CN110932371B - 磁耦合谐振式无线充电发射器、控制方法及充电*** - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种磁耦合谐振式无线充电发射器、控制方法及充电***。所述无线充电发射器包括：逆变电路，用于接收直流电源输出的原边直流信号，并将原边直流信号逆变为原边交流信号；发射线圈，用于在接收到原边交流信号时产生电磁场；电磁场用于在待充电设备上的副边接收线圈置于其中时，激发副边接收线圈产生电流为待充电设备的电池充电；原边控制器，用于确定待充电设备的电池的阻值RL，并根据电池的阻值RL控制逆变电路调节原边交流信号。本发明能够根据电池的阻值对逆变电路进行控制，实时调节输出至发射线圈的原边交流信号，实现充电过程中安全稳定的由恒流充电切换至恒压充电，并且在恒压充电过程能够保证电压恒定。
Description
技术领域
本申请涉及无线充电技术领域，特别是涉及一种磁耦合谐振式无线充电发射器、控制方法及磁耦合谐振式无线充电***。
背景技术
随着用电设备充电需求的不断发展，出现了无线充电技术。无线充电技术(Wireless charging technology)，是指利用电磁感应原理，在充电器和用电装置之间通过磁场进行能量传输，无需用到电导线，其源于无线电能传输技术，根据传输原理主要分为三种：电磁感应耦合式无线充电技术、磁耦合谐振式无线充电技术和微波辐射式无线充电技术。磁耦合谐振式无线充电技术是在电磁感应耦合式原理的基础上加入了谐振的原理，即能量能够在两个具有相同谐振频率的物体之间进行高效地传递。它在电路的组成上与电磁感应耦合式无线电能传输方式类似，都是将整流后的直流电通过高频逆变转换为高频交流电，接收线圈接收到高频交流电后经过整流电路和直流变换电路给用电设备供电。不同的是在发射线圈和接收线圈上添加了谐振电容，通过改变谐振电容值来使***达到谐振状态，从而实现无线电能传输。
然而，无线充电***在进行充电的过程中，用电设备电池的内阻(即负载电阻)会发生变化，且变化范围较大，为了能够实现充电过程中安全稳定的恒流或恒压充电，需要获知副边负载电压电流情况，并根据负载电压电流对原边逆变电路移相角或占空比进行调控，目前常见的获知负载电压电流情况的方式是在原、副边控制器增加实时通信装置，副边控制器利用检测电路检测负载的电压和电流，并通过实时通信装置发送至原边控制器。电路设计复杂，还会受通信装置信号的影响，难以保证实时获知负载电压电流情况。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种无需设置通信装置的无线充电发射器、控制方法及谐振式无线充电***。
一种无线充电发射器，包括：
逆变电路，用于接收直流电源输出的原边直流信号，并将原边直流信号逆变为原边交流信号；
发射线圈，用于在接收到原边交流信号时产生电磁场；电磁场用于在待充电设备上的副边接收线圈置于其中时，激发副边接收线圈产生电流为待充电设备的电池充电；
原边控制器，用于确定待充电设备的电池的阻值RL，并根据电池的阻值RL控制逆变电路调节原边交流信号。
在其中一个实施例中，无线充电发射器还包括：
原边检测电路，用于检测原边直流信号的电压值Up及电流值Ip；
原边控制器还用于获取原边检测电路反馈的电压值Up及电流值Ip，根据电压值Up及电流值Ip确定电池的阻值RL。
一种谐振式无线充电***，包括无线充电发射器，及设置于待充电设备上的无线充电接收器；
无线充电发射器还包括用于与发射线圈构成原边谐振电路的电容；
无线充电接收器包括：
副边谐振电路，用于与原边谐振电路共振产生副边交流信号；
整流电路，用于将副边交流信号整流为副边直流信号，副边直流信号用于为待充电设备的电池充电。
在其中一个实施例中，无线充电接收器还包括：
升压电路，用于对副边直流信号进行升压，输出充电电压；
副边检测电路，用于检测电池的端电压；
副边控制器，用于获取副边检测电路反馈的电池的端电压，并根据电池的端电压控制升压电路调整充电电压。
一种无线充电控制方法，方法包括：
确定电池的阻值RL；电池为待充电设备的电池；
