一种适配于多种二轮电动车电池的无线充电系统的制作方法

1.本发明涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种适配于多种二轮电动车电池的无线充电系统。


背景技术：

2.我国电动自行车保有量达到了3亿的规模，每天有高达1亿次的充电次数，然而由于市面上存在非常多不同品牌的电动车，各个品牌的电动车又存在不同电压等级和容量的区别，导致市面上存在大量不同类型的电动车充电器，相应的电动车充电器只能给特定型号的电动车充电，不适用于其他类型的电动车充电器，这给电动车用户的充电带来了极大的不便利。
3.目前市面上电动车电池的电压等级一般为：36v、48v、60v、64v、72v这五种，36v常用的为：36v 10ah、36v 12ah两种，个别的也有用36v 14ah、36v 17ah、36v 20ah的，48v常用的为：48v 10ah、48v 12ah、48v 14ah、48v 17ah、48v20ah，60v常用的主要有60v 20ah、60v 32ah两种，64v常用的主要有64v 20ah、64v 32ah两种，72v常用的有72v 12ah、72v 20ah、72v 32ah三种。
4.不同规格电动车电池的充电电流与电池类型和电池容量有关，目前市面上的电池类型主要为铅酸电池和锂电池，铅酸电池的充电电流为0.1c～0.25c，锂电池的充电电流为0.5c～1c，其中c为电池充放电时电流大小的比率，即倍率，充放电倍率＝充放电电流/额定容量，例如：电池为48v 20ah，那么0.01c就为200ma。
5.本发明旨在设计一种适用于多种，甚至是任何类型的电动车电池的无线充电系统，在充电过程中自动检测充电电池的类型，与相应类型的充电方法实现自动匹配，用一种充电设备代替多种设备，不仅能提高电动车用户的充电效率和使用的便利，还能够节约大量的社会资源，具备广阔应用前景。


