CN106911195A - 一种具有无线充电装置的电瓶车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电瓶车，特别是涉及一种具有无线充电装置的电瓶车，包括车体和无线充电装置，该无线充电装置与车体内的蓄电池连接；所述无线充电装置包括：半桥逆变电路(1)，PWM驱动电路(2)，锁相电路(3)，过零比较器(4)，整形电路(5)，变压器原边线圈(12)，旨在解决目前的电瓶车充电时间较长，且使用麻烦且占用较多空间以及充电时使用受充电线长度的限制操作存在危险性等技术问题。

Description

一种具有无线充电装置的电瓶车
技术领域
本发明涉及一种电瓶车，特别是涉及一种具有无线充电装置的电瓶车。
背景技术
无线充电技术，即Wireless charging technology，是指具有电池的装置不需要借助于电导线，利用电磁波感应原理或者其他相关的交流感应技术，在发送端和接收端用相应的设备来发送和接收产生感应的交流信号来进行充电的一项技术，源于无线电力输送技术。
从具体的技术原理及解决方案来说，目前无线充电技术主要有电磁感应式、磁共振式、无线电波式、电场耦合式四种基本方式。这几种技术分别适用于近程、中短程与远程电力传送。
当前最成熟、最普遍的是电磁感应式。其根本原理是利用电磁感应原理，类似于变压器，在发送端和接收端各有一个线圈，初级线圈上通一定频率的交流电，由于电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。PWC联盟发起者Powermat公司用电磁感应式推出过一款WiCC充电卡，与SD卡差不多大，内部嵌有线圈和电极等组件，插入现有智能手机电池旁边即可使用。
磁共振式也称为近场谐振式，由能量发送装置，和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振，它们就可以交换彼此的能量，其原理与声音的共振原理相同，排列在磁场中的相同振动频率的线圈，可从一个向另一个供电。技术难点是小型化和高效率化，被认为是将来最有希望广泛应用于电动汽车无线充电的一种方式。
无线电波式，基本原理类似于早期使用的矿石收音机，主要有微波发射装置和微波接收装置组成。典型的是20世纪60年代布朗(William C.Brown)的微波输电系统。整个传输系统包括微波源、发射天线、接收天线3部分；微波源内有磁控管，能控制源在2.45GHz频段输出一定的功率；发射天线是64个缝隙的天线阵，接收天线拥有25％的收集和转换效率。日本龙谷大学的移动式无线充电系统，也是通过频率为2.45GHz的微波送电，点亮了行驶中的模型警车的警灯。
电场耦合式利用通过沿垂直方向耦合的两组非对称偶极子而产生的感应电场来传输电能，其基本原理是通过电场将电能从发送端转移到接收端。这种方式主要是村田制作所采用，具有抗水平错位能力较强的特点。
电瓶车使用过程中的一些问题也被暴露出来。例如，传统的接插式有线充电技术存在使用麻烦，操作危险等问题。使用者每次充电必须将电瓶车的充电插座连接到电瓶车专用充电座上，使用起来非常麻烦。另外，由于电瓶车的专用充电座一般使用高压作为供电电源，因此在充电过程中给使用者带来一定的危险性，尤其是在室外使用的时候，遇到地面潮湿、下雨、下雾等恶劣环境时，充电更不安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有无线充电装置的电瓶车，旨在解决目前的电瓶车充电时间较长，且使用麻烦且占用较多空间以及充电时使用受充电线长度的限制操作存在危险性等技术问题。
本发明主要一种具有无线充电装置的电瓶车，包括车体和无线充电装置，该无线充电装置与车体内的蓄电池连接；所述无线充电装置包括：半桥逆变电路(1)，PWM驱动电路(2)，锁相电路(3)，过零比较器(4)，整形电路(5)，变压器原边线圈(12)。
进一步的，其主电路采用半桥谐振拓扑结构，在松散耦合变压器两边双边串联电容进行补偿，副边线圈接整流桥负载。
进一步的，其控制电路采用锁相芯片4046实现谐振电路频率和相位的跟踪，利用相位比较器产生的占空比为50％的控制信号，经过死区产生电路后形成两路互补的具有一定死区时间的控制信号，所述的互补的控制信号是通过驱动芯片LM5101控制半桥电路上下两只开关管的导通和关闭。
所述的原边线圈采用正多边形形状，比如正方形，正六边形以及正八边形，从而保证垂直于充电装置上方一定高度范围内的磁场强度分布较为均匀，且随着高度的增加，磁场的强度逐渐减弱。
进一步的，所述的充电装置具有多组变压器原边线圈，可同时用于多种电器设备的充电，从而同时满足多种电器的充电需求。
进一步的，每组变压器原边线圈具有相应的开关检测模块，方便提示各组线圈是否处于充电状态。
