本發(fā)明屬于無線電充電領(lǐng)域，尤其涉及一種無線電能傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

日常生活中，電子設(shè)備、機(jī)器人或電動(dòng)汽車等設(shè)備通常使用有線充電。這種充電方式需要經(jīng)常插拔，容易造成充電器及充電接口的損壞；同時(shí)在戶外充電時(shí)，遇到打雷下雨的天氣，存在一定的安全隱患。相較于有線充電，除了方便之外，無線充電更安全，沒有了外露的連接器，漏電、跑電等安全隱患都徹底避免了。

無線電能傳輸系統(tǒng)是通過發(fā)射器將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的中繼能量(如電磁場能、激光、微波及機(jī)械波等)，隔空傳輸一段距離后，在通過接收器將中繼能量轉(zhuǎn)換為電能，實(shí)現(xiàn)無線電能傳輸。發(fā)射器的能量直接來自于電網(wǎng)，是持續(xù)穩(wěn)定的能量，而接收器的能量完全來自于發(fā)射器，受傳送距離、外界干擾、負(fù)載變化、系統(tǒng)穩(wěn)定性等各種因素的影響，通常電源的輸出供給是非常不穩(wěn)定的。

然而，接收器穩(wěn)定工作的前提是有穩(wěn)定的輔助電源供電。通常接收器的輔助電源從接收線圈整流后的電壓Vrect取電，方法有如下幾種：用集成的BUCK降壓芯片(通常Vrect低于100V時(shí)采用)或單端反激的拓?fù)?通常在Vrect電壓較高時(shí)采用，這是變壓器的尺寸較小)。但是，采用上述方案都存在的問題是：通常不同的無線供電系統(tǒng)Vrect是不同的，導(dǎo)致輔助電源部分電路需要經(jīng)常變化，增加了研發(fā)周期和成本；當(dāng)無線充電系統(tǒng)工作在位置偏移或切換狀態(tài)時(shí)，Vrect不穩(wěn)定可能造成接收端輔助電源不穩(wěn)，從而整個(gè)系統(tǒng)輸出不穩(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種無線電能傳輸系統(tǒng)和無線電能傳輸控制方法，本發(fā)明中通過設(shè)置啟動(dòng)輔助電源的啟動(dòng)電路，使輔助電源通過采用無線電能傳輸系統(tǒng)的輸出作為供電電源的輸入，獲得穩(wěn)定的供電方式，從而使整個(gè)系統(tǒng)輸出穩(wěn)定。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種無線電能傳輸系統(tǒng)，包括連接有電網(wǎng)的無線電能發(fā)射端，以及可接收電能的無線電能接收端，無線電能接收端包括可接收電能的接收線圈，接收線圈連接有高頻整流濾波電路，高頻整流濾波電路的輸出端并聯(lián)有穩(wěn)壓電路和啟動(dòng)電路，啟動(dòng)電路的末端設(shè)置有二極管D2，二極管D2的輸出端連接穩(wěn)壓電路的輸入端，穩(wěn)壓電路的輸出端連接有可為穩(wěn)壓電路提供穩(wěn)定電源的輔助電源，輔助電源啟動(dòng)后，啟動(dòng)電路在二極管D2的作用下截止；

輔助電源的輸出端連接有可采集輔助電源輸出端電壓的采樣電路，采樣電路的輸出端連接有可判斷采樣電路中采集電壓是否穩(wěn)定的接收端MCU，輔助電源的輸出端還連接有可控開關(guān)，接收端MCU根據(jù)采集電壓的穩(wěn)定性輸出控制信號(hào)，可控開關(guān)接收接收端MCU的控制信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)可控開關(guān)的開閉；可控開關(guān)的另一端連接穩(wěn)壓電路的輸入端；

