CN109246989B - 一种用于无线供电的散热系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于无线供电的散热系统，其包括：温度监控模块(1)、微处理控制模块(2)、若干风冷模块(4)和若干散热板(5)；若干散热板(5)堆叠地套设在超声无线供电装置中的超声发射换能器(7)的外圆周处，且固定在密闭金属外壳(6)的一侧，若干风冷模块(4)设置在散热板(5)的一侧，且对称地分布在超声发射换能器(7)的两侧；微处理控制模块(2)与若干风冷模块(4)连接，温度监控模块(1)分别与微处理控制模块(2)、密闭金属外壳(6)、超声发射换能器(7)、超声接收换能器(9)连接。

Description

一种用于无线供电的散热系统及其方法

技术领域

本发明属于超声无线电能传输技术领域，具体涉及一种用于无线供电的散热系统及其方法。

背景技术

近年来，无线电能传输技术作为一种新兴的供电技术得到了广泛关注与研究。其中，无线电能传输技术利用高频磁场、电场和超声波等中间载体，将电能以电气隔离的方式从电源传输至用电设备。然而，在金属介质中，电磁波受到屏蔽，无法传播，使现阶段已较为成熟的电磁感应耦合和电磁谐振式无线供电技术无法得到有效的应用。

超声波作为一种机械波，可以在空气、水、金属等各种介质中传播而不存在电磁干扰等问题，还可以对密闭金属容器实现完全密闭性、防水性和无人化管理的特点，近年来在国际上备受关注和重视。但是，针对向密闭金属容器内部的电子设备进行供电时，尤其是在无线供电装置中，发射电路中的功率放大单元将功率放大至数倍，在能量传输的同时，通常会伴随着热量的产生，传输时间越长、传输功率越大，产生的热量越大，导致超声发射换能器的温度持续升高，无法得到有效的散热和温降，影响无线供电的正常工作。现有技术中，并没有在超声发射换能器的周围放置具有散热功能的部件或散热系统，以致散热问题得不到有效解决。

发明内容

本发明的目的在于，为解决现有技术存在上述缺陷，本发明提出了一种用于无线供电的散热系统，在超声无线供电装置进行无线供电过程中，实时监测密闭金属外壳的工作温度，当超过正常工作温度时，启动散热系统，进行散热，使得无线供电的工作温度下降并持续保持在正常工作温度，达到持续降温和稳定供电的目的，有效解决了针对密闭金属外壳内部的电子设备在进行无线供电时，散热效果差的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于无线供电的散热系统，其包括：若干风冷模块、若干散热板、微处理控制模块和温度监控模块；若干散热板堆叠地套设在超声无线供电装置中的超声发射换能器的外圆周处，且固定在密闭金属外壳的一侧，若干风冷模块设置在散热板的一侧，且对称地分布在超声发射换能器的两侧；微处理控制模块与若干风冷模块连接，温度监控模块分别与微处理控制模块、密闭金属外壳、超声发射换能器、超声接收换能器连接。

作为上述技术方案的改进之一，所述散热板上设置导热槽，且导热槽的开口方向朝外，用于降低超声发射换能器、密闭金属外壳的工作温度，实现散热。散热板是由铜制材料制成的，散热板的形状根据超声发射换能器的形状和密闭金属外壳的形状确定，保证散热板可以将超声发射换能器包裹在内，并贴合在密闭金属外壳上。

作为上述技术方案的改进之一，所述风冷模块包括：散热风扇；所述散热风扇的设置方向与导热槽的径向开口方向一致，形成贯通的散热风道，能够持续降低超声发射换能器的工作温度，始终保持在恒定的正常工作温度。

作为上述技术方案的改进之一，所述温度监控模块，用于实时监测、采集超声发射换能器的工作温度和密闭金属外壳的工作温度，还用于实时监测、采集超声接收换能器的工作温度，并将上述工作温度信息发送到微处理控制模块。

