一种快速批量无线充电装置及快速批量无线充电方法

摘要

本发明公开一种快速批量无线充电装置，其包括：主控电路、频率控制模块、功率放大器和发送线圈，主控电路用于向功率放大器输出激励信号；发送线圈用于发射功率放大器输出的功率信号，并生成对待充电器件进行充电的磁场；频率控制模块用于根据主控电路的控制，向功率放大器输出预定频率范围内不同频率的频率信号，接着获取装置当前的阻抗匹配最优频率点，并向功率放大器输出阻抗匹配最优频率点对应的频率信号；功率放大器用于根据主控电路输出的激励信号和频率控制模块输出的频率信号，生成功率信号，并将功率信号输出给发送线圈。本发明能够以阻抗匹配最优频率点对置于磁场内的多义性路径识别卡等待充电器件进行快速充电，从而提高充电效率。

说明书

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，尤其是涉及一种快速批量无线充电装置 及快速批量无线充电方法。

背景技术

目前，用于对有源电子标签等器件充电的无线充电装置包括：供电电源 模块、功率放大器、与功率放大器相连的电磁感应模块、与所述功率放大器 相连的控制模块，然而该无线充电装置无法根据负载的数量及位置等变化对 充电状态进行调节，充电速度和充电效率不高。

例如，近年来，随着高速公路联网以及可识别多义性路径的高速公路ETC 收费的实施，具有双向通讯功能的高速公路通行卡成为必然选择。在远距离 的行车条件下能主动与路侧基站进行双向通讯必然要求卡片自身能提供这期 间的足够能耗，因此采用有源式高速公路通行卡是当前较为可靠的方案。但 是目前面市的有源式高速公路通行卡使用寿命取决于卡内电池寿命，不能重 复使用，并且卡片较厚(约为5mm)、体积较大，在高速公路发行使用极不方 便，一旦失效后给高速公路通行卡发行部门造成极大的资源与财产浪费，而 且现有高速公路出入口的自动发卡设备都用于自动发放不具有路径识别功能 的普通薄卡，不能发放较厚的高速公路通行卡。

随着薄膜型可充电电池技术的发展以及无线充电技术的广泛使用，薄片 型、有源式、可充电、具有双向通讯功能的高速公路通行卡已成为可能，并 成为可识别多义性路径高速公路ETC收费通行卡的未来发展趋势。这将极大 推动多义性路径识别的高速公路联网收费的发展，解决高速公路业主费用拆 分的难题，提高卡片的可重复使用性，减小卡片体积，降低资源与国家财产 的重复浪费。

当前无线电能传输存在电磁感应、电磁共振和微波三种技术实现方式， 它们分别适用于近程、中短程和远程。当前应用较为广泛的技术方案是电磁 感应式，它是在发送线圈中施加某一频率的交变电流以产生变化的磁场，变 化的磁场耦合到接收线圈便产生电流，实现了能量的无线传输。电磁感应式 充电一般采用一对一或多对一的模式，然而针对大量的可充电高速公路通行 卡却不可能沿用上述充电方式。要满足同时对上百张卡片进行充电并且在较 短规定时间内充满电，当前最可行的方案就是采用一对多的充电模式，并且 能提供足够能量，提高充电效率。

对多个有源式高速公路通行卡进行批量充电时，充电时间和效率会受充 电设备系统本身和不同数量卡片所组成的负载以及卡片的放置位置的影响。 因此，目前亟需采用适当的控制措施，满足卡片最大能量吸收，以实现快速 充电，并提高充电效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速批量无线充电装置及快速批量无线充电 方法。本发明能够以阻抗匹配最优频率点对置于所述磁场内的待充电器件进 行充电，从而实现对待充电器件的快速充电，提高对待充电器件的充电效率。

本发明提供了一种快速批量无线充电装置，包括：主控电路、频率控制 模块、功率放大器和发送线圈，

所述主控电路的第一输出端连接所述功率放大器的第一输入端，所述主 控电路用于向所述功率放大器输出激励信号；

所述发送线圈用于发射所述功率放大器输出的功率信号，并生成对待充 电器件进行充电的磁场；

所述频率控制模块用于根据主控电路的控制，在所述装置启动充电后向 功率放大器输出预定频率范围内不同频率的频率信号，接着获取所述装置当 前的阻抗匹配最优频率点，并向所述功率放大器输出阻抗匹配最优频率点对 应的频率信号；

