本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于衛(wèi)星上的非接觸式能量傳輸裝置及方法。

背景技術(shù)：

非接觸式能量傳輸裝置，是通過無線的交變電磁場(chǎng)的方式進(jìn)行能量傳輸?shù)难b置。目前衛(wèi)星上常用的在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩部分之間傳輸電能的方案為滑環(huán)方案，通過電刷和滑環(huán)在兩部分之間傳輸能量。這種方式傳輸功率較高，但兩部分之間存在直接接觸，長(zhǎng)時(shí)間使用存在電刷磨損，產(chǎn)生金屬碎屑等問題，嚴(yán)重影響系統(tǒng)可靠性。

在非接觸式能量傳輸領(lǐng)域，現(xiàn)有技術(shù)中常見的無線能量傳輸裝置包括以下三種：

第一種：磁耦合式的非接觸式能量傳輸裝置，但是這種方式通常會(huì)有能量外泄，有潛在干擾周邊其他電子設(shè)備的可能，線圈耦合系數(shù)低，從而導(dǎo)致能量傳輸效率低。

第二種：電感諧振耦合式，相比磁耦合式，由于初級(jí)和次級(jí)工作頻率自身諧振，故對(duì)周邊設(shè)備的干擾較小，但是還是存在著嚴(yán)重的能量外泄及傳輸效率低的問題。

第三種：采用分離變壓器式的非接觸式能量傳輸裝置，具體為初級(jí)和次級(jí)之間具有一定間隙的變壓器進(jìn)行能量傳輸，傳輸效率有所提高，但是由于自身間隙的問題，導(dǎo)致漏磁問題嚴(yán)重。

以上三種方式均存在能量外泄的問題，不利于提高傳輸效率，并且由于衛(wèi)星上設(shè)備安裝緊湊，設(shè)備間空間耦合較大，受重量空間限制，不易實(shí)施屏蔽措施，外漏磁場(chǎng)容易對(duì)星上其他設(shè)備產(chǎn)生影響，不適合應(yīng)用于衛(wèi)星系統(tǒng)。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中使用的無線能量傳輸裝置，要不存在著能量傳輸效率低、要不就存在能量外泄或漏磁等問題，故提出一種能量傳輸效率高且能量外泄低及漏磁率低的無線能量傳輸裝置，是亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例期望提供用于衛(wèi)星上的非接觸式能量傳輸裝置及方法，以解決上述問題的至少其中之一。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明實(shí)施例第一方面提供一種用于衛(wèi)星上的非接觸式能量傳輸裝置，包括：諧振式磁耦合變壓器、初級(jí)控制裝置及次級(jí)控制裝置；

所述諧振式磁耦合變壓器，包括：初級(jí)線圈及次級(jí)線圈；所述初級(jí)線圈與所述次級(jí)線圈之間通過磁耦合進(jìn)行無線能量的傳輸；

所述初級(jí)控制裝置，與所述初級(jí)線圈連接，用于將輸入直流轉(zhuǎn)換所述初級(jí)線圈所需的脈沖電流，并將所述脈沖電流輸入到所述初級(jí)線圈，并通過控制所述脈沖電流的頻率使所述諧振式磁耦合變壓器工作在諧振頻率；

所述次級(jí)控制裝置，與所述次級(jí)線圈相連，用于將所述次級(jí)線圈通過磁耦合從所述初級(jí)線圈接收的為交流的次級(jí)電流轉(zhuǎn)換成輸出直流電輸出。

基于上述方案，所述初級(jí)控制裝置，還用于將待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成調(diào)制序列，基于所述調(diào)制序列對(duì)待輸入到所述初級(jí)線圈的預(yù)備脈沖電流進(jìn)行調(diào)制，形成調(diào)制后的脈沖電流；

所述次級(jí)控制裝置，還用于從所述次級(jí)線圈輸出的為交流的次級(jí)電流上提取所述數(shù)據(jù)。

基于上述方案，所述諧振式磁耦合變壓器，還包括：第一磁芯和第二磁芯；

所述第一磁芯及所述第二磁芯均包括：一個(gè)環(huán)狀體；所述環(huán)狀體一端封閉形成封閉端端面，另一端開口形成開口端面；

所述初級(jí)線圈的起始端的所在平面及終止端的所在平面，均與所述第一磁芯的開口端面平齊；

所述次級(jí)線圈的起始端的所在平面及終止端的所在平面，均與所述第二磁芯的開口端面平齊。

基于上述方案，所述初級(jí)控制裝置包括：主控制器、電壓整形檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、逆變電路；

所述主控制器，一端與所述逆變驅(qū)動(dòng)電路相連，用于產(chǎn)生輸入到所述逆變電路的初級(jí)控制信號(hào)；

所述逆變電路，與所述主控制器連接，用于根據(jù)所述初級(jí)控制信號(hào)，通過控制自身的開關(guān)狀態(tài)將輸入直流轉(zhuǎn)換為所述脈沖電流；

所述電流檢測(cè)電路，與所述主控制器相連，用于采集所述初級(jí)線圈的初級(jí)電流，獲得傳輸給所述主控制器的電流采樣信號(hào)；

所述電壓整形檢測(cè)電路，與所述主控制器相連，用于采集所述初級(jí)線圈的初級(jí)電壓，獲得傳輸給所述主控制器的電壓采樣信號(hào)；

所述主控制器，還用于根據(jù)所述電流采樣信號(hào)及所述電壓采樣信號(hào)，調(diào)整控制所述脈沖電流的輸出。

基于上述方案，所述電流檢測(cè)電路，包括：與所述初級(jí)線圈連接的電阻及電容；所述電阻用于在第一時(shí)段對(duì)所述初級(jí)線圈的初級(jí)電流進(jìn)行采樣，在第二時(shí)段斷開與所述初級(jí)線圈的連接，利用電容在所述第一時(shí)段存儲(chǔ)的電能對(duì)外提供所述電流采樣信號(hào)。

