支持多負載的無線饋電裝置及其供電方法
2023-09-24 12:57:55 1
支持多負載的無線饋電裝置及其供電方法
【專利摘要】本發明公開了一種支持多負載的無線饋電裝置及其供電方法，該支持多負載的無線饋電裝置包括使多個負載自由定位的發射端，所述發射端包括發射電路和多組發射線圈，所述發射電路包括多個逆變電路，且每個所述逆變電路對應一個接收端負載；每組所述發射線圈共用所述發射電路中的一個諧振電容。本發明的無線饋電裝置中，每個負載能夠獨立通信並進行閉環控制動態的穩定負載電壓，而且採用沒有負載空閒的逆變電路進行輪詢掃描，能夠節約一組專門進行負載檢測的逆變電路，降低成本；同時用多個發射線圈共用一個諧振電容的方案，能夠對諧振單元進行優化，從而減少諧振電容的數量，降低生產成本，降低元器件的佔用空間。
【專利說明】支持多負載的無線饋電裝置及其供電方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及無線電力傳輸技術，尤其涉及一種支持多負載的無線饋電裝置及其供 電方法。
【背景技術】
[0002] 無線電力傳輸技術已經越來越廣泛的應用在日常生活中，比如無線充電手機、無 線充電汽車、無尾家電等等。在日常生活中會有多個用電設備會同時需要進行充電，因此單 個一對一的無線電能傳輸已不能滿足使用需求。
[0003] 然而，目前無線電能傳輸產品上，如果有多個接收負載時，就存在多個發射端，或 者在一個控制器控制多個由發射電感和電容組成諧振單元，如圖1所示，一個發射端1對 應一個接收端2,實現單個一對一的無線電能傳輸。如圖2所示，每個發射端1中的每一個 發射線圈13需與價格昂貴的諧振電容14相連。但在實際工作中，僅有處於接收負載附近 的少數幾個發射線圈13進行無線電能傳輸，大部分發射線圈13處於閒置狀態。這樣發射 端佔用空間大且增加相應的成本，在資源上比較浪費，用戶使用也不方便。
【發明內容】
[0004] 有鑑於此，本發明要解決的技術問題在於提供一種支持多負載的無線饋電裝置及 其供電方法，以減少諧振電容的數量，降低生產成本。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明的技術方案是這樣實現的： 一種支持多負載的無線饋電裝置，包括使多個負載自由定位的發射端，所述發射端包 括發射電路和多組發射線圈，每組所述發射線圈共用所述發射電路中的一個諧振電容。
[0006] 作為優選方案，所述發射電路包括控制電路、選擇電路、多個逆變電路、多個檢測 電路和多個補償電路，所述控制電路分別與所述逆變電路、檢測電路及選擇電路相連接，所 述補償電路分別與所述逆變電路、檢測電路、選擇電路相連接，所述選擇電路連接多組所述 發射線圈；且多個所述逆變電路支持多個負載接收端。
[0007] 作為優選方案，每個所述補償電路包括一個諧振電容。
[0008] 作為優選方案，多組所述發射線圈為陣列排布。
[0009] 作為優選方案，所述發射線圈為單層或多層陣列排布。
[0010] 本發明提供的另一種技術方案：一種應用支持多負載的無線饋電裝置的供電方 法，其包括： A、 當有物體在線圈陣列內時，系統驅動一個沒有負載的空閒的逆變電路按照預定線圈 掃描路線進行輪詢掃描； B、 判斷線圈上的電壓或電流是否超過無負載時的數值，如果是則執行步驟C，否則繼續 執行步驟A ; C、 判斷負載是否為合法負載，如果是則執行步驟D，否則關閉該線圈並繼續執行步驟 A； D、 選擇工作線圈的個數，進行電能傳輸； E、 判斷系統接收的該線圈上信號強度大小是否達到預定值範圍，如果是則線圈停止工 作，否則調整系統的工作參數並執行步驟D。
[0011] 作為優選方案，空閒的各所述逆變電路在系統的控制下能夠輪詢掃描線圈或者進 行能量傳輸。
[0012] 作為優選方案，步驟A中逆變電路輪詢掃描的線圈為全部線圈或部分線圈。
[0013] 作為優選方案，步驟C中通過ID掃描判斷負載是否為合法負載。
[0014] 作為優選方案，在執行步驟C時，系統會周期性的檢測線圈的ID與信號強度，然後 執行步驟D。
