一种电流控制电路和无线充电线系统的制作方法

1.本实用新型涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种电流控制电路和无线充电线系统。


背景技术：

2.电动汽车静态磁耦合无线充电是国内外主机厂近年来研究应用的热点技术之一，其基本原理是原边线圈产生时变磁通，穿过副边线圈绕组，相互靠近的两个或者多个线圈能够进行功率传输。电磁场是能量传输的媒介，在无线能量传输的过程中，不可避免的会有部分电磁能量溢出，也就是存在电磁暴露，考虑到人体的电磁安全的问题，电磁暴露必然存在着一定的限值，但是无线充电中磁场的耦合变化规律、功率密度在空间和时间上的变化情况非常复杂，针对无线功率传输线圈的电磁暴露，难以进行控制。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例提供一种电流控制电路和无线充电线系统，用以解决现有技术中，无线功率传输线圈的电磁暴露，难以进行控制的问题。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供如下技术方案：
5.本实用新型实施例提供一种电流控制电路，包括：
6.测量无线功率传输线圈的交流电流的采样单元；
7.与所述采样单元连接的转换单元；
8.与所述转换单元连接的整流单元；
9.与所述整流单元和控制功率传输电路分别连接的主控电路；
10.所述控制功率传输电路与所述无线功率传输线圈连接；
11.其中，所述转换单元接收所述采样单元发送的交流电流，发送交流电压给所述整流单元，所述整流单元输出直流电压至所述主控电路，所述主控电路获取采样电流，并反馈控制信号至所述控制功率传输电路，所述无线功率传输线圈调整交流电流。
12.可选地，所述采样单元包括电流传感器；
13.所述电流传感器包括输出端；所述输出端与所述转换单元连接。
14.可选地，所述电流传感器为霍尔效应闭环电流传感器。
15.可选地，所述转换单元包括第一电阻；
16.所述第一电阻的一端分别通过第一连接点与所述输出端以及所述整流单元连接，所述第一电阻的另一端接地。
17.可选地，所述整流单元包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一二极管、第二二极管、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻；
18.所述第一运算放大器的同相输入端通过所述第二电阻连接至所述第一连接点；
19.所述第一运算放大器的反相输入端通过所述第三电阻接地；
20.所述第一运算放大器的输出端与所述第一二极管的负极连接；
21.所述第二运算放大器的反相输入端通过所述第四电阻与所述第一二极管的正极连接；
22.所述第二运算放大器的同相输入端通过所述第五电阻连接至所述第一连接点；
23.所述第二运算放大器的输出端与第一接插件的第一端连接；其中，所述第一接插件与所述主控电路连接；
24.所述第二二极管的负极连接至所述第一运算放大器的反相输入端与所述第三电阻之间的第二连接点；
25.所述第二二极管的正极连接至所述第一运算放大器的输出端与所述第一二极管的负极之间的第三连接点；
26.所述第六电阻的一端连接至所述第二连接点，所述第六电阻的另一端连接至所述第一二极管的正极与所述第四电阻之间的第四连接点；
27.所述第七电阻的一端连接至所述第二运算放大器的反相输入端与所述第四电阻之间的第五连接点，所述第七电阻的另一端连接至所述第二运算放大器的输出端与所述第一接插件之间的第六连接点。
28.可选地，所述第一运算放大器和所述第二运算放大器均为双路运算放大器；
29.所述第一二极管和所述第二二极管均为肖特基二极管。
30.可选地，所述第一接插件的第二端口接地。
31.可选地，还包括：充电电路；
32.所述充电电路包括原边电路和副边电路；
33.所述原边电路的输入端与低压电源连接；所述副边电路的输出端分别与所述采样单元中电流传感器的电源输入端和所述整流单元中第一运算放大器的电源引脚连接。
34.本实用新型实施例还提供一种无线充电线系统，包括如上任一项所述的电流控制电路。
35.本实用新型的有益效果是：
36.本实用新型方案，提供一种电流控制电路，通过采样单元测量无线功率传输线圈的交流电流，通过转换单元接收采样单元发送的交流电流，将交流电流转换为交流电压，并将交流电压发送给整流单元，整流单元将交流电压转换成直流电压，所述主控电路获取采样电流，并反馈控制信号至控制功率传输电路，以使所述无线功率传输线圈调整交流电流，可以实现主控电路获取采样电流，根据采样电流，通过控制功率传输电路调整无线功率传输线圈中的交流电流，进而限制无线功率传输线圈的电磁暴露。
附图说明
37.图1表示本实用新型实施例提供的电流控制电路的电路图；
38.图2表示本实用新型实施例提供的充电电路的结构示意图；
39.图3表示本实用新型实施例提供的第一电容的结构示意图；
40.图4表示本实用新型实施例提供的第一电感的结构示意图。
41.附图标记说明：
42.1-采样单元；2-转换单元；3-整流单元；4-第一连接点；5-原边电路；6-副边电路。
具体实施方式
