一种无线充电系统发射端及车载充电机的制作方法

1.本实用新型涉及无线充电系统，特别是一种无线充电系统发射端及车载充电机。

背景技术：

2.当前，我国经济发展进入新常态，产业结构优化明显加快，能源消费增速放缓，资源性、高耗能、高排放产业发展逐渐衰减。但必须清醒认识到，随着工业化、城镇化进程加快和消费结构持续升级，我国能源需求刚性增长，资源环境问题仍是制约我国经济社会发展的瓶颈之一，节能减排依然形势严峻、任务艰巨。在当前形势下发展新能源经济已迫在眉睫，近几年国家大力发展电动汽车产业，使得我们电动汽车产业实现弯道超车，销量世界领先；然而电动汽车发展迅猛的同时，也存在诸多的问题，其中有线充电慢，还需要插拔充电，操作麻烦等问题，无线充电取消了充电的束缚，能够实现自动泊车充电不需要人为操作，极大的方便用户，但无线充电系统相较于传统的有线充电系统，emi干扰更强，emi滤波器更难设计。
3.因此，如何设计一种无线充电系统发射端及车载充电机，能达到更好的emi滤波效果，是业界亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

4.针对现有技术中，无线充电系统的emi滤波器难以设计，本实用新型提出了一种无线充电系统发射端及车载充电机。
5.本实用新型的技术方案为，提出了一种无线充电系统发射端，包括与电网连接的输入滤波单元、依次连接于所述输入滤波单元的输出端的功率因数矫正单元和逆变单元、以及与发射线圈连接的输出滤波单元。
6.进一步，所述输入滤波单元包括与电网连接的第一输入滤波单元，所述第一输入滤波单元包括共模电感lm1，所述共模电感lm1包括匝数相同的第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈，且所述第一线圈和所述第二线圈的线径为第三线圈和第四线圈的两倍。
7.进一步，所述第一输入滤波单元包括连接于所述共模电感lm1输入侧的电容cy1、电容cy2、电容cy3、电容cy4、电容cx1、电容cx2、电容cx3；
8.所述第一线圈的输入端连接到电网的输入l1、所述第二线圈的输入端连接到电网的零线n、所述第三线圈的输入端连接到电网的输入l2、所述第四线圈的输入端连接到电网的输入l3，所述电容cy1一端连接到所述第一线圈的输入端与输入l1之间、另一端接地，所述电容cy2一端连接到所述第二线圈的输入端与零线n之间、另一端接地，所述电容cy3一端连接到所述第三线圈的输入端与输入l2之间、另一端接地，所述电容cy4一端连接到所述第四线圈的输入端与输入l3之间、另一端接地，所述电容cx1一端连接到所述第一线圈的输入端、另一端连接到所述第四线圈的输入端，所述电容cx2一端连接到所述第二线圈的输入端、另一端连接到所述第四线圈的输入端，所述电容cx3一端连接到所述第三线圈的输入端、另一端连接到所述第四线圈的输入端。
9.进一步，所述第一输入滤波单元还包括连接于所述共模电感lm1输出侧的电容cy5、电容cy6、电容cy7、电容cy8、电容cx4、电容cx5、电容cx6；
10.所述电容cy5一端连接到所述第一线圈的输出端、另一端接地，所述电容cy6一端连接到所述第二线圈的输出端、另一端接地，所述电容cy7一端连接到所述第三线圈的输出端、另一端接地，所述电容cy8一端连接到所述第四线圈的输出端、另一端接地，所述电容cx4一端连接到所述第一线圈的输出端、另一端连接到所述第四线圈的输出端，所述电容cx5一端连接到所述第二线圈的输出端、另一端连接到所述第四线圈的输出端，所述电容cx6一端连接到所述第三线圈的输出端、另一端连接到所述第四线圈的输出端。
11.进一步，所述输入滤波单元还包括连接于所述第一输入滤波单元输出端的第二输入滤波单元，所述第二输入滤波单元的输出端与所述功率因数矫正单元连接，所述第二输入滤波单元包括共模电感lm2，所述共模电感lm2的结构与所述共模电感lm1的结构完全一致，且所述第二输入滤波单元的电路拓扑与所第一输入滤波单元的电路拓扑完全一致。