作为上述技术方案的改进之一，所述微处理控制模块，用于接收温度监控模块采集的温度信息，根据采集的温度信息控制风冷模块的散热风扇的转速和风速；具体包括：

当超声发射换能器的工作温度和密闭金属外壳的工作温度超过各自对应的正常工作温度时，增大散热风扇的转数，散热风扇的转数保持在每分钟1000-2500转，进而提高散热风扇的风速，实现持续降温、散热的效果，以减少超声无线供电装置产生的散热量，避免温度过高影响正常工作；超声接收换能器的工作温度超过正常工作温度时，能量传输效率降低，影响接收电路的正常工作；

当超声发射换能器的工作温度、密闭金属外壳的工作温度、超声接收换能器的工作温度低于各自对应的正常工作温度时，不实施操作。

作为上述技术方案的改进之一，所述微处理控制模块，还用于调节超声无线供电装置中的发射电路的功率放大单元的放大倍数，进而调整发射声波能量大小，实现再次降温、散热的效果，以减少整个超声无线供电装置产生的热量，稳定超声无线供电装置的工作温度，避免温度过高影响供电装置的稳定工作；具体包括：

当超声发射换能器的工作温度和密闭金属外壳的工作温度超过各自对应的正常工作温度时，减小超声无线供电装置中的发射电路的功率放大单元的放大倍数，放大倍数保持在0—40dB内，进而减小发射声波能量大小，整个超声无线供电装置产生的热量也会减少，从而可以降低超声无线供电装置的工作温度，避免温度过高影响供电装置的稳定工作；超声接收换能器的工作温度超过正常工作温度时，能量传输效率降低，影响接收电路的正常工作；

当超声发射换能器的工作温度、密闭金属外壳的工作温度、超声接收换能器的工作温度低于各自对应的正常工作温度时，不实施操作。

基于上述的用于无线供电的散热系统，本发明还提供了一种用于无线供电的散热方法，该方法具体包括：

步骤1)采集超声发射换能器、超声接收换能器、密闭金属外壳的工作温度信息，将采集的温度信息传送到微处理控制模块；其中，所述工作温度信息为超声发射换能器、超声接收换能器、密闭金属外壳各自的工作温度；

步骤2)微处理控制模块根据采集到的温度状态信息，通过安装在密闭金属外壳上的散热板，进行散热；

步骤3)同时，微处理控制模块调节散热风扇的转数和风速，继续降低超声发射换能器、密闭金属外壳、超声接收换能器的工作温度至正常的工作温度，实现散热。

作为上述技术方案的改进之一，所述方法还包括：

步骤4)微处理控制模块调节超声无线供电装置中的发射电路的功率放大单元的放大倍数，进而调整发射声波能量大小，实现再次降温、散热的效果，以减少整个超声无线供电装置产生的热量，稳定超声无线供电装置的工作温度，避免温度过高影响供电装置的稳定工作。

作为上述技术方案的改进之一，所述步骤3)具体包括：

当超声发射换能器的工作温度和密闭金属外壳的工作温度超过各自对应的正常工作温度时，增大散热风扇的转数，散热风扇的转数保持在每分钟1000-2500转，进而提高散热风扇的风速，实现持续降温、散热的效果，以减少超声无线供电装置产生的散热量，避免温度过高影响正常工作；超声接收换能器的工作温度超过正常工作温度时，能量传输效率降低，影响接收电路的正常工作；

当超声发射换能器的工作温度、密闭金属外壳的工作温度、超声接收换能器的工作温度低于各自对应的正常工作温度时，不实施操作。

作为上述技术方案的改进之一，所述步骤4)具体包括：

当超声发射换能器的工作温度和密闭金属外壳的工作温度超过各自对应的正常工作温度时，减小超声无线供电装置中的发射电路的功率放大单元的放大倍数，放大倍数保持在0—40dB内，进而减小发射声波能量大小，整个超声无线供电装置产生的热量也会减少，从而可以降低超声无线供电装置的工作温度，避免温度过高影响供电装置的稳定工作；

