CN109004759B - 一种金属障碍物识别及自动清除的汽车无线充电*** - Google Patents
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Abstract
本发明的一种金属障碍物识别及自动清除的汽车无线充电***属于汽车新能源技术领域。结构有AC‑DC转换单元(2)、DC‑AC逆变单元(3)、发射线圈(4)、调谐电路(5)、金属检测单元(6)、控制单元(7)和清除装置(8)。本发明可以自动识别发射单元与接收单元之间的金属障碍物并及时清除，提高无线传输的效率和安全性能。
Description
技术领域
本发明属于汽车新能源技术领域，涉及一种对电动汽车进行无线充电，并对发射单元和接收单元之间金属障碍物进行识别以及对障碍物自动清除的装置。
背景技术
随着燃油汽车的不断普及，汽车尾气对环境污染的问题日益凸显；随着汽车已经成为人类生活中不可或缺的一部分，保护环境、发展新能源汽车已经成为当今汽车领域发展的主流。
从2007年MIT的科学家Marin Soljacic等人利用磁耦合谐振原理实现中距离的无线电能传输，如今基于磁耦合谐振原理的汽车无线充电技术已经逐步实现；此技术将发射单元放置在停车位，接收单元放置在汽车底盘从而实现无线充电，较传统模式具有方便、快捷、安全等优势；
通过理论模拟和实验验证发现，发射装置与接收装置之间因为存在不同障碍物而对传输效率产生不同的影响，其中金属障碍物对汽车无线充电***的影响最大；由于大多数的发射单元都是露天或者在马路两边，并且发射线圈是缠绕在铁氧体上，长时间会吸附一层铁屑，而且难免会有金属垃圾(易拉罐、铁片、金属饰品等)覆盖在上面；所以对汽车无线充电***中检测金属障碍物并自动清除，可以提高***传输效率、防止安全隐患，对电动汽车的推广有着重大意义。
发明内容
本发明的目的是，实现对电动汽车进行无线充电，为了确保该***的传输效率不受障碍物影响，提供一种对传输空间的障碍物进行识别并清除的装置；使用金属检测电路对无线充电***的电能传输空间进行金属障碍物的实时检测，当检测到金属障碍物时，将检测结果发送至控制单元，控制单元处理信息后发出警报、关闭***并开启清除装置，将金属垃圾清除；当清除装置工作完毕后再次开启无线充电***。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：
一种金属障碍物识别及自动清除的汽车无线充电***，结构有AC-DC转换单元2、DC-AC逆变单元3、发射线圈4、调谐电路5，其特征在于，结构还有金属检测单元6、控制单元7和清除装置8；
所述的AC-DC转换单元2的输入端与市电1连接，AC-DC转换单元2的输出端与DC-AC逆变单元3的输入端相连，DC-AC逆变单元3的输出端与发射线圈4连接；发射线圈4与调谐电路5相连，金属检测单元6的输入端与发射线圈4相连，金属检测单元6的输出端与控制单元7的输入端相连，控制单元7的输出端与清除装置8的输入端连接；
所述的DC-AC逆变单元3的结构为，第一驱动电路302、第二驱动电路303、第三驱动电路304、第四驱动电路305的输入端分别与单片机301相连，输出端分别与全桥逆变电路306的四个控制端相连，全桥逆变电路306的输入端作为DC-AC逆变单元3的输入端，与AC-DC转换单元2的输出端相连，全桥逆变电路306的输出端作为DC-AC逆变单元3的输出端，与发射线圈4相连；
所述的第一驱动电路302与第二驱动电路303的结构相同，具体为，电容C1的一端与电阻R1的一端相连，作为第一或第二驱动电路的输入端，记为端口PWM_FS，与单片机301相连，电阻R1的另一端与发光二极管D1的阳极相连，电容C1的另一端与发光二极管D1的阴极相连，记为端口PWM_GN，接单片机301的地端；光敏二极管D2阳极接地，阴极接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接VCC3电源；运算放大器U1A供电正端接电源VCC3，负端接地GND；运算放大器U1A同相输入端串联电阻R2接地GND，反相输入端连接电阻R3的一端和电阻R4的一端，电阻R3另一端接地，电阻R4另一端接运算放大器U1A的输出端；运算