43.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细描述。
44.本实用新型针对现有技术中，无线充电线圈中的电流难以获取的问题，提供一种电流采样电路和无线充电线系统。
45.如图1所示，本实用新型实施例一种电流控制电路，包括：
46.测量无线功率传输线圈的交流电流的采样单元1；
47.与所述采样单元1连接的转换单元2；
48.与所述转换单元2连接的整流单元3；
49.与所述整流单元2和控制功率传输电路分别连接的主控电路；
50.所述控制功率传输电路与所述无线功率传输线圈连接；
51.其中，所述转换单元2接收所述采样单元1发送的交流电流，发送交流电压给所述整流单元3，所述整流单元3输出直流电压至所述主控电路，所述主控电路获取采样电流，并反馈控制信号至所述控制功率传输电路，所述无线功率传输线圈调整交流电流。
52.本实用新型实施例，提供了电流控制电路，电流控制电路包括采样单元1、转换单元2和整流单元3，其中，采样单元1的作用是根据无线功率传输线圈中的磁通量，得到无线功率传输线圈的交流电流，采样单元1将测量的交流电流发送至转换单元2，转换单元2将交流电流转换成交流电压，并将交流电压发送至整流单元3，整流单元3将交流电压转换为直流电压，并将直流电压传输至主控电路，主控电路根据直流电压，获得采样电流，即可完成无线功率传输线圈的电流的实时采样，直接实时获取无线功率传输线圈中电流值的大小，主控电路获取采样电流，判断采样电流是否大于或等于第一预设电流值，若采样电流大于或等于第一预设电流值，则根据向控制功率传输电路发送控制信号，控制功率传输电路根据控制信号控制无线功率传输线圈调整无线功率传输线圈中的交流电流，可选地，将无线功率传输线圈中的交流电流下调第二预设电流值，再获取采样电流，判断采样电流是否大于或等于第一预设电流值，若满足，则继续下调无线功率传输线圈中的交流电流，直到获取的采样电流小于第一预设电流值。
53.在实际应用中，根据无线功率传输线圈对人体电磁场的安全限值，由理论计算及仿真，获取在相应应用条件下，达到安全限值的激励电流(交流电流)的大小，再结合电流采样电路得到的采样电流结果调整无线功率传输线圈中的交流电流，确保无线功率传输线圈在工作时不超过电磁环境的限制。
54.可选地，所述采样单元1包括电流传感器；
55.所述电流传感器包括输出端；所述输出端与所述转换单元2连接。
56.在本实用新型实施例中，采样单元1包括电流传感器u1，电流传感器u1测量无线功率传输线圈的交流电流，并通过电流传感器u1的输出端op，将交流电流发送给转换单元2。
57.可选地，所述电流传感器为霍尔效应闭环电流传感器。
58.在本实用新型实施例中，电流传感器u1为霍尔效应闭环电流传感器，可选地，霍尔效应闭环电流传感器的型号为csng251-200。
59.可选地，所述转换单元2包括第一电阻；
60.所述第一电阻的一端分别通过第一连接点4与所述输出端以及所述整流单元连
接，所述第一电阻的另一端接地。
61.在本实用新型实施例中，转换单元2包括第一电阻r1，第一电阻r1的一端与电流传感器u1的输出端op和整流单元3之间的第一连接点4连接，第一电阻r1的另一端接地，形成为第一接地端gnd1。
62.可选地，所述整流单元3包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一二极管、第二二极管、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻；
63.所述第一运算放大器的同相输入端通过所述第二电阻连接至所述第一连接点4；
64.所述第一运算放大器的反相输入端通过所述第三电阻接地；
65.所述第一运算放大器的输出端与所述第一二极管的负极连接；
66.所述第二运算放大器的反相输入端通过所述第四电阻与所述第一二极管的正极连接；
67.所述第二运算放大器的同相输入端通过所述第五电阻连接至所述第一连接点4；
68.所述第二运算放大器的输出端与第一接插件的第一端连接；其中，所述第一接插件与所述主控电路连接；
69.所述第二二极管的负极连接至所述第一运算放大器的反相输入端与所述第三电阻之间的第二连接点；
70.所述第二二极管的正极连接至所述第一运算放大器的输出端与所述第一二极管的负极之间的第三连接点；
71.所述第六电阻的一端连接至所述第二连接点，所述第六电阻的另一端连接至所述第一二极管的正极与所述第四电阻之间的第四连接点；
72.所述第七电阻的一端连接至所述第二运算放大器的反相输入端与所述第四电阻之间的第五连接点，所述第七电阻的另一端连接至所述第二运算放大器的输出端与所述第一接插件之间的第六连接点。
73.在本实用新型实施例中，整流单元3包括第一运算放大器u2、第二运算放大器u3、第一二极管d1、第二二极管d2、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6和第七电阻r7。
74.其中，第一运算放大器u2的同相输入端通过所述第二电阻r2连接至所述第一连接点4；其中，第一连接点4是电流传感器u1的输出端op和整流单元3之间的连接点；
75.第一运算放大器u2的反相输入端通过第三电阻r3接地，形成为第一接地端gnd1；
76.第一运算放大器u2的输出端连接第一二极管d1的负极；
