一种串联电池组无线充电接收器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于无线充电领域，尤其涉及一种用于电池组无线充电的串联电池组无线充电接收器。
【背景技术】
[0002]到目前为止，公知的无线电源管理芯片的最大输出电压是10V，目前小功率的无线能量发射器、无线能量接收器已较为成熟，中大功率的无线充电解决方案尚为欠缺。许多应用场合需要多节锂离子电池串联供电并且要求对锂电池进行无线充电，但能给多节串联使用(比如四节锂电池串联给舵机供电)的无线充电器还没有。潜在的技术方案是先用boost升压器将无线充电器的电压升高，然后再给接有充电平衡电路串联电池组充电，但这种方案整体充电电路较为复杂，而且多级电路级联使得充电效率降低，充电缓慢。
【实用新型内容】
[0003]针对以上问题，本实用新型的主要目的是提供一种用于电池组无线充电的简单、快捷、有效的串联电池组无线充电接收器。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案:
[0005]—种串联电池组无线充电接收器，包括谐振电路和电池，还包括多个相互串联的无线充电接收器单元；每个无线充电接收器单元包括控制芯片、整流电路、电压电流调节电路、电池管理电路和串联接□电路。所述控制芯片分别与谐振电路、整流电路、电压电流调节电路、电池管理电路、串联接口电路和电池电连接；所述谐振电路输出端与整流电路输入端电连接；所述串联接口电路包括P沟道增强型场效应管和串联接口。
[0006]作为优选，所述P沟道增强型场效应管的栅极与控制芯片电连接，其源极与所述电池的正极电连接。
[0007]作为优选，所述串联接口包括串联接口正极和串联接口负极；所述串联接口正极为P沟道增强型场效应管的漏极引出的一端；所述串联接口负极为所述无线充电接收器单元的接地端。
[0008]作为优选，所述每个无线充电接收器单元的串联接口负极依次与下一个无线充电接收器单元的串联接口正极电连接。
[0009]本实用新型具有以下优点:对每个电池独立无线充电，避免了传统的串联充电方法所带来的电压均衡问题，省去了电压均衡电路，在一定程度上提高了充电效率，本充电方法相当于“并行”充电，充电速度快。本实用新型配备电池充电放电自动切换电路、串联接口电路，只要简单地每个独立的充电器串接，就可制成多节电池的串联使用，独立充电的无线充电器，因此它还具有可灵活配置的特点。
【附图说明】
[0010]图1是无线充电的基本原理框图；
[0011]图2是本实用新型串联电池组无线充电接收器的无线充电接收器单元的连接示意图；
[0012]图3是本实用新型串联电池组无线充电接收器的无线充电接收器单元的电路图；
[0013]图4是本实用新型的串联电池组无线充电接收器的两个无线充电接收器单元串联的电路图。
【具体实施方式】
[0014]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
[0015]针对当前市面上缺乏多节锂电池无线充电器的尴尬局面，考虑到市面上有许多的兼容Qi协议的无线能量发射器可用，本实用新型设计了一种支持Qi协议的能给串联使用的锂电池组独立无线充电的无线充电接收器。无线充电接收器配合无线能量发射器实现了任意多串联锂离子电池的独立无线充电。
[0016]图1是无线充电的基本原理框图，无线充电器主要包含两部分:一部分是能量发射器3，也叫充电板，另一部分是无线充电接收器4。能量发射器3与无线充电接收器4以磁耦合的方式传递能量，接收线圈2通过改变其从发射线圈1的看入负载以引起发射线圈1中电流的变化，这种变化被充电板3中的处理器检测和“理解”，从而实现了充电板3和无线充电接收器4之间的通信，无线充电接收器4通过检测电池的状况以及接收到的能量的状况反馈给充电板3数据包以调节能量发射器3发射的能量，充电器整体构成了反馈，其通信协议采用了 Qi无线充电通讯协议。
[0017]如图2和图3所示，本实用新型包括多个相互串联的无线充电接收器单元，每个无线充电接收器单元包括控制芯片、谐振电路、整流电路、电压电流调节电路、电池管理电路和串联接□电路。控制芯片分别与谐振电路、整流电路、电压电流调节电路、电池管理电路和串联接口电路电连接；串联接口电路包括P沟道增强型场效应管和串联接口。串联接口包括串联接口正极和串联接口负极；串联接口正极为P沟道增强型M0S管的漏极引出的一端，串联接口负极为无线充电接收器单元的接地端；P沟道增强型场效应管的栅极与控制芯片电压输出端电连接，其源极与电源的正极电连接。每个无线充电接收器单元串联接口的负极依次与下一个无线充电接收器单元串联接口的正极电连接。
[0018]控制芯片采用了德州仪器TI的BQ51050B芯片，并配合必要外围电路实现了整流、输出电压电流调节、电池管理、发射与接收通信、充电指示等功能。电池管理包括充电保护电路、充电电路、电量检测电路；充电保护电路正极与控制芯片TS-CTRL端电连接，串接电阻R2后接地；充电电路一端即电池正极，与控制芯片的充电端OUT接口电连接，并接在电池两端的电容C6和C7给充电电源滤波，充电电路另一端接地；电量检测电路一端与控制芯片F0D端电连接，并接电阻R6和电容C17后，电容C17 —端串接电阻R4后与控制芯片电压输出端RECT电连接，另一端接地。还包括充电指示电路，充电指示电路一端与控制芯片电压输出端RECT电连接，并串接有LED灯LED1和电阻R1，另一端与控制芯片CHG端电连接。谐振电路包括接收线圈2和并联的三个电容Cl、C2和C3，谐振电路与整流电路电连接；整流电路包括与控制芯片C0M1引脚串接的电容C8，和CLMP1引脚串接的电容C9，和B00T1引脚串接的电容C10，和并接在AC1和AC2两端的并联电容C4和C5，以及分别串接在引脚B00T2、引脚CLMP2和引脚COM2的电容Cll、C12和C13。