所述功率放大器用于根据所述主控电路输出的激励信号和所述频率控制 模块输出的频率信号，生成功率信号，并将所述功率信号输出给发送线圈。

可选的，所述频率控制模块包括频率信号生成器和检测线圈；所述主控 电路的第二输出端连接所述频率信号生成器的输入端，所述频率信号生成器 的输出端连接所述功率放大器的第二输入端，所述频率信号生成器用于在主 控电路的控制下向所述功率放大器输出预定频率范围内不同频率的频率信 号；

所述检测线圈连接所述主控电路的输入端，所述检测线圈用于感应所述 发送线圈生成的磁场，生成感应电压信号，并将所述感应电压信号传输给所 述主控电路；

所述主控电路还用于接收所述检测线圈输出的所述感应电压信号，将接 收到的最大的感应电压信号对应的频率点确定为所述装置当前的阻抗匹配最 优频率点，并控制所述频率信号生成器向所述功率放大器输出所述阻抗匹配 最优频率点对应的频率信号。

可选的，所述频率信号生成器为直接数字式频率合成器DDS；

所述频率信号生成器用于在主控电路的控制下向所述功率放大器输出预 定频率范围内不同频率的频率信号，包括：

所述DDS用于在主控电路的控制下向所述功率放大器以预定的频率步进 值输出预定频率范围内不同频率的频率信号。

可选的，所述主控电路包括定时模块，用于按照预定的时间周期，控制 所述频率控制模块向功率放大器输出预定频率范围内不同频率的频率信号， 接着获取所述装置当前的阻抗匹配最优频率点，并向所述功率放大器输出阻 抗匹配最优频率点对应的频率信号。

可选的，所述主控电路的输入端还连接所述功率放大器的输出端，用于 在控制所述频率信号生成器向所述功率放大器输出所述阻抗匹配最优频率点 对应的频率信号之后，采集所述功率放大器所输出信号的前向功率和后向功 率；

所述主控电路的第三输出端还连接所述功率放大器的第三输入端，用于 根据预设的所述前向功率和所述后向功率的差值与所述功率放大器的增益的 对应关系，向所述功率放大器输出增益控制信号，所述增益控制信号用于调 节所述功率放大器的增益。

可选的，还包括温度传感器，所述温度传感器连接所述主控电路，所述 温度传感器用于采集所述待充电器件所在腔体的温度，并将采集的温度数据 传输给所述主控电路；

所述主控电路还用于接收所述温度传感器传输的温度数据，当所述腔体 的温度超过预设的温度上限时，所述主控电路停止对所述待充电器件进行充 电。

可选的，所述快速批量无线充电装置，还包括通讯模块，所述通讯模块 连接所述主控电路，所述主控电路通过所述通讯模块采集所述待充电器件的 充电参数。

本发明还提供一种快速批量无线充电方法，其包括：

启动充电后，向功率放大器输出预定频率范围内不同频率的频率信号， 并向功率放大器输出激励信号，使得所述功率放大器接收所述激励信号和所 述频率信号，根据所述激励信号和所述频率信号，生成功率信号，并向所述 发送线圈输出功率信号；

发送线圈发射所述功率放大器输出的功率信号，并生成用于对待充电器 件进行充电的磁场；

获取所述装置当前的阻抗匹配最优频率点，并向所述功率放大器输出阻 抗匹配最优频率点对应的频率信号；

所述功率放大器根据所述激励信号和所述阻抗匹配最优频率点对应的频 率信号，生成功率信号，并将所述功率信号输出给发送线圈。

可选的，获取所述装置当前的阻抗匹配最优频率点包括：

接收检测线圈输出的感应电压信号，将接收到的最大的感应电压信号对 应的频率点确定为所述装置当前的阻抗匹配最优频率点；其中，所述检测线 圈用于感应所述发送线圈生成的磁场，生成感应电压信号，并将所述感应电 压信号传输给主控电路。

可选的，在将接收到的最大的感应电压信号对应的频率信号的频率确定 为所述装置当前的阻抗匹配最优频率点之后，向所述功率放大器输出阻抗匹 配最优频率点对应的频率信号之前，所述快速批量无线充电方法还包括如下 步骤：

步骤S1：将当前接收到的最大的感应电压信号对应的频率点作为当前的 中心频率点；

步骤S2：以当前预设的步进值向所述功率放大器输出所述第一频率范围 内的频率信号，所述第一频率范围的频点包括所述当前的中心频率点及以所 述当前的中心频率点为中心的左右预定个数的频率点；