根据电池的阻值RL控制无线充电发射器中的逆变电路调节输出的原边交流信号；
其中，逆变电路用于将无线充电发射器中的直流电源输出的原边直流信号逆变为原边交流信号，并将原边交流信号输出至无线充电发射器中的发射线圈，发射线圈用于在接收到原边交流信号时产生电磁场；电磁场用于在待充电设备上的副边接收线圈置于其中时，激发副边接收线圈产生电流为电池充电。
在其中一个实施例中，确定电池的阻值RL的步骤包括：
获取原边直流信号的电压值Up及电流值Ip；
根据电压值Up及电流值Ip计算电池的阻值RL。
在其中一个实施例中，若应用于谐振式无线充电***，根据电压值Up及电流值Ip计算电池的阻值RL的步骤包括：
根据电压值Up、电流值Ip及预设的无线充电***电路参数计算电池的阻值RL：
其中，R1为发射线圈的内阻、R2为副边接收线圈的内阻、Lm为发射线圈与副边接收线圈的互感，ω为发射线圈的谐振角频率，均为预设的无线充电***电路参数。
在其中一个实施例中，根据电池的阻值RL控制无线充电发射器中的逆变电路调节输出的原边交流信号的步骤包括：
当电池的阻值RL达到预设的阈值时，输出逆变电路控制信号，逆变电路控制信号用于控制逆变电路调节原边交流信号；
其中，逆变电路控制信号为移相角调节信号或PWM调节信号。
在其中一个实施例中，根据电池的阻值RL控制无线充电发射器中的逆变电路调节输出的原边交流信号的步骤还包括：
计算电池的阻值RL在预设周期的变化速率；
根据电池的阻值RL的变化速率调节移相角调节信号的变化速率。
在其中一个实施例中，根据电池的阻值RL控制无线充电发射器中的逆变电路调节输出的原边交流信号的步骤还包括：
计算电池的阻值RL在预设周期的变化速率；
根据电池的阻值RL的变化速率调节PWM调节信号的占空比。
上述无线充电发射器、控制方法及谐振式无线充电***，通过逆变电路将直流电源输出的原边直流信号逆变为原边交流信号输出至发射线圈，发射线圈接收到原边交流信号时产生电磁场，在为待充电设备充电时，将待充电设备上的副边接收线圈置于电磁场中，电磁场将会激发副边接收线圈产生电流为待充电设备的电池充电，通过控制器确定待充电设备的电池的阻值，根据电池的阻值对逆变电路进行控制，实时调节输出至发射线圈的原边交流信号，实现充电过程中安全稳定的由恒流充电切换至恒压充电，并且在恒压充电过程能够保证电压恒定。
附图说明
图1为一个实施例中，无线充电发射器的结构示意图；
图2为另一个实施例中，无线充电发射器的结构示意图；
图3为一个实施例中，谐振式无线充电***的结构示意图；
图4为一个实施例中，无线充电接收器的结构示意图；
图5为一个实施例中，无线充电控制方法的流程示意图；
图6为一个实施例中，确定电池的阻值步骤的流程示意图；
图7为另一个实施例中确定电池的阻值步骤的流程示意图；
图8为一个实施例中，根据电池的阻值RL控制无线充电发射器中的逆变电路调节输出的原边交流信号步骤的流程示意图；
图9为另一个实施例中，根据电池的阻值RL控制无线充电发射器中的逆变电路调节输出的原边交流信号步骤的流程示意图；
图10为一个实施例中，无线充电控制装置的结构框图；
图11为一个实施例中，电池阻值确定模块的结构框图；
图12为一个实施例中，原边交流信号调节模块的结构框图；
图13为另一个实施例中，原边交流信号调节模块的结构框图；
图14为又一个实施例中，原边交流信号调节模块的结构框图；
图15为一个实施例中，计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
在其中一个实施例中，如图1所示，提供了一种无线充电发射器100，包括：
逆变电路110，用于接收直流电源200输出的原边直流信号，并将原边直流信号逆变为原边交流信号；
发射线圈120，用于在接收到原边交流信号时产生电磁场；电磁场用于在待充电设备上的副边接收线圈置于其中时，激发副边接收线圈产生电流为待充电设备的电池330充电；
原边控制器130，用于确定待充电设备的电池330的阻值RL，并根据电池330的阻值RL控制逆变电路110调节原边交流信号。
