本實(shí)用新型涉及磁耦合諧振式無線電能傳輸技術(shù)，尤其涉及一種基于九方形發(fā)射線圈的背包內(nèi)嵌式無線充電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

根據(jù)傳輸機(jī)理不同，無線電能傳輸技術(shù)主要?jiǎng)澐譃樗姆N形式：電磁輻射式、電場(chǎng)耦合式、磁耦合諧振式和超聲波耦合式。本實(shí)用新型基于磁耦合諧振式電能傳輸技術(shù)。磁耦合諧振式能實(shí)現(xiàn)電能在中遠(yuǎn)傳輸距離時(shí)有較大的傳輸功率和傳輸效率，并且中間不受非磁性障礙物的影響，是一種應(yīng)用前景廣闊的新型無線電能傳輸技術(shù)。

磁耦合諧振式無線電能傳輸技術(shù)的基本原理為：通過高頻逆變電路把直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電，發(fā)射端和接收端的兩側(cè)線圈在補(bǔ)償電容的配合下發(fā)生自諧振，使線圈回路阻抗值達(dá)到最小，從而使得大部分能量在電容和電感之間來回振蕩，并且同時(shí)通過線圈向外發(fā)射能量或者從外界接收能量。

相比較于傳統(tǒng)的接觸式充電方式，采用磁耦合諧振式無線電能傳輸技術(shù)可以成功地避免由充電設(shè)備的反復(fù)拔插而引起的連接處的機(jī)械磨損，導(dǎo)致接觸不良。同時(shí)，由于非接觸的特性，可避免傳統(tǒng)接觸式充電過程中充電器和電源連接時(shí)產(chǎn)生電火花而造成的潛在危險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種便攜且安全高效的基于九方形發(fā)射線圈的背包內(nèi)嵌式無線充電系統(tǒng)。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種基于九方形發(fā)射線圈的背包內(nèi)嵌式無線充電系統(tǒng)，包括發(fā)射單元和接收單元：

所述的發(fā)射單元進(jìn)一步包括第一AC-DC模塊、DC-DC模塊、高頻逆變模塊、第一控制器、第一檢測(cè)電路、第二檢測(cè)電路和發(fā)射機(jī)構(gòu)，第一AC-DC模塊、DC-DC模塊、高頻逆變模塊、發(fā)射機(jī)構(gòu)依次相連；第一檢測(cè)電路連接高頻逆變模塊的輸入端，用來檢測(cè)高頻逆變模塊低壓直流側(cè)的電流；第二檢測(cè)電路連接高頻逆變模塊的輸出端，用來檢測(cè)高頻逆變模塊高頻交流側(cè)的電流；第一控制器的輸入端連接第一檢測(cè)電路、第二檢測(cè)電路，第一控制器的輸出端連接DC-DC模塊，第一控制器通過驅(qū)動(dòng)器連接高頻逆變模塊；

其中，發(fā)射機(jī)構(gòu)由第一補(bǔ)償電容和發(fā)射線圈陣列串聯(lián)構(gòu)成，發(fā)射線圈陣列由布置于同一平面的九個(gè)方形發(fā)射線圈并聯(lián)構(gòu)成，該九個(gè)方形發(fā)射線圈排列成三行三列，且中心發(fā)射線圈和周圍發(fā)射線圈的電流方向相反；

所述的接收單元進(jìn)一步包括接收機(jī)構(gòu)、第二AC-DC模塊、第三檢測(cè)電路和第二控制器，接收機(jī)構(gòu)、第二AC-DC模塊、第三檢測(cè)電路、第二控制器依次相連，其中，接收機(jī)構(gòu)由第二補(bǔ)償電容和接收線圈串聯(lián)構(gòu)成。

進(jìn)一步的，九個(gè)方形發(fā)射線圈的尺寸相同。

進(jìn)一步的，第二控制器的輸出端還連接通信信號(hào)調(diào)制電路。

進(jìn)一步的，第二檢測(cè)電路進(jìn)一步包括電流互感器、真有效值芯片和AD轉(zhuǎn)換器，電流互感器、真有效值芯片、AD轉(zhuǎn)換器依次相連。