放大器U1A输出端连接电容C2的一端、电阻R5的一端、电阻R6的一端和晶体管Q1基极，电容C2、电阻R5另一端接地GND，电阻R6另一端接电源VCC3；电容C3一端接电源VCC3，另一端接地GND；晶体管Q1发射极串联电阻R7接地GND，集电极串联电阻R8接电源VCC3；运算放大器U1B供电正端接电源VCC4，负端接地GND；运算放大器U1B同相输入端连接电阻R10的一端，电阻R10另一端连接晶体管Q1集电极；运算放大器U1B反相输入端连接电阻R11的一端和电阻R12的一端，电阻R11另一端接地GND，电阻R12另一端接运算放大器U1B输出端；运算放大器U1B输出端连接场效应管T1、T2的栅极和电容C5的一端，电容C5的另一端接地，场效应管T1的源极与场效应管T2的漏极连接，并作为第一或第二驱动电路的一个输出端，记为端口FS_Drive，场效应管T1的漏极与晶体管Q4的集电极相连，晶体管Q4的基极与电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端与二极管D3的阴极相连，晶体管Q4的发射极与二极管D4的阴极及电容C7的一端相连，电容C7的另一端与二极管D3的阳极相连，并作为第一或第二驱动电路的另一个输出端，记为端口FS_Staby，二极管D4的阳极与电阻R13的一端相连，电阻R13的另一端与电源VCC4相连，电容C4的一端接电源VCC4，另一端接地，电解电容C6的正极接电源VCC4，负极接地；
所述的第三驱动电路304与第二驱动电路305的结构相同，具体为，电容C8的一端与电阻R15的一端相连，作为第三或第四驱动电路的输入端，记为端口PWM_SD，与单片机301相连，电阻R15的另一端与发光二极管D5的阳极相连，电容C8的另一端与发光二极管D5的阴极相连，记为端口PWM_GD，接单片机301的地端；光敏二极管D6阳极接地，阴极接电阻R23的一端，电阻R23的另一端接VCC1电源；运算放大器U2A供电正端接电源VCC1，负端接地GND；运算放大器U2A同相输入端串联电阻R16接地GND，反相输入端连接电阻R17的一端和电阻R18的一端，电阻R17另一端接地，电阻R18另一端接运算放大器U2A的输出端；运算放大器U2A输出端连接电容C9的一端、电阻R19的一端、电阻R20的一端和晶体管Q2基极，电容C9、电阻R19另一端接地GND，电阻R20另一端接电源VCC1；电容C10一端接电源VCC1，另一端接地GND；晶体管Q2发射极串联电阻R21接地GND，集电极串联电阻R22接电源VCC1；运算放大器U2B供电正端接电源VCC2，负端接地GND；运算放大器U2B同相输入端连接电阻R24的一端，电阻R24另一端连接晶体管Q2集电极；运算放大器U2B反相输入端连接电阻R25的一端和电阻R26的一端，电阻R25另一端接地GND，电阻R26另一端接运算放大器U2B输出端和电容C12的一端，电容C12的另一端接地，电容C11的两端分别接电源VCC2和地；运算放大器U2B输出端作为第三或第四驱动电路的输出端，记为端口SD_Drive；
所述的全桥逆变电路306的结构为，场效应管T4的漏极、场效应管T6的漏极、电容C14的一端、电容C16的一端、电容C17的一端、电容C18的一端以及电解电容C19的正极连接在一起，作为全桥逆变电路306的输入端，记为端口DC，与AC-DC转换单元2的输出端相连，电容C17的另一端、电容C18的另一端以及电解电容C19的负极接地，电容C14的另一端与二极管D8的阳极以及电阻R32的一端相连，电阻R32的另一端与二极管D8的阴极相连，还与场效应管T4的源极相连，电阻R28的一端与电阻R30的一端相连，还与场效应管T4的栅极相连，电阻R28的另一端记为端口IPFU，电阻R30的另一端与场效应管T4的源极相连，记为端口IPFC；电容C16的另一端与二极管D10的阳极及电阻R38的一端相连，电阻R38的另一端与二极管D10的阴极相连，还与场效应管T6的源极相连，电阻R34的一端与电阻R36的一端相连，还与场效应管T6的栅极相连，电阻R34的另一端记为端口IPSU，电阻R36的另一端与场效应管T4的源极相连，并记为端口IPSC；场效应管T3的漏极与电容C13的一端、电阻R40的一端相连，还与场效应