在无线充电发射器100接入直流电源200时，逆变电路110接收直流电源200输出的原边直流信号，并将原边直流信号逆变后输出至发射线圈120。发射线圈120在流过交流电信号时，电流的变化会导致磁场发生变化,即磁通量发生变化，会产生一个交变电磁场，当将待充电设备上的副边接收线圈置于该电磁场内时，根据电磁感应定律可知，由于磁通量变化，副边接收线圈会产生感应电动势及感应电流，即可为待充电设备的电池330充电。
为蓄电池330充电一般都包括恒流充电和恒压充电两个阶段，开始充电时采用恒流充电，可以使用相对较大的电流进行充电，充电效率比较高；持续一段时间的恒流充电后，由于电池330极化内阻的原因导致虚电压较高，转为采用恒压充电模式，保持恒定的电压输出，随着蓄电池330端电压的逐渐升高，电流逐渐减小能够避免蓄电池330过充，能保证蓄电池330的完全充电，又能尽量减少电池330析气和失水，延长电池330的使用寿命，析气是指充电时电池330正极析出氧气、负极析出氢气的现象，在过电压的情况下，析气现象更为严重，长时间的析气会造成失水，损坏蓄电池330。
为了实现由恒流充电切换至恒压充电的状态，需要知道蓄电池330的实时电压和电流，当达到预设的电压值和电流值时则由恒流充电切换至恒压充电，避免过充，目前常见的获取蓄电池330电压和电流的方式是，在待充电设备上设置副边检测电路360和通信装置，在充电发射器上设置通信装置，待充电设备将副边检测电路360检测到的蓄电池330的电压和电流发送至充电发射器，通信装置的通信信号会对可靠性产生影响，可能会无法保证实时获取，并且还需要分别在充电发射器和待充电设备中设置通信装置，使得电路设计更加复杂。
控制器能够根据预设的算法确定待充电设备的电池330的阻值RL，无需额外设置通信装置用于获取待充电设备的电池330的阻值，在一些实施例中，可以利用遗传算法、最小二乘法等算法估算待充电设备的电池330的阻值RL。根据估算出的电池330的阻值RL对逆变电路110进行控制，即可实现改变逆变电路110输出的原边交流信号，由恒流充电切换至恒压充电，以及实现恒压控制。
上述无线充电发射器100，通过逆变电路110将直流电源200输出的原边直流信号逆变为原边交流信号输出至发射线圈120，发射线圈120接收到原边交流信号时产生电磁场，在为待充电设备充电时，将待充电设备上的副边接收线圈置于电磁场中，电磁场将会激发副边接收线圈产生电流为待充电设备的电池330充电，通过控制器确定待充电设备的电池330的阻值，根据电池330的阻值对逆变电路110进行控制，实时调节输出至发射线圈120的原边交流信号，实现充电过程中安全稳定的由恒流充电切换至恒压充电，并且在恒压充电过程能够保证电压恒定。
若采用遗传算法确定电池330的阻值RL，根据原边直流信号及无线充电***的电路参数建立出无线充电***模型(无线充电发射器100的谐振电流模型)，基于遗传算法的理论生成初始种群，计算适应度函数，这里的适应度函数为一次侧谐振电路计算值与实际检测值的方均根误差，以此结果来反映计算值与实际测量值的接近程度，结合无线充电***模型即计算出可评估各个体的适应度，基于遗传算法进行筛选迭代，最终得到适应度最优的电池330电阻RL。
在其中一个实施例中，如图2所示，无线充电发射器100还包括：
原边检测电路140，用于检测原边直流信号的电压值Up及电流值Ip；
原边控制器130还用于获取原边检测电路140反馈的电压值Up及电流值Ip，根据电压值Up及电流值Ip确定电池330的阻值RL。
无线充电***的固有参数，发射线圈120的内阻R1、副边接收线圈的内阻R2、发射线圈120与副边接收线圈的互感Lm和发射线圈120的谐振角频率ω，可以预先输入至控制器，无线充电***的原边直流信号会在充电过程中发生变化，可以利用原边检测电路140进行检测。根据无线充电***的电路参数即可计算出电池330的阻值RL。
在其中一个实施例中，如图3所示，还提供了一种谐振式无线充电***，包括无线充电发射器100，及设置于待充电设备上的无线充电接收器300；
无线充电发射器100还包括用于与发射线圈120构成原边谐振电路150的电容；
