CN110149010A - 一种快速无线充电系统 - Google Patents

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曹智
陈海忠
吉梦成
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Abstract

本发明涉及一种无线充电技术，具体为一种快速无线充电系统，是基于磁耦合谐振式无线充电技术，主要通过高频固定幅值变化的磁场发生装置来产生较高频率的谐振磁场来达到能量传输，包括发射端和接收端；所述发射端包括振荡电路、驱动电路和发射线圈，所述振荡电路通过驱动电路与发射线圈电连接；所述接收端包括接收线圈、整流滤波电路、电源稳压电路、充电电路和法拉电容；所述接收线圈、整流滤波电路、电源稳压电路、充电电路和法拉电容依次电连接。

Description

一种快速无线充电系统
技术领域
本发明涉及一种无线充电技术，具体为一种快速无线充电系统。
背景技术
随着经济的增长，各个国家都已经把节能降耗，提高能源的利用率作为能源发展的目标。我国能源的利用率比较低，能源浪费的现象比比皆是。在我国实行节能降耗和提高能效有着巨大的潜力和可能。中国要以较少能源投入实现经济增长的目标，很大程度上取决于节能潜力的挖掘。因此，我国提出长期坚持节能降耗，提高能源利用率；加速能源结构调整，大力发展清洁能源的战略。同时《中国制造2025》提出坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针。并明确指出将“节能与新能源汽车”作为重点发展领域，新能源汽车行业的发展提升到战略高度并制定了一系列利于行业发展的政策。而国内公交系统现状则是老式的城市公交能源系统已愈发乏力，新能源公交也开始投入市场。但基本事实是需要大型充电场地，充电速度慢，充电效率低，导致新能源推广较慢。同时，电池使用寿命也影响整车的使用效率和对环境的影响。
所以如何实现对于城市公交在运行中进行快速充电的操作是一个有待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种快速无线充电系统，是基于磁耦合谐振式无线充电技术，主要通过高频固定幅值变化的磁场发生装置来产生较高频率的谐振磁场来达到能量传输。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：一种快速无线充电系统，包括发射端和接收端；
所述发射端包括振荡电路、驱动电路和发射线圈，所述振荡电路通过驱动电路与发射线圈电连接；
所述接收端包括接收线圈、整流滤波电路、电源稳压电路、充电电路和法拉电容；所述接收线圈、整流滤波电路、电源稳压电路、充电电路和法拉电容依次电连接；
所述发射端的具体电路包括1个XKT-412高功率发射芯片，1个副芯片T5336，1个发射线圈L1，3个电阻R1、R2、R3，6个电容C1、C2、C3、C4、C5、C6；发射器XKT芯片1脚与2脚由电阻R1相连，1脚与3脚由电容C1相连，8脚与7脚由电阻R3相连，6脚与T5336芯片4脚相连，5脚与T5336芯片1脚接地，C3、C4、C5、C6、L1并联，并由L1发射能量，一端接5v电源，一端接T5336芯片5、6脚；
所述发射端的具体电路包括1个XKT-412高功率发射芯片，1个副芯片T5336，1个发射线圈L1，3个电阻R1、R2、R3，6个电容C1、C2、C3、C4、C5、C6；发射器XKT芯片1脚与2脚由电阻R1相连，1脚与3脚由电容C1相连，8脚与7脚由电阻R3相连，6脚与T5336芯片4脚相连，5脚与T5336芯片1脚接地，C3、C4、C5、C6、L1并联，并由L1发射能量，一端接5v电源，一端接T5336芯片5、6脚；
所述接收端包括1个T3168定时器芯片，1个普通电容C1，2个电解电容C2、C3，2个电感L1、L2，2个二极管D1、D2，3个电阻R1、R2、R3；T3168定时器芯片输入脚与7脚由电阻R3相连，4脚接地，5脚经R2接地，接收线圈L2与电容C1并联，经整流二极管D1与电容C2并联，一端接地，另一端接T3168芯片输入端2脚，输出脚3脚经L1电感和电阻R1、R2、C3滤波电路接至输出端引脚处，二极管D2滤波接地。
作为优选，还包括AD转换电路、单片机和显示器，所述AD转换电路、单片机和显示器依次电连接，所述AD转换电路还与电源稳压电路电连接。
本发明具有以下优点：本发明的快速无线充电系统利用无线充电设备，无需充电接，使得公交车能够快速充电，充电效率高，可在短时间内将电源输送到公交车上；利用法拉电容作为电源，环保安全，充电时间段，充放电效率高；可应用于大中型城市主城区公交系统，节能环保，减少场地因素的影响，并且使得维修成本和运营成本降低，公交系统的工作效率提高，公民出行更加方便。
附图说明
图1为本发明的快速无线充电系统的磁耦合谐振式无线传输框图。
图2为本发明的快速无线充电系统的发射端的电路示意图。
图3为本发明的快速无线充电系统的接收端的电路示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图所示，一种快速无线充电系统，包括发射端和接收端；
所述发射端包括振荡电路、驱动电路和发射线圈，所述振荡电路通过驱动电路与发射线圈电连接；
