无线充电发射端的频率跟踪装置及系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了无线充电发射端的频率跟踪装置及系统，涉及无线充电领域，用以解决采用现有的无线充电技术进行充电时，无线充电效率较低的问题。装置包括：依次相连的频率跟踪部分电路、高频逆变部分电路和LC谐振天线；频率跟踪部分电路用于捕获电压和电流的相位差并向高频逆变部分电路输出；高频逆变部分电路用于根据相位差，使输出信号产生频率偏移；LC谐振天线用于根据偏移后的信号频率向外发射无线射频信号。系统包括：相互连接的充电发射装置和充电发射天线，以及与充电发射天线谐振的频率跟踪装置。

【技术实现步骤摘要】
无线充电发射端的频率跟踪装置及系统【
】本技术涉及无线充电领域，尤其是无线充电发射端的频率跟踪装置及系统。【
技术介绍
】无线供电技术(Contactless Power Supply, CPS),也称为感应祸合电能传输技术(InductiveCoupled Power Transmiss1n, ICPT),无接触供电是指输电线路和负载方在没有电气连接和物理接触，甚至在它们之问还有相对运动的情况下，完成电能的传输。无接触供电技术的理论依据是电磁感应原理，利用现代电力电了能量变换技术、磁场祸合技术，借助于现代控制理论和微电了控制技术，实现能量从静止设备向可移动设备的传输。随着工业化进程的日益推进，电动的交通工具越来越多，电动车已经广泛的应用在人们的生活中，电动汽车也逐步面向市场，电动汽车其动力普遍采用蓄电池供电方式，它比传统的汽车排放量小很多，对环境的影响非常小，在全球一致呼吁加强环保的今天，电动汽车一定因其无污染性和易扩展等优点而得到了迅猛发展和广泛应用。如果采用传统的供电设备对车辆进行充电有很多不利的地方，包括过多导线的存在，危险性，还有户外有线充电桩的侵害。在汽车内部就需要针对这种电动设备需要一种新的充电技术来替代现有的供电方式。无线充电就能很好的解决这些问题，无线充电只要有停车位就可以对电动汽车进行充电，甚至可以在汽车行驶过程中就对汽车进行充电，这些优点都非常利于电动汽车的普及推广。但是采用现有的无线充电技术进行充电时，无线充电效率较低。
技术实现思路
本技术提供了无线充电发射端的频率跟踪装置及系统，用以解决采用现有的无线充电技术进行充电时，无线充电效率较低的问题。本技术的一种无线充电发射端的频率跟踪装置，包括:依次相连的频率跟踪部分电路、高频逆变部分电路和LC谐振天线；其中，所述的频率跟踪部分电路，用于捕获电压和电流的相位差，并向高频逆变部分电路输出；所述的高频逆变部分电路，用于根据所述相位差，使输出信号产生频率偏移；所述的LC谐振天线，用于根据所述偏移后的信号频率向外发射无线射频信号。其中，所述的频率跟踪部分电路包括:依次相连的电流信号检测电路、差分放大电路、相位补偿电路和锁相环；电流信号检测电路采用电流互感器的方式对LC谐振天线的输入端进行差分电流检测，得到的差分电流经过检测电阻后输出为差分电压；所述的差分电压再进入差分放大电路输出为差分放大电压；所述的差分放大电压与相位补偿电路中的参考电压比较，得到与差分电流相位相同的方波信号；再利用锁相环捕获差分放大电压和差分电流的相位差，以及根据所述相位差控制加在高频逆变部分电路上的电压，使频率跟踪部分电路输出的信号产生频率偏移。其中，所述的高频逆变部分电路包括:相互连接的高频逆变器和PWM驱动器；所述的PWM驱动器接收根据所述相位差加在高频逆变部分电路上的电压，并将所述电压放大，以驱动高频逆变器；所述的高频逆变器根据PWM驱动器的驱动，改变输出信号的频率。其中，所述的高频逆变器采用谐振逆变器，通过谐振电感的方式传递能量。其中，所述的LC谐振天线是线圈天线。本技术的一种无线充电的发射系统，包括:相互连接的充电发射装置和充电发射天线，以及与所述的充电发射天线谐振的频率跟踪装置；所述的频率跟踪装置是上述的无线充电发射端的频率跟踪装置，用于跟踪充电发射天线发出的无线射频信号的频率；所述的充电发射装置通过充电发射天线向外发射无线射频信号。本技术的无线充电发射端的频率跟踪装置及系统，可以使发射天线和接收天线更好的进行频率匹配，提高无线充电的效率。主要用在电动汽车无线充电领域，便于电动汽车的推广及普及。【【附图说明】】图1是本技术实施例1的频率跟踪装置的模块图；图2是本技术实施例1的频率跟踪装置的电路不意图；图3是本技术实施例2的无线充电发射系统的结构示意图；图4是本技术实施例2中充电发射装置21的结构示意图。【【具体实施方式】】经专利技术人研究发现，充电发射天线和接收天线主要是线圈形式的天线，无线充电的能量传递主要依靠两个发射接收天线之间的耦合达到能量传递的效果。