CN106685033A - 一种电动自行车无线充电系统 - Google Patents
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Abstract
一种电动自行车无线充电系统，涉及电动自行车。包括发射端和接收端，所述发射端设有发射线圈、全桥高频逆变电路、AC‑DC开关电源、发射端辅助电源、原边控制电路、驱动电路、原边无线通信模块和电压调节电路，所述发射线圈通过全桥高频逆变电路和AC‑DC开关电源与供电网络连接；所述接收端设有接收线圈、整流滤波电路、车载电池、检测电路、接收端辅助电源、副边控制电路、用户交互界面和副边无线通信模块，所述接收线圈通过整流滤波电路与车载电池连接。所述接收辅助电源给原边控制电路和副边控制电路供电；电压调节电路的输入端接原边控制电路的输出端，电压调节电路的输出端接AC‑DC开关电源。
Description
技术领域
本发明涉及电动自行车，尤其是涉及一种电动自行车无线充电系统。
背景技术
近年来，电动自行车受到广大消费者的欢迎，因其几乎可以做到零污染、零排放，具有绿色环保、经济便捷的优点，对环境保护和空气治理十分有益；同时，又小巧轻捷，方便人们代步出行。
随着新能源的提倡，电动自行车优势更加明显，在日常生活中显得越来越重要。现有电动自行车都采用有线方式充电，必须具备电源和充电线。但是，这样的方式存在着较大的安全隐患，使用过程中可能发生漏电、触电事故，给用户带来经济损失和安全隐患。
先了解一下国内关于电动自行车无线充电系统的相关技术：
例如：中国专利201520397866.0公开一种电动自行车智能无线充电系统，包括无线充电装置部分，所述无线充电装置部分包括发射装置和接收装置；所述发射装置包括发射控制器和发射线圈，所述接收装置包括接收整流控制器和接收线圈，该实用新型提供了基于无线充电技术，并结合智能移动终端，通过智能移动终端对电动自行车的无线充电进行管理和监测，让电动自行车的充电变得更为便利。该专利阐述了电动自行车的基本功能模块，并结合智能移动终端对电动自行车进行智能管理和检测。但是在实际研究应用过程中，充电电流会发生一定范围内的跳变，从而影响能量转换效率，对性能产生影响。因此，如何高效安全地解决电动自行车的充电问题，让用户更加放心地使用，就必然成为一个需要解决的问题。将基于磁共振无线充电技术运用于电动自行车进行无线充电，可以有效解决这个问题。然而，系统电路中存在的不稳定，引起输入电压的变化，进而影响系统传输效率。另外，在使用过程中,在发射端与接收端之间可能会有金属等影响充电安全的问题，对于此，必须保证安全充电。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的电动自行车由于充电电压、电流的变化及环境因素的影响而减小充电效率的问题，提供一种电动自行车无线充电系统。
本发明包括发射端和接收端，所述发射端设有发射线圈、全桥高频逆变电路、AC-DC开关电源、发射端辅助电源、原边控制电路、驱动电路、原边无线通信模块和电压调节电路，所述发射线圈通过全桥高频逆变电路和AC-DC开关电源与供电网络连接；所述接收端设有接收线圈、整流滤波电路、车载电池、检测电路、接收端辅助电源、副边控制电路、用户交互界面和副边无线通信模块，所述接收线圈通过整流滤波电路与车载电池连接。所述接收辅助电源给原边控制电路和副边控制电路供电；电压调节电路的输入端接原边控制电路的输出端，电压调节电路的输出端接AC-DC开关电源；
供电网络通过AC-DC开关电源和全桥高频逆变电路与发射线圈连接，原边无线通信模块的输出端接原边控制电路的输入端，原边控制电路的PWM波形信号输出端接驱动电路的输入端和，驱动电路的输出端接全桥高频逆变电路，发射端辅助电源的电压输出端接原边控制电路；所述接收线圈通过整流滤波电路分别接检测电路的输入端和车载电池并给车载电池充电，检测电路的检测信号输出端经副边控制电路接副边无线通信模块，原边无线通信模块和副边无线通信模块通过无线通信信道进行原边控制电路和副边控制电路之间的无线通信。