无线充电接收器300包括：
副边谐振电路310，用于与原边谐振电路150共振产生副边交流信号；
整流电路320，用于将副边交流信号整流为副边直流信号，副边直流信号用于为待充电设备的电池330充电。
谐振式无线充电是在电磁感应耦合式原理的基础上加入了谐振的原理，即能量能够在两个具有相同谐振频率的物体之间进行高效地传递。它在电路的组成上与电磁感应耦合式无线电能传输方式类似，都是将整流后的直流电通过高频逆变转换为高频交流电，发射线圈120在通过高频交流电时产生交变磁场，接收线圈置于交变磁场中时激发高频交流电，经过整流电路320和直流变换电路给用电设备供电。不同的是在发射线圈120和接收线圈的基础上均添加了谐振电容，通过改变谐振电容值来使无线充电***的发射线圈120与接收线圈达到谐振状态，并且两者产生共振，从而实现更高效率地无线电能传输。利用电磁共振技术使得无线充电***在距离上具有更高地宽容度，可以支持数厘米至数米的无线充电，除了距离较远外，还可以同时对多个设备进行充电，并且对设备的位置并没有严格的限制，使用上更加灵活。
在其中一个实施例中，如图4所示，无线充电接收器300还包括：
升压电路350，用于对副边直流信号进行升压，输出充电电压；
副边检测电路360，用于检测电池330的端电压；
副边控制器340，用于获取副边检测电路360反馈的电池330的端电压，并根据电池330的端电压控制升压电路350调整充电电压。
通过控制升压电路350，可以改变输出至电池330的充电电压，在切换至恒压充电时，通过控制升压电路350改变充电电压，以维持恒压输出，副边控制器340根据电池330的端电压是否达到预设电压值判断何时切换至恒压充电状态，当达到预设电压值时，即切换至恒压充电装置，控制升压电路350恒定输出。
在其中一个实施例中，如图5所示，提供了一种无线充电控制方法，以该方法应用于图1中的原边控制器为例进行说明，包括以下步骤：
步骤S410，确定电池的阻值RL；电池为待充电设备的电池。
步骤S420，根据电池的阻值RL控制无线充电发射器中的逆变电路调节输出的原边交流信号；
其中，逆变电路用于将无线充电发射器中的直流电源输出的原边直流信号逆变为原边交流信号，并将原边交流信号输出至无线充电发射器中的发射线圈，发射线圈用于在接收到原边交流信号时产生电磁场；电磁场用于在待充电设备上的副边接收线圈置于其中时，激发副边接收线圈产生电流为电池充电。
在无线充电发射器接入直流电源时，逆变电路接收直流电源输出的原边直流信号，并将原边直流信号逆变后输出至发射线圈。发射线圈在流过交流电信号时，电流的变化会导致磁场发生变化,即磁通量发生变化，会产生一个交变电磁场，当将待充电设备上的副边接收线圈置于该电磁场内时，根据电磁感应定律可知，由于磁通量变化，副边接收线圈会产生感应电动势及感应电流，即可为待充电设备的电池充电。控制器能够根据预设的算法确定待充电设备的电池的阻值RL，无需额外设置通信装置用于获取待充电设备的电池的阻值，在一些实施例中，可以利用遗传算法、最小二乘法等算法估算待充电设备的电池的阻值RL。根据估算出的电池的阻值RL对逆变电路进行控制，即可实现改变逆变电路输出的原边交流信号，由恒流充电切换至恒压充电，以及实现恒压控制。
在其中一个实施例中，如图6所示，确定电池的阻值RL的步骤包括：
步骤S411，获取原边直流信号的电压值Up及电流值Ip。
步骤S412，根据电压值Up及电流值Ip计算电池的阻值RL。
原边直流信号的电压值Up及电流值Ip为瞬时值，在充电过程中会发生变化，根据实时获取的瞬时值即可计算出对应时刻的电池的阻值RL。
在其中一个实施例中，若应用于谐振式无线充电***，根据电压值Up及电流值Ip计算电池的阻值RL的步骤包括：
根据电压值Up、电流值Ip，、以及预设的发射线圈的内阻R1、副边接收线圈的内阻R2、发射线圈与副边接收线圈的互感Lm和发射线圈的谐振角频率ω，计算负载的阻值RL，表达式为：