进一步的，每组变压器原边线圈具有相应的开关检测模块，其由外接的光电转换模块通过太阳能面板吸收太阳能来提供电源。
进一步的，所述的无线充电装置的外侧包围屏蔽层，降低辐射对外界造成的伤害。
附图说明
图1所示为本发明无线充电装置系统框图。
图2所示为本发明无线充电装置原边电路图。
图3所示为本发明正方形原边线圈结构图。
图4所示为本发明多组原边线圈示意图。
图中标记为：1-半桥逆变电路，2-PWM驱动电路，3-锁相电路，4-过零比较器，5-整形电路，6-整流电路，7-负载，8-上开关管，9-下开关管，10-二极管D1，11-二极管D2，12-变压器原边线圈。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
参见附图1，所述具有无线充电装置的电瓶车，包括车体和无线充电装置，该无线充电装置与车体内的蓄电池连接；所述无线充电装置包括：半桥逆变电路(1)，PWM驱动电路(2)，锁相电路(3)，过零比较器(4)，整形电路(5)，变压器原边线圈(12)，过零比较器(4)利用检测原边线圈流过的电流，并通过过零电压比较器(4)将频率信号提取出来，整形电路(5)解决开机时相位不能入锁问题，当输入信号与锁相电路的输出信号入锁时，输出高电平，封锁整形电路，否则输出低电平，开放整形电路；整形电路的输出直接连接到锁相电路的输入信号端；锁相电路(3)输出信号经过死区产生电路后产生两路互补且有死区的电路，经过PWM驱动芯片LM5101后直接控制半桥电路上、下两开关管导通和关闭，调节可变电阻值的大小即可改变死区时间的长短。
本发明无线充电装置原边电路图如附图2所示，图中VT1、VT2分别为半桥电路上下开关管的控制信号，谐振单元输入电压为VOP，电路工作频率稍高于谐振频率时，电路在一个周期内的工作过程如下：
步骤一、上开关管S1(8)导通，谐振单元输入电压为VOP幅值等于电源电压Vd，原边电流谐振电流相位上滞后VOP一定角度，电路中磁场能与电场能之间相互转化。
步骤二、上开关管S1(8)关闭，下开关管S2(9)未开通，由于电感电流不能突变，下开关管S2(9)的寄生二极管续流，谐振单元输入电压为VOP变为0。
步骤三、下开关管S2(9)反并联二极管D2继续导通，直至原边谐振电流为0，下开关管S2(9)零电流关断。
步骤四、下开关管S2(9)导通，谐振单元输入电压为VOP为0，电路中磁场能和电场能之间相互转化。
步骤五、下开关管S2(9)关断，上开关管S1(8)未开通，上开关管S1(8)的寄生二极管D1续流，谐振单元输入电压为VOP变为电源电压。
步骤六、二极管D1继续导通，直至原边电流为0，上开关管S1(8)零电压开通，二极管D1零电流关断。
如附图3和4所示，所述的无线充电装置具有多组变压器原边线圈，可同时用于多种电瓶车的充电，从而同时满足多个电瓶车的充电需求，每组变压器原边线圈具有相应的开关检测模块，方便提示各组线圈是否处于充电状态。
每组变压器原边线圈具有相应的开关检测模块，其由外接的光电转换模块通过太阳能面板吸收太阳能来提供电源，所述的无线充电装置的外侧包围屏蔽层，降低辐射对外界造成的伤害。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有无线充电装置的电瓶车，其特征在于：包括车体和无线充电装置，该无线充电装置与车体内的蓄电池连接；所述无线充电装置包括：半桥逆变电路(1)，PWM驱动电路(2)，锁相电路(3)，过零比较器(4)，整形电路(5)，变压器原边线圈(12)。
2.根据权利要求1所述的具有无线充电装置的电瓶车，其主电路采用半桥谐振拓扑结构，在松散耦合变压器两边双边串联电容进行补偿，副边线圈接整流桥负载。
3.根据权利要求1所述的具有无线充电装置的电瓶车，其控制电路采用锁相芯片4046实现谐振电路频率和相位的跟踪，利用相位比较器产生的占空比为50％的控制信号，经过死区产生电路后形成两路互补的具有一定死区时间的控制信号。
4.根据权利要求3所述的具有无线充电装置的电瓶车，所述的互补的控制信号是通过驱动芯片LM5101控制半桥电路上下两只开关管的导通和关闭。
5.根据权利要求1所述的具有无线充电装置的电瓶车，所述的原边线圈(12)采用正多边形形状。
6.一种如权利要求1所述的具有无线充电装置的电瓶车，其具有多组变压器原边线圈，可同时用于多种电器设备的充电。
7.根据权利要求6所述的具有无线充电装置的电瓶车，每组变压器原边线圈具有相应的开关检测模块。
8.根据权利要求1或6所述的具有无线充电装置的电瓶车，其由外接的光电转换模块通过太阳能面板吸收太阳能来提供电源。
9.根据权利要求6所述的具有无线充电装置的电瓶车，其外侧包围屏蔽层。
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