一种可自动定位跟踪的无线充电系统的制作方法

1.本实用新型涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种可自动定位跟踪的无线充电系统。


背景技术：

2.现有的无线充电系统基本是采用单模组发射、单模组接收的方式，这种方式充电效率较低，且无线充电的距离较近，为了增大电能传输效率，有的采用大功率毫米波等特高频波段工作，其高频热效应会严重影响人体安全，影响人们的身心健康，同时，充电终端只能在特定的位置才能实现无线充电，无法对充电终端进行跟踪定位，使用起来极为不便。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种可自动定位跟踪的无线充电系统，以解决上述问题。
4.为实现上述目的，采用以下技术方案：
5.一种可自动定位跟踪的无线充电系统，包括发射端、接收端，以及用于发射端与接收端进行通信的通信模块；所述发射端包括发射主控mcu、若干定位接收模块、谐振功放驱动模块和电磁波发射模组；所述发射主控mcu分别与定位接收模块和谐振功放驱动模块连接，且谐振功放驱动模块还与电磁波发射模组连接；所述定位接收模块用于接收接收端向发射端发射的位置信息，发射主控mcu用于依据接收端的位置信息，通过谐振功放驱动模块控制电磁波发射模组向接收端发射电磁波；所述接收端用于接收电磁波并将其转换为电能以对负载供电。
6.进一步地，所述电磁波发射模组呈正三棱柱构造，包括三个发射板，且每一发射板位于正三棱柱其中一个侧面上；每一发射板的外壁上还安装有若干电磁波发射线圈，且若干所述电磁波发射线圈呈矩形阵列分布。
7.进一步地，所述电磁波发射线圈呈棒形构造。
8.进一步地，所述发射端还包括连接于发射主控mcu与电磁波发射模组之间的发射功率采样模块。
9.进一步地，所述发射端还包括与发射主控mcu连接的显示模块。
10.进一步地，所述接收端包括接收主控mcu，以及依次与接收主控mcu连接的电磁波接收模组、整流滤波模块和降压稳压模块；所述接收主控mcu还连接有定位发射模块，定位发射模块用于向发射端发送接收端的位置信息。
11.进一步地，所述接收端还包括连接于接收主控mcu与电磁波接收模组之间的接收功率采样模块。
12.采用上述方案，本实用新型的有益效果是：
13.1)发射端设有多个电磁波发射线圈，采用多发射、单接收的方式实现对负载的远距离供电，可保证电能传输的效率及稳定性，同时，可增大电能传输距离；
14.2)电磁波发射模组呈正三棱柱构造，且在正三棱柱的每一侧面均布置了若干呈矩形阵列分布的电磁波发射线圈，每一侧面可实现120
°
范围内的电磁波辐射，三个侧面即可覆盖360
°
的空间范围，扩大了无线充电的区域，保证接收端处于每一个方位，都可以无线接收电能，使用方便；
15.3)采用呈正三棱柱构造的电磁波发射模组，其发射的电磁波可覆盖360
°
的空间范围，因此，无需增加机械旋转部件，也无需聚焦或准直设备，使用方便，且体积较小、集成度高，此外，由于无机械旋转部件，其水平方向的角分辨率不依赖于旋转结构的旋转速度，因此，可以自由控制两个方向的角度分辨率，精确度较高，同时，电磁波发射模组可以根据具体使用场景自由布置，不受空间上的制约，泛用性强；
16.4)通过预先对电磁波发射线圈进行分组，可对多个负载进行无线充电，互不干扰，实用性强；
17.5)发射端可依据接收端反馈的电磁波接收功率及位置信息，进而实时调整电磁波发射模组的相位、强度、频率、极性、波形等，可确保接收端始终处于最佳的接收功率，提高充电效率。
附图说明
18.图1为本实用新型的电磁波发射模组的立体图；
19.图2为图1的俯视图；
20.图3为本实用新型的原理性框图；
21.其中，附图标识说明：
22.1—发射端；
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2—接收端；
23.3—通信模块；
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11—发射主控mcu；
24.12—定位接收模块；
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13—谐振功放驱动模块；
25.14—电磁波发射模组；
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15—发射功率采样模块；
26.16—显示模块；
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21—接收主控mcu；
27.22—电磁波接收模组；
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23—整流滤波模块；
28.24—降压稳压模块；
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25—定位发射模块；
29.26—接收功率采样模块；
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141—发射板；
30.142—电磁波发射线圈。
具体实施方式
31.以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。
