进行程序的预设，预设的程序包括判断当前的电动自行车电池电压等级，充电初始阶段对电容预充电，实现所述直流升降压电路按目标的电压、电流输出的控制闭环，以及故障情况下主动关闭控制信号输出；

13、a2、根据传感电路采集的整流主电路的电压和电流信号，判断当前的电动自行车电池充电电压等级，确定目标充电电压v2；

14、a3、根据目标率电电压和实际采集电压计算误差值d，再根据误差值d计算控制信号uout，计算公式如下：

15、；

16、

17、其中，v1为实际电压值，为k时刻电压的误差值，为比例系数，为积分系数，为微积分系数，t为从k-1时刻至k时刻所用的时间；

18、a4、将计算出的控制信号输出给驱动电路，驱动电路根据接收到的控制信号转换成驱动直流升降压电路中开关器件导通或截止的实际电压信号并传输给直流升降压电路；

19、a5、直流升降压电路接收到实际电压信号控制开关器件导通和关断，以为电动自行车充电提供稳定直流电流；

20、a6、在充电过程中，通过传感电路实时监测实际输出电压和电流，将监测到的实际输出电压和电流与目标充电电压和电流进行比较，并根据比较结果调整控制信号，以确保输出电压和电流始终符合预设要求。

21、进一步的，所述驱动电路主要由隔离驱动芯片u1、驱动电阻r6和连接在开关管s5和开关管s6栅极与源极之间的栅极保护电阻r7组成，所述驱动电阻r6的一端连接在电阻r7与开关管s6栅极的连接端上以及电阻r7与开关管s5栅极的连接端上，所述驱动电阻r6的另一端与隔离驱动芯片u1连接。

22、进一步的，所述直流升降压电路在升压时，当开关管s5导通、开关管s6截止时，输入电压通过开关管s5加到电感l1上，此时电感l1开始储能，由于电容c1的滤波作用，输入电压相对稳定；当开关管s5截止、开关管s6导通时，电感l1中的电流不会立即变为0，而是由于电感l1的电流保持特性，会继续流动，此时，电感通过二极管d6对电容c2充电，同时向负载提供能量，由于电感l1释放能量时，其两端的电动势极性与输入电源极性相同，因此电容c2上的电压会高于输入电压，实现升压；

23、在降压时，通过调整开关管s5、开关管s6的占空比，当占空比最小时，电感l1在更多时间内处于放电状态，导致输出电压低于输入电压，实现降压。

24、进一步的，步骤s1中，所述发射端与电动自行车无线充电接收器之间的通信遵循qi标准通信协议，在进行身份认证时，发射端会先发送模拟ping信号，以检测是否有电动自行车无线充电接收器放置在充电区域，如果检测到电动自行车无线充电接收器存在，发射端发送用于允许无线充电接收端有时间回复一个信号强度包的数字ping信号，若无线充电接收端回复的信号强度包有效，则表明两者之间的通信链路建立成功，则进入s2。

25、进一步的，步骤s2中，所述数据包包含接收端的身份信息、配置信息、所需的充电参数以及信号强度包。

26、进一步的，所述发射端接收到数据包后进行验证和匹配的流程如下：

27、b1、发射端接收到数据包后根据自身输出能量的变化与无线充电接收端回传的电气参数的变化进行比较，如果变化一致，则说明无线充电接收端是兼容且安全的充电设备进入b2，若变化不一致，则说明无线充电接收端不是兼容的充电设备，电动自行车无线充电接收器不动作；

28、b2、发射端根据无线充电接收端发送的配置信息和信号强度包，调节自身的输出功率，以匹配无线充电接收端的充电需求。

29、本发明的有益效果是：

30、本发明当发射端有电动自行车无线充电接收器存在时，发射端与电动自行车无线充电接收器之间建立通信连接，并进行身份认证，身份认证成功后，发射端进行验证和匹配，确认无线充电接收端是安全的充电设备时启动电动自行车无线充电接收器并为电动车充电，同时控制电路实时检测整流主电路的运行参数，如未发现整流主电路运行异常时，控制电路判断电动自行车所需的充电电压和电流等级，整流主电路根据控制电路的调整，将接收到的交流电转换为相应的直流电，并传输给电动自行车电池，通过此方式能够兼容不同类型电动自行车的电池电压等级，并实现自主识别和自适应充电，有助于提升电动自行车充电的安全性和便利性。

31、本发明主要由整流主电路和控制电路组成的无线充电接收端，利用整流主电路将接收的高频交流电转换成适用于电动自行车充电的稳定直流电流，并向电动自行车充电，利用控制电路监测整流主电路的运行参数并实现多电压等级兼容的自适应充电控制，从而满足不同电动自行车充电的需求。

32、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。