CN110311476A - 一种用于移动终端的智能无线充电装置及其控制方法 - Google Patents

一种用于移动终端的智能无线充电装置及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110311476A
CN110311476A CN201910683546.4A CN201910683546A CN110311476A CN 110311476 A CN110311476 A CN 110311476A CN 201910683546 A CN201910683546 A CN 201910683546A CN 110311476 A CN110311476 A CN 110311476A
Authority
CN
China
Prior art keywords
charging
current
singlechip controller
voltage
transmitting terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910683546.4A
Other languages
English (en)
Inventor
陈姝
贾永兴
李凯
李昌泽
许凤慧
黄颖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Army Engineering University of PLA
Original Assignee
Army Engineering University of PLA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Army Engineering University of PLA filed Critical Army Engineering University of PLA
Priority to CN201910683546.4A priority Critical patent/CN110311476A/zh
Publication of CN110311476A publication Critical patent/CN110311476A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于移动终端的智能无线充电装置及其控制方法,包括建立无线能量传输的能量发送单元、能量接收单元,能量发送单元包括与供电电源的输出端相连接的有源功率因数校正变换单元,有源功率因数校正变换单元的输出端依次通过SiC MOSFET高频逆变网络、发送端补偿网络与发射线圈相连接,发射线圈做为能量发送单元的能量输出端;能量接收单元包括与发射线圈建立无线能量传输的接收线圈,接收线圈的输出端依次通过接收端补偿网络、整流滤波网络、DC/DC变换单元与移动终端的充电端相连接。本发明对需要充电的移动终端位置改变不敏感,传输损耗较小,稳定性较好,传输效率较高,人机交互友好。

Description

一种用于移动终端的智能无线充电装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域,具体涉及一种用于移动终端的智能无线充电装置及其控制方法。
背景技术
无线电能传输技术(Wireless Power Transmission, 以下简称WPT)或称非接触电能传输技术(Contactless Power Transmission,以下简称 CPT),它一种借助于空间无形软介质(电场,磁场,微波等)实现将电能由电源端传递至用电设备的一种传输模式。由于该项技术具有无充电线、无充电接口、无接触火花等优点,可大大提高充电终端的可移动性、密封性和安全性,得到了广泛的应用。目前,根据无线电能传输原理,WPT技术主要分为三种:一种为电磁辐射WPT技术,另一种为磁场耦合WPT技术,其中磁场耦合WPT技术包括感应式WPT技术和共振式WPT技术两种,均存在局限性和不足性,具体描述如下:
1)电磁辐射WPT技术:利用高频电磁波通过转换器将电能转为微波,经天线发射,经过远距离的传播后经过天线接收,再经过整流器将微波重新转换为电能的技术。该技术主要特点是工作频率较高、传输距离远、传输功率大,大范围空间传输,但是环境生物安全性低、传输效率低,不适用于中等距离移动终端充电场合。
2)感应式WPT技术:是基于法拉第电磁感应原理,通过利用松耦合变压器,在近距离下进行无线电能传输的技术。如今,该项技术已经成熟的应用在生物医学、电子消费、交通运输等方面。该技术的工作特点为频率低、传输距离近、***效率高。***的传输效率是随传输距离增加而快速下降,并且对发送端和接收端线圈的错位十分灵敏。所以电磁感应式WPT技术仅适合于极短距离的电能传输。
