[發明專利]雙回路電池充電系統

在審

• 申請號: 201811568019.0
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN111431251A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 江艷;李學初;卿健
• 申請（專利權）人: 恩智浦有限公司
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02J7/04;H02J50/10;H02J5/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 張小穩

本公開涉及雙回路電池充電系統。無線電池充電系統包括：涓流電力裝置(例如，FET)，生成用于對電池充電的涓流充電電流；以及涓流充電調節器，控制涓流電力裝置。快速電力裝置生成用于對電池充電的快速充電電流，其中快速充電電流大于涓流充電電流。快速充電調節器控制快速電力裝置。數字控制模塊生成涓流充電碼字以控制涓流充電調節器和快速充電碼字以控制快速充電調節器。每個充電調節器具有基于來自數字控制模塊的碼字生成鏡像電流信號的可編程電流鏡。數字控制模塊指示充電調節器來控制電力裝置在涓流充電模式、快速充電模式以及這些模式之間的轉變下進行操作。

技術領域

本發明總體地涉及電池充電系統，并且更具體地說，涉及無線電池充電系統。

背景技術

圖1是用于對電池160充電的傳統無線電池充電系統100的簡化框圖。無線電池充電系統100具有電力發送器(TX)110和電力接收器(RX)130。TX 110包括發送器112、TX匹配網絡114和TX電感器線圈116，而RX 130包括RX電感器線圈132、RX匹配網絡134、整流器(即，AC至DC轉換器)136、電力FET(場效應晶體管)138、充電調節器140和通信收發器142。匹配網絡114和134被設計成確保TX 110的輸出阻抗與RX 130的輸入阻抗匹配。TX和RX電感器線圈116和132形成感應接口120用于無線地(即，磁性地)將電力從TX 110傳輸到RX 130以及在TX和RX 110和130之間無線地傳輸通信信號。

電力發送器112經由TX匹配網絡114將AC電力信號113施加到TX電感器線圈116。TX電感器線圈116中的AC電力信號在RX電感器線圈132中感應出AC電力信號，該AC電力信號經由RX匹配網絡134作為AC電力信號135被施加到整流器136。整流器136對AC電力信號135進行整流以產生施加到電力FET 138的DC電力信號VRECT，電力FET 138由充電調節器140控制。

通信收發器142經由感應接口120向TX 110發送輸出通信信號和從TX 110接收輸入通信信號。

電力FET 138提供充電電流ICHG以將電池160充電到期望的經調節電壓電平VREG。充電調節器140基于在抽頭144處采樣的充電電流ICHG的一部分和電池電壓VBAT的測量來接通和關斷電力FET 138。另外，充電調節器140監測VRECT、VBAT和ICHG，并指示通信收發器142發送通信信號以指示TX 110根據需要增大或降低電力傳輸電平以控制電池160的充電。

圖2是示出針對特定電池充電曲線根據時間的充電電流ICHG和電池電壓VBAT的時序圖。如本領域中已知的，使用兩種不同電平的充電電流對電池充電：相對低的涓流充電電流(例如，40mA)和相對高的快速充電電流(例如，160mA)，其中出于安全原因，當電池電壓低于指定的閾值電壓V_TRK時施加涓流充電電流，并且當電池電壓高于V_TRK時施加快速充電電流。

在時間t0，電池電壓VBAT低于閾值電壓V_TRK。這樣，充電調節器140控制電力FET138以產生等于涓流充電電流的充電電流ICHG。從時間t0到時間t1，隨著電池電壓VBAT上升到V_TRK，涓流充電電流被施加到電池160。

在時間t1，當VBAT超過V_TRK時，充電調節器140控制電力FET 138以產生等于快速充電電流的充電電流ICHG。從時間t1到時間t2，隨著電池電壓VBAT一直上升到其經調節電壓VREG，快速充電電流被施加到電池160。

在時間t2，當VBAT已經達到VREG時，充電調節器140控制電力FET 138以將充電電流ICHG逐漸降低到時間t3處的低于涓流充電電流的電平。在時間t3，在電池160被完全充電并且充電電流ICHG處于足夠低的電平的情況下，充電調節器140關斷電力FET 138。