管T4的源极相连，电阻R40的另一端接地，电容C13的另一端与二极管D7的阳极及电阻R31的一端相连，电阻R31的另一端与二极管D7的阴极以及场效应管T3的源极相连并接地，电阻R27的一端与场效应管T3的栅极相连，另一端记为端口IPDU，电阻R29的一端与场效应管T3的栅极相连，另一端接地；电容C15的另一端与二极管D9的阳极及电阻R37的一端相连，电阻R37的另一端与二极管D9的阴极以及场效应管T5的源极相连并接地，电阻R33的一端与场效应管T5的栅极相连，另一端记为端口IPTU，电阻R35的一端与场效应管T5的栅极相连，另一端接地；
所述的全桥逆变电路306的端口IPFU、IPFC分别与第一驱动电路302的端口FS_Drive、FS_Staby相连；全桥逆变电路306的端口IPSU、IPSC分别与第二驱动电路303的端口FS_Drive、FS_Staby相连；全桥逆变电路306的端口IPTU与第三驱动电路304的端口SD_Drive相连；全桥逆变电路306的端口IPDU与第四驱动电路305的端口SD_Drive相连；全桥逆变电路306的端口IPFC、IPSC还分别与发射线圈4的两端相连；
所述的金属检测单元6的结构为，二极管D11的阳极作为金属检测单元6的输入端，记为端口P_Check，与发射线圈4相连，二极管D11的阴极连接电阻R41的一端、电阻R42的一端和电容C20的一端，电阻R41、电容C20的另一端接地GND，电阻R42另一端连接运算放大器U3A反相输入端；电阻R43、电容C21并联在运算放大器U3A反相输入端与地GND之间；运算放大器U3A供电正端接电源VCC5，负端接地GND；运算放大器U3A同相输入端分别通过电阻R45接地GND、通过可变电阻R44接电源VCC5；运算放大器U3A输出端连接二极管D12正极和电阻R47的一端，并作为金属检测单元6的输出端，记为端口P_FBack，二极管D12负极串联电阻R46接运算放大器U3A反相输入端；电阻R47另一端接电源VCC5；电容C22的一端、电解电容C23的正极接电源VCC5，电容C22的另一端、电解电容C23的负极接地；
所述的清除装置8的结构为，进风通道13的末端有进风口10，进风口10的内侧有进风口挡板9，进风通道13内分别安置过第一滤网11和第二滤网12，进风通道13末端与电机风扇15一端密封相连，电机风扇15另一端与出风通道16密封连接，出风通道16的末端有出风口20，出风口20内侧有出风口挡板19，除尘电机14的马达与电机风扇15相连以带动电机风扇15转动，进风通道13和出风通道16构成开口向上的U型结构，在U型结构的两臂之间还有防电磁辐射挡板17，除尘电机14的控制端与控制单元7相连。
所述的AC-DC转换单元2可以是任何能将220V 50Hz交流电转换成直流电的电路，优选输出直流电压200V。
所述的DC-AC逆变单元3可以是任何能将直流电转换成高频交流电的电路，优选输出频率50kHz。
本发明有以下特点和效果：
1、本发明不需要外加传输电线，直接将发射单元的能量通过磁耦合共振原理无线传输给接收单元，方便、快捷、安全。
2、本发明可以自动识别发射单元与接收单元之间的金属障碍物并及时清除，提高无线传输的效率和安全性能。
3、本发明中的金属检测电路是实时检测，可以及时发现***中存在的安全隐患。
4、本发明中金属检测电路是的检测线圈和耦合元件中的发射线圈共用，无需单独的检测线圈。
5、本发明中控制电路能够对存在的金属障碍发出警报并自动关闭***，提高安全性能；
附图说明：
图1是本发明的整体结构框图。
图2是本发明的DC-AC逆变单元框图。
图3是本发明的第一、第二驱动电路的原理电路图。
图4是本发明的第三、第四驱动电路的原理电路图。
图5是本发明的全桥逆变电路的原理电路图。
图6是本发明的金属检测单元的原理电路图。
图7是本发明的清除装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例1本发明的整体结构
本发明整体结构框图如图1所示：AC-DC转换单元2的输入端与市电1连接，AC-DC转换单元2的输出端与DC-AC逆变单元3的输入端相连，DC-AC逆变单元3的输出端与发射线圈4连接；发射线圈4与调谐电路5相连，金属检测单元6的输入端与发射线圈4相连，金属检测单元6的输出端与控制单元7的输入端相连，控制单元7的输出端与清除装置8的输入端连接。