基于上述方案，所述逆變電路包括：功率驅(qū)動(dòng)電路及高頻開關(guān)；

所述功率驅(qū)動(dòng)電路，與所述主控制器相連，用于放大所述初級(jí)控制信號(hào)，并將放大后的所述初級(jí)控制信號(hào)輸入到所述高頻開關(guān)；

所述高頻開關(guān)，用于根據(jù)所述放大后的初級(jí)控制信號(hào)，所述輸入直流轉(zhuǎn)換脈沖電流。

基于上述方案，所述次級(jí)控制裝置，包括：整流濾波電路、充放電電路及次級(jí)控制器；

所述整流濾波電路，與所述次級(jí)線圈相連，用于將所述次級(jí)線圈輸出的所述為交流的次級(jí)電流整流成輸出直流；

所述次級(jí)控制器，用于根據(jù)負(fù)載所需的功率及所述用于衛(wèi)星上的非接觸式能量傳輸裝置的系統(tǒng)狀態(tài)，產(chǎn)生次級(jí)控制信號(hào)；

所述充放電電路，輸入端與所述整流濾波電路相連，輸出端與負(fù)載相連，控制端與所述次級(jí)控制器相連，用于接收所述輸出直流，并基于次級(jí)控制信號(hào)在所述初級(jí)線圈提供的輸出功率大于負(fù)載所需的功率時(shí)，進(jìn)行充電，用于在所述初級(jí)線圈提供的輸出功率小于所述負(fù)載所需的功率進(jìn)行放電，以向所述負(fù)載輸出的直流電信號(hào)。

基于上述方案，所述次級(jí)控制器，還用于從所述為交流的次級(jí)電流上提取數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實(shí)施例第二方面提供一種用于衛(wèi)星上的非接觸式能量傳輸方法，包括：

利用初級(jí)控制裝置，將輸入直流轉(zhuǎn)換成諧振式磁耦合變壓器的初級(jí)線圈所需的脈沖電流，并使通過控制所述脈沖電流的頻率使所述諧振式磁耦合變壓器工作在諧振頻率；

所述諧振式磁耦合變壓器工作在諧振頻率，且所述初級(jí)線圈通過磁耦合向所述諧振式磁耦合變壓器的次級(jí)線圈傳輸能量，使得所述次級(jí)線圈上產(chǎn)生為交流的次級(jí)電流；

次級(jí)控制裝置將所述次級(jí)電流轉(zhuǎn)換輸出直流輸出。

基于上述方案，所述利用初級(jí)控制裝置，將輸入直流轉(zhuǎn)換成諧振式磁耦合變壓器的初級(jí)線圈所需的脈沖電流，并使通過控制所述脈沖電流的頻率使所述諧振式磁耦合變壓器工作在諧振頻率，包括：

利用初級(jí)控制裝置，設(shè)置輸出到所述諧振式磁耦合變壓器的初級(jí)線圈的脈沖電流的信號(hào)參數(shù)，其中，所述信號(hào)參數(shù)至少包括：占空比；頻率；

對(duì)所述初級(jí)線圈的初級(jí)電流進(jìn)行采樣，獲得電流采樣信號(hào)；

對(duì)所述初級(jí)線圈的初級(jí)電壓進(jìn)行采樣，獲得電壓采樣信號(hào)；

根據(jù)所述電流采樣信號(hào)及所述電壓采樣信號(hào)，調(diào)整初級(jí)控制信號(hào)；

根據(jù)所述初級(jí)控制信號(hào)，將輸入直流轉(zhuǎn)換成所述脈沖電流，并將調(diào)整后的所述脈沖電流輸入到所述初級(jí)線圈；

所述諧振式磁耦合變壓器工作在諧振頻率，且所述初級(jí)線圈通過磁耦合向所述諧振式磁耦合變壓器的次級(jí)線圈傳輸能量，使得所述次級(jí)線圈上產(chǎn)生為交流的次級(jí)電流，包括：

所述初級(jí)線圈在接收到所述脈沖電流后產(chǎn)生所述初級(jí)電流，并通過磁耦合將能量，傳輸給所述諧振式磁耦合變壓器的次級(jí)線圈，使得所述次級(jí)線圈上形成次級(jí)電流；

所述次級(jí)控制裝置將所述次級(jí)電流轉(zhuǎn)換輸出直流輸出，包括：

利用次級(jí)控制裝置的整流濾波對(duì)所述次級(jí)電流進(jìn)行濾波整理，轉(zhuǎn)換成輸出直流，輸入到所述次級(jí)控制裝置的充放電電路；

所述次級(jí)控制裝置的次級(jí)控制器根據(jù)負(fù)載所需的功率及用于衛(wèi)星上的非接觸式能量傳輸裝置的工作狀態(tài)，產(chǎn)生次級(jí)控制信號(hào)；