所述原边控制电路产生PWM驱动波形，通过驱动电路驱动全桥高频逆变电路。
所述检测电路检测车载电池的充电电流和充电电压，通过副边控制电路将检测电路检测到的充电电流和充电电压发送给原边控制电路。
所述原边无线通信模块和副边无线通信模块采用NRF24l01模块搭建2.4G无线通信信道，进行原边控制电路和副边控制电路之间的无线通信。
所述电压调节电路可由可调电容的电路组成，通过副边控制电路将检测电路检测到的充电电流和充电电压发送给原边控制电路后，原边控制电路控制电压调节电路对输入电压进行调节。
本发明还可设有异物检测模块，用于检测在充电过程中，发射端与接收端之间的气隙内是否有金属等影响安全充电的异物，可以避免安全隐患。异物检测模块置于发射端。
用户可通过所述用户交互界面设置充电时间、显示充电参数等。
本发明将发射端接入至供电网路，经AC-DC开关电源、全桥高频逆变电路将220V市电转换为高频交流电，由发射线圈传送给接收线圈，再经整流滤波电路给车载电池充电。本发明提供智能控制车载电池的充电电流充电电压：副边控制电路将检测到的车载电池充电电流、充电电压的信息通过原边无线通信模块和副边无线通信模块发送给原边控制电路，原边控制电路可通过控制电压调节电路对输入电压进行调节，从而使得电池稳定充电。
所述原边控制电路产生PWM波形，通过驱动电路驱动全桥高频逆变电路。所述原边控制电路和副边控制电路采用STM32103系列作为MCU,用于对检测到的信息进行分析处理。
所述检测电路检测车载电池的充电电流和充电电压，通过副边控制电路将检测电路检测到的充电电流和充电电压发送给原边控制电路。
所述原边无线通信模块和副边无线通信模块采用NRF24l01模块搭建2.4G无线通信信道，进行原边控制电路和副边控制电路之间的无线通信。
用户可通过所述用户交互界面设置充电时间、显示充电参数等。
附图说明
图1是本发明实施例的结构组成示意图。
图2是本发明实施例的在电动自行车的安装部位图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明人进一步的详细说明。
参见图1，本发明实施例包括发射端1和接收端2，所述发射端1设有发射线圈11、全桥高频逆变电路12、AC-DC开关电源13、发射端辅助电源14、原边控制电路15、驱动电路16、原边无线通信模块17和电压调节电路135，所述发射线圈11通过全桥高频逆变电路12和AC-DC开关电源13与供电网络3连接；所述接收端设有接收线圈21、整流滤波电路22、车载电池23、检测电路24、接收端辅助电源25、副边控制电路26、用户交互界面27和副边无线通信模块28，所述接收线圈21通过整流滤波电路22与车载电池23连接。所述接收辅助电源25给原边控制电路15和副边控制电路26供电；电压调节电路135的输入端接原边控制电路15的输出端，电压调节电路135的输出端接AC-DC开关电源13。
供电网络3通过AC-DC开关电源13和全桥高频逆变电路12与发射线圈11连接，原边无线通信模块17的输出端接原边控制电路15的输入端，原边控制电路15的PWM波形信号输出端接驱动电路16的输入端和13，驱动电路16的输出端接全桥高频逆变电路12，发射端辅助电源14的电压输出端接原边控制电路15；所述接收线圈21通过整流滤波电路22分别接检测电路24的输入端和车载电池23并给车载电池23充电，检测电路24的检测信号输出端经副边控制电路26接副边无线通信模块28，原边无线通信模块17和副边无线通信模块28通过无线通信信道进行原边控制电路15和副边控制电路26之间的无线通信。
在图1中，原边控制电路15、驱动电路16和原边无线通信模块17组成原边控制模块10，副边控制电路26、用户交互界面27和副边无线通信模块28组成副边控制模块20。