当超声发射换能器的工作温度和密闭金属外壳的工作温度低于各自对应的正常工作温度时，不实施操作。

本发明的优点在于：

本发明利用温度监控模块实时采集的温度信息，并将其传送给微处理控制模块，根据设置风冷模块的散热风扇的转数和风速，结合散热板的散热效果，同时可以控制功率放大单元的放大倍数，调整发射声波能量大小，减少整个超声无线供电装置产生的热量，保持超声无线供电装置在正常工作时的工作温度，有效的实现了持续降温、散热，避免温度过高影响超声无线供电装置的稳定工作，保证了超声无线充电装置持续稳定的传输能量。

附图说明

图1是本发明的一种用于无线供电的散热系统的结构示意图；

图2是图1的本发明的一种用于无线供电的散热系统的散热板的结构示意图。

附图标记：

1、温度监控模块 2、微处理控制模块

3、发射电路 4、风速模块

5、散热板 6、密闭金属外壳

7、超声发射换能器 8、超声接收换能器

9、接收电路 10、导向槽

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1所示，本发明提供了一种用于无线供电的散热系统，其包括：若干风冷模块4、若干散热板5、微处理控制模块2和温度监控模块1；若干散热板5堆叠地套设在超声无线供电装置中的超声发射换能器7的外圆周处，且固定在密闭金属外壳6的左侧，若干风冷模块4设置在散热板5的左侧，且对称地分布在超声发射换能器7的上、下两侧；微处理控制模块2与若干风冷模块4连接，温度监控模块1分别与微处理控制模块2、密闭金属外壳6、超声发射换能器7、超声接收换能器9连接。

作为上述技术方案的改进之一，如图2所示，所述散热板5上设置导热槽10，且导热槽10的开口方向朝外，用于降低超声发射换能器7、密闭金属外壳6的工作温度，实现散热。散热板5是由铜制材料制成的，散热板5的形状根据超声发射换能器7的形状和密闭金属外壳6的形状确定，保证散热板5可以将超声发射换能器7包裹在内，并贴合在密闭金属外壳6上。

作为上述技术方案的改进之一，所述风冷模块4包括：散热风扇；所述散热风扇的设置方向与如图2所示的导热槽10的径向，即A-A箭头方向，开口方向一致，形成贯通的散热风道，能够持续降低超声发射换能器7的工作温度，始终保持在恒定的正常工作温度。

作为上述技术方案的改进之一，所述温度监控模块1，用于实时监测、采集超声发射换能器7的工作温度和密闭金属外壳6的工作温度，还用于实时监测、采集超声接收换能器8的工作温度，并将上述工作温度信息发送到微处理控制模块2。

作为上述技术方案的改进之一，所述微处理控制模块2，用于接收温度监控模块1采集的温度信息，根据采集的温度信息控制风冷模块4的散热风扇的转速和风速；具体包括：

当超声发射换能器7的工作温度和密闭金属外壳6的工作温度超过各自对应的正常工作温度时，增大散热风扇的转数，散热风扇的转数保持在每分钟1000-2500转，进而提高散热风扇的风速，实现持续降温、散热的效果，以减少超声无线供电装置产生的散热量，避免温度过高影响正常工作；超声接收换能器9的工作温度超过正常工作温度时，能量传输效率降低，影响接收电路的正常工作；当超声发射换能器7的工作温度、密闭金属外壳6的工作温度、超声接收换能器9的工作温度低于各自对应的正常工作温度时，不实施操作。

作为上述技术方案的改进之一，所述微处理控制模块2，还用于调节超声无线供电装置中的发射电路3的功率放大单元的放大倍数，进而调整发射声波能量大小，实现再次降温、散热的效果，以减少整个超声无线供电装置产生的热量，稳定超声无线供电装置的工作温度，避免温度过高影响供电装置的稳定工作；具体包括：

