CN106130083A - 一种多负载自侦测三维无线供电系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于无线供电领域，尤其涉及一种多负载自侦测三维无线供电系统及方法，包括位于三维空间内的发射装置、位于负载上的接收装置，所述发射装置包括信号处理器，分别与信号处理器进行数据交换的信息接收/发射端以及DC/AC，还包括分别与DC/AC相连的PFC、谐振发射端，所述接收装置包括充电模态提供处理器、分别与充电模态提供处理器相连的谐振接收端以及信息发射/接收端、与谐振接收端相连的AC/DC，所述谐振发射端与谐振接收端通过谐振频率通信，所述信息接收/发射端与信息发射/接收端之间进行数据交互。本发明中自动侦测三维空间内负载的接入状况，自动匹配负载、自动调整发射端频率，实现三维空间内的电能传输。

Description

一种多负载自侦测三维无线供电系统及方法

技术领域

本发明属于无线供电领域，尤其涉及一种多负载自侦测三维无线供电系统及方法。

背景技术

世界进入数字时代，手机、电脑、相机、智能穿戴设备、虚拟现实设备等各种数码电子产品充斥着人们的生活，而且现在的电子产品越来越追求轻、薄、短、小的设计理念，影响产品体积外观的一个很重要的因素就是电池系统的设计。

当前市场上电子产品多采用在电子产品中安装充电电池，然后在充电时通过外接充电器给充电电池进行充电。此种充电方式有如下弊端：

1、使用者需要随身携带充电器，不仅给使用者带来不便更占用空间；

2、充电器的接口不统一，如安卓和苹果设备的接口标准不一样，使用两种不同电子产品需要购买多个不同的充电器，浪费资源；

3、一个充电器只能给一个设备充电，不能同时给多台设备充电。

此外，现有技术中存在利用电磁感应来进行无线充电的产品，虽然通过无线充电可以免去充电线，但是在充电过程中依然有如下弊端：

1、无线电能传输的发射端只能进行单一频率的一对一能量传输，产品的普遍适用性较差；

2、发射端在无能量传输情况下依然有较大功耗，会造成能源浪费；

3、接收端不能自动调整匹配外部发射端的传输功率，当发射端变化或者传输距离变化时，会极大影响能量传输的效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供的一种多负载自侦测三维无线供电系统及方法，自动侦测三维空间内负载的接入状况，自动匹配负载、自动调整发射端频率，实现三维空间内的电能传输。

为解决上述技术问题，本发明提供一种多负载自侦测三维无线供电系统，其特殊之处在于：包括位于三维空间内的发射装置、位于负载上的接收装置，所述发射装置包括信号处理器，分别与信号处理器进行数据交换的信息接收/发射端以及DC/AC，还包括分别与DC/AC相连的PFC、谐振发射端，所述接收装置包括充电模态提供处理器、分别与充电模态提供处理器相连的谐振接收端以及信息发射/接收端、与谐振接收端相连的AC/DC，所述谐振发射端与谐振接收端通过谐振频率通信，所述信息接收/发射端与信息发射/接收端之间进行数据交互。

进一步地，所述信号处理器还连接有为其供电的内部供电I，其中，内部供电I及PFC均和外部电源相连。

进一步地，所述充电模态提供处理器还连接有为其供电的内部供电II，在AC/DC和内部供电II之间连接负载的电池组。

进一步地，所述负载为多个，每个负载上的接收装置均与同一个三维空间内的发射装置无线连接。

本发明还提供一种多负载自侦测三维无线供电方法，其特殊之处在于，具体采用如下步骤进行：

S1、负载进入发射装置所位于的无线供电场景内，发射装置侦测到有负载进入，开始以工作频率发射信号；

S2、位于负载上的接收装置侦测发射装置提供的发射信号，自动调整接收频率，使之与工作频率进行匹配，并存储匹配的数据，发射装置和接收装置依照匹配的无线充电信号进行无线电能传输；

S3、当充电电量达到负载的设定值时，接收装置停止充电并反馈信号至发射装置；

S4、当发射装置侦测到无负载接入，降低发射频率，保留低频侦测状态等待需充电负载的接入。

进一步地，对于步骤S1中的同一个负载，若再次进入同一发射装置所位于的无线供电场景内，在步骤2中，位于同一个负载上的接收装置侦测到此时无线供电场景的数据，直接提取负载记忆体中的存档数据进行功率匹配，发射装置和接收装置依照匹配的无线充电信号进行无线电能传输。

进一步地，负载为多个，当多个负载同时进入同一发射装置所位于的无线供电场景内，在步骤S2中发射装置和接收装置之间无线电能传输具体为：

各负载的接收装置分别侦测发射装置提供的发射信号，自动调整接收频率进行匹配，并存储匹配数据，发射装置和各接收装置之间依照匹配的无线充电信号进行无线电能传输。

本发明与现有技术相比，其有益之处在于：

1、本发明具有自动侦测功能，具体提现在两部分：第一，发射装置自动侦测场景内的接收装置接入状况，在无接收装置接入或者接入数量较少时，自动关闭发射装置或者降低发射装置频率，可以降低能量损耗；第二，接收端装置在进入场景后先动态侦测发射装置的发射频率，然后自动调整接收频率与之匹配，再开始能量传输；

