一种汽车翻盖储物盒增强EMC功能无线充电的方法和结构与流程

本发明涉及汽车部件，特别是一种汽车储物盒，尤其是汽车翻盖储物盒增强emc功能无线充电的方法和结构。

背景技术：

现有技术中，汽车中的储物盒多种多样，水平设置的储物盒一般不设置盒盖，更没有在盒盖上设置无线充电座的设计，因为打开盒盖和封闭盒盖会使被充电设备掉落，现有技术中，被充电设备多是指手机。

本专利申请人已经就在盒盖上设置无线充电座的设计申请了专利，但因充电线圈远离电路板，二者之间引线如何满足emc要求的问题，是汽车驾驶舱内要优先解决问题，因为驾驶安全一定要放到第一位的。

现有技术中缺少这样的充电线圈远离电路板，二者之间引线满足emc要求的设计，此技术有待于人们去开发。

技术实现要素：

本发明就是为了解决现有技术没有“充电线圈远离电路板，二者之间引线满足emc要求”的设计，而提出一种汽车翻盖储物盒增强emc功能无线充电的方法和结构。本方法从系统拓扑，部件架构，完整屏蔽、pcb板防电磁辐射设计全面入手，得到理想的检测结果，满足iso11451-1-2000《道路车辆.用窄带发射的电磁能量进行电子干扰.车辆试验方法》；iso11451-2-2000《道路车辆.用窄带发射的电磁能量进行电子干扰.车辆试验方法》；中国国标为gb14023-2000《车辆、机动船和由火花点火发动机驱动的装置的无线电骚扰特性的限值和测量方法》国际标准和中国标准的要求；

亦满足iso11452-1-2000《道路车辆.用窄带发射的电磁能量进行电子干扰.部件试验方法》，iso11452-2-2000《道路车辆.用窄带发射的电磁能量进行电子干扰.部件试验方法》；中国国标为gb18655-2002《用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法》国际标准和中国标准的要求。

本发明是这样实现的：

实施汽车翻盖储物盒增强emc功能无线充电的方法，包括：

第一步、首先在储物盒的主盒和副盒的顶面设置一可翻转无线充电盒盖，在该盒盖内，由上至下内置线圈、铁氧体板、反射基板，然后设置屏蔽网在盒盖中间线圈之上；所述盒盖能够垂直翻转贴在副盒的内腔一侧；

第二步、然后在储物盒底部设置一金属电路板盒，内置电路板，电路板与可翻转无线充电盒盖之间用屏蔽软线连接；

第三步、接下来将屏蔽软线的屏蔽层、金属电路板盒的壳体、屏蔽网、反射基板相连接后接地；

第四步、接下来，线圈采用多股含氧铜丝按qi无线充电发射线圈规范盘绕，在其外表面用高阻燃耐热绝缘漆涂覆，线圈的线材选用具有低电阻抗的多股含氧铜丝，要求其熔点1083℃，要求具备耐高温、易折弯曲、质地柔软，充电效率高特点；

第五步、接下来采用三氧化二铁磁性氧化物掺杂少量铜镍锌制作铁氧体板，制作工艺采用粉末冶金方法，要求其测试电阻率为102～104欧姆/米；

第六步、接下来，采用高硅铝合金制作反射基板，要求高硅铝合金密度在2.3～4.7g/cm³之间，热膨胀系数在7～20ppm/℃之间；

第七步、接下来处理屏蔽软线的电磁屏蔽：采用真空磁控溅射工艺在涤纶织物上镀金属镍，再电镀金属铜和银，构成导电织物，然后用导电织物将屏蔽软线紧密缠裹，导电织物一端搭接固定连接反射基板，另一端连接金属电路板盒壳体；

