[发明专利]一种金属障碍物识别及自动清除的汽车无线充电系统

摘要

本发明的一种金属障碍物识别及自动清除的汽车无线充电系统属于汽车新能源技术领域。结构有AC‑DC转换单元(2)、DC‑AC逆变单元(3)、发射线圈(4)、调谐电路(5)、金属检测单元(6)、控制单元(7)和清除装置(8)。本发明可以自动识别发射单元与接收单元之间的金属障碍物并及时清除，提高无线传输的效率和安全性能。

主权项

1.一种金属障碍物识别及自动清除的汽车无线充电系统，结构有AC‑DC转换单元(2)、DC‑AC逆变单元(3)、发射线圈(4)、调谐电路(5)，其特征在于，结构还有金属检测单元(6)、控制单元(7)和清除装置(8)；所述的AC‑DC转换单元(2)的输入端与市电(1)连接，AC‑DC转换单元(2)的输出端与DC‑AC逆变单元(3)的输入端相连，DC‑AC逆变单元(3)的输出端与发射线圈(4)连接；发射线圈(4)与调谐电路(5)相联，金属检测单元(6)的输入端与发射线圈(4)相连，金属检测单元(6)的输出端与控制单元(7)的输入端相连，控制单元(7)的输出端与清除装置(8)的输入端连接；所述的DC‑AC逆变单元(3)的结构为，第一驱动电路(302)、第二驱动电路(303)、第三驱动电路(304)、第四驱动电路(305)的输入端分别与单片机(301)相连，输出端分别与全桥逆变电路(306)的四个控制端相连，全桥逆变电路(306)的输入端作为DC‑AC逆变单元(3)的输入端，与AC‑DC转换单元(2)的输出端相连，全桥逆变电路(306)的输出端作为DC‑AC逆变单元(3)的输出端，与发射线圈(4)相连；所述的第一驱动电路(302)与第二驱动电路(303)的结构相同，具体为，电容C1的一端与电阻R1的一端相连，作为第一或第二驱动电路的输入端，记为端口PWM_FS，与单片机(301)相连，电阻R1的另一端与发光二极管D1的阳极相连，电容C1的另一端与发光二极管D1的阴极相连，记为端口PWM_GN，接单片机(301)的地端；光敏二极管D2阳极接地，阴极接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接VCC3电源；运算放大器U1A供电正端接电源VCC3，负端接地GND；运算放大器U1A同相输入端串联电阻R2接地GND，反相输入端连接电阻R3的一端和电阻R4的一端，电阻R3另一端接地，电阻R4另一端接运算放大器U1A的输出端；运算放大器U1A输出端连接电容C2的一端、电阻R5的一端、电阻R6的一端和晶体管Q1基极，电容C2、电阻R5另一端接地GND，电阻R6另一端接电源VCC3；电阻R9一端接电源VCC3，另一端接光敏二极管D2阴极；电容C3一端接电源VCC3，另一端接地GND；晶体管Q1发射极串联电阻R7接地GND，集电极串联电阻R8接电源VCC3；运算放大器U1B供电正端接电源VCC4，负端接地GND；运算放大器U1B同相输入端连接电阻R10的一端，电阻R10另一端连接晶体管Q1集电极；运算放大器U1B反相输入端连接电阻R11的一端和电阻R12的一端，电阻R11另一端接地GND，电阻R12另一端接运算放大器U1B输出端；运算放大器U1B输出端连接场效应管T1、T2的栅极和电容C5的一端，电容C5的另一端接地，场效应管T1的源极与场效应管T2的漏极连接，并作为第一或第二驱动电路的一个输出端，记为端口FS_Drive，场效应管T1的漏极与晶体管Q4的集电极相连，晶体管Q4的基极与电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端与二极管D3的阴极相连，晶体管Q4的发射极与二极管D4的阴极及电容C7的一端相连，电容C7的另一端与二极管D3的阳极相连，并作为第一或第二驱动电路的另一个输出端，记为端口FS_Staby，二极管D4的阳极与电阻R13的一端相连，电阻R13的另一端与电源VCC4相连，电容C4的一端接电源VCC4，另一端接地，电解电容C6的正极接电源VCC4，负极接地；所述的第三驱动电路(304)与第二驱动电路(305)的结构相同，具体为，电容C8的一端与电阻R15的一端相连，作为第三或第四驱动电路的输入端，记为端口PWM_SD，与单片机(301)相连，电阻R15的另一端与发光二极管D5的阳极相连，电容C8的另一端与发光二极管D5的阴极相连，记为端口PWM_GD，接单片机(301)的地端；光敏二极管D6阳极接地，阴极接电阻R23的一端，电阻R23的另一端接VCC1电源；运算放大器U2A供电正端接电源VCC1，负端接地GND；运算放大器U2A同相输入端串联电阻R16接地GND，反相输入端连接电阻R17的一端和电阻R18的一端，电阻R17另一端接地，电阻R18另一端接运算放大器U2A的输出端；运算放大器U2A输出端连接电容C9的一端、电阻R19的一端、电阻R