所述接收端包括接收线圈、整流滤波电路、电源稳压电路、充电电路和法拉电容；所述接收线圈、整流滤波电路、电源稳压电路、充电电路和法拉电容依次电连接；
所述发射端的具体电路包括1个XKT-412高功率发射芯片，1个副芯片T5336，1个发射线圈L1，3个电阻R1、R2、R3，6个电容C1、C2、C3、C4、C5、C6；发射器XKT芯片1脚与2脚由电阻R1相连，1脚与3脚由电容C1相连，8脚与7脚由电阻R3相连，6脚与T5336芯片4脚相连，5脚与T5336芯片1脚接地，C3、C4、C5、C6、L1并联，并由L1发射能量，一端接5v电源，一端接T5336芯片5、6脚；
所述发射端的具体电路包括1个XKT-412高功率发射芯片，1个副芯片T5336，1个发射线圈L1，3个电阻R1、R2、R3，6个电容C1、C2、C3、C4、C5、C6；发射器XKT芯片1脚(电压检测)与2脚(频率微调)由电阻R1相连，1脚与3脚由电容C1相连，8脚(电源正极)与7脚(功率驱动)由电阻R3相连，6脚与T5336芯片4脚相连，5脚与T5336芯片1脚接地，C3、C4、C5、C6、L1并联，并由L1发射能量，一端接5v电源，一端接T5336芯片5、6脚；
所述接收端包括1个T3168定时器芯片，1个普通电容C1，2个电解电容C2、C3，2个电感L1、L2，2个二极管D1、D2，3个电阻R1、R2、R3；T3168定时器芯片输入脚与7脚由电阻R3相连，4脚接地，5脚经R2接地，接收线圈L2与电容C1并联，经整流二极管D1与电容C2并联，一端接地，另一端接T3168芯片输入端2脚，输出脚3脚经L1电感和电阻R1、R2、C3滤波电路接至输出端引脚处，二极管D2滤波接地。
还包括AD转换电路、单片机和显示器，所述AD转换电路、单片机和显示器依次电连接，所述AD转换电路还与电源稳压电路电连接。
在具体实施时，射端电路主要实现高频信号的产生，并利用电感线圈和电容组成的并联谐振回路将交流电信号转变成磁信号辐射出去。其本质是通过高频交直流变换技术，将电压较低的直流电逆变成为低压高频交流电的电路。能量接受电路也是由LC并联谐振回路组成，谐振频率与发射端谐振频率一致。同时接收到的信号为交流电信号，但为了能够给电池充电，通过整流电路将其转换为脉动直流电信号，即滤波电路，本设计中采用的是电感与负载串联的形式。
磁耦合谐振式无线充电传输尺度可大于接受设备尺寸，同时由于利用的是强耦合共振技术，可实现较高的的功率(可达KW)和效率；非高频电场和非高频辐射技术，多人体没有伤害；无严格的方向性，采用良好的穿透性，不受非金属障碍物的影响。输出电压大，受到线圈匝数和线圈之间的角度相对较小。
蓄电装置采用法拉电容，循环使用寿命长，充放电50万次以上；充电速度快，只要充电几十秒到几分钟就可达到其额定容量的95％以上；功率密度(Power Density)大，适合大电流放电，(一枚4.7F电容能释放瞬间电流18A以上)由于电动汽车频繁启动和停车，使得蓄电池的放电过程变化很大。在正常行驶时，电动汽车从蓄电池中汲取的平均功率相当低，而加速和爬坡时的峰值又相当高。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种快速无线充电系统，其特征在于：包括发射端和接收端；
所述发射端包括振荡电路、驱动电路和发射线圈，所述振荡电路通过驱动电路与发射线圈电连接；
所述接收端包括接收线圈、整流滤波电路、电源稳压电路、充电电路和法拉电容；所述接收线圈、整流滤波电路、电源稳压电路、充电电路和法拉电容依次电连接；
所述发射端的具体电路包括1个XKT-412高功率发射芯片，1个副芯片T5336，1个发射线圈L1，3个电阻R1、R2、R3，6个电容C1、C2、C3、C4、C5、C6；发射器XKT芯片1脚与2脚由电阻R1相连，1脚与3脚由电容C1相连，8脚与7脚由电阻R3相连，6脚与T5336芯片4脚相连，5脚与T5336芯片1脚接地，C3、C4、C5、C6、L1并联，并由L1发射能量，一端接5v电源，一端接T5336芯片5、6脚；
所述发射端的具体电路包括1个XKT-412高功率发射芯片，1个副芯片T5336，1个发射线圈L1，3个电阻R1、R2、R3，6个电容C1、C2、C3、C4、C5、C6；发射器XKT芯片1脚与2脚由电阻R1相连，1脚与3脚由电容C1相连，8脚与7脚由电阻R3相连，6脚与T5336芯片4脚相连，5脚与T5336芯片1脚接地，C3、C4、C5、C6、L1并联，并由L1发射能量，一端接5v电源，一端接T5336芯片5、6脚；
所述接收端包括1个T3168定时器芯片，1个普通电容C1，2个电解电容C2、C3，2个电感L1、L2，2个二极管D1、D2，3个电阻R1、R2、R3；T3168定时器芯片输入脚与7脚由电阻R3相连，4脚接地，5脚经R2接地，接收线圈L2与电容C1并联，经整流二极管D1与电容C2并联，一端接地，另一端接T3168芯片输入端2脚，输出脚3脚经L1电感和电阻R1、R2、C3滤波电路接至输出端引脚处，二极管D2滤波接地。
2.根据权利要求1所述的快速无线充电系统，其特征在于：还包括AD转换电路、单片机和显示器，所述AD转换电路、单片机和显示器依次电连接，所述AD转换电路还与电源稳压电路电连接。
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