步骤S3：接收所述检测线圈当前输出的感应电压信号，确定接收到的最 大的当前输出的感应电压信号对应的频率点；

步骤S4：判断所述当前预设的步进值是否符合预设的频率精度要求；

若是，则将当前的阻抗匹配最优频率点更新为接收到的最大的当前输出 的感应电压信号对应的频率点；

若否，则重复执行步骤S1至步骤S4。

可选的，接收检测线圈输出的感应电压信号，将接收到的最大的感应电 压信号对应的频率点确定为无线充电装置当前的阻抗匹配最优频率点，包括：

针对不同的频率信号，通过AD采样获得检测线圈在各采样频点的感应 电压，其中，每个采样频点对应一组感应电压，将每一组感应电压进行极值 处理和求均值，获得处理后的每个采样频点对应的感应电压，找出采样频率 点中感应电压最大的频率点，为所述装置当前的阻抗匹配最优频率点。

可选的，在向所述功率放大器输出阻抗匹配最优频率点对应的频率信号 之后，所述快速批量无线充电方法还包括：

采集所述功率放大器所输出信号的前向功率和后向功率；

根据预设的所述前向功率和所述后向功率的差值与所述功率放大器的增 益的对应关系，调节所述功率放大器的增益，以使所述功率放大器在调节增 益之后，根据所述激励信号和所述阻抗匹配最优频率点对应的频率信号，生 成功率信号，并将所述功率信号输出给发送线圈。

可选的，所述快速批量无线充电方法还包括：在向所述功率放大器输出 阻抗匹配最优频率点对应的频率信号之后，由小到大逐步增加功率放大器的 增益，直到功率放大器的功率达到预设值。

可选的，所述快速批量无线充电方法还包括：按照预定的定时周期，接 着获取所述装置的阻抗匹配最优频率点，并向所述功率放大器输出阻抗匹配 最优频率点对应的频率信号。

可选的，所述快速批量无线充电方法还包括：通过温度传感器采集所述 待充电器件标签所在腔体的温度，当所述腔体的温度超过预设的温度上限时， 停止对所述待充电器件进行充电。

可选的，所述快速批量无线充电方法还包括：通过所述通讯模块采集所 述待充电器件的充电参数。

从以上技术方案可以看出，本发明能够使发送线圈以阻抗匹配最优频率 点对应的功率信号生成磁场，并对置于所述磁场内的待充电器件进行充电。 采用阻抗匹配最优频率点进行功率传输，可以降低原边阻抗，提高发送线圈 至有源电子标签中的线圈之间的能量传输效率，使得发送线圈工作在最高效 的状态，从而根据负载的数量及位置等变化对充电状态进行调节，提高对有 源电子标签的充电效率。经测试，使用本发明提供的快速批量无线充电装置， 对100个高速公路通行卡同时批量充电，全部充满仅需30分钟，显著提高了 充电速度和充电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需 要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明 的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种快速批量无线充电装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种快速批量无线充电装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种快速批量无线充电方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的精确确定阻抗匹配最优频率点的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种快速批量无线充电装置的工作流程示意 图；

图6为本发明实施例提供的搜索阻抗匹配最优频率点的具体流程示意图。 具体实施方式

本发明实施例提供了一种快速批量无线充电装置及快速批量无线充电方 法，用于对有源电子标签进行批量充电。所述有源电子标签可以为应用于智 能交通的有源电子卡片，也可以为应用于其他领域的有源电子标签，这里不 做限制。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作 出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

以下分别进行详细说明。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的一种快速批量无线充电装置的结 构示意图，其中，所述快速批量无线充电装置包括：主控电路101、频率控制 模块102、功率放大器103、发送线圈104。

所述主控电路101的第一输出端连接所述功率放大器103的第一输入端， 所述主控电路101用于向所述功率放大器103输出激励信号。

所述发送线圈104用于发射所述功率放大器103输出的功率信号，并生 成对待充电器件进行充电的磁场；所述待充电器件包括多个有源电子标签 108，如用于高速公路多义性路径识别的通行卡，当然也可为其他可充电设备。