当超声发射换能器7的工作温度和密闭金属外壳6的工作温度超过各自对应的正常工作温度时，减小超声无线供电装置中的发射电路3的功率放大单元的放大倍数，放大倍数保持在0—40dB内，进而减小发射声波能量大小，整个超声无线供电装置产生的热量也会减少，从而可以降低超声无线供电装置的工作温度，避免温度过高影响供电装置的稳定工作；

当超声发射换能器7的工作温度和密闭金属外壳6的工作温度低于各自对应的正常工作温度时，不实施操作。

基于上述的用于无线供电的散热系统，本发明还提供了一种用于无线供电的散热方法，该方法具体包括：

步骤1)采集超声发射换能器7、超声接收换能器9、密闭金属外壳6的工作温度信息，将采集的温度信息传送到微处理控制模块；其中，所述工作温度信息为超声发射换能器、超声接收换能器、密闭金属外壳各自的工作温度；

步骤2)微处理控制模块2根据采集到的温度状态信息，通过安装在密闭金属外壳6上的散热板5，进行散热；

步骤3)同时，微处理控制模块2调节散热风扇的转数和风速，继续降低超声发射换能器7、密闭金属外壳6、超声接收换能器9的工作温度至正常的工作温度，实现散热。

作为上述技术方案的改进之一，所述方法还包括：

步骤4)微处理控制模块2调节超声无线供电装置中的发射电路3的功率放大单元的放大倍数，进而调整发射声波能量大小，实现再次降温、散热的效果，以减少整个超声无线供电装置产生的热量，稳定超声无线供电装置的工作温度，避免温度过高影响供电装置的稳定工作。

作为上述技术方案的改进之一，所述步骤3)具体包括：

当超声发射换能器7的工作温度和密闭金属外壳6的工作温度超过各自对应的正常工作温度时，增大散热风扇的转数，散热风扇的转数保持在每分钟1000-2500转，进而提高散热风扇的风速，实现持续降温、散热的效果，以减少超声无线供电装置产生的散热量，避免温度过高影响正常工作；超声接收换能器9的工作温度超过正常工作温度时，能量传输效率降低，影响接收电路的正常工作；当超声发射换能器7的工作温度、密闭金属外壳6的工作温度、超声接收换能器9的工作温度低于各自对应的正常工作温度时，不实施操作。

作为上述技术方案的改进之一，所述步骤4)具体包括：

当超声发射换能器7的工作温度和密闭金属外壳6的工作温度超过各自对应的正常工作温度时，减小超声无线供电装置中的发射电路3的功率放大单元的放大倍数，放大倍数保持在0—40dB内，进而减小发射声波能量大小，整个超声无线供电装置产生的热量也会减少，从而可以降低超声无线供电装置的工作温度，避免温度过高影响供电装置的稳定工作；

当超声发射换能器的工作温度和密闭金属外壳的工作温度低于各自对应的正常工作温度时，不实施操作。

微处理控制模块2根据采集到的温度信息，通过散热板实现对超声发射换能器7、密闭金属外壳6的散热；同时微处理控制模块2调节风冷模块的散热风扇的转数，从而控制散热风扇的风速大小，达到控制散热板温度的目的，并实现持续降温、散热；微处理控制模块2还可以调节功率放大单元的放大倍数，调整发射声波能量大小，以减少整个超声无线供电装置的功率，从而减少整个超声无线供电装置产生的热量，实现再次降温、散热，保持超声无线供电装置正常工作时的工作温度，避免温度过高影响超声无线供电装置的稳定工作。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种用于无线供电的散热系统，其特征在于，其包括：温度监控模块(1)、微处理控制模块(2)、若干风冷模块(4)和若干散热板(5)；若干散热板(5)堆叠地套设在超声无线供电装置中的超声发射换能器(7)的外圆周处，且固定在密闭金属外壳(6)的一侧，若干风冷模块(4)设置在散热板(5)的一侧，且对称地分布在超声发射换能器(7)的两侧；微处理控制模块(2)与若干风冷模块(4)连接，温度监控模块(1)分别与微处理控制模块(2)、密闭金属外壳(6)、超声发射换能器(7)、超声接收换能器(9)连接；