3)磁共振式WPT技术:利用两个具有相同固有频率的物体在简谐激励的作用下发生共振,实现能量的高效交换。相比电磁感应式WPT技术,它具有传输距离远、错位不敏感的能量传输特性;与微波式WPT技术相比,其工作频率较低,在生物安全性以及环境的影响大大减小。
其中,磁共振式WPT技术作为近年来无线充电领域的重要发展方向,在实现中等距离无线电能传输上具有无可比拟的应用优势,可实现从毫瓦到千瓦穿透障碍物、安全无辐射、多终端电能传输。然而,磁共振式WPT充电***在充电终端位置改变时,输出电压电流不稳定,直流母线电压波动造成后级DC/DC电路无法正常工作,高频逆变电源开关损耗大等问题,一直是制约该技术应用和发展的瓶颈。
因此,如何克服磁共振式WPT技术在充电过程中存在的问题,是当前急需解决的。
发明内容
本发明的目的是克服克服磁共振式WPT技术在充电过程中存在的问题。本发明的用于移动终端的智能无线充电装置及其控制方法,对需要充电的移动终端位置改变不敏感,传输损耗较小,稳定性较好,传输效率较高,人机交互友好,适用于中等距离、从毫瓦到千瓦、穿透非磁障碍物、安全无辐射、充电终端可移动位置充电,能够适应极端环境下工作要求,传输损耗小、效率高、性能稳定的充电方案,具有实用性、安全性、可靠性,能够推广应用于各种功率等级移动设备中等距离无线充电领域,具有良好的应用前景。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:
一种用于移动终端的智能无线充电装置,包括建立无线能量传输的能量发送单元、能量接收单元,
所述能量发送单元,包括与供电电源的输出端相连接的有源功率因数校正变换单元,所述有源功率因数校正变换单元的输出端依次通过SiC MOSFET高频逆变网络、发送端补偿网络与发射线圈相连接,所述发射线圈做为能量发送单元的能量输出端;
所述能量接收单元,包括与发射线圈建立无线能量传输的接收线圈,所述接收线圈的输出端依次通过接收端补偿网络、整流滤波网络、DC/DC变换单元与移动终端的充电端相连接。
前述的用于移动终端的智能无线充电装置,所述能量发送单元,还包括发送端电流采样电路、发送端单片机控制器,所述发送端电流采样电路的输入端与发射线圈的输出端相连接,所述发送端电流采样电路的输出端与发送端单片机控制器的信号输入相连接,所述发送端单片机控制器的控制输出端通过供电继电器与供电电源的输出端相连接,所述发送端单片机控制器还与发送端无线通信模块相连接。
前述的用于移动终端的智能无线充电装置,所述能量接收单元,还包括直流母线电压采样电路、接收端单片机控制器、接收端电流采样电路、接收端电压采样电路,所述DC/DC变换单元的输入端通过直流母线电压采样电路与接收端单片机控制器相连接,所述DC/DC变换单元的输出端通过接收端电流采样电路与接收端单片机控制器相连接,所述DC/DC变换单元的输出端还通过接收端电压采样电路与接收端单片机控制器相连接,所述接收端单片机控制器相还与接收端无线通信模块相连接。
前述的用于移动终端的智能无线充电装置,所述有源功率因数校正变换单元内设置有CCM型Boost平均电流控制有源功率因数校正电路。
前述的用于移动终端的智能无线充电装置,所述SiC MOSFET高频逆变网络内设置双SiC MOSFET推挽多谐振电路,并采用SCT3030KL型号的 N沟道SiC功率MOSFET。
前述的用于移动终端的智能无线充电装置,所述发送端补偿网络、接收端补偿网络均采用并串补偿方式,所述DC/DC变换单元采用串并联半桥LLC谐振变换器。
前述的用于移动终端的智能无线充电装置,所述发射线圈5、接收线圈10均为空间型螺旋线圈,并采用3×Φ1.3mm的漆包线,绕圆筒式绕3匝制成,所述绕圆筒的直径为15cm。
一种用于移动终端的智能无线充电装置控制方法,包括本地充电控制策略、遥控充电控制策略,
所述括本地充电控制策略,包括以下步骤:
(A1),发送端单片机控制器实时通过发送端电流采样电路监测发射线圈的电流值,当发射线圈的电流值小于设定的电流阈值,则能量发送单元处于空载状态,未进行充电,通过发送端单片机控制器发出停止供电指令,控制供电继电器关闭供电电源;若发射线圈的电流值大于设定的电流阈值,则执行(A2);
(A2),判定发射线圈工作异常,发送端单片机控制器发出停止供电指令,通过控制供电继电器关闭向有源功率因数校正变换单元的供电;
(A3),接收端单片机控制器通过直流母线电压采样电路实时监测整流滤波网络后的直流母线电压发生波动,并将直流母线电压波动信号通过接收端无线通信模块、发送端无线通信模块发送给发送端单片机控制器,若直流母线电压波动信号超过设定的直流母线电压阈值,则执行(A4);
(A4),判定直流母线电压波动超标,发送端单片机控制器发出停止供电指令,通过控制供电继电器关闭向有源功率因数校正变换单元的供电,完成直流母线电压的闭环控制;
