一种恒流恒压充电模式切换的无线充电系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种恒流恒压充电模式切换的无线充电系统及方法，其中系统包括发射端电路和接收端电路；发射端电路包括依次连接的直流电源、全桥逆变电路、原边LCC型补偿电路、能量发射线圈；接收端电路包括依次连接的能量接收线圈、通过切换开关组件控制开闭的副边LCC型补偿电路和副边S型补偿电路、整流滤波电路；能量发射线圈和能量接收线圈相互耦合；在初始充电阶段，副边LCC型补偿电路接通，副边S型补偿电路断开，对负载进行恒流充电；在充电电压达到预设电压阈值时，副边S型补偿电路接通，副边LCC型补偿电路断开，对负载进行恒压充电。本发明专利技术的恒流恒压两阶段充电不仅提高了充电效率，还提高了电池的性能和使用寿命，节约成本。节约成本。节约成本。

【技术实现步骤摘要】
一种恒流恒压充电模式切换的无线充电系统及方法


[0001]本专利技术涉及无线电能传输
，具体涉及一种恒流恒压充电模式切换的无线充电系统及方法。

技术介绍

[0002]传统的有线充电具有充电不便利、需要人为操作进行电气连接等缺点，随着无线电能传输的不断发展，克服了有线充电的缺点，无线充电技术具有灵活、可靠、安全等优点，充电过程无需人工干预，在机器人、家电及电动汽车等领域应用越来越广泛。
[0003]然而通常无线充电采用单一的补偿网络，这种单一的补偿网络只具有恒流或者恒压输出的能力，若采用恒流模式进行充电，会出现充电后期电流过大导致电池析气现象，若采用恒压充电，则会有充电初期电流过大、充电时间长等问题，因此，使用单一的补偿网络进行无线充电具有一定的局限性。因此，有必要对现有技术进行改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种恒流恒压充电模式切换的无线充电系统及方法，可以解决现有技术中单一充电模式带来的问题。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种恒流恒压充电模式切换的无线充电系统，包括发射端电路和接收端电路；发射端电路包括依次连接的直流电源、全桥逆变电路、原边LCC型补偿电路、能量发射线圈；
[0007]接收端电路包括依次连接的能量接收线圈、通过切换开关组件控制开闭的副边LCC型补偿电路和副边S型补偿电路、整流滤波电路、负载；
[0008]所述能量发射线圈和所述能量接收线圈相互耦合；r/>[0009]在初始充电阶段，通过切换开关组件控制副边LCC型补偿电路接通，副边S型补偿电路断开，对负载进行恒流充电；在充电电压达到预设电压阈值时，通过切换开关组件控制副边S型补偿电路接通，副边LCC型补偿电路断开，对负载进行恒压充电。
[0010]进一步的，所述的切换开关组件包括第一开关、第二开关和第三开关；副边LCC型补偿电路包括副边补偿线圈、第一补偿电容、第二补偿电容；副边S型补偿电路包括第三补偿电容；能量接收线圈的一端经过第一补偿电容与副边补偿线圈的串联电路后连接到整流滤波电路的一个输入端，第二开关串联在能量接收线圈的一端与第一补偿电容之间，或者第二开关串联在第一补偿电容与括副边补偿线圈之间，或者或者第二开关串联在副边补偿线圈与整流滤波电路的一个输入端之间；第一开关与第三补偿电容串联后连接在能量接收线圈的一端与整流滤波电路的一个输入端之间；第三开关与第二补偿电容串联后，连接在第一补偿电容和副边补偿线圈的串联节点与能量接收线圈的另一端之间；能量接收线圈的另一端连接整流滤波电路的另一个输入端。
[0011]进一步的，所述原边LCC型补偿电路包括原边补偿线圈、第四补偿电容和第五补偿
电容，原边补偿线圈的一端连接全桥逆变电路的一个输出端，原边补偿线圈的另一端分别连接第四补偿电容的一端和第五补偿电容的一端；第四补偿电容的另一端连接全桥逆变电路的另一个输出端和能量发射线圈的一端；第五补偿电容的另一端连接能量发射线圈的另一端。
[0012]进一步的，所述原边补偿线圈和所述副边补偿线圈均采用双D型线圈，且二者摆放位置相互垂直；所述能量发射线圈和所述能量接收线圈均采用Q型线圈。
[0013]进一步的，所述原边补偿线圈远离能量发射线圈的一侧设置有第一磁芯；所述副边补偿线圈远离能量接收线圈的一侧设置有第二磁芯。
[0014]进一步的，所述第一磁芯、所述原边补偿线圈、所述能量发射线圈三者集成在一起；所述第二磁芯、所述副边补偿线圈、所述能量接收线圈三者集成在一起。
[0015]第二方面，本专利技术提供一种恒流恒压充电模式切换的无线充电方法，利用权利上述恒流恒压充电模式切换的无线充电系统来实现，包括以下步骤：
[0016]无线充电系统上电，直流电源电压依次经过全桥逆变电路，将直流电压变化为高频交流电压，在经过原边LCC型补偿电路和能量发射线圈发送到副边；
