[发明专利]一种自适应全向手机无线充电装置及控制系统

权利要求书

1.一种自适应全向手机无线充电装置，为待充电的手机进行充电，其特征在于：包括立体式充电组件、电源模块，

所述立体式充电组件包括方型体，所述方型体底面及垂直于底面的两个相邻侧面上均设置有发射线圈，形成立体式线圈组，所述方型体切除未设置发射线圈的三个侧面相交形成的夹角形成倾斜面；

所述线圈与用于供电的电源模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种自适应全向手机无线充电装置，其特征在于：所述发射线圈为利兹线，发射线圈内环处设置有纳米晶材料。

3.根据权利要求1所述的一种自适应全向手机无线充电装置，其特征在于：所述电源模块为36v交流电源，所述36v交流电源端与发射线圈串联形成线圈电路，所述线圈电路还串联设置有电容。

4.应用权利要求1-3任一所述的一种自适应全向手机无线充电装置的控制系统，其特征在于：包括蓝牙通信模块、控制模块，所述电源模块通过电源逆变电路与控制模块连接，所述控制模块与手机通过蓝牙模块连接；

所述控制模块通过逆变电路调节电源模块输出电压和频率，进而控制发射线圈上的电流幅值和相位角，使立体式线圈组在三维空间内合成垂直于手机接收端的矢量磁场。

5.根据权利要求4所述的一种自适应全向手机无线充电装置的控制系统，其特征在于：所述矢量磁场包括静态模式，立体式线圈组的三个发射线圈相互正交形成三维坐标系，设xOy面发射线圈的电流为xOz面发射线圈的电流为面发射线圈的电流为磁感应强度B与的电流I之间的关系公式为：

设定磁感应强度B与电流I的关联系数为k，

设定方型体对应xOz面的外侧面为静态充电一区，方型体对应yOz面的外侧面为静态充电二区，方型体的倾斜面为静态充电三区；

仅静态充电一区工作时，静态充电一区发射线圈的电流为矢量磁场的磁感应强度B与矢量磁场的电流I之间关系矩阵：

其中，

r₁₃为xOz面发射线圈中心到手机接收端的距离；

仅静态充电二区工作时，静态充电二区发射线圈的电流为矢量磁场的磁感应强度B与矢量磁场的电流I之间关系矩阵：

其中，

r₂₂为yOz面发射线圈中心到手机接收端的距离；

静态充电三区工作时，三个发射线圈的电流分别为矢量磁场的磁感应强度B与矢量磁场的电流I之间关系矩阵：

B＝B₃₁+B₃₂+B₃₃

其中，r₁为发射线圈中心到手机接收端的距离。

6.根据权利要求5所述的一种自适应全向手机无线充电装置的控制系统，其特征在于：所述矢量磁场还包括动态充电循环模式，

在动态充电循环模式调节下，三个发射线圈的电流相位角之间互差120度三组发射线圈电流合成在空间内产生一个动态的球形磁场，三个发射线圈的电流分别为i₁(t)＝I_a1mcos(ωt)、i₂(t)＝I_a2mcos(ωt+120°)、i₃(t)＝I_a3mcos(ωt-120°)，矢量磁场的磁感应强度B与矢量磁场的电流I之间关系矩阵：

B＝B_a1+B_a2+B_a3

其中，

r_a1为xOy面发射线圈中心到手机接收端的距离；

r_a2为xOz面发射线圈中心到手机接收端的距离；

r_a3为yOz面发射线圈中心到手机接收端的距离。

7.根据权利要求5所述的一种自适应全向手机无线充电装置的控制系统，其特征在于：所述矢量磁场还包括动态充电指示模式，

在动态充电指示模式调节下，三组发射线圈电流分别为手机内部陀螺仪将手机位置信息通过蓝牙模块发送给控制模块，控制模块根据手机的位置信息调整发射线圈中的电流幅值与相位角大小，使其矢量合成的磁场方向与手机接收位置实时保持垂直状态；

所述位置信息包括手机在空间中与x轴夹角θ₁、与y轴夹角θ₂、z轴的夹角夹角θ₃，矢量磁场的磁感应强度B与矢量磁场的电流I之间关系矩阵：

其中，I_b1m为xOy面发射线圈中电流的最大幅值；

I_b2m为xOz面发射线圈中电流的最大幅值；

I_b3m为yOz面发射线圈中电流的最大幅值；

r_b1为xOy面发射线圈中心到手机接收端的距离；

r_b2为xOz面发射线圈中心到手机接收端的距离；

r_b3为yOz面发射线圈中心到手机接收端的距离；

设定空间中点P为手机位置，当θ₃小于45°时，令此时I₁的幅值达到最大，发射线圈中其他电流的关系为：

通过调节电流幅值以及电压与电流之间的相位角，令：

求得代入式子(1)中，获得B＝B_b1+B_b2+B_b3；

当θ₃大于45°时且θ₂小于45°时，令此时I₂的幅值达到最大，发射线圈中其他电流的关系为：

通过调节电流幅值以及电压与电流之间的相位角，令：

求得代入式子(1)中，获得B＝B_b1+B_b2+B_b3；

当θ₃大于45°时且θ₂当大于45°时，令此时I₃的幅值达到最大，发射线圈中其他电流的关系为：

通过调节电流幅值以及电压与电流之间的相位角，令：

求得代入式子(1)中，获得B＝B_b1+B_b2+B_b3。