AC-DC转换单元2将市电1中的交流电转换为***母线直流电压和驱动电路所需要的直流电，经过AC-DC逆变单元3将母线直流电逆变为所需频率的交流电，通过调谐电路5降低磁耦合元件的阻抗，使发射单元始终处在谐振状态，由磁耦合元件的发射线圈4产生交变电磁场；再由金属检测单元6对发射线圈4的峰值电压进行实时检测，通过与额定电压进行比较，当检测电压与额定电压比较值超出设定范围时由控制单元7发出报警信号、关闭***并启动清除装置8；当清除装置8启动后，由控制单元7控制其开启时间，并在清除装置8关闭后再次开启无线充电***；当检测电压与额定电压比较值在允许的范围时，则接收单元由固有频率相同的接收线圈与发射线圈4产生共振并接收能量，再通过调谐电路降低磁耦合元件接收单元的阻抗，经过稳压整流滤波电路将交流电转变为电池所需的直流电，实现能量的无线传输；本发明的无线充电***具有对金属障碍物识别及自动清除的功能。
其中AC-DC转换单元2属于常规电路，可选用任何能将220V 50Hz交流电转换成直流电的电路设计；调谐电路5是常规电路，优选带有电容或电感补偿的并联谐振电路；接收线圈处于能够无线充电的电动汽车中，用于接收能量，不属于本发明的结构。
实施例2DC-AC逆变单元
所述的DC-AC逆变单元3的结构如图2所示，第一驱动电路302、第二驱动电路303、第三驱动电路304、第四驱动电路305的输入端分别与单片机301相连，输出端分别与全桥逆变电路306的四个控制端相连，全桥逆变电路306的输入端作为DC-AC逆变单元3的输入端，与AC-DC转换单元2的输出端相连，全桥逆变电路306的输出端作为DC-AC逆变单元3的输出端，与发射线圈4相连。
所述的第一驱动电路302与第二驱动电路303的结构相同，具体为，电容C1的一端与电阻R1的一端相连，作为第一或第二驱动电路的输入端，记为端口PWM_FS，与单片机301相连，电阻R1的另一端与发光二极管D1的阳极相连，电容C1的另一端与发光二极管D1的阴极相连，记为端口PWM_GN，接单片机301的地端；光敏二极管D2阳极接地，阴极接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接VCC3电源；运算放大器U1A供电正端接电源VCC3，负端接地GND；运算放大器U1A同相输入端串联电阻R2接地GND，反相输入端连接电阻R3的一端和电阻R4的一端，电阻R3另一端接地，电阻R4另一端接运算放大器U1A的输出端；运算放大器U1A输出端连接电容C2的一端、电阻R5的一端、电阻R6的一端和晶体管Q1基极，电容C2、电阻R5另一端接地GND，电阻R6另一端接电源VCC3；电容C3一端接电源VCC3，另一端接地GND；晶体管Q1发射极串联电阻R7接地GND，集电极串联电阻R8接电源VCC3；运算放大器U1B供电正端接电源VCC4，负端接地GND；运算放大器U1B同相输入端连接电阻R10的一端，电阻R10另一端连接晶体管Q1集电极；运算放大器U1B反相输入端连接电阻R11的一端和电阻R12的一端，电阻R11另一端接地GND，电阻R12另一端接运算放大器U1B输出端；运算放大器U1B输出端连接场效应管T1、T2的栅极和电容C5的一端，电容C5的另一端接地，场效应管T1的源极与场效应管T2的漏极连接，并作为第一或第二驱动电路的一个输出端，记为端口FS_Drive，场效应管T1的漏极与晶体管Q4的集电极相连，晶体管Q4的基极与电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端与二极管D3的阴极相连，晶体管Q4的发射极与二极管D4的阴极及电容C7的一端相连，电容C7的另一端与二极管D3的阳极相连，并作为第一或第二驱动电路的另一个输出端，记为端口FS_Staby，二极管D4的阳极与电阻R13的一端相连，电阻R13的另一端与电源VCC4相连，电容C4的一端接电源VCC4，另一端接地，电解电容C6的正极接电源VCC4，负极接地。为了防止次级电路对PWM方波干扰，本发明还采用了发光二极管D1与光敏二极管D2进行光耦合。U1A放大输入信号，Q1放大电流，U1B放大驱动功率；C7为自举电容，将全桥逆变电路的T4、T6的开启电压始终控制在一定值，有效提高开关速度和稳定性；Q4控制自举电容的开启电压。
