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一種大功率電能的無(wú)線傳輸電路的制作方法

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一種大功率電能的無(wú)線傳輸電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于無(wú)線充電技術(shù)領(lǐng)域,具體地說(shuō)是指一種大功率電能的無(wú)線傳輸電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前,無(wú)線充電或者無(wú)線電能傳輸技術(shù)在商業(yè)上的成功應(yīng)用主要集中在小功率的充電,如對(duì)智能手機(jī)或智能手表的充電,常見(jiàn)傳輸輸出功率一般在5W和10W,一般不超過(guò)15W。而隨著無(wú)線充電技術(shù)的發(fā)展,末來(lái)越來(lái)越多大功率的設(shè)備如電動(dòng)車(chē)、電腦也需要利用無(wú)線充電技術(shù),而目前尚沒(méi)有一個(gè)穩(wěn)定成熟的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)大功率電能的無(wú)線傳輸。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)之不足,提出了一種大功率電能的無(wú)線傳輸電路,該電路將原始的大功率電能拆分成若干個(gè)初級(jí)電能,若干個(gè)初級(jí)電能同時(shí)通過(guò)無(wú)線電磁能方式傳輸獲得若干個(gè)次級(jí)電能,若干個(gè)次級(jí)電能匯合并輸出所需的大功率電能,通過(guò)該電路可以實(shí)現(xiàn)大功率電能的傳輸,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,穩(wěn)定可靠,利用單個(gè)單元模組小功率傳輸?shù)母咝侍匦詮亩鴮?shí)現(xiàn)大功率傳輸?shù)母咝省?br>[0004]本實(shí)用新型是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的。
[0005]—種大功率電能的無(wú)線傳輸電路,包括發(fā)射部分和接收部分,發(fā)射部分包括由若干個(gè)發(fā)射單元模組通過(guò)串聯(lián)、并聯(lián)或者串并混聯(lián)中的任一種連接方式構(gòu)成的發(fā)射模組陣列,發(fā)射模組陣列具有一電源輸入端,每個(gè)發(fā)射單元模組都包括至少一個(gè)發(fā)射線圈,若干個(gè)發(fā)射線圈構(gòu)成了發(fā)射部分的發(fā)射線圈陣列,接收部分包括由若干個(gè)接收單元模組串聯(lián)、并聯(lián)或者串并混聯(lián)中的任一種連接方式構(gòu)成的接收模組陣列,接收模組陣列具有一電源輸出端,每個(gè)接收單元模組均包括至少一個(gè)接收線圈,若干個(gè)接收線圈構(gòu)成了接收線圈陣列,所述發(fā)射線圈陣列和接收線圈陣列具有對(duì)應(yīng)的空間位置陣列結(jié)構(gòu),所述發(fā)射部分和接收部分通過(guò)若干個(gè)發(fā)射線圈和若干個(gè)接收線圈互相耦合同時(shí)工作傳輸電磁能。
[0006]作為本實(shí)用新型的無(wú)線傳輸電路的一種改進(jìn),發(fā)射部分還包括發(fā)射控制系統(tǒng)。
[0007]作為本實(shí)用新型的無(wú)線傳輸電路的一種改進(jìn),發(fā)射控制系統(tǒng)設(shè)置在發(fā)射單元模組以外,發(fā)射控制系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)總線連接各個(gè)發(fā)射單元模組,以實(shí)現(xiàn)各個(gè)發(fā)射單元模組電磁能量的可編程輸出,發(fā)射控制系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)邏輯電路或可編程邏輯電路或單片機(jī)中的任一種。
[0008]作為本實(shí)用新型的無(wú)線傳輸電路的一種改進(jìn),發(fā)射控制系統(tǒng)集成在發(fā)射單元模組中,每個(gè)發(fā)射單元模組能夠?qū)崿F(xiàn)電磁能量的可編程輸出。
[0009]作為本實(shí)用新型的無(wú)線傳輸電路的一種改進(jìn),接收部分還包括接收控制系統(tǒng)。
[0010]作為本實(shí)用新型的無(wú)線傳輸電路的一種改進(jìn),接收控制系統(tǒng)設(shè)置在接收單元模組以外,通過(guò)數(shù)據(jù)總線連接各個(gè)接收單元模組,以實(shí)現(xiàn)各個(gè)接收單元模組的電流電壓的可編程輸出,接收控制系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)邏輯電路、可編程邏輯電路或單片機(jī)中的任一種。
[0011]作為本實(shí)用新型的無(wú)線傳輸電路的一種改進(jìn),接收控制系統(tǒng)集成在接收單元模組,每個(gè)接收單元模組能夠?qū)崿F(xiàn)電流電壓的可編程輸出。