20的一端和晶体管Q2基极，电容C9、电阻R19另一端接地GND，电阻R20另一端接电源VCC1；电容C10一端接电源VCC1，另一端接地GND；晶体管Q2发射极串联电阻R21接地GND，集电极串联电阻R22接电源VCC1；运算放大器U2B供电正端接电源VCC2，负端接地GND；运算放大器U2B同相输入端连接电阻R24的一端，电阻R24另一端连接晶体管Q2集电极；运算放大器U2B反相输入端连接电阻R25的一端和电阻R26的一端，电阻R25另一端接地GND，电阻R26另一端接运算放大器U2B输出端和电容C12的一端，电容C12的另一端接地，电容C11的两端分别接电源VCC2和地；运算放大器U2B输出端作为第三或第四驱动电路的输出端，记为端口SD_Drive；所述的全桥逆变电路(306)的结构为，场效应管T4的漏极、场效应管T6的漏极、电容C14的一端、电容C16的一端、电容C17的一端、电容C18的一端以及电解电容C19的正极连接在一起，作为全桥逆变电路(306)的输入端，记为端口DC，与AC‑DC转换单元(2)的输出端相连，电容C17的另一端、电容C18的另一端以及电解电容C19的负极接地，电容C14的另一端与二极管D8的阳极以及电阻R32的一端相连，电阻R32的另一端与二极管D8的阴极相连，还与场效应管T4的源极相连，电阻R28的一端与电阻R30的一端相连，还与场效应管T4的栅极相连，电阻R28的另一端记为端口IPFU，电阻R30的另一端与场效应管T4的源极相连，记为端口IPFC；电容C16的另一端与二极管D10的阳极及电阻R38的一端相连，电阻R38的另一端与二极管D10的阴极相连，还与场效应管T6的源极相连，电阻R34的一端与电阻R36的一端相连，还与场效应管T6的栅极相连，电阻R34的另一端记为端口IPSU，电阻R36的另一端与场效应管T4的源极相连，并记为端口IPSC；场效应管T3的漏极与电容C13的一端、电阻R40的一端相连，还与场效应管T4的源极相连，电阻R40的另一端接地，电容C13的另一端与二极管D7的阳极及电阻R31的一端相连，电阻R31的另一端与二极管D7的阴极以及场效应管T3的源极相连并接地，电阻R27的一端与场效应管T3的栅极相连，另一端记为端口IPDU，电阻R29的一端与场效应管T3的栅极相连，另一端接地；电容C15的另一端与二极管D9的阳极及电阻R37的一端相连，电阻R37的另一端与二极管D9的阴极以及场效应管T5的源极相连并接地，电阻R33的一端与场效应管T5的栅极相连，另一端记为端口IPTU，电阻R35的一端与场效应管T5的栅极相连，另一端接地；所述的全桥逆变电路(306)的端口IPFU、IPFC分别与第一驱动电路(302)的端口FS_Drive、FS_Staby相连；全桥逆变电路(306)的端口IPSU、IPSC分别与第二驱动电路(303)的端口FS_Drive、FS_Staby相连；全桥逆变电路(306)的端口IPTU与第三驱动电路(304)的端口SD_Drive相连；全桥逆变电路(306)的端口IPDU与第四驱动电路(305)的端口SD_Drive相连；全桥逆变电路(306)的端口IPFC、IPSC还分别与发射线圈(4)的两端相连；所述的金属检测单元(6)的结构为，二极管D11的阳极作为金属检测单元(6)的输入端，记为端口P_Check，与发射线圈(4)相连，二极管D11的阴极连接电阻R41的一端、电阻R42的一端和电容C20的一端，电阻R41、电容C20的另一端接地GND，电阻R42另一端连接运算放大器U3A反相输入端；电阻R43、电容C21并联在运算放大器U3A反相输入端与地GND之间；运算放大器U3A供电正端接电源VCC5，负端接地GND；运算放大器U3A同相输入端分别通过电阻R45接地GND、通过可变电阻R44接电源VCC5；运算放大器U3A输出端连接二极管D12正极和电阻R47的一端，并作为金属检测单元(6)的输出端，记为端口P_FBack，二极管D12负极串联电阻R46接运算放大器U3A反相输入端；电阻R47另一端接电源VCC5；电容C22的一端、电解电容C23的正极接电源VCC5，电容C22的另一端、电解电容C23的负极接地；所述的清除装置(8)的结构为，进风通道(13)的末端有进风口(10)，进风口(10)的内侧有进风口挡板(9)，进风通道(13)内分别安置过第一滤网(11)和第二滤网(12)，进风通道(13)末端与电机风扇(15)一端密封相连，电机风扇(15)另一端与出风通道(16)密封连接，出风通道(16)的末端有出风口(20)，出风口(20)内侧有出风口挡板(19)，除尘电机(14)的马达与电机风扇(15)相连以带动电机风扇(15)转动，进风通道(13)和出风通道(16)构成开口向上的U型结构，在U型结构的两臂之间还有防电磁辐射挡板(17)，除尘电机(14)的控制端与控制单元(7)相连。