2、本发明具有自动记忆功能，接装装置具有自动学习能力,像WIFI一样，可以记录不同的场景频率，当再次进入相同场景时，接收装置自动从记忆体中提取频率等参数，优先使用该频率进行自动匹配连接，可以不用二次侦测，节约充电准备时间。

3、本发明中的多个负载可以同步执行电能传输，一个发射端可以对应多个接收端的同步进行能量传输。

附图说明

图1是本发明系统原理图；

图2是本发明系统工作流程。

具体实施方式

以下参照附图1至附图2，给出本发明的具体实施方式，用来对本发明做进一步说明。

附图1为本发明中的无线供电系统原理图，无线供电系统的供电场景为三维空间，包括位于三维空间内的发射装置、位于负载上的接收装置，所述发射装置包括信号处理器，分别与信号处理器进行数据交换的信息接收/发射端以及DC/AC，还包括分别与DC/AC相连的PFC、谐振发射端，所述接收装置包括充电模态提供处理器、分别与充电模态提供处理器相连的谐振接收端以及信息发射/接收端、与谐振接收端相连的AC/DC。

所述谐振发射端与谐振接收端通过谐振频率通信，信息处理器与信息接收/发射端实现整个无线供电过程中产生的充电模态信息交换，所述信息接收/发射端与信息发射/接收端之间进行数据交互，将充电模态信息发送至充电模态提供处理器，便于负载记忆当前充电模态。信息接收/发射端与信息发射/接收端之间实现充电模态数据的一发一收，一收一发。

在本发明中，PFC是用来进行功率因数校正，功率因数指的是有效功率与总耗电量之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量的比值。 基本上功率因素可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因素值越大，代表其电力利用率越高。功率因数是用来衡量用电设备用电效率的参数，低功率因数代表低电力效能。为了提高用电设备功率因数的采用PFC进行功率因数校正。

所述信号处理器还连接有为其供电的内部供电I，其中，内部供电I及PFC均和外部电源相连。本发明中，DC/AC为用于将低频直流变为高频交流的DC/AC转换器，用来对电流的功率及功率进行调整。而外部电源为220V或380V的交流电。

所述充电模态提供处理器还连接有为其供电的内部供电II，在AC/DC和内部供电II之间连接负载的电池组。在本实施例中AC/DC用来将高频交流变为低频直流，供接收装置内部使用。

根据本发明的无线供电系统原理，其供电的方法可以归纳为“散场发射、集场接收”，对进入供电场景中的单个负载或多个负载，以及同一负载再次进入相同供电场景时的供电情况分别进行介绍。

实施例1：

本实施例中对一个发射装置，一个负载的情况进行说明，如附图1所示。

在负载上设置有接收装置，接收装置上的无线电能接收模块配合发射装置进行信号的处理，无线电能接收模块包含谐振接收端、AC/DC、充电模态提供处理器、信息发射端/接收端。

进入无线供电场景后，发射装置侦测到有负载进入，开始通过谐振发射端以工作频率发射信号，在本实施例中所谓工作频率就是发射端中默认的进行无线能量传输的最佳频率。

接收装置通过谐振接收端侦测到来自谐振发射端的发射信号，自动调整接收频率进行匹配，并在记忆体中存储匹配数据，发射装置和接收装置依照匹配的无线充电信号进行无线电能传输，在本实施例中记忆体是指充电模态提供处理器，充电中的各种数据均存放在内。

在负载充电的过程中，当充电电量达到负载最高设定值时，接收装置停止充电并将该停止充电状态通过反馈信号的方式发送给发射装置，此时，即使负载位于无线供电场景内，但是没有需要充电的负载侦测发射装置的信号，相当于无负载接入状态，可以认为发射装置侦测到在无线供电场景内无负载接入。此时，谐振发射端降低发射频率，保留低频侦测状态。

在本实施例中，最高设定值为负载固有的特性，每个负载的充电参数不同，根据具体的参数来判断充电电量情况。在本实施例中低频不是指工作频率，低频状态的发射频率比工作频率要小很多。本实施例中的低频状态只能起到侦测作用，目的是为了节能。

实施例2

本实施例中对一个发射装置，一个负载的情况进行说明，当该负载为再次进入同一个发射装置所处的无线供电场景内，具体供电过程如下，整体过程类似与实施例1，但是不再对发射信号进行侦测匹配。

当相同负载再次进入相同无线供电场景时，接收装置侦测到场景数据，无需再次侦测匹配，直接提取记忆体中的存档数据进行功率匹配，发射装置和接收装置依照匹配的无线充电信号进行无线电能传输，在本实施例中记忆体是指充电模态提供处理器，充电中的各种数据均存放在内。

在负载充电的过程中，当充电电量达到负载最高设定值时，接收装置停止充电并将该停止充电状态通过反馈信号的方式发送给发射装置，此时，即使负载位于无线供电场景内，但是没有需要充电的负载侦测发射装置的信号，相当于无负载接入状态，可以认为发射装置侦测到在无线供电场景内无负载接入。此时，谐振发射端降低发射频率，保留低频侦测状态。

在本实施例中，最高设定值为负载固有的特性，每个负载的充电参数不同，根据具体的参数来判断充电电量情况。

实施例3

本实施例中对一个发射装置，多个负载的情况进行说明，当多个负载进入同一个发射装置所处的无线供电场景内，具体供电过程如下，整体过程类似与实施例1，此处负载选择5个为例进行说明。

当5个带无线电能接收模块的负载同时进入同一发射装置覆盖的范围内，进入无线供电场景后，发射装置侦测到有负载进入，发射装置的谐振发射端维持工作频率持续发射信号，各负载的接收装置通过谐振接收端侦测到来自同一谐振发射端的发射信号，自动调整各自的接收频率进行匹配，并在各自记忆体中存储匹配数据，发射装置和每个接收装置依照匹配的无线充电信号进行无线电能传输。在本实施例中记忆体是指每个负载内的充电模态提供处理器，充电中的各种数据均存放在内。

在各负载充电的过程中，当充电电量达到相应负载最高设定值时，相应的接收装置停止充电并将该停止充电状态通过反馈信号的方式发送给发射装置，此时，发射装置与未完成充电的负载之间进行调整，使得当前状态满足剩余负载的充电要求，直到全部的负载充电电量都达到自身最高设定值时，所有的负载位于无线供电场景内，但是没有需要充电的负载侦测发射装置的信号，相当于无负载接入状态，可以认为发射装置侦测到在无线供电场景内无负载接入。此时，谐振发射端降低发射频率，保留低频侦测状态。

在本实施例中，最高设定值为负载固有的特性，每个负载的充电参数不同，根据具体的参数来判断充电电量情况。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种多负载自侦测三维无线供电系统，其特征在于：

包括位于三维空间内的发射装置、位于负载上的接收装置，所述发射装置包括信号处理器，分别与信号处理器进行数据交换的信息接收/发射端以及DC/AC，还包括分别与DC/AC相连的PFC、谐振发射端，所述接收装置包括充电模态提供处理器、分别与充电模态提供处理器相连的谐振接收端以及信息发射/接收端、与谐振接收端相连的AC/DC，所述谐振发射端与谐振接收端通过谐振频率通信，所述信息接收/发射端与信息发射/接收端之间进行数据交互。

2.如权利要求1所述的一种多负载自侦测三维无线供电系统，其特征在于：

所述信号处理器还连接有为其供电的内部供电I，其中，内部供电I及PFC均和外部电源相连。

3.如权利要求1所述的一种多负载自侦测三维无线供电系统，其特征在于：

所述充电模态提供处理器还连接有为其供电的内部供电II，在AC/DC和内部供电II之间连接负载的电池组。

4.如权利要求1至3任一项所述的一种多负载自侦测三维无线供电系统，其特征在于：

所述负载为多个，每个负载上的接收装置均与同一个三维空间内的发射装置无线连接。

5.一种多负载自侦测三维无线供电方法，其特征在于：具体采用如下步骤进行：

S1、负载进入发射装置所位于的无线供电场景内，发射装置侦测到有负载进入，开始以工作频率发射信号；

S2、位于负载上的接收装置侦测发射装置提供的发射信号，自动调整接收频率，使之与工作频率进行匹配，并存储匹配的数据，发射装置和接收装置依照匹配的无线充电信号进行无线电能传输；

S3、当充电电量达到负载的设定值时，接收装置停止充电并反馈信号至发射装置；

S4、当发射装置侦测到无负载接入，降低发射频率，保留低频侦测状态等待需充电负载的接入。

6.如权利要求5所述的一种多负载自侦测三维无线供电方法，其特征在于：

对于步骤S1中的同一个负载，若再次进入同一发射装置所位于的无线供电场景内，在步骤2中，位于同一个负载上的接收装置侦测到此时无线供电场景的数据，直接提取负载记忆体中的存档数据进行功率匹配，发射装置和接收装置依照匹配的无线充电信号进行无线电能传输。

7.如权利要求5或6所述的一种多负载自侦测三维无线供电方法，其特征在于：

负载为多个，当多个负载同时进入同一发射装置所位于的无线供电场景内，在步骤S2中发射装置和接收装置之间无线电能传输具体为：

各负载的接收装置分别侦测发射装置提供的发射信号，自动调整接收频率进行匹配，并存储匹配数据，发射装置和各接收装置之间依照匹配的无线充电信号进行无线电能传输。