整个能量传递的效率跟两个天线之间的耦合效果直接相关，当收发天线在位置上出现偏差时，都会引起频率上的偏差，发射天线的磁通量就有一部分没进入接收天线，这样两个天线间的传递的能量就会降低，传递效率就降低，因此研究两个天线之间的频率关系就非常必要了。专利技术人考虑到，如果通过对发射线圈的输出频率实时检测，实现发射频率源对LC发射固有谐振频率同步跟踪，这样可以使发射天线和接收天线之间总是能够满足谐振的关系，从而达到提高传输效率，节约能量的目的。以下通过实施例进行详细说明。实施例1、本实施例的无线充电发射端的频率跟踪装置，参见图1所示，包括:依次相连的频率跟踪部分电路11、高频逆变部分电路12和LC谐振天线13。频率跟踪部分电路11用于捕获电压和电流的相位差，并向高频逆变部分电路12输出；高频逆变部分电路12用于根据所述相位差，使输出信号产生频率偏移；LC谐振天线13用于根据所述偏移后的信号频率向外发射无线射频信号。为了进一步说明上述频率跟踪部分电路11、高频逆变部分电路12和LC谐振天线13的电路结构，本实施例中提供但不限于如图2所示电路结构。频率跟踪部分电路11包括:依次相连的电流信号检测电路111、差分放大电路112、相位补偿电路113和锁相环114 ;高频逆变部分电路12包括:相互连接的高频逆变器121和PWM驱动器122。其中，高频逆变器121可以采用谐振逆变器，采用谐振电感代替变压器来传递能量，减少了变压器的损耗，可以提高无线传输的距离。PWM驱动器122主要用于将锁相环114的输出电压放大来驱动高频逆变器121改变频率。LC谐振天线13主要是线圈天线，用于无线充电能量的发射(即发射无线射频信号)。电流信号检测电路111采用电流互感器的方式，由于发射谐振电路没有与地相连，因此电流检测必须是差分电流检测，差分电流经过检测电阻115后变成差分电压Vd。差分电压Vd再进入差分放大电路112(如差分放大器)，经过放大器变成Vp。在实际的电路中，电流采样、频率跟踪、MOSFET管通断都需要时间，会引起谐振电压滞后谐振电流一定的相位角，会使得谐振逆变器工作在容性状态，因此需要对逆变器进行校准，使其工作在谐振状态，尽可能多的能量被接收端接收。Vp是电流检测后差分放大的电压，与相位补偿电路113中的参考电压比较(如过零比较器)，得到与初级线圈电流相位相同的方波信号。利用锁相环114捕获电压和电流的相位差，控制加在高频逆变部分电路12(如压控振荡器)上的电源电压Vc，使输出信号产生频率偏移，从而控制PWM驱动器122的开关信号频率实现谐振频率的实时跟踪。实施例2、本实施例的无线充电的发射系统，参见图3所示，包括:互连接的充电发射装置21和充电发射天线22，以及与充电发射天线22谐振的频率跟踪装置23。频率跟踪装置23可以采用实施例1所示的无线充电发射端的频率跟踪装置，在实际产品中频率跟踪装置23可以位于充电发射装置21内部，用于跟踪充电发射天线22发出的无线射频信号的频率。充电发射装置21通过充电发射天线22向外发射无线射频信号。在实际安装过程中，发射系统的充电发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线充电发射端的频率跟踪装置，其特征在于，包括：依次相连的频率跟踪部分电路、高频逆变部分电路和LC谐振天线；其中，所述的频率跟踪部分电路，用于捕获电压和电流的相位差，并向高频逆变部分电路输出；所述的高频逆变部分电路，用于根据所述相位差，使输出信号产生频率偏移；所述的LC谐振天线，用于根据所述偏移后的信号频率向外发射无线射频信号。

【技术特征摘要】
1.一种无线充电发射端的频率跟踪装置，其特征在于，包括:依次相连的频率跟踪部分电路、高频逆变部分电路和LC谐振天线； 其中，所述的频率跟踪部分电路，用于捕获电压和电流的相位差，并向高频逆变部分电路输出； 所述的高频逆变部分电路，用于根据所述相位差，使输出信号产生频率偏移； 所述的LC谐振天线，用于根据所述偏移后的信号频率向外发射无线射频信号。2.如权利要求1所述的无线充电发射端的频率跟踪装置，其特征在于，所述的频率跟踪部分电路包括:依次相连的电流信号检测电路、差分放大电路、相位补偿电路和锁相环； 其中，电流信号检测电路采用电流互感器的方式对LC谐振天线的输入端进行差分电流检测，得到的差分电流经过检测电阻后输出为差分电压；所述的差分电压再进入差分放大电路输出为差分放大电压；所述的差分放大电压与相位补偿电路中的参考电压比较，得到与差分电流相位相同的方波信号；再利用锁相环捕获差分放大电压和差分电流的相位差，以及根据所述相位差控制加在高频逆变部分电路上的电压，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈业军，
申请(专利权)人：陈业军，
类型：新型
国别省市：江西;36