便携式无线充电系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种充电设备，尤其是一种无线充电系统。该系统由电能发送端和与电能发送端呈非接触的电能接收端两部分组成，电能发送端包括发射线圈，电能接收端包括接收线圈，其中，电能发送端包括信息能量控制模块和能量发送模块，信息能量控制模块包括上位机、微控制器和RFID组件，能量发送模块包括驱动电路和发射线圈，微控制器分别于上位机、驱动电路及RFID组件连接，驱动电路与发射线圈连接，接收线圈的输出端与振荡电路连接，电能接收端贴有与电能发送端相对应的RFID标签。本实用新型专利技术便携性好，成本低，保护环境，安全性较好。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种充电设备，尤其是一种无线充电系统。
技术介绍
无线充电技术在很大程度上可以满足人们随时随地使用方便的充电需求。无线充 电技术的研究应用涉及领域广泛，传输功率相差较大，小到用于生物移植的几十毫瓦、小型 设备几十瓦功率，大到电动汽车或运动机器人的上千瓦功率以及磁悬浮列车应用的上兆瓦 功率。主要应用有生物医学上的非接触电能传输系统，电动剃须刀、电动牙刷等小型电器。 随着移动电话的普遍使用，非接触供电这一技术正被研究用于手机电池的非接触充电。不 过，无线充电技术也会促使电子产品发生变化，传统的电源管理部分将会产生一定的变化， 而对电子产品的功耗要求也愈发严格，因为通过无线传输的能量毕竟还是受限的，目前使 用的非接触电能传输的功率较小。无线充电技术已经在无绳电话等设备中投入实际应用。目前，面向手机的非接触 式充电器，正在积极开发2W-3W级供电技术。手机非接触式充电器开发厂商正致力于解决 产品商业化时出现的问题。其中，尤其重要的是提高效率、ID认证机制的设置、降低电磁噪 声、充电时位置对准等。为了满足法规等要求，还需要特别注意安全性等方面的问题。而且 必须和现有的普通充电器一样简便易用，不能因为非接触式充电而延长充电时间。RFID射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，它是利用射 频信号通过空间祸合实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。将无 线充电系统和RFID技术结合，实现系统安全、可控的电能传输具有重要的意义。综上所述，无线充电技术虽然在某些特定的产品中有所实现，但该技术还不够成 熟，没有得到广泛的使用。技术内容本技术的目的在于提出了一种便携式无线充电系统。本技术是采用以下的技术方案实现的一种便携式无线充电系统，由电能发 送端和与电能发送端呈非接触的电能接收端两部分组成，电能发送端包括发射线圈，电能 接收端包括接收线圈，其中，电能发送端包括信息能量控制模块和能量发送模块，信息能量 控制模块包括上位机、微控制器和RFID组件，能量发送模块包括驱动电路和发射线圈，微 控制器分别于上位机、驱动电路及RFID组件连接，驱动电路与发射线圈连接，接收线圈的 输出端与振荡电路连接，电能接收端贴有与电能发送端相对应的RFID标签。所述发射线圈与接收线圈均采用平面空芯线圈。所述上位机与微控制器之间通过UART接口相互连接，所述振荡电路包括整流电路和平滑电路，所述的平滑电路可以采用电容滤波电路。 所述电能接收端包括直流-直流升压器，直流-直流升压器与振荡电路连接，直流-直流升压器可以采用DC-DC变换器，以实现高效率充电技术。本技术的有益效果是本技术利用近场能量耦合的原理，其能量传输采 用无芯线圈，可以大大减小设备体积，实现了充电系统的轻便、便携；其非接触式充电方式 使用方便、安全可靠，满足特殊使用场合，如防水、防尘、防爆的需求；另外，通过RFID组件 实现了充电设备的ID认证，提高整个系统的安全性。综上所示，本技术便携性好，成本 低，保护环境，安全性较好。附图说明图1为本技术中电能发送端的连接示意图；图2为电能发送端的微控制器电路图；图3为电能发送端驱动电路的电路图；图4为电能接收端的连接示意图；图5为电能接收端的电路图。具体实施方式如图1所示，该无线充电系统由电能发送端和与电能发送端非接触的电能接收端 两部分组成。电能发送端包括信息能量控制模块和能量发送模块，信息能量控制模块主要 对能量发送模块进行控制，并检测能量发送模块的状态，保证能量传输正常。信息能量控制 模块包括上位机、微控制器和RFID组件，能量发送模块包括线圈驱动电路和发射线圈。