一種串聯(lián)電池組無線充電接收器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于無線充電領(lǐng)域，尤其涉及一種用于電池組無線充電的串聯(lián)電池組無線充電接收器。
【背景技術(shù)】
[0002]到目前為止，公知的無線電源管理芯片的最大輸出電壓是10V，目前小功率的無線能量發(fā)射器、無線能量接收器已較為成熟，中大功率的無線充電解決方案尚為欠缺。許多應(yīng)用場(chǎng)合需要多節(jié)鋰離子電池串聯(lián)供電并且要求對(duì)鋰電池進(jìn)行無線充電，但能給多節(jié)串聯(lián)使用(比如四節(jié)鋰電池串聯(lián)給舵機(jī)供電)的無線充電器還沒有。潛在的技術(shù)方案是先用boost升壓器將無線充電器的電壓升高，然后再給接有充電平衡電路串聯(lián)電池組充電，但這種方案整體充電電路較為復(fù)雜，而且多級(jí)電路級(jí)聯(lián)使得充電效率降低，充電緩慢。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對(duì)以上問題，本實(shí)用新型的主要目的是提供一種用于電池組無線充電的簡(jiǎn)單、快捷、有效的串聯(lián)電池組無線充電接收器。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案:
[0005]—種串聯(lián)電池組無線充電接收器，包括諧振電路和電池，還包括多個(gè)相互串聯(lián)的無線充電接收器單元；每個(gè)無線充電接收器單元包括控制芯片、整流電路、電壓電流調(diào)節(jié)電路、電池管理電路和串聯(lián)接□電路。所述控制芯片分別與諧振電路、整流電路、電壓電流調(diào)節(jié)電路、電池管理電路、串聯(lián)接口電路和電池電連接；所述諧振電路輸出端與整流電路輸入端電連接；所述串聯(lián)接口電路包括P溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管和串聯(lián)接口。
[0006]作為優(yōu)選，所述P溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與控制芯片電連接，其源極與所述電池的正極電連接。
[0007]作為優(yōu)選，所述串聯(lián)接口包括串聯(lián)接口正極和串聯(lián)接口負(fù)極；所述串聯(lián)接口正極為P溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的漏極引出的一端；所述串聯(lián)接口負(fù)極為所述無線充電接收器單元的接地端。
[0008]作為優(yōu)選，所述每個(gè)無線充電接收器單元的串聯(lián)接口負(fù)極依次與下一個(gè)無線充電接收器單元的串聯(lián)接口正極電連接。
[0009]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):對(duì)每個(gè)電池獨(dú)立無線充電，避免了傳統(tǒng)的串聯(lián)充電方法所帶來的電壓均衡問題，省去了電壓均衡電路，在一定程度上提高了充電效率，本充電方法相當(dāng)于“并行”充電，充電速度快。本實(shí)用新型配備電池充電放電自動(dòng)切換電路、串聯(lián)接口電路，只要簡(jiǎn)單地每個(gè)獨(dú)立的充電器串接，就可制成多節(jié)電池的串聯(lián)使用，獨(dú)立充電的無線充電器，因此它還具有可靈活配置的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0010]圖1是無線充電的基本原理框圖；
[0011]圖2是本實(shí)用新型串聯(lián)電池組無線充電接收器的無線充電接收器單元的連接示意圖；
[0012]圖3是本實(shí)用新型串聯(lián)電池組無線充電接收器的無線充電接收器單元的電路圖；
[0013]圖4是本實(shí)用新型的串聯(lián)電池組無線充電接收器的兩個(gè)無線充電接收器單元串聯(lián)的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0015]針對(duì)當(dāng)前市面上缺乏多節(jié)鋰電池?zé)o線充電器的尷尬局面，考慮到市面上有許多的兼容Qi協(xié)議的無線能量發(fā)射器可用，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種支持Qi協(xié)議的能給串聯(lián)使用的鋰電池組獨(dú)立無線充電的無線充電接收器。無線充電接收器配合無線能量發(fā)射器實(shí)現(xiàn)了任意多串聯(lián)鋰離子電池的獨(dú)立無線充電。
