[发明专利]一种快速批量无线充电装置及快速批量无线充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，尤其是涉及一种快速批量无线充电装置及快速批量无线充电方法。

背景技术

目前，用于对有源电子标签等器件充电的无线充电装置包括：供电电源模块、功率放大器、与功率放大器相连的电磁感应模块、与所述功率放大器相连的控制模块，然而该无线充电装置无法根据负载的数量及位置等变化对充电状态进行调节，充电速度和充电效率不高。

例如，近年来，随着高速公路联网以及可识别多义性路径的高速公路ETC收费的实施，具有双向通讯功能的高速公路通行卡成为必然选择。在远距离的行车条件下能主动与路侧基站进行双向通讯必然要求卡片自身能提供这期间的足够能耗，因此采用有源式高速公路通行卡是当前较为可靠的方案。但是目前面市的有源式高速公路通行卡使用寿命取决于卡内电池寿命，不能重复使用，并且卡片较厚(约为5mm)、体积较大，在高速公路发行使用极不方便，一旦失效后给高速公路通行卡发行部门造成极大的资源与财产浪费，而且现有高速公路出入口的自动发卡设备都用于自动发放不具有路径识别功能的普通薄卡，不能发放较厚的高速公路通行卡。

随着薄膜型可充电电池技术的发展以及无线充电技术的广泛使用，薄片型、有源式、可充电、具有双向通讯功能的高速公路通行卡已成为可能，并成为可识别多义性路径高速公路ETC收费通行卡的未来发展趋势。这将极大推动多义性路径识别的高速公路联网收费的发展，解决高速公路业主费用拆分的难题，提高卡片的可重复使用性，减小卡片体积，降低资源与国家财产的重复浪费。

当前无线电能传输存在电磁感应、电磁共振和微波三种技术实现方式，它们分别适用于近程、中短程和远程。当前应用较为广泛的技术方案是电磁感应式，它是在发送线圈中施加某一频率的交变电流以产生变化的磁场，变化的磁场耦合到接收线圈便产生电流，实现了能量的无线传输。电磁感应式充电一般采用一对一或多对一的模式，然而针对大量的可充电高速公路通行卡却不可能沿用上述充电方式。要满足同时对上百张卡片进行充电并且在较短规定时间内充满电，当前最可行的方案就是采用一对多的充电模式，并且能提供足够能量，提高充电效率。

对多个有源式高速公路通行卡进行批量充电时，充电时间和效率会受充电设备系统本身和不同数量卡片所组成的负载以及卡片的放置位置的影响。因此，目前亟需采用适当的控制措施，满足卡片最大能量吸收，以实现快速充电，并提高充电效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速批量无线充电装置及快速批量无线充电方法。本发明能够以阻抗匹配最优频率点对置于所述磁场内的待充电器件进行充电，从而实现对待充电器件的快速充电，提高对待充电器件的充电效率。

本发明提供了一种快速批量无线充电装置，包括：主控电路、频率控制模块、功率放大器和发送线圈，

所述主控电路的第一输出端连接所述功率放大器的第一输入端，所述主控电路用于向所述功率放大器输出激励信号；

所述发送线圈用于发射所述功率放大器输出的功率信号，并生成对待充电器件进行充电的磁场；

所述频率控制模块用于根据主控电路的控制，在所述装置启动充电后向功率放大器输出预定频率范围内不同频率的频率信号，接着获取所述装置当前的阻抗匹配最优频率点，并向所述功率放大器输出阻抗匹配最优频率点对应的频率信号；

所述功率放大器用于根据所述主控电路输出的激励信号和所述频率控制模块输出的频率信号，生成功率信号，并将所述功率信号输出给发送线圈。

可选的，所述频率控制模块包括频率信号生成器和检测线圈；所述主控电路的第二输出端连接所述频率信号生成器的输入端，所述频率信号生成器的输出端连接所述功率放大器的第二输入端，所述频率信号生成器用于在主控电路的控制下向所述功率放大器输出预定频率范围内不同频率的频率信号；

所述检测线圈连接所述主控电路的输入端，所述检测线圈用于感应所述发送线圈生成的磁场，生成感应电压信号，并将所述感应电压信号传输给所述主控电路；

所述主控电路还用于接收所述检测线圈输出的所述感应电压信号，将接收到的最大的感应电压信号对应的频率点确定为所述装置当前的阻抗匹配最优频率点，并控制所述频率信号生成器向所述功率放大器输出所述阻抗匹配最优频率点对应的频率信号。

可选的，所述频率信号生成器为直接数字式频率合成器DDS；

所述频率信号生成器用于在主控电路的控制下向所述功率放大器输出预定频率范围内不同频率的频率信号，包括：

所述DDS用于在主控电路的控制下向所述功率放大器以预定的频率步进值输出预定频率范围内不同频率的频率信号。