所述散热板(5)上设置导热槽，且导热槽的开口方向朝外，用于降低超声发射换能器(7)、密闭金属外壳(6)的工作温度；

所述风冷模块(4)包括：散热风扇；所述散热风扇的设置方向与导热槽(10)的径向开口方向一致，形成贯通的散热风道。

2.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述温度监控模块(1)，用于实时监测、采集超声发射换能器(7)、超声接收换能器(9)、密闭金属外壳(6)的工作温度，并将上述工作温度信息发送到微处理控制模块(2)。

3.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述微处理控制模块(2)，用于接收温度监控模块(1)采集的温度信息，根据采集的温度信息控制风冷模块(4)的散热风扇的转速和风速；具体包括：

当超声发射换能器(7)的工作温度和密闭金属外壳(6)的工作温度超过各自对应的正常工作温度时，增大散热风扇的转数，散热风扇的转数保持在每分钟1000-2500转；

当超声发射换能器(7)的工作温度和密闭金属外壳(6)的工作温度低于各自对应的正常工作温度时，不实施操作。

4.根据权利要求3所述的散热系统，其特征在于，所述微处理控制模块(2)，还用于调节超声无线供电装置中的发射电路(3)的功率放大单元的放大倍数，进而调整发射声波能量大小，实现再次降温、散热；具体包括：

当超声发射换能器(7)的工作温度和密闭金属外壳(6)的工作温度超过各自对应的正常工作温度时，减小超声无线供电装置中的发射电路(3)的功率放大单元的放大倍数，放大倍数保持在0—40dB内；

当超声发射换能器(7)的工作温度和密闭金属外壳(6)的工作温度低于各自对应的正常工作温度时，不实施操作。

5.一种基于上述权利要求1-4中任一所述的用于无线供电的散热系统的散热方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1)采集超声发射换能器(7)、超声接收换能器(9)、密闭金属外壳(6)的工作温度信息，将采集的温度信息传送到微处理控制模块(2)；

步骤2)微处理控制模块(2)根据采集到的温度状态信息，通过安装在密闭金属外壳(6)上的散热板(5)，进行散热；

步骤3)同时，微处理控制模块(2)调节散热风扇的转数和风速，继续降低超声发射换能器(7)、密闭金属外壳(6)、超声接收换能器(9)的工作温度至正常的工作温度，实现散热。

6.根据权利要求5所述的散热方法，其特征在于，所述散热方法还包括：

步骤4)微处理控制模块(2)调节超声无线供电装置中的发射电路(3)的功率放大单元的放大倍数，进而调整发射声波能量大小，实现再次降温、散热。

7.根据权利要求5所述的散热方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括：

当超声发射换能器(7)的工作温度和密闭金属外壳(6)的工作温度超过各自对应的正常工作温度时，增大散热风扇的转数，散热风扇的转数保持在每分钟1000-2500转；

当超声发射换能器(7)的工作温度和密闭金属外壳(6)的工作温度低于各自对应的正常工作温度时，不实施操作。

8.根据权利要求6所述的散热方法，其特征在于，所述步骤4)具体包括：

当超声发射换能器(7)的工作温度和密闭金属外壳(6)的工作温度超过各自对应的正常工作温度时，减小超声无线供电装置中的发射电路(3)的功率放大单元的放大倍数，放大倍数保持在0—40dB内；

当超声发射换能器(7)的工作温度和密闭金属外壳(6)的工作温度低于各自对应的正常工作温度时，不实施操作。