无线充电***的固有参数，发射线圈的内阻R1、副边接收线圈的内阻R2、发射线圈与副边接收线圈的互感Lm和发射线圈的谐振角频率ω，可以预先输入至控制器，无线充电***的原边直流信号会在充电过程中发生变化，可以利用原边检测电路进行检测。根据无线充电***的电路参数即可计算出电池的阻值RL。
在其中一个实施例中，如图7所示，根据电池的阻值RL控制无线充电发射器中的逆变电路调节输出的原边交流信号的步骤包括：
步骤S421，当电池的阻值RL达到预设的阈值时，输出逆变电路控制信号，逆变电路控制信号用于控制逆变电路调节原边交流信号；其中，逆变电路控制信号为移相角调节信号或PWM调节信号。
预设的阈值对应的是需要切换至恒压充电状态时的电池阻值，当电池的阻值RL达到预设的阈值时，即需要切换至恒压充电状态，需要控制逆变电路改变其输出的原边交流信号，以改变磁场磁通量的变化，进而使副边接收线圈产生的副边交流信号改变，同时利用升压电路配合即可实现恒压控制，此时则输出逆变电路控制信号，控制逆变电路调节原边交流信号，在一些实施例中，逆变电路控制信号可以是移相角调节信号，用于控制逆变电路调节移相角，若需要增大原边交流信号，则可以增大移相角；若需要减小原边交流信号，则减小移相角，实现对原边交流信号幅值的改变。根据电池的电阻进行判断需要如何调节移相角，在一个实施例中，当电池的阻值RL达到预设的阈值时，根据预设的移相角增大速率增大移相角。在一些实施例中，逆变电路控制信号可以是PWM调节信号，用于调节逆变电路的占空比，若需要增大原边交流信号，则可以增大占空比；若需要减小原边交流信号，则减小占空比，实现对原边交流信号幅值的改变。根据电池的电阻进行判断需要如何调节占空比，在一个实施例中，当电池的阻值RL达到预设的阈值时，根据预设的占空比控制逆变电路输出。
在其中一个实施例中，如图8所示，根据电池的阻值RL控制无线充电发射器中的逆变电路调节输出的原边交流信号的步骤还包括：
步骤S422,计算电池的阻值RL在预设周期的变化速率。
步骤S423，根据电池的阻值RL的变化速率调节移相角调节信号的变化速率。
充电过程中电池阻值会发生变化，需要根据电池的阻值变化对逆变电路输出的原边交流信号进行调控，在通过调节移相角进行控制时，若移相角增大速度太快，会使得最终输出至电池的充电电压不稳定；若移相角增大速度太慢，则原边交流电流会过大，会对无线充电发射器的安全运行产生影响，可能会损坏无线充电发射器。通过计算一个预设周期内电池的阻值RL的变化速率，调节移相角的变化速率，使移相角的变化速率能与电阻阻值的变化速率匹配，保证充电过程的安全稳定。
在其中一个实施例中，如图9所示，根据电池的阻值RL控制无线充电发射器中的逆变电路调节输出的原边交流信号的步骤还包括：
步骤S422，计算电池的阻值RL在预设周期的变化速率。
步骤S424，根据电池的阻值RL的变化速率调节PWM调节信号的占空比。
充电过程中电池阻值会发生变化，需要根据电池的阻值变化对逆变电路输出的原边交流信号进行调控，在通过PWM调节信号进行控制时，若占空比过大，会使得最终输出的充电电压过高，使电池过压，损坏电池；若占空比过小，则可能会使得输出的充电电压难以匹配电池阻值，需要增加信号调节的频率，使得充电电压不稳定，而由于电池的阻值在充电过程中会一直发生变化，可以在阻值变化速率较快时，减小占空比，避免由于电池阻值快速变化时由于占空比过大产生过压；在阻值变化速率较慢时，增大占空比，减少PWM信号调节的频率，提高充电电压的稳定性。
应该理解的是，虽然图5-9的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图5-9中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图10所示，提供了一种无线充电控制装置，包括：电池阻值确定模块510和原边交流信号调节模块520，其中：
电池阻值确定模块510，用于确定电池的阻值RL；电池为待充电设备的电池；
原边交流信号调节模块520，用于根据电池的阻值RL控制无线充电发射器中的逆变电路调节输出的原边交流信号；
