全方向无线充电的负载位置该如何监测

（文章来源：电气新科技）

相对于有线充电，无线充电更便捷，安全性也更高。全方向无线充电是小功率无线充电领域的发展趋势，也是目前企业界和学术界研究的热点。

有学者介绍了一种典型的无线充电模型，有学者提出了优化无线充电线圈的方法，有学者提出了一种优化补偿网络的方法，但均未对全方向无线充电进行具体的研究。有学者利用旋转发射磁场来实现全方向无线充电，系统可以实时跟踪负载的位置，但控制电机的引入无疑增大了系统的复杂度，使体积和重量也均有所增加，同时机械结构降低了系统寿命。

有学者提出了采用两个发射线圈正交的结构，通过控制线圈中的相位构造旋转磁场来实现全方向，但未对磁场进行精准定位，且二维线圈结构自由度不高，使输出功率和效率受限。有学者在二维正交线圈基础上提出了采用单一闭合线圈结构，在XY平面内的确提高了传输距离和效率，但在Z方向不具有自由度。

有学者通过遗传算法实现了对负载与互感的识别，然而未对全方向进行深入分析。有学者采用多个发射线圈切换，增加了发射侧的自由度，提高了平面内的抗偏移能力，不过没有验证在全方向上的传输效果。

麻省理工学院在相关研究基础上提出了基于“波束成形”的全方向无线充电控制算法，通过调整6个平放的平面螺旋形发射线圈的电流幅值和相位来实时跟踪负载位置的变化，使磁场精准定位，然而由于负载的监测需要接收侧与发射侧进行无线通信，因此增加了系统控制的复杂度，并且无线通信的损耗也影响了系统效率，不适用于小功率的无线充电系统。

香港大学许树源团队成果颇丰，在有关成果中提出了三维正交线圈结构，采用分时复用，调整发射线圈中的电流幅值相位来监测负载和互感，但分时复用无疑降低了充电速度，同时对互感和负载还需要进行后端监测。有学者提出了一种负载和互感的前端监测系统，但是要求采用发射端串联-接收端串联的补偿方式，并且不能工作在谐振频率附近，使得系统输出功率大大降低。

本文针对上述现状，在对全方向无线充电系统进行综合分析的基础上，采用了一种根据负载位置自适应选通发射线圈，通过判定每个发射线圈中的电流幅值大小即可准确判断负载位置，进而导通相应线圈。