所述充放電電路，根據(jù)所述次級(jí)控制信號(hào)，在所述初級(jí)線圈提供的輸出功率大于負(fù)載所需的功率時(shí)，進(jìn)行充電，用于在所述初級(jí)線圈提供的輸出功率小于所述負(fù)載所需的功率進(jìn)行放電，以向所述負(fù)載輸出的直流電信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的用于衛(wèi)星上的非接觸式能量傳輸裝置及方法，在進(jìn)行電能的無線傳輸時(shí)，首先會(huì)采用諧振式磁耦合變壓器進(jìn)行初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的磁耦合式的能量傳輸，且由于諧振式磁耦合變壓器工作在諧振狀態(tài)，在諧振狀態(tài)所述諧振式磁耦合變壓器自身的傳輸損耗小，初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的耦合系數(shù)高，能量外泄少，故具有傳輸轉(zhuǎn)換率高的特點(diǎn)；且由于耦合系數(shù)高，漏磁現(xiàn)象輕微，且不產(chǎn)生干擾周邊設(shè)備的較強(qiáng)的交變磁場(chǎng)，故具有不僅能量傳輸效率高，且具有能量外泄少及漏磁現(xiàn)象輕微的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于衛(wèi)星上的非接觸式能量傳輸裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的初級(jí)控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的次級(jí)控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于衛(wèi)星上的非接觸式能量傳輸方法的流程示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種初級(jí)控制裝置的工作流程示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種諧振式磁耦合變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種磁芯的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種次級(jí)控制裝置的工作流程示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)闡述。

如圖1所示，本實(shí)施例提供一種用于衛(wèi)星上的非接觸式能量傳輸裝置，包括：諧振式磁耦合變壓器110、初級(jí)控制裝置120及次級(jí)控制裝置130；

所述諧振式磁耦合變壓器110，包括：初級(jí)線圈及次級(jí)線圈；所述初級(jí)線圈與所述次級(jí)線圈之間通過磁耦合進(jìn)行無線能量的傳輸；

所述初級(jí)控制裝置120，與所述初級(jí)線圈連接，用于將輸入直流轉(zhuǎn)換所述初級(jí)線圈所需的脈沖電流，并將所述脈沖電流輸入到所述初級(jí)線圈，并通過控制所述脈沖電流的頻率使所述諧振式磁耦合變壓器工作在諧振頻率；

所述次級(jí)控制裝置130，與所述次級(jí)線圈相連，用于將所述次級(jí)線圈通過磁耦合從所述初級(jí)線圈接收的為交流的次級(jí)電流轉(zhuǎn)換成輸出直流電輸出。

在本實(shí)施例中所述用于衛(wèi)星上的非接觸式能量傳輸裝置，采用進(jìn)行無線能量傳輸?shù)闹黧w結(jié)構(gòu)為諧振式磁耦合變壓器，所述諧振式磁耦合變壓器為工作在諧振頻率，且初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間通過磁耦合進(jìn)行能量傳輸?shù)淖儔浩鳌?/p>

在本實(shí)施例中采用諧振式磁耦合變壓器110的非接觸式的能量傳輸裝置，還分別引入了初級(jí)控制裝置及次級(jí)控制裝置，初級(jí)控制裝置可通過控制所述初級(jí)線圈的脈沖電流的信號(hào)參數(shù)，例如，脈沖的占空比和/或交流頻率，使得所述諧振式磁耦合變壓器工作在諧振頻率，從而能夠提高初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的耦合系數(shù)，進(jìn)而減少因?yàn)椴荒芄ぷ髟谥C振頻率導(dǎo)致的能量損耗大及傳輸效率低的問題。且在本實(shí)施例中提供的用于衛(wèi)星上的非接觸式能量傳輸裝置的能量外泄率低，且漏磁現(xiàn)象少的特點(diǎn)。

在本實(shí)施例中所述脈沖電流為：包括傳輸部分和空白部分；在所述空白部分沒有電流，在所述傳輸部分和空白部分的時(shí)間之和為一個(gè)傳輸周期，傳輸部分傳輸頻率為傳輸周期倒數(shù)的2π倍的交流電。故在本實(shí)施例中通過控制將輸入直流轉(zhuǎn)換后的脈沖電流的占空比，及交流頻率，使得整個(gè)裝置工作在諧振頻率上。所述占空比可為：一個(gè)傳輸周期內(nèi)，空白部分占用的時(shí)長(zhǎng)與一個(gè)周期總時(shí)間的時(shí)長(zhǎng)比。

可選地，所述初級(jí)控制裝置120，還用于將待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成調(diào)制序列，基于所述調(diào)制序列對(duì)待輸入到所述初級(jí)線圈的預(yù)備脈沖電流進(jìn)行調(diào)制，形成調(diào)制后的脈沖電流；

所述次級(jí)控制裝置130，還用于從所述次級(jí)線圈輸出的為交流的次級(jí)電流上提取所述數(shù)據(jù)。

在本實(shí)施例中所述用于衛(wèi)星上的非接觸式能量傳輸裝置，還可以用于在需要復(fù)用為進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，則根據(jù)數(shù)據(jù)生成調(diào)制序列，然后將所述調(diào)制序列調(diào)整到所述脈沖電流上，從而形成輸入到初級(jí)線圈的脈沖交流電路。