所述的第三驱动电路304与第二驱动电路305的结构相同，具体为，电容C8的一端与电阻R15的一端相连，作为第三或第四驱动电路的输入端，记为端口PWM_SD，与单片机301相连，电阻R15的另一端与发光二极管D5的阳极相连，电容C8的另一端与发光二极管D5的阴极相连，记为端口PWM_GD，接单片机301的地端；光敏二极管D6阳极接地，阴极接电阻R23的一端，电阻R23的另一端接VCC1电源；运算放大器U2A供电正端接电源VCC1，负端接地GND；运算放大器U2A同相输入端串联电阻R16接地GND，反相输入端连接电阻R17的一端和电阻R18的一端，电阻R17另一端接地，电阻R18另一端接运算放大器U2A的输出端；运算放大器U2A输出端连接电容C9的一端、电阻R19的一端、电阻R20的一端和晶体管Q2基极，电容C9、电阻R19另一端接地GND，电阻R20另一端接电源VCC1；电阻R23一端接电源VCC1，另一端接光敏二极管D6阴极；电容C10一端接电源VCC1，另一端接地GND；晶体管Q2发射极串联电阻R21接地GND，集电极串联电阻R22接电源VCC1；运算放大器U2B供电正端接电源VCC2，负端接地GND；运算放大器U2B同相输入端连接电阻R24的一端，电阻R24另一端连接晶体管Q2集电极；运算放大器U2B反相输入端连接电阻R25的一端和电阻R26的一端，电阻R25另一端接地GND，电阻R26另一端接运算放大器U2B输出端和电容C12的一端，电容C12的另一端接地，电容C11的两端分别接电源VCC2和地；运算放大器U2B输出端作为第三或第四驱动电路的输出端，记为端口SD_Drive。
所述的全桥逆变电路306的结构为，场效应管T4的漏极、场效应管T6的漏极、电容C14的一端、电容C16的一端、电容C17的一端、电容C18的一端以及电解电容C19的正极连接在一起，作为全桥逆变电路306的输入端，记为端口DC，与AC-DC转换单元2的输出端相连，电容C17的另一端、电容C18的另一端以及电解电容C19的负极接地，电容C14的另一端与二极管D8的阳极以及电阻R32的一端相连，电阻R32的另一端与二极管D8的阴极相连，还与场效应管T4的源极相连，电阻R28的一端与电阻R30的一端相连，还与场效应管T4的栅极相连，电阻R28的另一端记为端口IPFU，电阻R30的另一端与场效应管T4的源极相连，记为端口IPFC；电容C16的另一端与二极管D10的阳极及电阻R38的一端相连，电阻R38的另一端与二极管D10的阴极相连，还与场效应管T6的源极相连，电阻R34的一端与电阻R36的一端相连，还与场效应管T6的栅极相连，电阻R34的另一端记为端口IPSU，电阻R36的另一端与场效应管T4的源极相连，并记为端口IPSC；场效应管T3的漏极与电容C13的一端、电阻R40的一端相连，还与场效应管T4的源极相连，电阻R40的另一端接地，电容C13的另一端与二极管D7的阳极及电阻R31的一端相连，电阻R31的另一端与二极管D7的阴极以及场效应管T3的源极相连并接地，电阻R27的一端与场效应管T3的栅极相连，另一端记为端口IPDU，电阻R29的一端与场效应管T3的栅极相连，另一端接地；电容C15的另一端与二极管D9的阳极及电阻R37的一端相连，电阻R37的另一端与二极管D9的阴极以及场效应管T5的源极相连并接地，电阻R33的一端与场效应管T5的栅极相连，另一端记为端口IPTU，电阻R35的一端与场效应管T5的栅极相连，另一端接地。
所述的全桥逆变电路306的端口IPFU、IPFC分别与第一驱动电路302的端口FS_Drive、FS_Staby相连；全桥逆变电路306的端口IPSU、IPSC分别与第二驱动电路303的端口FS_Drive、FS_Staby相连；全桥逆变电路306的端口IPTU与第三驱动电路304的端口SD_Drive相连；全桥逆变电路306的端口IPDU与第四驱动电路305的端口SD_Drive相连；全桥逆变电路306的端口IPFC、IPSC还分别与发射线圈4的两端相连。
