[發(fā)明專利]一種可移動(dòng)式無線充電系統(tǒng)及其調(diào)相算法優(yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711223300.6
• 申請(qǐng)日: 2017-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN107872100A
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王靖博;荊朝;陳智維;李聰;杜雄梓;張博程
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北農(nóng)林科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J50/20
• 分類號(hào): H02J50/20;H02J50/50;H02J50/90
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11385
• 代理人: 董芙蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于充電裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可移動(dòng)式無線充電系統(tǒng)及其調(diào)相算法優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

無線充電器是由充電器將能量傳送至用電器的裝置，該裝置使用接收到的能量對(duì)電池充電，并同時(shí)供其本身運(yùn)作之用。兩者之間不用電線連接。

目前無線充電應(yīng)用的原理主要有三種：磁共振、電磁感應(yīng)、微波充電，而面世的產(chǎn)品主要運(yùn)用磁共振，電磁感應(yīng)兩種原理。這兩種原理要求電子產(chǎn)品與充電設(shè)備的距離很近，充電時(shí)，電子設(shè)備是固定的，不能方便使用。線路雖省略，但是更限制了充電時(shí)電子設(shè)備與激勵(lì)源的距離。綜上所述，目前的產(chǎn)品，充電時(shí)不能方便使用，充電距離更短，這樣的產(chǎn)品有著很大的缺陷。

現(xiàn)有的微波充電系統(tǒng)往往利用單個(gè)源通過定向天線釋放較高能量來進(jìn)行充電。但是這樣的方法存在著兩個(gè)明顯的缺陷：一、定向天線不支持移動(dòng)；二、微波在空中以波束傳播，如果波束被遮擋，將影響充電效果，并且可能會(huì)對(duì)人造成較大危害。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：目前市場(chǎng)上并未出現(xiàn)可移動(dòng)式無線充電設(shè)備。磁共振、電磁感應(yīng)原理不能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)充電，而微波充電原理具有較大的安全性、效率的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種可移動(dòng)式無線充電系統(tǒng)及其調(diào)相算法優(yōu)化方法。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明利用空間中布置多個(gè)小功率激勵(lì)源的方式代替單個(gè)較高能量的激勵(lì)源。根據(jù)波的干涉原理，這些小功率激勵(lì)源發(fā)射的波可使空間中的某一點(diǎn)達(dá)到“同相疊加”的效果，即每個(gè)激勵(lì)源發(fā)射的波在該點(diǎn)的相位相同，形成疊加。此時(shí)，空間中其他點(diǎn)都難以達(dá)到“同相疊加”的效果，還會(huì)出現(xiàn)“反相相消”。根據(jù)這個(gè)特性，本發(fā)明可以得出：當(dāng)多個(gè)小功率激勵(lì)源工作時(shí)，電子產(chǎn)品位于“同相疊加”的點(diǎn)，就可實(shí)現(xiàn)充電。而除了電子產(chǎn)品所在的位置，空間中其他位置的能量較低，一定程度上解決了安全的問題。

并且本發(fā)明使用調(diào)相的方法來解決充電時(shí)可移動(dòng)的問題：若改變小功率激勵(lì)源的初相位，空間中“同相疊加”的位置也會(huì)改變。所以，當(dāng)充電設(shè)備的位置發(fā)生變化時(shí)，只需要調(diào)節(jié)各激勵(lì)源的相位就可以實(shí)現(xiàn)“同相疊加”點(diǎn)的移動(dòng)。通過調(diào)相，保證充電設(shè)備的位置一直在“同相疊加”點(diǎn)處，就可以實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)無線充電。

針對(duì)多個(gè)電子設(shè)備需充電的情況，本發(fā)明提出了兩種解決方式：

當(dāng)激勵(lì)源相對(duì)較少時(shí)，可以借鑒手機(jī)通信時(shí)的分時(shí)協(xié)議，對(duì)電子產(chǎn)品分時(shí)充電。

當(dāng)激勵(lì)源相對(duì)較多時(shí)，通過電子產(chǎn)品的反饋信息，判斷電子產(chǎn)品所在位置，分區(qū)域進(jìn)行充電。

綜上所述，相比于單激勵(lì)源，多個(gè)激勵(lì)源微波充電原理的優(yōu)勢(shì)有以下兩點(diǎn)：

分散能量設(shè)置多個(gè)激勵(lì)源，將激勵(lì)源安置在空間上方，可避免人體與激勵(lì)源的直接接觸，并且空間中能量密度大大減少；通過調(diào)相的方式，空間中能量分布有很大的改變:電子設(shè)備位置能量較高，其四周能量相對(duì)較低，也一定程度上解決了安全性問題；當(dāng)此概念得到推廣，在各個(gè)公共場(chǎng)所得以運(yùn)用，本發(fā)明的電子產(chǎn)品可以隨時(shí)充電，充電時(shí)間便不再是問題。因此，可以適當(dāng)?shù)慕档透骷?lì)源的功率，使本產(chǎn)品安全性提升。

充電設(shè)備移動(dòng)位置時(shí)，只需要重新調(diào)整各激勵(lì)源的相位，即可使充電設(shè)備所在位置的點(diǎn)能量最高，實(shí)現(xiàn)了可動(dòng)式充電。

一種可移動(dòng)式無線充電系統(tǒng)由兩部分組成，第一部分由多激勵(lì)源節(jié)點(diǎn)組成，第二部分由受能節(jié)點(diǎn)組成；

該可移動(dòng)式無線充電系統(tǒng)以一種多節(jié)點(diǎn)，反饋補(bǔ)償自適應(yīng)的方式調(diào)相，實(shí)現(xiàn)邊移動(dòng)邊調(diào)相邊充電的效果。

進(jìn)一步，所述多激勵(lì)源節(jié)點(diǎn)的硬件組成為：

節(jié)點(diǎn)1，2，3，4……N組成相同：

節(jié)點(diǎn)的主體為一個(gè)有源微處理器，其上連接一個(gè)無線傳遞調(diào)相信息的通訊模塊和一個(gè)采用I/Q調(diào)制的方法調(diào)節(jié)相位，調(diào)相與能量的輸出的射頻模塊和一個(gè)功放模塊。

進(jìn)一步，所述受能節(jié)點(diǎn)的硬件組成為：

節(jié)點(diǎn)0主要分為兩個(gè)部分:第一個(gè)部分是負(fù)責(zé)通訊與場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)部分，第二個(gè)部分是接收能量并儲(chǔ)存的部分；

第一部分以一個(gè)有源微處理器為主體，其上連接一個(gè)負(fù)責(zé)通訊的通訊模塊和一個(gè)負(fù)責(zé)場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)的A/D模塊；第二部分由天線，整流模塊與無源接受能量模塊組成。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種調(diào)相算法優(yōu)化方法，該調(diào)相算法優(yōu)化方法為：

以一種多節(jié)點(diǎn)，反饋補(bǔ)償自適應(yīng)的方式調(diào)相，實(shí)現(xiàn)邊移動(dòng)邊調(diào)相邊充電的效果；

調(diào)節(jié)相位時(shí)，給每個(gè)激勵(lì)源的相位各一個(gè)隨機(jī)的擾動(dòng)因子，根據(jù)電子設(shè)備所檢測(cè)的場(chǎng)強(qiáng)大小，與調(diào)相前場(chǎng)強(qiáng)作比較，判斷其調(diào)節(jié)相位后的趨勢(shì)；