一种新型无线动态充电系统的制作方法

本实用新型涉及无线充电技术领域，具体是一种新型无线动态充电系统。

背景技术：

目前的电动车充电站，采用的是一种“有线缆”的连接方式。充电的时候需要找到充电桩，接上电源，然后等待汽车充满电，这需要花费较长的时间。由于充电方面存在许多问题，导致了电动汽车推广的困难。随着无线充电的普及，电动汽车越来越多采用了无线充电的方式。无线充电技术分为动态充电和静态充电。静态充电系统也有很多限制，而动态充电系统更适合应用于电动汽车充电方面，如经过一些收费站的时，在排队缓慢行驶的同时，给电动汽车充电，增加电动汽车的续航，减少充电时间的消耗。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种新型无线动态充电系统,该系统中,电动汽车在规定的跑道上行驶，跑道上的四个无线充电发射模块为电动汽车实现动态充电。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种新型无线动态充电系统，包括无线充电发射模块、无线充电接收模块、msp430模块、输出控制模块、电机控制模块和用电设备；

所述无线充电发射模发射变化的磁场，通过电磁感应，无线充电接收模块接收并储存来自无线充电发射模块的电能；

所述无线充电接收模块的输出端分别与输出控制模块、msp430模块的输入端连接；

所述msp430模块的输出端还分别与输出控制模块、电机控制模块的输入端连接，用于检测到充电信号，调节输出的pwm的占空比大小；

所述输出控制模块的输出端与用电设备连接，控制电动汽车定时充电以及静态充电时关闭不必要的用电设备，提高充电速度；

所述电机控制模块，用于控制电动汽车电机的转速，从而控制电动汽车的行驶速度，实现电动汽车的动态充电。

所述的无线充电发射模块，包括无线发射驱动电路、发射线圈，无线发射驱动电路与发射线圈连接。

所述的无线充电发射驱动电路，是基于xkt-510芯片的驱动电路，该芯片由5v单电源供电，精度高，稳定性好，通过极少的其他元器件的配合，便可以制作成高效可靠的无线发射线圈驱动电路，能够直接输出特定频率的脉冲交流电，自动功率控制，高效电磁能量转换，且该芯片输出脉冲交流电给发射线圈，根据电流的磁效应，发射线圈产生变化的磁场，将电能以磁能的形式发射出去。

所述的发射线圈，通过漆包线绕制而成，其作用类似于变压器的初级线圈，线圈驱动电路通过向无线发射线圈输入高频交变电流，使其产生变化的磁场，向无线发射接收模块传递能量。

所述的无线充电接收模块，包括接收线圈、超级电容充电电路、充电检测电路、稳压电路和超级电容；接收线圈的输入端与无线充电发射模块的发射线圈连接，接收线圈的输出端分别与超级电容充电电路、充电检测电路、稳压电路的输入端连接，超级电容充电电路的输出端与超级电容的输入端连接，超级电容的输出端与稳压电路输入端连接，稳压电路次级输出端与输出控制模块的输入端连接，稳压电路末级输出端与msp430模块的输入端连接，充电检测电路的输出端与msp430模块的输入端连接。

所述的接收线圈，通过漆包线绕制而成，其作用类似于变压器的次级线圈。线圈通过感受变化的磁场，产生交变电流，从而接收到来自无线充电发射模块的能量。

所述的超级电容充电电路，是基于tps54160高效buck变换器的充电电路，稳压到4v输出给超级电容充电，通过调节ren2的电阻值，使电容充电的效率达到最好，首先将直流电源的电压拉低为4.5v，电流为1a。由于电容充电的特性电压不断上升，电流值保持不变，直至5v时，电流才稍微降低了一点。由于tps63020的输入电压范围为1.8v至5.5v，所以将调节r6，将电容充电的电压极值限制为5.4v，保证tps63020正常的工作。

所述的充电检测电路，采用三极管构成开关电路，充电时三极管集电极输出低电平，不充电时输出高电平。

所述的稳压电路，是基于qx2303系列dc-dc变换器的稳压电路，输出3.6v电压，为输出控制模块供电，再经过ht7333稳压，输出3.3v电压,为cpu提供供电电压。

所述的msp430模块，采用美国德州仪器（ti）的msp430f5529为核心处理器的模块，该模块可以输出pwm来控制电机，进而控制小车的速度。同时，该模块通过检测io口高、低电平，判断小车是否在充电状态。

所述的输出控制模块，采用高速ldo稳压器xc6219，控制是否给用电设备供电。

所述的电机控制模块，是由nmos的构成的电路，通过调节pwm的占空比，改变mos管的栅极电压，从而改变它的导通程度，进而控制电机两端电压，进而控制电机的速度。

有益效果：本发明可通过检测小车是否在充电状态，输出一个控制信号给msp430模块,msp430模块进一步控制小车充电时速度缓慢，非充电时加速行驶，即可实现小车动态充电，最大程度提高充电效率。

