專利名稱：一種無線電能傳輸系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本產(chǎn)品涉及無線電能傳輸系統(tǒng)，特別涉及一種具有安全負(fù)載識別功能的無線電能傳輸系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
在無線電能傳輸技術(shù)通常采用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行工作，并且在接收端電器負(fù)載需要接近發(fā)射端的區(qū)域時，才能夠進(jìn)行正常的供電。為了用戶使用的方便，系統(tǒng)通常會具有自動負(fù)載識別的功能，即發(fā)射器可以感知是否有負(fù)載進(jìn)入或移除了工作區(qū)域，從而開啟或者關(guān)閉無線供電系統(tǒng)。這種負(fù)載識別方法通常采用監(jiān)測發(fā)射端線圈上的諧振電流的幅值變化來進(jìn)行的。但是，當(dāng)具有金屬材質(zhì)的物體(如金屬鑰匙、刀具等)也放置到發(fā)射端的工作區(qū)域時，金屬材料可以在電磁場環(huán)境中產(chǎn)生渦電流，也可以導(dǎo)致發(fā)射端線圈上的諧振電流的幅值發(fā)生變化，從而使系統(tǒng)開啟工作。這種工作狀態(tài)可以在金屬物體中產(chǎn)生嚴(yán)重的渦流加熱效應(yīng)，造成嚴(yán)重的安全隱患，因此在系統(tǒng)自動開啟前，必須進(jìn)行安全負(fù)載的識別。傳統(tǒng)的做法，在無線電能傳輸系統(tǒng)中發(fā)射端與接收端在實(shí)現(xiàn)能量傳輸之前，事先需要有一個通訊識別的過程，發(fā)射端與接收端建立通訊以識別負(fù)載的合法性。在無線電能傳輸系統(tǒng)中，只有當(dāng)確認(rèn)是安全的工作負(fù)載的前提下，才能進(jìn)行無線供電。現(xiàn)有技術(shù)中，是在無線電能傳輸系統(tǒng)中增加獨(dú)立的通信調(diào)制和解調(diào)鏈路，產(chǎn)生了額外的通信信道，既增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,又增強(qiáng)了系統(tǒng)中的高頻電場輻射、增加了無線電能傳輸系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁污染，使得該系統(tǒng)難以推廣和使用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出了一種具有安全負(fù)載識別功能的無線電能傳輸系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，有效解決了在現(xiàn)有的無線電能傳輸技術(shù)中負(fù)載識別系統(tǒng)必須具備獨(dú)立的通信調(diào)制和解調(diào)鏈路，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本過高、電磁污染過多、難以推廣等諸多問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種無線電能傳輸系統(tǒng)，包括:
一發(fā)射端整流濾波電路模塊，用于將電網(wǎng)中的交流電轉(zhuǎn)變成為直流電；
一發(fā)射端逆變電路模塊，用于將所述直流電轉(zhuǎn)變成高頻交流電；
一發(fā)射線圈，能夠在高頻交流電的激勵下產(chǎn)生高頻交變電磁場；
一發(fā)射端控制電路模塊，用于控制所述發(fā)射端整流濾波電路模塊、所述發(fā)射端逆變電路模塊的工作狀態(tài)；
一接收線圈，與所述發(fā)射線圈互感，所述高頻交變電磁場使得所述接收線圈產(chǎn)生與所述發(fā)射線圈中的高頻交流電工作頻率相同的高頻交流電；
一接收端整流濾波電路模塊，用于將所述接收線圈中的高頻交流電轉(zhuǎn)變成直流電；
一負(fù)載電路模塊，用于接收所述直流電并正常工作；