第八步、接下来，在电路板的电源入口处设置输入电解电容c588、输出电解电容c589尽量对称靠近fl1共模电感以减少线路阻抗；

设置fl1共模电感的pcb板底面为空白区，禁止放置元器件与走线；

第九步、接下来，通过设置电源一阶滤波电路pcb板覆铜布线由fl1共模电感两组线圈引脚进行分离，两线圈各自网络覆铜区相距较远，防止尖峰噪声耦合；

在退耦滤波电路中设置去耦电容c345，在轨电源调压电路中设置去耦电容c349尽量靠近电源二阶滤波电路中的l1功率电感，减少线路阻抗，提高电路滤波效率；

第十步、接下来，在电源入口处设置瞬态抑制二极管d98，位置尽量靠近连接器；并在can总线的接口处，设置单颗双通道tvs瞬态抑制二极管d3实现对can总线接口保护；

第十一步、接下来，用四只mosfet管q50～q53和一功率电感l24构成轨电源调压电路，并由主控制器u4控制四只mosfet管，用不同频率分别驱动四只mosfet管，改变功率电感充放电频率实现充电电压调整。

所述主控制器u4连接线圈调频a端电路、线圈调频b端电路、使能1通道电路、使能2通道电路、使能3通道电路、轨电流采集电路、can总线滤波电路、轨电源调压电路、轨电源峰值采样电路。

在主控制器u4的程序存储器中装载轨电压采样程序模块、轨电流采样程序模块、电源电压采样程序模块、线圈调频a端驱动程序模块、线圈调频b端驱动程序模块、使能1通道驱动程序模块、使能2通道驱动程序模块、使能3通道驱动程序模块、轨电源调压程序模块、can总线程序模块、测温程序模块、指示灯程序模块，所述各个程序模块的指令适于由主控处理器加载并执行；

线圈调频a端电路的输入端coil_pwm_hh和coil_pwm_hl连接所述主控制器u4的第48脚和第47脚；

线圈调频b端电路的输入端coil_pwm_lh和coil_pwm_ll连接所述主控制器u4的第54脚和第53脚；

使能1通道电路的输入端coil0_en连接所述主控制器u4的第49脚；

使能2通道电路的输入端coil1_en连接所述主控制器u4的第39脚；

使能3通道电路的输入端coil2_en连接所述主控制器u4的第40脚；

轨电源调压电路上的输入端dsoost_pwmh和dsoost_pwmh连接所述主控制器u4的第52脚和第51脚；

轨电源调压电路下的输入端dbuck_pwmh和dbuck_pwmh连接所述主控制器u4的第42脚和第11脚；

轨电源峰值采样电路的输入端ipeak连接轨电源调压电路的电阻r442的上端，轨电源峰值采样电路的输出端ip连接主控制器u4的第11脚。

所述轨电流采集电路的输出端input_current主控制器u4的第16脚,主控制器u4调用轨电流采样程序模块对第16脚输入的采样信号进行a/d转换。

设计制造一种汽车翻盖储物盒增强emc功能无线充电的结构，所述结构包括：

在储物盒的主盒和副盒的顶面有一可翻转无线充电盒盖，在该盒盖内，由上至下内置有线圈、铁氧体板、反射基板，一屏蔽网设置在盒盖中间线圈之上；所述盒盖能够垂直翻转贴在副盒的内腔一侧；

一金属电路板盒设置在储物盒底部，其内置电路板，电路板与可翻转无线充电盒盖之间有屏蔽软线连接；

所述屏蔽软线的屏蔽层、金属电路板盒的壳体、屏蔽网、反射基板相连接后接地。

所述线圈由多股含氧铜丝按qi无线充电发射线圈规范盘绕，在其外表面有高阻燃耐热绝缘漆涂覆层。

所述线圈的结构是具有低电阻抗的多股含氧铜丝椭圆形绕制。

所述屏蔽软线包括绝缘涤纶织物纤维层，其上充满溅射金属镍层，其外是电镀金属铜层和镀银层，构成导电织物，然后用导电织物将屏蔽软线紧密缠裹，导电织物一端搭接固定连接反射基板，另一端连接金属电路板盒壳体；

