無線快充發射系統、無線快充接收系統及無線快充方法與流程

2023-09-09 22:18:05

本發明涉及無線快充領域，具體地，涉及一種無線快充發射系統、無線快充接收系統及無線快充方法。

背景技術：

當下電子設備的發展速度，可謂之日新月異。與此同時，人們對電子設備的充電方式，充電速度和充電安全等方面的要求也愈來愈高。相比於線充，無線充電不需要連接線和連接口，不與電源直接物理接觸，無疑在充電方式上和充電安全上，更能獲得人們的認同。

無線充電技術，又稱為感應充電、非接觸式充電，是源於無線電力輸送技術產生的一種新型充電技術。無線充電技術利用近場感應，由無線充電器將能量傳送至需充電設備，該設備使用接受到的能量對電池進行充電，且為設備本身的運作提供能量。由於無線充電器與充電設備之間通過電感耦合來傳送能量，因此無需電線連接，可以做到無導電接點外露。

但目前無線充電方式的使用程度遠遠不如線充，充電速度是造成該情況的原因之一。傳統無線充電一般採用的兩個線圈(發射線圈和接收線圈)之間的耦合來進行能量的傳遞，受線圈之間的耦合因素，距離，介質等原因，導致損耗較大，充電速度較慢。

所以提高電子設備的無線充電的充電速度，是推動無線充電技術發展重要前提。

基於現有技術的缺陷，本發明在無線快充發射系統設置有多個發射天線，所述多個發射天線可以在不同的方向上對無線快充接收系統進行充電，且無線快充接收系統的接收天線也同發射天線一一對應，多個發射天線和接收天線提高無線充電的效率。

此外，在所述無線快充發射系統中，發射電路模塊設置有可調電容裝置，可調電容裝置能夠控制發射天線的諧振頻率。然後根據每次需要進行充電的接收天線諧振頻率大小調整發射端的發射天線的諧振頻率，使得兩者大小一致。從而使得發射天線和接收天線磁感應強度最大，充電效率最高。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種無線快充發射系統、無線快充接收系統及無線快充方法。

根據本發明提供的一種無線快充發射系統，包括如下模塊：

驅動模塊3：產生直流電壓並傳輸直流電壓至發射電路模塊2；

發射電路模塊2：對直流電壓調諧並功率放大，形成高頻交變電流信號，並傳輸到發射天線模塊1；

發射天線模塊1：包括多個發射天線，所述發射天線接收高頻交變電流信號以形成充電磁場。

優選地，所述多個發射天線並聯連接所述發射電路模塊2。

優選地，所述發射天線包括發射金屬線圈層和發射磁性材料層，所述發射金屬線圈層接收高頻交變電流信號以形成充電磁場；所述發射磁性材料層集中金屬線圈層形成的充電磁場。

根據本發明提供的一種無線快充接收系統，包括如下模塊：

接收天線模塊4：包括多個接收天線，所述接收天線接收充電磁場並產生感應電流；

接收電路模塊5：用於對感應電流整流、穩壓，形成直流電流傳輸至蓄電模塊6；

蓄電模塊6：用於存儲電能。

優選地，所述接收天線包括接收金屬線圈層和接收磁性材料層，所述接收金屬線圈層感應充電磁場以形成高頻交變電流信號；所述接收磁性材料層集中金屬線圈層感應的充電磁場。

優選地，所述接收電路模塊5包括與發射天線數量相同的接收電路；

一個發射天線匹配一個接收天線；

一個接收天線串聯一個接收電路並作為一個整體接收電路連接所述蓄電模塊6兩端。

優選地，多個整體接收電路的電流從蓄電模塊6的一端流入，從蓄電模塊6的另一端流出。

根據本發明提供的一種無線快充方法，包括如下步驟：

驅動步驟：產生直流電壓；

發射電路步驟：調諧直流電壓並功率放大，形成高頻交變電流信號；

發射線圈步驟：以多個發射天線接收高頻交變電流信號來形成充電磁場；

接收線圈步驟：以多個接收天線感應充電磁場來產生感應電流；

接收電路步驟：對感應電流整流、穩壓，形成直流電流；

蓄電步驟：接收直流電流並存儲電能。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

1、通過多個無線發射系統和多個無線接收系統實現快速充電；

2、設置有可調節的可調電容裝置，實現高效率快速充電。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本發明優選實施例的結構示意圖；

