CN107947307A - 无线充电系统及无线充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无线充电系统，包括发射端和接收端，发射端包括源端整流模块、源端DC/DC模块、逆变模块、发射线圈、用于测量源端DC/DC模块输出电压的检测模块、网络模块、用于信息中转的服务器模块和主控模块；接收端包括接收线圈、次端整流模块、次端DC/DC模块、电池和用于输入电池额定电压信息的客户端模块，主控模块根据额定电压信息控制源端DC/DC模块，具体的，在对电池充电时，主控模块确定耦合系数，出耦合系数改变时，调节源端DC/DC模块输出电压保持对电池的输出电压为额定电压。本发明的有益效果：通过对源端DC/DC模块的控制实现在充电过程中对发射端输出电压即时调节，解决了无线充电技术的控制不便利问题，确保了无线充电系统的充电效率。
Description
技术领域
本发明涉及无线充电领域，尤其涉及无线充电系统。
背景技术
无线充电技术是一种新型技术，与传统的有线充电方式相比，无线充电更加方便安全，特别是由于不受导线、充电器、插座等因素限制，无线充电技术使用起来十分方便。目前，无线充电技术采用的都是开环控制或者手动控制，即充电时不对过程进行控制，即使进行控制也是通过手动对发射部分进行控制，这样降低了无线充电的便捷性。同时，在充电过程中负载电池电阻会发生变化，或者对于不同的充电对象，负载电池电阻也会不同，这样就使得无线充电效率降低，造成比较严重的电力资源浪费。尤其是在动态环境下的无线充电，负载电池与无线电源位置发生变动，无线系统的充电效率难以得到保障。为此需要提供一共更加方便无线高效充电方式，该无线充电方式能实现方便控制的同时，能够始终保证较高的无线充电效率。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种无线充电系统。
本发明的实施例提供一种无线充电系统，包括发射端和接收端，
所述发射端包括用于接收外部交流电后整流的源端整流模块、用于调节整流后的直流电电压的源端DC/DC模块、用于转化直流电为高频交流电的逆变模块、用于发射高频交流电的发射线圈、用于测量所述源端DC/DC模块输出电压的检测模块、用于提供传输网络的网络模块、用于信息中转的服务器模块和主控模块；
所述接收端包括用于接收发射线圈发射的高频交流电的接收线圈、用于整流的次端整流模块、用于稳压的次端DC/DC模块和用于接收稳定直流电的电池，所述接收端还包括用于输入电池额定电压信息的客户端模块，所述主控模块根据电池额定电压信息控制所述源端DC/DC模块，具体的，在对所述电池充电时，所述额定电压信息经过所述服务器模块和所述网络模块传输至所述主控模块，所述主控模块根据所述额定电压确定所述发射端和所述接收端耦合系数，根据所述检测模块检测的所述源端DC/DC模块输出电压判断出耦合系数改变时，调节所述所述源端DC/DC模块输出电压保持对所述电池的输出电压为额定电压。
进一步地，所述发射端还包括用于计量输入所述源端整流模块电量的计量模块。
进一步地，所述接收端还包括测量电池电量信息的测量模块。
进一步地，所述检测模块为霍尔传感器。
进一步地，所述逆变模块为全桥逆变电路。
进一步地，所述发射线圈与所述接收线圈均串联一补偿电容。
进一步地，所述主控模块通过调整所述源端DC/DC模块占空比来调节所述源端DC/DC模块输出电压。
进一步地，所述次端整流模块采用快恢复二极管进行不控整流。
进一步地，所述主控模块为ARM芯片。
本发明的实施例还提供一种无线充电方法，步骤如下：
S1：发射端接收外部交流电并转化为高频交流电后发射，并检测发射端输出电压；
S2：接收端接收发射的高频交流电转化为直流电，稳流后输入电池；
S3：对所述接收端输入所述电池的额定电压，所述发射端根据额定电压确定所述发射端和所述接收端耦合系数，根据检测的发射端输出电压判断出耦合系数改变时，调节所述发射端输出电压保持对所述电池的输出电压为额定电压。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明无线充电系统通过对源端DC/DC模块的控制实现在充电过程中对发射端输出电压即时调节，解决了无线充电技术控制的不便利问题，确保了无线充电系统的充电效率。
附图说明
图1是本发明无线充电系统的示意图；
图2是图1的逆变模块的电路图；
图3是图1中源端DC/DC模块控制流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种无线充电系统，包括发射端和接收端，
所述发射端包括：
计量模块，用于计量输入所述系统电量；
源端整流模块，用于接收外部交流电后整流为直流电，由于整流之后的直流电是脉动的，源端整流模块内设低通滤波器进行滤波，得到平稳直流电，本实施例中源端整流模块通过并联电容作为低通滤波器；
源端DC/DC模块，用于调节所述源端整流模块整流后的直流电电压，源端DC/DC模块通过改变的全控开关管SW开关关断时间来调节输出电压；
逆变模块，用于转化直流电为高频交流电，请参考图2，逆变模块为全桥逆变，逆变模块采用的开关管是Si-MOSFET，Si-MOSFET开关频率高，开关损耗小，逆变模块开关管并联二极管D1-D4，当开关管关断时开关管两端会产生反电动势，并联二极管D1-D4提供一个释放回路，用以提供保护开关管，逆变模块开关管增加驱动电阻R1-R4以减小驱动震荡，D5-D8为并在栅极的快恢复二极管，用以降低关断延迟时间，快恢复二极管可以使得在管子关断时，迅速放掉管子栅极电容电荷，实现管子迅速关断，降低开关损耗；
发射线圈，用于发射逆变模块输入的高频交流电，线圈回路串联一个补偿电容，用以补偿线圈漏感，增加线圈传输有功功率；
检测模块，用于测量所述源端DC/DC模块输出电压，所述检测模块为霍尔传感器；
网络模块，用于提供传输网络；
服务器模块，用于信息中转；