在电路板的电源入口处设置输入电解电容c588、输出电解电容c589对称靠近fl1共模电感以减少线路阻抗；

设置fl1共模电感的pcb板底面为空白区，禁止放置元器件与走线；

在靠近电源二阶滤波电路中的l1功率电感的pcb板上，设置去耦电容c345和去耦电容c349，减少线路阻抗，提高电路滤波效率；

一瞬态抑制二极管d98在电源入口靠近连接器处设置；

一双通道tvs瞬态抑制二极管d3在can总线的接口处设置，实现对can总线接口保护。

本发明的优点在于：本发明的汽车翻盖储物盒增强emc功能无线充电的方法和结构很好地解决了软线的完整屏蔽，从pcb板防电磁辐射设计全面入手，最终的产品满足了iso11451-1-2000，iso11451-2-2000，gb14023-2000，iso11452-1-2000，iso11452-2-2000，gb18655-2002国际和国内标准的要求。

附图说明

图1是本发明汽车翻盖储物盒增强emc功能无线充电的方法和结构涉及的各个部件的布置示意图；

图2是本发明汽车翻盖储物盒增强emc功能无线充电的方法和结构涉及的主控制器u4的示意图，最优选择型号wct1013；

图3是本发明汽车翻盖储物盒增强emc功能无线充电的方法和结构涉及的线圈调频a端电路、线圈调频b端电路的电原理图；

图4是本发明汽车翻盖储物盒增强emc功能无线充电的方法和结构涉及的使能1通道电路、使能2通道电路、使能3通道电路的电原理图；

图5是本发明汽车翻盖储物盒增强emc功能无线充电的方法和结构涉及的轨电流采集电路电原理图；

图6是本发明汽车翻盖储物盒增强emc功能无线充电的方法和结构涉及的电源入口保护电路电原理图、电源一阶滤波电路电原理图、电源二阶滤波电路电原理图、can总线滤波电路电原理图；

图7是本发明汽车翻盖储物盒增强emc功能无线充电的方法和结构涉及的轨电源调压电路电原理示意图；

图8是本发明汽车翻盖储物盒增强emc功能无线充电的方法和结构涉及的退耦滤波电路电原理图、轨电源峰值采样电路电原理示意图；

图9是本发明汽车翻盖储物盒增强emc功能无线充电的方法和结构涉及的金属电路板盒70的结构示意图，其中线圈接线端子74和led灯接线端子75也都采取屏蔽措施；

图10是本发明汽车翻盖储物盒增强emc功能无线充电的方法和结构涉及的程序存储器101中装载的各个程序的方框图，主暂存器103在程序作运算和数据暂存时使用。

具体实施方式

下面结合最佳实施例对本发明作进一步详细的描述。

参考图1～图10，实施汽车翻盖储物盒增强emc功能无线充电的方法包括以下步骤：

第一步、首先在储物盒的主盒3和副盒的顶面设置一可翻转无线充电盒盖2，在该盒盖内，由上至下内置线圈24、铁氧体板22、反射基板23，然后设置屏蔽网25在盒盖中间线圈之上；所述盒盖能够垂直翻转贴在副盒的内腔一侧；

第二步、然后在储物盒底部设置一金属电路板盒70，内置电路板7，电路板7与可翻转无线充电盒盖2之间用屏蔽软线741连接；

第三步、接下来将屏蔽软线741的屏蔽层、金属电路板盒70的壳体、屏蔽网25、反射基板23相连接后接地；

第四步、接下来，线圈24采用多股含氧铜丝按qi无线充电发射线圈规范盘绕，在其外表面用高阻燃耐热绝缘漆涂覆，线圈的线材选用具有低电阻抗的多股含氧铜丝，要求其熔点1083℃，要求具备耐高温、易折弯曲、质地柔软，充电效率高特点；