在本實(shí)施例中基于調(diào)制序列進(jìn)行調(diào)制的方式，包括：頻移鍵控，通過調(diào)整傳輸部分的各個(gè)子部分的傳輸頻率，將調(diào)制序列調(diào)整到所述預(yù)備脈沖電流上。例如，所述預(yù)備交流電流在傳輸部分可由一個(gè)個(gè)半周期的正弦電流或余弦電流組成，若將半個(gè)周期的正弦電流視為一個(gè)電流方向不變的電流周期，則在傳輸部分上各處的頻率都一致的，而基于調(diào)制序列進(jìn)行調(diào)制之后，所述傳輸部分的交流頻率至少存在兩種，一種頻率對(duì)應(yīng)于調(diào)制序列中的數(shù)字“0”，另一種頻率對(duì)應(yīng)于調(diào)制序列中的數(shù)字“1”。

在一些實(shí)施例中所述基于調(diào)制序列進(jìn)行調(diào)制，還可包括：幅度調(diào)制，這樣的話，所述傳輸部分的多個(gè)交流載波的最大幅度至少存在兩種，以傳輸調(diào)制序列中的“0”及“1”等。

當(dāng)然，所述調(diào)制方式還可包括：相位調(diào)整等，在不改變傳輸部分的交流電的最大幅度及交流頻率的狀況下，僅修改多個(gè)周期的初始相位，實(shí)現(xiàn)所述調(diào)制序列的加載，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

所述次級(jí)控制裝置，在次級(jí)線圈獲得與初級(jí)線圈中初級(jí)電流的次級(jí)電流之后，通過對(duì)應(yīng)的解調(diào)方式，可以從所述次級(jí)電流上提取所述數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例中所述初級(jí)電流就為所述脈沖電流。

這里的數(shù)據(jù)可為各種類型的數(shù)據(jù)，例如，可包括：用于通信同步的同步數(shù)據(jù)，也可以用于進(jìn)行業(yè)務(wù)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和/或控制指令。在本實(shí)施例中所述用于衛(wèi)星上的非接觸式能量傳輸裝置，可用于衛(wèi)星內(nèi)的無線能量傳輸及通信裝置。所述初級(jí)控制裝置可與衛(wèi)星的衛(wèi)星平臺(tái)的平臺(tái)總線相連，用于接收傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和/或控制指令；所述次級(jí)控制裝置可與衛(wèi)星載荷的載荷總線相連，用于將所述業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和/或控制指令傳輸給衛(wèi)星載荷。

可選地，所述諧振式磁耦合變壓器110，還包括：第一磁芯和第二磁芯；

所述第一磁芯及所述第二磁芯均包括：一個(gè)環(huán)狀體；所述環(huán)狀體一端封閉形成封閉端端面，另一端開口形成開口端面。所述第一磁芯和所述第二磁芯的形狀為杯子狀或筒狀的磁芯。

所述初級(jí)線圈的起始端的所在平面和終止端的所在平面，均與所述第一磁芯的開口端面平齊，所述初級(jí)線圈的終止端所在平面與所述第一磁芯的開口端面平齊；

所述次級(jí)線圈的起始端的所在平面及終止端的所在平面，均與所述第二磁芯的開口端面平齊。

在具體的實(shí)現(xiàn)過程中，所述初級(jí)線圈可以繞在所述第一磁芯上，所述起始端從所述第一磁芯的開口端口開始在所述第一磁芯上纏繞，纏繞封閉端面又往開口端面纏繞，一直到所述終止端所在平面與所述開口端面平齊。同樣地，所述次級(jí)線圈可以繞在所述第二磁芯上，所述起始端從所述第二磁芯的開口端口開始在所述第二磁芯上纏繞，纏繞封閉端面又往開口端面纏繞，一直到所述終止端所在平面與所述開口端面平齊。

在一些實(shí)施例中，所述諧振式磁耦合變壓器110還包括位于第一磁芯和第二磁芯內(nèi)的線圈支架；所述初級(jí)線圈和所述次級(jí)線圈都是纏繞在線圈支架上的，纏繞有初級(jí)線圈的線圈支架位于所述第一磁芯內(nèi)；纏繞有次級(jí)線圈的線圈支架位于所述第二磁芯內(nèi)。但是所述初級(jí)線圈的起始端的所在平面和終止端的所在平面，均與所述第一磁芯的開口端面平齊。且所述次級(jí)線圈的起始端的所在平面和終止端的所在平面，均與所述第二磁芯的開口端面平齊。

在另一些實(shí)施例中所述第一磁芯和第二磁芯的環(huán)體上還設(shè)置有開口槽，當(dāng)線圈的從開口端面繞道所述封閉端面之后，可以所述開口槽穿到磁芯內(nèi)部，并從磁芯內(nèi)部使得線圈的終止端的所在平面與所述開口端面平齊。

在本實(shí)施例為了提升傳輸效率，提升初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的耦合系數(shù)，在本實(shí)施例中所述諧振式磁耦合變壓器的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈都纏繞在磁芯上。

在本實(shí)施例中諧振式磁耦合變壓器的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈都可包括：一個(gè)或多個(gè)。但是不管怎樣，所述初級(jí)線圈和次級(jí)線圈起始端和終止端的所在平面都與對(duì)應(yīng)的磁芯的端面平齊，以確保獲得較高的耦合系數(shù)。

圖7所示為第一磁芯和第二磁芯的一種示意圖。

在本實(shí)施例中所述第一磁芯和第二磁芯的距離為預(yù)設(shè)距離，可選為2mm、可選范圍可為0.5mm至3mm。采用這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以使得初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的耦合系數(shù)高達(dá)0.9以上，遠(yuǎn)高于線圈的耦合系數(shù)，能量傳輸效率可達(dá)到95％以上。