技术实现要素：

6.为了解决上述背景技术中所提到的技术问题，而提出的一种适配于多种二轮电动车电池的无线充电系统。
7.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
8.一种适配于多种二轮电动车电池的无线充电系统，包括地面发射装置、车载接收装置、电流采样电路、电压采样电路、电源管理芯片、接收端mcu处理器和接收端无线通讯模块；
9.所述地面发射装置与发射线圈相连，所述车载接收装置与接收线圈相连，车载接收装置在接收线圈接收到处于待机状态的发射线圈的电能时，电源管理芯片接收到接收线圈的电能，触发电源管理芯片工作，并驱动接收端mcu处理器工作；
10.所述电流采样电路和电压采样电路分别实时采集车载电池的电流和电压，所述电压采样电路将车载电池电压传递给接收端mcu处理器，接收端mcu处理器将车载电池的电压
信息通过接收端无线通讯模块传递给地面发射装置，地面发射装置根据车载电池的电压和容量信息，自动匹配相应的车载电池的充电特性曲线，自动选择相应的充电方式。
11.作为上述技术方案的进一步描述：
12.还包括can通讯电路和车载电池管理系统，所述车载电池管理系统提供车载电池的状态信息，通过can通讯电路将车载电池的状态信息先传递给接收端mcu处理器，再传递给地面发射装置，地面发射装置根据获得的车载电池的状态信息，自动匹配相应的车载电池的充电特性曲线，自动选择相应的充电方式。
13.作为上述技术方案的进一步描述：
14.所述地面发射装置包括输入电源、高频逆变电路、谐振补偿电路、发射端mcu处理器和发射端无线通讯模块，所述地面发射装置通过发射端mcu处理器控制高频逆变电路的工作频率，改变发射线圈传输能量的功率大小，从而实现电源管理芯片的驱动控制。
15.作为上述技术方案的进一步描述：
16.所述地面发射装置还包括dc/dc变换器，所述地面发射装置通过发射端mcu处理器控制dc/dc变换器的输出电压，改变发射线圈传输能量的功率大小，从而实现电源管理芯片的驱动控制。
17.作为上述技术方案的进一步描述：
18.当车载接收装置在接收线圈接收到处于待机状态的发射线圈的电能之前，所述地面发射装置控制高频逆变电路，使得发射线圈产生周期性小功率能量，等待接收线圈接收；
19.在单个周期性小功率能量传递过程中，高电平的时间均为：t
高
＝t*d，其中，t-单个周期性小功率能量传递周期，为20ms、30ms或40ms，d-高电平占整个传递周期的比例。
20.作为上述技术方案的进一步描述：
21.还包括保护开关，所述保护开关连接在车载接收装置和车载电池之间，所述接收端mcu处理器判断采集到的车载电池的电压是否正常，如果是，所述接收端mcu处理器控制保护开关闭合，否则，控制保护开关断开。
22.作为上述技术方案的进一步描述：
23.所述车载电池的容量信息预先存储在所述接收端mcu处理器中，不同规格和容量的车载电池的充电特性曲线预先存储在地面发射装置中，所述状态信息包括车载电池的电压和容量。
24.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
25.1、本发明中，地面发射装置与发射线圈相连，车载接收装置与接收线圈相连，车载接收装置在接收线圈接收到处于待机状态的发射线圈的电能时，电源管理芯片接收到接收线圈的电能，触发电源管理芯片工作，并驱动接收端mcu处理器工作，电流采样电路和电压采样电路分别实时采集车载电池的电流和电压，电压采样电路将车载电池电压传递给接收端mcu处理器，接收端mcu处理器将车载电池的电压信息通过接收端无线通讯模块传递给地面发射装置，地面发射装置根据车载电池的电压和容量信息，自动匹配相应的车载电池的充电特性曲线，自动选择相应的充电方式。
26.2、本发明中，电源管理芯片受到接收线圈接收的能量驱动后，会正常工作，产生驱动电压驱动接收端mcu处理器工作，接收到周期小功率能量后，电源管理芯片输出的周期型驱动电压，当出现高电平时，接收端mcu处理器被激活，在出现低电平时，接收端mcu处理器
不能被激活，这样高低电平的循环使用，大大降低了待机状态下，地面发射装置的能量损耗。
附图说明
27.图1示出了根据本发明实施例提供的一种适配于多种二轮电动车电池的无线充电系统的拓扑结构示意图；
28.图2示出了根据本发明实施例提供的一种适配于多种二轮电动车电池的无线充电系统的地面发射装置结构示意图；
29.图3示出了根据本发明实施例提供的一种适配于多种二轮电动车电池的无线充电系统的具有dc/dc变换器的地面发射装置结构示意图；
30.图4示出了根据本发明实施例提供的一种适配于多种二轮电动车电池的无线充电系统的具有can通讯电路和车载电池管理系统的接收端结构示意图；
31.图5示出了根据本发明实施例提供的一种适配于多种二轮电动车电池的无线充电系统的地面接收装置进行周期性小功率传输的高频逆变电路的输出电压波形图；
32.图6示出了根据本发明实施例提供的一种适配于多种二轮电动车电池的无线充电系统的地面接收装置进行周期性小功率传输的接收线圈的电流波形图；
33.图7示出了根据本发明实施例提供的一种适配于多种二轮电动车电池的无线充电系统的具有dc/dc变换器的地面接收装置进行小功率传输的高频逆变电流的输出电压波形图；
34.图8示出了根据本发明实施例提供的一种适配于多种二轮电动车电池的无线充电系统的具有dc/dc变换器的地面接收装置进行周期性小功率传输的接收线圈的电流波形图；
35.图9示出了根据本发明实施例提供的一种适配于多种二轮电动车电池的无线充电系统的驱动信号的高低电平形式示意图。
