[发明专利]一种基于频率自适应的无线能量传输装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于电气领域，具体涉及一种基于频率自适应的无线能量传输装置和方法。

背景技术

无线能量传输在家用电器、现代电动汽车、空间领域等受到普遍关注，目前无线能量传 输在多方面得到应用。比如手机、电动汽车的无线充电等，摆脱传统电力线缆的连接和防护 要求，减少人为操作。

但目前无线能量传输应用过程中需要单独匹配，不具有互换性和通用性，尤其在电动汽 车领域中需要充电装置适应不同车型，不同车型具有不同的底盘高度，汽车载重不同时高度 也会有所起伏，造成无线能量传输距离不符合理论设计值。空间领域中无线能量传输距离变 化更为复杂，需要不断适应无线能量传输过程中距离的变化。

无线能量传输存在设计距离和设计频率，设计频率为在设计距离下能够满足输出功率最 高的工作频率。在实际距离与设计距离不符的情况下，输出功率会降低。不同传输距离存在 着不同匹配频率，使得输出功率能够达到相对最高，但低于设计值。无线能量传输器件的不 一致性也会产生实际值与理论值的偏差。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种基于频率自适应的无线能量传输装置和方 法，该方法能够实现能量传输前的工作频率调节和能量传输过程中距离变化频率自适应，提 高输出功率。

一种基于频率自适应的无线能量传输装置由高频逆变电路模块、整流电路模块、初级线 圈、次级线圈、距离传感器、电压电流采样电路、控制器组成。

所述的高频逆变电路模块用于将直流电转化为设定频率的高频交流电，高频交流电通过 初级线圈将能量转化为交变磁场传递给次级线圈，次级线圈将交变磁场再转化为高频交流电， 高频交流电通过整流电路模块转化为直流电提供给输出端。

所述的电压电流采样电路A和B采集输入输出的电压和电流，控制器组成计算输入输出 功率和效率。初次工作时高频逆变电路在限值范围内调整不同输出频率，并计算输出功率， 当输出功率达到最大值时，锁定输出频率正常输出直到工作结束。工作频率和相关信息存储 在控制器存储单元，在以后相同条件时直接使用。

所述的距离传感器用于检测初级线圈和次级线圈的距离。当检测到距离变化时，控制器 组成根据距离变化情况调整输出频率，满足输出功率的最大化。距离传感器适用于线圈距离 经常变化的场合，提高适应速度。控制器组成检测到距离超出预先设定值时，可关闭无线能 量传输系统。

本发明的优点在于：

(1)所设计频率自适应电路简单可靠，易于控制；

(2)提高无线能量传输传输在不同工作条件下的适应能力，提高输出功率；

(3)可适应存在初级线圈和次级线圈相对距离变化中的无线能量传输，使用更加灵活。

附图说明

图1是本发明的电路原理图；

图2是本发明的方法流程图；

图中：

1-直流电源2-高频逆变电路模块 3-初级线圈和次级线圈

4-整流电路模块5-输出负载 6-电压电流采样电路A

7-控制器8-控制器存储单元 9-电压电流采样电路B

10-距离传感器

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

一种基于频率自适应的无线能量传输装置包括高频逆变电路模块2、整流电路模块4、 初级线圈和次级线圈3、距离传感器10、电压电流采样电路A6、电压电流采样电路B9、控 制器7。

所述的高频逆变电路模块2用于将直流电源1的直流电转化为设定频率的高频交流电， 高频交流电通过初级线圈将能量转化为交变磁场传递给次级线圈，次级线圈将交变磁场再转 化为高频交流电，高频交流电通过整流电路模块4转化为直流电提供给输出负载5。

所述的电压电流采样电路A6和电压电流采样电路B9采集输入输出的电压和电流，控 制器7计算输入输出功率和效率。初次工作时高频逆变电路模块2在限值范围内调整不同输 出频率，并计算输出功率，当输出功率达到最大值时，锁定输出频率正常输出直到工作结束。 工作频率和相关信息存储在控制器存储单元8，在以后相同条件时直接使用。

所述的距离传感器10用于检测初级线圈和次级线圈的距离。当检测到距离变化时，控 制器7根据距离变化情况调整输出频率，满足输出功率的最大化。距离传感器10适用于线 圈距离经常变化的场合，提高适应速度。控制器7检测到距离超出预先设定值时，可关闭无 线能量传输系统。