无线充电系统及其无线充电装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及充电技术领域，特别涉及一种无线充电系统及其无线充电装置。
【背景技术】
[0002]无线充电技术(Wireless charging technology)，源于无线电能传输技术，小功率无线充电常采用电磁感应式(如对手机充电的Qi方式)，大功率无线充电常采用谐振式(大部分电动汽车充电采用此方式)由供电设备(充电器)将能量传送至用电的装置，该装置使用接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用。由于充电器与用电装置之间以磁场传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。目前主流的无线充电标准有四种:Qi标准、PMA(Power Matters Alliance)标准、A4WP(Alliance for Wireless Power)标准、iNPOFi技术(“invisible power field”，即“不可见的能量场”)。
[0003]无线充电技术目前越来越多地被应用于电动汽车的充电。在国际上，汽车厂商如奥迪、宝马、奔驰、沃尔沃、丰田等，通信公司如高通等都已经开始研究电动汽车无线充电技术。相比较于国外众多厂商参与的盛况，国内研究无线充电技术的机构并不多，其中以中兴、比亚迪、重庆大学等为代表。其中:中兴于2013年就开始研发无线充电技术，2014年推出了成熟具体的产品和方案；不同于中兴的广为人知，比亚迪据说在2005年就申请了非接触感应式充电器的专利，并在2014年卖给犹他大学的一辆纯电动巴士上配备了WAVE无线充电垫;至于科研机构的代表重庆大学，据说在2002年开始研究给汽车充电的“大功率无线电能充电传输装置”。
[0004]通过电磁感应、谐振式等方式对电动汽车(包含纯电动汽车和混合动力汽车)中的蓄电池进行无线充电已经比较公知，然而现有技术中通常更多的只是安排到指定地点(无线充电站)进行无线充电，这无法满足电动汽车正常续航的要求，因为行驶途中一旦没电却又不能及时找到无线充电站，便无法继续行驶。虽然可以通过在车辆行驶路线附近设置足够的无线充电站，从而确保车辆能够及时补充电量，但如此势必将影响车辆的正常行驶，也可能出现一旦错过某个无线充电站(即没有驶往该无线充电站去进行充电)便没有足够抵达下一个无线充电站的电量。
[0005]此外，现有的无线充电站无法实现待充电车辆的自动识别，通常需要借助一定的人为操作，例如启动无线充电装置、确认充电操作、支付充电费用等一系列操作，而对于一些处于行驶状态中的电动汽车，更是无法同时实现行驶中车辆的无线充电以及是否需要充电的识别。
[0006]无论是有线充电或是无线充电，对于蓄电池的充电通常采用恒流充电法或恒压充电法。恒流充电法:在充电过程中，充电电流保持恒定，蓄电池电压逐渐升高，此法充电时间较少，但在充电后期，充电电流大部分能量都用来电解水，蓄电池冒出大量气泡，不仅浪费大量电能，而且使极板活性物质脱落。恒压充电法:在充电过程中，充电电压保持恒定，刚充电时，充电电流很大，随着蓄电池电压的升高，充电电流逐渐减小。此法可避免蓄电池过量充电，但充电初期产生的大电流，亦可损坏极板。
[0007]为了避免单独采用恒流充电或恒压充电所产生的弊端，通常的做法是采用分级定流充电法或定流定压充电法，即快充浮充法。分级定流充电法将充电过程分成两个阶段，第一阶段用10小时率电流充电6?7小时，第二阶段用20小时率电流充电14?17小时，一般充到单只蓄电池端电压2.6?2.7伏，连续两小时电压不变，并且直到极板冒泡为止。定流定压充电法将充电周期分成两半，前半周期用0.1C电流将蓄电池端电压充至2.3V左右，后半周期自动切换到定压充电。采用这种方法充电，电解液气泡较少，可节省能源，降低蓄电池温升，减少蒸馏水损耗，改善工作环境，避免极板损耗。
[0008]无论是恒流充电法、恒压充电法，还是分级定流充电法、定流定压充电法，在充电过程中都不可避免地会产生如下三种极化现象:
[0009]1.电阻极化现象:蓄电池充电过程中，正负离子分别向相反符号极板运动，运动中受到一定阻力，称蓄电池内阻，充电电流流过蓄电池内阻，内阻上产生压降，因此，蓄电池端电压将升高。这种因蓄电池内阻变化引起端电压变化称电阻极化。当充电电流流过极化电阻时，内阻上不断产生热量，导致蓄电池温度上升。
[0010]2.浓差极化现象:蓄电池充电过程中，极板表面产生大量离子，在外电源电场作用下，正负离子分别向相反符号极板运动，称离子的电迀移。这种离子电迀移的运动速度远小于化学反应的速度，因此极板和极板附近的离子浓度远大于远离极板处的离子浓度。电解液中离子浓度的不同，必然导致电解液极化。这种因离子浓度差引起的电极电位的变化，称浓差极化。充电电流越大，电化学反应越剧烈，极板表面产生的正负离子越多，因此浓差极化越严重。
[0011]3.电化学极化现象:蓄电池充电过程中，外电源不断从蓄电池正极板取得电子输送到负极板，而正负极板上的活性物质与电解液发生电化学反应，但由于电化学反应的速度远小于电子运动的速度，因此，正负极板上形成电荷积累。蓄电池的正负极板形成一个一定容量的电容器，正负极板上积累的电荷越多，则电容器两端电压(即蓄电池端电压)越高，由于电化学反应速度小于电子运动速度而引起的蓄电池端电压升高，称为电化学极化现象。
[0012]这三种极化现象都会对充电过程产生影响，其结果是使充电需要更多的电能和更多的时间，尤其是电化学极化现象在实际情况中引起电池电极周边的短暂“钝化”现象，更是大大降低电池充电速度以及缩短电池使用寿命，所以如何克服现有充电方式的缺点，使蓄电池充电省时节能，并延长蓄电池的使用寿命，也成为亟待解决的问题。
[0013]综上分析，当存在充电需求时，现有技术难以同时满足待充电设备无线充电便捷性、快速性以及延长续航时间和电池使用寿命的要求。
【发明内容】
[0014]本发明要解决的问题是现有技术中难以同时满足待充电设备无线充电便捷性、快速性以及延长续航时间和电池使用寿命的要求。
[0015]为解决上述问题，本发明技术方案提供一种无线充电装置，包括:充电单元、启动控制单元和第二通信单元;所述第二通信单元与所述启动控制单元相连，适于在检测到待充电设备所发出的包含其身份信息的无线信号后发出充电询问请求，以及接收所述待充电设备提供的针对所述充电询问请求的反馈信息;所述启动控制单元还与所述充电单元相连，适于在接收到的所述反馈信息为确认充电的信息时，控制所述充电单元启动对进入充电范围内的所述待充电设备进行无线充电；所述充电单元包括:电源、充电电路、放电电路和充电控制单元;所述电源与所述充电电路相连，所述充电控制单元与所述充电电路和放电电路相连，所述充电电路和放电电路在所述充电控制单元的控制下，对所述待充电设备所包含的支持无线充电的目标电池进行的充电过程包含依次连续且循环往复的第一充电阶段、放电阶段和第二充电阶段;所述充电电路在所述第一充电阶段以恒定充电电压对所述目标电池进行直流充电;所述放电电路在所述放电阶段以持续降低的放电电压对所述目标电池进行放电，直至施加的电压为零;所述充电电路还在所述第二充电阶段以持续上升的充电电压对所述目标电池进行充电，直至施加的电压达到所述恒定充电电压;所述放电阶段的初始放电电压小于或等于所述恒定充电电压。
[0016]可选的，所述第一充电阶段的维持时间To为100微秒?1200微秒。
[0017]可选的，所述放电阶段的维持时间Ti满足:ΤοΛΟσΚΤο/ΙΟ〗。
[0018]可选的，所述第二充电阶段的维持时间Τ2满足:Τι<Τ2< 5*Τι。
[0019]可选的，所述放电阶段和第二充电阶段叠加形成的波形为倒锯齿波形。
[0020]可选的，所述无线充电装置还包括与所述第二通信单元和充电单元相连的功率控制单元，所述功率控制单元适于在所述待充电设备与所述无线充电装置之间的距离小于或等于预定阈值时，控制所述充电单元增大无线充电的功率。
[0021 ]可选的，所述无线充电装置支持电磁感应式或谐振式无线充电。
[0022]为解决上述问题，本发明技术方案还提供一种无线充电系统，包括:待充电设备和上述无线充电装置;所述待充电设备包括支持无线充电的目标电池和第一通信单元;所述第一通信单元适于发送包含所述待充电设备的身份信息的无线信号，以及在接收到所述第二通信单元发送的充电询问请求后提供反馈信息。
[0023]可选的，所述待充电设备为电