具有功率距離自適應功能的無線充電方法及其實現

2022-12-12 16:39:03 字數 1159 閱讀 1824

a)能量收發兩端需要嚴格對齊,即使傳送線圈和接收線圈在位置上稍有偏移,接收端的接收功率也將大打折扣,傳輸範圍處於公釐級。

b)由於接收端在充電時的安全性和有效性的需要,能量抵達接收端時必須保證在一定功率範圍以內,這就對收發兩端的距離提出一定的要求,它們在設計上就往往要求接收端在充電時保持在一定相對距離上,而這也大大降低了充電過程中的靈活性。

c)目前無線充電器產品仍然沒有統一的標準,不同的用電裝置仍然必須和與之匹配的充電器一起使用,這在充電便利性上存在的美中不足。

針對以上無線充電問題,本系統在無線充電的基礎上進行三點改進:

(1)採用諧振式磁耦合技術取代感應式耦合,其主要特點是要求收發線圈的電流訊號諧振到同一頻率下。其傳輸距離可以超過線圈自身直徑,而且,即使收發諧振線圈之間存在一定角度偏移,二者仍能保持較高的功率傳輸,更滿足人們在充電接入時的隨意性要求。

圖1:諧振式磁耦合傳輸原理

(2)使用royer振盪器來完成諧振頻率在距離上的自適應跟蹤,對於收發線圈處於過耦合情況下的諧振式磁耦合無線傳輸系統,其諧振頻率會隨距離變化發生偏移,從而導致系統傳輸效率急劇下降。本系統採用royer振盪器對距離變化時的最佳諧振頻率點進行自動跟蹤,使系統總能保持在諧振狀態,從而維持系統較高的傳輸效率。

(3)引入功率控制模組來實現功率的自適應傳輸。在實際充電過程中,當不同規格負載接入到充電範圍後,傳送端根據負載的實際接收功率對傳送功率進行實時調節,使接收功率剛好滿足充電要求,從而完成同一能量發射端對多種負載的充電支援,增加系統的通用性。

系統結構如下所示:

圖2:功率距離自適應無線充電系統框圖

系統工作流程:

1.傳送端接通電源並進入等待狀態,等待附近以充電為目的的負載接入充電;

2.接收端藍芽裝置復位並以驗證的方式與傳送端藍芽模組配對繫結;

3.傳送端收到驗證資訊,如果匹配成功,則向接收端傳送配對確認資訊,進入充電準備模式;

4.接收端收到確認資訊後,傳送負載的功率需求資訊給接收端,進行充電等待;

5.傳送端根據傳送端的功率資訊設定最大傳送功率,進入充電模式;

6.接收端時刻監測實際充電功率和電量,如果充電完成,則傳送完成充電訊號;如果傳送端和接收端的耦合狀態發生變化,則根據功率情況向傳送端請求增加或減少功率的輸送;

7.傳送端根據接收端的功率請求對傳送功率進行調節,如果收到充電完成訊號或長時間未收到功率調節請求訊號,則復位並重新回到充電等待狀態。

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