支持多負(fù)載的無線饋電裝置及其供電方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種支持多負(fù)載的無線饋電裝置及其供電方法，該支持多負(fù)載的無線饋電裝置包括使多個(gè)負(fù)載自由定位的發(fā)射端，所述發(fā)射端包括發(fā)射電路和多組發(fā)射線圈，所述發(fā)射電路包括多個(gè)逆變電路，且每個(gè)所述逆變電路對(duì)應(yīng)一個(gè)接收端負(fù)載；每組所述發(fā)射線圈共用所述發(fā)射電路中的一個(gè)諧振電容。本發(fā)明的無線饋電裝置中，每個(gè)負(fù)載能夠獨(dú)立通信并進(jìn)行閉環(huán)控制動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定負(fù)載電壓，而且采用沒有負(fù)載空閑的逆變電路進(jìn)行輪詢掃描，能夠節(jié)約一組專門進(jìn)行負(fù)載檢測(cè)的逆變電路，降低成本；同時(shí)用多個(gè)發(fā)射線圈共用一個(gè)諧振電容的方案，能夠?qū)χC振單元進(jìn)行優(yōu)化，從而減少諧振電容的數(shù)量，降低生產(chǎn)成本，降低元器件的占用空間。
【專利說明】支持多負(fù)載的無線饋電裝置及其供電方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線電力傳輸技術(shù)，尤其涉及一種支持多負(fù)載的無線饋電裝置及其供 電方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 無線電力傳輸技術(shù)已經(jīng)越來越廣泛的應(yīng)用在日常生活中，比如無線充電手機(jī)、無 線充電汽車、無尾家電等等。在日常生活中會(huì)有多個(gè)用電設(shè)備會(huì)同時(shí)需要進(jìn)行充電，因此單 個(gè)一對(duì)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(chǎn)品上，如果有多個(gè)接收負(fù)載時(shí)，就存在多個(gè)發(fā)射端，或 者在一個(gè)控制器控制多個(gè)由發(fā)射電感和電容組成諧振單元，如圖1所示，一個(gè)發(fā)射端1對(duì) 應(yīng)一個(gè)接收端2,實(shí)現(xiàn)單個(gè)一對(duì)一的無線電能傳輸。如圖2所示，每個(gè)發(fā)射端1中的每一個(gè) 發(fā)射線圈13需與價(jià)格昂貴的諧振電容14相連。但在實(shí)際工作中，僅有處于接收負(fù)載附近 的少數(shù)幾個(gè)發(fā)射線圈13進(jìn)行無線電能傳輸，大部分發(fā)射線圈13處于閑置狀態(tài)。這樣發(fā)射 端占用空間大且增加相應(yīng)的成本，在資源上比較浪費(fèi)，用戶使用也不方便。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種支持多負(fù)載的無線饋電裝置及 其供電方法，以減少諧振電容的數(shù)量，降低生產(chǎn)成本。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的： 一種支持多負(fù)載的無線饋電裝置，包括使多個(gè)負(fù)載自由定位的發(fā)射端，所述發(fā)射端包 括發(fā)射電路和多組發(fā)射線圈，每組所述發(fā)射線圈共用所述發(fā)射電路中的一個(gè)諧振電容。
[0006] 作為優(yōu)選方案，所述發(fā)射電路包括控制電路、選擇電路、多個(gè)逆變電路、多個(gè)檢測(cè) 電路和多個(gè)補(bǔ)償電路，所述控制電路分別與所述逆變電路、檢測(cè)電路及選擇電路相連接，所 述補(bǔ)償電路分別與所述逆變電路、檢測(cè)電路、選擇電路相連接，所述選擇電路連接多組所述 發(fā)射線圈；且多個(gè)所述逆變電路支持多個(gè)負(fù)載接收端。
[0007] 作為優(yōu)選方案，每個(gè)所述補(bǔ)償電路包括一個(gè)諧振電容。
[0008] 作為優(yōu)選方案，多組所述發(fā)射線圈為陣列排布。
[0009] 作為優(yōu)選方案，所述發(fā)射線圈為單層或多層陣列排布。