12.进一步，所述第一输入滤波单元还包括一用于承载所述共模电感lm1的安装盘，所述共模电感lm1安装于所述安装盘的一个端面，在所述安装盘的另一端面设有多个定位柱，所述第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈通过所述定位柱走线与电网和所述功率因数矫正单元连接。
13.进一步，所述电容cy1、电容cy2、电容cy3、电容cy4、电容cy5、电容cy6、电容cy7、电容cy8、电容cx1、电容cx2、电容cx3、电容cx4、电容cx5、电容cx6均设于所述定位柱背向所述安装盘的一端。
14.进一步，所述输出滤波单元包括变压器t1、共模电感lm3；
15.所述变压器t1的初级侧的第一端串联共模电感lm3的第一线圈后连接到所述逆变单元的第一输出端，所述变压器t1的初级侧的第二端串联共模电感lm3的第二线圈后连接到所述逆变单元的第二输出端，所述变压器t1的次级侧的第一端和第二端与所述发射线圈连接。
16.进一步，所述输出滤波单元还包括电容cy9、电容cy10、电容cy11、电容cy12；
17.所述电容cy9的一端连接到所述共模电感lm3的第一线圈与所述变压器t1的初级侧之间、另一端接地，所述电容cy10的一端连接到所述共模电感lm3的第二线圈与所述变压器t1的初级侧之间、另一端接地，所述电容cy11的一端连接到所述变压器t1的次级侧的第一端与发射线圈之间、另一端接地，所述电容cy12的一端连接到所述变压器t1的次级侧的第二端与发射线圈之间、另一端接地。
18.本实用新型还提出了一种车载充电机，所述车载充电机具有上述无线充电系统发射端。
19.与现有技术相比，本实用新型至少具有如下有益效果：
20.本实用新型在无线充电系统发射端提供了新的输入emi滤波设计使得emi滤波效果更好，还能够缩小输入emi滤波器体积，使得空间利用率更高，另外输出滤波单元的设计能够很好抑制inv高频开关干扰经过功率传输线缆向空间辐射，同时也能够抑制emi干扰传递到输入侧。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本实用新型无线充电发射端的系统框图；
23.图2为本实用新型第一输入滤波单元的连接示意图；
24.图3为本实用新型共模电感lm1的俯视图；
25.图4为本实用新型共模电感lm1的底视图；
26.图5为本实用新型共模电感lm1的侧视图；
27.图6为本实用新型共模电感lm1的正视图；
28.图7为本实用新型输出滤波单元的连接示意图；
29.其中，1为安装盘、2为共模电感lm1、3为定位柱、4为电容。
具体实施方式
30.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
31.由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本实用新型的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本实用新型的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。
32.下面结合附图以及实施例对本实用新型的原理及结构进行详细说明。
33.无线充电取消了充电的束缚，能够实现自动泊车充电不需要人为操作，极大的方便用户，但无线充电系统相较于传统的有线充电系统，emi干扰更强，emi滤波器更难设计。本实用新型的思路在于，提出一种新的输入emi滤波设计使得emi滤波效果更好，并通过共模电感结构的设计缩小emi滤波器体积，提高空间利用率。