(A5),接收端单片机控制器通过接收端电流采样电路、接收端电压采样电路实时监测DC/DC变换单元输出的充电电流、充电电压,根据检测到的充电电流、充电电压数值输出驱动控制信号给DC/DC变换单元,完成充电电压和电流的双闭环控制,实现本地的恒压和恒流充电;
所述遥控充电控制策略,包括以下步骤:
(B1),接收端单片机控制器将通过接收端电流采样电路、接收端电压采样电路实时监测到的充电电流、充电电压数值,通过接收端无线通信模块发送给用户的手机;
(B2),用户通过手机APP,显示充电电压的波形、充电电流的波形、充电时间、当前充电电压值、当前充电电流值、充电功率数值;
(B3),用户通过手机APP,发送充电开启、充电暂停和充电完毕指令,各指令将通过发送端无线通信模块发送到发送端单片机控制器,发送端单片机控制器通过控制供电继电器开启、暂停或者关闭向有源功率因数校正变换单元的供电,完成遥控充电控制。
本发明的有益效果是:本发明的用于移动终端的智能无线充电装置及其控制方法,,对需要充电的移动终端位置改变不敏感,传输损耗较小,稳定性较好,传输效率较高,人机交互友好,适用于中等距离、从毫瓦到千瓦、穿透非磁障碍物、安全无辐射、充电终端可移动位置充电,能够适应极端环境下工作要求,传输损耗小、效率高、性能稳定的充电方案,具有实用性、安全性、可靠性,能够推广应用于各种功率等级移动设备中等距离无线充电领域,并具备以下优点,
(1)采用磁共振式无线电能传输技术,在实现中等距离(cm-m级)无线电能传输上具有无可比拟的应用优势,可实现从毫瓦到千瓦穿透障碍物、安全无辐射、充电终端可移动位置充电;
(2)有源功率因数校正变换单元内设置有CCM型Boost平均电流控制有源功率因数校正电路,该电路具有开关频率固定,输入电流波形失真小,电流有效值小等优点,能够有效减少输入电流的谐波,减轻对电网的谐波污染,以及对其他用电设备的干扰;
(3)SiC MOSFET高频逆变网络内设置双SiC MOSFET推挽多谐振电路,相比普通的SiMOSFET逆变电路能够更好的适应高温、高频、高功率密度、强辐射等极端环境下工作要求,推挽多谐振电路与传统的半桥、全桥逆变电路相比,无需驱动电路,电路结构更加简单,软开关的特性大大降低开关损耗,减小散热负担,同时具有频率自适应的能力;
(4)DC/DC变换单元采用串并联半桥LLC谐振变换器,这种软开关变换器有效的降低了开关损耗,提高了装置的传输效率;
(5)利用电压电流采样电路、单片机控制器和供电继电器,保障装置的安全、可靠、稳定和低功耗工作,直流母线电压的波动通过发送端和接收端两块单片机控制电路通过无线反馈共同完成控制;输出电压和电流的波动通过双闭环控制,可以得到有效的抑制;当充电装置处于空载状态,单片机控制器可断开继电器停止供电;当采样电流、电压超过规定范围,说明有金属异物或者异常工作,高频逆变网络立刻停止工作,保护装置和用户的安全;
(6)用户可以通过手机app方便的获取本装置的充电状态信息(如充电电压、电流、功率波形和数据等),实现对充电过程的监控和遥控,贴近实际,有利于此装置的推广和普及。
附图说明
图1是本发明的用于移动终端的智能无线充电装置的***框图;
图2是本发明的有源功率因数校正变换单元的电路拓扑结构图;
图3是本发明的双SiC MOSFET推挽多谐振电路的电路图;
图4是本发明的发送端和接收端并串补偿网络电路的拓扑结构图;
图5是本发明的整流滤波网络的电路拓扑结构图;
图6是本发明的发射线圈或者接收线圈的结构图;
图7是本发明的DC/DC变换单元采用串并联半桥LLC谐振变换器的电路图;
图8是本发明的用户的手机APP应用界面图。
附图中标记的含义如下:
1:供电电源;2:有源功率因数校正变换单元;3:SiC MOSFET高频逆变网络;4:发送端补偿网络;5:发射线圈;6:发送端电流采样电路;7:发送端单片机控制器;8:供电继电器;9:发送端无线通信模块;10:接收线圈;11:接收端补偿网络;12:整流滤波网络;13:DC/DC变换单元;14:直流母线电压采样电路;15:接收端单片机控制器;16:接收端无线通信模块;17:接收端电流采样电路;18:接收端电压采样电路;19:移动终端。
具体实施方式
下面将结合说明书附图,对本发明作进一步的说明。
如图1图所示,本发明的用于移动终端的智能无线充电装置,包括建立无线能量传输的能量发送单元、能量接收单元,
所述能量发送单元,包括与供电电源1的输出端相连接的有源功率因数校正变换单元2,所述有源功率因数校正变换单元2的输出端依次通过SiC MOSFET高频逆变网络3、发送端补偿网络4与发射线圈5相连接,所述发射线圈5做为能量发送单元的能量输出端;
所述能量接收单元,包括与发射线圈5建立无线能量传输的接收线圈10,所述接收线圈10的输出端依次通过接收端补偿网络11、整流滤波网络12、DC/DC变换单元13与移动终端19的充电端相连接。