[0010] 本發(fā)明提供的另一種技術(shù)方案：一種應(yīng)用支持多負(fù)載的無線饋電裝置的供電方 法，其包括： A、 當(dāng)有物體在線圈陣列內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)一個(gè)沒有負(fù)載的空閑的逆變電路按照預(yù)定線圈 掃描路線進(jìn)行輪詢掃描； B、 判斷線圈上的電壓或電流是否超過無負(fù)載時(shí)的數(shù)值，如果是則執(zhí)行步驟C，否則繼續(xù) 執(zhí)行步驟A ; C、 判斷負(fù)載是否為合法負(fù)載，如果是則執(zhí)行步驟D，否則關(guān)閉該線圈并繼續(xù)執(zhí)行步驟 A； D、 選擇工作線圈的個(gè)數(shù)，進(jìn)行電能傳輸； E、 判斷系統(tǒng)接收的該線圈上信號(hào)強(qiáng)度大小是否達(dá)到預(yù)定值范圍，如果是則線圈停止工 作，否則調(diào)整系統(tǒng)的工作參數(shù)并執(zhí)行步驟D。
[0011] 作為優(yōu)選方案，空閑的各所述逆變電路在系統(tǒng)的控制下能夠輪詢掃描線圈或者進(jìn) 行能量傳輸。
[0012] 作為優(yōu)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(yōu)選方案，步驟C中通過ID掃描判斷負(fù)載是否為合法負(fù)載。
[0014] 作為優(yōu)選方案，在執(zhí)行步驟C時(shí)，系統(tǒng)會(huì)周期性的檢測(cè)線圈的ID與信號(hào)強(qiáng)度，然后 執(zhí)行步驟D。
[0015] 本發(fā)明提供的支持多負(fù)載的無線饋電裝置及其供電方法，具有如下優(yōu)點(diǎn)： 本發(fā)明的無線饋電裝置中，每個(gè)負(fù)載能夠獨(dú)立通信并進(jìn)行閉環(huán)控制動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定負(fù)載電 壓，而且采用沒有負(fù)載空閑的逆變電路進(jìn)行輪詢掃描，能夠節(jié)約一組專門進(jìn)行負(fù)載檢測(cè)的 逆變電路，降低成本，且通過多個(gè)逆變電路控制多個(gè)發(fā)射線圈供電，能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)負(fù)載的無 線傳輸。采用多個(gè)發(fā)射線圈共用一個(gè)諧振電容的方案，能夠?qū)χC振單元進(jìn)行優(yōu)化，從而減少 諧振電容的數(shù)量，降低生產(chǎn)成本，降低元器件的占用空間。其發(fā)射線圈采用單層或多層陣列 排布，能夠使無線充電區(qū)域分布無死區(qū)，從而使該無線饋電裝置得到充分的利用。同時(shí)可以 支持多個(gè)負(fù)載，且每個(gè)負(fù)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(xiàn)有的無線發(fā)射接收裝置示意圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)的另一種發(fā)射端的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明支持多負(fù)載的無線饋電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明中發(fā)射線圈的分布圖； 圖5為本發(fā)明中發(fā)射線圈的另一分布圖； 圖6為本發(fā)明中發(fā)射線圈的又一分布圖； 圖7為本發(fā)明供電方法的流程圖。
[0017]【主要部件符號(hào)說明】 1發(fā)射端 2接收端 11適配器模塊 12發(fā)射電路 121控制電路 122逆變電路 123檢測(cè)電路 124補(bǔ)償電路 125選擇電路 13發(fā)射線圈 14諧振電容。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖及本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的無線饋電裝置及其供電方法作進(jìn)一 步詳細(xì)的說明。
[0019] 如圖3所示，本發(fā)明支持多負(fù)載的無線饋電裝置與電源電性連接，所述支持多負(fù) 載的無線饋電裝置包括使多個(gè)負(fù)載自由定位的發(fā)射端1。發(fā)射端1包括連接電源的電源接 口、發(fā)射電路12和多組發(fā)射線圈13,發(fā)射電路12分別與所述電源接口、發(fā)射線圈13電性連 接，且每組發(fā)射線圈13共用發(fā)射電路12中的一個(gè)諧振電容。其中，每組發(fā)射線圈均包括多 個(gè)發(fā)射線圈，即多個(gè)發(fā)射線圈共用一個(gè)諧振電容。此外，所述電源接口連接適配器模塊11。
