本发明涉及了一种充电系统及无线充电方法，且特别涉及一种适用于电池特性的无线充电系统及无线充电的控制方法，属于无线充电领域。
背景技术
现有的充电的方式包括接触式充电和无线式非接触充电。非接触式充电具有操作方便，安全，简单，无接触磨损、无直接电气连接等优点，同时无需人工操作，具有广阔的应用前景。
目前蓄电池最常用的充电方法是恒流恒压充电：第一阶段以恒定电流充电；当电压达到预定值时转入第二阶段进行恒压充电，此时电流逐渐减小；当充电电流达到下降到零时，蓄电池完全充满。
大多数单级电路实现恒压恒流充电可采取两种方式：一，在整个充电阶段采用移相范围较大的移相控制，但多数区域移相角较大；二，采用开关切换拓扑的方式在不同阶段采用不同的拓扑充电。以上方法带来了电路损耗的增加及控制系统的更趋复杂。因此，本发明提出了一种新思路，能够有效解决上述问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高输出功率因数，同时实现恒流、恒压稳定输出的无线充电系统，同时给出了一种能达到该目的的无线充电的控制方法。
为实现前述目的，本发明采用如下技术方案：
一种适用于电池特性的恒流、恒压无线充电系统，包括直流电源、逆变模块、松散耦合变压器、副边补偿拓扑、整流模块、负载电池和dsp信号发生器，所述直流电源连接逆变模块提供直流输入电压，所述逆变模块经pwm信号触发产生高频交变电压，逆变模块连接松散耦合变压器，所述整流模块将松散耦合变压器输出端的电流整流滤波得到直流电流信号用于负载电池充电，
所述松散耦合变压器的接收端包括两个独立的接收线圈，所述的两个接收线圈分别连接一个补偿拓扑，其中一个串联，另一个并联，两个补偿拓扑组成所述的副边补偿拓扑，且两个接收线圈连同补偿拓扑构成的lc回路分别设计在不同的谐振频率。
优选的，所述松散耦合变压器包括磁芯、发射线圈、接收线圈；所述的发射线圈为一个，接收线圈为两个；发射线圈为螺线管绕制方式，发射线圈绕制在条状磁芯上；接受线圈为平面绕制方式，两个接收线圈之间有屏蔽层，互相解耦；绕制在同一平面磁芯上的两个接受线圈匝数相差在2倍以上。
本发明公开了一种所述系统的恒流、恒压无线充电方法，
直流电源连接逆变模块提供直流输入电压，逆变模块经pwm信号触发产生高频交变电压，逆变模块连接松散耦合变压器提供交流输入，
整流模块将松散耦合变压器输出端的电流整流滤波得到直流电流信号用于负载电池充电，
通过采样得到负载电池的电压电流信号，判断系统需要处于恒流还是恒压充电阶段，并根据设计的谐振频率点，由dsp信号发生器的逻辑运算模块得到占空比和频率信号，将其输入到dsp信号发生器，使之输出相应的pwm控制信号，实现原边工作频率的切换。
优选的，所述系统先以恒定电流充电；当电压达到预定值时再进行恒压充电，此时电流逐渐减小；当充电电流达到下降到零时，电池充满。
优选的，当需要进行恒流充电时，原边工作频率切换为低频，使具有串联补偿拓扑的接收线圈工作，负载进行恒流充电；
当需要进行恒压充电时，原边工作频率切换为高频，使具有并联补偿拓扑的接收线圈工作，负载进行恒压充电。
优选的，所述的两个接收线圈连同补偿拓扑设计为不同的谐振频率，且谐振频率差别在10倍以上。
与现有技术相比，本发明具有的优点是：
本发明无需额外dc-dc变换，减少电路体积及损耗；系统可实现零电压开关，效率高；不会引起频率分裂等现象；控制系统简单，易操作。
附图说明
图1为本发明无线充电系统的示意图。
图2为本发明松散耦合变压器的示意图。
图3为本发明无线充电的控制方法的过程示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行详细说明。
图1为本发明无线充电系统的示意图。如图1所示，无线充电装置包括直流电源①、逆变模块②、松散耦合变压器③、副边补偿拓扑④、整流模块⑤、电池⑥、dsp信号发生器⑦。
逆变模块②由4个开关管构成，将直流信号转换为高频交流信号。单个整流模块⑤由4个不控二极管构成，将交流信号转换为直流信号，向负载供电。每个接收线圈连同补偿拓扑分别连接一个整流模块，共有两个整流模块。
直流电源①连接逆变模块②提供直流输入电压，所述逆变模块②经pwm信号触发产生高频交变电压，连接松散耦合变压器③提供交流电源信号，所述整流模块⑤将松散耦合变压器输出端的电流整流滤波得到直流电流信号用于电池⑥充电。同时，直流信号输入到dsp信号发生器⑦中，调节无线充电的工作频率。
进一步的，副边补偿拓扑将两种具有恒流、恒压输出特性的拓扑整合在一个电路，所述的两个接收线圈分别连接一个补偿拓扑，其中一个串联，另一个并联，两个补偿拓扑组成所述的副边补偿拓扑，且两个接收线圈连同补偿拓扑构成的lc回路分别设计在不同的谐振频率。通过控制切换原边的工作频率使电路达到恒流、恒压的输出特性。
进一步的，如图2所示，所述松散耦合变压器③包括磁芯、发射端和接收端。发射端由单个线圈构成，接收端由两个独立的线圈连同补偿拓扑组成。接收端的两个线圈连同补偿拓扑设计为不同的谐振频率。发射线圈为螺线管绕制方式，发射线圈绕制在条状磁芯上；接受线圈为平面绕制方式，两个接收线圈之间有屏蔽层，互相解耦；绕制在同一平面磁芯上的两个接受线圈匝数相差在2倍以上。
本发明还提供了一种无线充电方法或者说是无线充电的控制方法，通过采样得到负载端的电流、电压信号，经过dsp的捕获模块输入dsp逻辑运算模块,判断系统处于恒压还是恒流模式，并根据设计的谐振频率点，由dsp信号发生器输出pwm控制信号，实现原边工作频率的切换。具体如图3所示：
第一步骤，逻辑运算模块控制第一阶段以恒定电流充电；
第二步骤，检测整流模块输出电压、电流信号；
第三步骤，判断整流模块输出电压是否达到预定值。若达到预定值，进入第四步骤；若未达到预定值，继续第一步骤；
第四步骤，进行恒压充电；
第五步骤，判断电池是否充满。若充满，进入第六步骤；若未充满，继续第四步骤；
第六步骤，充电结束。
具体的充电流程为：直流电源连接逆变模块提供直流输入电压，逆变模块经pwm信号触发产生高频交变电压，逆变模块连接松散耦合变压器提供交流输入，
整流模块将松散耦合变压器输出端的电流整流滤波得到直流电流信号用于负载电池充电，
通过采样得到负载电池的电压电流信号，判断系统需要处于恒流还是恒压充电阶段，并根据设计的谐振频率点，由dsp信号发生器的逻辑运算模块得到占空比和频率信号，将其输入到dsp信号发生器，使之输出相应的pwm控制信号，实现原边工作频率的切换。
系统先以恒定电流充电；当电压达到预定值时再进行恒压充电，此时电流逐渐减小；当充电电流达到下降到零时，电池充满。
当需要进行恒流充电时，原边工作频率切换为低频，使具有串联补偿拓扑的接收线圈工作，负载进行恒流充电；
当需要进行恒压充电时，原边工作频率切换为高频，使具有并联补偿拓扑的接收线圈工作，负载进行恒压充电。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。