[发明专利]一种高效率的恒压恒流切换无线充电拓扑结构

说明书

本发明公开了一种高效率的恒压恒流切换无线充电拓扑结构，涉及无线电能传输技术领域，包括发射端、接收端、用于切换无线充电拓扑结构恒流输出和恒压输出两种工作模式的恒流恒压切换开关S1和S2。发射端包括依次连接的直流电源E、高频逆变器H、包含发射补偿电容C1原边耦合补偿结构和发射线圈L1，接收端包括依次连接的接收线圈L2和L3、副边耦合补偿结构、整流电路和负载。副边耦合补偿结构包括串联连接的补偿电感L22、接收补偿电容C3和C4；接收线圈L2和L3的连接点通过切换开关S1连接至接收补偿电容C4和整流电路之间，接收补偿电容C3和C4之间的连接点通过切换开关S2连接切换开关S1。本拓扑结构具有效率高，结构简单的优点。

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术领域，具体涉及一种高效率的恒压恒流切换无线充电拓扑结构。

背景技术

无线充电技术(Wireless charging technology)源于无线电能传输技术，可分为小功率无线充电和大功率无线充电两种方式。小功率无线充电常采用电磁感应式，如对手机充电的Qi方式。大功率无线充电常采用谐振式，由供电设备将能量传送至用电的装置，该装置使用接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用，如对电动汽车的充电。

无线充电对电池充电来说是一种理想的充电方式。相比于传统的插头式充电方式，无线充电摆脱了电缆和插头的束缚，远离了潮湿和漏电的危险，使得系统能够方便安全地给智能设备、地下水系统、电动交通工具等充电。

恒流恒压组合充电的方式能够延长电池寿命，缩短充电时间。充电前期电池的内阻比较小，此时使用恒流充电能使电池快速充电，在充电一段时间后，电池的内阻开始变大，此时便将恒流充电方式切换为恒压输出方式，由此实现电池的快速充电。但是传统的恒压恒流输出拓扑结构只是使系统实现恒压恒流输出，而没有考虑系统的输出效率，导致系统在充电过程中的输出效率未能达到最优，造成了能量不必要的浪费。

发明内容

本发明的目的在于：为解决现有的恒压恒流组合式无线充电系统工作时的输出效率不高，能源浪费的问题，提供了一种高效率的恒压恒流切换无线充电拓扑结构。

本发明采用的技术方案如下：

一种高效率的恒压恒流切换无线充电拓扑结构，包括发射端和接收端，所述发射端包括依次连接的直流电源E、高频逆变器H、包含发射补偿电容C1原边耦合补偿结构和发射线圈L1，所述接收端包括依次连接的接收线圈L2和L3、副边耦合补偿结构、整流电路和负载，其特征在于，还包括：

用于切换无线充电拓扑结构恒流输出和恒压输出两种工作模式的恒流恒压切换开关S1和S2；

所述副边耦合补偿结构包括串联连接的补偿电感L22、接收补偿电容C3和C4；

所述接收线圈L2和L3的连接点通过切换开关S1连接至接收补偿电容C4和整流电路之间，所述接收补偿电容C3和C4之间的连接点通过切换开关S2连接切换开关S1。

进一步地，所述无线充电拓扑结构在恒流输出工作模式下，接收端各元器件的连接为：切换开关S1和S2均断开，接收补偿电容C4和C3、接收线圈L3和L2、补偿电感L22、整流电路依次连接。

进一步地，所述无线充电拓扑结构在恒压输出工作模式下，接收端各元器件的连接为：切换开关S1和S2均闭合，接收线圈L2、补偿电感L22、整流电路依次连接构成电能输出回路，接收线圈L3、接收补偿电容C3串联连接构成中继线圈回路，接收补偿电容C4被闭合的切换开关S2短路。

进一步地，所述恒流恒压切换开关S1和S2采用2个反向串联的MOSFET管。

进一步地，所述整流电路包括高频整流器，所述高频整流器为四个二极管构成的整流桥，所述整流桥输出端并联有一个滤波电容，构成可减小高频整流器输出直流脉动的整流电路。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：