CN106451606A - 一种车载内移动设备的远距离无线充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载内移动设备的远距离无线充电系统，包括驱动电路部分，能量接收部分，反馈及控制部分；驱动电路部分，用于产生高频的交变电流；所述驱动电路部分内设置有逆变电路、发射端线圈；所述发射端线圈包括源级线圈和增强线圈置于一个平面；能量接收部分，实现为负载的供电；所述能量接收部分内部设置反馈及控制部分以及接收线圈；反馈及控制部分，实现系统的自动调节，维持系统稳定工作。本发明具有体积小、操作简单、智能化充电的特点。

Description

一种车载内移动设备的远距离无线充电系统

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，具体是一种车载内移动设备的远距离无线充电系统。

背景技术

随着科技的日新月异,越来越多的消费类电子产品进入人们的日常生活,例如行车记录仪、手机、相机、PDA等，这些电子类产品均有一个共同的特点，就是使用电池供电，经常会出现手机电量不足而影响正常使用的问题，特别是在驾驶的过程中经常会遇到手机电池电量不足的问题。传统的供电方式是利用引线供电，每种电子产品或同种电子产品的不同型号都有专门的充电器匹配，这种充电方式在居家使用时简单有效，但是当人们需要携带这些电子产品外出时，引线供电方式的弊端就显现出来了。这种由于电子设备接口不统一和充电器的专有匹配性导致了人们不得不随身携带多个充电器，特别是在驾车行驶的过程中，这给人们的出行带来了极大的不便。

无线充电又称非接触充电，待充电设备需要充电时，只需放到充电器的有效充电区域即可，由供电设备将能量传输至用电设备，该设备使用接收到的能量对电池充电。目前常用的无线充电器有无线充电平台和无线充电器，非接触充电可以有效地避免上述问题。由于充电器与待充电电子设备之间没有接点，因此无需担心接点的耐久性、接触不良、短路以及因进水等导致的漏电现象。此外，利用非接触式充电平台，人们还可以省去携带多个充电器的麻烦，可使多个手机同时充电，现有的有线充电器都是很长的数据线，这样，在相对狭小的汽车里显得非常凌乱，也会影响驾驶的安全性。这种无线充电方式在行车驾驶这样的场合尤其适用。

在驾驶的过程中，无论是老式的有线充电，还是现有的无线充电装置都无法有效的解决车载内移动设备的无线充电。就现有的无线充电器而言，虽然可以在一般平面上放置或在车上安装一个夹移动设备的外壳夹套装置，但在颠簸的行驶车辆上却无法真正有效地固定移动设备的充电位置，特别是在移动设备进行充电的过程中，因为现有的车载无线充电装置均采用电磁感应或磁共振的形式进行设备的充电，一旦设备的位置或距离发生改变就要重新校准位置，对驾驶中的驾驶员来讲是非常不安全的，这种造成用户很难放置或分心去专门的定位放置均是不可取的，也不易于行驶中掌握其充电状况。

发明内容

本发明目的是提供一种体积小、操作简单、智能化充电的车载内移动设备的远距离无线充电系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种车载内移动设备的远距离无线充电系统，包括驱动电路部分，能量接收部分，反馈及控制部分；

驱动电路部分，用于产生高频的交变电流；所述驱动电路部分内设置有逆变电路、发射端线圈；所述发射端线圈包括源级线圈和增强线圈置于一个平面；

能量接收部分，实现为负载的供电；所述能量接收部分内部设置反馈及控制部分以及接收线圈。

反馈及控制部分，实现系统的自动调节，维持系统稳定工作。

进一步的，所述驱动电路部分内设置有源级线圈、增强线圈和接收线圈均采用圆形结构。

优选的，本系统采用了射频识别认证技术，采用射频识别认证技术，可以在发射端和接收端间使用特定的号码。

本发明的有益效果是：

1、本系统采用了射频识别认证技术，采用射频识别认证技术，可以在发射端和接收端间使用特定的号码。当系统检测到发射端所发出的能量遇到异物时，充电平台会自动终止该方向的能量提供。因此，可以有效避免非充电设备位于充电区域时引起的误充电问题，更有效避免了能量发射区域内的金属物体获得传输的能量。

2、本系统采用了磁耦合谐振式电能传输技术，有效避免了近场和远场内局部感应发热、效率传输低和传输距离短的问题，而且本系统的发射端所采用的线圈是三维旋转式三线圈结构，有效解决了点对局域，一对多的技术难题。