优选的,所述能量发送单元,还包括发送端电流采样电路6、发送端单片机控制器7,所述发送端电流采样电路6的输入端与发射线圈5的输出端相连接,所述发送端电流采样电路6的输出端与发送端单片机控制器7的信号输入相连接,所述发送端单片机控制器7的控制输出端通过供电继电器8与供电电源1的输出端相连接,所述发送端单片机控制器7还与发送端无线通信模块9相连接。
优选的,所述能量接收单元,还包括直流母线电压采样电路14、接收端单片机控制器15、接收端电流采样电路17、接收端电压采样电路18,所述DC/DC变换单元13的输入端通过直流母线电压采样电路14与接收端单片机控制器15相连接,所述DC/DC变换单元13的输出端通过接收端电流采样电路17与接收端单片机控制器15相连接,所述DC/DC变换单元13的输出端还通过接收端电压采样电路18与接收端单片机控制器15相连接,所述接收端单片机控制器15相还与接收端无线通信模块16相连接。
所述有源功率因数校正变换单元2内设置有CCM型Boost平均电流控制有源功率因数校正电路,具体电路如图2所示,采用UC3854控制芯片实现。该拓扑工作在电流连续状态下,用乘法器来实现幵关管在一定的时钟周期内导通,通过控制开关管电流的峰值包络线跟踪整流后的电压变化,使输入电流跟随正弦输入电压变化,使得相位一致。经实验测试,在39.986毫秒后校正后的输入电流呈正弦波形,很好地跟踪了电压的变化,输入电流THD为0.07865,功率因数(PF)值达到0.9869。
所述SiC MOSFET高频逆变网络3内设置双SiC MOSFET推挽多谐振电路,并采用SCT3030KL型号的 N沟道SiC功率MOSFET,具体电路如图3所示,能够产生频率在330kHz—2MHz的发射电压,相比普通Si MOSFET,它具有更快的开关速度,更高的电流密度以及更低的导通电阻,非常适用于高频高功率应用场合,该电路主要由电感L1 、L2 构成的相分变压器,两个开关管Q1、Q2构成,相分变换器将直流分散注入到换流网络的两臂,与半桥、全桥结构相比,该推挽式结构简化了栅极驱动,并倍增了谐振输出电压。
所述发送端补偿网络4、接收端补偿网络11均采用并串补偿方式,所述DC/DC变换单元13采用串并联半桥LLC谐振变换器,具体如图4所示,为降低***输入伏安量,发射线圈5将与发送端补偿网络4产生并联谐振,接收线圈10与接收端补偿网络11产生串联谐振,当线圈***的驱动频率基频与线圈***谐振频率相等时,原边线圈***呈纯阻性状态,对高频驱动电压谐波呈高感性状态,导致原边线圈***中电流呈正弦波状态,该正弦电流激励发射线圈产生高频磁场,通过发射、接收线圈之间的互感在接收线圈上产生了感应电动势,实现电能的无线传输。在确定共振频率与绕制线圈感值的基础上,根据进行补偿电容的匹配,同时应根据***的耐压与工作频率选择电容种类,选择聚丙烯电容(CBB)电容,其高频特性较稳定。
如图5所示,整流滤波网络12采用全桥整流电路,其中二极管选用快恢复二极管,比普通二极管更加适用于高频场合,经实验验证,整流效率比普通二极管提高约一倍。
如图6所示,所述发射线圈5、接收线圈10均采用空间型螺旋线圈,并采用3×Φ1.3mm的漆包线,绕圆筒式绕3匝制成,所述绕圆筒的直径为15cm。
如图7所示,DC/DC变换单元13采用串并联半桥LLC谐振变换器,这种软开关变换器,利用谐振网络在谐振过程中,电流或电压会出现周期性的过零点,有效的降低了开关损耗,提高装置的传输效率。
根据上述的用于移动终端的智能无线充电装置的控制方法,包括本地充电控制策略、遥控充电控制策略,
所述括本地充电控制策略,包括以下步骤:
(A1),发送端单片机控制器7实时通过发送端电流采样电路6监测发射线圈5的电流值,当发射线圈5的电流值小于设定的电流阈值,则能量发送单元处于空载状态,未进行充电,通过发送端单片机控制器7发出停止供电指令,控制供电继电器8关闭供电电源1;若发射线圈5的电流值大于设定的电流阈值,则执行(A2);
(A2),判定发射线圈5工作异常,发送端单片机控制器7发出停止供电指令,通过控制供电继电器8关闭向有源功率因数校正变换单元2的供电;
(A3),接收端单片机控制器15通过直流母线电压采样电路14实时监测整流滤波网络12后的直流母线电压发生波动,并将直流母线电压波动信号通过接收端无线通信模块16、发送端无线通信模块9发送给发送端单片机控制器7,若直流母线电压波动信号超过设定的直流母线电压阈值,则执行(A4);
(A4),判定直流母线电压波动超标,发送端单片机控制器7发出停止供电指令,通过控制供电继电器8关闭向有源功率因数校正变换单元2的供电,完成直流母线电压的闭环控制;
(A5),接收端单片机控制器15通过接收端电流采样电路17、接收端电压采样电路18实时监测DC/DC变换单元13输出的充电电流、充电电压,根据检测到的充电电流、充电电压数值输出驱动控制信号给DC/DC变换单元13,完成充电电压和电流的双闭环控制,实现本地的恒压和恒流充电;
