[发明专利]一种支持多负载的无线充电动态控制设备及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，具体涉及一种支持多负载的无线充电动态控制设备及其控制方法。

背景技术

随着智能手机、可穿戴设备的普及，使用电源线、数据线进行充电的方式已经无法满足智能设备爆炸式增长的数量，无线充电在近几年得到了飞速的发展，而无线充电系统对多负载设备充电的能力成为当前最为迫切的需求。对于无线充电系统来说，传输效率是衡量无线充电系统性能的第一指标，对有效判断负载设备功率传输的需求、合理分配发射侧对负载设备传输的功率，构建高效可复用的系统架构，是提高系统传输效率的关键，也是改善产品体验的有效方法。

对多设备无线充电系统的现有结构一般为：将功率发射子模块与单独的线圈一一连接构建为单独的发射模块，一个或多个功率模块通过并联的方式向负载设备传输功率。在单个功率发射模块无法满足传输功率的时候，需要启用另一个发射模块，既浪费了资源又限制了系统整体的传输效率。

对多设备无线充电系统的现有控制方法一般为：根据负载设备当前电量、功率传输要求等信息建立功率发射优先级、进行功率传输。这种方法忽略了功率发射侧的工作状态、当前的温度状态及电源模块能够提供的总功率，对传输总功率超过系统传输最高功率的情况缺乏预判，或者由于传输功率值相对于该位置当前温度值偏大，导致较短时间的大功率传输之后即触发温度报警，系统无法持续工作，频繁中断功率传输，降低了系统的工作效率，也会给用户带来糟糕的产品体验。

对多设备无线充电现有的线圈方案一般为：采用单层平面排布的线圈阵列，阵列中的线圈为矩形或圆形。采用这种排布方式的系统对不同位置负载线圈的耦合系数会产生很大的偏差，且负载设备的小移动都可能导致接收功率很大的变化，降低系统传输效率，甚至可能造成电路损坏，导致产生安全隐患。

因此，现有的无线充电系统存在以下问题：结构成本高；复用性及灵活性差；传输功率分配不合理，系统工作效率低，功率传输过程易中断，产品体验差；系统的功率传输对负载设备位置要求高，且负载设备摆放位置对系统传输效率影响很大。

发明内容

本发明针对多负载同时充电的应用，旨在通过提高系统架构的可复用性降低系统成本，提高系统应用的灵活性，提供一种支持多负载的无线充电动态控制设备及其控制方法，实现对系统资源的合理分配，提高系统传输效率，改善产品体验、安全性与可靠性；通过改变线圈阵列结构及参数，能够减小线圈阵列与负载线圈间耦合系数的偏差。

本发明提供一种支持多负载的无线充电动态控制设备，包括功率发射电路组、多路复用器、微控制器、信息检测电路、电源模块以及线圈阵列，所述电源模块连接信息检测电路，所述信息检测电路连接微控制器和功率发射电路组，所述微控制器连接多路复用器和功率发射电路组，所述多路复用器一侧连接功率发射电路组，另一侧连接线圈阵列中的各个线圈，通过信息检测电路的检测信息，利用微控制器，对功率发射电路组与线圈阵列匹配，动态调整负载设备的功率传输。

进一步地，所述线圈阵列包括多个线圈，所述线圈之间相互交叠的面积在30％～50％之间，线圈内半径交叠范围在20％～35％之间，且每个线圈与至少两个线圈有交叠。

进一步地，所述功率发射电路组包括多个功率发射子电路，所述多个功率发射子电路均连接多路复用器、微控制器以及信息检测电路。

进一步地，所述线圈的个数不少于所述功率发射子电路的个数。

进一步地，所述功率发射子电路包括逆变器电路、第一MCU、存储单元A、开关、电阻A、电阻B、数据转换器A、通道选择器A、比较器A和参考电压调节电路A；

所述信息检测电路通过开关、电阻A分别连接数据转换器A、第一MCU、存储单元A、比较器A、参考电压调节电路A，所述信息检测电路还顺次通过电阻A与电阻B连接逆变器电路；所述第一MCU连接逆变器电路、数据转换器A、比较器A、参考电压调节电路A以及存储单元A；所述通道选择器A具有分别连接电阻A与信息检测电路之间的节点、电阻B与逆变器电路之间的节点、电阻A与电阻B之间的节点、外接热敏电阻的端口的通道，且所述通道选择器A通过数据转换器A连接第一MCU；所述比较器A连接所述外接热敏电阻的端口以及参考电压调节电路A。

进一步地，所述信息检测电路包括通道选择器B、通道选择器C、第二MCU、存储单元B、数据转换器B、参考电压调节电路B、比较器B和电阻C；