[0012]作為本實(shí)用新型的無(wú)線傳輸電路的一種改進(jìn),接收部分設(shè)有一輸出總開(kāi)關(guān),所述輸出總開(kāi)關(guān)設(shè)有MOS管或者IGBT中的任一項(xiàng)總開(kāi)關(guān),所述總開(kāi)關(guān)與接收控制系統(tǒng)連接,當(dāng)接收控制系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)總線檢測(cè)到所有接收單元模組工作正常后,打開(kāi)總開(kāi)關(guān),對(duì)外輸出。
[0013]作為本實(shí)用新型的無(wú)線傳輸電路的一種改進(jìn),接收模組陣列內(nèi),互相并聯(lián)的支路的輸出端串聯(lián)一單向?qū)щ姷亩O管或者M(jìn)OS管后匯聚,互相串聯(lián)的每個(gè)接收單元模組一側(cè)并聯(lián)一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)旁路電流的二極管或者M(jìn)OS管。
[0014]作為本實(shí)用新型的無(wú)線傳輸電路的一種改進(jìn),數(shù)據(jù)總線一般為I2C或GP10,在汽車(chē)領(lǐng)域上會(huì)采用汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)LIN總線,在對(duì)速度有特別要求的應(yīng)用場(chǎng)景會(huì)采用SPI總線。
[0015]現(xiàn)對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)特征的相應(yīng)有益效果作如下說(shuō)明:
[0016]—、本實(shí)用新型所述的發(fā)射模組陣列和接收模組陣列均選用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)化的無(wú)線充電方案作為收發(fā)單元模組的基礎(chǔ),增加一些為單元組成陣列需要的功能電路構(gòu)成,這些功能電路包括數(shù)據(jù)總線接口轉(zhuǎn)換,限壓,限流和功率的可編程輸出等,這些作為收發(fā)單元模組基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化的方案,可以是Qi標(biāo)準(zhǔn)、PMA標(biāo)準(zhǔn)、A4WP標(biāo)準(zhǔn)、iNPOFi技術(shù)中的任何一種,隨著科技的發(fā)展還有可能引入新的標(biāo)準(zhǔn),目前優(yōu)選采用無(wú)線充電聯(lián)盟WPC的QI標(biāo)準(zhǔn)作為單元的基礎(chǔ),通過(guò)對(duì)這些規(guī)格完全一致的無(wú)線收發(fā)單元模組進(jìn)行串聯(lián)、并聯(lián)或串并混聯(lián),構(gòu)成發(fā)射模組陣列和接收模組陣列,并且可以根據(jù)各種設(shè)備的所需功率,配置相應(yīng)的大功率無(wú)線充電電路;
[0017]二、當(dāng)無(wú)線傳輸電能功率較大時(shí),需要較多數(shù)量的無(wú)線收發(fā)單元模組構(gòu)成模組陣列時(shí),可在發(fā)射部分和接收部分分別設(shè)置發(fā)射控制系統(tǒng)和接收控制系統(tǒng),對(duì)收發(fā)兩方的單元模組陣列進(jìn)行均衡控制,實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸電路的穩(wěn)定可靠;
[0018]三、當(dāng)無(wú)線傳輸所需組合的收發(fā)單元數(shù)量不多,且可靠性要求不是太高時(shí),則不必在收發(fā)兩方設(shè)置控制系統(tǒng),直接對(duì)收發(fā)標(biāo)準(zhǔn)單元模組進(jìn)行并聯(lián)或串聯(lián),或者只對(duì)接收單元狀態(tài)信號(hào)做“與”運(yùn)算,控制總開(kāi)關(guān),此種結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單;
[0019]四、在接收模組陣列中,通過(guò)在互相并聯(lián)的支路輸出端設(shè)置二極管或MOS管,利用二極管或MOS管的單向?qū)щ娦?,可以避免多個(gè)互相并聯(lián)的支路之間相互影響;
[0020]五、在接收模組陣列中,通過(guò)對(duì)互相串聯(lián)的接收單元模組一側(cè)并聯(lián)二極管或MOS管,實(shí)現(xiàn)旁路電流的功能,當(dāng)串聯(lián)支路中某一單模組發(fā)生故障時(shí),整個(gè)串聯(lián)支路仍可以正常工作,提高了電路的可靠性;
