[發(fā)明專利]具有多負(fù)載頻率適應(yīng)性的無(wú)線充電系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410437036.6
• 申請(qǐng)日: 2014-08-29
• 公開（公告）號(hào): CN104218640A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶成軒;王麗芳;廖承林;郭彥杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院電工研究所
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00;H02J17/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 關(guān)玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無(wú)線充電裝置。

背景技術(shù)

電磁感應(yīng)式無(wú)線充電系統(tǒng)通常由初級(jí)電能發(fā)射子系統(tǒng)和次級(jí)電能接收子系統(tǒng)組成，初、次級(jí)子系統(tǒng)間通過的高頻電磁場(chǎng)耦合實(shí)現(xiàn)電能的無(wú)線傳輸，由于其電能利用的靈活性及便捷性，使之得到了廣泛應(yīng)用。

公知的無(wú)線充電系統(tǒng)的初級(jí)電能發(fā)射子系統(tǒng)可對(duì)一個(gè)或多個(gè)次級(jí)子系統(tǒng)進(jìn)行有效的無(wú)線充電，但是這樣的系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在若干問題：

首先，公知的無(wú)線充電系統(tǒng)的初、次級(jí)工作頻率固定，需要初級(jí)電能發(fā)射裝置與次級(jí)電能接收裝置相互對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)可移植性、適應(yīng)性差，不能滿足特定諧振頻率用電設(shè)備的充電需求。

其次，公知的無(wú)線充電系統(tǒng)通常能夠滿足多個(gè)相匹配的同一諧振頻率用電設(shè)備的同時(shí)充電請(qǐng)求，但是對(duì)于多個(gè)不同諧振頻率的用電設(shè)備同時(shí)充電請(qǐng)求的狀況，往往不能滿足不同用電設(shè)備的充電功率及效率需求，導(dǎo)致部分或全部用電設(shè)備無(wú)法充電。

公知的電磁感應(yīng)式無(wú)線充電系統(tǒng)如圖1所示，包括初級(jí)電能發(fā)射子系統(tǒng)1和次級(jí)電能接收子系統(tǒng)2兩個(gè)部分。初級(jí)電能發(fā)射子系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)控制電路10、功率變換電路11、諧振補(bǔ)償電路12及發(fā)射線圈13四個(gè)部分組成。次級(jí)電能接收子系統(tǒng)由接收線圈20、諧振補(bǔ)償電路21、驅(qū)動(dòng)控制電路22、功率變換電路23及電池24五個(gè)部分組成。次級(jí)電能接收子系統(tǒng)處于初級(jí)電能發(fā)射子系統(tǒng)的高頻電磁場(chǎng)一定范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)便能實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電過程。上述的系統(tǒng)是公知的，其結(jié)構(gòu)及功能將不會(huì)進(jìn)一步詳細(xì)描述。

圖1所示公知系統(tǒng)往往需要初、次級(jí)系統(tǒng)型號(hào)相互匹配，才能對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行有效充電。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的無(wú)線充電系統(tǒng)不能滿足特定諧振頻率用電設(shè)備的充電需求，也不能滿足不同諧振頻率用電設(shè)備同時(shí)充電時(shí)的功率及效率需求的缺點(diǎn)，提出一種具有多負(fù)載頻率適應(yīng)性的無(wú)線充電裝置。本發(fā)明能夠檢測(cè)用電設(shè)備反饋信息產(chǎn)生不同頻率和穩(wěn)定幅值的交變電磁場(chǎng)，通過不同工作模式的切換同時(shí)為多個(gè)不同諧振頻率的用電設(shè)備同時(shí)進(jìn)行無(wú)線充電。

本發(fā)明由初級(jí)電能發(fā)射裝置和次級(jí)用電設(shè)備裝置兩部分組成。所述的初級(jí)電能發(fā)射裝置由整流濾波電路、DC/DC變換電路、信息接收處理電路、驅(qū)動(dòng)控制電路、逆變電路、諧振補(bǔ)償電容陣列、諧振補(bǔ)償電感陣列，以及發(fā)射線圈組成。次級(jí)用電設(shè)備裝置由接收線圈、諧振補(bǔ)償電路、信息管理反饋電路、高頻整流濾波電路、驅(qū)動(dòng)控制電路、DC/DC變換電路，以及電池組成。

所述初級(jí)電能發(fā)射裝置的整流濾波電路與電網(wǎng)輸入電源相連，整流濾波電路的輸出端和DC/DC變換電路輸入端連接，將整流后的直流電壓輸出至DC/DC變換電路。DC/DC變換電路的輸出與逆變電路的輸入相連，逆變電路的輸出與由諧振補(bǔ)償電容陣列、諧振補(bǔ)償電感陣列、發(fā)射線圈三部分串聯(lián)組成的諧振網(wǎng)絡(luò)相連。另外，信息接收處理電路與驅(qū)動(dòng)控制電路相連，驅(qū)動(dòng)控制電路分別與逆變電路、諧振補(bǔ)償電容陣列、諧振補(bǔ)償電感陣列相連。信息接收處理電路接收到次級(jí)用電設(shè)備裝置反饋的功率等級(jí)、工作頻率、充電狀態(tài)等特征信息后，通過驅(qū)動(dòng)控制電路驅(qū)動(dòng)控制逆變電路輸出的交變電能的頻率及配置諧振補(bǔ)償電容陣列、諧振補(bǔ)償電感陣列的電容值和電感值，確定初級(jí)電能發(fā)射裝置的工作模式。

所述次級(jí)用電設(shè)備裝置的接收線圈與諧振補(bǔ)償電路串聯(lián)后連接至高頻整流濾波電路的輸入，高頻整流濾波電路的輸出端與DC/DC變換電路的輸入端相連，DC/DC變換電路的輸出端與電池相連。另外，接收線圈與驅(qū)動(dòng)控制電路相連為驅(qū)動(dòng)控制電路供電，驅(qū)動(dòng)控制電路分別與信息管理反饋電路及DC/DC變換電路相連，控制次級(jí)用電設(shè)備裝置向初級(jí)電能發(fā)射裝置反饋功率等級(jí)、工作頻率、充電狀態(tài)等特征信息，并控制DC/DC變換電路向電池的充電。