一种智能化车载手机无线充电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出一种智能化车载手机无线充电系统，包括能量发射模块和能量接收模块，能量发射模块包括整车电源、发射电路、控制电路和检测电路，整车电源的输出端连接发射电路，在发射电路上连接有检测电路，检测电路的输出端连接于控制电路，控制电路基于检测电路的检测信号生成控制信号并输出至发射电路，发射电路包括用于发射电磁能量的发射线圈，检测电路包括有电流分流检测器，本实用新型通过在智能化车载手机无线充电系统中设置检测电路，使其能自动地判别充电负载端的工作状态，包括充电手机的接入状态、电量状态以及短路情况等，并基于这种判定来对无线充电系统的工作进行自动控制，降低了充电能耗并避免了短路危险。
【专利说明】一种智能化车载手机无线充电系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于车载手机充电【技术领域】，更具体地涉及一种智能化的车载手机无线充电系统。
【背景技术】
[0002]车载手机无线充电技术是目前发展前景极为广阔的新型充电技术，其利用高频电磁波的感应能量传递完成充电过程，克服了现有有线充电技术中对数据线或电源线的依赖，同时也避免了不同手机间充电接头多样性的约束。但是目前的手机无线充电系统中缺乏对充电负载接入情况进行判定的检测电路，使得无线充电系统中的发射线圈始终处于正常能量发射状态，这将导致在没有充电负载时、或负载充电已经满负荷时的功率浪费，而且在负载发生过流或短路故障时，无法进行及时的电路保护。
实用新型内容
[0003]为克服目前车载手机无线充电系统存在的上述技术缺陷，本实用新型提出一种智能化的车载手机无线充电系统，通过在其中设置检测电路，使其能自动地判别充电负载端的工作状态，包括充电手机的接入状态、电量状态以及短路情况等，并基于这种判定来对无线充电系统的工作进行自动控制，降低了充电能耗并避免了短路危险。
[0004]本实用新型解决上述技术问题所采取的技术方案如下:
[0005]一种车载手机无线充电系统，包括能量发射模块和能量接收模块，所述能量发射模块包括整车电源、发射电路、控制电路和检测电路，所述整车电源的输出端连接所述发射电路，在所述发射电路上连接有所述检测电路，所述检测电路的输出端连接于控制电路，所述控制电路基于检测电路的检测信号生成控制信号并输出至所述发射电路，所述发射电路包括用于发射电磁能量的发射线圈，所述检测电路包括有电流分流检测器。
[0006]进一步的根据本实用新型所述的车载手机无线充电系统，其中所述发射电路包括电阻R2、电阻R5、电阻R6、M0S管Q1、M0S管Q2、电容C5、电容C6、电容C7和所述发射线圈，其中电阻R2 —端连接整车电源，电阻R2的另一端连接MOS管Ql的漏极和电容C5、电容C6，电容C5的另一端连接电容C7，电容C7和C6的另一端接地，MOS管Ql的栅极连接电阻R5，MOS管Ql的源极连接MOS管Q2的漏极，MOS管Q2的源极接地，MOS管Q2的栅极连接电阻R6，发射线圈的一端连接于MOS管Ql的源极和MOS管Q2的漏极之间，发射线圈的另一端连接于电容C5和电容C7之间。
[0007]进一步的根据本实用新型所述的车载手机无线充电系统，其中所述检测电路包括电阻R1、电阻R4、电阻R3、电容Cl、电容C2、电容C4和所述电流分流检测器，电阻Rl和电阻R4的一端分别连接于电阻R2的两端，电阻Rl的另一端连接电容C2的一端和电流分流检测器的正向输入端IN+，电阻R4的另一端连接电容C2的另一端和电流分流检测器的负向输入端IN-，电容Cl的一端接电流分流检测器的电源端V+和VCC电源，电容Cl的另一端与电流分流检测器的参考端REF —同接地；电流分流检测器的接地端GND接地；电流分流检测器的输出端OUT连接电阻R3，电阻R3的另一端连接电容C4，电容C4的另一端接地。
[0008]进一步的根据本实用新型所述的车载手机无线充电系统，其中所述控制电路的输入端连接于所述电阻R3和电容C4之间，所述控制电路的第一输出端连接发射电路中的电阻R5，第二输出端连接发射电路中的电阻R6。
[0009]进一步的根据本实用新型所述的车载手机无线充电系统，其中所述整车电源的输出端连接有滤波电容C3。
[0010]进一步的根据本实用新型所述的车载手机无线充电系统，其中所述能量接收模块包括有接收电路，所述接收电路包括与所述发射线圈对应的接收线圈和将接收线圈接收的能量转换为手机充电电能的适配电路。
[0011]通过本实用新型所述的技术方案至少能够达到以下技术效果:
[0012]I)、本实用新型所述的车载手机无线充电系统能够智能地感知无线充电系统是否接入负载、是否已经将负载充电至满负荷状态，从而适时控制发射线圈的能量发射状态，避免了未接负载或充电满核状态下发射线圈继续发射能量导致的电能浪费，降低了充电能耗；
[0013]2)、本实用新型所述的车载手机无线充电系统能够智能地感知无线充电系统的负载端是否出现短接，有效地保护了充电系统电路，提高了无线充电系统的使用寿命；
[0014]3)、本实用新型所述的车载手机无线充电系统电路结构简单，可靠性高，成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]附图1为本实用新型所述车载手机无线充电系统的系统结构示意图；
[0016]附图2为本实用新型所述车载手机无线充电系统中能量发射模块的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图对本实用新型的技术方案进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本实用新型的方案，但并不以此限制本实用新型的保护范围。
[0018]如附图1所示，本实用新型所述的车载手机无线充电系统包括能量发射模块和能量接收模块，其中的能量发射模块包括整车电源、发射电路、控制电路和检测电路，整车电源的输出端连接发射电路，在发射电路上连接有检测电路，用于向其提供检测信号，检测电路的输出端连接控制电路，用以向其反馈检测信号，控制电路的控制信号输出端连接发射电路，用以控制发射电路的工作状态，其中的发射电路包括有用于无线充电能量发射的发射线圈。所述能量接收模块包括接收电路，所述接收电路中包括有与所述发射线圈对应的接收线圈和将接收线圈接收的能量转换为手机充电电能的适配电路，所述适配电路接拟充电的手机负载，本实用新型的创新在于能量发射模块中设置有对能量接收模块中负载情况的检测电路和基于检测结果进行的控制，所以以下重点对这种能量发射模块的创新电路结构进行描述。
[0019]如附图2所示，能量发射模块所包括的发射电路包括电阻R2、R5、R6、MOS管Q1、Q2、电容C5、C6、C7和发射线圈LI，其中电阻R2—端接整车电源Vin，另一端连接MOS管Ql的漏极和电容C5、C6，电容C5的另一端连接电容C7，电容C7和C6的另一端接地，MOS管Ql的栅极通过电阻R5连接于控制电路，MOS管Ql的源极连接MOS管Q2的漏极，MOS管Q2的源极接地，MOS管Q2的栅极通过电阻R6连接于控制电路，发射线圈LI的一端连接于MOS管Ql的源极和Q2的漏极之间，发射线圈LI的另一端连接于电容C5和C7之间。
[0020]能量发射模块所包括的检测电路包括电阻Rl、R4、R3、电容Cl、C2、C4和电流分流检测器U1，电阻Rl和R4的一端分别连接于电阻R2的两端，电阻Rl的另一端连接电容C2的一端和电流分流检测器Ul正向输入端IN+，电阻R4的另一端连接电容C2的另一端和电流分流检测器Ul负向输入端IN-，电容C2两端并联在Ul的IN+、IN-间，电容Cl的一端接电流分流检测器Ul的电源端V+和VCC电源(3.3V_VCC),另一端接电流分流检测器Ul的参考端REF，REF接地；电流分流检测器Ul的GND接地；电流分流检测器Ul的输出端OUT接电阻R3，R3另一端连接电容C4和控制电路，电容C4另一端接地。检测电路通过电阻R3将检测信号输出至控制电路。
[0021]所述控制电路通过发射电路中的电阻R5接MOS管Ql的栅极，通过电阻R6接MOS管Q2的栅极。
[0022]进一步可在整车电源VIN与地之间接滤波电容C3。
[0023]本实用新型所述的能量发射模块中各电路的具体工作过程为:
[0024]控制电路发出占空比为0.5、周期差半的PWM信号给发射电路中的MOS管Ql、Q2，Q1、Q2在一个周期内各以互补形式开通关断半个周期。前半个周期内Ql开通、Q2关断，电流经由R2、Q1、L1及C7到地，另半个周期内Ql关断、Q2开通，电流经由R2、C5、L1及Q2到地，使得发射线圈LI中始终通过交流电流，发出磁场能量，同时电流流过采样电阻R2，在其两端形成采样电压Vs，经过滤波处理做为电流分流检测器Ul的差分输入电压，电流分流检测器Ul输出与采样电压成正比的电压Vo_senSe=K*VS到控制电路，由于接收电路负载处于连接或未连接状态、充满状态以及短路状态时，将引起原副线圈中的电流发生变化，进而使得上述电流分流检测器Ul输出不同的电压Vo_SenSe，而在控制电路中预设有对应于不同工作情况下的电流分流检测器Ul应当输出的电压范围，因此通过比较电流分流检测器Ul实际输出的电源所处的范围即可判定接收电路负载情况，进而采取相应的措施，以下对此工作过程进行具体说明。