[0021]六、對(duì)于可靠性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景,需要在串聯(lián)支路或者并聯(lián)支路上額外增加備用的收發(fā)單元模組,如一個(gè)收發(fā)單元模組能夠傳輸1W功率的電能,串聯(lián)支路總輸出要求為60W,則可以采用8個(gè)收發(fā)單元,當(dāng)其中1-2個(gè)收發(fā)單元故障時(shí),整個(gè)系統(tǒng)仍可以正常工作,并將有故障的單元模組上報(bào)給接收控制系統(tǒng),在無(wú)故障單元情況下,這個(gè)串聯(lián)支路上的收發(fā)單元模組不是滿負(fù)荷工作,若接收單元陣列拓?fù)錇榇⒒炻?lián),接收控制系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)總線,命令其他串聯(lián)支路降電壓,以保證各個(gè)串聯(lián)支路輸出電壓相近,之間不會(huì)產(chǎn)生電能干擾,接收總輸出后應(yīng)接有DC/DC轉(zhuǎn)換恒壓或恒流電路,自動(dòng)適應(yīng)接收串聯(lián)支路的輸出電壓變化;
[0022]七、接收部分設(shè)有MOS管或者IGBT中的任一項(xiàng)輸出總開(kāi)關(guān),接收控制系統(tǒng)在檢測(cè)所有接收單元模組的工作狀態(tài),在滿足電能輸出條件的情況下,打開(kāi)總開(kāi)關(guān)對(duì)負(fù)載供電,在總輸出功率比較小時(shí),一般用MOS做總開(kāi)關(guān),在總輸出功率比較大時(shí),用IGBT做總開(kāi)關(guān),提高了無(wú)線充電電路的穩(wěn)定性和可靠性;
[0023]八、發(fā)射控制系統(tǒng)要比接收控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單,不管是發(fā)射單元故障還是接收單元故障,最終影響都是接收單元無(wú)法正常輸出電能,接收控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)好每個(gè)接收單元模組的輸出能量,就是間接協(xié)調(diào)了發(fā)射單元模組的輸出能量,整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)單元的均衡依靠接收控制系統(tǒng),所以接收控制系統(tǒng)會(huì)比較復(fù)雜,一般情況下,發(fā)射控制系統(tǒng)對(duì)發(fā)射單元模組的管理主要是限壓限流和狀態(tài)上報(bào);
[0024]九、可編程輸出是指,收發(fā)控制系統(tǒng)可以通過(guò)數(shù)據(jù)總線對(duì)每個(gè)發(fā)收單元輸出的電壓和電流檢測(cè)和改變,從而控制每個(gè)單元傳輸電磁能的大小,以達(dá)到接收單元陣列能量匯合時(shí)的合理性;
[0025]十、對(duì)于大多數(shù)一般應(yīng)用場(chǎng)景,每個(gè)收發(fā)單元模組輸出的電壓和電流是一樣的,SP陣列中每個(gè)收發(fā)單元模組的功率一樣的,陣列是將大功率是平均分配成小功率,對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景一個(gè)發(fā)射單元模組配備一個(gè)發(fā)射線圈,一個(gè)接收單元模組配備一個(gè)接收線圈;
[0026]十一、對(duì)于可靠性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景,接收單元模組要能夠可編程的輸出電壓和電流,這樣當(dāng)串聯(lián)支路中個(gè)別接收單元模組或發(fā)射單元模組出現(xiàn)故障,通過(guò)調(diào)整接收單元模組輸出電壓和電流,以保證每個(gè)串聯(lián)支路的電壓相近,因?yàn)槎鄠€(gè)串聯(lián)支路用肖特基二極管方式匯聚時(shí),串聯(lián)支路電壓差不能超過(guò)2倍肖特基二極管正向壓降,估計(jì)2*0.3V,否則二極管截止,無(wú)法能量匯聚,這個(gè)機(jī)制實(shí)現(xiàn)上述第六條所述的命令其他串聯(lián)支路降電壓,也可以命令有故障單元的串聯(lián)支路升電壓,由于單元模組輸出功率是一定的,要通過(guò)這個(gè)機(jī)制實(shí)現(xiàn)這個(gè)串聯(lián)支路的減小輸出電流,以保證這個(gè)串聯(lián)支路中的正常收發(fā)單元的正常工作;
[0027]十二、發(fā)射控制系統(tǒng)連接發(fā)射單元模組的數(shù)據(jù)總線,接收控制系統(tǒng)連接接收單元模組的數(shù)據(jù)總線,是兩條不同的數(shù)據(jù)總線,分別控制收發(fā)模組陣列,通過(guò)耦合線圈的通訊通道或其他通訊方式實(shí)現(xiàn)通訊,配合工作。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為實(shí)施例一的發(fā)射部分的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0029]圖2為實(shí)施例一的接收部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖3為實(shí)施例二的接收部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
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