[0015] 本發明提供的支持多負載的無線饋電裝置及其供電方法，具有如下優點： 本發明的無線饋電裝置中，每個負載能夠獨立通信並進行閉環控制動態的穩定負載電 壓，而且採用沒有負載空閒的逆變電路進行輪詢掃描，能夠節約一組專門進行負載檢測的 逆變電路，降低成本，且通過多個逆變電路控制多個發射線圈供電，能夠實現多個負載的無 線傳輸。採用多個發射線圈共用一個諧振電容的方案，能夠對諧振單元進行優化，從而減少 諧振電容的數量，降低生產成本，降低元器件的佔用空間。其發射線圈採用單層或多層陣列 排布，能夠使無線充電區域分布無死區，從而使該無線饋電裝置得到充分的利用。同時可以 支持多個負載，且每個負載不受位置限制，可自由定位。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1為現有的無線發射接收裝置示意圖； 圖2為現有技術的另一種發射端的結構示意圖； 圖3為本發明支持多負載的無線饋電裝置的結構示意圖； 圖4為本發明中發射線圈的分布圖； 圖5為本發明中發射線圈的另一分布圖； 圖6為本發明中發射線圈的又一分布圖； 圖7為本發明供電方法的流程圖。
[0017]【主要部件符號說明】 1發射端 2接收端 11適配器模塊 12發射電路 121控制電路 122逆變電路 123檢測電路 124補償電路 125選擇電路 13發射線圈 14諧振電容。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖及本發明的實施例對本發明的無線饋電裝置及其供電方法作進一 步詳細的說明。
[0019] 如圖3所示，本發明支持多負載的無線饋電裝置與電源電性連接，所述支持多負 載的無線饋電裝置包括使多個負載自由定位的發射端1。發射端1包括連接電源的電源接 口、發射電路12和多組發射線圈13,發射電路12分別與所述電源接口、發射線圈13電性連 接，且每組發射線圈13共用發射電路12中的一個諧振電容。其中，每組發射線圈均包括多 個發射線圈，即多個發射線圈共用一個諧振電容。此外，所述電源接口連接適配器模塊11。
[0020] 發射電路12包括控制電路121、選擇電路125、多個逆變電路122、多個檢測電路 123和多個補償電路124。所述逆變電路122分別與所述電源接口、控制電路121、檢測電路 123、補償電路124相連。所述控制電路121通過逆變驅動總線驅動逆變電路122對發射線 圈13進行輪詢掃描。所述檢測電路123電性連接控制電路121，控制電路121通過檢測信 號總線輸入檢測信號，控制檢測電路123檢測發射線圈13上的電壓或電流大小。控制電路 121通過I/O擴展接口與選擇電路125電性連接，選擇電路125與各組發射線圈13相連，控 制電路121通過開關驅動總線控制選擇電路125中的開關的開閉，從而確定某個補償電路 124與發射線圈13形成迴路，而且系統會根據與所述補償電路124形成迴路的發射線圈13 的個數來調整所述補償電路124中的諧振電容的參數，從而適用於無線電能的傳輸。在本 實施例中，所述控制電路121可採用MCU控制電路。
[0021] 基本的"一對多"無線電能傳輸系統，採用串聯諧振的補償電路124,且每個補償電 路124包括一個諧振電容，所述補償電路124通過選擇電路125與發射線圈13相連，多個 發射線圈13共用一個諧振電容，從而可簡化本發明支持多負載的無線饋電裝置的結構，並 且降低了生產成本。
[0022] 此外，如圖Γ圖6所示，所述發射線圈13可以為單層排列，也可以為多層陣列排 布，支持多個負載供電且每個負載不受位置的限制，即可自由定位。當然，多層陣列排布的 發射線圈可以使無線充電區域分布無死區，能夠充分利用本發明的無線饋電裝置。
[0023] 如圖7所示，本發明應用支持多負載的無線饋電裝置的供電方法包括以下步驟： 步驟140、系統初始化。
[0024] 步驟141、當有物體在接收線圈陣列內時，系統驅動一個沒有負載的空閒的逆變電 路按照預定線圈掃描路線進行輪詢掃描。
[0025] 其中，逆變電路對全部線圈或部分線圈輪詢掃描，可通過少數逆變電路控制多個 發射線圈。
[0026] 步驟142、判斷線圈上的電壓或電流是否超過無負載時的數值，如果是則執行步驟 143,否則繼續執行步驟141。
[0027] 步驟143、判斷是否為合法負載，如果是，則執行步驟144,如果否，則關閉線圈並 繼續執行步驟141。
