CN106936224B - 无线充电方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线充电方法和装置。所述方法包括：检测无线充电系统的阻抗偏移；判断所检测到的阻抗偏移是否满足预设的阻抗偏移条件；在所检测到的阻抗偏移不满足所述预设的阻抗偏移条件的情况下，调整所述无线充电系统的谐振频率；以及在所检测到的阻抗偏移满足所述预设的阻抗偏移条件的情况下，控制所述无线充电系统以当前的谐振频率运行。本发明的无线充电方法和装置能够根据外部环境自动调节谐振频率，使无线充电系统在最佳耦合状态下运行，从而提高了充电效率，节约了能源，提高了用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，具体地，涉及一种无线充电方法和装置。
背景技术
无线充电技术指电能的无线传输技术，就是不借助实物连线实现电能的无线传输。相比有线充电技术，无线充电技术更加方便、快捷，并减少了使用电线带来的危险性。无线充电的方式可以分为三种：电磁感应式、无线电波式和谐振耦合式。其中，谐振耦合式是利用接收线圈的电感和并联的电容形成共振回路，在接收端也组成同样共振频率的接收回路，利用谐振形成的强磁耦合来实现高效率的无线电能传输。该方式凭借其非辐射性、高效率等优点被公认为目前最具发展前景的一种无线充电方式。现有谐振式无线充电技术在传输电能时采用固定频率或频率机械调节的工作方式。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单、高效的无线充电方法和装置。
为了实现上述目的，本发明提供一种无线充电方法。所述方法包括：检测无线充电系统的阻抗偏移；判断所检测到的阻抗偏移是否满足预设的阻抗偏移条件；在所检测到的阻抗偏移不满足所述预设的阻抗偏移条件的情况下，调整所述无线充电系统的谐振频率；以及在所检测到的阻抗偏移满足所述预设的阻抗偏移条件的情况下，控制所述无线充电系统以当前的谐振频率运行。
可选地，所述检测无线充电系统的阻抗偏移的步骤包括：提取所述无线充电系统的回波损耗信息；根据所提取的回波损耗信息确定所述无线充电系统的阻抗偏移。
可选地，所述预设的阻抗偏移条件包括以下中的任意一者：电抗为零、电抗小于预定的电抗阈值。
可选地，所述在所检测到的阻抗偏移不满足预设的阻抗偏移条件的情况下，调整所述无线充电系统的谐振频率的步骤包括：在所检测到的阻抗偏移不满足预设的阻抗偏移条件的情况下，以扫描的方式调整所述无线充电系统的谐振频率。
本发明还提供一种无线充电装置。所述装置包括：检测模块，用于检测无线充电系统的阻抗偏移；判断模块，用于判断所检测到的阻抗偏移是否满足预设的阻抗偏移条件；调整模块，用于在所检测到的阻抗偏移不满足所述预设的阻抗偏移条件的情况下，调整所述无线充电系统的谐振频率；以及控制模块，用于在所检测到的阻抗偏移满足所述预设的阻抗偏移条件的情况下，控制所述无线充电系统以当前的谐振频率运行。
可选地，所述检测模块包括：提取子模块，用于提取所述无线充电系统的回波损耗信息；确定子模块，用于根据所提取的回波损耗信息确定所述无线充电系统的阻抗偏移。
可选地，所述检测模块包括射频定向耦合器、检波电路和分压电路。
可选地，所述预设的阻抗偏移条件包括以下中的任意一者：电抗为零、电抗小于预定的电抗阈值。
可选地，所述调整模块包括：扫描子模块，用于在所检测到的阻抗偏移不满足预设的阻抗偏移条件的情况下，以扫描的方式调整所述无线充电系统的谐振频率。
可选地，所述调整模块包括直接数字式频率合成电路和锁相环电路。
通过上述技术方案，在检测到无线充电系统的阻抗偏移不满足预设的阻抗偏移条件的情况下，调整无线充电系统的谐振频率，这样能够在无线充电系统达到最佳耦合状态时，锁定谐振频率。因此，本发明的无线充电方法和装置能够根据外部环境自动调节谐振频率，使无线充电系统在最佳耦合状态下运行，从而提高了充电效率，节约了能源，提高了用户体验。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是一示例性实施例提供的无线充电方法的流程图；
图2是一示例性实施例提供的检测无线充电系统的阻抗偏移的流程图；
图3是另一示例性实施例提供的无线充电方法的流程图；
图4是一示例性实施例提供的无线充电装置的框图；
图5是一示例性实施例提供的检测模块的框图；以及
图6是另一示例性实施例提供的无线充电装置的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