和現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

（1）便于內(nèi)嵌于背包內(nèi)，便攜且安全高效，，解決了生活中手機(jī)、平板電腦、LED小燈、小風(fēng)扇等小功率電器的充電不方便的問題。

（2）增加了充電面積，提高了發(fā)射線圈和接收線圈的耦合系數(shù)，從而提高整體傳輸效率。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型發(fā)射單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型接收單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型發(fā)射線圈陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型第二檢測(cè)電路及其連接關(guān)系的具體示意圖。

1-第一AC-DC模塊，2- DC-DC模塊，3-高頻逆變模塊，4-第一控制器，5-第一檢測(cè)電路，6-第二檢測(cè)電路，7-發(fā)射機(jī)構(gòu)，8-接收機(jī)構(gòu)，9-第二AC-DC模塊，10-第三檢測(cè)電路，11-第二控制器，12-通信信號(hào)調(diào)制電路，13-待充電設(shè)備。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。

參見圖1，發(fā)射單元中，第一AC-DC模塊1用來把市電整流為直流電，DC-DC模塊2用來穩(wěn)定前級(jí)電壓，并將前級(jí)電壓轉(zhuǎn)換為后級(jí)模塊所需電壓；高頻逆變模塊3在第一控制器4輸出的PWM信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，將DC-DC模塊2輸出的直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電，并通過發(fā)射機(jī)構(gòu)7把高頻交流電發(fā)射出去。第一檢測(cè)電路5和第二檢測(cè)電路6分別檢測(cè)高頻逆變模塊3的低壓直流側(cè)和高頻交流側(cè)的電流，并將檢測(cè)電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后發(fā)送給第一控制器4。第一控制器4根據(jù)接收信號(hào)控制DC-DC模塊2和高頻逆變模塊3，以保證工作頻率在接收新線圈和發(fā)射線圈的諧振頻率附近。為方便畫圖，圖1中兩個(gè)第一控制器4所指相同。

參見圖2，接收單元中，接收機(jī)構(gòu)8接收發(fā)射機(jī)構(gòu)7發(fā)射的能量，并向后級(jí)輸出。第二AC-DC模塊9把高頻交流電整流成為直流電，對(duì)與接收機(jī)構(gòu)8輸出端相連的待充電設(shè)備13進(jìn)行充電。第三檢測(cè)電路10檢測(cè)待充電設(shè)備13的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)并傳送給第二控制器11，所述的待充電設(shè)備13的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)包括待充電設(shè)備電池的實(shí)時(shí)配置信息和通信協(xié)議。第二控制器11還可連接通信信號(hào)調(diào)制電路12，其接收的待充電設(shè)備13的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)可通過通信信號(hào)調(diào)制電路12發(fā)送到控制中心。

參見圖3，發(fā)射單元中，發(fā)射機(jī)構(gòu)7采用九線圈布置的發(fā)射線圈陣列，中心發(fā)射線圈周圍均勻分布8個(gè)發(fā)射線圈，9個(gè)發(fā)射線圈形狀和尺寸均相同。將9個(gè)發(fā)射線圈布置于同一平面，便于內(nèi)嵌于背包底部，還可增加充電面積，中心發(fā)射線圈和周圍發(fā)射線圈的電流方向相反，這樣不僅可保證發(fā)射線圈周圍磁場(chǎng)的均勻性及強(qiáng)度，而且還可增大可充電面積。圖3中，帶箭頭的弧線表示電流方向。

參見圖4，一種具體的第二檢測(cè)電路由依次相連的電流互感器、真有效值芯片、AD轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。其中，電流互感器用來檢測(cè)發(fā)射機(jī)構(gòu)用來檢測(cè)高頻逆變模塊高頻交流側(cè)的電流，即發(fā)射機(jī)構(gòu)中電流，并輸出電壓信號(hào)，通過真有效值芯片獲得有效值。A/D轉(zhuǎn)換器把有效值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量發(fā)送給第一控制器。第一控制器控制控制DC-DC模塊和高頻逆變模塊，以保證發(fā)射線圈電流的有效值一直為最大值，即可讓無線充電系統(tǒng)工作在諧振頻率附近。