一接收端控制電路模塊，用于控制所述負(fù)載電路模塊的工作狀態(tài)； 其中，所述發(fā)射端整流濾波電路模塊通過所述發(fā)射端逆變電路模塊連接至所述發(fā)射線圈；所述負(fù)載電路模塊通過所述接收端整流濾波電路模塊連接至所述接收線圈；所述發(fā)射端控制電路模塊分別連接至所述發(fā)射端整流濾波電路模塊、所述發(fā)射端逆變電路模塊；所述接收端控制電路模塊連接至負(fù)載電路模塊。所述無線電能傳輸系統(tǒng)還包括一電流采樣電路模塊，連接至所述發(fā)射線圈的兩端，用于實(shí)時采樣所述發(fā)射線圈的電流；所述電流采樣電路模塊連接至所述發(fā)射端控制電路模塊，將所述電流信息傳送至所述發(fā)射端控制電路模塊。進(jìn)一步地，所述發(fā)射線圈和所述接收線圈形成一諧振系統(tǒng)，所述發(fā)射線圈內(nèi)的電流為諧振系統(tǒng)的諧振電流，其電流幅值隨所述負(fù)載電路模塊的功率單調(diào)變化，可以反映負(fù)載的不同的工作狀態(tài)。進(jìn)一步地,所述工作狀態(tài)包括待機(jī)狀態(tài)、啟動狀態(tài)以及檔位狀態(tài)等。一種無線電能傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包括如下步驟:
1)所述發(fā)射端控制電路模塊控制發(fā)射端整流濾波電路模塊、所述發(fā)射端逆變電路模塊連通，在所述發(fā)射線圈中產(chǎn)生高頻交流電；
2)所述發(fā)射線圈在所述高頻交流電激勵下產(chǎn)生高頻交變電磁場；
3)所述高頻交變電磁場使得所述接收線圈產(chǎn)生與所述發(fā)射線圈中的高頻交流電工作頻率相同的高頻交流電；
4)所述接收端整流濾波電路模塊將所述接收線圈中的高頻交流電轉(zhuǎn)變成直流電，為接收端負(fù)載供電；
5)所述負(fù)載電路模塊接收所述直流電并正常工作；
在步驟2)和步驟3)之間還包括安全負(fù)載識別過程，所述安全負(fù)載檢測過程包括如下步驟:
6)所述接收端控制電路模塊連續(xù)在一個以上的狀態(tài)切換周期內(nèi)依次切換所述負(fù)載電路模塊的負(fù)載工作狀態(tài)，使得所述負(fù)載電路模塊產(chǎn)生功率變化；
7)所述電流采樣電路模塊采集所述發(fā)射線圈的諧振電流并傳送至所述發(fā)射端控制電路模塊；
8)所述發(fā)射端控制電路模塊將所述發(fā)射線圈電流與所述發(fā)射端控制電路模塊預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)電流作對比，判斷在任一時間點(diǎn)所述發(fā)射線圈電流值是否等同于對應(yīng)該時間點(diǎn)的所述標(biāo)準(zhǔn)電流值；若是，返回步驟3);若否，執(zhí)行步驟9)；
9 )所述發(fā)射端控制電路模塊發(fā)出指令切斷發(fā)射端整流濾波電路模塊、發(fā)射端逆變電路模塊。其中，所述發(fā)射端控制電路模塊預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)電流值為所述發(fā)射線圈在預(yù)先設(shè)定的負(fù)載工作狀態(tài)下產(chǎn)生的交變電流值。進(jìn)一步地，所述負(fù)載電路模塊只具有2種負(fù)載狀態(tài)，一狀態(tài)切換周期包括一待機(jī)狀態(tài)和一啟動狀態(tài)，所述接收端控制電路模塊在連續(xù)2 3個狀態(tài)切換周期內(nèi)動態(tài)切換所述負(fù)載電路模塊的負(fù)載工作狀態(tài)，所述待機(jī)狀態(tài)或所述啟動狀態(tài)持續(xù)10-1000毫秒。進(jìn)一步地，所述負(fù)載電路模塊具有3種以上負(fù)載狀態(tài)，一狀態(tài)切換周期包括一待機(jī)狀態(tài)、一啟動狀態(tài)以及一檔位狀態(tài)，所述接收端控制電路模塊在I個狀態(tài)切換周期內(nèi)動態(tài)切換所述負(fù)載電路模塊的負(fù)載狀態(tài)，所述待機(jī)狀態(tài)、所述啟動開狀態(tài)或所述檔位狀態(tài)持續(xù)10-1000毫秒。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于提供一種無線電能傳輸系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，無需增加額外的通訊條件，具有簡單有效的負(fù)載識別功能，可以有效辨別負(fù)載的合法性，可以有效防止使用過程中對金屬物體誤加熱可能造成的安全隱患，生產(chǎn)成本較低、電磁污染少、便于推廣應(yīng)用。