谐振式无线充电系统在使用时，如果以固定频率工作，则受到周围环境中电场、磁场的影响时，很可能系统的耦合状态不佳。例如，充电器放到金属制成的桌面上工作时，就对充电系统的耦合状态产生较大的影响。现有谐振式无线充电技术在传输电能时采用固定频率或频率机械调节的工作方式。固定频率由于无法调节无线充电的工作频率，受到的限制最大。机械调节频率的调节方式虽然考虑了工作频率的变化，但是对频率的调节是盲目的，无法准确地把谐振频率调节到最佳的系统耦合状态。本发明针对现有技术中的上述缺陷，提供了一种能够根据环境的变化自动调整谐振频率，以使充电系统的耦合状态达到最佳的无线充电方法和装置。
图1是一示例性实施例提供的无线充电方法的流程图。如图1所示，无线充电方法可以包括以下步骤。
在步骤S11中，检测无线充电系统的阻抗偏移。
无线充电系统的阻抗是一个复数，实部称为电阻，虚部称为电抗。其中的电抗部分反应了无线充电系统的耦合状态。当充电接收端置于充电发射端的平台上时，无线充电系统可以通过检测阻抗的变化(阻抗偏移)感知系统耦合状态的改变。无线充电系统的阻抗偏移可以通过多种方式检测得到。在一示例性实施例中，可以通过系统的回波损耗信息来确定系统的阻抗偏移。例如，可以通过射频定向耦合器、检波电路和分压电路来检测无线充电系统的阻抗偏移。
图2是一示例性实施例提供的检测无线充电系统的阻抗偏移的流程图。如图2所示，检测无线充电系统的阻抗偏移的步骤(步骤S11)可以包括以下步骤。
在步骤S111中，提取无线充电系统的回波损耗信息。
回波损耗是指实际阻抗偏离标称阻抗时，引起的能量发射损失。该回波损耗信息可以从无线充电发射端的功率放大电路(例如，由逆E类射频功率放大器和切比雪夫滤波器组成)中提取。
在步骤S112中，根据所提取的回波损耗信息确定无线充电系统的阻抗偏移。
根据回波损耗信息确定阻抗偏移的方法为本领域技术人员所熟知，于此不再详细描述。
返回到图1，在步骤S12中，判断所检测到的阻抗偏移是否满足预设的阻抗偏移条件。
其中，预设的阻抗偏移条件可以设置为使得无线充电系统以最佳的耦合状态运行的阻抗偏移。预设的阻抗偏移条件可以包括以下中的任意一者电抗为零、电抗小于预定的电抗阈值。电抗为零时，说明系统的耦合状态最佳。在要求精度不高的情况下，可以以电抗小于预定的电抗阈值为阻抗偏移条件，使得系统的耦合状态较佳。
在步骤S13中，在所检测到的阻抗偏移不满足预设的阻抗偏移条件的情况下，调整无线充电系统的谐振频率。
检测到的阻抗偏移不满足预设的阻抗偏移条件，则说明无线充电系统没有达到理想的耦合状态，此时可以调整谐振频率，尝试使无线充电系统在其他的谐振频率下运行。例如，可以通过直接数字式频率合成电路(Direct Digital Synthesizer，DDS)和锁相环电路来调整无线充电系统的谐振频率，该锁相环电路能够实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪。
可以采用各种可能的方式对谐振频率进行调整，优选地，可以采用扫描的方式来，也就是连续变化的方式来调整。图3是另一示例性实施例提供的无线充电方法的流程图。如图3所示，在图1的基础上，调整无线充电系统的谐振频率的步骤(S13)可以包括以下步骤。
在步骤S131中，在所检测到的阻抗偏移不满足预设的阻抗偏移条件的情况下，以扫描的方式调整无线充电系统的谐振频率。
该实施例中，通过采用扫描的方式调整谐振频率，使谐振频率连续性改变，避免漏掉最优的谐振频率。当谐振频率改变时，无线充电系统的阻抗偏移发生改变，改变后的阻抗偏移又通过步骤S11被检测到，如果仍然不满足预设的阻抗偏移条件，就一直调整下去。
返回到图1，在步骤S14中，在所检测到的阻抗偏移满足预设的阻抗偏移条件的情况下，控制无线充电系统以当前的谐振频率运行。
调整谐振频率和检测阻抗偏移可以同时进行。一旦检测到阻抗偏移满足预设的阻抗偏移条件，说明当前无线充电系统所使用的谐振频率使得该系统处于理想的耦合状态。此时，可以不再调整谐振频率，也就是将当前所使用的谐振频率锁定，使无线充电系统以当前的谐振频率运行。这样，无线充电系统将持续以最佳耦合状态运行，从而提高了能量传输的效率。
通过上述技术方案，在检测到无线充电系统的阻抗偏移不满足预设的阻抗偏移条件的情况下，调整无线充电系统的谐振频率，这样能够在无线充电系统达到最佳耦合状态时，锁定谐振频率。因此，本发明的无线充电方法能够根据外部环境自动调节谐振频率，使无线充电系统在最佳耦合状态下运行，从而提高了充电效率，节约了能源，提高了用户体验。