[0019]图3中P+、P-为负载接线端，Q1为低导通内阻P沟道增强型M0S管，BT1为电池。当电池处于非充电状态下时，Q1的源极接至电池的正极，Q1的栅极接R4，R6接至电池的负极，栅极与源极间的电势差Vgs为负值，Q1导通，电池为负载供电。
[0020]当接收线圈2与充电板3发射线圈1产生的磁流发生耦合时，BQ51050B内部的同步整流器将接收线圈2的感生电压整流后送到BQ51050的RECT引脚；经过C14，C15，C16的滤波后，可为充电指示电路，整流输出电压检测电路，以及外部的扩展控制电路提供一个电源。BQ51050B依据电池状态(电池电压水平以及充电电流的大小)分别工作在三个不同的模式:预充电模式，丨旦流快速充电模式，丨旦压充电模式，充电完成模式。不管处于哪种充电模式，RECT引脚的电位都比OUT引脚的电位高，所以只要在充电模式下Q1的源极被RECT引脚输出的电位拉高，栅极与源极间的电势差Vgs为正值，Q1截断，此时Q1的源极与漏极之间的内阻非常大，负载相当于被断开，从而确保了电池的正常充电。
[0021]BQ51050B的CHG引脚为漏极开路输出。当电池未被充满电时，CHG引脚输出低电平，小灯LED1点亮；充满电时CHG引脚输出高电平，小灯熄灭。
[0022]C6，C7为容量、形状不同的电容给OUT引脚输出的充电电源滤波，F0D引脚是输入引脚，连接R4，R6，目的是为了测量整流输出的电量；IUM引脚接R5，是编程配置引脚，设置电池快速充电模式下的充电电流。EN1/TERM引脚接R3，也是编程配置引脚，设置电池充电截止的电流的阈值，即当BQ51050B检测到充电电流很小时，就认为电池充满电了，从恒压充电模式切换到充电完成模式。TS-CTRL引脚可接R负温度系数电阻，对充电时电池的温度进行测量以调整充电电流，确保安全充电。
[0023]图4示意了两电池串联使用独立充电的情形，包括第一无线充电接收器U1和第二无线充电接收器U2 ;第二无线充电接收器U2的P+接线端接第一无线充电接收器U1的P-接线端，第一无线充电接收器U1的P+接线端和第二无线充电接收器U2的P-接线端之间接负载。对于多节串联电池组的充电，只需要准备多个图3所示的单节电池无线充电接收器单元，然后依次将一个无线充电接收器单元的P+接线端连接到另一个无线充电接收器的P-接线端，最后剩下的一对P+、P_接线端接系统负载。将无线充电接收器组正对着放在充电板上面距离小于6mm即可对电池进行无线充电。
[0024]以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种串联电池组无线充电接收器，包括谐振电路和电池，其特征在于:还包括多个相互串联的无线充电接收器单元；每个无线充电接收器单元包括控制芯片、整流电路、电压电流调节电路、电池管理电路和串联接口电路；所述控制芯片分别与谐振电路、整流电路、电压电流调节电路、电池管理电路、串联接口电路和电池电连接；所述谐振电路输出端与整流电路输入端电连接；所述串联接口电路包括P沟道增强型场效应管和串联接口。2.根据权利要求1所述的串联电池组无线充电接收器，其特征在于:所述P沟道增强型场效应管的栅极与控制芯片电连接，其源极与所述电池的正极电连接。3.根据权利要求2所述的串联电池组无线充电接收器，其特征在于:所述串联接口包括串联接口正极和串联接口负极；所述串联接口正极为P沟道增强型场效应管的漏极引出的一端；所述串联接口负极为所述无线充电接收器单元的接地端。4.根据权利要求3所述的串联电池组无线充电接收器，其特征在于:所述每个无线充电接收器单元的串联接口负极依次与下一个无线充电接收器单元的串联接口正极电连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种串联电池组无线充电接收器，包括谐振电路和电池，还包括多个相互串联的无线充电接收器单元；每个无线充电接收器单元包括控制芯片、整流电路、电压电流调节电路、电池管理电路和串联接口电路。所述控制芯片分别与谐振电路、整流电路、电压电流调节电路、电池管理电路、串联接口电路和电池电连接；所述谐振电路输出端与整流电路输入端电连接；所述串联接口电路包括P沟道增强型场效应管和串联接口。本实用新型可给串联电池组无线充电，且对每个电池独立无线充电，避免了传统的串联充电方法所带来的电压均衡问题，省去了电压均衡电路，提高了充电效率。
【IPC分类】H02J7/02, H02J50/12
【公开号】CN205029407
【申请号】CN201520782318
【发明人】王硕, 隋景峰
【申请人】中国科学院自动化研究所（洛阳）机器人与智能装备创新研究院
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年10月10日