[发明专利]一种能量双向流动的无线充电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种能量双向流动的无线充电装置，属于无线充电技术领域。

背景技术

无线电能传输技术是一种新型供电模式，实现用电设备以无线方式从静止电源系统获取电能。该供电模式安全性好、可靠性高、维护费用低，消除了多点接触的不可靠性、非常态环境下设备的用电安全、电气设备移动的局限性、滑动取电方式存在的滑动磨损、接触火花、碳积和不安全裸露导体等问题，特别适用于粉尘、潮湿、水下、易燃、易爆等恶劣环境以及要求电能灵活接入的移动用电设备。该技术的成熟和广泛应用必将给电力系统电能的传输和配电模式带来革命性变化。现有的无线电能传输装置，大都用独立的无线收发模块来进行受电部分与送电部分之间的信息通讯。这种方式不仅增加了受电部分的体积，并且容易受到传输能量的松耦合变压器的电磁干扰而发送错误的信息，造成整个系统工作不稳定甚至不能工作。现有无线电能传输装置的单向传输特性，缺乏能量回馈通道，能量无法回送到电网，达不到更有效提高能源使用效率。为此，需要设计一种无线双向传输电能装置，以使充电设备充放电自如。

发明内容

本发明的技术解决问题是：为克服现有技术的不足，提供一种能量双向流动的无线充电装置，为电能双向传输提供通道，降低充电设备过充的危险，提高了充放电效率。

本发明的技术解决方案是：

一种能量双向流动的无线充电装置，包括送电端模块、受电端模块、松耦合变压器和充电设备，其中，松耦合变压器包括送电端线圈和受电端线圈，

送电端模块包括：送电端功率变换单元、送电端强电供电单元、送电端弱电供电单元、送电端控制器、送电端信号调理及保护单元和送电端传感器单元，

其中送电端强电供电单元将交流电整流为直流电，并将直流电分别输入至送电端功率变换单元和送电端弱电供电单元，送电端弱电供电单元将接收的由送电端强电供电单元输送的直流电进行功率变换，经功率变换后的直流电为送电端控制器、送电端信号调理及保护单元和送电端传感器单元供电，送电端功率变换单元将接收的由送电端强电供电单元输送的直流电变换为高频交流电，将高频交流电的电压、电流信号传递给送电端传感器单元，送电端信号调理及保护单元接收送电端传感器单元传递的电压、电流信号，并将接收到的电压、电流信号转换为送电端调理信号或送电端保护信号，送电端控制器接收送电端信号调理及保护单元传递的送电端调理信号或送电端保护信号，并将接收到的送电端调理信号或送电端保护信号转换为PWM信号，将PWM信号传递给送电端功率变换单元，送电端功率变换单元根据PWM信号，将高频交流电处理为送电端线圈所需要的电压、电流的大小及相位；

受电端模块包括：受电端功率变换单元、受电端弱电供电单元、受电端控制器、受电端信号调理及保护单元、受电端传感器单元和与充电设备相连的电能调理单元，

其中充电设备将直流电传给电能调理单元，经过电能调理单元调理成的直流电分别传递给受电端功率变换单元和受电端弱电供电单元，受电端弱电供电单元将接收的由电能调理单元输送的直流电进行功率变换，经功率变换后的直流电为受电端控制器、受电端信号调理及保护单元和受电端传感器单元供电，受电端功率变换单元将接收的由电能调理单元输送的直流电变换为高频交流电，将高频交流电的电压、电流信号传递给受电端传感器单元，受电端信号调理及保护单元接收受电端传感器单元传递的电压、电流信号，并将接收到的电压、电流信号转换为受电端调理信号或受电端保护信号，受电端控制器接收受电端信号调理及保护单元传递的受电端调理信号或受电端保护信号，并将接收到的受电端调理信号或受电端保护信号转换为PWM信号，将PWM信号传递给受电端功率变换单元，受电端功率变换单元根据PWM信号，将高频交流电处理为受电端线圈所需要的电压、电流的大小及相位。

送电端功率变换单元包括谐振变换单元、电感L、电容C和功率管Q，其中电容C的一端与功率管Q的集电极相连，电容C的另一端与功率管Q的发射极相连，电感L的一端作为输入，电感L的另一端与功率管Q的集电极相连,谐振变换单元的输入端与电容C的两端相连，谐振变换单元的输出端与松耦合变压器的送电端线圈相连。

送电端控制器包括控制芯片和功率管驱动单元，控制芯片采用频率跟踪算法将送电端调理信号或送电端保护信号转换为PWM信号，PWM信号传递给与送电端功率变换单元中的功率管Q的基极相连的功率管驱动单元，最终将PWM信号传递给送电端功率变换单元。