本发明还提供一种无线充电装置。图4是一示例性实施例提供的无线充电装置的框图。如图4所示，所述无线充电装置可以包括检测模块11、判断模块12、调整模块13和控制模块14。
检测模块11用于检测无线充电系统的阻抗偏移。
判断模块12用于判断所检测到的阻抗偏移是否满足预设的阻抗偏移条件。
调整模块13用于在所检测到的阻抗偏移不满足所述预设的阻抗偏移条件的情况下，调整所述无线充电系统的谐振频率。
控制模块14用于在所检测到的阻抗偏移满足所述预设的阻抗偏移条件的情况下，控制所述无线充电系统以当前的谐振频率运行。
图5是一示例性实施例提供的检测模块11的框图。如图5所示，所述检测模块11可以包括提取子模块111和确定子模块112。
提取子模块111用于提取所述无线充电系统的回波损耗信息。
确定子模块112用于根据所提取的回波损耗信息确定所述无线充电系统的阻抗偏移。
其中，检测模块11可以包括射频定向耦合器、检波电路和分压电路。
可选地，预设的阻抗偏移条件包括以下中的任意一者：电抗为零、电抗小于预定的电抗阈值。
图6是另一示例性实施例提供的无线充电装置的框图。如图6所示，在图4的基础上，调整模块13可以包括扫描子模块131。
扫描子模块131用于在所检测到的阻抗偏移不满足预设的阻抗偏移条件的情况下，以扫描的方式调整所述无线充电系统的谐振频率。
其中，调整模块13可以包括直接数字式频率合成电路和锁相环电路。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
通过上述技术方案，在检测到无线充电系统的阻抗偏移不满足预设的阻抗偏移条件的情况下，调整无线充电系统的谐振频率，这样能够在无线充电系统达到最佳耦合状态时，锁定谐振频率。因此，本发明的无线充电装置能够根据外部环境自动调节谐振频率，使无线充电系统在最佳耦合状态下运行，从而提高了充电效率，节约了能源，提高了用户体验。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (6)
1.一种无线充电方法，所述方法包括：
提取所述无线充电系统的回波损耗信息；
根据所提取的回波损耗信息确定所述无线充电系统的阻抗偏移；
判断所检测到的阻抗偏移是否满足预设的阻抗偏移条件，所述预设的阻抗偏移条件包括以下中的任意一者：电抗为零、电抗小于预定的电抗阈值；
在所检测到的阻抗偏移不满足所述预设的阻抗偏移条件的情况下，调整所述无线充电系统的谐振频率，同时继续检测所述无线充电系统的阻抗偏移；以及
在所检测到的阻抗偏移满足所述预设的阻抗偏移条件的情况下，控制所述无线充电系统以当前的谐振频率运行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所检测到的阻抗偏移不满足预设的阻抗偏移条件的情况下，调整所述无线充电系统的谐振频率的步骤包括：
在所检测到的阻抗偏移不满足预设的阻抗偏移条件的情况下，以扫描的方式调整所述无线充电系统的谐振频率。
3.一种无线充电装置，所述装置包括：
检测模块，用于检测无线充电系统的阻抗偏移；
判断模块，用于判断所检测到的阻抗偏移是否满足预设的阻抗偏移条件，所述预设的阻抗偏移条件包括以下中的任意一者：电抗为零、电抗小于预定的电抗阈值；
调整模块，用于在所检测到的阻抗偏移不满足所述预设的阻抗偏移条件的情况下，调整所述无线充电系统的谐振频率，同时所述检测模块继续检测所述无线充电系统的阻抗偏移；以及
控制模块，用于在所检测到的阻抗偏移满足所述预设的阻抗偏移条件的情况下，控制所述无线充电系统以当前的谐振频率运行，
其中，所述检测模块包括：
提取子模块，用于提取所述无线充电系统的回波损耗信息；
确定子模块，用于根据所提取的回波损耗信息确定所述无线充电系统的阻抗偏移。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述检测模块包括射频定向耦合器、检波电路和分压电路。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述调整模块包括：
扫描子模块，用于在所检测到的阻抗偏移不满足预设的阻抗偏移条件的情况下，以扫描的方式调整所述无线充电系统的谐振频率。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述调整模块包括直接数字式频率合成电路和锁相环电路。
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