如图8所示,用户可以通过手机APP方便的获取本装置的充电状态信息,如充电电压、电流、功率的数值和波形等,实现对充电过程的监控,同时也可通过APP对装置的充电开启、充电暂停和充电停止进行遥控,实现遥控充电控制策略,具体包括以下步骤:
(B1),接收端单片机控制器15将通过接收端电流采样电路17、接收端电压采样电路18实时监测到的充电电流、充电电压数值,通过接收端无线通信模块16发送给用户的手机;
(B2),用户通过手机APP,显示充电电压的波形、充电电流的波形、充电时间、当前充电电压值、当前充电电流值、充电功率数值;
(B3),用户通过手机APP,发送充电开启、充电暂停和充电完毕指令,各指令将通过发送端无线通信模块9发送到发送端单片机控制器7,发送端单片机控制器7通过控制供电继电器8开启、暂停或者关闭向有源功率因数校正变换单元2的供电,完成遥控充电控制。
优选的,(A1),设定的电流阈值为10mA;(A3),直流母线电压阈值为直流母线额定电压幅值的130%,可根据需要进行阈值的微调,该电流阈值、直流母线电压阈值的选择,能够满足移动终端的智能无线充电装置的合理可靠性的运行。
综上所述,本发明的用于移动终端的智能无线充电装置及其控制方法,,对需要充电的移动终端位置改变不敏感,传输损耗较小,稳定性较好,传输效率较高,人机交互友好,适用于中等距离、从毫瓦到千瓦、穿透非磁障碍物、安全无辐射、充电终端可移动位置充电,能够适应极端环境下工作要求,传输损耗小、效率高、性能稳定的充电方案,具有实用性、安全性、可靠性,能够推广应用于各种功率等级移动设备中等距离无线充电领域,经过试验,该充电装置在传输距离为4cm时,效率达70.2%;15cm时,效率为50%,并具备以下优点,
(1)采用磁共振式无线电能传输技术,在实现中等距离(cm-m级)无线电能传输上具有无可比拟的应用优势,可实现从毫瓦到千瓦穿透障碍物、安全无辐射、充电终端可移动位置充电;
(2)有源功率因数校正变换单元内设置有CCM型Boost平均电流控制有源功率因数校正电路,该电路具有开关频率固定,输入电流波形失真小,电流有效值小等优点,能够有效减少输入电流的谐波,减轻对电网的谐波污染,以及对其他用电设备的干扰;
(3)SiC MOSFET高频逆变网络内设置双SiC MOSFET推挽多谐振电路,相比普通的SiMOSFET逆变电路能够更好的适应高温、高频、高功率密度、强辐射等极端环境下工作要求,推挽多谐振电路与传统的半桥、全桥逆变电路相比,无需驱动电路,电路结构更加简单,软开关的特性大大降低开关损耗,减小散热负担,同时具有频率自适应的能力;
(4)DC/DC变换单元采用串并联半桥LLC谐振变换器,这种软开关变换器有效的降低了开关损耗,提高了装置的传输效率;
(5)利用电压电流采样电路、单片机控制器和供电继电器,保障装置的安全、可靠、稳定和低功耗工作,直流母线电压的波动通过发送端和接收端两块单片机控制电路通过无线反馈共同完成控制;输出电压和电流的波动通过双闭环控制,可以得到有效的抑制;当充电装置处于空载状态,单片机控制器可断开继电器停止供电;当采样电流、电压超过规定范围,说明有金属异物或者异常工作,高频逆变网络立刻停止工作,保护装置和用户的安全;
(6)用户可以通过手机app方便的获取本装置的充电状态信息(如充电电压、电流、功率波形和数据等),实现对充电过程的监控和遥控,贴近实际,有利于此装置的推广和普及。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种用于移动终端的智能无线充电装置,其特征在于:包括建立无线能量传输的能量发送单元、能量接收单元,
所述能量发送单元,包括与供电电源(1)的输出端相连接的有源功率因数校正变换单元(2),所述有源功率因数校正变换单元(2)的输出端依次通过SiC MOSFET高频逆变网络(3)、发送端补偿网络(4)与发射线圈(5)相连接,所述发射线圈(5)做为能量发送单元的能量输出端;
所述能量接收单元,包括与发射线圈(5)建立无线能量传输的接收线圈(10),所述接收线圈(10)的输出端依次通过接收端补偿网络(11)、整流滤波网络(12)、DC/DC变换单元(13)与移动终端(19)的充电端相连接。
2.根据权利要求1所述的用于移动终端的智能无线充电装置,其特征在于:所述能量发送单元,还包括发送端电流采样电路(6)、发送端单片机控制器(7),所述发送端电流采样电路(6)的输入端与发射线圈(5)的输出端相连接,所述发送端电流采样电路(6)的输出端与发送端单片机控制器(7)的信号输入相连接,所述发送端单片机控制器(7)的控制输出端通过供电继电器(8)与供电电源(1)的输出端相连接,所述发送端单片机控制器(7)还与发送端无线通信模块(9)相连接。
