[发明专利]基于调压控制的无线充电方法及系统

说明书

本发明提出基于调压控制的无线充电方法及系统，包括：无线发射步骤，用于通过一发射端将电网接入的交流电经整流滤波、DC/DC变换并经逆变之后产生的高频交流电激励发射线圈产生交变电磁场；无线接收步骤，用于通过一接收端的接收线圈利用磁场耦合作用从所述发射线圈产生的交变电磁场中拾取能量，并经整流、滤波转换成直流电供给负载；充电控制步骤，用于所述发射端通过无线通信获取所述接收端自负载采集的采样充电电压或采样充电电流，并根据所述采样充电电压或采样充电电流通过调压控制的方式进行无线充电控制，最终实现恒流或恒压充电。本发明可以实现系统的高效率充电，同时大幅度降低系统的EMI噪声水平。

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，尤其涉及一种基于调压控制的无线充电方法及系统。

背景技术

目前，随着技术的不断成熟，移动机器人已经广泛地应用在各行各业中，用以代替原来人所有进行的工作。但是，移动机器人设备的充电问题，一直是一个影响其效能的关键制约因素之一。对于移动机器人的自主充电，传统的方式采用电极接触的方式，这种方式存在电火花、漏电、电极氧化等等诸多的缺点，尤其是在快速充电的情况下更为严重。为此，采用无线充电技术实现机器人的自动充电是一个理想的选择。无线充电技术具有非接触、不用插拔、没有电火花、安全便利等优点。为了让无线电能传输系统直接输出低压大电流给负载，为此一些方案采用在无线电能传输系统后级增加一级DC/DC电路。但是这种做法由于增加了一级功率变换，系统的体积增加，效率降低，并且增加了产品的成本。

目前的无线充电系统一般采用频率调节或移相调节输出增益的方式，频率调节方式的优点是调节范围比较宽，控制方法简单。但是其缺点是靠近谐振点的区域，调节的增益变化比较陡，很小的频率变化，就会造成较大的输出电流的波动。另外，当电池充电接近完成时，充电电流会逐渐下降，系统逐步进入轻载的状态。如果采用频率调节方式，系统的工作频点会远离系统谐振点，造成系统能量传输效率的降低。移相调节方式的优点是调节精度比较高。但是其缺点是在移相的过程中，系统容易进入容性区，在逆变器的驱动上造成较大的干扰，系统的EMI噪声比较恶劣，严重的甚至会造成烧机的问题。

发明内容

为解决上述的技术问题，本发明提供了一种基于调压控制的无线充电方法及系统，可以实现系统的高效率的同时，也大幅度降低系统的EMI噪声干扰。

一方面，本发明公开了一种基于调压控制的无线充电方法，包括：

无线发射步骤，用于通过一发射端将电网接入的交流电经整流滤波、DC/DC变换并经逆变之后产生的高频交流电激励发射线圈产生交变电磁场；

无线接收步骤，用于通过一接收端的接收线圈利用磁场耦合作用从所述发射线圈产生的交变电磁场中拾取能量，并经整流、滤波转换成直流电供给负载；

充电控制步骤，用于所述发射端通过无线通信获取所述接收端自负载采集的采样充电电压或采样充电电流，并根据所述采样充电电压或采样充电电流通过调压控制的方式进行无线充电控制，其中，所述调压控制方式是发射端MCU通过调整DC/DC变换驱动信号的占空比进而调整逆变器的输入电压，最终实现恒流或恒压充电。

进一步的，所述无线接收步骤还包括一高频交流升压或降压环节，所述接收端用一高频变压器将发射线圈拾取的高频交流电进行升压或降压变换并输出。

进一步的，所述充电控制步骤进一步包括：

发射端启动步骤，用于通过发射端MCU产生逆变驱动信号PWM、DC/DC变换驱动信号PWM1分别驱动所述逆变器和DC/DC变换电路，逆变驱动信号PWM初始频率为F0，F0是系统启动的频率，在该频率下系统增益较低。DC/DC变换驱动信号PWM1，其初始占空比为D0，该占空比较小，逆变器的输入电压较低。然后发射端MCU调整逆变驱动信号PWM信号的工作频率为F1，该频率为正常工作频率。通过设置系统启动时的频率F0，和初始占空比为D0，其目的是减小系统上电过程中的电流冲击，防止系统因浪涌电流过冲而损坏。