其中，逆变电路用于接收直流电源输出的原边直流信号，并将原边直流信号逆变为原边交流信号输出至无线充电发射器中的发射线圈，发射线圈用于在接收到原边交流信号时产生电磁场；电磁场用于在待充电设备上的副边接收线圈置于其中时，激发副边接收线圈产生电流为电池充电。
在其中一个实施例中，如图11所示，电池阻值确定模块510包括：
电压电流获取模块511，用于获取原边直流信号的电压值Up及电流值Ip；
阻值计算模块512，用于根据电压值Up及电流值Ip计算电池的阻值RL。
在其中一个实施例中，如图12所示，原边交流信号调节模块520包括：
阻值比较模块521，用于比较电池的阻值RL是否达到预设的阈值；
控制信号输出模块522，用于在电池的阻值RL达到预设的阈值时，输出逆变电路控制信号，逆变电路控制信号用于控制逆变电路调节原边交流信号；其中，逆变电路控制信号为移相角调节信号或PWM调节信号。
在其中一个实施例中，如图13所示，原边交流信号调节模块520还包括：
阻值变化速率计算模块523，用于计算电池的阻值RL在预设周期的变化速率；
移相角调节信号调节模块524，用于根据电池的阻值RL的变化速率调节移相角调节信号的变化速率。
在其中一个实施例中，如图14所示，原边交流信号调节模块520还包括：
阻值变化速率计算模块523，用于计算电池的阻值RL在预设周期的变化速率；
占空比调节模块525，用于根据电池的阻值RL的变化速率调节PWM调节信号的占空比。
关于无线充电控制装置的具体限定可以参见上文中对于无线充电控制方法的限定，在此不再赘述。上述无线充电控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是控制器，其内部结构图可以如图15所示。该计算机设备包括通过***总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作***和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作***和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种无线充电控制方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图15中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
确定电池的阻值RL；电池为待充电设备的电池；
根据电池的阻值RL控制无线充电发射器中的逆变电路调节输出的原边交流信号；
其中，逆变电路用于将无线充电发射器中的直流电源输出的原边直流信号逆变为原边交流信号，并将原边交流信号输出至无线充电发射器中的发射线圈，发射线圈用于在接收到原边交流信号时产生电磁场；电磁场用于在待充电设备上的副边接收线圈置于其中时，激发副边接收线圈产生电流为电池充电。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
获取原边直流信号的电压值Up及电流值Ip；
根据电压值Up及电流值Ip计算电池的阻值RL。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据电压值Up、电流值Ip，、以及预设的发射线圈的内阻R1、副边接收线圈的内阻R2、发射线圈与副边接收线圈的互感Lm和发射线圈的谐振角频率ω，计算负载的阻值RL，表达式为：
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
当电池的阻值RL达到预设的阈值时，输出逆变电路控制信号，逆变电路控制信号用于控制逆变电路调节原边交流信号；
其中，逆变电路控制信号为移相角调节信号或PWM调节信号。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
计算电池的阻值RL在预设周期的变化速率；
根据电池的阻值RL的变化速率调节移相角调节信号的变化速率。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
计算电池的阻值RL在预设周期的变化速率；