34.请参见图1，本实用新型提出的无线充电系统发射端，包括与电网连接的输入滤波单元、依次连接于输入滤波单元输出端的功率因数矫正单元和逆变单元、以及与发射线圈连接的输出滤波单元。其中，输入滤波单元具有第一输入滤波单元和第二输入滤波单元，其分别作为图1中的第一级滤波和第二级滤波，功率因数矫正单元作为图1中的pfc模块，逆变单元作为图1中的inv模块，输出滤波单元连接在inv模块的输出端，用于对传输给发射线圈的信号进行滤波处理，在工作时，经电网传输的信号能够经过输入滤波单元进行第一级滤波和第二级滤波，然后在传输给发射线圈时，经过输出滤波单元进行再次滤波，大大提高了emi滤波效果。
35.其中，第一输入滤波单元包括共模电感lm1，其共模电感lm1包括匝数相同的第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈，且第一线圈、第二线圈的线径为第三线圈和第四线圈的两倍。具体的，请参见图3及图4，其第一线圈的输入端为连接端a1、输出端为连接端a2，第
二线圈的输入端为连接端b1、输出端为连接端b2，第三线圈的输入端为连接端c1、输出端为连接端c2，第四线圈的输入端为连接端d1、输出端为连接端d2，其电网的输入l1连接到第一线圈、电网的输入l2连接到第三线圈、电网的输入l3连接到第四线圈、电网的零线n连接到第二线圈，通过设置第一线圈、第二线圈的线径为第三线圈和第四线圈的两倍，使电网输入为三相时，流过输入l1、输入l2、输入l3、零线n的电流分别为i1、i2、i3、0，输入电网为单相时，流过输入l1、输入l2、输入l3、零线n的电流分别为2i1、0、0、2i2，通过该设计，使得本实用新型能够同时兼容三相电网和单相电网使用，提高了本实用新型的通用性。
36.第一输入滤波单元的四个线圈的输入端均连接到电网，输出端用于与第二输入滤波单元连接，为达到更好的滤波效果，本实用新型在共模电感lm1的四个线圈两侧设有多个滤波电容。
37.请参见图2，第一输入滤波单元包括有连接在共模电感lm1输入侧的电容cy1、电容cy2、电容cy3、电容cy4、电容cx1、电容cx2、电容cx3；
38.其中，第一线圈的输入端连接到电网的输入l1、第二线圈的输入端连接到电网的零线n、第三线圈的输入端连接到电网的输入l2、第四线圈的输入端连接到电网的输入l3，电容cy1一端连接到第一线圈的输入端与输入l1之间、另一端接地，电容cy2一端连接到第二线圈的输入端与零线n之间、另一端接地，电容cy3一端连接到第三线圈的输入端与输入l2之间、另一端接地，电容cy4一端连接到第四线圈的输入端与输入l3之间、另一端接地，电容cx1一端连接到第一线圈的输入端、另一端连接到第四线圈的输入端，电容cx2一端连接到第二线圈的输入端、另一端连接到第四线圈的输入端，电容cx3一端连接到第三线圈的输入端、另一端连接到第四线圈的输入端。
39.进一步的，第一输入滤波单元还包括连接于共模电感lm1输出侧的电容cy5、电容cy6、电容cy7、电容cy8、电容cx4、电容cx5、电容cx6；
40.其中，电容cy5一端连接到第一线圈的输出端、另一端接地，电容cy6一端连接到第二线圈的输出端、另一端接地，电容cy7一端连接到第三线圈的输出端、另一端接地，电容cy8一端连接到第四线圈的输出端、另一端接地，电容cx4一端连接到第一线圈的输出端、另一端连接到第四线圈的输出端，电容cx5一端连接到第二线圈的输出端、另一端连接到第四线圈的输出端，电容cx6一端连接到第三线圈的输出端、另一端连接到第四线圈的输出端。
41.其中电容cx1、电容cx2、电容cx3、电容cx4、电容cx5、电容cx6作为x电容，用于滤除共模电感lm1两侧的差模干扰，电容cy1、电容cy2、电容cy3、电容cy4、电容cy5、电容cy6、电容cy7、电容cy8作为y电容，用于滤除共模电感lm1两侧的共模干扰，通过电容cy1、电容cy2、电容cy3、电容cy4、电容cy5、电容cy6、电容cy7、电容cy8、电容cx1、电容cx2、电容cx3、电容cx4、电容cx5、电容cx6的设计，大大提高了本实用新型emi滤波效果。