[0020] 發(fā)射電路12包括控制電路121、選擇電路125、多個(gè)逆變電路122、多個(gè)檢測(cè)電路 123和多個(gè)補(bǔ)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(cè)電路 123、補(bǔ)償電路124相連。所述控制電路121通過逆變驅(qū)動(dòng)總線驅(qū)動(dòng)逆變電路122對(duì)發(fā)射線 圈13進(jìn)行輪詢掃描。所述檢測(cè)電路123電性連接控制電路121，控制電路121通過檢測(cè)信 號(hào)總線輸入檢測(cè)信號(hào)，控制檢測(cè)電路123檢測(cè)發(fā)射線圈13上的電壓或電流大小。控制電路 121通過I/O擴(kuò)展接口與選擇電路125電性連接，選擇電路125與各組發(fā)射線圈13相連，控 制電路121通過開關(guān)驅(qū)動(dòng)總線控制選擇電路125中的開關(guān)的開閉，從而確定某個(gè)補(bǔ)償電路 124與發(fā)射線圈13形成回路，而且系統(tǒng)會(huì)根據(jù)與所述補(bǔ)償電路124形成回路的發(fā)射線圈13 的個(gè)數(shù)來調(diào)整所述補(bǔ)償電路124中的諧振電容的參數(shù)，從而適用于無線電能的傳輸。在本 實(shí)施例中，所述控制電路121可采用MCU控制電路。
[0021] 基本的"一對(duì)多"無線電能傳輸系統(tǒng)，采用串聯(lián)諧振的補(bǔ)償電路124,且每個(gè)補(bǔ)償電 路124包括一個(gè)諧振電容，所述補(bǔ)償電路124通過選擇電路125與發(fā)射線圈13相連，多個(gè) 發(fā)射線圈13共用一個(gè)諧振電容，從而可簡(jiǎn)化本發(fā)明支持多負(fù)載的無線饋電裝置的結(jié)構(gòu)，并 且降低了生產(chǎn)成本。
[0022] 此外，如圖Γ圖6所示，所述發(fā)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(gè)負(fù)載供電且每個(gè)負(fù)載不受位置的限制，即可自由定位。當(dāng)然，多層陣列排布的 發(fā)射線圈可以使無線充電區(qū)域分布無死區(qū)，能夠充分利用本發(fā)明的無線饋電裝置。
[0023] 如圖7所示，本發(fā)明應(yīng)用支持多負(fù)載的無線饋電裝置的供電方法包括以下步驟： 步驟140、系統(tǒng)初始化。
[0024] 步驟141、當(dāng)有物體在接收線圈陣列內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)一個(gè)沒有負(fù)載的空閑的逆變電 路按照預(yù)定線圈掃描路線進(jìn)行輪詢掃描。
[0025] 其中，逆變電路對(duì)全部線圈或部分線圈輪詢掃描，可通過少數(shù)逆變電路控制多個(gè) 發(fā)射線圈。
[0026] 步驟142、判斷線圈上的電壓或電流是否超過無負(fù)載時(shí)的數(shù)值，如果是則執(zhí)行步驟 143,否則繼續(xù)執(zhí)行步驟141。
[0027] 步驟143、判斷是否為合法負(fù)載，如果是，則執(zhí)行步驟144,如果否，則關(guān)閉線圈并 繼續(xù)執(zhí)行步驟141。
[0028] 這里，通過ID掃描判斷負(fù)載是否為合法負(fù)載。
[0029] 步驟144、選擇工作線圈的個(gè)數(shù)，進(jìn)行電能傳輸。
[0030] 步驟145、判斷系統(tǒng)接收的該線圈上信號(hào)強(qiáng)度大小是否達(dá)到預(yù)定值范圍，如果是， 則執(zhí)行步驟143,如果否，則調(diào)整系統(tǒng)的工作參數(shù)，然后跳轉(zhuǎn)步驟144。
[0031] 其中，所述工作參數(shù)包括逆變電路的工作頻率或相位等。
[0032] 步驟145、系統(tǒng)接收到停止命令，線圈工作結(jié)束。
[0033] 其中，在無線電能傳輸過程中，可復(fù)用逆變電路，即系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)一個(gè)空閑的逆變電路 進(jìn)行輪詢掃描，在判斷負(fù)載合法使時(shí)，該逆變電路也可進(jìn)行能量的傳輸工作，能夠節(jié)約一組 專門進(jìn)行負(fù)載檢測(cè)的逆變電路，降低成本。
[0034] 此外，在執(zhí)行步驟143時(shí)，系統(tǒng)會(huì)周期性的檢測(cè)線圈的ID與信號(hào)強(qiáng)度，然后執(zhí)行步 驟 144。
[0035] 如圖7所示，當(dāng)有物體在接收線圈陣列附近時(shí)，也可啟動(dòng)另一個(gè)逆變電路跳至下 一個(gè)線圈重復(fù)上面的操作步驟，并以此類推，實(shí)現(xiàn)負(fù)載的無線電能傳輸。
