一種快速批量無線充電裝置及快速批量無線充電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線充電技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種快速批量無線充電裝置及快速批量無線充電方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，用于對有源電子標簽等器件充電的無線充電裝置包括:供電電源模塊、功率放大器、與功率放大器相連的電磁感應(yīng)模塊、與所述功率放大器相連的控制模塊，然而該無線充電裝置無法根據(jù)負載的數(shù)量及位置等變化對充電狀態(tài)進行調(diào)節(jié)，充電速度和充電效率不聞。
[0003]例如，近年來，隨著高速公路聯(lián)網(wǎng)以及可識別多義性路徑的高速公路ETC收費的實施，具有雙向通訊功能的高速公路通行卡成為必然選擇。在遠距離的行車條件下能主動與路側(cè)基站進行雙向通訊必然要求卡片自身能提供這期間的足夠能耗，因此采用有源式高速公路通行卡是當前較為可靠的方案。但是目前面市的有源式高速公路通行卡使用壽命取決于卡內(nèi)電池壽命，不能重復(fù)使用，并且卡片較厚(約為5mm)、體積較大，在高速公路發(fā)行使用極不方便，一旦失效后給高速公路通行卡發(fā)行部門造成極大的資源與財產(chǎn)浪費，而且現(xiàn)有高速公路出入口的自動發(fā)卡設(shè)備都用于自動發(fā)放不具有路徑識別功能的普通薄卡，不能發(fā)放較厚的高速公路通行卡。
[0004]隨著薄膜型可充電電池技術(shù)的發(fā)展以及無線充電技術(shù)的廣泛使用，薄片型、有源式、可充電、具有雙向通訊功能的高速公路通行卡已成為可能，并成為可識別多義性路徑高速公路ETC收費通行卡的未來發(fā)展趨勢。這將極大推動多義性路徑識別的高速公路聯(lián)網(wǎng)收費的發(fā)展，解決高速公路業(yè)主費用拆分的難題，提高卡片的可重復(fù)使用性，減小卡片體積，降低資源與國家財產(chǎn)的重復(fù)浪費。
[0005]當前無線電能傳輸存在電磁感應(yīng)、電磁共振和微波三種技術(shù)實現(xiàn)方式，它們分別適用于近程、中短程和遠程。當前應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)方案是電磁感應(yīng)式，它是在發(fā)送線圈中施加某一頻率的交變電流以產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場耦合到接收線圈便產(chǎn)生電流，實現(xiàn)了能量的無線傳輸。電磁感應(yīng)式充電一般采用一對一或多對一的模式，然而針對大量的可充電高速公路通行卡卻不可能沿用上述充電方式。要滿足同時對上百張卡片進行充電并且在較短規(guī)定時間內(nèi)充滿電，當前最可行的方案就是采用一對多的充電模式，并且能提供足夠能量，提高充電效率。
[0006]對多個有源式高速公路通行卡進行批量充電時，充電時間和效率會受充電設(shè)備系統(tǒng)本身和不同數(shù)量卡片所組成的負載以及卡片的放置位置的影響。因此，目前亟需采用適當?shù)目刂拼胧?，滿足卡片最大能量吸收，以實現(xiàn)快速充電，并提高充電效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種快速批量無線充電裝置及快速批量無線充電方法。本發(fā)明能夠以阻抗匹配最優(yōu)頻率點對置于所述磁場內(nèi)的待充電器件進行充電，從而實現(xiàn)對待充電器件的快速充電，提高對待充電器件的充電效率。
[0008]本發(fā)明提供了一種快速批量無線充電裝置，包括:主控電路、頻率控制模塊、功率放大器和發(fā)送線圈，
[0009]所述主控電路的第一輸出端連接所述功率放大器的第一輸入端，所述主控電路用于向所述功率放大器輸出激勵信號；
[0010]所述發(fā)送線圈用于發(fā)射所述功率放大器輸出的功率信號，并生成對待充電器件進行充電的磁場；
[0011]所述頻率控制模塊用于根據(jù)主控電路的控制，在所述裝置啟動充電后向功率放大器輸出預(yù)定頻率范圍內(nèi)不同頻率的頻率信號，接著獲取所述裝置當前的阻抗匹配最優(yōu)頻率點，并向所述功率放大器輸出阻抗匹配最優(yōu)頻率點對應(yīng)的頻率信號；
[0012]所述功率放大器用于根據(jù)所述主控電路輸出的激勵信號和所述頻率控制模塊輸出的頻率信號，生成功率信號，并將所述功率信號輸出給發(fā)送線圈。
[0013]可選的，所述頻率控制模塊包括頻率信號生成器和檢測線圈；所述主控電路的第二輸出端連接所述頻率信號生成器的輸入端，所述頻率信號生成器的輸出端連接所述功率放大器的第二輸入端，所述頻率信號生成器用于在主控電路的控制下向所述功率放大器輸出預(yù)定頻率范圍內(nèi)不同頻率的頻率信號；
[0014]所述檢測線圈連接所述主控電路的輸入端，所述檢測線圈用于感應(yīng)所述發(fā)送線圈生成的磁場，生成感應(yīng)電壓信號，并將所述感應(yīng)電壓信號傳輸給所述主控電路；