32.参照图1至3所示，本实用新型提供一种可自动定位跟踪的无线充电系统，包括发射端1、接收端2，以及用于发射端1与接收端2进行通信的通信模块3；所述发射端1包括发射主控mcu11、若干定位接收模块12、谐振功放驱动模块13和电磁波发射模组14；所述发射主控mcu11分别与定位接收模块12和谐振功放驱动模块13连接，且谐振功放驱动模块13还与电磁波发射模组14连接；所述定位接收模块12用于接收接收端2向发射端1发射的位置信息，发射主控mcu11用于依据接收端2的位置信息，通过谐振功放驱动模块13控制电磁波发射模组14向接收端2发射电磁波；所述接收端2用于接收电磁波并将其转换为电能以对负载
供电。
33.其中，所述电磁波发射模组14呈正三棱柱构造，包括三个发射板141，且每一发射板141位于正三棱柱其中一个侧面上；每一发射板141的外壁上还安装有若干电磁波发射线圈142，且若干所述电磁波发射线圈142呈矩形阵列分布；所述电磁波发射线圈142呈棒形构造；所述发射端1还包括连接于发射主控mcu11与电磁波发射模组14之间的发射功率采样模块15；所述发射端1还包括与发射主控mcu11连接的显示模块16；所述接收端2包括接收主控mcu21，以及依次与接收主控mcu21连接的电磁波接收模组22、整流滤波模块23和降压稳压模块24；所述接收主控mcu21还连接有定位发射模块25，定位发射模块25用于向发射端1发送接收端2的位置信息；所述接收端2还包括连接于接收主控mcu21与电磁波接收模组22之间的接收功率采样模块26。
34.本实用新型工作原理：
35.继续参照图1至3所示，本实施例中，电磁波发射模组14呈正三棱柱构造或其他几何形状构造，且在正三棱柱或其他几何形状的每一侧面均布置了若干呈矩形阵列分布(或其他形式的阵列分布)的电磁波发射线圈142，每一侧面可实现120
°
范围内的电磁波辐射，三个侧面即可覆盖360
°
的空间范围，扩大了无线充电的区域，保证接收端2处于每一个方位，都可以无线接收电能，使用方便；同时，电磁波发射线圈142呈棒形构造，包括棒体，以及在棒体长度方向上缠绕于其外侧的线圈，与一般的采用圆形结构的大线圈的方式相比，可大幅度减小发射端1的体积，进而不会占用较大的安装空间。
36.该实施例中，发射主控mcu11可以产生多路不同相位的占空比50％的pwm信号，经过谐振功放驱动模块13放大，进而驱动电磁波发射模组14向接收端2发射高频半正弦功率电磁波，实现远程供电；该多相pwm信号的相位、幅度、频率、极性、波形可以由发射主控mcu11进行精确控制，产生可以快速扫描的定向聚焦发射的功率波束；接收端2需要启动供电时，首先经定位发射模块25、通信模块3分别向发射端1发射其位置信息和负载所需要的充电功率信息(负载充电的功率需求信号)，发射主控mcu11根据接收到的充电功率信息和位置信息，调整发射端1的波束指向接收端2，定向聚焦、增强接收效果，达到高效传输的目的；接收端2根据负载的用电需求，在接收到电能信号后，依次通过整流滤波模块23、降压稳压模块24调整电压、电流以对负载进行充电。
37.电磁波发射模组14呈正三棱柱，可预先对位于正三棱柱每一侧面上的若干电磁波发射线圈142进行分组，由于每个侧面可实现120
°
电磁波辐射，故可将每一120
°
按角度范围阈值分成若干组，处于同一角度范围阈值的电磁波发射线圈142即为一组，同时，也可以根据情况分为若干组，即根据接收端2的数量确定分组的数量，一个接收端2对应一组，如图2所示，其中一实施例中，可将一个侧面分为三组，位于该侧面左边的三列电磁波发射线圈142分为第一组，右边的三列电磁波发射线圈142分为第二组，中间的则是第三组，当接收端2位于左边划分的角度范围阈值区域内时，由左边的三列电磁波发射线圈142供电，当有多个接收端2时，可依据接收端2的位置，控制相应的一组电磁波发射线圈142传输电能，互不干扰，同理，可对每一列的电磁波发射线圈142在竖直方向上进行分组，使得处于不同高度的接收端2通过不同组的电磁波发射线圈142进行供电；采用呈正三棱柱构造的电磁波发射模组14，其发射的电磁波可覆盖360
°
的空间范围，当接收端2处于任何位置时，发射端1都能自动跟踪，而无需增加机械旋转部件，也无需聚焦或准直设备，使用方便，且体积较小、集成
度高，此外，由于无机械旋转部件，其水平方向的角分辨率不依赖于旋转结构的旋转速度，因此，可以自由控制两个方向的角度分辨率，精确度较高，同时，电磁波发射模组14可以根据具体使用场景自由布置，不受空间上的制约，泛用性强。
38.该实施例中，定位发射模块25和定位接收模块12采用超声波定位单元，定位精度在厘米级，定位精度高：定位发射模块25(安装于接收端2)可将接收端2id、定位信息，发送至至定位接收模块12(设有多个定位接收模块12，安装于发射端1，通过信号接收的时间差，可计算接收端2的距离、三维坐标等)，发射端1根据此信息，即可确定接收端2的位置，进而控制相应的一组电磁波发射线圈142发射定向功率波束，实施远距离供电；通信模块3采用低成本的蓝牙模块，发射端1与接收端2可实时通信，便于发射端1自适应调整其发射功率(发射端1可依据接收端2反馈的电磁波接收功率及位置信息，进而实时调整电磁波发射模组14的相位、强度、频率、极性、波形等，可确保接收端2始终处于最佳的接收功率，提高充电效率)；此外，发射端1还设有显示模块16，可实时显示各模块的工作状态、系统参数，在线充电设备等各种信息，便于查看。
39.此外，另一实施例中，电磁波发射模组14和电磁波接收模组22可更换为发射超声波的超声波模组，此时，接收端2还包括超声波转换电路模组，用于将超声波转换为电能以对负载供电。
40.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。