[0036] 如圖7所示的實(shí)施例中，僅以2個(gè)逆變電路控制流程為例，實(shí)現(xiàn)2個(gè)負(fù)載的無線電 能傳輸，并通過各自的反饋回路可分別控制輸出電能的功率大小，使得每個(gè)負(fù)載能夠獨(dú)立 通信并進(jìn)行閉環(huán)控制動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定電壓。但實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合中并不限于2個(gè)逆變電路，可根據(jù) 實(shí)際需要來設(shè)定逆變電路的個(gè)數(shù)，如果有η個(gè)負(fù)載需要進(jìn)行電能傳輸，則可以設(shè)定η個(gè)逆變 電路進(jìn)行電能傳輸，即η個(gè)逆變電路支持η個(gè)接收端。由于原理與2個(gè)逆變電路的控制相 類似，故不再贅述。
[0037] 以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種支持多負(fù)載的無線饋電裝置，其特征在于，包括使多個(gè)負(fù)載自由定位的發(fā)射端， 所述發(fā)射端包括發(fā)射電路和多組發(fā)射線圈，每組所述發(fā)射線圈共用所述發(fā)射電路中的一個(gè) 諧振電容。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持多負(fù)載的無線饋電裝置，其特征在于，所述發(fā)射電路包 括控制電路、選擇電路、多個(gè)逆變電路、多個(gè)檢測(cè)電路和多個(gè)補(bǔ)償電路，所述控制電路分別 與所述逆變電路、檢測(cè)電路及選擇電路相連接，所述補(bǔ)償電路分別與所述逆變電路、檢測(cè)電 路、選擇電路相連接，所述選擇電路連接多組所述發(fā)射線圈；且多個(gè)所述逆變電路支持多個(gè) 負(fù)載接收端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的支持多負(fù)載的無線饋電裝置，其特征在于，每個(gè)所述補(bǔ)償電 路包括一個(gè)諧振電容。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持多負(fù)載的無線饋電裝置，其特征在于，多組所述發(fā)射線 圈為陣列排布。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的支持多負(fù)載的無線饋電裝置，其特征在于，所述發(fā)射線圈為 單層或多層陣列排布。
6. -種支持多負(fù)載的無線饋電裝置的供電方法，其特征在于，其包括： A、 當(dāng)有物體在線圈陣列內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)一個(gè)沒有負(fù)載的空閑的逆變電路按照預(yù)定線圈 掃描路線進(jìn)行輪詢掃描； B、 判斷線圈上的電壓或電流是否超過無負(fù)載時(shí)的數(shù)值，如果是則執(zhí)行步驟C，否則繼續(xù) 執(zhí)行步驟A ; C、 判斷負(fù)載是否為合法負(fù)載，如果是則執(zhí)行步驟D，否則關(guān)閉該線圈并繼續(xù)執(zhí)行步驟 A ； D、 選擇工作線圈的個(gè)數(shù)，進(jìn)行電能傳輸； E、 判斷系統(tǒng)接收的該線圈上信號(hào)強(qiáng)度大小是否達(dá)到預(yù)定值范圍，如果是則線圈停止工 作，否則調(diào)整系統(tǒng)的工作參數(shù)并執(zhí)行步驟D。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的供電方法，其特征在于，空閑的各所述逆變電路在系統(tǒng)的控 制下能夠輪詢掃描線圈或者進(jìn)行能量傳輸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的供電方法，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求6所述的供電方法，其特征在于，步驟C中通過ID掃描判斷負(fù)載是否 為合法負(fù)載。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的供電方法，其特征在于，在執(zhí)行步驟C時(shí)，系統(tǒng)會(huì)周期性的檢 測(cè)線圈的ID與信號(hào)強(qiáng)度，然后執(zhí)行步驟D。
【文檔編號(hào)】H02J17/00GK104113144SQ201410296287
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】李聃, 孫偉, 龍海岸 申請(qǐng)人:青島眾海匯智能源科技有限責(zé)任公司