可選地，如圖2所示，所述初級(jí)控制裝置120包括：主控制器121、電壓整形檢測(cè)電路122、電流檢測(cè)電路123和逆變電路124；

所述主控制器121，一端與所述逆變電路124相連，用于產(chǎn)生輸入到所述逆變電路124的初級(jí)控制信號(hào)；

所述逆變電路124，與所述主控制器121連接，用于根據(jù)所述初級(jí)控制信號(hào)，通過控制自身的開關(guān)狀態(tài)將輸入直流轉(zhuǎn)換脈沖電流；

所述電流檢測(cè)電路123，與所述主控制器121相連，用于采集所述初級(jí)線圈的初級(jí)電流，獲得傳輸給所述主控制器121的電流采樣信號(hào)；

所述電壓整形檢測(cè)電路122，與所述主控制器121相連，用于采集所述初級(jí)線圈的初級(jí)電壓，獲得傳輸給所述主控制器的電壓采樣信號(hào)；

所述主控制器121，還用于根據(jù)電流采樣信號(hào)及所述電壓采樣信號(hào)，調(diào)整控制所述高頻開關(guān)輸出的所述脈沖電流。

在本實(shí)施例中所述主控制器121可為：基于控制器內(nèi)部的內(nèi)置電源，或與所述主控制器121連接的輔助電源，輸出主控制信號(hào)的電路結(jié)構(gòu)。

所述逆變電路124包括：功率驅(qū)動(dòng)電路及高頻開關(guān)；

所述功率驅(qū)動(dòng)電路，與所述主控制器121相連，用于放大所述初級(jí)控制信號(hào)，并將放大后的所述初級(jí)控制信號(hào)輸入到所述高頻開關(guān)；

所述高頻開關(guān)，用于根據(jù)所述放大后的初級(jí)控制信號(hào)，所述輸入直流轉(zhuǎn)換脈沖電流。

在本實(shí)施例中所述高頻開關(guān)，可為能夠以大于預(yù)定頻次導(dǎo)通和斷開的開關(guān)裝置。所述功率驅(qū)動(dòng)電路，用于放到所述初級(jí)控制信號(hào)，所述功率驅(qū)動(dòng)電路實(shí)質(zhì)上是一個(gè)放大電路，通過增益放大可以提升所述初級(jí)控制信號(hào)的電流值和/或電壓值。所述功率放大電路輸出的主控制信號(hào)的功率增大了，然后輸入到所述高頻開關(guān)。

所述高頻開關(guān)可為功率管，所述功率管根據(jù)所述主控制信號(hào)，將輸入直流轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的脈沖電流輸出到初級(jí)線圈。在本實(shí)施例中，所述脈沖電流的占空比，是通過所述開關(guān)的自身的開狀態(tài)時(shí)間長(zhǎng)短來確定。在一些實(shí)施例中，所述功率管采用碳化硅型金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管，該功率管的導(dǎo)通內(nèi)阻，比普通功率管內(nèi)阻小至少1到2個(gè)量級(jí)，從而可以減少功率管自身的功率消耗，從而減少整個(gè)裝置的能量損耗，提升傳輸效率。

所述主控制信號(hào)，用于控制逆變器電路124中的高頻開關(guān)輸出的脈沖電流，具體可以用于控制所述脈沖電流的占空比和/或交流頻率等。

所述高頻開關(guān)直接與初級(jí)線圈相連，用于直接向所述初級(jí)線圈提供初級(jí)電流。

在所述主控制裝置120中還包括：電流檢測(cè)電路123，電流檢測(cè)電路123與初級(jí)線圈相連，用于對(duì)初級(jí)線圈上流經(jīng)的初級(jí)電流進(jìn)行采樣，形成電流采樣信號(hào)。

所述主控制裝置120中還包括：電壓整形檢測(cè)電路122，一端與所述逆變及逆變電路124相連，用于采集并處理初級(jí)線圈的電壓，以獲得對(duì)應(yīng)于所述電流采樣信號(hào)。在一些實(shí)施例中所述電壓整形檢測(cè)電路122，對(duì)采樣到的電壓采樣信號(hào)進(jìn)行處理，再將處理過的電壓采樣信號(hào)返回給控制器，具體如，所述電壓整形檢測(cè)電路122，可用于對(duì)電壓采樣信號(hào)中的電壓值大于預(yù)設(shè)電壓閾值進(jìn)行削峰處理，從而使得調(diào)整后的電壓采樣信號(hào)的所有電壓值都不大于所述預(yù)設(shè)電壓閾值。

在一些實(shí)施例中所述電壓檢測(cè)電路123，還用于對(duì)電流采樣信號(hào)進(jìn)行處理，具體可包括：對(duì)電流采樣信號(hào)進(jìn)行放大處理等，例如等比放大采樣電流，這樣的話，處理后的采樣信號(hào)與原始電流采樣信號(hào)的信號(hào)頻率及占空比等參數(shù)依然保持不變，從而確保所述主控制器121可以獲得精確的反饋信號(hào)。

所述主控制器121可為弱電控制器，支持的工作電壓及工作電流都很小，從而整體上自身的功耗很小，從而減少因能量傳輸所需的能量消耗，實(shí)現(xiàn)了主控制器121對(duì)高頻開關(guān)的弱信號(hào)控制。