圖1為本發(fā)明的無線電能傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意框 圖2為本發(fā)明的無線電能傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法框 圖3為本發(fā)明中負(fù)載電路模塊具有兩種負(fù)載狀態(tài)時的功率變化波形 圖4為本發(fā)明中負(fù)載電路模塊具有三種負(fù)載狀態(tài)時的功率變化波形 圖中標(biāo)記如下:1、發(fā)射端整流濾波電路模塊，2、發(fā)射端逆變電路模塊，3、發(fā)射線圈，4、發(fā)射端控制電路模塊，5、接收線圈，6、接收端整流濾波電路模塊，7、負(fù)載電路模塊，8、接收端控制電路模塊，9、電流采樣電路模塊。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更清楚地理解如何實(shí)踐本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，盡管結(jié)合其優(yōu)選的具體實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但這些實(shí)施方案僅為闡述，而不是限制本發(fā)明的范圍。如圖1所示為本發(fā)明的無線電能傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意框圖，圖中的無線電能傳輸系統(tǒng)包括:
一發(fā)射端整流濾波電路模塊I，用于將電網(wǎng)中的交流電轉(zhuǎn)變成為直流電；
一發(fā)射端逆變電路模塊2，用于將所述直流電轉(zhuǎn)變成高頻交流電；
一發(fā)射線圈3，能夠在高頻交流電的激勵下產(chǎn)生高頻交變電磁場；
一發(fā)射端控制電路模塊4，用于控制所述發(fā)射端整流濾波電路模塊、所述發(fā)射端逆變電路模塊的工作狀態(tài)；
一接收線圈5，與所述發(fā)射線圈互感，所述高頻交變電磁場使得所述接收線圈產(chǎn)生與所述發(fā)射線圈中的高頻交流電工作頻率相同的高頻交流電；
一接收端整流濾波電路模塊6，用于將所述接收線圈中的高頻交流電轉(zhuǎn)變成直流電；
一負(fù)載電路模塊7，用于接收所述直流電并正常工作；
一接收端控制電路模塊8，用于控制所述負(fù)載電路模塊的工作狀態(tài)；
其中，發(fā)射端整流濾波電路模塊I通過發(fā)射端逆變電路模塊2連接至發(fā)射線圈3 ;負(fù)載電路模塊7通過接收端整流濾波電路模塊6連接至接收線圈5 ;發(fā)射端控制電路模塊I分別連接至發(fā)射端整流濾波電路模塊1、發(fā)射端逆變電路模塊2 ;接收端控制電路模塊6連接至負(fù)載電路模塊7。發(fā)射線圈3和接收線圈5形成一諧振系統(tǒng)，發(fā)射線圈3內(nèi)的電流為諧振系統(tǒng)的諧振電流，其電流幅值隨負(fù)載電路模塊7的功率單調(diào)變化，可以反映負(fù)載的不同的工作狀態(tài)。所述工作狀態(tài)包括待機(jī)狀態(tài)、啟動狀態(tài)以及不同功率的檔位狀態(tài)等。本發(fā)明的無線電能傳輸系統(tǒng)還包括一電流采樣電路模塊9，連接至發(fā)射線圈3的兩端，用于采集發(fā)射線圈3的電流信息。電流采樣電路模塊9連接至發(fā)射端控制電路模塊4，將所述電流信息傳送至發(fā)射端控制電路模塊4。所述預(yù)先設(shè)定的負(fù)載工作狀態(tài)可以在電器的啟動自檢階段，通過接收端控制模塊電路8預(yù)先設(shè)定。當(dāng)接收端負(fù)載7在上述自檢階段按照預(yù)設(shè)規(guī)律變化負(fù)載狀態(tài)時，在發(fā)射端的線圈上可以產(chǎn)生規(guī)則的電流脈沖變化，這種規(guī)律性的變化可以由電器的生產(chǎn)廠商預(yù)設(shè)并最為檢驗(yàn)安全負(fù)載的規(guī)則編碼，用于判定是否是安全合法的負(fù)載。若負(fù)載電路模塊7 (例如一些普通的電器)具有2種負(fù)載狀態(tài)，每個狀態(tài)切換周期包括連通狀態(tài)和斷開狀態(tài)，所述連通狀態(tài)或所述斷開狀態(tài)持續(xù)10-1000毫秒。