主控模块，用于控制所述源端DC/DC模块，所述主控模块为ARM芯片，所述主控模块控制所述源端DC/DC模块全控开关管SW，所述主控模块通过改变输出占空比D来改变全控开关管SW开关关断时间，所述源端DC/DC模块输入电压为Udc,in，输出电压为Udc,out，所述源端DC/DC模块12输出直流电平均值可化为：
Udc,out＝DUdc,in
所述接收端包括：
接收线圈，用于接收发射线圈发射的高频交流电，线圈回路串联一个补偿电容，用以补偿线圈漏感，增加线圈传输有功功率；
次端整流模块，用于对高频交流电整流，次端整流模块采用的是不控整流，由于接收线圈20转化而来的交流电频率较高，因此，不控整流二极管采用快恢复二极管；
次端DC/DC模块，用于稳压的，通过并联电容对次端整流模块转化后的直流电进行滤波，得平稳直流电；
电池，用于接收稳定直流电；
测量模块，用于测量电池电量信息；
客户端模块，用于输入电池额定电压信息和电量信息。
请参考图3，所述主控模块根据电池额定电压信息控制调节所述源端DC/DC模块输出电压，具体的，在对所述电池充电时，所述额定电压信息经过所述服务器模块和所述网络模块传输至所述主控模块，所述主控模块根据所述额定电压确定确定所述发射端和所述接收端耦合系数，根据所述检测模块检测的所述源端DC/DC模块输出电压判断出耦合系数改变时，调节所述源端DC/DC模块输出电压保持对所述电池的输出电压为额定电压。
用户对客户端模块输入包括电池充电电量和额定电压的需求信息，服务器模块需求信息转化为网络信息传输给网络模块，网络模块传输网络信息至主控模块，主控模块根据网络信息、计量模块计量电量以及检测模块检测电压进行充电控制。具体为，在对电池充电过程中，主控模块根据检测模块检测电压和额定电压计算系统耦合系数，根据耦合系数计算电池输入电压为额定电压时源端DC/DC模块输出端参考电压，主控模块根据参考电压调节源端DC/DC模块的占空比，进而保证电池输入电压为额定电压，同时，主控模块根据计量的电量信息判断出充电电量超过所述客户端模块输入的电量时控制所述源端DC/DC模块结束充电，主控模块在进行控制的同时将计量模块计量电量数据和检测模块检测的电压数据传输给网络模块，并通过服务器模块传输到客户端模块，通过客户端模块显示充电情况，整个充电过程方便快捷，用户还可以通过客户端模块与电子货币结合控制充电。
本发明还提供一种无线充电方法，步骤如下：
S1：发射端接收外部交流电并转化为高频交流电后发射，并检测发射端输出电压；
S2：接收端接收发射的高频交流电转化为直流电，稳流后输入电池；
S3：对所述接收端输入所述电池的额定电压，所述发射端根据额定电压确定所述发射端和所述接收端耦合系数，根据检测的发射端输出电压判断出耦合系数改变时，调节所述发射端输出电压保持对所述电池的输出电压为额定电压。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无线充电系统，包括发射端和接收端，其特征在于：
所述发射端包括用于接收外部交流电后整流的源端整流模块、用于调节整流后的直流电电压的源端DC/DC模块、用于转化直流电为高频交流电的逆变模块、用于发射高频交流电的发射线圈、用于测量所述源端DC/DC模块输出电压的检测模块、用于提供传输网络的网络模块、用于信息中转的服务器模块和主控模块；
所述接收端包括用于接收发射线圈发射的高频交流电的接收线圈、用于整流的次端整流模块、用于稳压的次端DC/DC模块和用于接收稳定直流电的电池，所述接收端还包括用于输入电池额定电压信息的客户端模块，所述主控模块根据电池额定电压信息控制所述源端DC/DC模块，在对所述电池充电时，所述额定电压信息经过所述服务器模块和所述网络模块传输至所述主控模块，所述主控模块根据所述额定电压确定所述发射端和所述接收端耦合系数，根据所述检测模块检测的所述源端DC/DC模块输出电压判断出耦合系数改变时，调节所述所述源端DC/DC模块输出电压保持对所述电池的输出电压为额定电压。
2.如权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于：所述发射端还包括用于计量输入所述源端整流模块电量的计量模块。
3.如权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于：所述接收端还包括测量电池电量信息的测量模块。
4.如权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于：所述检测模块为霍尔传感器。
5.如权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于：所述逆变模块为全桥逆变电路。
6.如权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于：所述发射线圈与所述接收线圈均串联一补偿电容。
7.如权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于：所述主控模块通过调整所述源端DC/DC模块占空比来调节所述源端DC/DC模块输出电压。
8.如权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于：所述次端整流模块采用快恢复二极管进行不控整流。
9.如权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于：所述主控模块为ARM芯片。
10.一种无线充电方法，其特征在于,步骤如下：
S1：发射端接收外部交流电并转化为高频交流电后发射，并检测发射端输出电压；
S2：接收端接收发射的高频交流电转化为直流电，稳流后输入电池；
S3：对所述接收端输入所述电池的额定电压，所述发射端根据额定电压确定所述发射端和所述接收端耦合系数，根据检测的发射端输出电压判断出耦合系数改变时，调节所述发射端输出电压保持对所述电池的输出电压为额定电压。
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