第五步、接下来采用三氧化二铁磁性氧化物掺杂少量铜镍锌制作铁氧体板22，制作工艺采用粉末冶金方法，要求其测试电阻率为102～104欧姆/米；

第六步、接下来，采用高硅铝合金制作反射基板23，要求高硅铝合金密度在2.3～4.7g/cm³之间，热膨胀系数在7～20ppm/℃之间；

第七步、接下来处理屏蔽软线741的电磁屏蔽：采用真空磁控溅射工艺在涤纶织物上镀金属镍，再电镀金属铜和银，构成导电织物，然后用导电织物将屏蔽软线741紧密缠裹，导电织物一端搭接固定连接反射基板23，另一端连接金属电路板盒70壳体；

第八步、接下来，在电路板7的电源入口处设置输入电解电容c588、输出电解电容c589尽量对称靠近fl1共模电感以减少线路阻抗；

设置fl1共模电感的pcb板底面为空白区，禁止放置元器件与走线；

第九步、接下来，通过设置电源一阶滤波电路pcb板覆铜布线由fl1共模电感两组线圈引脚进行分离，两线圈各自网络覆铜区相距较远，防止尖峰噪声耦合；

在退耦滤波电路中设置去耦电容c345，在轨电源调压电路中设置去耦电容c349尽量靠近电源二阶滤波电路中的l1功率电感，减少线路阻抗，提高电路滤波效率；

第十步、接下来，在电源入口处设置瞬态抑制二极管d98，位置尽量靠近连接器；并在can总线的接口处，设置单颗双通道tvs瞬态抑制二极管d3实现对can总线接口保护；

第十一步、接下来，用四只mosfet管q50～q53和一功率电感l24构成轨电源调压电路，并由主控制器u4控制四只mosfet管，用不同频率分别驱动四只mosfet管，改变功率电感充放电频率实现充电电压调整。

上述方法中，所述主控制器u4连接线圈调频a端电路、线圈调频b端电路、使能1通道电路、使能2通道电路、使能3通道电路、轨电流采集电路、can总线滤波电路、轨电源调压电路、轨电源峰值采样电路。

上述方法中，在主控制器u4的程序存储器101中装载轨电压采样程序模块1021、轨电流采样程序模块1022、电源电压采样程序模块1023、线圈调频a端驱动程序模块1024、线圈调频b端驱动程序模块1025、使能1通道驱动程序模块1026、使能2通道驱动程序模块1027、使能3通道驱动程序模块1028、轨电源调压程序模块1029、can总线程序模块1030、测温程序模块1031、指示灯程序模块1032，所述各个程序模块的指令适于由主控处理器102加载并执行。

上述方法中，线圈调频a端电路的输入端coil_pwm_hh和coil_pwm_hl连接所述主控制器u4的第48脚和第47脚。

线圈调频b端电路的输入端coil_pwm_lh和coil_pwm_ll连接所述主控制器u4的第54脚和第53脚；

使能1通道电路的输入端coil0_en连接所述主控制器u4的第49脚；

使能2通道电路的输入端coil1_en连接所述主控制器u4的第39脚；

使能3通道电路的输入端coil2_en连接所述主控制器u4的第40脚；

轨电源调压电路上的输入端dsoost_pwmh和dsoost_pwmh连接所述主控制器u4的第52脚和第51脚；

轨电源调压电路下的输入端dbuck_pwmh和dbuck_pwmh连接所述主控制器u4的第42脚和第11脚；

轨电源峰值采样电路的输入端ipeak连接轨电源调压电路的电阻r442的上端，轨电源峰值采样电路的输出端ip连接主控制器u4的第11脚。

上述方法中，所述轨电流采集电路的输出端input_current主控制器u4的第16脚，主控制器u4调用轨电流采样程序模块1022对第16脚输入的采样信号进行a/d转换。

加工制造一种汽车翻盖储物盒增强emc功能无线充电的结构，所述结构包括：

在储物盒的主盒3和副盒的顶面有一可翻转无线充电盒盖2，在该盒盖内，由上至下内置有线圈24、铁氧体板22、反射基板23，一屏蔽网25设置在盒盖中间线圈之上；所述盒盖能够垂直翻转贴在副盒的内腔一侧；