接收端MCU中包括可判定采樣電路中采集的電壓是否為穩(wěn)定電壓的判斷模塊，以及根據(jù)判斷模塊中的判斷形成可控制系統(tǒng)通信的控制模塊，當(dāng)判斷模塊判斷采集的電壓為穩(wěn)定電壓時(shí)，控制模塊控制可控開關(guān)打開，啟動(dòng)電路輸出截止，輔助電源為穩(wěn)壓電路供電。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，啟動(dòng)電路包括限流電阻以及NPN型三極管Q1，其中，限流電阻包括第一電阻R1和第二電阻R2，第一電阻R1的第一端和第二電阻R2的第一端均連接高頻整流濾波電路的輸出端，第一電阻R1的第一端連接第二電阻R2的第一端，第一電阻R1的第二端連接NPN型三極管Q1的集電極，第二電阻的第二端連接NPN型三極管Q1的基極，NPN型三極管Q1的發(fā)射極連接二極管D2的陽極，二極管D2的陰極連接穩(wěn)壓電路的輸入端；可控開關(guān)與穩(wěn)壓電路之間連接有二極管D3，其中二極管D3的陽極連接可控開關(guān)，二極管D3的陰極連接穩(wěn)壓電路的輸入端。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，啟動(dòng)電路還包括穩(wěn)流支路，該穩(wěn)流支路包括有連接在第二電阻R2第二端的電容C1，以及連接在電容C1另一端的穩(wěn)壓管D1，穩(wěn)壓管D1的陽極連接電容C1，穩(wěn)壓管D1的陰極連接NPN型三極管Q1的基極。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，無線電能發(fā)射端包括連接電網(wǎng)電能輸出端的工頻整流濾波電路，工頻整流濾波電路的輸出端并聯(lián)有BUCK降壓電路和發(fā)射端MCU，BUCK降壓電路的輸出端連接有逆變電路，逆變電路的輸出端連接有發(fā)射線圈和發(fā)射端MCU，從工頻整流濾波電路輸出的電壓和從逆變電路輸出的電壓輸入至可對(duì)輸入電壓形成控制信號(hào)的發(fā)射端MCU，發(fā)射端MCU的控制端連接BUCK降壓電路的輸入端，以控制BUCK降壓電路。

本發(fā)明還提供了一種無線電能傳輸控制方法，使用上述無線電能傳輸系統(tǒng)，包括以下步驟：

1)啟動(dòng)無線電能傳輸系統(tǒng)；

2)接收線圈接收無線電能發(fā)射端發(fā)射的電能；

3)高頻整流濾波電路將接收線圈輸出的電壓整流后形成輸出電壓Vrect；

4)輸出電壓Vrect輸入至啟動(dòng)電路，經(jīng)過啟動(dòng)電路輸出的電壓為啟動(dòng)電壓VCC，并輸入至穩(wěn)壓電路，啟動(dòng)電壓VCC經(jīng)過穩(wěn)壓電路后形成電壓V0；

5)電壓V0傳輸至輔助電源，經(jīng)過輔助電源輸出的電壓為供電電壓V1；

6)供電電壓V1輸入至采樣電路，采樣電路將該供電電壓V1輸出至接收端MCU；

7)接收端MCU判斷供電電壓是否穩(wěn)定；

8)如穩(wěn)定，則接收端MCU驅(qū)動(dòng)可控開關(guān)啟動(dòng)，輔助電壓的供電電壓V1經(jīng)過可控開關(guān)輸入至穩(wěn)壓電路，此時(shí)，啟動(dòng)電路截止，則無線電能接收端的電能通過輔助電源供應(yīng)；

9)如不穩(wěn)定，則接收端MCU控制可控開關(guān)關(guān)閉，并返回至第4)步。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，在接收端MCU判斷供電電壓是否穩(wěn)定的步驟中，具體為：提取供電電壓的波紋值，比較供電電壓的波紋值與預(yù)設(shè)波紋值的大小，如供電電壓的波紋大于預(yù)設(shè)波紋值，則判定為不穩(wěn)定；否，則判定為穩(wěn)定。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：

1、本發(fā)明通過設(shè)置啟動(dòng)輔助電源的啟動(dòng)電路，使輔助電源通過采用無線電能傳輸系統(tǒng)的輸出作為供電電源的輸入，獲得穩(wěn)定的供電方式，從而簡化整個(gè)系統(tǒng)的輔助電源設(shè)計(jì)；