DC-AC逆变单元3由单片机输出四路两相互补的PWM方波并具有频率、死区、占空比可调的特点，经过第一、第二、第三、第四驱动电路将PWM方波阈值提高到开关管T3、T4、T5、T6的开启电压，通过精确控制开关管的开断，采用全桥逆变技术将DC直流电转变为所需频率的交流电；其中增加电阻R29、R30、R35、R36可防止静电、尖峰脉冲干扰；电阻R27、R28、R33、R34为过电流保护；电容C18、C19滤波和降低电源阻抗；电阻R39、R40为第一、第二驱动电路中自举电容C7提供初始电压；C14、D8、R32，C13、D7、R31，C16、D10、R38，C15、D9、R37加速线圈放电速度，防止T3、T4、T5、T6反击穿；C17构成放电回路。
实施例3金属检测单元
所述的金属检测单元的原理图如图6所示，二极管D11的阳极作为金属检测单元6的输入端，记为端口P_Check，与发射线圈4相连，二极管D11的阴极连接电阻R41的一端、电阻R42的一端和电容C20的一端，电阻R41、电容C20的另一端接地GND，电阻R42另一端连接运算放大器U3A反相输入端；电阻R43、电容C21并联在运算放大器U3A反相输入端与地GND之间；运算放大器U3A供电正端接电源VCC5，负端接地GND；运算放大器U3A同相输入端分别通过电阻R45接地GND、通过可变电阻R44接电源VCC5；运算放大器U3A输出端连接二极管D12正极和电阻R47的一端，并作为金属检测单元6的输出端，记为端口P_FBack，二极管D12负极串联电阻R46接运算放大器U3A反相输入端；电阻R47另一端接电源VCC5；电容C22的一端、电解电容C23的正极接电源VCC5，电容C22的另一端、电解电容C23的负极接地。
本结构可直接运用发射线圈4进行金属检测；将发射单元中并联谐振的发射线圈4靠近电源一端的峰值电压进行实时检测，通过检测电压与额定电压比较，当检测电压与额定电压比较值超出一定范围时，判定发射线圈和接收线圈之间有金属障碍物存在；本结构具有实时监测、对***干扰小、反映灵敏度高等特点。
实施例4清除装置
所述的清除装置的结构如图7所示，进风通道13的末端有进风口10，进风口10的内侧有进风口挡板9，进风通道13内分别安置过第一滤网11和第二滤网12，进风通道13末端与电机风扇15一端密封相连，电机风扇15另一端与出风通道16密封连接，出风通道16的末端有出风口20，出风口20内侧有出风口挡板19，除尘电机14的马达与电机风扇15相连以带动电机风扇15转动，进风通道13和出风通道16构成开口向上的U型结构，在U型结构的两臂之间还有防电磁辐射挡板17，除尘电机14的控制端与控制单元7相连。
清除装置通过控制单元7控制带有风扇的电机开启和关闭，风扇通过通道将风传送至出风口，风力将挡风口打开，同时将另一边进风口的挡风口打开，进风口由两层过滤网过滤空气，最终通过风力将发射线圈表面的障碍物清除。所述的控制单元7可按常规技术设计，使用模拟比较电路或单片机控制电路均可。
Claims (3)
1.一种金属障碍物识别及自动清除的汽车无线充电***，结构有AC-DC转换单元(2)、DC-AC逆变单元(3)、发射线圈(4)、调谐电路(5)，其特征在于，结构还有金属检测单元(6)、控制单元(7)和清除装置(8)；
所述的AC-DC转换单元(2)的输入端与市电(1)连接，AC-DC转换单元(2)的输出端与DC-AC逆变单元(3)的输入端相连，DC-AC逆变单元(3)的输出端与发射线圈(4)连接；发射线圈(4)与调谐电路(5)相连，金属检测单元(6)的输入端与发射线圈(4)相连，金属检测单元(6)的输出端与控制单元(7)的输入端相连，控制单元(7)的输出端与清除装置(8)的输入端连接；
所述的DC-AC逆变单元(3)的结构为，第一驱动电路(302)、第二驱动电路(303)、第三驱动电路(304)、第四驱动电路(305)的输入端分别与单片机(301)相连，输出端分别与全桥逆变电路(306)的四个控制端相连，全桥逆变电路(306)的输入端作为DC-AC逆变单元(3)的输入端，与AC-DC转换单元(2)的输出端相连，全桥逆变电路(306)的输出端作为DC-AC逆变单元(3)的输出端，与发射线圈(4)相连；
所述的第一驱动电路(302)与第二驱动电路(303)的结构相同，具体为，电容C1的一端与电阻R1的一端相连，作为第一或第二驱动电路的输入端，记为端口PWM_FS，与单片机(301)相连，电阻R1的另一端与发光二极管D1的阳极相连，电容C1的另一端与发光二极管D1的阴极相连，记为端口PWM_GN，接单片机(301)的地端；光敏二极管D2阳极接地，阴极接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接VCC3电源；运算放大器U1A供电正端接电源VCC3，负端接地GND；运算放大器U1A同相输入端串联电阻R2接地GND，反相输入端连接电阻R3的一端和电阻R4的一端，电阻R3另一端接地，电阻R4另一端接运算放大器U1A的输出端；运算放大器U1A输出端连接电容C2的一端、电阻R5的一端、电阻R6的一端和晶体管Q1基极，电容C2、电阻R5另一端接地GND，电阻R6另一端接电源VCC3；电阻R9一端接电源VCC3，另一端接光敏二极管D2阴极；电容C3一端接电源VCC3，另一端接地GND；晶体管Q1发射极串联电阻R7接地GND，集电极串联电阻R8接电源VCC3；运算放大器U1B供电正端接电源VCC4，负端接地GND；运算放大器U1B同相输入端连接电阻R10的一端，电阻R10另一端连接晶体管Q1集电极；运算放大器U1B反相输入端连接电阻R11的一端和电阻R12的一端，电阻R11另一端接地GND，电阻R12另一端接运算放大器U1B输出端；运算放大器U1B输出端连接场效应管T1、T2的栅极和电容C5的一端，电容C5的另一端接地，场效应管T1的源极与场效应管T2的漏极连接，并作为第一或第二驱动电路的一个输出端，记为端口FS_Drive，场效应管T1的漏极与晶体管Q4的集电极相连，晶体管Q4的基极与电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端与二极管D3的阴极相连，晶体管Q4的发射极与二极管D4的阴极及电容C7的一端相连，电容C7的另一端与二极管D3的阳极相连，并作为第一或第二驱动电路的另一个输出端，记为端口FS_Staby，二极管D4的阳极与电阻R13的一端相连，电阻R13的另一端与电源VCC4相连，电容C4的一端接电源VCC4，另一端接地，电解电容C6的正极接电源VCC4，负极接地；
所述的第三驱动电路(304)与第四驱动电路(305)的结构相同，具体为，电容C8的一端与电阻R15的一端相连，作为第三或第四驱动电路的输入端，记为端口PWM_SD，与单片机(301)相连，电阻R15的另一端与发光二极管D5的阳极相连，电容C8的另一端与发光二极管D5的阴极相连，记为端口PWM_GD，接单片机(301)的地端；光敏二极管D6阳极接地，阴极接电阻R23的一端，电阻R23的另一端接VCC1电源；运算放大器U2A供电正端接电源VCC1，负端接地GND；运算放大器U2A同相输入端串联电阻R16接地GND，反相输入端连接电阻R17的一端和电阻R18的一端，电阻R17另一端接地，电阻R18另一端接运算放大器U2A的输出端；运算放大器U2A输出端连接电容C9的一端、电阻R19的一端、电阻R20的一端和晶体管Q2基极，电容C9、电阻R19另一端接地GND，电阻R20另一端接电源VCC1；电容C10一端接电源VCC1，另一端接地GND；晶体管Q2发射极串联电阻R21接地GND，集电极串联电阻R22接电源VCC1；运算放大器U2B供电正端接电源VCC2，负端接地GND；运算放大器U2B同相输入端连接电阻R24的一端，电阻R24另一端连接晶体管Q2集电极；运算放大器U2B反相输入端连接电阻R25的一端和电阻R26的一端，电阻R25另一端接地GND，电阻R26另一端接运算放大器U2B输出端和电容C12的一端，电容C12的另一端接地，电容C11的两端分别接电源VCC2和地；运算放大器U2B输出端作为第三或第四驱动电路的输出端，记为端口SD_Drive；
