[發明專利]一種基于自動頻率調整的遠距離無線能量傳遞裝置及方法

在審

• 申請號: 202011637622.7
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112821577A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 柯智強;焦海;喻金錢
• 申請（專利權）人: 黃石邦柯科技股份有限公司
• 主分類號: H02J50/20
• 分類號: H02J50/20
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 楊本官

本發明屬于無線能量傳輸領域，特別涉及一種基于自動頻率調整的遠距離無線能量傳遞裝置及方法。本發明在初次使用時發射線圈頻率從低向高變化，檢測到充電發射線圈電流最大值時停止，并記錄下該電流時的頻率值，正常工作時發射線圈直接調取頻率保存值，頻率調整模塊直接調整到這個頻率值進行工作。本發明簡化了生產調試，提高了產品的一致性。

技術領域

本發明屬于無線能量傳輸領域，特別涉及一種基于自動頻率調整的遠距離無線能量傳遞裝置及方法。

背景技術

現有的無線充電技術要求0—10mm的充電距離，或者要求對發射接收線圈進行嚴格的匹配，導致成本和通用性非常差，價格也高昂，嚴重限制了該技術的使用。

在現實的應用場景中，特別是工業應用中，由于工件或設備處于移動狀態，工件或設備的供電和通信就不能使用有線的方式，工件或設備在移動運轉的過程中，多采用自動化的設施，考慮到目前的技術水平和系統建設的成本，一般自動化的定位精度在正負30mm左右，系統設備運行時間長后，定位誤差還會增大。

電磁感應方式無線充電基本上在10mm以內，無法解決目前的問題。磁共振方式可以實現20—200mm左右有效的能量傳輸，是優先方法。磁共振能有效的傳輸能量，需要滿足兩個最基本的條件，發射線圈和接收線圈具有相同的共振頻率，發射線圈的發射頻率要在線圈的共振頻率上。不滿足這兩個基本條件，其能量傳輸基本沒有實用性。

由于不同批次的同一規格型號的匹配電容有5％的誤差，發射線圈誤差更是達到10％，這就導致不同批次的不同廠家的線圈共振頻率偏移大，導致固定的線圈驅動頻率會偏離線圈本身固有的共振頻率點，頻率不同步。即使為同一批次其不同產品之間也具有一定的誤差，影響能量傳遞效率。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種基于自動頻率調整的遠距離無線能量傳遞裝置及方法。本發明在初次使用時發射線圈頻率從低向高變化，檢測到充電發射線圈電流最大值時停止，并記錄下該電流時的頻率值，正常工作時發射線圈直接調取頻率保存值，頻率調整模塊直接調整到這個頻率值進行工作。本發明簡化了生產調試，提高了產品的一致性。

本發明技術方案是：一種基于自動頻率調整的遠距離無線能量傳遞裝置，包括電源模塊、發射線圈、發射匹配電容、頻率自動調整模塊、電子開關裝置、電流檢測模塊、接收線圈、接收匹配電容，

發射線圈、發射匹配電容并聯后與電子開關裝置、電流檢測模塊串聯后接入電源模塊，接收線圈、接收匹配電容并聯后與充電設備連接，其特征在于：頻率自動調整模塊與電子開關裝置、電流檢測模塊連接，頻率自動調整模塊依據頻率配置輸出不同頻率波形驅動電子開關裝置，電流檢測模塊實時采集發射線圈流過的發射電流，電流檢測模塊將發射電流傳輸至頻率自動調整模塊，頻率自動調整模塊將實時發射電流并與其輸出的頻率數據綁定，獲得優選頻率。

根據如上所述的一種基于自動頻率調整的遠距離無線能量傳遞裝置，其特征在于：正常工作室，頻率自動調整模塊輸出優選頻率驅動電子開關裝置。

根據如上所述的一種基于自動頻率調整的遠距離無線能量傳遞裝置，其特征在于：發射線圈、接收線圈為同一批次同一規格型號線圈，發射匹配電容、接收匹配電容為同一批次同一規格型號器件。

根據如上所述的一種基于自動頻率調整的遠距離無線能量傳遞裝置，其特征在于：頻率自動調整模塊包含波形發生器、頻率調整部分、波形輸出部分、頻率配置部分、實時電流信號與輸出頻率對比存儲。

根據如上所述的一種基于自動頻率調整的遠距離無線能量傳遞裝置，其特征在于：電子開關裝置包括驅動部分、電子開關，電子開關裝置接受頻率自動調整模塊輸出的驅動波形，驅動電子開關進行高頻開關動作。

根據如上所述的一種基于自動頻率調整的遠距離無線能量傳遞裝置，其特征在于：電流檢測模塊包括采樣電阻、運放、電阻、模數采集ADC。