经试验，批量无线充电时，待充电器件数量越大，整体具有的分布电容 也越大，充电频率也应该相应越高，合适的充电频率可以提升充电效率，无 线充电装置应根据内部卡片的数量提供合适的充电频率，例如可能30张通行 卡卡片合适的充电频率约为12M，50张卡片为13M，80张卡片为13.5M，100 张卡片为14M。由于发送线圈存在阻抗，为了提高输出功率，可利用谐振降 低原边阻抗，增大输出电流，提高电能传输，也就是说，采用达到阻抗匹配 的最优频率点对待充电器件进行充电时能够实现谐振，此时充电效率最高， 本实施例的所述频率控制模块102用于根据主控电路101的控制，在所述快 速批量无线充电装置启动充电后向功率放大器103输出预定频率范围内不同 频率的频率信号，所述频率信号用于控制所述功率放大器103使能，并在预 定时间后获取所述快速批量无线充电装置当前的阻抗匹配最优频率点，并向 所述功率放大器103输出阻抗匹配最优频率点对应的频率信号。预定频率范 围可根据不同待充电器件的充电频率而定，例如对于电子标签，范围可为 8～15MHz，输出不同频率时，可以1MHz的步进值输出采样频率，当然频率 范围以及步进值可以由无线充电设备固定设置，也可由操作人员通过无线充 电设备提供的人接交互接口进行选择，例如操作人员可通过频率档位转换开 关输入频率档位信号，无线充电设备根据频率档位信号调节充电频率的预定 频率范围。

所述功率放大器103用于根据所述主控电路101输出的激励信号和所述 频率控制模块102输出的频率信号，生成功率信号，并将所述功率信号输出 给发送线圈104。

在本发明实施例中，所述频率控制模块102包括频率信号生成器和检测 线圈；所述主控电路101的第二输出端连接所述频率信号生成器的输入端， 所述频率信号生成器的输出端连接所述功率放大器103的第二输入端，所述 频率信号生成器用于在主控电路101的控制下，向所述功率放大器103输出 预定频率范围内不同频率的频率信号。所述频率信号生成器可以为直接数字 式频率合成器(英文：DirectDigitalSynthesizer，简称：DDS)。DDS具有快 速可调、输出稳定、可调频率范围大的特点。所述主控电路101可以控制所 述DDS向所述功率放大器103以预定的频率步进值输出预定频率范围内的频 率信号。例如，当待充电器件为有源电子标签，预定频率范围为8至15MHz 时，所述DDS向所述功率放大器103首先输出8MHz的初始频率信号，然后 以1MHz的步进值输出频率信号。

所述检测线圈105可以通过模数AD转换电路107连接所述主控电路101 的输入端，所述检测线圈105用于感应所述发送线圈104生成的磁场，生成 感应电压信号，并将所述感应电压信号通过AD转换电路107AD转换后传输 给所述主控电路101。所述检测线圈105可以套在发送线圈104绕成的腔体上， 作用在于模拟有源电子标签108中的线圈感应所述发送线圈104生成的磁场。 检测线圈105生成的感应电压信号的大小可以反映出有源电子标签108中的 线圈生成的充电电压的大小。

磁场强度最高时充电效率最高，每个频率点的磁场强度是通过检测线圈 105感应到的电压转化得到的，根据磁场强度的变化与检测线圈105感应电压 变化成正比的关系，确定线圈感应电压最大值频率点即为磁场强度最大值频 率点，也就是说，随着频率变化，检测线圈105和卡片的电压趋势变化一致， 在某个频点测得检测线圈的最大电压，就可推知磁场强度最大值频率点，即 阻抗匹配最优频率点。因此，所述主控电路101还用于接收所述检测线圈105 输出的所述感应电压信号，将接收到的最大的感应电压信号对应的频率信号 的频率点确定为所述快速批量无线充电装置当前的阻抗匹配最优频率点，并 控制所述频率信号生成器向所述功率放大器103输出所述阻抗匹配最优频率 点对应的频率信号。由此可知，当DDS向功率放大器103输出阻抗匹配最优 频率点对应的频率信号时，功率放大器103以阻抗匹配最优频率点输出功率 信号，检测线圈105生成的感应电压最大，即说明使该阻抗匹配最优频率点 作为充电频率，有源电子标签108生成的感应电压最大，此时有源电子标签 108能够与无线充电设备达到谐振，因此充电效率高。

所述功率放大器103还用于根据所述激励信号和所述阻抗匹配最优频率 点对应的频率信号，生成所述阻抗匹配最优频率点对应的功率信号，并向所 述发送线圈104输出所述阻抗匹配最优频率点对应的功率信号。

所述发送线圈104还用于发射所述阻抗匹配最优频率点对应的功率信号， 并生成磁场，对置于所述磁场内的有源电子标签108进行充电，以实现对有 源电子标签108的快速充电。

随着所述快速批量无线充电装置中的有源电子标签108的充电量的变化， 所述快速批量无线充电装置的阻抗匹配最优频率点可能也会产生变化，需要 及时校正向所述功率放大器103输出的阻抗匹配最优频率点。为此，在本发 明实施例提供的快速批量无线充电装置中，所述主控电路101包括定时模块， 在充电启动后所述快速批量无线充电装置获取所述快速批量无线充电装置当 前的阻抗匹配最优频率点，并向所述功率放大器输出阻抗匹配最优频率点对 应的频率信号之后，所述定时模块用于按照预定的定时周期，多次控制所述 频率控制模块102获取所述快速批量无线充电装置的阻抗匹配最优频率点， 并向所述功率放大器103输出阻抗匹配最优频率点对应的频率信号。

因此，所述快速批量无线充电装置可以通过定时模块在预定的时间里及 时控制所述频率控制模块102获取最新的阻抗匹配最优频率点，从而确保向 所述功率放大器103输出的频率信号始终对应当前最新的阻抗匹配最优频率 点。

由于每一次所述快速批量无线充电装置中的待充电器件的数量可能有所 不同，当待充电器件的数量少时，对功率要求低，则功率放大器103的增益 可以适当降低，当待充电器件的数量多时，对功率要求高，则功率放大器103 的增益可以适当调高。因此，扫频区间在确定阻抗匹配最优频率点之后，为 了能够向待充电器件提供合适功率的磁场，本发明实施例还采取了如下技术 措施。在本发明实施例提供的快速批量无线充电装置中，所述主控电路101 的输入端还通过所述AD转换电路107连接所述功率放大器103的输出端， 用于在每次控制所述频率信号生成器向所述功率放大器103输出阻抗匹配最 优频率点对应的频率信号之后，通过所述AD转换电路107采集所述功率放 大器103的前向功率和后向功率。

所述主控电路101的第三输出端还通过数模DA转换电路106连接所述 功率放大器103的第三输入端，用于根据预设的所述前向功率和所述后向功 率的差值与所述功率放大器103的增益的对应关系，向所述功率放大器103 输出增益控制信号，所述增益控制信号用于调节所述功率放大器103的增益， 以使所述功率放大器103向所述发送线圈104输出的功率能够符合待充电器 件对充电功率的要求，使得所述快速批量无线充电装置处于磁场内能量被最 大程度的吸收、功耗最小的充电工作状态。

这里需要说明的是，预设的所述功率放大器102的输出功率与所述功率 放大器102的增益之间的对应关系可以为：所述功率放大器102的输出功率 越大，表明需要充电的有源电子标签越多，需要将增益调节得越大，所述功 率放大器102的输出功率越小，表明需要充电的有源电子标签越少，需要将 增益调节得越小。当然，该预设关系还可通过多次试验形成具体的数值对应 关系，每次在测得功率放大器102的输出功率在为某数值一范围内时，可根 据数值对应关系，得到对应的功率放大器的具体增益值，以便进行适量的调 节。根据该对应关系，通过调节所述放大器的增益使得所述放大器的输出功 率能够满足待充电的有源电子标签对充电功率的要求，提高对有源电子标签 的充电效率。

当然另一种实施例中，主控模块101每次控制所述频率信号生成器向所 述功率放大器103输出阻抗匹配最优频率点对应的频率信号之后，从小到大 逐步增大功率放大器103的增益，使功率放大器的功率达到预设值，对应于 一定量的有源电子标签108充电所需的最小场强，该调整之前的初始值、功 率预设值的大小都可根据经验设定。

如图2所示，为了防止在充电过程中，有源电子标签108的温度过高， 本发明实施例提供的快速批量无线充电装置还可以包括：温度传感器115，所 述温度传感器115通过所述DA转换电路106连接所述主控电路101，所述温 度传感器115用于采集所述有源电子标签108所在腔体的温度，并将采集的 温度数据传输给所述主控电路101；所述主控电路101还用于接收所述温度传 感器115传输的温度数据，当所述腔体的温度超过预设的温度上限时，所述 主控电路101停止对所述有源电子标签108进行充电。例如当设备腔体内部 温度超过温度上限60℃将暂停充电，待温度降低到常温时再恢复充电，以保 证卡片不致高温损坏，提高设备安全保护性能。

本发明实施例提供的快速批量无线充电装置还可以包括：通讯模块109， 所述通讯模块109连接所述主控电路101，所述主控电路101通过所述通讯模 块109采集所述有源电子标签108的充电参数。例如，主控电路101充电设 备通过卡通讯模块109可以定时与有源电子标签108卡片进行无线通讯，获 取卡片电池电量数据，统计卡片电池充满情况，从而调节充电设备延长或缩 短充电时间，提高设备充电的准确性和有效性。此外，通过无线通讯模块109 还可以检测异常卡片，下发广播命令批量控制卡片以及检测快速批量无线充 电装置中的抽屉116内是否有卡，防止空载充电。

所述快速批量无线充电装置还可以包括：分别与主控电路101连接的按 键开关110、LED灯带111、散热风扇112、锁紧开关113、蜂鸣器和电源114 模块。按键开关110用于启动或关闭所述快速批量无线充电装置。LED灯带 111用于作为所述快速批量无线充电装置的工作状态指示灯，散热风扇112用 于为所述快速批量无线充电装置中的用于置放有源电子标签108的抽屉116 降温，锁紧开关113用于锁紧所述抽屉，所述蜂鸣器用于警报，例如用于在 所述抽屉的温度过高，主控电路101温度过高等情况下发出警报，所述电源 114模块为所述快速批量无线充电装置中的各个电路模块提供电源114。

如图3所示，本发明实施例还提供一种快速批量无线充电方法，所述方 法应用于对放置于以上所述快速批量无线充电装置中的至少一个待充电器件 进行充电，其具体可以包括：

201、启动充电后，向所述功率放大器输出预定频率范围内不同频率的频 率信号，所述频率信号用于控制所述功率放大器使能，并向功率放大器输出 激励信号，使得所述功率放大器接收所述激励信号和所述频率信号，根据所 述激励信号和所述频率信号，生成功率信号，并向所述发送线圈输出功率信 号。发送线圈发射所述功率放大器输出的功率信号，并生成用于对待充电器 件进行充电的磁场。

一种实施例中，通过频率档位转换开关接收输入的频率档位信号，并根 据所述频率档位信号调节充电频率。

202、获取所述快速批量无线充电装置当前的阻抗匹配最优频率点，并向 所述功率放大器输出阻抗匹配最优频率点对应的频率信号。该步骤可在步骤 201完成后立即启动，也可在预定时间后启动。

203、所述功率放大器根据所述激励信号和所述阻抗匹配最优频率点对应 的频率信号，生成功率信号，并将所述功率信号输出给发送线圈。

在本实施例步骤202中，在预定时间后获取所述快速批量无线充电装置 当前的阻抗匹配最优频率点，并向所述功率放大器输出阻抗匹配最优频率点 对应的频率信号可以通过如下步骤实现：

接收检测线圈输出的感应电压信号，将接收到的最大的感应电压信号对 应的频率点确定为快速批量无线充电装置当前的阻抗匹配最优频率点；其中， 所述检测线圈用于感应所述发送线圈生成的磁场，生成感应电压信号，并将 所述感应电压信号传输给主控电路；向所述功率放大器输出当前的阻抗匹配 最优频率点对应的频率信号。

为了更加精确的确定当前的阻抗匹配最优频率点，本发明实施例还可以 采用以下技术步骤：

如图4所示，在以上步骤中将接收到的最大的感应电压信号对应的频率 信号的频率确定为快速批量无线充电装置当前的阻抗匹配最优频率点之后， 向所述功率放大器输出阻抗匹配最优频率点对应的频率信号之前，所述快速 批量无线充电方法还包括：

步骤S1：将当前接收到的最大的感应电压信号对应的频率点作为当前的 中心频率点。

步骤S2：以当前预设的步进值向所述功率放大器输出所述第一频率范围 内的频率信号，所述第一频率范围的频点包括所述当前的中心频率点及以所 述当前的中心频率点为中心的左右预定个数的频率点。

步骤S3：接收所述检测线圈当前输出的感应电压信号，确定接收到的最 大的当前输出的感应电压信号对应的频率点。

步骤S3是将步骤S1中的当前接收到的最大的感应电压信号对应的频率 点进行更新，更新后的当前接收到的最大的感应电压信号对应的频率点为接 收到的最大的当前输出的感应电压信号对应的频率点。