[0016]圖1是無線充電的基本原理框圖，無線充電器主要包含兩部分:一部分是能量發(fā)射器3，也叫充電板，另一部分是無線充電接收器4。能量發(fā)射器3與無線充電接收器4以磁耦合的方式傳遞能量，接收線圈2通過改變其從發(fā)射線圈1的看入負(fù)載以引起發(fā)射線圈1中電流的變化，這種變化被充電板3中的處理器檢測(cè)和“理解”，從而實(shí)現(xiàn)了充電板3和無線充電接收器4之間的通信，無線充電接收器4通過檢測(cè)電池的狀況以及接收到的能量的狀況反饋給充電板3數(shù)據(jù)包以調(diào)節(jié)能量發(fā)射器3發(fā)射的能量，充電器整體構(gòu)成了反饋，其通信協(xié)議采用了 Qi無線充電通訊協(xié)議。
[0017]如圖2和圖3所示，本實(shí)用新型包括多個(gè)相互串聯(lián)的無線充電接收器單元，每個(gè)無線充電接收器單元包括控制芯片、諧振電路、整流電路、電壓電流調(diào)節(jié)電路、電池管理電路和串聯(lián)接□電路。控制芯片分別與諧振電路、整流電路、電壓電流調(diào)節(jié)電路、電池管理電路和串聯(lián)接口電路電連接；串聯(lián)接口電路包括P溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管和串聯(lián)接口。串聯(lián)接口包括串聯(lián)接口正極和串聯(lián)接口負(fù)極；串聯(lián)接口正極為P溝道增強(qiáng)型M0S管的漏極引出的一端，串聯(lián)接口負(fù)極為無線充電接收器單元的接地端；P溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與控制芯片電壓輸出端電連接，其源極與電源的正極電連接。每個(gè)無線充電接收器單元串聯(lián)接口的負(fù)極依次與下一個(gè)無線充電接收器單元串聯(lián)接口的正極電連接。
[0018]控制芯片采用了德州儀器TI的BQ51050B芯片，并配合必要外圍電路實(shí)現(xiàn)了整流、輸出電壓電流調(diào)節(jié)、電池管理、發(fā)射與接收通信、充電指示等功能。電池管理包括充電保護(hù)電路、充電電路、電量檢測(cè)電路；充電保護(hù)電路正極與控制芯片TS-CTRL端電連接，串接電阻R2后接地；充電電路一端即電池正極，與控制芯片的充電端OUT接口電連接，并接在電池兩端的電容C6和C7給充電電源濾波，充電電路另一端接地；電量檢測(cè)電路一端與控制芯片F(xiàn)0D端電連接，并接電阻R6和電容C17后，電容C17 —端串接電阻R4后與控制芯片電壓輸出端RECT電連接，另一端接地。還包括充電指示電路，充電指示電路一端與控制芯片電壓輸出端RECT電連接，并串接有LED燈LED1和電阻R1，另一端與控制芯片CHG端電連接。諧振電路包括接收線圈2和并聯(lián)的三個(gè)電容Cl、C2和C3，諧振電路與整流電路電連接；整流電路包括與控制芯片C0M1引腳串接的電容C8，和CLMP1引腳串接的電容C9，和B00T1引腳串接的電容C10，和并接在AC1和AC2兩端的并聯(lián)電容C4和C5，以及分別串接在引腳B00T2、引腳CLMP2和引腳COM2的電容Cll、C12和C13。
[0019]圖3中P+、P-為負(fù)載接線端，Q1為低導(dǎo)通內(nèi)阻P溝道增強(qiáng)型M0S管，BT1為電池。當(dāng)電池處于非充電狀態(tài)下時(shí)，Q1的源極接至電池的正極，Q1的柵極接R4，R6接至電池的負(fù)極，柵極與源極間的電勢(shì)差Vgs為負(fù)值，Q1導(dǎo)通，電池為負(fù)載供電。
[0020]當(dāng)接收線圈2與充電板3發(fā)射線圈1產(chǎn)生的磁流發(fā)生耦合時(shí)，BQ51050B內(nèi)部的同步整流器將接收線圈2的感生電壓整流后送到BQ51050的RECT引腳；經(jīng)過C14，C15，C16的濾波后，可為充電指示電路，整流輸出電壓檢測(cè)電路，以及外部的擴(kuò)展控制電路提供一個(gè)電源。BQ51050B依據(jù)電池狀態(tài)(電池電壓水平以及充電電流的大小)分別工作在三個(gè)不同的模式:預(yù)充電模式，丨旦流快速充電模式，丨旦壓充電模式，充電完成模式。不管處于哪種充電模式，RECT引腳的電位都比OUT引腳的電位高，所以只要在充電模式下Q1的源極被RECT引腳輸出的電位拉高，柵極與源極間的電勢(shì)差Vgs為正值，Q1截?cái)?，此時(shí)Q1的源極與漏極之間的內(nèi)阻非常大，負(fù)載相當(dāng)于被斷開，從而確保了電池的正常充電。
[0021]BQ51050B的CHG引腳為漏極開路輸出。當(dāng)電池未被充滿電時(shí)，CHG引腳輸出低電平，小燈LED1點(diǎn)亮；充滿電時(shí)CHG引腳輸出高電平，小燈熄滅。