3.根据权利要求2所述的用于移动终端的智能无线充电装置,其特征在于:所述能量接收单元,还包括直流母线电压采样电路(14)、接收端单片机控制器(15)、接收端电流采样电路(17)、接收端电压采样电路(18),所述DC/DC变换单元(13)的输入端通过直流母线电压采样电路(14)与接收端单片机控制器(15)相连接,所述DC/DC变换单元(13)的输出端通过接收端电流采样电路(17)与接收端单片机控制器(15)相连接,所述DC/DC变换单元(13)的输出端还通过接收端电压采样电路(18)与接收端单片机控制器(15)相连接,所述接收端单片机控制器(15)相还与接收端无线通信模块(16)相连接。
4.根据权利要求1所述的用于移动终端的智能无线充电装置,其特征在于:所述有源功率因数校正变换单元(2)内设置有CCM型Boost平均电流控制有源功率因数校正电路。
5.根据权利要求1所述的用于移动终端的智能无线充电装置,其特征在于:所述SiCMOSFET高频逆变网络(3)内设置双SiC MOSFET推挽多谐振电路,并采用SCT3030KL型号的 N沟道SiC功率MOSFET。
6.根据权利要求1所述的用于移动终端的智能无线充电装置,其特征在于:所述发送端补偿网络(4)、接收端补偿网络(11)均采用并串补偿方式,所述DC/DC变换单元(13)采用串并联半桥LLC谐振变换器。
7.根据权利要求1所述的用于移动终端的智能无线充电装置,其特征在于:所述发射线圈(5)、接收线圈(10)均为空间型螺旋线圈,并采用3×Φ1.3mm的漆包线,绕圆筒式绕3匝制成,所述绕圆筒的直径为15cm。
8.一种用于移动终端的智能无线充电装置的控制方法,其特征在于:包括本地充电控制策略、遥控充电控制策略,
所述括本地充电控制策略,包括以下步骤:
(A1),发送端单片机控制器(7)实时通过发送端电流采样电路(6)监测发射线圈(5)的电流值,当发射线圈(5)的电流值小于设定的电流阈值,则能量发送单元处于空载状态,未进行充电,通过发送端单片机控制器(7)发出停止供电指令,控制供电继电器(8)关闭供电电源(1);若发射线圈(5)的电流值大于设定的电流阈值,则执行(A2);
(A2),判定发射线圈(5)工作异常,发送端单片机控制器(7)发出停止供电指令,通过控制供电继电器(8)关闭向有源功率因数校正变换单元(2)的供电;
(A3),接收端单片机控制器(15)通过直流母线电压采样电路(14)实时监测整流滤波网络(12)后的直流母线电压发生波动,并将直流母线电压波动信号通过接收端无线通信模块(16)、发送端无线通信模块(9)发送给发送端单片机控制器(7),若直流母线电压波动信号超过设定的直流母线电压阈值,则执行(A4);
(A4),判定直流母线电压波动超标,发送端单片机控制器(7)发出停止供电指令,通过控制供电继电器(8)关闭向有源功率因数校正变换单元(2)的供电,完成直流母线电压的闭环控制;
(A5),接收端单片机控制器(15)通过接收端电流采样电路(17)、接收端电压采样电路(18)实时监测DC/DC变换单元(13)输出的充电电流、充电电压,根据检测到的充电电流、充电电压数值输出驱动控制信号给DC/DC变换单元(13),完成充电电压和电流的双闭环控制,实现本地的恒压和恒流充电;
所述遥控充电控制策略,包括以下步骤:
(B1),接收端单片机控制器(15)将通过接收端电流采样电路(17)、接收端电压采样电路(18)实时监测到的充电电流、充电电压数值,通过接收端无线通信模块(16)发送给用户的手机;
(B2),用户通过手机APP,显示充电电压的波形、充电电流的波形、充电时间、当前充电电压值、当前充电电流值、充电功率数值;
(B3),用户通过手机APP,发送充电开启、充电暂停和充电完毕指令,各指令将通过发送端无线通信模块(9)发送到发送端单片机控制器(7),发送端单片机控制器(7)通过控制供电继电器(8)开启、暂停或者关闭向有源功率因数校正变换单元(2)的供电,完成遥控充电控制。
9.根据权利要求8所述的用于移动终端的智能无线充电装置的控制方法,其特征在于:(A1),设定的电流阈值为10mA;(A3),直流母线电压阈值为直流母线额定电压幅值的130%。
CN201910683546.4A 2019-07-26 2019-07-26 一种用于移动终端的智能无线充电装置及其控制方法 Pending CN110311476A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910683546.4A CN110311476A (zh) 2019-07-26 2019-07-26 一种用于移动终端的智能无线充电装置及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910683546.4A CN110311476A (zh) 2019-07-26 2019-07-26 一种用于移动终端的智能无线充电装置及其控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110311476A true CN110311476A (zh) 2019-10-08

