[发明专利]一种基于磁性材料屏蔽特性的无线充电方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于磁性材料屏蔽特性的无线充电方法及装置，本发明将磁性材料的屏蔽特性与谐振式无线充电相结合，通过实验测试及理论研究发现调整频率下时线圈出现了分裂频率现象，影响线圈的传输效率，并计算消除了分裂频率现象时的负载电阻，由此提高了无线充电的传输效率；并且分析了在高输输出电流下加入磁性材料输出功率变小的原因，并仿真得到效率最大值对应的互感系数，并且得出相应的与磁性材料的距离，使得传输效率最大化，提高无线充电装置的性能；本发明还提供了一种无线充电装置，通过设置自动测量距离模块，用户根据该距离放置充电装置与被充电设备，以此提高充电效率，缩短充电时间。

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，具体涉及一种基于磁性材料屏蔽特性的无线充电方法及装置。

背景技术

目前，便携式电子产品主要通过特定的有线充电器充电，使用大量充电端口，造成材料资源浪费。无线充电技术在今后的电子市场中有着广阔的应用前景。感应耦合式发射线圈和接收线圈是分离的，会产生很大的漏感。而利用谐振式无线电能传输，将磁场作为电能无线传输的介质，通过发射线圈与接收线圈之间的共振，接收线圈的固有频率与发射频率一致，发生强电磁耦合，建立电能传输通道，实现无线电能传输。与电磁感应式耦合不同，谐振式无线电能传输可以将传输距离提高到几米，能够保证一定的传输距离和效率。而当在两线圈端分别加入铁氧体时，可以提高线圈之间的耦合系数，进而提高传输效率。

但如何进一步提高传输效率，是本领域技术人员不断追求的目标。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于磁性材料屏蔽特性的无线充电方法及装置，可以提高无线充电时的传输效率。

一种基于磁性材料屏蔽特性的无线充电方法，原边线圈通过电磁感应向副边线圈充电，其中，原边线圈中串联的电容、电阻和电感分别对应的设为电容C₁,电阻R₁和自感系数L₁，副边线圈中电容、电阻和自感系数分别对应的设为电容C₂电阻R₂和自感系数L₂，副边线圈中串联的负载电阻设为电阻R_L；充电时，计算并设置电阻R_L的值，使得原边线圈和副边线圈之间只有一个谐振频率，其中，计算方法为：

令原边线圈与副边线圈的电感、电容和电阻均相同，即L₁＝L₂＝L,R₁＝R₂＝R，C₁＝C₂＝C；则

其中，ω₁和ω₂分别表示原边线圈和副边线圈之间的另外两个分裂谐振频率，M为互感系数；当互感系数M、自感系数L、电容C和电阻R为设定值时，令ω₁＝ω₂＝ω₀；其中，ω₀表示谐振频率，求解公式(1)计算出电阻值R_L，将副边线圈负载电阻调整到R_L，再进行无线充电。

进一步的，在原边线圈和副边线圈附近加入磁性材料以提高自感系数后，通过遍历互感系数M、自感系数L以及原边线圈的输入频率f，得到一组互感系数M、自感系数L以及原边线圈的输入频率f值，使得原边线圈和副边线圈之间的传输效率最大。

较佳的，所述磁性材料为铁氧体。

较佳的，采用matlab遍历互感系数M、自感系数L以及原边线圈的输入频率f。