2、本發(fā)明可根據(jù)具體需求參數(shù)調(diào)整，適用范圍廣，應(yīng)用于各類無線電能傳輸系統(tǒng)；

3、本發(fā)明的無線電能傳輸控制方法，通過接收端MCU中對(duì)輸出電壓穩(wěn)定性的判定，進(jìn)而在輸出電壓已經(jīng)穩(wěn)定后再切換到輸出側(cè)的輔助電源供電，避免了在啟動(dòng)過程中輸出電壓震蕩對(duì)系統(tǒng)供電造成的干擾。

附圖說明

圖1為本發(fā)明無線電能傳輸系統(tǒng)的示意圖；

圖2為本發(fā)明無線電能傳輸系統(tǒng)中無線電能接收端的示意圖；

圖3為本發(fā)明無線電能傳輸控制方法的流程圖。

以上各圖中：1、發(fā)射線圈；2、接收線圈；3、可控開關(guān)。

具體實(shí)施方式

下面，通過示例性的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述。然而應(yīng)當(dāng)理解，在沒有進(jìn)一步敘述的情況下，一個(gè)實(shí)施方式中的元件、結(jié)構(gòu)和特征也可以有益地結(jié)合到其他實(shí)施方式中。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

參見圖1和圖2，是本發(fā)明中無線電能傳輸系統(tǒng)和無線電能接收端的示意圖。如圖1和圖2所示，本發(fā)明中無線電能傳輸系統(tǒng)，包括可包括連接有電網(wǎng)的無線電能發(fā)射端，以及可接收電能的無線電能接收端，無線電能發(fā)射端包括發(fā)射線圈1，無線電能接收端包括可接收電能的接收線圈2，接收線圈2連接有高頻整流濾波電路，高頻整流濾波電路整流后輸出的電壓為Vrect，高頻整流濾波電路的輸出端并聯(lián)有穩(wěn)壓電路和啟動(dòng)電路，啟動(dòng)電路的末端設(shè)置有二極管D2，二極管D2的輸出端連接穩(wěn)壓電路的輸入端，穩(wěn)壓電路的輸出端連接有可為穩(wěn)壓電路提供穩(wěn)定電源的輔助電源，輔助電源啟動(dòng)后，啟動(dòng)電路在二極管D2的作用下截止；啟動(dòng)電路的輸出端連接穩(wěn)壓電路的輸入端，經(jīng)過啟動(dòng)電路輸出的電壓為VCC，穩(wěn)壓電路的輸出端連接有可為穩(wěn)壓電路提供穩(wěn)定電源的輔助電源，經(jīng)由輔助電源輸出的電壓為V1，輔助電源的輸出端連接有可采集輔助電源輸出端電壓的采樣電路，采樣電路的輸出端連接有可判斷采樣電路中采集電壓是否穩(wěn)定的接收端MCU，輔助電壓的輸出端還連接有可控開關(guān)3，該可控開關(guān)3可為繼電器，可控開關(guān)3的控制端連接接收端MCU，接收端MCU根據(jù)采集電壓的穩(wěn)定性輸出控制信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)可控開3關(guān)的開閉；可控開關(guān)的另一端連接穩(wěn)壓電路的輸入端。

接收端MCU中包括可判定采樣電路中采集的電壓是否為穩(wěn)定電壓的判斷模塊，以及根據(jù)判斷模塊中的判斷形成可控制系統(tǒng)通信的控制模塊，當(dāng)判斷模塊判斷采集的電壓為穩(wěn)定電壓時(shí)，控制模塊控制可控開關(guān)打開，啟動(dòng)電路輸出截止，輔助電源為穩(wěn)壓電路供電。