[0028] 這裡，通過ID掃描判斷負載是否為合法負載。
[0029] 步驟144、選擇工作線圈的個數，進行電能傳輸。
[0030] 步驟145、判斷系統接收的該線圈上信號強度大小是否達到預定值範圍，如果是， 則執行步驟143,如果否，則調整系統的工作參數，然後跳轉步驟144。
[0031] 其中，所述工作參數包括逆變電路的工作頻率或相位等。
[0032] 步驟145、系統接收到停止命令，線圈工作結束。
[0033] 其中，在無線電能傳輸過程中，可復用逆變電路，即系統驅動一個空閒的逆變電路 進行輪詢掃描，在判斷負載合法使時，該逆變電路也可進行能量的傳輸工作，能夠節約一組 專門進行負載檢測的逆變電路，降低成本。
[0034] 此外，在執行步驟143時，系統會周期性的檢測線圈的ID與信號強度，然後執行步 驟 144。
[0035] 如圖7所示，當有物體在接收線圈陣列附近時，也可啟動另一個逆變電路跳至下 一個線圈重複上面的操作步驟，並以此類推，實現負載的無線電能傳輸。
[0036] 如圖7所示的實施例中，僅以2個逆變電路控制流程為例，實現2個負載的無線電 能傳輸，並通過各自的反饋迴路可分別控制輸出電能的功率大小，使得每個負載能夠獨立 通信並進行閉環控制動態的穩定電壓。但實際應用場合中並不限於2個逆變電路，可根據 實際需要來設定逆變電路的個數，如果有η個負載需要進行電能傳輸，則可以設定η個逆變 電路進行電能傳輸，即η個逆變電路支持η個接收端。由於原理與2個逆變電路的控制相 類似，故不再贅述。
[0037] 以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。
【權利要求】
1. 一種支持多負載的無線饋電裝置，其特徵在於，包括使多個負載自由定位的發射端， 所述發射端包括發射電路和多組發射線圈，每組所述發射線圈共用所述發射電路中的一個 諧振電容。
2. 根據權利要求1所述的支持多負載的無線饋電裝置，其特徵在於，所述發射電路包 括控制電路、選擇電路、多個逆變電路、多個檢測電路和多個補償電路，所述控制電路分別 與所述逆變電路、檢測電路及選擇電路相連接，所述補償電路分別與所述逆變電路、檢測電 路、選擇電路相連接，所述選擇電路連接多組所述發射線圈；且多個所述逆變電路支持多個 負載接收端。
3. 根據權利要求2所述的支持多負載的無線饋電裝置，其特徵在於，每個所述補償電 路包括一個諧振電容。
4. 根據權利要求1所述的支持多負載的無線饋電裝置，其特徵在於，多組所述發射線 圈為陣列排布。
5. 根據權利要求4所述的支持多負載的無線饋電裝置，其特徵在於，所述發射線圈為 單層或多層陣列排布。
6. -種支持多負載的無線饋電裝置的供電方法，其特徵在於，其包括： A、 當有物體在線圈陣列內時，系統驅動一個沒有負載的空閒的逆變電路按照預定線圈 掃描路線進行輪詢掃描； B、 判斷線圈上的電壓或電流是否超過無負載時的數值，如果是則執行步驟C，否則繼續 執行步驟A ; C、 判斷負載是否為合法負載，如果是則執行步驟D，否則關閉該線圈並繼續執行步驟 A ； D、 選擇工作線圈的個數，進行電能傳輸； E、 判斷系統接收的該線圈上信號強度大小是否達到預定值範圍，如果是則線圈停止工 作，否則調整系統的工作參數並執行步驟D。
7. 根據權利要求6所述的供電方法，其特徵在於，空閒的各所述逆變電路在系統的控 制下能夠輪詢掃描線圈或者進行能量傳輸。
8. 根據權利要求6所述的供電方法，其特徵在於，步驟A中逆變電路輪詢掃描的線圈為 全部線圈或部分線圈。
9. 根據權利要求6所述的供電方法，其特徵在於，步驟C中通過ID掃描判斷負載是否 為合法負載。
10. 根據權利要求6所述的供電方法，其特徵在於，在執行步驟C時，系統會周期性的檢 測線圈的ID與信號強度，然後執行步驟D。
【文檔編號】H02J17/00GK104113144SQ201410296287
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月27日 優先權日:2014年6月27日
【發明者】李聃, 孫偉, 龍海岸 申請人:青島眾海匯智能源科技有限責任公司