一金属电路板盒70设置在储物盒底部，其内置电路板7，电路板7与可翻转无线充电盒盖2之间有屏蔽软线741连接；

所述屏蔽软线741的屏蔽层、金属电路板盒70的壳体、屏蔽网25、反射基板23相连接后接地。

所述线圈24由多股含氧铜丝按qi无线充电发射线圈规范盘绕，在其外表面有高阻燃耐热绝缘漆涂覆层。

所述线圈24的结构是具有低电阻抗的多股含氧铜丝椭圆形绕制。

所述屏蔽软线741包括绝缘涤纶织物纤维层，其上充满溅射金属镍层，其外是电镀金属铜层和镀银层，构成导电织物，然后用导电织物将屏蔽软线741紧密缠裹，导电织物一端搭接固定连接反射基板23，另一端连接金属电路板盒70壳体；

在电路板7的电源入口处设置输入电解电容c588、输出电解电容c589对称靠近fl1共模电感以减少线路阻抗；

设置fl1共模电感的pcb板底面为空白区，禁止放置元器件与走线；

在靠近电源二阶滤波电路中的l1功率电感的pcb板上，设置去耦电容c345和去耦电容c349，减少线路阻抗，提高电路滤波效率；

一瞬态抑制二极管d98在电源入口靠近连接器处设置；

一双通道tvs瞬态抑制二极管d3在can总线的接口处设置，实现对can总线接口保护。

如图1所示，铁氧体板22采用三氧化二铁磁性氧化物掺杂少量铜镍锌制作，制作工艺采用粉末冶金方法，要求其测试电阻率为102～104欧姆/米；在100khz~10mhz的无线电频段损耗极小，是制作无线充电天线线圈的首先材料；具有饱和磁通密度低，磁导率低，居里温度低特点。

反射基板23采用高硅铝合金制作，要求高硅铝合金密度在2.3～4.7g/cm³之间，热膨胀系数在7～20ppm/℃之间；是硅与铝组合二元合金，是一种金属基热管理复合材料，高硅铝合金材料能够保持硅和铝各自的优异性能，具备质量轻盈即坚硬，还具有热导性能好。常用于便携式电气设备、飞机、航空航天、空间技术应用。提高硅含量可使合金材料的密度及热膨胀系数显著降低。

线圈24的用材要求其熔点1083℃，要求具备耐高温、易折弯曲、质地柔软，充电效率高特点。

本发明的导电织物，金属镀层附着力强，不易脱落，具有质地柔软、导电性强、耐震动磨损等特性。

本发明对应mwct101x系列无线充电芯片，采用单颗8mhz晶体偕振器，采用优良的布局对应电磁辐射问题。

由于通常应用晶振为高频振荡器，如果布局不好易产生emc超限问题。按孤岛布局方式采用gnd网络对晶振进行包裹铺铜。4层板只在gnd层进行单点式gnd网络铺铜连接，2层板只在top层进行单点式gnd网络铺铜连接。

本发明不使用专业调压芯片，而应用4颗mosfet+1颗电感分立元器件构建调压电路，在布局设计采用了仿孤岛设计，在满足电流温升需求的同时收缩了输入端与输出端铺铜宽度，抑制电磁辐射限度，并且符合qi充电标准。

本发明采用mp4560开关稳压dc-dc芯片解决方案，将输入的车载电源稳压至5v用于驱动mosfet栅极、充电线圈模拟ping金属异物检测、驱动can总线。

本发明采用mp4560开关稳压芯片支持3.8v~55v宽输入电压范围，既能满足9v~16v乘用车（轿车）电压标准，又能满足16v~32v商用车及卡车电压标准。

在布局设计采用了仿孤岛设计，在满足电流温升需求的同时收缩了输入端与输出端铺铜宽度，抑制电磁辐射限度，满足emc要求。利用分立元器件构建调压电路，极大降低了bom成本。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式和应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。