Family

ID=68082276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910683546.4A Pending CN110311476A (zh) 2019-07-26 2019-07-26 一种用于移动终端的智能无线充电装置及其控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110311476A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021120726A1 (zh) * 2019-12-17 2021-06-24 华为技术有限公司 一种无线充电的发射端、接收端、方法和***
CN113659733A (zh) * 2021-08-19 2021-11-16 上海联净电子科技有限公司 无线充电方法及装置
TWI789783B (zh) * 2021-06-09 2023-01-11 崑山科技大學 電動運具高效率雙側llc共振無線充電器
CN117713394A (zh) * 2024-02-06 2024-03-15 深圳今翔科技有限公司 应用于供电设备的无线供电控制电路、方法及供电设备

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102969776A (zh) * 2012-12-03 2013-03-13 中国科学院电工研究所 一种电动汽车无线充电装置
CN103217955A (zh) * 2013-03-25 2013-07-24 东莞宇龙通信科技有限公司 一种用于无线充电远程控制的***及其远程控制方法
CN106300580A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 上海阪辉新能源科技有限公司 一种非接触充电装置控制输出功率的方法
CN206077030U (zh) * 2016-10-21 2017-04-05 成都经纬智联科技有限公司 一种电动公交车的无线充电装置
CN106887904A (zh) * 2015-12-15 2017-06-23 宁波微鹅电子科技有限公司 一种具有过压保护的无线电能传输装置
CN107134858A (zh) * 2017-06-27 2017-09-05 青岛鲁渝能源科技有限公司 无线电能传输***及其金属异物检测方法
WO2017150711A1 (ja) * 2016-03-04 2017-09-08 ヤマハ発動機株式会社 給電システム、送電回路、及び受電回路
US20190081567A1 (en) * 2017-09-13 2019-03-14 Raytheon Company Flexible power converter architecture based on interposer and modular electronic units
CN210041444U (zh) * 2019-07-26 2020-02-07 中国人民解放军陆军工程大学 一种用于移动终端的智能无线充电装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102969776A (zh) * 2012-12-03 2013-03-13 中国科学院电工研究所 一种电动汽车无线充电装置
CN103217955A (zh) * 2013-03-25 2013-07-24 东莞宇龙通信科技有限公司 一种用于无线充电远程控制的***及其远程控制方法
CN106887904A (zh) * 2015-12-15 2017-06-23 宁波微鹅电子科技有限公司 一种具有过压保护的无线电能传输装置
WO2017150711A1 (ja) * 2016-03-04 2017-09-08 ヤマハ発動機株式会社 給電システム、送電回路、及び受電回路
CN106300580A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 上海阪辉新能源科技有限公司 一种非接触充电装置控制输出功率的方法
CN206077030U (zh) * 2016-10-21 2017-04-05 成都经纬智联科技有限公司 一种电动公交车的无线充电装置
CN107134858A (zh) * 2017-06-27 2017-09-05 青岛鲁渝能源科技有限公司 无线电能传输***及其金属异物检测方法
