CN113858983A - 无线充电*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了无线充电***包括发射端和接收端,发射端具有发射谐振电容和发射线圈,接收端具有接收谐振电容和接收线圈,还包括检测设备,检测设备设置在发射端和/或接收端;检测设备具有检测器,还具有电容接入口;当检测设备设置在发射端时,电容接入口接入发射谐振电容和发射线圈,形成谐振回路;当检测设备设置在接收端时,电容接入口接入接收谐振电容和接收线圈,形成谐振回路;检测器检测谐振回路的电压值。发射谐振电容或者接收端谐振电容的电容值会产生变化,无线充电***的工作谐振频率不变,这就导致谐振回路不处于谐振状态,从而检测器检测到的谐振回路电压值发生变化,通过该电压值的变化,直接判断温度对***的影响。
Description
技术领域
本发明涉及无线充电领域,尤其涉及无线充电***。
背景技术
随着化石能源的不断消耗以及环境污染的不断加剧,新能源汽车产业得到了各国政府的大力支持,正处于一个高速发展的阶段。电动汽车无线充电具有安全、方便、自动化等优势,已经成为充电技术研究和发展的热点。
无线充电过程中,随着发射端和接收端的都无线电能的收发,会产生热量,这不仅影响了无线充电的工作效率还对安全造成了隐患。传统方案中,会采用温度传感器检测温度,但这种方式依赖于传感器设置的位置,不能全面检测温度变化对***的影响,并且存在一定的滞后性。
发明内容
本发明提供一种无线充电***,能够直接的获取温度对***的影响,具有更高效的检测效果。
本发明的无线充电***包括发射端和接收端,所述发射端具有发射谐振电容和发射线圈,所述接收端具有接收谐振电容和接收线圈,还包括检测设备,所述检测设备设置在发射端和/或接收端;所述检测设备具有检测器,还具有电容接入口;当所述检测设备设置在所述发射端时,所述电容接入口接入所述发射谐振电容和所述发射线圈,并形成谐振回路;当所述检测设备设置在所述接收端时,所述电容接入口接入所述接收谐振电容和所述接收线圈,并形成谐振回路;所述检测器检测所述谐振回路的电压值。
优选的,所述检测设备具有检测器和工作电感,还具有电容接入口;当所述检测设备设置在所述发射端时,所述电容接入口接入所述发射谐振电容设置在所述接收端时,所述电容接入口接入所述接收谐振电容,并形成谐振回路;所述检测器检测所述谐振回路的电压值。
优选的,所述检测设备还包括工作电阻,串联在所述谐振回路内,所述检测器检测所述工作电阻两端的电压。
优选的,所述检测设备还具有检测信号发射设备。
优选的,当设置在所述发射端时,所述检测设备的固有谐振频率为:
其中,f1为固有谐振频率、L2为所述发射线圈的电感值、C2为所述发射谐振电容的电容值;且在标准温度下,所述检测设备的固有谐振频率等于无线充电***的工作谐振频率;
当设置在所述接收端时,所述检测设备的固有谐振频率为:
其中,f1为固有谐振频率、L3为所述接收线圈的电感值、C3为所述接收谐振电容的电容值;且在标准温度下,所述检测设备的固有谐振频率等于无线充电***的工作谐振频率。
优选的,当设置在所述发射端时,所述检测设备的固有谐振频率为:
其中,f1为固有谐振频率、L1为所述工作电感的电感值、C2为所述发射谐振电容的电容值;且在标准温度下,所述检测设备的固有谐振频率等于无线充电***的工作谐振频率;
当设置在所述接收端时,所述检测设备的固有谐振频率为:
其中,f1为固有谐振频率、L1为所述工作电感的电感值、C3为所述接收谐振电容的电容值;且在标准温度下,所述检测设备的固有谐振频率等于无线充电***的工作谐振频率。
本发明的无线充电***,检测设备与发射谐振电容或者接收端谐振电容连接,与之形成谐振回路,当温度发生变化时,发射谐振电容或者接收端谐振电容的电容值会产生变化,但基于无线充电***的原理,无线充电***的工作谐振频率不变,这就导致谐振回路不处于谐振状态,从而检测器检测到的谐振回路电压值发生变化,通过该电压值的变化,直接判断温度对***的影响。
附图说明
图1为本发明无线充电***一种实施例的示意图;
图2为本发明无线充电***另一种实施例的示意图。
附图标记:
检测设备1;发射端2;接收端3
工作电感12;工作电阻13;检测器14;发射线圈20;供电电源21;发射端整流器22;逆变器23;发射端补偿网络24;接收线圈30;接收端谐振网络31;接收端谐振器32;发射端补偿电容241;接收端补偿电容311。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,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,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
本发明公开一种无线充电***,该***包括:检测设备1、发射端2和接收端3。参见图1和图2,发射端2包括了供电电源21、发射端整流器22、逆变器23(也可以是逆变电路)、发射端补偿网络24(也可以是补偿电路)和发射线圈20。发射端补偿网络24的具体结构可以根据实际需求设置,但是该补偿网络中具有发射端补偿电容241,不论任何形式的补偿网络中的任意电容,都可以是该发射端补偿电容241。接收端包括接收线圈30、接收端谐振网络31、接收端谐振器32(也可以是谐振电路)和负载33。接收端补偿网络31的具体结构可以根据实际需求设置,但是该补偿网络中具有接收端补偿电容311,不论任何形式的补偿网络中的任意电容,都可以是该接收端补偿电容311。
需要注意,无论是接收端3还是发射端2的补偿网络中都需要使用补偿电容,这些用在补偿网络中的电容,根据其所在端,被认为是接收端补偿电容311或者发射端补偿电容241。
检测设备1就需要与接收端补偿电容311和/或发射端补偿电容241连接工作。具体的,检测设备1具有检测器14和用来接入上述电容的接入口,该接入口用来连接在电容的两个电容板,使电容连接进检测设备1,并形成谐振回路。
检测设备1可以分为有工作电感12和无工作电感12两种模式,根据不同的设置方式和位置,具有几种不同的连接方式,同时也会有是否有工作电感12的区别,具体的:
1.设置在发射端
1.1电容接入口接入发射谐振电容241和发射线圈20,并形成谐振回路。
1.2电容接入口接入发射谐振电容241,此时检测设备1具有工作电感12,他们形成谐振回路。
2.设置在接收端
2.1电容接入口接入接收谐振电容311和接收线圈30,并形成谐振回路。
2.2电容接入口接入接收谐振电容311,此时检测设备1具有工作电感12,并形成谐振回路。
3.同时设置在发射端和接收端
3.1电容接入口接入发射谐振电容241和发射线圈20,并形成谐振回路;电容接入口接入接收谐振电容311和接收线圈30,并形成谐振回路。
3.2电容接入口接入发射谐振电容241,此时检测设备1具有工作电感12,并形成谐振回路;电容接入口接入接收谐振电容311,此时检测设备1具有工作电感12,并形成谐振回路。
3.3一组电容接入口接入发射谐振电容241和发射线圈20,并形成谐振回路;另一组电容接入口接入发射谐振电容241,此时检测设备1具有工作电感12,并形成谐振回路。
3.4一组电容接入口接入发射谐振电容241,此时检测设备1具有工作电感12,并形成谐振回路;另一组电容接入口接入接收谐振电容311和接收线圈30,并形成谐振回路。
综上,检测设备1可以在接收端3和发射端2之间任意设置,并且在任何一端,都可以有两种接入方式——接入发射线圈20(或者接入接收线圈30),以及不接入发射线圈20(或者不接入接收线圈30)。在不接入发射线圈20(或者不接入接收线圈30)时,需要在检测设备1内设置工作电感12。
上述谐振回路是LCR谐振电路,接收线圈30或发射线圈20可以用作谐振回路中的电感。发射谐振电容241或接收谐振电容311用作谐振回路中的电容。
对于上述的发射谐振电容的电容值和接收谐振电容的电容值,都满足如下关系:
C=ε0εrS/d………………………………式1
其中C统一表示电容值,ε0为真空绝对介电常数(8.85×10-12F/m),εr为电容之间介质材料的介电常数,S为电容板面积,d为电容板之间的间距。上述的ε0和εr的数值都和温度相关,在电容温度变化时,其对应的变化值也会随之改变。该式1适用于发射谐振电容的电容值和接收谐振电容的电容值的计算。
检测设备1同无线充电发射端2一起工作,供电电源21提供了电能,经过发射端整流器22、逆变器23、发射端补偿网络24最终形成固定频率的电信号,也就是无线充电的工作谐振频率f0,对于检测设备1来说,其输入的电的频率也即为工作频率,而对于其形成的谐振回路来说,具有固有谐振频率f1,对于不同的连接形式,具有以下计算方式:
对于情形1.1来说,固有谐振频率f1为:
其中,L2为所述发射线圈20的电感值、C2为所述发射谐振电容241的电容值;且在标准温度下,所述检测设备1的固有谐振频率等于无线充电***的工作谐振频率;
对于情形1.2来说,固有谐振频率f1为:
其中,L1为所述工作电感的电感值、C2为所述发射谐振电容的电容值;且在标准温度下,所述检测设备的固有谐振频率等于无线充电***的工作谐振频率。
对于情形2.1来说,固有谐振频率f1为:
其中,L3为所述接收线圈的电感值、C3为所述接收谐振电容的电容值;且在标准温度下,所述检测设备的固有谐振频率等于无线充电***的工作谐振频率。
对于情形2.2来说,固有谐振频率f1为:
L1为所述工作电感的电感值、C3为所述接收谐振电容的电容值;且在标准温度下,所述检测设备的固有谐振频率等于无线充电***的工作谐振频率。
对于情形3.1到3.4来说,知识在接收端3和发射端2同时接入检测设备1,可以结合上述式2.1到式2.4即可获得计算方式。
正常温度下,固有谐振频率f1和工作谐振频率f0相等,处于谐振状态,这种状态下,电容和电感相位相互补充,检测器14上分得为电压最大值。当温度变化时,电容值改变,导致固有谐振频率f1变化,使谐振回路不处于谐振状态,检测器14上分得为电压降低。
通过上述检测器14对电压的检测,可以知晓接收谐振电容311或发射谐振电容241的温度状态,这两个电容受到的温度影响,可以直接从电压值上反应,出来,相比使用温度传感器具有更快更精确的反应速度。
一般的检测设备1中还包括工作电阻13,其直接串联在谐振回路内,检测器14检测所述工作电阻13两端的电压。
在一些实施例中,检测设备1还具有信号发射设备,在检测到电压变化时,会发出对应的信号,以提示发射端2或接收端3可能存在高温情况。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果,以上所述仅为本发明的较佳实施例,但本发明不以图面所示限定实施范围,凡是依照本发明的构想所作的改变,或修改为等同变化的等效实施例,仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时,均应在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种无线充电***,包括发射端(2)和接收端(3),所述发射端(2)具有发射谐振电容(241)和发射线圈(20),所述接收端(3)具有接收谐振电容(311)和接收线圈(30),其特征在于,
还包括检测设备(1),所述检测设备(1)设置在发射端(2)和/或接收端(3);
所述检测设备具有检测器(14),还具有电容接入口;
当所述检测设备(1)设置在所述发射端(2)时,所述电容接入口接入所述发射谐振电容(241)和所述发射线圈(20),并形成谐振回路;
当所述检测设备(1)设置在所述接收端(3)时,所述电容接入口接入所述接收谐振电容(311)和所述接收线圈(30),并形成谐振回路;
所述检测器(14)检测所述谐振回路的电压值。
2.根据权利要求1所述的无线充电***,其特征在于,
所述检测设备具有检测器(14)和工作电感(12),还具有电容接入口;
当所述检测设备(1)设置在所述发射端(2)时,所述电容接入口接入所述发射谐振电容(241),并形成谐振回路;
当所述检测设备(1)设置在所述接收端(3)时,所述电容接入口接入所述接收谐振电容(311),并形成谐振回路;
所述检测器(14)检测所述谐振回路的电压值。
3.根据权利要求1或2所述的无线充电***,其特征在于,
所述检测设备还包括工作电阻(13),串联在所述谐振回路内,所述检测器(14)检测所述工作电阻(13)两端的电压。
4.根据权利要求1所述的无线充电***,其特征在于,
所述检测设备(1)还具有检测信号发射设备。
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