42.请参见图1，输入滤波单元还包括连接在第一输入滤波单元输出端的第二输入滤波单元，第二输入滤波单元的输出端与功率因数矫正单元连接，第二输入滤波单元包括共模电感lm2，共模电感lm2的结构与共模电感lm1的结构完全一致，且第二输入滤波单元的电路拓扑与所第一输入滤波单元的电路拓扑完全一致，能够进一步提高本实用新型的emi滤波效果。
43.请参见图3至图6，第一输入滤波单元还包括一用于承载共模电感lm1的安装盘1，共模电感lm1(2)安装于安装盘1的一个端面，在安装盘1的另一端面设有多个定位柱3，第一
线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈通过定位柱3走线与电网和功率因数矫正单元连接。其电容cy1、电容cy2、电容cy3、电容cy4、电容cy5、电容cy6、电容cy7、电容cy8、电容cx1、电容cx2、电容cx3、电容cx4、电容cx5、电容cx6均设于定位柱3背向安装盘1的一端。
44.本实用新型通过该设计方式，能够减小共模电感、以及第一输入滤波单元的体积，提高空间利用率。
45.请参见图7，本实用新型提出的输出滤波单元包括变压器t1、共模电感lm3；变压器t1的初级侧的第一端串联共模电感lm3的第一线圈后连接到逆变单元的第一输出端，变压器t1的初级侧的第二端串联共模电感lm3的第二线圈后连接到逆变单元的第二输出端，变压器t1的次级侧的第一端和第二端与发射线圈连接。
46.进一步的，输出滤波单元还包括电容cy9、电容cy10、电容cy11、电容cy12；
47.电容cy9的一端连接到共模电感lm3的第一线圈与变压器t1的初级侧之间、另一端接地，电容cy10的一端连接到共模电感lm3的第二线圈与变压器t1的初级侧之间、另一端接地，电容cy11的一端连接到变压器t1的次级侧的第一端与发射线圈之间、另一端接地，电容cy12的一端连接到变压器t1的次级侧的第二端与发射线圈之间、另一端接地。
48.其中，电容cy9、电容cy10、电容cy11、电容cy12均作为y电容，用于和共模电感lm3以及变压器t1一同形成共模滤波。
49.本实用新型还提出了一种车载充电机，其具有上述无线充电系统发射端。
50.与现有技术相比，本实用新型在无线充电系统发射端提供了新的输入emi滤波设计使得emi滤波效果更好，还能够缩小输入emi滤波器体积，使得空间利用率更高，另外输出滤波单元的设计能够很好抑制inv高频开关干扰经过功率传输线缆向空间辐射，同时也能够抑制emi干扰传递到输入侧。
51.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种无线充电系统发射端，其特征在于，包括与电网连接的输入滤波单元、依次连接于所述输入滤波单元的输出端的功率因数矫正单元和逆变单元、以及与发射线圈连接的输出滤波单元。2.根据权利要求1所述的无线充电系统发射端，其特征在于，所述输入滤波单元包括与电网连接的第一输入滤波单元，所述第一输入滤波单元包括共模电感lm1，所述共模电感lm1包括匝数相同的第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈，且所述第一线圈和所述第二线圈的线径为第三线圈和第四线圈的两倍。3.根据权利要求2所述的无线充电系统发射端，其特征在于，所述第一输入滤波单元包括连接于所述共模电感lm1输入侧的电容cy1、电容cy2、电容cy3、电容cy4、电容cx1、电容cx2、电容cx3；所述第一线圈的输入端连接到电网的输入l1、所述第二线圈的输入端连接到电网的零线n、所述第三线圈的输入端连接到电网的输入l2、所述第四线圈的输入端连接到电网的输入l3，所述电容cy1一端连接到所述第一线圈的输入端与输入l1之间、另一端接地，所述电容cy2一端连接到所述第二线圈的输入端与零线n之间、另一端接地，所述电容cy3一端连接到所述第三线圈的输入端与输入l2之间、另一端接地，所述电容cy4一端连接到所述第四线圈的输入端与输入l3之间、另一端接地，所述电容cx1一端连接到所述第一线圈的输入端、另一端连接到所述第四线圈的输入端，所述电容cx2一端连接到所述第二线圈的输入端、另一端连接到所述第四线圈的输入端，所述电容cx3一端连接到所述第三线圈的输入端、另一端连接到所述第四线圈的输入端。