另外，此處的穩(wěn)壓電路可為DC/DC穩(wěn)壓電路。

通過上述可知，無線電能接收端的啟動(dòng)電路在接收端可穩(wěn)定輸出電壓前為輔助電源啟動(dòng)準(zhǔn)備的，當(dāng)啟動(dòng)一段時(shí)間后，無線電能接收端電壓穩(wěn)定后，則啟動(dòng)輔助電源，以為無線電能接收端工作。

繼續(xù)參見圖2，如圖2所示，啟動(dòng)電路包括限流電阻以及NPN型三極管Q1，其中，限流電阻包括第一電阻R1和第二電阻R2，第一電阻R1的第一端和第二電阻R2的第一端均連接高頻整流濾波電路的輸出端，第一電阻R1的第一端連接第二電阻R2的第一端，第一電阻R1的第二端連接NPN型三極管Q1的集電極，第二電阻的第二端連接NPN型三極管Q1的基極，NPN型三極管Q1的發(fā)射極連接二極管D2的陽極，二極管D2的陰極連接穩(wěn)壓電路的輸入端；可控開關(guān)與穩(wěn)壓電路之間連接有二極管D3，其中二極管D3的陽極連接可控開關(guān)，二極管D3的陰極連接穩(wěn)壓電路的輸入端。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，啟動(dòng)電路還包括穩(wěn)流支路，該穩(wěn)流支路包括有連接在第二電阻R2第二端的電容C1，以及連接在電容C1另一端的穩(wěn)壓管D1，穩(wěn)壓管D1的陽極連接電容C1，穩(wěn)壓管D1的陰極連接NPN型三極管Q1的基極。

另外，如圖1所示，無線電能發(fā)射端包括連接電網(wǎng)電能輸出端的工頻整流濾波電路，工頻整流濾波電路的輸出端并聯(lián)有BUCK降壓電路和發(fā)射端MCU，BUCK降壓電路的輸出端連接有逆變電路，逆變電路的輸出端連接有發(fā)射線圈1和發(fā)射端MCU，從工頻整流濾波電路輸出的電壓和從逆變電路輸出的電壓輸入至可對(duì)輸入電壓形成控制信號(hào)的發(fā)射端MCU，發(fā)射端MCU的控制端連接BUCK降壓電路的輸入端，以控制BUCK降壓電路。

另外，參見圖3，是本發(fā)明中無線電能傳輸控制方法的流程圖。如圖3所示，本發(fā)明的無線電能傳輸控制方法，使用上述無線電能傳輸系統(tǒng)，包括以下步驟：

1)啟動(dòng)無線電能傳輸系統(tǒng)；

2)接收線圈接收無線電能發(fā)射端發(fā)射的電能；

3)高頻整流濾波電路將接收線圈輸出的電壓整流后形成輸出電壓Vrect；

4)輸出電壓Vrect輸入至啟動(dòng)電路，經(jīng)過啟動(dòng)電路輸出的電壓為啟動(dòng)電壓VCC，并輸入至穩(wěn)壓電路形成電壓V0；

5)電壓V0傳輸至輔助電源，經(jīng)過輔助電源輸出的電壓為供電電壓V1；

6)供電電壓V1輸入至采樣電路，采樣電路將該供電電壓V1輸出至接收端MCU；

7)接收端MCU判斷供電電壓是否穩(wěn)定；

8)如穩(wěn)定，則接收端MCU驅(qū)動(dòng)可控開關(guān)啟動(dòng)，輔助電壓的供電電壓V1經(jīng)過可控開關(guān)輸入至穩(wěn)壓電路，此時(shí)，啟動(dòng)電路截止，則無線電能接收端的電能通過輔助電源供應(yīng)；

9)如不穩(wěn)定，則接收端MCU控制可控開關(guān)關(guān)閉，并返回至第4)步。

進(jìn)一步詳述，上述中，在接收端MCU判斷輔助電源供電電壓是否穩(wěn)定的步驟中，具體為：提取供電電壓的波紋值，比較供電電壓的波紋值與預(yù)設(shè)波紋值的大小，如供電電壓的波紋大于預(yù)設(shè)波紋值，則判定為不穩(wěn)定；否，則判定為穩(wěn)定。