接收端控制電路模塊6在連續(xù)2 3個狀態(tài)切換周期內(nèi)動態(tài)切換負(fù)載電路模塊7的通斷狀態(tài)。若所述負(fù)載電路模塊具有3種以上負(fù)載狀態(tài)，每個狀態(tài)切換周期包括(具體有哪些狀態(tài))，每個負(fù)載狀態(tài)持續(xù)10-1000毫秒，所述接收端控制電路模塊在I個狀態(tài)切換周期內(nèi)動態(tài)切換所述負(fù)載電路模塊的通斷狀態(tài)。如圖2所示為本發(fā)明的無線電能傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意框圖，圖中所示的無線電能傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包括如下步驟:
1)所述發(fā)射端控制電路模塊控制發(fā)射端整流濾波電路模塊、所述發(fā)射端逆變電路模塊連通，在所述發(fā)射線圈中產(chǎn)生高頻交流電；
2)所述發(fā)射線圈在所述高頻交流電激勵下產(chǎn)生高頻交變電磁場；
3)所述高頻交變電磁場使得所述接收線圈產(chǎn)生與所述發(fā)射線圈中的高頻交流電工作頻率相同的高頻交流電；；
4)所述接收端整流濾波電路模塊將所述接收線圈中的高頻交流電轉(zhuǎn)變成直流電，為接收端負(fù)載供電；
5)所述負(fù)載電路模塊接收所述直流電并正常工作；
在步驟2)和步驟3)之間還包括安全負(fù)載識別過程，所述安全負(fù)載識別過程具體包括如下步驟:
6)所述接收端控制電路模塊連續(xù)在一個以上的狀態(tài)切換周期內(nèi)依次切換所述負(fù)載電路模塊的負(fù)載工作狀態(tài)，使得所述負(fù)載電路模塊產(chǎn)生功率變化；
7)所述電流采樣電路模塊采集所述發(fā)射線圈的諧振電流并傳送至所述發(fā)射端控制電路模塊；
8)所述發(fā)射端控制電路模塊將所述發(fā)射線圈電流與所述發(fā)射端控制電路模塊預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)電流作對比，判斷在任一時間點(diǎn)所述發(fā)射線圈電流值是否等同于對應(yīng)該時間點(diǎn)的所述標(biāo)準(zhǔn)電流值；若是，返回步驟3);若否，執(zhí)行步驟9)；
9)所述發(fā)射端控制電路模塊發(fā)出指令切斷發(fā)射端整流濾波電路模塊、發(fā)射端逆變電路模塊。其中，發(fā)射端控制電路模塊4預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)電流值為發(fā)射線圈3在預(yù)先設(shè)定的負(fù)載工作狀態(tài)下產(chǎn)生的交變電流值，具體地說，在負(fù)載電路模塊7正常工作中，根據(jù)預(yù)先的設(shè)定按照時間順序依次切換所述負(fù)載電路模塊的負(fù)載工作狀態(tài)，在切換這些負(fù)載工作狀態(tài)過程中，發(fā)射線圈3中產(chǎn)生變化的電流值即為標(biāo)準(zhǔn)電流值，標(biāo)準(zhǔn)電流值與負(fù)載電路模塊7相應(yīng)，對應(yīng)不同時間的電流值形成一標(biāo)準(zhǔn)電流波形，該波形被預(yù)先設(shè)定并保存在發(fā)射端控制電路模塊4中。若負(fù)載電路模塊7 (例如一些普通的電器)具有2種負(fù)載狀態(tài)時，每個狀態(tài)切換周期包括一啟動狀態(tài)(連通狀態(tài))和一待機(jī)狀態(tài)(斷開狀態(tài))，所述工作狀態(tài)或所述待機(jī)狀態(tài)要持續(xù)10-1000毫秒。接收端控制電路模塊6在連續(xù)2 3個狀態(tài)切換周期內(nèi)動態(tài)切換負(fù)載電路模塊7的通斷狀態(tài)。如圖3所示負(fù)載電路模塊具有兩種負(fù)載狀態(tài)時的電流變化波形圖，圖3中電流I1表示負(fù)載電路模塊7在啟動狀態(tài)(連通狀態(tài))下的電流值，電流I2表示負(fù)載電路模塊7在待機(jī)狀態(tài)(斷開狀態(tài))下的電流值，此處的負(fù)載電路模塊7為負(fù)載電器。圖3中所示的負(fù)載狀態(tài)切換過程相當(dāng)于圖中所示的3個狀態(tài)切換周期。