可選地，所述電流檢測(cè)電路123，包括：與所述初級(jí)線圈連接的電阻及電容；所述電阻用于在第一時(shí)段對(duì)所述初級(jí)線圈的初級(jí)電流進(jìn)行采樣，在第二時(shí)段斷開與所述初級(jí)線圈的連接，利用電容在所述第一時(shí)段存儲(chǔ)的電能對(duì)外提供所述電流采樣信號(hào)。

在本實(shí)施例中電流檢測(cè)電路123，采用電容進(jìn)行采樣，先通過導(dǎo)通使得初級(jí)線圈內(nèi)作為交流的初級(jí)電流對(duì)電容進(jìn)行充電，然后電容充電到一定時(shí)間后，斷開與所述初級(jí)線圈的連接，所述電容通過濾波電路將獲得的初級(jí)線圈電流信號(hào)傳輸至主控制器，顯然輸入到所述主控制器121的電流采樣信號(hào)即為所述電容上的信號(hào)，或與所述電容上的電信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)。

在一些實(shí)施例中，如圖3所示，所述次級(jí)控制裝置130，包括：整流濾波電路131、充放電電路132及次級(jí)控制器133；

所述整流濾波電路131，與所述次級(jí)線圈相連，用于將所述次級(jí)線圈輸出的所述為交流的次級(jí)電流整流成輸出直流；

所述次級(jí)控制器133，用于根據(jù)負(fù)載所需的功率及所述用于衛(wèi)星上的非接觸式能量傳輸裝置的系統(tǒng)狀態(tài)，產(chǎn)生次級(jí)控制信號(hào)；

所述充放電電路132，輸入端與所述整流濾波電路131相連，輸出端與負(fù)載相連，控制端與所述次級(jí)控制器133相連，用于接收所述輸出直流，并基于次級(jí)控制信號(hào)在所述初級(jí)線圈提供的輸出功率大于負(fù)載所需的功率時(shí)，進(jìn)行充電，用于在所述初級(jí)線圈提供的輸出功率小于所述負(fù)載所需的功率進(jìn)行放電，以向所述負(fù)載輸出的直流電信號(hào)。

本實(shí)施例中所述充放電電路132可包括：蓄電池，可以用于充電，也可以在有電時(shí)對(duì)外放電。所述充放電電路132還可包括：電容，電容可以用于充電，也可以在積攢有電量時(shí)對(duì)外放電，在本實(shí)施例中優(yōu)選為包括蓄電池。

在本實(shí)施例中所述整流濾波電路131直接與次級(jí)線圈相連，所述次級(jí)線圈可直接將次級(jí)電流輸入到所述整流濾波電路131中，該整流濾波電路131可為半橋整流濾波電路，也可以全橋整流濾波電路，具體的需求可以根據(jù)負(fù)載所需來確定。

通過整流濾波電路131的處理之后，所述次級(jí)線圈輸出為交流的次級(jí)電流轉(zhuǎn)換成輸出直流，所述輸出直流的輸出功率大于負(fù)載所需功率時(shí)，多余部分的輸出功率可用于向充放電電路132進(jìn)行充電，將該部分功率暫時(shí)存儲(chǔ)在充放電電路內(nèi)；在所述輸出直流的輸出功率小于負(fù)載所需功率時(shí)，則之前充入到充放電電路132的能量可以用于補(bǔ)充負(fù)載所需的能量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載提供穩(wěn)定的功率。這樣的話，通過充放電電路132的設(shè)置，可以在輸出功率較大時(shí)，進(jìn)行電能的存儲(chǔ)，相對(duì)于直接供另增負(fù)載消耗掉等浪費(fèi)掉，顯然減少了能量損耗，再次提升了能量傳輸效率。

可選地，所述次級(jí)控制器，還用于從所述為交流的次級(jí)電流上提取數(shù)據(jù)。

在本實(shí)施例中所述次級(jí)控制器，還可與所述次級(jí)線圈直接相連，通過采樣等處理，可以從次級(jí)線圈的次級(jí)電流上提取出初級(jí)線圈傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，這樣不僅實(shí)現(xiàn)了能量的無線傳輸，還實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的傳輸。

如圖4所示，本實(shí)施例還提供一種用于衛(wèi)星上的非接觸式能量傳輸方法，包括：

步驟s110：利用初級(jí)控制裝置，將輸入直流轉(zhuǎn)換成諧振式磁耦合變壓器的初級(jí)線圈所需的脈沖電流，并使通過控制所述脈沖電流的頻率使所述諧振式磁耦合變壓器工作在諧振頻率；

步驟s120：所述諧振式磁耦合變壓器工作在諧振頻率，且所述初級(jí)線圈通過磁耦合向所述諧振式磁耦合變壓器的次級(jí)線圈傳輸能量，使得所述次級(jí)線圈上產(chǎn)生為交流的次級(jí)電流；

步驟s130：次級(jí)控制裝置將所述次級(jí)電流轉(zhuǎn)換輸出直流輸出。

本實(shí)施例提供一種應(yīng)用于前述的用于衛(wèi)星上的非接觸式能量傳輸裝置的能量傳輸方法。

首先利用初級(jí)控制裝置，實(shí)現(xiàn)輸入直流到脈沖電流的轉(zhuǎn)換，并通過脈沖交流電路的信號(hào)參數(shù)的控制使得所述諧振式磁耦合變壓器工作在諧振頻率上，從而減少能量損耗，提升能量傳輸效率。

