[发明专利]避免磁饱和提高无线充电效率

说明书

技术领域

磁饱和是磁性材料的一种物理特性，指的是导磁材料由于物理结构的限制，所通过的磁通量无法无限增大，从而保持在一定数量的状态。无线充电技术（Wireless charging technology），又称作非接触式感应充电，源于无线电力输送技术，利用近场感应，电感耦合，由供电设备将能量传送至用电装置，该装置使用接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用。主流的无线充电标准有三种：Qi标准、PMA标准、A4WP标准。磁饱和现象在上述三种无线充电标准中均有可能出现。本发明旨在解决电磁感应技术下的磁饱和现象，适用于Qi标准和PMA标准。

背景技术

基于无线充电系统框架，两种设备（一般指能量发射端和能量接收端）传输电力的过程不需要通过任何物理存在的有形电线。当能量从发射端向接收端转移的过程中，这两种设备用来相互感应然后传递能量的线圈中的电流会不断增大，当电流超过一定数值，磁饱和现象就有可能会发生在发射端或接收端，造成能量传输损耗。本发明旨在无线充电过程中检测并避免磁饱和损耗，提高无线充电效率。

发明内容

在磁饱和的状态下，磁渗透性不再随着磁场变大而增加，不同材料的磁饱和曲线是不同的，磁渗透性有自身的最大值。如图1所示，磁饱和曲线图描绘了标准钢板、硅钢板(含硅2.5%)、 软钢铸件、钨钢、磁铁钢、生铁 、镍(99%)、铸造钴和磁铁矿(Fe2O3)九种磁性材料的磁饱和曲线图。由图1可得出，当外部磁场的磁场强度H增强到一定数值以后，无论H再如何继续增强都不可能使磁性材料的磁感应强度B继续快速增大，在B达到持平饱和状态之前由于真空磁渗透性，B有一段缓慢增大的过程。即图1中所标示，每种磁性材料的磁饱和曲线都可以分为三个阶段，110——未磁饱和阶段，130——磁饱和阶段，120——转折阶段，即从未磁饱和阶段110到磁饱和阶段130的过渡阶段。本发明旨在将无线充电过程保持在110——未磁饱和阶段下工作。当出现磁饱和状态，不断地减小无线充电发射端电流，直到软件算法检测到磁饱和现象不再发生为止。

附图说明：下面结合附图和实施对本发明进一步说明。

图1 是 磁饱和曲线图

图2 是 无线充电系统框架

图3 是 避免磁饱和流程图

具体实施方式：在介绍避免磁饱和的方法之前，我们先了解一下无线充电系统框架，如图2描绘了一个移动终端通过充电基座进行无线充电的系统框架。移动终端可以是普通手机、智能手机、手持电脑、Pad等可以电磁感应无线充电的便携电子产品。当充电基座检测到移动终端时（移动终端距离充电基座距离小于1cm），发射端的能量转换单元提供能量给发射线圈，产生磁场。在接收端，磁场能量由接收线圈接收并转变为电流，同时，接收能量单元向移动终端的负载供电。发射端和接收端都有一个通信和控制单元，负责感应和管理无线充电过程。

在无线充电过程中，充电基座可以通过检测发射端的发射电压和发射电流（即发射线圈两端的电压和流过发射线圈的电流）计算发射端的传输能量（P=I*V）。同理，移动终端可以通过检测接收端的接收电压和接收电流（即接收线圈两端的电压和流过发射线圈的电流）并提供给发射端，然后由充电基座将由通信和控制单元计算接收端的传输能量（P=I*V），并计算能量损耗Loss为发射端的传输能量减去接收端的传输能量(Loss= P_TX-P_RX)。

本发明在避免磁饱和和提高无线充电效率的流程如图3所示：

W0.判断无线充电为磁饱和状态——此流程开始于无线充电的状态被判断为在磁饱和状态，即当W7的判断结果为否NO时。

W1.计算新的损耗 Lossnew，设置Loss= Lossnew   ——按照上述计算能量损耗Loss的方法计算新的损耗Lossnew，并将数值存储在Loss中。

W2.降低发射端电流I_TX固定比例——发射端电流I_TX需要被减少固定数值，即根据固定比例降低，例如新的I_TX减少为原I_TX的90%，或者原I_TX的80%，或者小于100%的原I_TX任意一个百分比例。

W3.读发射端电压V_TX、电流I_TX——读取发射端电压和电流，计算发射端传输能量P_TX=I_TX*V_TX。