4.根据权利要求3所述的无线充电系统发射端，其特征在于，所述第一输入滤波单元还包括连接于所述共模电感lm1输出侧的电容cy5、电容cy6、电容cy7、电容cy8、电容cx4、电容cx5、电容cx6；所述电容cy5一端连接到所述第一线圈的输出端、另一端接地，所述电容cy6一端连接到所述第二线圈的输出端、另一端接地，所述电容cy7一端连接到所述第三线圈的输出端、另一端接地，所述电容cy8一端连接到所述第四线圈的输出端、另一端接地，所述电容cx4一端连接到所述第一线圈的输出端、另一端连接到所述第四线圈的输出端，所述电容cx5一端连接到所述第二线圈的输出端、另一端连接到所述第四线圈的输出端，所述电容cx6一端连接到所述第三线圈的输出端、另一端连接到所述第四线圈的输出端。5.根据权利要求4所述的无线充电系统发射端，其特征在于，所述输入滤波单元还包括连接于所述第一输入滤波单元输出端的第二输入滤波单元，所述第二输入滤波单元的输出端与所述功率因数矫正单元连接，所述第二输入滤波单元包括共模电感lm2，所述共模电感lm2的结构与所述共模电感lm1的结构完全一致，且所述第二输入滤波单元的电路拓扑与所第一输入滤波单元的电路拓扑完全一致。6.根据权利要求4所述的无线充电系统发射端，其特征在于，所述第一输入滤波单元还包括一用于承载所述共模电感lm1的安装盘，所述共模电感lm1安装于所述安装盘的一个端面，在所述安装盘的另一端面设有多个定位柱，所述第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈通过所述定位柱走线与电网和所述功率因数矫正单元连接。7.根据权利要求6所述的无线充电系统发射端，其特征在于，所述电容cy1、电容cy2、电容cy3、电容cy4、电容cy5、电容cy6、电容cy7、电容cy8、电容cx1、电容cx2、电容cx3、电容
cx4、电容cx5、电容cx6均设于所述定位柱背向所述安装盘的一端。8.根据权利要求1所述的无线充电系统发射端，其特征在于，所述输出滤波单元包括变压器t1、共模电感lm3；所述变压器t1的初级侧的第一端串联共模电感lm3的第一线圈后连接到所述逆变单元的第一输出端，所述变压器t1的初级侧的第二端串联共模电感lm3的第二线圈后连接到所述逆变单元的第二输出端，所述变压器t1的次级侧的第一端和第二端与所述发射线圈连接。9.根据权利要求8所述的无线充电系统发射端，其特征在于，所述输出滤波单元还包括电容cy9、电容cy10、电容cy11、电容cy12；所述电容cy9的一端连接到所述共模电感lm3的第一线圈与所述变压器t1的初级侧之间、另一端接地，所述电容cy10的一端连接到所述共模电感lm3的第二线圈与所述变压器t1的初级侧之间、另一端接地，所述电容cy11的一端连接到所述变压器t1的次级侧的第一端与发射线圈之间、另一端接地，所述电容cy12的一端连接到所述变压器t1的次级侧的第二端与发射线圈之间、另一端接地。10.车载充电机，其特征在于，所述车载充电机具有如权利要求1至9任意一项权利要求所述的无线充电系统发射端。

技术总结

本实用新型公开了一种无线充电系统发射端及车载充电机，所述无线充电系统发射端包括与电网连接的输入滤波单元、依次连接于所述输入滤波单元的输出端的功率因数矫正单元和逆变单元、以及与发射线圈连接的输出滤波单元。与现有技术相比，本实用新型提供了新的输入EMI滤波设计，使EMI滤波效果更好，还能缩小输入EMI滤波器体积，使空间利用率更高。使空间利用率更高。使空间利用率更高。

技术研发人员：

冯颖盈 姚顺 吴炎亮

受保护的技术使用者：

深圳威迈斯新能源股份有限公司

技术研发日：

2022.06.16

技术公布日：

2022/12/12