36.图例说明：
37.1、地面发射装置；11、输入电源；12、高频逆变电路；13、谐振补偿电路；14、发射端mcu处理器；15、发射端无线通讯模块；16、dc/dc变换器；2、车载接收装置；3、保护开关；4、电流采样电路；5、电压采样电路；6、电源管理芯片；7、接收端mcu处理器；8、接收端无线通讯模块；9、can通讯电路；10、车载电池管理系统。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
39.实施例一
40.请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：一种适配于多种二轮电动车电池的无线充电系统，包括地面发射装置1、车载接收装置2、电流采样电路4、电压采样电路5、电源管理芯片6、接收端mcu处理器7和接收端无线通讯模块8，还包括保护开关3，保护开关3连接在车
载接收装置2和车载电池之间，接收端mcu处理器7判断采集到的车载电池的电压是否正常，如果是，接收端mcu处理器7控制保护开关3闭合，否则，控制保护开关3断开；
41.电流采样电路4、电压采样电路5的输出端均与接收端mcu处理器7相连，电源管理芯片6的输入端与接收线圈相连，电源管理芯片6的输出端与接收端mcu处理器7相连，接收端mcu处理器7与接收端无线通讯模块8相连；
42.车载电池的容量信息预先存储在接收端mcu处理器7中，不同规格和容量的车载电池的充电特性曲线预先存储在地面发射装置1中，状态信息包括车载电池的电压和容量；
43.地面发射装置1与发射线圈相连，车载接收装置2与接收线圈相连，车载接收装置2在接收线圈接收到处于待机状态的发射线圈的电能时，电源管理芯片6接收到接收线圈的电能，触发电源管理芯片6工作，并驱动接收端mcu处理器7工作；
44.电流采样电路4和电压采样电路5分别实时采集车载电池的电流和电压，电压采样电路5将车载电池电压传递给接收端mcu处理器7，接收端mcu处理器7将车载电池的电压信息通过接收端无线通讯模块8传递给地面发射装置1，地面发射装置1根据车载电池的电压和容量信息，自动匹配相应的车载电池的充电特性曲线，自动选择相应的充电方式；
45.当车载电池不需要充电时，车载接收装置2处于关闭状态，此时，地面发射装置1工作在待机状态，等待需求充电设备到来，其中，地面发射装置1控制高频逆变电路12，使得发射线圈产生周期性小功率能量，等待接收线圈接收。
46.请参阅图4，还包括can通讯电路9和车载电池管理系统10，车载电池管理系统10提供车载电池的状态信息，通过can通讯电路9将车载电池的状态信息先传递给接收端mcu处理器7，再传递给地面发射装置1，地面发射装置1根据获得的车载电池的状态信息，自动匹配相应的车载电池的充电特性曲线，自动选择相应的充电方式。
47.请参阅图2、图5和图6，地面发射装置1包括输入电源11、高频逆变电路12、谐振补偿电路13、发射端mcu处理器14和发射端无线通讯模块15，地面发射装置1通过发射端mcu处理器14控制高频逆变电路12的工作频率，改变发射线圈传输能量的功率大小，从而实现电源管理芯片6的驱动控制，此时，高频逆变电路12的输出电压波形如图5所示，该状态下，接收线圈接收到的电流波形如图6所示，；
48.当地面发射装置1通过发射端mcu处理器14降低高频逆变电路12的工作频率时，接收线圈接收到的电流处于较大值，电源管理芯片6被驱动，开始工作；
49.当地面发射装置1通过发射端mcu处理器14增大高频逆变电路12的工作频率时，接收线圈接收到的电流处于较小值，不能驱动电源管理芯片6工作。
50.请参阅图3、图7和图8，地面发射装置1还包括dc/dc变换器16，接收地面发射装置1通过发射端mcu处理器14控制dc/dc变换器16的输出电压，改变发射线圈传输能量的功率大小，从而实现电源管理芯片6的驱动控制，此时，高频逆变电路12的输出电压波形如图7所示，该状态下，接收线圈接收到的电流波形图图8所示；
51.当地面发射装置1通过发射端mcu处理器14增大dc/dc变换器16的输出电压时，接收线圈接收到的电流处于较大值，电源管理芯片6被驱动，开始工作；
52.当地面发射装置1通过发射端mcu处理器14降低dc/dc变换器16的输出电压时，接收线圈接收到的电流处于较小值，不能驱动电源管理芯片6工作。
53.请参阅图9，当车载接收装置2在接收线圈接收到处于待机状态的发射线圈的电能
之前，地面发射装置1控制高频逆变电路12，使得发射线圈产生周期性小功率能量，等待接收线圈接收；
54.在单个周期性小功率能量传递过程中，高电平的时间均为：t
高
＝t*d，其中，t-单个周期性小功率能量传递周期，为20ms、30ms或40ms，d-高电平占整个传递周期的比例，d的大小根据实际情况来定，本实施例中d取为0.33；
55.图9展示了一个单位小功率能量传递周期为30ms，高电平占空比为0.33的驱动信号高低电平形式图，当电源管理芯片6受到接收线圈接收的能量驱动后，会正常工作，产生驱动电压驱动接收端mcu处理器7工作，接收到周期小功率能量后，电源管理芯片6输出的周期型驱动电压如图9所示，当出现10ms高电平时，接收端mcu处理器7被激活，在出现20ms低电平时，接收端mcu处理器7不能被激活，这样高低电平的循环使用，大大降低了待机状态下，地面发射装置1的能量损耗。
56.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。