US20190081567A1 (en) * 2017-09-13 2019-03-14 Raytheon Company Flexible power converter architecture based on interposer and modular electronic units
CN210041444U (zh) * 2019-07-26 2020-02-07 中国人民解放军陆军工程大学 一种用于移动终端的智能无线充电装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021120726A1 (zh) * 2019-12-17 2021-06-24 华为技术有限公司 一种无线充电的发射端、接收端、方法和***
TWI789783B (zh) * 2021-06-09 2023-01-11 崑山科技大學 電動運具高效率雙側llc共振無線充電器
CN113659733A (zh) * 2021-08-19 2021-11-16 上海联净电子科技有限公司 无线充电方法及装置
CN113659733B (zh) * 2021-08-19 2023-11-17 上海联净电子科技有限公司 无线充电方法及装置
CN117713394A (zh) * 2024-02-06 2024-03-15 深圳今翔科技有限公司 应用于供电设备的无线供电控制电路、方法及供电设备
CN117713394B (zh) * 2024-02-06 2024-04-26 深圳今翔科技有限公司 应用于供电设备的无线供电控制电路、方法及供电设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110311476A (zh) 一种用于移动终端的智能无线充电装置及其控制方法
CN101834473B (zh) 谐振跟踪式非接触供电装置及供电方法
CN203707858U (zh) 电动自行车磁耦合谐振式无线充电器
CN110450656A (zh) 一种基于差分电感的电动汽车无线充电闭环控制***
CN109895640A (zh) 一种电动汽车无线充电两级控制***及控制方法
CN104113098A (zh) 无线充电拓扑结构及扫频算法
CN104795903A (zh) 磁耦合双模无线电能传输装置及其调控方法
CN105322665A (zh) 用于高压输电线路的共振式无线供电***
CN202817865U (zh) 智能型非接触充电***
CN104237604A (zh) 架空输电线路电流监测报警装置
CN105262154A (zh) 一种水下机器人无线充电***及其控制方法
CN109831035A (zh) 一种基于正交双通道算法的无线充电***用互感辨识方法
Zhang et al. The charging control and efficiency optimization strategy for WPT system based on secondary side controllable rectifier
CN108258780A (zh) 一种高压输电线路用电设备无线供电***
CN103904784A (zh) 一种电能无线过墙传输装置
CN102593962B (zh) 一种中等距离千瓦级无线电能传输装置
Boscaino et al. A wireless battery charger architecture for consumer electronics
CN104617646A (zh) 一种基于zvs自激磁共振的智能无线充电装置
CN105932757A (zh) 一种深井脉冲电容器的恒流充电***
CN108616168A (zh) 含中继线圈谐振型无线充电***电磁干扰预测电路及方法
CN102545399B (zh) 一种千瓦级无线电能传输方法
CN108023411A (zh) 一种具有功率因数校正功能的单相非接触供电***
Xia et al. Simultaneous wireless power and information transfer based on phase-shift modulation in ICPT system
CN103560599B (zh) 一种电流采样电路和无线充电发射电路
Zu et al. Research on the Core Algorithm of Wireless Charging Technology for Substation Patrol Robot Based on Electromagnetic Resonance.

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination