[發(fā)明專利]一種高頻、高效率的無線充電方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811289017.8
• 申請(qǐng)日: 2018-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN109217497A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李輝;李雨鑫;申勝男
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J50/12
• 分類號(hào): H02J50/12;H02J50/90;H02J50/80
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 齊晨涵

本發(fā)明公開了一種高頻、高效率的無線充電方法及裝置通過檢測(cè)充電功率是否達(dá)到設(shè)定值，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)無線充電發(fā)射端的發(fā)射線圈在水平面內(nèi)的位置，使充電位置達(dá)到最佳點(diǎn)；并在接收端通過使用同步降壓芯片，配合光耦驅(qū)動(dòng)模塊提高在高頻下輸出PWM波的穩(wěn)定性，再通過PID反饋調(diào)節(jié)，調(diào)整PWM波的占空比大小，對(duì)電池進(jìn)行電壓檢測(cè)，形成一個(gè)完整的反饋系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線充電技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種高頻、高效率的無線充電方法及裝置。

技術(shù)背景

隨著科技技術(shù)展，生活中的電子設(shè)備日益增多如手機(jī)，電腦，游戲機(jī)，鼠標(biāo)等。這些設(shè)備所有都需要依賴有線電源來提供電能維持設(shè)備的正常工作。然而有線電源有著漏電，老化，對(duì)電源造成損壞等缺點(diǎn)。因此，現(xiàn)在很多設(shè)備都采用無線充電技術(shù)給與電子設(shè)備進(jìn)行充電。

現(xiàn)有無線充電技術(shù)在很多方面存在很多缺點(diǎn)。盡管充電功率在上升，但是無線充電距離仍然受到嚴(yán)重的限制，傳輸功率效率仍然比較低。工作頻率不高，輸入電壓過高會(huì)損壞無線充電電池，因此大多數(shù)使用非同步降壓，但是開關(guān)能量損耗過大。因?yàn)镻WM(脈沖寬度調(diào)制)在很高的工作頻率下容易失真以及不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充電電池狀態(tài)，無法完成精準(zhǔn)調(diào)控充電功率。對(duì)于較大的無線充電裝置，無法準(zhǔn)確的找到合適的充電位置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了上述不足，提供了一種傳輸距離大、能耗小且效率高的高頻、高效率的無線充電方法及裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的高頻、高效率的無線充電方法，其特殊之處在于：通過檢測(cè)充電功率是否達(dá)到設(shè)定值，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)無線充電發(fā)射端的發(fā)射線圈在水平面內(nèi)的位置，使充電位置達(dá)到最佳點(diǎn)；并在接收端通過使用同步降壓芯片，配合光耦驅(qū)動(dòng)模塊提高在高頻下輸出PWM波的穩(wěn)定性，再通過PID反饋調(diào)節(jié)，調(diào)整PWM波的占空比大小，對(duì)電池進(jìn)行電壓檢測(cè)，形成一個(gè)完整的反饋系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，在所述發(fā)射端中設(shè)置超功率報(bào)警和顯示器；

所述超功率報(bào)警用于在電壓超過預(yù)設(shè)值時(shí)報(bào)警提示；

所述顯示器用于顯示當(dāng)前輸出效率，功率以及波形。

更進(jìn)一步地，所述PID反饋調(diào)節(jié)包括電池過熱停止充電調(diào)節(jié)。

再進(jìn)一步地，所述發(fā)射端中超功率時(shí)停振一定時(shí)間。

本發(fā)明還設(shè)計(jì)了一種用于實(shí)現(xiàn)高頻、高效率的無線充電方法的裝置，其特殊之處在于：包括發(fā)射模塊和接收模塊；

所述發(fā)射模塊包括與發(fā)射主控板連接的直流電源、驅(qū)動(dòng)模塊和2個(gè)步進(jìn)電機(jī)，還包括與驅(qū)動(dòng)模塊連接的發(fā)射線圈，所述發(fā)射主控板通過檢測(cè)充電功率是否達(dá)到設(shè)定值，從通過2個(gè)步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)發(fā)射線圈在水平面內(nèi)的位置，使充電位置達(dá)到最佳點(diǎn)；

所述接收模塊包括一次連接的接收線圈、諧振整流模塊、降壓驅(qū)動(dòng)模塊和充電電池，還包括光耦驅(qū)動(dòng)器和PID反饋調(diào)節(jié)模塊，所述PID反饋調(diào)節(jié)模塊包括接收主控板和電池電量測(cè)量模塊，所述接收主控板通過光耦驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)對(duì)減壓驅(qū)動(dòng)模塊的調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步地，所述發(fā)射模塊還包括與發(fā)射主控板連接的超功率報(bào)警器和顯示器。

進(jìn)一步地，所述接收模塊還包括與電池和接收主控模塊連接的溫度檢測(cè)模塊。

進(jìn)一步地，所述光耦驅(qū)動(dòng)器為日本東芝的TOCA1300光耦隔離芯片。

進(jìn)一步地，所述降壓驅(qū)動(dòng)模塊包括PWM同步降壓TPS40170芯片和與該芯片連接的由多個(gè)MOSFET串聯(lián)構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路。

進(jìn)一步地，所述發(fā)射線圈和接收線圈均采用1mm紗包線。