所述原边控制电路产生PWM驱动波形，通过驱动电路驱动全桥高频逆变电路。
所述检测电路检测车载电池的充电电流和充电电压，通过副边控制电路将检测电路检测到的充电电流和充电电压发送给原边控制电路。
所述原边无线通信模块和副边无线通信模块采用NRF24l01模块搭建2.4G无线通信信道，进行原边控制电路和副边控制电路之间的无线通信。
所述电压调节电路可由可调电容的电路组成，通过副边控制电路将检测电路检测到的充电电流和充电电压发送给原边控制电路后，原边控制电路控制电压调节电路对输入电压进行调节。
本发明还可设有异物检测模块，用于检测在充电过程中，发射端与接收端之间的气隙内是否有金属等影响安全充电的异物，可以避免安全隐患。异物检测模块置于发射端。
用户可通过所述用户交互界面设置充电时间、显示充电参数等。
所述副边控制电路检测到用户控制行为，通过原边无线通信模块和副边无线通信模块发送指令给原边控制电路，输出PWM驱动波形，接着控制AC-DC开关电源输出较低电压，以在副边获得较低启动充电电流。然后，经检测电路检测到的充电电流的信息通过副边控制电路发送给原边控制电路，以此信号控制电压调节电路，对AC-DC开关电源的输出电压进行调整，直到电池充电电流达到额定电流。随着电池充电电压达到额定充电电压时，检测电路不再检测充电电流信号，转而检测充电电压，通过副边控制电路将电压信号发送给原边控制电路，通过电压调节电路对AC-DC开关电源的输出电压进行调整，。
本发明将发射端接入至供电网路，经AC-DC开关电源、全桥高频逆变电路将220V市电转换为高频交流电，由发射线圈将传送给接收线圈，再经整流滤波电路给车载电池充电。本发明提供智能控制车载电池的充电电流充电电压：副边控制电路将检测到的车载电池充电电流、充电电压的信息通过原边无线通信模块和副边无线通信模块发送给原边控制电路，原边控制电路再控制电压调节电路对输入电压进行调节，从而使得电池稳定充电。
本发明提供异物检测模块。用于检测在充电过程中，发射端与接收端之间的气隙内是否有金属等影响安全充电的异物，可以避免安全隐患。
Claims (3)
1.一种电动自行车无线充电系统，其特征在于包括发射端和接收端，所述发射端设有发射线圈、全桥高频逆变电路、AC-DC开关电源、发射端辅助电源、原边控制电路、驱动电路、原边无线通信模块和电压调节电路，所述发射线圈通过全桥高频逆变电路和AC-DC开关电源与供电网络连接；所述接收端设有接收线圈、整流滤波电路、车载电池、检测电路、接收端辅助电源、副边控制电路、用户交互界面和副边无线通信模块，所述接收线圈通过整流滤波电路与车载电池连接；所述接收辅助电源给原边控制电路和副边控制电路供电；电压调节电路的输入端接原边控制电路的输出端，电压调节电路的输出端接AC-DC开关电源；
供电网络通过AC-DC开关电源和全桥高频逆变电路与发射线圈连接，原边无线通信模块的输出端接原边控制电路的输入端，原边控制电路的PWM波形信号输出端接驱动电路的输入端和，驱动电路的输出端接全桥高频逆变电路，发射端辅助电源的电压输出端接原边控制电路；所述接收线圈通过整流滤波电路分别接检测电路的输入端和车载电池并给车载电池充电，检测电路的检测信号输出端经副边控制电路接副边无线通信模块，原边无线通信模块和副边无线通信模块通过无线通信信道进行原边控制电路和副边控制电路之间的无线通信。
2.如权利要求1所述一种电动自行车无线充电系统，其特征在于所述原边无线通信模块和副边无线通信模块采用NRF24l01模块搭建2.4G无线通信信道，进行原边控制电路和副边控制电路之间的无线通信。
3.如权利要求1所述一种电动自行车无线充电系统，其特征在于设有异物检测模块，用于检测在充电过程中，发射端与接收端之间的气隙内是否有金属影响安全充电的异物，异物检测模块置于发射端。
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