一种无线充电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无线充电系统，应用于无线充电技术领域，包括：逆变器、整流器、发射线圈、接收线圈和补偿网络，逆变器的第一端与补充网络的第一端连接，逆变器的第二端与发射线圈的第一端连接，补偿网络的第二端与发射线圈的第二端连接，补充网络的第三端与整流器的第一端连接，补偿网络的第四端与接收线圈的第一端连接，接收线圈的第二端与整流器的第二端连接，补偿网络可在LLC拓扑和SS拓扑之间切换，恒流模式下补偿网络切换为SS拓扑，并且输出电流与负载无关，恒压模式下补偿网络切换为LLC拓扑。本发明专利技术能够通过改变补偿网络的拓扑类型来满足电池初期恒流充电和后期恒压充电，同时适应紧耦合线圈恒压补偿特点，结构简单、体积小，电路损耗小。电路损耗小。电路损耗小。

【技术实现步骤摘要】
一种无线充电系统


[0001]本专利技术涉及无线充电
，特别是涉及一种无线充电系统。

技术介绍

[0002]磁悬浮列车作为现代高科技轨道交通工具，给人们的日常生活带来很大的便利。在磁悬浮列车中的无线充电系统中会通常采用恒流
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恒压模式充电以保障车载蓄电池的充电安全和使用寿命。
[0003]现有技术中的无线充电系统通常采用基于SS拓扑补偿的系统、基于S
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LCL拓扑补偿的系统或基于发射端串联补偿的系统，其中：
[0004]在基于SS拓扑补偿的系统中，在发射端串入开关或并入开关，通过将电容切换进电路使系统输出特性在恒流/恒压状态切换，其电路如图1所示。当开关S1闭合时，系统工作在恒流充电模式，当开关S1断开时，系统工作在恒压充电模式。
[0005]在基于S
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LCL拓扑补偿的系统中，一种是在发射端串入开关或并入开关，通过将电容切换进电路使系统输出特性在恒流/恒压状态切换，其电路如图2所示。当开关S1闭合时，系统工作在恒流充电模式，当开关S1断开时，系统工作在恒压充电模式。
[0006]在基于S
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LCL拓扑补偿的系统中，另一种是在接收线圈并联支路串入开关或并入开关，通过将电容切换进电路使系统输出特性在恒流/恒压状态切换，其电路如图3所示。当开关S1断开时，系统工作在恒流充电模式，当开关S1闭合时，系统工作在恒压充电模式。
[0007]在基于发射端串联补偿的系统中，在接收端串入或并入3个开关，通过将与开关串联电容与电感切换进电路使系统补偿网络在SS与S
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LCL之间转换，其电路如图4所示。当开关S1闭合，开关S2与开关S3断开时，为SS拓扑，系统工作在恒流充电模式，当开关S1断开，开关S2与开关S3闭合时，为S
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LCL拓扑，系统工作在恒压充电模式。
[0008]上述各种无线充电系统确实能够解决充电系统中恒流
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恒压模式切换的问题，但是在紧耦合充电系统中，其耦合结构几乎可以等效为变压器，恒压条件时，接收线圈不再需要任何无功元件补偿，因此上述充电系统结构在恒压模式下均有缺陷，第一种拓扑结构恒压条件下接收侧依然采用串联补偿，在紧耦合无线供电系统中反而会影响系统增益，其他三种结构拓扑结构中需要补偿电感，增加了接收侧的安装空间，同时电感器件也会造成额外的损耗，而本专利技术避免引入电感器降低了电路的损耗。
[0009]鉴于此，如何提供适用于紧耦合线圈恒压补偿特点、结构简单、并且能够降低电路损耗的无线充电系统，成为本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术实施例的目的是提供一种无线充电系统，在使用过程中能够适应紧耦合线圈恒压补偿特点，结构简单，电路损耗小。
[0011]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种无线充电系统，包括：逆变器、整流器、发射线圈、接收线圈和补偿网络，所述逆变器的第一端与所述补充网络的第一端连
接，所述逆变器的第二端与所述发射线圈的第一端连接，所述补偿网络的第二端与所述发射线圈的第二端连接，所述补充网络的第三端与所述整流器的第一端连接，所述补偿网络的第四端与所述接收线圈的第一端连接，所述接收线圈的第二端与所述整流器的第二端连接，所述补偿网络可在LLC拓扑和SS拓扑之间切换，恒流模式下所述补偿网络切换为SS拓扑，并且输出电流与负载无关，恒压模式下所述补偿网络切换为LLC拓扑。
[0012]在一种实施例中，所述补偿网络包括第一电容、第二电容、第三电容、第一可控开关和第二可控开关，其中：
[0013]所述第一电容的第二端与所述第二电容第一端连接，所述第二电容的第二端作为所述补偿网络的第二端与所述发射线圈的第二端连接，所述第一电容的第一端作为所述补偿网络的第一端；所述第一可控开关并联至所述第一电容的两端；
