201210090576-一种大功率无线充...-申请公开

(10)申请公布号 CN 102638089 A (43)申请公布日 2012.08.15 C N 1 0 2 6 3 8 0 8 9 A *CN102638089A* (21)申请号 201210090576.2 (22)申请日 2012.03.30 H02J 7/02(2006.01) H02J 17/00(2006.01) (71)申请人 奇瑞汽车股份有限公司 地址 241009 安徽省芜湖市经济技术开发区 长春路 8号 (72)发明人 陈龙 王新果 (74)专利代理机构 芜湖安汇知识产权代理有限 公司 34107 代理人 张小虹 (54) 发明名称 一种大功率无线充电装置 (57) 摘要 本发明公开了一种大功率无线充电装置，其 特征在于：所述的充电装置为电源依次通过桥式 整流电路、高频开关接入 LC电磁谐振电路，AD采 集电路采集 LC电磁谐振电路的电流电压后通过 RC滤波电路、信号放大电路传递给中央处理器构 成充电装置的发射端；电磁谐振单元通过电源管 理系统接入电池负载，采集单元再将电池负载的 电流电压信号反馈给电源管理系统构成充电装置 的接收端，由于采用上述电路结构，该充电装置 具有以下优点：1、以高电压谐振方式解决了现有 技术中无线反馈实时性较差的问；2、使得无线 电力能量传输距离加长；3、磁场指向性非常强， 有利于无线电力能量远距离传输；4、对人体伤害 小。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1页 说明书 3页 附图 3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 1/1页 2 1.一种大功率无线充电装置，其特征在于：所述的充电装置为电源 (8)依次通过桥式 整流电路 (5)、高频开关 (3)接入 LC电磁谐振电路 (1)，AD采集电路 (2)采集 LC电磁谐振 电路 (1)的电流电压后通过 RC滤波电路 (4)、信号放大电路 (7)传递给中央处理器 (6)构 成充电装置的发射端；电磁谐振单元 (11)通过电源管理系统 (12)接入电池负载 (13)，采 集单元 (14)再将电池负载 (13)的电流电压信号反馈给电源管理系统 (12)构成充电装置 的接收端。 2.根据权利要求 1所述的一种大功率无线充电装置，其特征在于：所述的中央处理器 (6)连接上位机监控台 (9)。 3.根据权利要求 1或 2所述的一种大功率无线充电装置，其特征在于：所述的中央处 理器 (6)的型号为 S08DZ60。 4.根据权利要求 1所述的一种大功率无线充电装置，其特征在于：所述的中央处理器 (6)、AD采集电路 (2)为控制电源 (10)对其进行供电。 5.根据权利要求 1所述的一种大功率无线充电装置，其特征在于：所述的 LC电磁谐振 电路 (1)为两个电感串联后与谐振电容 (Cp)后接入松耦合变压器。 6.根据权利要求 1所述的一种大功率无线充电装置，其特征在于：所述的高频开关 (3) 为两个开关管分别接入 LC电磁谐振电路 (1)中的两个电感，中央处理器 (6)控制开关管的 导通时序以及占空比。 权 利 要 求 书CN 102638089 A 2 1/3页 3 一种大功率无线充电装置 技术领域 [0001] 本发明涉及无线充电领域，特别涉及一种大功率无线充电装置。 背景技术 [0002] 无线充电是通过磁场松耦合谐振技术实现对电子产品进行充电，整个无线充电系 统包含了两个部分，一个是连接电源的发射系统，另一个电子产品上的接收系统，只要在一 定的范围内，电源能够瞬间自发射系统传到对应的接收系统上。 [0003] 现有技术中大功率无线电力传输中基本采用电磁感应方式，其很难实现全无线反 馈控制以及无线电力传输功率的提升。由于负载的反馈信号要及时发送至控制单元，采用 无线反馈方式其速度很难实现实时性要求，而且无线反馈的稳定性较差，造成整个无线充 电系统工作不稳定。 [0004] 在无线充电过程中满足信号反馈的实时性要求是现有技术需要解决的问题。 发明内容 [0005] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种大功率无线充电装置，以满足在无线充 电过程中信号反馈实时性要求，提高稳定性的目的。 [0006] 为解决上述技术问题，本发明的技术是，一种大功率无线充电装置，其特征在 于：所述的充电装置为电源依次通过桥式整流电路、高频开关接入 LC电磁谐振电路，AD采 集电路采集 LC电磁谐振电路的电流电压后通过 RC滤波电路、信号放大电路传递给中央处 理器构成充电装置的发射端；电磁谐振单元通过电源管理系统接入电池负载，采集单元再 将电池负载的电流电压信号反馈给电源管理系统构成充电装置的接收端，从而对无线发射 与接收进行独立的检测与控制，保证了整个充电装置的稳定性。 [0007] 所述的中央处理器连接上位机监控台，对发射端的充电情况进行实时监测。 [0008] 所述的中央处理器的型号为 S08DZ60。 [0009] 所述的中央处理器、AD采集电路为控制电源对其进行供电。 [0010] 所述的 LC电磁谐振电路为两个电感串联后与谐振电容 Cp后接入松耦合变压器。 [0011] 所述的高频开关为两个开关管分别接入 LC电磁谐振电路中的两个电感，中央处 理器控制开关管的导通时序以及占空比。 [0012] 一种大功率无线充电装置，由于采用上述电路结构，该充电装置具有以下优点：1、 以高电压谐振方式解决了现有技术中无线反馈实时性较差的问题；2、使得无线电力能量传 输距离加长；3、磁场指向性非常强，有利于无线电力能量远距离传输；4、对人体伤害小。 附图说明 [0013] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明； [0014] 图 1为本发明一种大功率无线充电装置的原理框图； [0015] 图 2为本发明一种大功率无线充电装置控制电源的电路图； 说 明 书CN 102638089 A 3 2/3页 4 [0016] 图 3为本发明一种大功率无线充电装置中央处理器的电路图； [0017] 图 4为本发明一种大功率无线充电装置 AD采集电路的电路图； [0018] 图 5为本发明一种大功率无线充电装置 LC电磁谐振电路的电路图； [0019] 在图 1中，1、LC电磁谐振电路；2、AD采集电路；3、高频开关；4、RC滤波电路；5、 桥式整流电路；6、中央处理器；7、信号放大电路；8、电源；9、上位机监控台；10、控制电源； 11、电磁谐振单元；12、电源管理系统；13、电池负载；14、采集单元。 具体实施方式 [0020] 如图 1所示，本发明为电源 8依次通过桥式整流电路 5、高频开关 3接入 LC电磁 谐振电路 1，AD采集电路 2采集 LC电磁谐振电路 1的电流电压后通过 RC滤波电路 4、信号 放大电路 7传递给中央处理器 6构成充电装置的发射端；电磁谐振单元 11通过电源管理系 统 12接入电池负载 13，采集单元 14再将电池负载 13的电流电压信号反馈给电源管理系 统 12构成充电装置的接收端，从而对无线发射与接收进行独立的检测与控制，保证了整个 充电装置的稳定性。 [0021] 中央处理器 6连接上位机监控台 9，对发射端的充电情况进行实时监测。中央处理 器 6、AD采集电路 2为控制电源 10对其进行供电。 [0022] 如图 2所示，控制电源 10为中央处理器 6、AD采集电路 2供电，DC15V输入，从 VCC 点产生 DC5V电源电压。该部分主要采用了成熟的三端稳压 LM78M05的 IC，C7、C8组成滤波 网络，使电源系统输出干净的 DC5V电源输出。 [0023] 如图 3所示，中央处理器 6采用成熟的 S08DZ60的 CPU处理芯片，6路 PWM输出可 以去控制 6路开关谐振电路，本系统只控制 2路 LC谐振电路，外部晶整 4MHZ。 [0024] 如图 4所示，AD采集电路 2包含电流采集和系统温度采集，8路状态显示中包含待 机状态和充电状态，2路外部输入电路。 [0025] 如图 5所示，LC电磁谐振电路 1是大功率无线发射的关键电路，该电路将 DC390V 的电压进行谐振，谐振后的电压在 900V，谐振波形近似于正弦波，同时也利用了正弦波穿过 松耦合线圈的传输效率最高的原理，从而来提高无线电力能量发射的效率，LC电磁谐振电 路 1采用双电感结构，各个的电感值为 30uH，与谐振电容 Cp一起组成 LC电磁谐振电路 1，谐 振频率在 100KHZ左右，谐振电压在 900V左右，无线发射采用松偶合变压器，所以漏感很大， 漏感量甚至大于松耦合变压器的激磁，谐振电容也可以对松耦合变压器气息中的能量进行 吸收，这样更能保证了谐振电路的稳定，由于电磁谐振磁场具有很强的指向性，这样可以实 现对 1.5米以外的无线接收系统供电，图中开关管 QA与开关管 QB组成的半桥电路，他们是 分开分时导通，主要由上述的中央处理器 6来控制这两个开关管的导通时序以及占空比。 [0026] 本发明提出了以高电压谐振方式，原边采用半桥 LC谐振电路来实现大功率无线 电力传输，解决了现有技术中无线反馈实时性较差的问题，且其反馈的稳定性较好。电磁耦 合的无线电力能量传输距离非常短，一般是毫米级，本发明采用电磁谐振方式，使无线电力 能量传输距离达到米级。电磁耦合的方式漏磁非常严重，电磁谐振方式的磁场指向性非常 强，有利于无线电力能量远距离传输；无线发射频率在 100KHZ-10MHZ，属于工业允许使用 范围，对人体辐射基本无伤害。 [0027] 上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式 说 明 书CN 102638089 A 4 3/3页 5 的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的， 均在本发明的保护范围之内。 说 明 书CN 102638089 A 5 1/3页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图CN 102638089 A 6 2/3页 7 图 3 图 4 说 明 书 附 图CN 102638089 A 7 3/3页 8 图 5 说 明 书 附 图CN 102638089 A 8