附图说明

图1为本实用新型一种新型无线动态充电系统的结构框图；

图2为无线充电发射模块的电路原理图；

图3为超级电容充电电路原理图；

图4为充电检测电路原理图；

图5为稳压电路原理图；

图6为输出控制模块原理图；

图7为电机控制模块原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步阐述，但不是对本实用新型的限定。

实施例：

如图1所示，一种新型无线动态充电系统，包括无线充电发射模块、无线充电接收模块、msp430模块、输出控制模块、电机控制模块和用电设备；

所述无线充电发射模发射变化的磁场，通过电磁感应，无线充电接收模块接收并储存来自无线充电发射模块的电能；

所述无线充电接收模块的输出端分别与输出控制模块、msp430模块的输入端连接；

所述msp430模块的输出端还分别与输出控制模块、电机控制模块的输入端连接，用于检测到充电信号，调节输出的pwm的占空比大小；

所述输出控制模块的输出端与用电设备连接，控制电动汽车定时充电以及静态充电时关闭不必要的用电设备，提高充电速度；

所述电机控制模块，用于控制电动汽车电机的转速，从而控制电动汽车的行驶速度，实现电动汽车的动态充电。

如图2所示,所述的无线充电发射模块，包括无线发射驱动电路、发射线圈，无线发射驱动电路与发射线圈连接。

所述的无线充电发射驱动电路，是基于xkt-510芯片的驱动电路，该芯片由5v单电源供电，精度高，稳定性好，通过极少的其他元器件的配合，便可以制作成高效可靠的无线发射线圈驱动电路，能够直接输出特定频率的脉冲交流电，自动功率控制，高效电磁能量转换，且该芯片输出脉冲交流电给发射线圈，根据电流的磁效应，发射线圈产生变化的磁场，将电能以磁能的形式发射出去。

所述的发射线圈，通过漆包线绕制而成，其作用类似于变压器的初级线圈，线圈驱动电路通过向无线发射线圈输入高频交变电流，使其产生变化的磁场，向无线发射接收模块传递能量。

所述的无线充电接收模块，包括接收线圈、超级电容充电电路、充电检测电路、稳压电路和超级电容；接收线圈的输入端与无线充电发射模块的发射线圈连接，接收线圈的输出端分别与超级电容充电电路、充电检测电路、稳压电路的输入端连接，超级电容充电电路的输出端与超级电容的输入端连接，超级电容的输出端与稳压电路输入端连接，稳压电路次级输出端与输出控制模块的输入端连接，稳压电路末级输出端与msp430模块的输入端连接，充电检测电路的输出端与msp430模块的输入端连接。

所述的接收线圈，通过漆包线绕制而成，其作用类似于变压器的次级线圈。线圈通过感受变化的磁场，产生交变电流，从而接收到来自无线充电发射模块的能量。

如图3所示,所述的超级电容充电电路，是基于tps54160高效buck变换器的充电电路，稳压到4v输出给超级电容充电，通过调节ren2的电阻值，使电容充电的效率达到最好，首先将直流电源的电压拉低为4.5v，电流为1a。由于电容充电的特性电压不断上升，电流值保持不变，直至5v时，电流才稍微降低了一点。由于tps63020的输入电压范围为1.8v至5.5v，所以将调节r6，将电容充电的电压极值限制为5.4v，保证tps63020正常的工作。

如图4所示,所述的充电检测电路，采用三极管构成开关电路，充电时三极管集电极输出低电平，不充电时输出高电平。

如图5所示,所述的稳压电路，是基于qx2303系列dc-dc变换器的稳压电路，输出3.6v电压，为输出控制模块供电，再经过ht7333稳压，输出3.3v电压,为cpu提供供电电压。

所述的msp430模块，采用美国德州仪器（ti）的msp430f5529为核心处理器的模块，该模块可以输出pwm来控制电机，进而控制小车的速度。同时，该模块通过检测io口高、低电平，判断小车是否在充电状态。

如图6所示,所述的输出控制模块，采用高速ldo稳压器xc6219，控制是否给用电设备供电。

如图7所示，所述的电机控制模块，是由nmos的构成的电路，通过调节pwm的占空比，改变mos管的栅极电压，从而改变它的导通程度，进而控制电机两端电压，进而控制电机的速度。

该无线动态动态系统的工作原理为：

该无线动态动态系统基于电磁感应的原理设计，进行能量的传递。无线充电发射模块输入端接到电源，无线发射驱动电路驱动发射线圈产生变化的磁场，通过电磁感应，接收线圈产生交变电流，实现无线充电发射模块与无线充电接收模块之间的能量传递。接收线圈产生的交流电频率较高，所以利用肖特基二极管搭建整流电路对其进行整流，后续再对整流后的交流电进行滤波，在经过tps54160高效buck变换器稳压到4v输出给超级电容充电，超级电容为后面的用电设备供电。另外一路稳压电路采用qx2303系列dc-dc变换器，输出3.6v电压，再经过ht7333稳压，输出3.3v电压，供充电的时候给cpu供电。

本实施例中，以电动小车作为被供电的用电设备，进行充放电电能使用的操作，实现小车无线动态充电。具体步骤为，使用+5v、1a的直流电源进行供电，无线充电发射模块产生变化的磁场，无线充电接收模块感应变化的磁场，根据麦克斯韦电磁理论可知，变化的磁场会产生变化的电流，经过整流、滤波以及稳压之后，为超级电容充电。小车启动后msp430模块和充电检测电路结合，检测小车是否进入跑道上的充电区域，当充电时，msp430模块通过控制pwm的占空比，通过电机控制电路进而控制小车的速度，缓慢行驶过充电区域，最大程度提高无线动态充电效率。