根据电池的阻值RL的变化速率调节PWM调节信号的占空比。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
确定电池的阻值RL；电池为待充电设备的电池；
根据电池的阻值RL控制无线充电发射器中的逆变电路调节输出的原边交流信号；
其中，逆变电路用于将无线充电发射器中的直流电源输出的原边直流信号逆变为原边交流信号，并将原边交流信号输出至无线充电发射器中的发射线圈，发射线圈用于在接收到原边交流信号时产生电磁场；电磁场用于在待充电设备上的副边接收线圈置于其中时，激发副边接收线圈产生电流为电池充电。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
获取原边直流信号的电压值Up及电流值Ip；
根据电压值Up及电流值Ip计算电池的阻值RL。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据电压值Up、电流值Ip，、以及预设的发射线圈的内阻R1、副边接收线圈的内阻R2、发射线圈与副边接收线圈的互感Lm和发射线圈的谐振角频率ω，计算负载的阻值RL，表达式为：
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
当电池的阻值RL达到预设的阈值时，输出逆变电路控制信号，逆变电路控制信号用于控制逆变电路调节原边交流信号；
其中，逆变电路控制信号为移相角调节信号或PWM调节信号。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
计算电池的阻值RL在预设周期的变化速率；
根据电池的阻值RL的变化速率调节移相角调节信号的变化速率。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
计算电池的阻值RL在预设周期的变化速率；
根据电池的阻值RL的变化速率调节PWM调节信号的占空比。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)及直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种磁耦合谐振式无线充电发射器，其特征在于，包括：
逆变电路，用于接收直流电源输出的原边直流信号，并将所述原边直流信号逆变为原边交流信号；
发射线圈，用于在接收到所述原边交流信号时产生电磁场；所述电磁场用于在待充电设备上的副边接收线圈置于其中时，激发所述副边接收线圈产生电流为所述待充电设备的电池充电；
原边检测电路，用于检测所述原边直流信号的电压值Up及电流值Ip；
原边控制器，用于获取所述原边检测电路反馈的所述电压值Up及所述电流值Ip，根据所述电压值Up及所述电流值Ip确定所述电池的阻值RL，并根据所述电池的阻值RL控制所述逆变电路调节所述原边交流信号；
所述原边控制器根据所述电压值Up、所述电流值Ip及预设的无线充电***电路参数计算所述电池的阻值RL：
其中，R1为发射线圈的内阻、R2为副边接收线圈的内阻、Lm为发射线圈与副边接收线圈的互感，ω为发射线圈的谐振角频率，均为预设的无线充电***电路参数。
2.根据权利要求1所述的磁耦合谐振式无线充电发射器，其特征在于，所述原边控制器用于在所述电池的阻值RL达到预设的阈值时，输出逆变电路控制信号，所述逆变电路控制信号用于控制所述逆变电路调节所述原边交流信号；其中，所述逆变电路控制信号为移相角调节信号或PWM调节信号。
3.一种磁耦合谐振式无线充电***，其特征在于，包括如权利要求1或2所示的磁耦合谐振式无线充电发射器，及设置于待充电设备上的磁耦合谐振式无线充电接收器；
所述磁耦合谐振式无线充电发射器还包括用于与所述发射线圈构成原边谐振电路的电容；
所述磁耦合谐振式无线充电接收器包括：
副边谐振电路，用于与所述原边谐振电路共振产生副边交流信号；
整流电路，用于将所述副边交流信号整流为副边直流信号，所述副边直流信号用于为待充电设备的电池充电。