[0022]C6，C7為容量、形狀不同的電容給OUT引腳輸出的充電電源濾波，F(xiàn)0D引腳是輸入引腳，連接R4，R6，目的是為了測(cè)量整流輸出的電量；IUM引腳接R5，是編程配置引腳，設(shè)置電池快速充電模式下的充電電流。EN1/TERM引腳接R3，也是編程配置引腳，設(shè)置電池充電截止的電流的閾值，即當(dāng)BQ51050B檢測(cè)到充電電流很小時(shí)，就認(rèn)為電池充滿電了，從恒壓充電模式切換到充電完成模式。TS-CTRL引腳可接R負(fù)溫度系數(shù)電阻，對(duì)充電時(shí)電池的溫度進(jìn)行測(cè)量以調(diào)整充電電流，確保安全充電。
[0023]圖4示意了兩電池串聯(lián)使用獨(dú)立充電的情形，包括第一無線充電接收器U1和第二無線充電接收器U2 ;第二無線充電接收器U2的P+接線端接第一無線充電接收器U1的P-接線端，第一無線充電接收器U1的P+接線端和第二無線充電接收器U2的P-接線端之間接負(fù)載。對(duì)于多節(jié)串聯(lián)電池組的充電，只需要準(zhǔn)備多個(gè)圖3所示的單節(jié)電池?zé)o線充電接收器單元，然后依次將一個(gè)無線充電接收器單元的P+接線端連接到另一個(gè)無線充電接收器的P-接線端，最后剩下的一對(duì)P+、P_接線端接系統(tǒng)負(fù)載。將無線充電接收器組正對(duì)著放在充電板上面距離小于6mm即可對(duì)電池進(jìn)行無線充電。
[0024]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種串聯(lián)電池組無線充電接收器，包括諧振電路和電池，其特征在于:還包括多個(gè)相互串聯(lián)的無線充電接收器單元；每個(gè)無線充電接收器單元包括控制芯片、整流電路、電壓電流調(diào)節(jié)電路、電池管理電路和串聯(lián)接口電路；所述控制芯片分別與諧振電路、整流電路、電壓電流調(diào)節(jié)電路、電池管理電路、串聯(lián)接口電路和電池電連接；所述諧振電路輸出端與整流電路輸入端電連接；所述串聯(lián)接口電路包括P溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管和串聯(lián)接口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)電池組無線充電接收器，其特征在于:所述P溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與控制芯片電連接，其源極與所述電池的正極電連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的串聯(lián)電池組無線充電接收器，其特征在于:所述串聯(lián)接口包括串聯(lián)接口正極和串聯(lián)接口負(fù)極；所述串聯(lián)接口正極為P溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的漏極引出的一端；所述串聯(lián)接口負(fù)極為所述無線充電接收器單元的接地端。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的串聯(lián)電池組無線充電接收器，其特征在于:所述每個(gè)無線充電接收器單元的串聯(lián)接口負(fù)極依次與下一個(gè)無線充電接收器單元的串聯(lián)接口正極電連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種串聯(lián)電池組無線充電接收器，包括諧振電路和電池，還包括多個(gè)相互串聯(lián)的無線充電接收器單元；每個(gè)無線充電接收器單元包括控制芯片、整流電路、電壓電流調(diào)節(jié)電路、電池管理電路和串聯(lián)接口電路。所述控制芯片分別與諧振電路、整流電路、電壓電流調(diào)節(jié)電路、電池管理電路、串聯(lián)接口電路和電池電連接；所述諧振電路輸出端與整流電路輸入端電連接；所述串聯(lián)接口電路包括P溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管和串聯(lián)接口。本實(shí)用新型可給串聯(lián)電池組無線充電，且對(duì)每個(gè)電池獨(dú)立無線充電，避免了傳統(tǒng)的串聯(lián)充電方法所帶來的電壓均衡問題，省去了電壓均衡電路，提高了充電效率。
【IPC分類】H02J7/02, H02J50/12
【公開號(hào)】CN205029407
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520782318
【發(fā)明人】王碩, 隋景峰
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所（洛陽(yáng)）機(jī)器人與智能裝備創(chuàng)新研究院
【公開日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2015年10月10日