負(fù)載電路模塊7在工作中，負(fù)載狀態(tài)的變化一般都對應(yīng)圖中所示的電流的變化，進(jìn)而對應(yīng)負(fù)載電路模塊7功率的變化，而金屬異物不會產(chǎn)生功率變化，因此可以根據(jù)這種特征進(jìn)行安全負(fù)載的識別。負(fù)載每種狀態(tài)的持續(xù)時間維持在10-1000毫秒，以便減小電路延遲對信號采樣的實(shí)時性的影響。將負(fù)載電路模塊7放置在工作區(qū)域，發(fā)射端控制電路模塊4控制發(fā)射線圈3產(chǎn)生變化的磁場，位于該變化的磁場中的接收線圈5產(chǎn)生交流電，為負(fù)載電路模塊7供電。接收端控制電路模塊8首先進(jìn)行電器的自檢，即動態(tài)的切換負(fù)載電路模塊7的狀態(tài)(如連續(xù)開啟和關(guān)閉電器負(fù)載)2_3個周期。當(dāng)負(fù)載電路模塊7的狀態(tài)發(fā)生變化時，會引起發(fā)射線圈3上的電流出現(xiàn)脈沖變化，電流采樣電路模塊9將發(fā)射線圈3上的電流脈沖變化采樣并傳送至發(fā)射端控制電路模塊4。發(fā)射端控制電路模塊4會根據(jù)采樣的電流脈沖特征確認(rèn)是否符合設(shè)定的電流信息變化規(guī)律，來決定是否繼續(xù)進(jìn)行正常的供電或是轉(zhuǎn)入不進(jìn)行電能傳輸?shù)陌踩龣C(jī)狀態(tài)，判斷在任一時間點(diǎn)發(fā)射線圈3的電流值是否等同于對應(yīng)該時間點(diǎn)的所述標(biāo)準(zhǔn)電流值，具體地說，根據(jù)預(yù)先的設(shè)定按照時間順序依次切換所述負(fù)載電路模塊的負(fù)載工作狀態(tài)，在切換這些負(fù)載工作狀態(tài)過程中，記錄連續(xù)時間內(nèi)的每一時間點(diǎn)發(fā)射線圈3的電流值，并將其(以波形圖的形式)保存至發(fā)射端控制電路模塊4中；此外，發(fā)射端控制電路模塊4中(以波形圖的形式)預(yù)先設(shè)定有一系列標(biāo)準(zhǔn)電流值。將對應(yīng)同一時間的發(fā)射線圈3實(shí)際電流值與標(biāo)準(zhǔn)電流值作對比，若發(fā)射線圈3的電流值小于預(yù)先設(shè)定的對應(yīng)該時間點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電流值，可以認(rèn)定在可變化的磁場中存在非法負(fù)載(如金屬異物)，所述發(fā)射端控制電路模塊發(fā)出指令切斷發(fā)射端整流濾波電路模塊、發(fā)射端逆變電路模塊(停止電能傳輸?shù)陌踩龣C(jī)狀態(tài))，提高系統(tǒng)的安全性；若發(fā)射線圈3的電流值等同于預(yù)先設(shè)定的對應(yīng)該時間點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電流值，可以認(rèn)定在可變化的磁場中并未存在非法負(fù)載，本發(fā)明所述無線電能傳輸系統(tǒng)可以繼續(xù)進(jìn)行電能傳輸。若所述負(fù)載電路模塊具有3種以上負(fù)載狀態(tài)，每個負(fù)載狀態(tài)切換周期包括待機(jī)狀態(tài)、啟動狀態(tài)以及不同功率的檔位狀態(tài)。每個負(fù)載狀態(tài)持續(xù)10-1000毫秒，以便減小電路延遲對信號采樣的實(shí)時性的影響，所述接收端控制電路模塊在I個狀態(tài)切換周期內(nèi)動態(tài)切換所述負(fù)載電路模塊的通斷狀態(tài)。如圖4所示為負(fù)載電路模塊具有三種負(fù)載狀態(tài)時的電流變化波形圖，此時負(fù)載電路模塊7為負(fù)載電器，圖4中所示的工作狀態(tài)切換只需要圖中所示的I個狀態(tài)切換周期。在切換這些負(fù)載工作狀態(tài)過程中，記錄連續(xù)時間內(nèi)的每一時間點(diǎn)發(fā)射線圈3的電流值，并將其(以波形圖的形式)保存至發(fā)射端控制電路模塊4中；此外，發(fā)射端控制電路模塊4中(以波形圖的形式)預(yù)先設(shè)定有一系列標(biāo)準(zhǔn)電流值。