CN108539820B - 一种基于无线充电的充电*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于无线充电的充电***，包括发射电路、N级耦合电路和接收电路，通过采用多级谐振耦合电路不仅能减小功率器件上的电流和电压应力，延长器件的使用寿命，还可以减少***中的无用功，从而提高整个***效率，增大接收端的移动范围，使用多次谐振耦合电路，实现了能量损耗率将减少25％‑30％，对于改善车载能量消耗，延长电池的使用寿命起到了良好效果。

Description

一种基于无线充电的充电***
技术领域
本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种基于无线充电的充电***。
背景技术
无线充电技术是近年来比较主流的新技术之一，这是一种全新的充电方式，突破了传统有线充电的方式，可以使充电更加的灵活、方便和安全。这种新的充电方式具有广阔的发展和应用前景，目前已经受到了相关研究机构和企业的高度关注。相比于传统的车载充电，车载无线充电在便利性上更胜一筹，省却了上车插拔线头的步骤，结合手机支架功能，使得驾驶员给手机充电、中途查看手机等更加方便。但由于无线充电器是有能量损耗的，也就是说，无线充电器的输入电压电流会大一些，而输出电压电流会低于输入电压电流。另外，无线充电器发热严重和充电慢的缺点也降低了用户使用的欲望。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于无线充电的充电***，用以解决现有无线充电器能量损耗高、转换率低、充电慢以及充电时发热的问题。
本发明实施例提供了一种基于无线充电的充电***，所述***包括发射电路、N级耦合电路和接收电路；
所述发射电路与N级耦合电路在一定距离内建立无线通信连接，所述N级耦合电路与所述接收电路在一定距离内建立无线通信连接；
N级耦合电路将发射电路的能量传输到接收电路，其中，N为大于等于1的正整数。
进一步地，作为一个可执行方案，所述发射电路包括电源U、电容C1和电感L1，所述电源U、电容C1和电感L1之间串联。
进一步地，作为一个可执行方案，当N＝2时，所述N级耦合电路包括第一级耦合电路和第二级耦合电路，所述第一级耦合电路和第二级耦合电路在一定距离内建立无线通信连接。
进一步地，作为一个可执行方案，所述第一级耦合电路包括电感L2、电感L3、电感L4和电容C2，所述电感L2、电感L3、电感L4和电容C2之间均为串联，且电感L2与电感L1耦合；
所述第二级耦合电路包括电感L5、电感L6、电感L7和电容C3，所述电感L5、电感L6、电感L7和电容C3之间均为串联，且电感L5和电感L6分别与电感L3和电感L4耦合。
进一步地，作为一个可执行方案，所述接收电路包括电感L8、电容C4和负载电池，所述电感L8、电容C4和负载电池之间均为串联，所述电感L8与电感L7耦合。
进一步地，作为一个可执行方案，所述电路发射功率范围为112KHZ～205KHZ。
本发明有益效果如下：
本发明实施例提供了一种基于无线充电的充电***，包括发射电路、N级耦合电路和接收电路，通过采用多级谐振耦合电路不仅能减小功率器件上的电流和电压应力，延长器件的使用寿命，还可以减少***中的无用功，从而提高整个***效率，增大接收端的移动范围，使用多次谐振耦合电路，实现了能量损耗率将减少25％-30％，对于改善车载能量消耗，延长电池的使用寿命起到了良好效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明实施例所述的基于无线充电的充电***的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种基于无线充电的充电***，如图1所示，其为本发明实施例所述的基于无线充电的充电***的结构示意图，所述***路包括发射电路11、N级耦合电路12和接收电路13；
所述发射电路11与N级耦合电路12在一定距离内建立无线通信连接，所述N级耦合电路12与所述接收电路13在一定距离内建立无线通信连接；
N级耦合电路12将发射电路11的能量传输到接收电路13，其中，N为大于等于1的正整数。
当发射端和接收端之间的距离增大时，两个线圈之间的磁路漏感增大、耦合系数变低，使无线充电***的传输效率降低。采用的多级谐振耦合电路能减小功率器件上的电流和电压应力，从而延长期间的使用寿命，还可以减少***中的无用功，从而提高整个***效率，增大接收端的移动范围。另外多次耦合也比单次耦合更具优势。
具体地，在一个实例中，所述发射电路包括电源U、电容C1和电感L1，所述电源U、电容C1和电感L1之间串联。
进一步地，在一个实例中，当N＝2时，所述N级耦合电路包括第一级耦合电路和第二级耦合电路，所述第一级耦合电路和第二级耦合电路在一定距离内建立无线通信连接。
具体地，所述第一级耦合电路包括电感L2、电感L3、电感L4和电容C2，所述电感L2、电感L3、电感L4和电容C2之间均为串联，且电感L2与电感L1耦合；
所述第二级耦合电路包括电感L5、电感L6、电感L7和电容C3，所述电感L5、电感L6、电感L7和电容C3之间均为串联，且电感L5和电感L6分别与电感L3和电感L4耦合。
需要说明的是，如附图1所示，本发明实施例中，是以N＝2为例进行说明，当然单级耦合电路也能实现本发明所要解决的技术问题，电路结构类似，本发明实施例在此不做赘述。
进一步地，所述接收电路包括电感L8、电容C4和负载电池，所述电感L8、电容C4和负载电池之间均为串联，所述电感L8与电感L7耦合。
本发明实施例所述电路的工作原理如下：
电源U与电容C1和电感L1进行串联后，电感L1与电感L2耦合，将电源U的能量经过C2存储能量输出到电感L2，电感L3和电感L4再继续与串联的电感L5和电感L6耦合，将电源U的能量经过C3存储能量输出到电感L7，经过多次耦合后，再通过电容C4将能量传输到输出端负载电池上。***的谐振频率为100KHz，在充电过程中，其工作效率一般可达到112KHz～205KHz之间。
在一个实例中，以上述N＝2时的电路结构，举例说明本发明所述充电***中各参数设置，具体可如下列所示：
U的阻抗Z＝30Ohm；
C1＝0.8pF；
L1＝1nH；
C2＝18pF；
L2＝1nH；
L3＝1nH；
L4＝0.1nH；
L5＝1nH；
L6＝0.1nH；
C3＝18pF；
L7＝1nH；
L8＝1nH；
C4＝0.8pF；
负载电池阻抗Z＝20Ohm；
L1和L2之间、L3和L5之间、L4和L6之间、L7和L8之间耦合系数均为K＝0.4，互感系数均为M＝0.0935。
将电源供电频率从1MHZ～10MHZ，对本发明所述电路进行测试，充电过程中，其工作效率一般在112KHz到205KHz之间，极大地提高了能量的使用率。
本发明实施例提供了一种基于无线充电的充电***，包括发射电路、N级耦合电路和接收电路，通过采用谐振电路不仅能减小功率器件上的电流和电压应力，延长器件的使用寿命，还可以减少***中的无用功，从而提高整个***效率，增大接收端的移动范围，使用多次谐振耦合电路，实现了能量损耗率将减少25％-30％，对于改善车载能量消耗，延长电池的使用寿命起到了良好效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (1)