3、本系统装置体积小、操作简单、智能化充电，在驾车前，只需要打开手机智能充电的APP开关就可以了，驾车的过程中，无论驾驶员将手机放置到什么位置，系统都会自动寻找该区域内的用电设备，并自动读取手机内的电量，当电量降低到一定的数值时，接收端内的控制子系统就会将接收到的电能自动传输到手机内，以便供电池充电所用；当手机电量充满后，接收端内的控制子系统就会自动停止供电，起到实时电量的监控和充电功能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明车载内移动设备的远距离无线充电系统工作原理图。

图2为本发明三线圈结构示意图。

其中，1-源级线圈，2-增强线圈，3-接收端线圈。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1-2所示，本发明公开一种车载内移动设备的远距离无线充电系统，包括驱动电路部分，能量接收部分，反馈及控制部分；

驱动电路部分，用于产生高频的交变电流；所述驱动电路部分内设置有逆变电路、发射端线圈；所述发射端线圈包括源级线圈1和增强线圈2置于一个平面；

能量接收部分，实现为负载的供电；所述能量接收部分内部设置反馈及控制部分以及接收线圈3。

反馈及控制部分，实现系统的自动调节，维持系统稳定工作。

系统整体工作过程：逆变源通过高频逆变将直流电逆变为高频交流电送到源级线圈，源级线圈中由于存在交变的电流会产生交变电磁场；通过感应方式发射线圈接收到这个交变电磁场，在闭合的线圈内再次形成交变电流；基于磁耦合共振原理，发射线圈与接收线圈处于谐振状态；这个交变电流在处于谐振的发射线圈中，通过电感能够产生交变的磁场，通过电容能够产生交变的电场，电场和磁场相互交换；在有效接收范围内，通过磁场耦合共振方式在接收线圈中再次产生交变的电磁和磁场，实现高效的能量传输；负载线圈通过感应接收线圈中的交变磁场，形成交变电流为负载供电，从而实现无线电能传输过程。

整个传输过程中主要有三部分能量进行交换：电感中的磁场能量、电容中的电磁能量以及两个谐振线圈间的磁场能量。一般而言，两个谐振线圈的设计是关键，其上的损耗主要是等效串联电阻的损耗，在一定频率范围内，使用内阻较小的利兹线能够有效地减小等效串联电阻，从而最大限度的减小损耗。换言之，谐振线圈的主要设计要求是需要提高线圈的品质因数，从而实现能量的高效传递。

为了满足传输距离、传输效率和传输功率这三个主要参数，很多研究者使用了中继线圈，都是在源级线圈和接收端线圈之间放置一个或者多个中继线圈，从而提高传输距离，这必然会导致系统整体体积变大而不利于实际应用。本系统提出了一种三线圈结构，主要由源级线圈1、增强线圈2和接收端线圈3三部分组成，并且能够将源级线圈1和增强线圈2放置于一个平面，从而减小发射端整体尺寸且更加便于实际应用场合。较之于传统三线圈结构而言，这里将用于提高传输距离的中继线圈称为增强线圈，这样的改变主要作用：减小逆变电路所承担的应力，起到缓冲作用；通过增强线圈有效放大源级线圈的电流，从而增强磁场分布范围和强度。

本系统采用了射频识别认证技术，采用射频识别认证技术，可以在发射端和接收端间使用特定的号码。当系统检测到发射端所发出的能量遇到异物时，充电平台会自动终止该方向的能量提供。因此，可以有效避免非充电设备位于充电区域时引起的误充电问题，更有效避免了能量发射区域内的金属物体获得传输的能量。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种车载内移动设备的远距离无线充电系统，其特征在于，包括驱动电路部分，能量接收部分，反馈及控制部分；

驱动电路部分，用于产生高频的交变电流；所述驱动电路部分内设置有逆变电路、发射端线圈；所述发射端线圈包括源级线圈和增强线圈置于一个平面；

能量接收部分，实现为负载的供电；所述能量接收部分内部设置反馈及控制部分以及接收线圈；

反馈及控制部分，实现系统的自动调节，维持系统稳定工作。

2.根据权利要求1所述车载内移动设备的远距离无线充电系统，其特征在于, 所述驱动电路部分内设置有源级线圈、增强线圈和接收线圈均采用圆形结构。

3.根据权利要求1所述车载内移动设备的远距离无线充电系统，其特征在于，本系统采用了射频识别认证技术，在发射端和接收端间使用特定的号码。