將對應(yīng)同一時間的發(fā)射線圈3實(shí)際電流值與標(biāo)準(zhǔn)電流值作對比，若發(fā)射線圈3的電流值小于預(yù)先設(shè)定的對應(yīng)該時間點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電流值，可以認(rèn)定在可變化的磁場中存在非法負(fù)載(如金屬物體)，所述發(fā)射端控制電路模塊發(fā)出指令切斷發(fā)射端整流濾波電路模塊、發(fā)射端逆變電路模塊(停止電能傳輸?shù)陌踩龣C(jī)狀態(tài))，提高系統(tǒng)的安全性；若發(fā)射線圈3的電流值等同于預(yù)先設(shè)定的對應(yīng)該時間點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電流值，可以認(rèn)定在可變化的磁場中并未存在非法負(fù)載，本發(fā)明所述無線電能傳輸系統(tǒng)可以繼續(xù)進(jìn)行電能傳輸。負(fù)載工作狀態(tài)的變化一般都對應(yīng)負(fù)載功率的變化，而金屬異物不會具有功率的變化，因此可以根據(jù)這種特征進(jìn)行非法負(fù)載(如金屬異物)的識別。對于只有兩種工作狀態(tài)的電器來說，只有兩種負(fù)載狀態(tài)，其狀態(tài)切換至少要2-3個周期。對于具有三種以上工作狀態(tài)的電器來說，則可以依次切換多個工作狀態(tài)，形成規(guī)則的電流脈沖序列，這樣可以在一個狀態(tài)切換周期內(nèi)完成安全電流信號的對比，進(jìn)而完成負(fù)載的識別，電器的自檢時間較短。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種無線電能傳輸系統(tǒng)，包括: 一發(fā)射端整流濾波電路模塊，用于將電網(wǎng)中的交流電轉(zhuǎn)變成為直流電； 一發(fā)射端逆變電路模塊，用于將所述直流電轉(zhuǎn)變成高頻交流電； 一發(fā)射線圈，能夠在高頻交流電的激勵下產(chǎn)生高頻交變電磁場； 一發(fā)射端控制電路模塊，用于控制所述發(fā)射端整流濾波電路模塊、所述發(fā)射端逆變電路模塊的工作狀態(tài)； 一接收線圈，與所述發(fā)射線圈互感，所述高頻交變電磁場使得所述接收線圈產(chǎn)生與所述發(fā)射線圈中的高頻交流電工作頻率相同的高頻交流電； 一接收端整流濾波電路模塊，用于將所述接收線圈中的高頻交流電轉(zhuǎn)變成直流電； 一負(fù)載電路模塊，用于接收所述直流電并正常工作； 一接收端控制電路模塊，用于控制所述負(fù)載電路模塊的工作狀態(tài)； 其中，所述發(fā)射端整流濾波電路模塊通過所述發(fā)射端逆變電路模塊連接至所述發(fā)射線圈；所述負(fù)載電路模塊通過所述接收端整流濾波電路模塊連接至所述接收線圈；所述發(fā)射端控制電路模塊分別連接至所述發(fā)射端整流濾波電路模塊、所述發(fā)射端逆變電路模塊；所述接收端控制電路模塊連接至負(fù)載電路模塊； 其特征在于，還包括一電流采樣電路模塊，連接至所述發(fā)射線圈的兩端，用于實(shí)時采樣所述發(fā)射線圈的電流；所述電流采樣電路模塊連接至所述發(fā)射端控制電路模塊，將所述電流傳送至所述發(fā)射端控制電路模塊。
2.按權(quán)利要求1所述的一種無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射線圈和所述接收線圈形成一諧振系統(tǒng)，所述發(fā)射線圈內(nèi)的電流為諧振系統(tǒng)的諧振電流，其電流幅值隨所述負(fù)載電路模塊的功率單調(diào)變化，可以反映負(fù)載的不同的工作狀態(tài)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的一種無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述工作狀態(tài)包括待機(jī)狀態(tài)、啟動狀態(tài)以及檔位狀態(tài)。