次級(jí)控制裝置用于將所述次級(jí)電流，轉(zhuǎn)換成直流輸出，從而向負(fù)載提供直流供電。

具體如，所述步驟s110可包括：

利用初級(jí)控制裝置，設(shè)置輸出到所述諧振式磁耦合變壓器的初級(jí)線圈的脈沖電流的信號(hào)參數(shù)，其中，所述信號(hào)參數(shù)至少包括：占空比；頻率；

對(duì)所述初級(jí)線圈的初級(jí)電流進(jìn)行采樣，獲得電流采樣信號(hào)；

對(duì)所述初級(jí)線圈的初級(jí)電壓進(jìn)行采樣，獲得電壓采樣信號(hào)；

根據(jù)所述電流采樣信號(hào)及所述電壓采樣信號(hào)，調(diào)整初級(jí)控制信號(hào)；

根據(jù)所述初級(jí)控制信號(hào)，將輸入直流轉(zhuǎn)換成所述脈沖電流，并將調(diào)整后的所述脈沖電流輸入到所述初級(jí)線圈。

在本實(shí)施例中所述主控制裝置，通過對(duì)初級(jí)電流和電壓的采樣，生成滿足需求的主控制信號(hào)，用于控制輸入到初級(jí)線圈內(nèi)的脈沖交流電路的信號(hào)參數(shù)。

所述步驟s120可包括：

所述初級(jí)線圈在接收到所述脈沖電流后產(chǎn)生所述初級(jí)電流，并通過磁耦合將能量，傳輸給所述諧振式磁耦合變壓器的次級(jí)線圈，使得所述次級(jí)線圈上形成次級(jí)電流。

所述步驟s130可包括：

利用次級(jí)控制裝置的整流濾波對(duì)所述次級(jí)電流進(jìn)行濾波整理，轉(zhuǎn)換成輸出直流，輸入到所述次級(jí)控制裝置的充放電電路；

所述次級(jí)控制裝置的次級(jí)控制器根據(jù)負(fù)載所需的功率及用于衛(wèi)星上的非接觸式能量傳輸裝置的工作狀態(tài)，產(chǎn)生次級(jí)控制信號(hào)；

所述充放電電路，根據(jù)所述次級(jí)控制信號(hào)，在所述初級(jí)線圈提供的輸出功率大于負(fù)載所需的功率時(shí)，進(jìn)行充電，用于在所述初級(jí)線圈提供的輸出功率小于所述負(fù)載所需的功率進(jìn)行放電，以向所述負(fù)載輸出的直流電信號(hào)。

在本實(shí)施例中所述次級(jí)裝置，不僅用于控制次級(jí)交流到輸出直流的轉(zhuǎn)換，而且還會(huì)控制輸出功率在不同狀態(tài)下的對(duì)充放電電路的充電和放電，以最大的限度的利用好當(dāng)前傳輸?shù)哪芰?，從而減少能量損耗，用于從整體上提升能量傳輸效率。

在一些實(shí)施例中，所述方法還包括：

所述主控制裝置根據(jù)待傳輸?shù)酱渭?jí)的數(shù)據(jù)，生成調(diào)制信號(hào)；

基于所述調(diào)制信號(hào)，生成調(diào)制后的脈沖電流；

所述次級(jí)控制裝置還會(huì)從所述次級(jí)電流上提取出所述數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了初級(jí)和次級(jí)之間的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)所述諧振式磁耦合變壓器的無線能量傳輸裝置的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)一個(gè)結(jié)構(gòu)既能實(shí)現(xiàn)能量的無線傳輸，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單及結(jié)構(gòu)精巧的特點(diǎn)。

所述調(diào)制后的脈沖電流，為承載有所述調(diào)制信號(hào)的脈沖電流。

以下結(jié)合上述任意實(shí)施例提供一個(gè)具體示例：

本示例提出一種用于衛(wèi)星上的非接觸式能量傳輸方法，主要包括以下部分：

1)初級(jí)控制裝置，將輸入直流轉(zhuǎn)換為非接觸傳輸裝置所需的高頻的脈沖電流，根據(jù)負(fù)載變化調(diào)整輸入脈沖電流和開關(guān)頻率，使能量傳輸裝置工作在最佳工作點(diǎn)，并和次級(jí)進(jìn)行無線通信，對(duì)次級(jí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

2)非接觸式能量傳輸裝置，在初、次級(jí)之間進(jìn)行能量傳遞。

3)次級(jí)控制裝置，對(duì)傳輸裝置轉(zhuǎn)換得到的次級(jí)電流進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸出穩(wěn)定的直流電流，并實(shí)現(xiàn)次級(jí)輸出保護(hù)、狀態(tài)監(jiān)控等功能。

以下詳細(xì)介紹一下初級(jí)控制裝置的結(jié)構(gòu)及其工作狀況。

(1)初級(jí)控制裝置，用于將輸入直流的電能轉(zhuǎn)換為高頻的交變電流，并負(fù)責(zé)監(jiān)控系統(tǒng)工作狀態(tài)。

所述初級(jí)控制裝置，主要由以下部分組成：

初級(jí)電源控制部分及輔助電源等。由于整個(gè)系統(tǒng)元件參數(shù)會(huì)隨時(shí)間改變，因此需要經(jīng)常對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行校正，以使系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)。

首先，初級(jí)控制器產(chǎn)生初始頻率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)高頻開關(guān)工作，此時(shí)次級(jí)不工作，同時(shí)電流檢測(cè)電路檢測(cè)初級(jí)電流和電壓，以確定無線電能傳輸裝置的諧振點(diǎn)，并以此作為后續(xù)控制的基準(zhǔn)。

