自适应无线充电接收端制造技术

本发明专利技术公开了自适应无线充电接收端包括负载、滤波器、整流器和接收线圈，还包括接收端补偿网络，连接在整流器和接收线圈之间，接收端补偿网络具有容值可调补偿电容；接收端采样电路，连接在接收端补偿网络的输出侧、整流器的输入侧和输出侧；接收端调节电路，连接容值可调补偿电容；发射端通信控制器，分别与接收端采样电路、接收端调节电路连接；第一开关连接在接收端调节电路和容值可调补偿电容之间；第二开关连接在整流器的输出侧的两端。某个元件参数出现的偏差，通过调节一个或多个补偿电容的电容值，重新调整谐振状态。元件参数发生漂移时，调节补偿电容使系统保持稳定运行。置保护电路在空载的情况下，保护接收端和负载不被损坏。被损坏。被损坏。

【技术实现步骤摘要】
自适应无线充电接收端


[0001]本专利技术涉及无线充电领域，尤其涉及自适应无线充电接收端。

技术介绍

[0002]无线充电是一种非接触式的能量传输方式，可实现能源的安全、高效利用，特别是采用无线充电的电动汽车可以有效支撑车辆的全程无人化操作，是新能源汽车发展的重要方向。谐振耦合式无线充电系统在理想条件下在较远的传输距离下仍可以保持较高的输出功率和效率。然而，无线充电的实际应用场景充满了变化，如发射线圈和接收线圈之间的空间错位或移动、工作温度的变化、负载变化等等。另外，为了获得最佳的性能，无线充电系统要求谐振网络必须工作在一个精确谐振点，这意味着必须使用高精度的电感和电容来满足这些要求。然而，由于组成材料的特性和当前工艺条件的制约，高精度的元件不仅非常昂贵，甚至在不考虑成本的情况下仍然无法满足要求。以上原因都会使无线充电时谐振点产生漂移，导致充电效率下降，甚至无法充电。所有这些因素，从外部使用环境到内部元件的制约，都成为了无线充电技术实际应用的阻碍。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种自适应无线充电接收端，能够根据工况自适应调节谐振状态，并且可以对特殊工况及时启动自保护。
[0004]一种自适应无线充电接收端，包括：负载、滤波器、整流器和接收线圈，还包括：接收端补偿网络，连接在所述整流器和所述接收线圈之间，所述接收端补偿网络具有容值可调补偿电容；接收端采样电路，连接在所述接收端补偿网络的输出侧还连接在所述整流器的输入侧和输出侧；接收端调节电路，连接所述容值可调补偿电容；接收端通信控制器，分别与所述接收端采样电路、接收端调节电路连接；所述第一开关连接在所述接收端调节电路和所述容值可调补偿电容之间；所述第二开关连接在所述整流器的输出侧的两端；保护电路分别与第一开关、第二开关联通，控制所述第一开关、所述第二开关的通断状态。
[0005]优选的，还包括：接收端驱动电路，连接所述整流器，并和所述接收端通信控制器连接。
[0006]优选的，所述接收端补偿网络为LCC型补偿网络，具有容值可调补偿电容和接收端补偿电感；其中容值可调补偿电容为：接收端第一补偿电容和接收端第二补偿电容。
[0007]优选的，所述第一开关具有两个，其中一个连接在所述接收端调节电路和接收端第一补偿电容之间，另一个连接在所述接收端调节电路和接收端第二补偿电容之间。
[0008]优选的，所述接收端补偿网络和所述接收线圈组成谐振网络，所述谐振网络的谐振频率f0为：
[0009][0010]其中，L
g0
是所述接收端补偿电感在谐振状态下的电感值；L
s0
是接收线圈在谐振状
态下的电感值；C
g0
是接收端第一补偿电容在谐振状态下的电容值；C
s0
是接收端第二补偿电容在谐振状态下的电容值。
[0011]优选的，所述容值可调补偿电容包括：甲电容、乙电容以及直流偏置电路；所述甲电容和乙电容串联，所述直流偏置电路与所述甲电容并联；所述直流偏置电路包括串联的电压源和电阻；所述电压源的电压值可调。
[0012]优选的，所述乙电容的电容值大于所述甲电容的电容值。
[0013]在本申请的自适应无线充电接收端安装完成后，可以补偿网络中某个元件参数出现的偏差，通过调节一个或多个补偿电容的电容值，可以使系统可以重新工作在谐振状态。在无线充电过程中，元件参数发生漂移时，可以根据电压、电流的相位差通过调节补偿电容使系统保持谐振状态稳定运行。当线圈互感M发生变化，偏离正常工作范围时，系统可以通过调节谐振频率补偿互感M变化而造成的输出功率的下降。通过设置保护电路，在出现负载空载的情况下，即使在发射端因为通信延时或中断而没有及时切断供电的情况下也可以保护接收端和负载不被损坏。
附图说明
[0014]图1为本专利技术自适应无线充电接收端的结构示意图；