圖2為本發明優選實施例的工作原理示意圖；

圖3為本發明優選實施例的充電電流方向示意圖。

圖中示出：

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。

如圖1所示，根據本發明提供的優選實施例，包括無線快充發射系統和無線快充接收系統，其中：所述無線快充發射系統包括發射天線模塊1、發射電路模塊2以及驅動模塊3。

通電後，驅動模塊3產生直流電壓並傳輸直流電壓至發射電路模塊2；發射電路模塊2對直流電壓調諧並功率放大，形成高頻交變電流信號，並傳輸到發射天線模塊1。發射天線模塊1包括第一發射天線11和第二發射天線12，所述第一發射天線11和第二發射天線12並聯於發射電路模塊2，所述第一發射天線11和第二發射天線12接收高頻交變電流信號以形成充電磁場。

所述無線快充接收系統包括接收天線模塊4、接收電路模塊5以及蓄電模塊6。其中：所述接收天線模塊4包括第一接收天線41和第二接收天線42，所述第一接收天線41和第二接收天線42接收充電磁場並產生感應電流；所述接收電路模塊5用於對感應電流整流、穩壓，形成直流電流傳輸至蓄電模塊6；所述蓄電模塊6用於存儲電能。

更為詳細地，所述接收電路模塊5包括第一接收電路模塊51和第二接收電路模塊52。其中：所述第一接收電路模塊51串聯第一接收天線41並與第一接收天線41形成一個整體連接所述蓄電模塊6；所述第二接收電路模塊52串聯第二接收天線42並與第二接收天線42形成一個整體連接所述蓄電模塊6。

需要注意的是，第一接收天線41和第一接收電路模塊51形成的直流電流、第二接收天線42和第二接收電路模塊52形成的直流電流流入蓄電模塊6的同一端。

進一步地，所述第一發射天線11匹配第一接收天線41；所述第二發射天線12匹配第二接收天線42；所述第一發射天線11、第二發射天線12、第一接收天線41以及第二接收天線42均設置有磁性材料層和金屬線圈層。其中：第一發射天線11的磁性材料層設置於第一發射天線11的上方；第二發射天線12的磁性材料層設置於第二發射天線12的下方；第一接收天線41的磁性材料層設置於第一接收天線41的下方；第二接收天線42的磁性材料層設置於第二接收天線42的上方。所述磁性材料層用於集中金屬線圈層感應或接收充電磁場，使得電磁感應強度達到最理想的狀態。所述金屬線圈層的外殼材質為為非導磁非導電材料。

更為詳細地，所述發射電路模塊還包括電容調節裝置，所述電容調節裝置能夠調節第一發射天線11的諧振頻率直至與第一接收天線41的諧振頻率相同；所述電容調節裝置能夠調節第二發射天線12的諧振頻率直至與第二接收天線42的諧振頻率相同。

需要注意的是，本發明的發射天線的數量並不局限於兩個，可以是多個，接收天線的數量和發射天線的數量相同，且多個發射天線之間並聯連接，多個接收天線之間並聯連接。

如圖2所示，該系統工作時，將市電接入到驅動模塊3，在經過整流、濾波及穩壓之後，會產生穩定的直流電壓，穩定的直流電壓再經過發射電路模塊2調諧、功率放大之後，會產生高頻交變電流信號，所述高頻交變電流信號傳輸到第一發射天線11和第二發射天線12，形成閉合迴路的環形電流。在發射磁性材料層和接收磁性材料層的作用下，所述環形電流通過第一發射天線11和第二發射天線12在垂直電流環路方向上形成磁場。根據電磁感應定律，第一發射天線11和第二發射天線12發射出的磁場分別與第一接收天線41和第二接收天線42進行磁場耦合後會在第一接收天線41和第二接收天線42上產生感應電流。如圖3所示，所述感應電流經第一接收電路模塊51和第二接收電路模塊52的整流、穩壓後，將以電能的形式儲存在蓄電模塊6內，直至充電完成。

以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變化或修改，這並不影響本發明的實質內容。在不衝突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特徵可以任意相互組合。