所述的全桥逆变电路(306)的结构为，场效应管T4的漏极、场效应管T6的漏极、电容C14的一端、电容C16的一端、电容C17的一端、电容C18的一端以及电解电容C19的正极连接在一起，作为全桥逆变电路(306)的输入端，记为端口DC，与AC-DC转换单元(2)的输出端相连，电容C17的另一端、电容C18的另一端以及电解电容C19的负极接地，电容C14的另一端与二极管D8的阳极以及电阻R32的一端相连，电阻R32的另一端与二极管D8的阴极相连，还与场效应管T4的源极相连，电阻R28的一端与电阻R30的一端相连，还与场效应管T4的栅极相连，电阻R28的另一端记为端口IPFU，电阻R30的另一端与场效应管T4的源极相连，记为端口IPFC；电容C16的另一端与二极管D10的阳极及电阻R38的一端相连，电阻R38的另一端与二极管D10的阴极相连，还与场效应管T6的源极相连，电阻R34的一端与电阻R36的一端相连，还与场效应管T6的栅极相连，电阻R34的另一端记为端口IPSU，电阻R36的另一端与场效应管T4的源极相连，并记为端口IPSC；场效应管T3的漏极与电容C13的一端、电阻R40的一端相连，还与场效应管T4的源极相连，电阻R40的另一端接地，电容C13的另一端与二极管D7的阳极及电阻R31的一端相连，电阻R31的另一端与二极管D7的阴极以及场效应管T3的源极相连并接地，电阻R27的一端与场效应管T3的栅极相连，另一端记为端口IPDU，电阻R29的一端与场效应管T3的栅极相连，另一端接地；电容C15的另一端与二极管D9的阳极及电阻R37的一端相连，电阻R37的另一端与二极管D9的阴极以及场效应管T5的源极相连并接地，电阻R33的一端与场效应管T5的栅极相连，另一端记为端口IPTU，电阻R35的一端与场效应管T5的栅极相连，另一端接地；
所述的全桥逆变电路(306)的端口IPFU、IPFC分别与第一驱动电路(302)的端口FS_Drive、FS_Staby相连；全桥逆变电路(306)的端口IPSU、IPSC分别与第二驱动电路(303)的端口FS_Drive、FS_Staby相连；全桥逆变电路(306)的端口IPTU与第三驱动电路(304)的端口SD_Drive相连；全桥逆变电路(306)的端口IPDU与第四驱动电路(305)的端口SD_Drive相连；全桥逆变电路(306)的端口IPFC、IPSC还分别与发射线圈(4)的两端相连；
所述的金属检测单元(6)的结构为，二极管D11的阳极作为金属检测单元(6)的输入端，记为端口P_Check，与发射线圈(4)相连，二极管D11的阴极连接电阻R41的一端、电阻R42的一端和电容C20的一端，电阻R41、电容C20的另一端接地GND，电阻R42另一端连接运算放大器U3A反相输入端；电阻R43、电容C21并联在运算放大器U3A反相输入端与地GND之间；运算放大器U3A供电正端接电源VCC5，负端接地GND；运算放大器U3A同相输入端分别通过电阻R45接地GND、通过可变电阻R44接电源VCC5；运算放大器U3A输出端连接二极管D12正极和电阻R47的一端，并作为金属检测单元(6)的输出端，记为端口P_FBack，二极管D12负极串联电阻R46接运算放大器U3A反相输入端；电阻R47另一端接电源VCC5；电容C22的一端、电解电容C23的正极接电源VCC5，电容C22的另一端、电解电容C23的负极接地；
所述的清除装置(8)的结构为，进风通道(13)的末端有进风口(10)，进风口(10)的内侧有进风口挡板(9)，进风通道(13)内分别安置过第一滤网(11)和第二滤网(12)，进风通道(13)末端与电机风扇(15)一端密封相连，电机风扇(15)另一端与出风通道(16)密封连接，出风通道(16)的末端有出风口(20)，出风口(20)内侧有出风口挡板(19)，除尘电机(14)的马达与电机风扇(15)相连以带动电机风扇(15)转动，进风通道(13)和出风通道(16)构成开口向上的U型结构，在U型结构的两臂之间还有防电磁辐射挡板(17)，除尘电机(14)的控制端与控制单元(7)相连。
2.根据权利要求1所述的一种金属障碍物识别及自动清除的汽车无线充电***，其特征在于，所述的AC-DC转换单元(2)的输出直流电压是200V。
3.根据权利要求1或2所述的一种金属障碍物识别及自动清除的汽车无线充电***，其特征在于，所述的DC-AC逆变单元(3)的输出频率是50kHz。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20210427 Termination date: 20210807 |