[0015]图2为本专利技术自适应无线充电接收端的部分电路拓扑图；
[0016]图3为本专利技术自适应无线充电接收端所在系统的结构示意图；
[0017]图4为本专利技术自适应无线充电接收端所在系统的部分电路拓扑图；
[0018]图5为本专利技术自适应无线充电接收端中容值可调补偿电容的示意图。
[0019]附图标记：
[0020]电源11、逆变器12、发射线圈13、发射端补偿网络14、发射端采样电路15、发射端调节电路16、发射端通信控制器17、发射端驱动电路18、滤波器21、整流器22、接收线圈23、接收端补偿网络24、接收端采样电路25、接收端调节电路26、接收端通信控制器27、接收端驱动电路28、保护电路29、发射端第一补偿电容141、发射端第二补偿电容142、发射端补偿电感143、接收端第一补偿电容241、接收端第二补偿电容242、接收端补偿电感243、第一开关S1、第二开关S2。
具体实施方式
[0021]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。
[0022]本专利技术公开一种自适应无线充电接收端(下面简称为接收端)，如图1和图2所示，接收端包括了负载、滤波器21、整流器22(也称整流变换器22)、接收线圈23和接收端补偿网络24。接收端的接收线圈23与接收端补偿网络24连接后，再与整流器22和滤波器21相连接，滤波器21与负载连接。还包括接收端采样电路25、接收端调节电路26、接收端通信控制器27、保护电路29以及两个开关——第一开关S1和第二开关S2。
[0023]本申请的接收端还需要和发射端配合，实现无线充电功能，为了方便理解和说明，下面结合图3和图4，对发射端和接收端一并进行说明。
[0024]发射端包括电源11、逆变器12、发射线圈13和发射端补偿网络14。逆变器12的输入端与外部电源11连接，该电源11可以是直流供电电源，也可以是交流供电电源，在使用交流供电电源时，会先经过整流设备处理，再连接逆变器12。逆变器12的输出端经过发射端补偿网络14后与发射线圈13相连接。
[0025]电源11提供直流电时，外部的直流输入经过逆变器12转换成高频交流电，再经发射端补偿网络14输入到发射线圈13产生一定频率的交变磁场，接收线圈23感应到磁场后产生感应交流电，交流电经接收端补偿网络24传输到整流器22，由整流器22转换为直流电，直流电经滤波器21过滤交流成分后，再传送给负载为负载充电，这里的负载一般是指电池。当电源11提供交流电时，外部输入交流电，发射端的逆变器12的前级需增加一个整流设备，输入的交流电经过整流设备的整流电路及功率因数调整后由交流电转换为直流电，再输入到逆变器12的输入端。
[0026]上述发射端补偿网络14和接收端补偿网络24(以下统称为两个补偿网络)，都具有容值可调补偿电容，即这两个补偿网络中的补偿电容，都是可以调容值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应无线充电接收端，包括：负载、滤波器(21)、整流器(22)和接收线圈(23)，其特征在于，还包括：接收端补偿网络(24)，连接在所述整流器(22)和所述接收线圈(23)之间，所述接收端补偿网络(24)具有容值可调补偿电容；接收端采样电路(25)，连接在所述接收端补偿网络(24)的输出侧还连接在所述整流器(22)的输入侧和输出侧；接收端调节电路(26)，连接所述容值可调补偿电容；接收端通信控制器(27)，分别与所述接收端采样电路(25)、接收端调节电路(26)连接；所述第一开关(S1)连接在所述接收端调节电路(26)和所述容值可调补偿电容之间；所述第二开关(S2)连接在所述整流器(22)的输出侧的两端；保护电路(29)分别与第一开关(S1)、第二开关(S2)联通，控制所述第一开关(S1)、所述第二开关(S2)的通断状态。2.根据权利要求1所述的自适应无线充电接收端，其特征在于，还包括：接收端驱动电路(28)，连接所述整流器(22)，并和所述接收端通信控制器(27)连接。3.根据权利要求1所述的自适应无线充电接收端，其特征在于，所述接收端补偿网络(24)为LCC型补偿网络，具有容值可调补偿电容和接收端补偿电感(243)；其中容值可调补偿电容为：接收端第一补偿电容(241)和接收端第二补偿电容(242)。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁国希，王哲，陆钧，贺凡波，
申请(专利权)人：合肥有感科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：