[0017]副边的能量接收线圈接收能量发射线圈的电压，通过切换开关组件控制副边LCC型补偿电路接通，副边S型补偿电路断开，对负载进行恒流充电；
[0018]充电电压达到预设的电压阈值时，通过切换开关组件控制副边S型补偿电路接通，副边LCC型补偿电路断开，对负载进行恒压充电。
[0019]进一步的，通过切换开关组件控制副边LCC型补偿电路接通或断开的方法为：在副边LCC型补偿电路中串联开关，通过控制开关的闭合或断开，来实现LCC型补偿电路接通或断开。
[0020]进一步的，通过切换开关组件控制副边S型补偿电路接通或断开的方法为：在副边S型补偿电路中串联开关，通过控制开关的闭合或断开，来实现LCC型补偿电路接通或断开。
[0021]进一步的，所述的切换开关组件包括第一开关、第二开关和第三开关；所述第一开关串联在副边S型补偿电路中，所述第二开关和第三开关串联在副边LCC型补偿电路中。
[0022]本专利技术的恒流恒压充电模式切换的无线充电系统及方法，在初始充电阶段，通过切换开关控制副边LCC型补偿电路接通，副边S型补偿电路断开，进行恒流充电，在电压达到预设电压阈值时，通过切换开关控制副边S型补偿电路接通，副边LCC型补偿电路断开，进行恒压充电；避免了恒流充电在充电后期电流过大造成电池析气现象，同时也避免了恒压充电初期电流过大、充电时间长的问题，恒流恒压两阶段充电不仅提高了充电效率，而且还提高了电池的性能和使用寿命；再者，采用LCC
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S/LCC型补偿网络，副边进行拓扑切换的方式来实现输出的恒流恒压控制，无需添加额外的DC
‑
DC电路和额外的控制方式，简化了系统控制，结构简单，节约系统成本。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术的恒流恒压充电模式切换的无线充电系统的电路原理图；
[0025]图2为本专利技术的恒流恒压充电过程的电流曲线和电压曲线的示意图；
[0026]图3为本专利技术的原边补偿线圈和副边补偿线圈的摆放位置的示意图；
[0027]图4为专利技术的原副边双D型线圈绕制方式的示意图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
[0029]以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种恒流恒压充电模式切换的无线充电系统，包括发射端电路和接收端电路；发射端电路包括依次连接的直流电源、全桥逆变电路、原边LCC型补偿电路、能量发射线圈；其特征在于：接收端电路包括依次连接的能量接收线圈、通过切换开关组件控制开闭的副边LCC型补偿电路和副边S型补偿电路、整流滤波电路、负载；所述能量发射线圈和所述能量接收线圈相互耦合；在初始充电阶段，通过切换开关组件控制副边LCC型补偿电路接通，副边S型补偿电路断开，对负载进行恒流充电；在充电电压达到预设电压阈值时，通过切换开关组件控制副边S型补偿电路接通，副边LCC型补偿电路断开，对负载进行恒压充电。2.根据权利要求1所述的恒流恒压充电模式切换的无线充电系统，其特征在于：所述的切换开关组件包括第一开关、第二开关和第三开关；副边LCC型补偿电路包括副边补偿线圈、第一补偿电容、第二补偿电容；副边S型补偿电路包括第三补偿电容；能量接收线圈的一端经过第一补偿电容与副边补偿线圈的串联电路后连接到整流滤波电路的一个输入端，第二开关串联在能量接收线圈的一端与第一补偿电容之间，或者第二开关串联在第一补偿电容与括副边补偿线圈之间，或者或者第二开关串联在副边补偿线圈与整流滤波电路的一个输入端之间；第一开关与第三补偿电容串联后连接在能量接收线圈的一端与整流滤波电路的一个输入端之间；第三开关与第二补偿电容串联后，连接在第一补偿电容和副边补偿线圈的串联节点与能量接收线圈的另一端之间；能量接收线圈的另一端连接整流滤波电路的另一个输入端。3.根据权利要求1所述的恒流恒压充电模式切换的无线充电系统，其特征在于：所述原边LCC型补偿电路包括原边补偿线圈、第四补偿电容和第五补偿电容，原边补偿线圈的一端连接全桥逆变电路的一个输出端，原边补偿线圈的另一端分别连接第四补偿电容的一端和第五补偿电容的一端；第四补偿电容的另一端连接全桥逆变电路的另一个输出端和能量发射线圈的一端；第五补偿电容的另一端连接能量发射线圈的另一端。4.根据权利要求1所述的恒流恒压充电模式切换的无线充电系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚文兰，尹立群，肖静，吴晓锐，吴宁，陈绍南，韩帅，陈卫东，郭敏，郭小璇，姚知洋，阮诗雅，赵立夏，孙乐平，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：