上 位机与微控制器之间通过UART接口相互连接，微控制器与驱动电路连接，微控制器可以控 制驱动电路的开启与关闭，及计时作用。RFID组件与微控制器连接，实现对需要充电设备的 身份识别，使得该系统在一定程度上实现智能化，提高了系统充电的安全性。电能发送端以微控制器为核心，控制驱动电路开始工作，实现电能的传输。微控制 器采用MC68HC908QB4，不仅能产生线圈驱动电路所需的振荡频率，同时也可以控制RFID组 件与电能接收端进行信息交互。微控制器一方面通过读取需充电设备中的RFID信息，判断 其是否为合法的充电设备；另一方面，当识别为合法设备时控制充电电路开启，实现充电设 备的连接。微控制器电路如图2所示，其根据对应的接口进行连接。电能发送端的驱动电 路如图3所示，该电路使无线充电系统能够进行能量传输。无线充电系统的电能接收端对应于便携式终端设备。如图4和图5所示，电能接 收端包括接收线圈和振荡电路，其中振荡电路包括整流电路和平滑电路如RC滤波电路，接 收线圈的输出端与振荡电路连接。接收线圈通过与发射线圈的电磁感应接收电能发送端传 送的能量，由于接收线圈很小巧，因此容易集成到待充电终端设备中。充电过程中，接收线 圈得到交变电流，然后通过桥式整流回路、RC滤波回路，得到稳定的直流，将得到的直流再 通过一个直流-直流升压器即DC-DC变换器，以实现高效率充电技术，最后连接到便携式终 端的电池端。同时，在所述电能接收端贴有与电能发送端相对应的RFID标签，使得在待充 电终端设备靠近充电器作用范围时，能够通过身份验证，顺利实现的充电电路的连接，完成 充电。电能接收端也包含两个功能模块，即信息能量控制模块和能量接收模块，能量接收模 块主要包括接收线圈，信息能量控制模块能够对能量接收模块进行控制，保障整个充电过 程的安全。电能接收端的基础电路如图5所示。在实际充电过程中，发射线圈和接收线圈间 进行电磁藕合，得到交变电流，经过一个桥式整流电路，然后连接一个RC滤波电路，将脉动 的直流电压变为平滑的直流电压。为了提高充电效率，加一个DC-DC变换器，最后连接便携 式终端的电池，对其进行充电。该无线充电系统利用了近场能量耦合原理，系统工作时，首先将发送端电源提供 的交流电或直流电通过谐振变换器或高频调制模块转换为高频交流信号，然后驱动发射线 圈，使发射线圈在周围一定距离的空间范围内产生磁场都很小、但高频变化的电磁场。接收 线圈位于这个电磁场中，发射线圈磁通量的高频变化在接收线圈中产生一定幅值的高频感 应电动势。通过加在接收线圈端的桥式整流电路及电容滤波电路，就可以为可充电电池提 供直流供电输出，从而实现了电能的无线传输。另外，通过RFID组件实现了充电设备的ID 认证，提高整个系统的安全性。权利要求1.一种便携式无线充电系统，由电能发送端和与电能发送端呈非接触的电能接收端两 部分组成，其中电能发送端包括发射线圈，电能接收端包括接收线圈，其特征在于电能发 送端包括信息能量控制模块和能量发送模块，信息能量控制模块包括上位机、微控制器和 RFID组件，能量发送模块包括驱动电路和发射线圈，微控制器分别于上位机、驱动电路及 RFID组件连接，驱动电路与发射线圈连接，接收线圈的输出端与振荡电路连接，电能接收端 贴有与电能发送端相对应的RFID标签。2.根据权利要求1所述的便携式无线充电系统，其特征在于所述发射线圈与接收线 圈均采用空芯线圈。3.根据权利要求1所述的便携式无线充电系统，其特征在于所述上位机与微控制器 之本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种便携式无线充电系统，由电能发送端和与电能发送端呈非接触的电能接收端两部分组成，其中电能发送端包括发射线圈，电能接收端包括接收线圈，其特征在于：电能发送端包括信息能量控制模块和能量发送模块，信息能量控制模块包括上位机、微控制器和ＲＦＩＤ组件，能量发送模块包括驱动电路和发射线圈，微控制器分别于上位机、驱动电路及ＲＦＩＤ组件连接，驱动电路与发射线圈连接，接收线圈的输出端与振荡电路连接，电能接收端贴有与电能发送端相对应的ＲＦＩＤ标签。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏晨曦，殷波，魏志强，贾东宁，曹璟，单若冰，李超，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：实用新型
国别省市：95