4.根据权利要求3所述的磁耦合谐振式无线充电***，其特征在于，所述磁耦合谐振式无线充电接收器还包括：
升压电路，用于对所述副边直流信号进行升压，输出充电电压；
副边检测电路，用于检测所述电池的端电压；
副边控制器，用于获取所述副边检测电路反馈的所述电池的端电压，并根据所述电池的端电压控制所述升压电路调整所述充电电压。
5.一种磁耦合谐振式无线充电控制方法，其特征在于，所述方法包括：
确定电池的阻值RL；所述电池为待充电设备的电池；
根据所述电池的阻值RL控制无线充电发射器中的逆变电路调节输出的原边交流信号；
所述确定电池的阻值RL的步骤包括：
获取所述原边直流信号的电压值Up及电流值Ip；
根据所述电压值Up、所述电流值Ip及预设的无线充电***电路参数计算所述电池的阻值RL：
其中，R1为发射线圈的内阻、R2为副边接收线圈的内阻、Lm为发射线圈与副边接收线圈的互感，ω为发射线圈的谐振角频率，均为预设的无线充电***电路参数；
所述逆变电路用于接收直流电源输出的原边直流信号，并将所述原边直流信号逆变为原边交流信号输出至所述无线充电发射器中的发射线圈，所述发射线圈用于在接收到所述原边交流信号时产生电磁场；所述电磁场用于在待充电设备上的副边接收线圈置于其中时，激发所述副边接收线圈产生电流为所述电池充电。
6.根据权利要求5所述的磁耦合谐振式无线充电控制方法，其特征在于，所述根据所述电池的阻值RL控制无线充电发射器中的逆变电路调节输出的原边交流信号的步骤包括：
当所述电池的阻值RL达到预设的阈值时，输出逆变电路控制信号，所述逆变电路控制信号用于控制所述逆变电路调节所述原边交流信号；
其中，所述逆变电路控制信号为移相角调节信号或PWM调节信号。
7.根据权利要求6所述的磁耦合谐振式无线充电控制方法，其特征在于，所述根据所述电池的阻值RL控制无线充电发射器中的逆变电路调节输出的原边交流信号的步骤还包括：
计算所述电池的阻值RL在预设周期的变化速率；
根据所述电池的阻值RL的变化速率调节所述移相角调节信号的变化速率。
8.根据权利要求6所述的磁耦合谐振式无线充电控制方法，其特征在于，所述根据所述电池的阻值RL控制无线充电发射器中的逆变电路调节输出的原边交流信号的步骤还包括：
计算所述电池的阻值RL在预设周期的变化速率；
根据所述电池的阻值RL的变化速率调节所述PWM调节信号的占空比。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现如权利要求5至8任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如权利要求5至8任一项所述的方法。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102969801A (zh) * | 2012-11-01 | 2013-03-13 | 重庆大学 | 电流型无线供电***负载识别方法 |
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Patent Citations (5)
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| JP6025028B2 (ja) * | 2012-08-13 | 2016-11-16 | 株式会社Ihi | 給電装置、給電回路および給電量調整方法 |
| CN102969801A (zh) * | 2012-11-01 | 2013-03-13 | 重庆大学 | 电流型无线供电***负载识别方法 |
| CN104184218A (zh) * | 2013-05-27 | 2014-12-03 | Lg电子株式会社 | 无线电力发射器及其无线电力传送方法 |
| CN104821667A (zh) * | 2015-03-16 | 2015-08-05 | 中国计量学院 | 基于低频pwm整流器的磁耦合谐振式无线电能传输装置 |
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