步骤S4：判断所述当前预设的步进值是否符合预设的频率精度要求。该 精度要求可以根据需要进行设置，例如可以设置为0.01Mhz或0.001Mhz。

若判断所述当前预设的步进值符合预设的频率精度要求，则执行步骤S5： 将当前的阻抗匹配最优频率点更新为接收到的最大的当前输出的感应电压信 号对应的频率点；

若判断所述当前预设的步进值不符合预设的频率精度要求，则执行步骤 S6：减小当前预设的步进值。在执行步骤S6之后，重复执行步骤S1至步骤 S4。这里可以将当前预设的步进值减小一个数量量级。例如，原来当前预设 的步进值为0.1MMHz，可以将其减小为0.01MMHz。

例如，DDS按照递进的扫频区间分别以1MHz、0.1MHz、0.01MHz、 0.001MHz的步进值输出8～15MHz的采样频率。当前阻抗匹配最优频率点搜 索具体实现流程如下：首先步骤201中以1MHz的步进输出采样频率，步骤 202中通过AD采样获得检测线圈在各采样频点的感应电压，其中，每个采样 频点对应一组感应电压，将每一组感应电压进行极值处理和求均值，获得处 理后的每个采样频点对应的感应电压；找出采样频率点中感应电压最大的频 率点；再以该频率点为中心，以0.1MHz为步进，取左右10个频率点输出二 次采样频率，找出二次采样频率的区间中检测线圈105感应电压最大的频率 点，再以该频率点为中心，以0.01MHz为步进，取左右10个频率点输出三次 采样频率，依此类推直到找到精度为0.001MHz的频率点，该点即为快速批量 无线充电装置的阻抗匹配最优频率点点。快速批量无线充电装置以这种闭环 反馈的方式找出阻抗匹配最优频率点点，并控制DDS以该阻抗匹配最优频率 点的频率信号输出给功率放大器，使得发送线圈104工作在最高充电效率状 态下。

上述本发明实施例提供的技术步骤能够精确而且快速确定阻抗匹配最优 频率点。

随着所述快速批量无线充电装置中的有源电子标签的充电量的变化，所 述快速批量无线充电装置的阻抗匹配最优频率点可能也会产生变化，充电过 程中需要多次校正向所述功率放大器输出的阻抗匹配最优频率点。为此，所 述快速批量无线充电方法还可以采取如下技术措施：启动充电后获取所述快 速批量无线充电装置当前的阻抗匹配最优频率点，并向所述功率放大器输出 阻抗匹配最优频率点对应的频率信号之后，再按照预定的定时周期，重复向 功率放大器输出预定频率范围内不同频率的频率信号，获取所述快速批量无 线充电装置的阻抗匹配最优频率点，并向所述功率放大器输出阻抗匹配最优 频率点对应的频率信号。通过该技术步骤，可以及时校正当前的阻抗匹配最 优频率点。

由于每一次所述快速批量无线充电装置中的待充电器件的数量可能有所 不同，当待充电器件的数量少时，对功率要求低，则功率放大器的增益可以 适当降低，当待充电器件的数量多时，对功率要求高，则功率放大器的增益 可以适当调高。为此，所述快速批量无线充电方法还包括：在向所述功率放 大器输出阻抗匹配最优频率点对应的频率信号之后，采集所述功率放大器所 输出信号的前向功率和后向功率；

根据预设的所述前向功率和所述后向功率的差值与所述功率放大器的增 益的对应关系，调节所述功率放大器的增益，以使所述功率放大器在调节增 益之后，根据所述激励信号和所述阻抗匹配最优频率点对应的频率信号，生 成功率信号，并将所述功率信号输出给发送线圈。

可选的，所述快速批量无线充电方法还包括：通过温度传感器采集所述 待充电器件所在腔体的温度，当所述腔体的温度超过预设的温度上限时，停 止对所述待充电器件进行充电。

可选的，所述快速批量无线充电方法还包括：通过所述通讯模块采集所 述待充电器件的充电参数。具体的，主控电路通过所述通讯模块与有源电子 标签卡片的通信流程可以包括：

1、快速批量无线充电装置通过唤醒电路产生唤醒电压，唤醒卡片的微处 理器(英文：MicroControlUnit，简称：MCU)；

2、卡片的MCU被唤醒后，将射频模块配置为接收状态；

3、快速批量无线充电装置通过所述通讯模块上的天线将卡片上传状态指 令发送给多张卡片；

4、卡片接收到正确的指令后，将自身的状态信息(如ID、电量等信息) 通过天线发给充电器；

5、快速批量无线充电装置收到的信息后，再执行1、2步骤，并发送上 传状态指令和卡片ID给卡片；

6、卡片接收充电器信息，若解码的信息中和自身ID号有重复的，就不 再回复；否则重复4、5、6步骤，直至无线充电装置没有收到卡片法发送的 信息。

为了更好地了解本发明技术方案，以下对快速批量无线充电装置的整个 工作流程进行简单地分析说明。如图5所示，快速批量无线充电装置具体工作 流程如下：

301、启动充电。

快速批量无线充电装置上电后进入待机状态，通过主控电路中的MCU内 部定时器定时连续扫描铵键和抽屉的状态。在铵键被按下后，首先经软件消 抖确认按下动作，然后待铵键弹回才确认为一次有效按键操作，防止系统干 扰及人为误操作。有源电子标签卡片抽屉通过机械导杆触发锁紧开关进行关 紧或打开，MCU通过检测锁紧开关的输入高/低电平判断抽屉开/关状态。

302、设备系统检测。

快速批量无线充电装置在检测到有效铵键动作后，蜂鸣器发声指示并启 动充电，该装置由待机状态切换到充电工作状态，MCU内部定时器启动计时， 主控电路使能功率放大器，调节散热风扇转速，启动阻抗匹配最优频率点校 正、温度测量、卡片通讯和AD采样内部定时器。MCU与DDS的I/O相连， 通过串行写入频率数值控制DDS输出对应采样频率。

303、计时并采用DDS扫频，搜索阻抗匹配最优频率点，并采用该频率 点进行充电。

快速批量无线充电装置以以上图3和图4描述的算法找出阻抗匹配最优 频率点，并控制DDS以该阻抗匹配最优频率点的频率信号输出给功率放大器， 使得发送线圈工作在最高充电效率状态下。

304、调节功放增益。

在阻抗匹配最优频率点的工作状态下还可通过控制功放增益来调节发送 线圈的输出功率，使得既能满足卡片充电最大功率需要，又能降低因线圈发 热造成的能量损耗。这里的线圈包括发送线圈和有源电子标签内的线圈。MCU 通过DA转换电路可连续精确控制功放增益大小，具体地：MCU通过AD转 换电路获取功放的前/后向功率，并计算功率放大器在当前增益点的前向功率 与后向功率差，该差值即反映了发送线圈实际传输出去的功率，根据前向功 率与后向功率的差值与增益之间的对应关系，确定最合适的输出功率所对应 的增益点。所述对应关系可以预先通过多次试验获得。在MCU确定增益点之 后，设置功率放大器以该增益输出，使得快速批量无线充电装置处于卡片最 大能量吸收，最小功耗的充电工作状态。

305、系统间歇校正

随着卡片充电逐渐进入饱和状态，有源电子标签卡片在充电时卡发热会 导致阻抗容抗发生变化，卡片上的电池随着充电电量的变化表现出来的阻抗 容抗也将产生变化，所以整个充电过程中快速批量无线充电装置中的分布电 容等状态会变化，阻抗匹配最优频率点和增益会发生变化，需要矫正。为了 保证快速批量无线充电装置始终工作在最佳充电工作状态，在快速批量无线 充电装置启动充电后，每隔一段时间重复步骤303、步骤304，自动校正一次 系统阻抗匹配最优频率点和功放增益。

306、计时至充电完成。

如图6所示，例如一种搜索阻抗匹配最优频率点的具体流程如下：

401、启用单点定时采样。

402、确定当前搜索的精度及范围。

搜索的精度可以为步进值，搜索范围可以根据经验，划定一个较大的频 率范围，以确保阻抗匹配最优频率点处于该频率范围之内。

403、延时。

404、AD采样。

采集检测线圈感应到的感应电压。

405、是否采样满10次。

若是，则执行步骤406；

若否，则返回执行步骤403。

406、采样数据处理。

例如，求取10组数据中每一组数据的平均值，筛选均值中心[-10，10]区 间采样值，求得筛选的均值，将该筛选的均值作为AD采样数据。

407、采样数据是否是最大值。

若是，则执行步骤408；

若否，则执行步骤409。

408、更新采样最大值。

409、当前频率区间采样是否完毕。

若是，则执行步骤410；

若否，则返回步骤401。

410、确定阻抗匹配最优频率点是否已经搜到。

若是，则执行步骤411；

若否，则返回步骤401。

411、将DDS输出频率设定为阻抗匹配最优频率点。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤 可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读 取存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机， 服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述快速批量无线充电方 法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储 器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上对本发明所提供的一种快速批量无线充电装置及快速批量无线充电 方法进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思 想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内 容不应理解为对本发明的限制。