77.第二运算放大器u3的反相输入端通过第四电阻r4与第一二极管d2的正极连接；
78.第二运算放大器u3的同相输入端通过第五电阻r5连接至第一连接点4；
79.第二运算放大器u3的输出端与第一接插件j1的第一端连接；其中，第一接插件j1与主控电路连接；
80.第二二极管d2的负极连接至第一运算放大器u2的反相输入端与第三电阻r3之间的第二连接点；
81.第二二极管d2的正极连接至第一运算放大器u2的输出端与第一二极管d1的负极之间的第三连接点；
82.第六电阻r6的一端连接至所述第二连接点，第六电阻r6的另一端连接至第一二极
管d1的正极与第四电阻r4之间的第四连接点；
83.第七电阻r7的一端连接至第二运算放大器u3的反相输入端与第四电阻r4之间的第五连接点，第七电阻r7的另一端连接至第二运算放大器u3的输出端与第一接插件之间j1的第六连接点。
84.可选地，所述第一运算放大器和所述第二运算放大器均为双路运算放大器；
85.所述第一二极管和所述第二二极管均为肖特基二极管。
86.在本实用新型实施例中，第一运算放大器u2和第二运算放大器u3均为双路运算放大器，可选地，双路运算放大器的型号为rc4580-q1。
87.第一二极管d1和第二二极管d2均为肖特基二极管。
88.可选地，所述第一接插件的第二端口接地。
89.在本实用新型实施例中，第一接插件j1还包括第二端口，第二端口接地，形成为第三接地端gnd3。
90.可选地，还包括：充电电路；
91.所述充电电路包括原边电路5和副边电路6；
92.所述原边电路5的输入端与低压电源连接；所述副边电路6的输出端分别与所述采样单元1中电流传感器的电源输入端和所述整流单元2中第一运算放大器的电源引脚连接。
93.在本实用新型实施例中，充电电路为围绕开关稳压器u4搭建的fly-buck电路，充电电路为电流传感器u1和第一运算放大器u2提供正负供电源，开关稳压器的型号为lm5160qpwprq1，充电电路的具体结构如图2所示。
94.充电电路包括原边电路5和副边电路6，原边电路5包括第二接插件j2，第二接插件j2连接一12v的低压电源，低压电源从第二接插件j2输入至开关稳压器u4，开关稳压器u4的输出端通过变压器t1，再整流后，提供15v的正电源vcc 和-15v的负电源vcc-。
95.采样单元1中电流传感器j1包括电源输入端，分别与15v的正电源vcc 和-15v的负电源vcc-连接，以及分别与整流单元2中第一运算放大器u2的电源引脚连接。
96.还需要说明的是，电流采样电路还包括：第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容和第六电容；
97.原边电路5还包括第四接地端gnd4和第五接地端gnd5，副边电路6还包括第六接地端gnd6，其中，如图3所示，第一电容c1设置于第四接地端gnd4和第一接地端gnd1之间；第二电容设置于第五接地端gnd5和第一接地端gnd1之间；第三电容设置于第四接地端gnd4和第二接地端gnd2之间；第四电容设置于第五接地端gnd5和第二接地端gnd2之间；第五电容设置于第四接地端gnd4和第六接地端gnd6之间；第六电容设置于第五接地端gnd5和第六接地端gnd6之间。
98.第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容和第六电容用于隔离地，起到电磁兼容(electro magnetic compatibility，emc)的作用。
99.需要说明的是，第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容的布置示意图分别与第一电容的布置示意图相似。
100.电流采样电路还包括：第一电感、第二电感和第三电感；
101.如图4所示，第一电感l1设置于第三接地端gnd3和第一接地端gnd1之间；第二电感设置于第三接地端gnd3和第二接地端gnd2之间；第三电感设置于第三接地端gnd3和第六接
地端gnd6之间。
102.第一电感、第二电感和第三电感用于隔离地，起到电磁兼容emc的作用。
103.需要说明的是，第二电感和第三电感的布置示意图分别与第一电感的布置示意图相似。
104.通过本实用新型实施例提供的电流采样电路，完成无线充电功率传输线圈中的高频激励流采样，再根据人体电磁环境限值分析计算获取的最大激励电流作为限值，控制无线传输的功率大小，将电磁环境曝露限定在安全值范围内。
105.本实用新型实施例还提供一种无线充电线系统，包括如上任一项所述的电流采样电路。
106.本实用新型实施例，无线充电系统包括无线功率传输线圈的原边线圈、无线功率传输线圈的副边线圈和电流采样电路。
107.需要说明的是，本实用新型实施例提供的无线充电线系统，包括上述的电流采样电路，则上述的电流采样电路的所有实施例均适用于该装置，且能够达到相同或者相似的技术效果。
108.以上所述的是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本实用新型所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本实用新型的保护范围内。