[发明专利]一种基于动态阻抗匹配耦合网络无线充电系统的充电方法

说明书

本发明提出了一种基于动态阻抗匹配耦合网络无线充电系统的充电方法。本发明包括阻抗匹配网络、检测模块、MCU控制器、中间耦合网络。所述MCU控制器分别与所述的检测模块与阻抗匹配网络依次连接；所述MCU控制器用于对检测模块测量的输入电流和输入电压进行运算得到输入阻抗，进一步运算得出所述发射线圈所需的阻抗匹配参数，并将所述阻抗匹配网络中与所述发射线圈所需的阻抗匹配参数分别将相对应的第一多路电容支路模块中对应的第一多路电容、多路电感支路模块中对应的电感、第二多路电容支路模块中对应的第二多路电容连接于所述谐振线圈；所述MCU控制器根据负载情况控制对负载供电。本发明有效地控制副边线圈磁场，避免过强的磁场对人体造成伤害。

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，特别是涉及一种基于动态阻抗匹配耦合网络 无线充电系统的充电方法。

背景技术

目前无线充电正经历巨大的变化，无线电能传输技术(Wireless Power TransferWPT)是近年受到广泛关注的新兴技术，有着广泛的应用领域。随着工 业上对电能的需求增加，以及对于用电安全性，方便性的需求，非接触式能量传 输技术应运而生。无线电能传输技术消除了对于供电中裸露的电极的需要，所以 甚至可以向具有密封壳体的设备进行供电，并且对湿度的耐受性使得应用范围更 加广。近年各种电气电子设备迅速发展并高速普及，无线电能传输技术受到了重 视。它与传统的充电技术有着显著的区别，其通过交变磁场或无线电波进行能量 传递。传统的电气设备都是通过有线连接的方式通过插头或插座进行供电。频繁 的插拔电源电线，可能引起潜在的危险如导线缠绕，触电。同时也会有摩擦损耗 的现象。无线电能传输很好的避免了上述的问题，同时也极大地减小了充电系统 的质量和体积，所以基于无线充电的巨大的优势，未来的前景十分的光明，所以 改进无线充电技术以提高效率是重中之重。

阻抗匹配是指一种工作状态，其中负载阻抗和激励源的内部阻抗相互适应以 获得最大功率输出，当负载阻抗与输入阻抗相等时，负载端能够吸收最大的功率。 即在输入端等效阻抗和电源特征阻抗共轭，负载端阻抗值和输出端等效阻抗共轭 的情况下，能取得最大的信源输出功率并且负载能获得最大的功率。阻抗匹配是 指在系统工作过程中射频源的固定输出内阻与系统等效输入阻抗互为共轭的情 况，即模值相等幅角之和为零。在这种情况下，电压可以无失真地传递到负载阻 抗上，且可以进行最大功率传输，几乎没有能量反射回能量源。现实生活中无线 充电线圈在工作中总是因为种种原因产生错位等问题，造成了阻抗不匹配的情况， 那么我们就要引进阻抗匹配网络来调节系统，来达到最高的效率，但是往往单靠 阻抗匹配系统是不能很好地解决实际问题，没有达到预期目标，往往规模化的充 电并不是采用一对一，因为这样效率不高，例如多辆电动汽车的无线充电，现实通常采用的是一对多的充电方式，通过通电的主轨道向安装在需要充电设备的接 收线圈充电，但是这个系统有个缺点，就是只要有一个充电设备在充电，那么整 个输电环路都要接通，保证动力传输。

其余充电点是空的，有可能在这些点产生磁场，进入环境。这些磁场可能会 使人类暴露在国际非电离辐射防护委员会准则之上的磁场中，如果这些磁场意外 加热附近放置的物体，则会造成安全风险。

通过阅读文献，发现中间耦合系统可以弥补实际问题中的不足，在初级线圈 和次级线圈之间引入一个中间耦合器，作为开关。当充电设备存在时，中间耦合 器打开，当充电设备不存在时，中间耦合器关闭，以防止磁场辐射到环境中，降 低高频率的磁场对人体或其他物品造成影响。本发明是将中间耦合器与阻抗匹配 网络组成联合系统，称为通断调控系统，用以控制无线充电装置，以达到更好的 输出效率，让无线充电装置更加适合于人们的日常生活之中。

发明内容

本发明的主要目的是针对现有的无线充电技术，提出一种新型的电路结构， 改变无线充电系统结构，以实现对无线充电装置更好的控制，提高无线电能的传 输效率，解决了在一对多充电情况时的无效的磁场对人体和其他物品的影响。

为达到目的，本发明提出具体的技术方案：一种基于动态阻抗匹配耦合网络 无线充电系统的充电方法，包括：阻抗匹配网络、检测模块、MCU控制器、中 间耦合网络；