[0015]所述主控電路還用于接收所述檢測線圈輸出的所述感應(yīng)電壓信號，將接收到的最大的感應(yīng)電壓信號對應(yīng)的頻率點確定為所述裝置當前的阻抗匹配最優(yōu)頻率點，并控制所述頻率信號生成器向所述功率放大器輸出所述阻抗匹配最優(yōu)頻率點對應(yīng)的頻率信號。
[0016]可選的，所述頻率信號生成器為直接數(shù)字式頻率合成器DDS ；
[0017]所述頻率信號生成器用于在主控電路的控制下向所述功率放大器輸出預(yù)定頻率范圍內(nèi)不同頻率的頻率信號，包括:
[0018]所述DDS用于在主控電路的控制下向所述功率放大器以預(yù)定的頻率步進值輸出預(yù)定頻率范圍內(nèi)不同頻率的頻率信號。
[0019]可選的，所述主控電路包括定時模塊，用于按照預(yù)定的時間周期，控制所述頻率控制模塊向功率放大器輸出預(yù)定頻率范圍內(nèi)不同頻率的頻率信號，接著獲取所述裝置當前的阻抗匹配最優(yōu)頻率點，并向所述功率放大器輸出阻抗匹配最優(yōu)頻率點對應(yīng)的頻率信號。
[0020]可選的，所述主控電路的輸入端還連接所述功率放大器的輸出端，用于在控制所述頻率信號生成器向所述功率放大器輸出所述阻抗匹配最優(yōu)頻率點對應(yīng)的頻率信號之后，采集所述功率放大器所輸出信號的前向功率和后向功率；
[0021]所述主控電路的第三輸出端還連接所述功率放大器的第三輸入端，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的所述前向功率和所述后向功率的差值與所述功率放大器的增益的對應(yīng)關(guān)系，向所述功率放大器輸出增益控制信號，所述增益控制信號用于調(diào)節(jié)所述功率放大器的增益。
[0022]可選的，還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器連接所述主控電路，所述溫度傳感器用于采集所述待充電器件所在腔體的溫度，并將采集的溫度數(shù)據(jù)傳輸給所述主控電路；
[0023]所述主控電路還用于接收所述溫度傳感器傳輸?shù)臏囟葦?shù)據(jù)，當所述腔體的溫度超過預(yù)設(shè)的溫度上限時，所述主控電路停止對所述待充電器件進行充電。
[0024]可選的，所述快速批量無線充電裝置，還包括通訊模塊，所述通訊模塊連接所述主控電路，所述主控電路通過所述通訊模塊采集所述待充電器件的充電參數(shù)。
[0025]本發(fā)明還提供一種快速批量無線充電方法，其包括:
[0026]啟動充電后，向功率放大器輸出預(yù)定頻率范圍內(nèi)不同頻率的頻率信號，并向功率放大器輸出激勵信號，使得所述功率放大器接收所述激勵信號和所述頻率信號，根據(jù)所述激勵信號和所述頻率信號，生成功率信號，并向所述發(fā)送線圈輸出功率信號；
[0027]發(fā)送線圈發(fā)射所述功率放大器輸出的功率信號，并生成用于對待充電器件進行充電的磁場；
[0028]獲取所述裝置當前的阻抗匹配最優(yōu)頻率點，并向所述功率放大器輸出阻抗匹配最優(yōu)頻率點對應(yīng)的頻率信號；
[0029]所述功率放大器根據(jù)所述激勵信號和所述阻抗匹配最優(yōu)頻率點對應(yīng)的頻率信號，生成功率信號，并將所述功率信號輸出給發(fā)送線圈。
[0030]可選的，獲取所述裝置當前的阻抗匹配最優(yōu)頻率點包括:
[0031]接收檢測線圈輸出的感應(yīng)電壓信號，將接收到的最大的感應(yīng)電壓信號對應(yīng)的頻率點確定為所述裝置當前的阻抗匹配最優(yōu)頻率點；其中，所述檢測線圈用于感應(yīng)所述發(fā)送線圈生成的磁場，生成感應(yīng)電壓信號，并將所述感應(yīng)電壓信號傳輸給主控電路。
[0032]可選的，在將接收到的最大的感應(yīng)電壓信號對應(yīng)的頻率信號的頻率確定為所述裝置當前的阻抗匹配最優(yōu)頻率點之后，向所述功率放大器輸出阻抗匹配最優(yōu)頻率點對應(yīng)的頻率信號之前，所述快速批量無線充電方法還包括如下步驟:
[0033]步驟S1:將當前接收到的最大的感應(yīng)電壓信號對應(yīng)的頻率點作為當前的中心頻率占.Tj >、、、 ?
[0034]步驟S2:以當前預(yù)設(shè)的步進值向所述功率放大器輸出所述第一頻率范圍內(nèi)的頻率信號，所述第一頻率范圍的頻點包括所述當前的中心頻率點及以所述當前的中心頻率點為中心的左右預(yù)定個數(shù)的頻率點；
[0035]步驟S3:接收所述檢測線圈當前輸出的感應(yīng)電壓信號，確定接收到的最大的當前輸出的感應(yīng)電壓信號對應(yīng)的頻率點；
[0036]步驟S4:判斷所述當前預(yù)設(shè)的步進值是否符合預(yù)設(shè)的頻率精度要求；
[0037]若是，則將當前的阻抗匹配最優(yōu)頻率點更新為接收到的最大的當前輸出的感應(yīng)電壓信號對應(yīng)的頻率點；
[0038]若否，則重復(fù)執(zhí)行步驟SI至步驟S4。
[0039]可選的，接收檢測線圈輸出的感應(yīng)電壓信號，將接收到的最大的感應(yīng)電壓信號對應(yīng)的頻率點確定為無線充電裝置當前的阻抗匹配最優(yōu)頻率點，包括:
[0040]針對不同的頻率信號，通過AD采樣獲得檢測線圈在各采樣頻點的感應(yīng)電壓，其中，每個采樣頻點對應(yīng)一組感應(yīng)電壓，將每一組感應(yīng)電壓進行極值處理和求均值，獲得處理后的每個