[实用新型]一种感应式无线充电器

说明书

一种感应式无线充电器，包括全桥逆变桥U1、辅助回路二极管整流桥U2、副边整流桥U3、原边线圈L₁、副边线圈L₂、辅助线圈L₃和补偿网络，全桥逆变桥U1的输入端和辅助回路二极管整流桥U2的输入端均连接到直流电源，原边线圈L₁与全桥逆变桥U1的输出端连接，辅助线圈L₃通过补偿网络与辅助回路二极管整流桥U2的输出端连接，副边线圈L₂与副边整流桥U3的输入端连接，副边整流桥U3的输出端连接到电池以提供充电电压V_bat，且原边线圈L₁、副边线圈L₂和辅助线圈L3中两两互感。本实用新型通过改变系统工作频率和对辅助线圈侧补偿拓扑参数进行配置，可以在简单控制下实现同频率的恒流‑恒压模式自动切换，并且输出恒流、恒压阈值可调。

技术领域

本实用新型涉及无线充电技术领域，具体涉及一种自适应电池充电曲线的感应式无线充电器。

背景技术

无线电能传输技术以其灵活性好、安全性高等优势在很多领域得到了广泛关注。其中，采用感应式电能传输技术(IPT)对高性能锂离子电池进行充电已应用于消费电子、电动汽车等不同功率场合。

锂电池的充电特性曲线包括两种主要充电模式：恒流(constantcurrent，CC)充电和恒压(constantvoltage，CV)充电。电池首先以恒流模式进行充电，其等效阻抗与电池端口电压随充电时间上升。当电压达到端口电压阈值后，电池进入恒压模式充电，充电电流逐渐减小至接近零，充电结束。为了延长电池的使用寿命，无线充电器应根据电池特性曲线高效地向电池提供所需电流与电压。另外，为了提高系统效率，减小无功环流，无线充电器在两种模式下均应实现开关器件软开关，以及输入电压、电流近似零相位角。

为满足以上需求，目前的研究主要分为3类：第1类是采用两级式结构，通过级联后级变换器实现输出电流和电压的二次调节，该方式增加了变换器级数，从而增加了成本和损耗。第2类是采用单级复合拓扑，通过模式切换开关改变拓扑结构，以实现所需的2 种充电模式。复合拓扑改进了单个补偿拓扑难以同时实现2种与负载无关的充电模式的缺陷，但高频开关存在损耗和成本需求，亦需要控制电路。第3类是采用高阶补偿网络，单个高阶网络存在多个与负载无关的恒流与恒压频率点，通过对2种频率点进行切换的方式实现2种充电模式切换，但该方式需提前精确预设2个频率点，对参数和控制精确度要求高。

以上3种方式均需依赖精确的检测和控制手段来实现恒流与恒压模式的切换，导致可靠性差的技术问题。

实用新型内容

基于此，本实用新型提供了一种自适应电池充电曲线的感应式无线充电器，以解决现有技术的无线供电应用中多采用锂电池作为负载，无线充电器应提供电池所需的先恒流后恒压输出，其中恒流与恒压的切换多依赖后级变换器、复合拓扑或高阶网络来实现，控制复杂，可靠性差的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种感应式无线充电器，其包括全桥逆变桥U1、辅助回路二极管整流桥U2、副边整流桥U3、原边线圈L₁、副边线圈L₂、辅助线圈L₃和补偿网络，其中：

所述全桥逆变桥U1的输入端和辅助回路二极管整流桥U2的输入端均连接到提供直流电压V_DC的直流电源，所述原边线圈L₁与所述全桥逆变桥U1的输出端连接，所述辅助线圈L₃通过所述补偿网络与所述辅助回路二极管整流桥U2的输出端连接，所述副边线圈L₂与所述副边整流桥U3的输入端连接，所述副边整流桥U3的输出端连接到电池以提供充电电压V_bat，且所述原边线圈L₁、副边线圈L₂和辅助线圈L3中两两互感。