4.一種無線電能傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包括如下步驟: 1)所述發(fā)射端控制電路模塊控制發(fā)射端整流濾波電路模塊、所述發(fā)射端逆變電路模塊連通，在所述發(fā)射線圈中產(chǎn)生高頻交流電； 2)所述發(fā)射線圈在所述高頻交流電激勵下產(chǎn)生高頻交變電磁場； 3)所述高頻交變電磁場使得所述接收線圈產(chǎn)生與所述發(fā)射線圈中的高頻交流電工作頻率相同的高頻交流電； 4)所述接收端整流濾波電路模塊將所述接收線圈中的高頻交流電轉(zhuǎn)變成直流電，為接收端負(fù)載供電； 5)所述負(fù)載電路模塊接收所述直流電并正常工作； 其特征在于，在步驟2)和步驟3)之間還包括安全負(fù)載檢測過程，所述安全負(fù)載檢測過程具體包括如下步驟: 6)所述接收端控制電路模塊連續(xù)在一個以上的狀態(tài)切換周期內(nèi)依次切換所述負(fù)載電路模塊的負(fù)載工作狀態(tài)，使得所述負(fù)載電路模塊產(chǎn)生功率變化； 7)所述電流采樣電路模塊采集所述發(fā)射線圈的諧振電流并傳送至所述發(fā)射端控制電路模塊； 8)所述發(fā)射端控制電路模塊將所述發(fā)射線圈電流與所述發(fā)射端控制電路模塊預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)電流作對比，判斷在任一時間點(diǎn)所述發(fā)射線圈電流值是否等同于對應(yīng)該時間點(diǎn)的所述標(biāo)準(zhǔn)電流值；若是，返回步驟3);若否，執(zhí)行步驟9)； .9 )所述發(fā)射端控制電路模塊發(fā)出指令切斷發(fā)射端整流濾波電路模塊、發(fā)射端逆變電路模塊。
5.按權(quán)利要求4所述的一種無線電能傳輸系統(tǒng)的安全負(fù)載識別方法,其特征在于,所述發(fā)射端控制電路模塊預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)電流值為所述發(fā)射線圈在預(yù)先設(shè)定的負(fù)載工作狀態(tài)下產(chǎn)生的交變電流值。
6.按權(quán)利要求4所述的一種無線電能傳輸系統(tǒng)的安全負(fù)載識別方法,其特征在于,所述負(fù)載電路模塊只具有2種負(fù)載狀態(tài)，一狀態(tài)切換周期包括一待機(jī)狀態(tài)和一啟動狀態(tài)，所述接收端控制電路模塊在連續(xù)2 3個狀態(tài)切換周期內(nèi)動態(tài)切換所述負(fù)載電路模塊的負(fù)載工作狀態(tài)，所述待機(jī)狀態(tài)或所述啟動狀態(tài)持續(xù)10-1000毫秒。
7.按權(quán)利要求4所述的一種無線電能傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述負(fù)載電路模塊具有3種以上負(fù)載狀態(tài)，一狀態(tài)切換周期包括一待機(jī)狀態(tài)、一啟動狀態(tài)以及一檔位狀態(tài)，所述接收端控制電路模塊在I個狀態(tài)切換周期內(nèi)動態(tài)切換所述負(fù)載電路模塊的負(fù)載狀態(tài)，所述待機(jī)狀態(tài)、所述啟 動開狀態(tài)或所述檔位狀態(tài)持續(xù)10-1000毫秒。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無線電能傳輸系統(tǒng)，包括一發(fā)射端整流濾波電路模塊、一發(fā)射端逆變電路模塊、一發(fā)射線圈、一發(fā)射端控制電路模塊、一接收線圈、一接收端整流濾波電路模塊、一負(fù)載電路模塊以及一接收端控制電路模塊，還包括一電流采樣電路模塊，連接至所述發(fā)射線圈的兩端，用于采集所述發(fā)射線圈的電流。本發(fā)明還提供一種無線電能傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包括安全負(fù)載識別過程，所述接收端控制電路模塊與所述發(fā)射線圈之間進(jìn)行簡單的交互，可以實(shí)現(xiàn)對合法負(fù)載的準(zhǔn)確識別。本發(fā)明無需增加額外的通訊條件，具有簡單有效的負(fù)載識別功能，可以有效防止使用過程中對金屬物體誤加熱可能造成的安全隱患，生產(chǎn)成本較低、電磁污染少、便于推廣應(yīng)用。
文檔編號H02J17/00GK103094996SQ20131000828
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月10日
發(fā)明者李鵬 申請人:李鵬