[0025]整机上电后，发射电路开始工作，如果接收电路部分未接手机负载，此时流过发射线圈LI的电流为II，此电流为LI作为电感负载的电流，电流检测电阻R2上的电压为Vsl，对应的Ul输出电压Vo_sensel=K*Vsl到控制电路，控制电路对此Vo_sensel进行判断，此时的Vo_SenSel处于预定电压区间0到Vrefl之间，控制电路做出判断并保持电路工作在检测状态。
[0026]当接收电路部分接入手机负载时，次级线圈通过电磁感应而产生电流并供给负载充电，根据电磁感应原理中原副边的电流关系，此时流过发射线圈LI的电流将增大为12，电流检测电阻R2上的对应电压为Vs2，对应的Ul输出电压Vo_sense2=K*Vs2到控制电路，此时Vo_sense2处于电压区间Vref2及Vref3之间,控制电路对Vo_sense2做出判断,并使电路工作在能量发射状态。
[0027]如果负载已经完成充电，由于接收线圈电流减小到仅为负载提供稳压的状态，此时流过发射线圈LI的电流为13，电流检测电阻R2上电压为Vs3，Ul输出电压Vo_sense3=K*Vs3到控制电路,此时Vo_sense3在电压区间Vref4到Vref5之间，控制电路对Vo_sense3做出判断并使电路停止工作。
[0028]当输出过流或者短路时，此时流过发射线圈LI的电流为14，电流检测电阻R2上电压为Vs4，Ul输出电压Vo_sense4=K*Vo4到控制电路，此时Vo_sense4将大于参考电压Vref 6，控制电路做出判断并使电路停止工作。
[0029]以上仅是对本实用新型的优选实施方式进行了描述，并不将本实用新型的技术方案限制于此，本领域技术人员在本实用新型的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本实用新型所要保护的技术范畴，本实用新型具体的保护范围以权利要求书的记载为准。
【权利要求】
1.一种智能化车载手机无线充电系统，包括能量发射模块和能量接收模块，其特征在于，所述能量发射模块包括整车电源、发射电路、控制电路和检测电路，所述整车电源的输出端连接所述发射电路，在所述发射电路上连接有所述检测电路，所述检测电路的输出端连接于控制电路，所述控制电路基于检测电路的检测信号生成控制信号并输出至所述发射电路，所述发射电路包括用于发射电磁能量的发射线圈，所述检测电路包括有电流分流检测器。
2.根据权利要求1所述的智能化车载手机无线充电系统，其特征在于，所述发射电路包括电阻R2、电阻R5、电阻R6、MOS管Ql、MOS管Q2、电容C5、电容C6、电容C7和所述发射线圈，其中电阻R2 —端连接整车电源，电阻R2的另一端连接MOS管Ql的漏极、电容C5的一端和电容C6的一端，电容C5的另一端连接电容C7，电容C7和电容C6的另一端接地，MOS管Ql的栅极连接电阻R5，MOS管Ql的源极连接MOS管Q2的漏极，MOS管Q2的源极接地，MOS管Q2的栅极连接电阻R6，发射线圈的一端连接于MOS管Ql的源极和MOS管Q2的漏极之间，发射线圈的另一端连接于电容C5和电容C7之间。
3.根据权利要求2所述的智能化车载手机无线充电系统，其特征在于，所述检测电路包括电阻R1、电阻R4、电阻R3、电容Cl、电容C2、电容C4和所述电流分流检测器，电阻Rl和电阻R4的一端分别连接于电阻R2的两端，电阻Rl的另一端连接电容C2的一端和电流分流检测器的正向输入端IN+，电阻R4的另一端连接电容C2的另一端和电流分流检测器的负向输入端IN-，电容Cl的一端连接电流分流检测器的电源端V+和VCC电源，电容Cl的另一端与电流分流检测器的参考端REF —同接地；电流分流检测器的接地端GND接地；电流分流检测器的输出端OUT连接电阻R3，电阻R3的另一端连接电容C4，电容C4的另一端接地。
4.根据权利要求3所述的智能化车载手机无线充电系统，其特征在于，所述控制电路的输入端连接于所述电阻R3和电容C4之间，所述控制电路的第一输出端连接发射电路中的电阻R5，第二输出端连接发射电路中的电阻R6。
5.根据权利要求1-4任一项所述的智能化车载手机无线充电系统，其特征在于，所述整车电源的输出端连接有滤波电容C3。
6.根据权利要求1-4任一项所述的智能化车载手机无线充电系统，其特征在于，所述能量接收模块包括有接收电路，所述接收电路包括与所述发射线圈对应的接收线圈和将接收线圈接收的能量转换为手机充电电能的适配电路。
【文档编号】H02J17/00GK203406687SQ201320392791
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年7月3日 优先权日:2013年7月3日
【发明者】王晓辉, 张芬 申请人:奇瑞汽车股份有限公司