1.一种基于无线充电的充电***，其特征在于，所述***包括发射电路、N级耦合电路和接收电路；
所述发射电路与N级耦合电路在一定距离内建立无线通信连接，所述N级耦合电路与所述接收电路在一定距离内建立无线通信连接；
N级耦合电路将发射电路的能量传输到接收电路；
所述发射电路包括电源U、电容C1和电感L1，所述电源U、电容C1和电感L1之间串联；
当N＝2时，所述N级耦合电路包括第一级耦合电路和第二级耦合电路，所述第一级耦合电路和第二级耦合电路在一定距离内建立无线通信连接；
所述第一级耦合电路包括电感L2、电感L3、电感L4和电容C2，所述电感L2、电感L3、电感L4和电容C2之间均为串联，且电感L2与电感L1耦合；
所述第二级耦合电路包括电感L5、电感L6、电感L7和电容C3，所述电感L5、电感L6、电感L7和电容C3之间均为串联，且电感L5和电感L6分别与电感L3和电感L4耦合；所述接收电路包括电感L8、电容C4和负载电池，所述电感L8、电容C4和负载电池之间均为串联，所述电感L8与电感L7耦合；电路发射频率 范围为112KHZ～205KHZ；
U的阻抗Z＝30Ohm；
C1＝0.8pF；
L1＝1nH；
C2＝18pF；
L2＝1nH；
L3＝1nH；
L4＝0.1nH；
L5＝1nH；
L6＝0.1nH；
C3＝18pF；
L7＝1nH；
L8＝1nH；
C4＝0.8pF；
负载电池阻抗Z＝20Ohm；
L1和L2之间、L3和L5之间、L4和L6之间、L7和L8之间耦合系数均为K＝0.4，互感系数均为M＝0.0935。
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