[0014]所述第三电容的第一端作为所述补偿网络的第三端与所述整流器的第一端连接，所述第三电容的第二端作为所述补偿网络的第四端与所述接收线圈的第一端连接，所述第二可控开关并联至所述第三电容的两端；
[0015]在恒流模式下所述第一可控开关和所述第二可控开关均断开，所述补偿网络切换为SS拓扑；在恒压模式下所述第一可控开关和所述第二可控开关均闭合，所述补偿网络切换为LLC拓扑。
[0016]在一种实施例中，还包括控制器，所述控制器的输入连接所述整流器的输出端，所述控制器的控制端连接所述第一可控开关的控制端和所述第二可控开关的控制端；所述控制器，用于在直流输出侧电压小于预设电压的情况下控制所述第一可控开关和所述第二可控开关均断开，使所述补偿网络切换至SS拓扑；在直流输出侧电压达到所述预设电压的情况下控制所述第一可控开关和所述第二可控开关均闭合，使所述补偿网络切换至LLC拓扑。
[0017]在一种实施例中，所述逆变器为单相全桥逆变器，包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，其中：
[0018]所述第一开关管和所述第三开关管串联、连接端作为所述逆变器的第一输出端，所述第二开关管和所述第四开关管串联、连接端作为所述逆变器的第二输出端，串联后的所述第一开关管、所述第三开关管与串联后的所述第二开关管、所述第四开关管并联，并联后的两端接直流输入电压。
[0019]在一种实施例中，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管均为PMOS。
[0020]在一种实施例中，所述整流器为无源整流器，包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，其中：
[0021]所述第一二极管和所述第三二极管串联，所述第二二极管和所述第四二极管串联，串联后的所述第一二极管、所述第三二极管与串联后的所述第二二极管、所述第四二极管并联；所述第二二极管和所述第四二极管的连接端作为所述接收端的第一输入端，所述第一二极管和所述第三二极管的连接端作为所述接收端的第二输入端；所述第一二极管和所述第二二极管的连接端作为所述接收端的第一输出端，所述第三二极管和所述第四二极管的连接端作为所述接收端的第二输出端。
[0022]在一种实施例中，所述整流器还包括第四电容和电阻，所述第四电容和所述电阻均与串联后的所述第一二极管、所述第三二极管并联。
[0023]在一种实施例中，所述发射线圈的磁芯为E型，所述接收线圈的磁芯为T型。
[0024]在一种实施例中，所述发射线圈的中间磁柱的高度低于两侧磁柱的高度，所述发射线圈的线圈缠绕至E型线圈的中间磁柱两侧；所述接收线圈的线圈缠绕于T型线圈的中间磁柱上。
[0025]在一种实施例中，所述接收线圈的中间磁柱与所述发射线圈的中间磁柱对齐设置，所述接收线圈的两侧磁柱与所述发射线圈的两侧磁柱分别对齐。
[0026]本专利技术实施例提供了一种无线充电系统，包括：逆变器、整流器、发射线圈、接收线圈和补偿网络，逆变器的第一端与补充网络的第一端连接，逆变器的第二端与发射线圈的第一端连接，补偿网络的第二端与发射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线充电系统，其特征在于，包括：逆变器、整流器、发射线圈、接收线圈和补偿网络，所述逆变器的第一端与所述补充网络的第一端连接，所述逆变器的第二端与所述发射线圈的第一端连接，所述补偿网络的第二端与所述发射线圈的第二端连接，所述补充网络的第三端与所述整流器的第一端连接，所述补偿网络的第四端与所述接收线圈的第一端连接，所述接收线圈的第二端与所述整流器的第二端连接，所述补偿网络可在LLC拓扑和SS拓扑之间切换，恒流模式下所述补偿网络切换为SS拓扑，并且输出电流与负载无关，恒压模式下所述补偿网络切换为LLC拓扑。2.根据权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，所述补偿网络包括第一电容、第二电容、第三电容、第一可控开关和第二可控开关，其中：所述第一电容的第二端与所述第二电容第一端连接，所述第二电容的第二端作为所述补偿网络的第二端与所述发射线圈的第二端连接，所述第一电容的第一端作为所述补偿网络的第一端；所述第一可控开关并联至所述第一电容的两端；所述第三电容的第一端作为所述补偿网络的第三端与所述整流器的第一端连接，所述第三电容的第二端作为所述补偿网络的第四端与所述接收线圈的第一端连接，所述第二可控开关并联至所述第三电容的两端；在恒流模式下所述第一可控开关和所述第二可控开关均断开，所述补偿网络切换为SS拓扑；在恒压模式下所述第一可控开关和所述第二可控开关均闭合，所述补偿网络切换为LLC拓扑。3.根据权利要求2所述的无线充电系统，其特征在于，还包括控制器，所述控制器的输入连接所述整流器的输出端，所述控制器的控制端连接所述第一可控开关的控制端和所述第二可控开关的控制端；所述控制器，用于在直流输出侧电压小于预设电压的情况下控制所述第一可控开关和所述第二可控开关均断开，使所述补偿网络切换至SS拓扑；在直流输出侧电压达到所述预设电压的情况下控制所述第一可控开关和所述第二可控开关均闭合，使所述补偿网络切换至LLC拓扑。4.根据权利要求1所述的无线充电系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯程程，高世萍，赵冬玉，杜凯军，冯玉明，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：