然后，初級(jí)控制器以上一步確定的頻率作為控制頻率，檢測(cè)初級(jí)電流并根據(jù)負(fù)載情況調(diào)節(jié)初級(jí)控制脈寬，控制高頻開關(guān)工作在最高效率點(diǎn)。

同時(shí)，初級(jí)控制器可用于判斷檢測(cè)初級(jí)電流和電壓是否超過設(shè)定的保護(hù)點(diǎn)，若超過設(shè)定的保護(hù)點(diǎn)，則采取限流降壓方式避免超過功率限制，并通過無線通信系統(tǒng)控制次級(jí)減小輸出電流，以保證整個(gè)系統(tǒng)安全可靠工作。

初級(jí)控制器還會(huì)根據(jù)系統(tǒng)情況定時(shí)調(diào)整驅(qū)動(dòng)頻率，以抵消由于工作參數(shù)變化導(dǎo)致的系統(tǒng)諧振點(diǎn)改變，以減小能量損失，提高系統(tǒng)效率。

除此之外，初級(jí)控制器還負(fù)責(zé)無線通信控制。在需要進(jìn)行無線通信時(shí)，由初級(jí)控制器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)高頻開關(guān)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電磁信號(hào)傳輸?shù)酱渭?jí)。系統(tǒng)采用頻移鍵控(fsk)調(diào)制方式，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成按一定規(guī)律組成的調(diào)制序列，然后在正常控制信號(hào)上疊加調(diào)制序列，并根據(jù)此調(diào)制序列控制高頻開關(guān)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電磁信號(hào)傳輸給次級(jí)，并由次級(jí)控制裝置將電磁信號(hào)還原成數(shù)據(jù)。除此之外，還可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用調(diào)幅或調(diào)相等控制方式。

(2)逆變電路

逆變電路包括：功率驅(qū)動(dòng)點(diǎn)路和功率管兩部分，其中功率驅(qū)動(dòng)電路將初級(jí)控制器產(chǎn)生的弱控制信號(hào)放大，推動(dòng)功率管工作；功率管將輸入的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l脈沖電流，電流頻率為能量傳輸裝置自身諧振頻率。為減小損耗，本示例中功率管采用碳化硅型金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管，其導(dǎo)通內(nèi)阻相比普通功率管小1-2個(gè)量級(jí)，可有效減小自身?yè)p耗，提高系統(tǒng)效率。

(3)功率偵測(cè)部分，該部分主要包括：

電流放大及檢測(cè)，諧振電壓整形檢測(cè)，電源電壓檢測(cè)部分。受到逆變驅(qū)動(dòng)電路中逆變器的逆變開關(guān)的大電流開關(guān)影響，直接采樣得到的電流信號(hào)干擾嚴(yán)重，無法用于控制，因此這部分采用采樣-保持方式，使用電容對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行采樣，然后斷開電流采樣端，再對(duì)電容儲(chǔ)存的電流信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，有效降低逆變器開關(guān)對(duì)電流采樣的影響，由此方法得到的采樣信號(hào)質(zhì)量較高，可以直接用于控制。

由于諧振電壓較高，遠(yuǎn)超過初級(jí)控制器工作電壓，因此需要對(duì)其進(jìn)行限流削峰后才能提供給初級(jí)控制器使用。電壓整形檢測(cè)電路將諧振電壓處理為初級(jí)控制器工作電壓范圍內(nèi)的信號(hào)，然后提供給初級(jí)控制器。

電源電壓檢測(cè)部分用于提供電壓保護(hù)需要的電壓信號(hào)，同樣經(jīng)過限流降壓后提供給初級(jí)控制器。

圖5為初級(jí)控制裝置的工作流程圖，包括：

步驟s1：上電，這里的上電包括：向系統(tǒng)提供輸入直流；

步驟s2：設(shè)定pwm初始頻率，初始占空比，這里的pwm可理解前述的控制信號(hào)；

步驟s3：測(cè)量初級(jí)電流；

步驟s4：提高pwm頻率，包括：基于初級(jí)電流的測(cè)量結(jié)果，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前需要提高pwm頻率，則提高pwm的頻率；

步驟s5：測(cè)量初級(jí)電流，具體為：在提高pwm頻率之后的再次測(cè)量初級(jí)電流；

步驟s6：判斷初級(jí)電流是否增加，若是進(jìn)入步驟s7，若否返回步驟s4；

步驟s7：初始化結(jié)束；

步驟s8：設(shè)定比較器參考電壓；

步驟s9：判斷初級(jí)電壓是否超過參考電壓，這里的初級(jí)電壓可為加載在初級(jí)線圈兩側(cè)的電壓，具體可包括：將檢測(cè)的初級(jí)電壓，輸入設(shè)定了參考電壓的比較器中進(jìn)行比較，若是進(jìn)入步驟s10，若否返回步驟s9；

步驟s10：定時(shí)器開始計(jì)時(shí)；

步驟s11：判斷初級(jí)電壓是否等于參考電壓，若是進(jìn)入步驟s12，若否返回步驟s11；

步驟s12：定時(shí)器停止計(jì)時(shí)；

步驟s13：計(jì)算占空比，具體包括：根據(jù)等于參考電壓的電壓在一個(gè)周期內(nèi)的所占的時(shí)長(zhǎng)，計(jì)算所述占空比；

步驟s14：改變占空比，返回步驟s9。

以下詳細(xì)介紹一下非接觸式能量傳輸裝置的結(jié)構(gòu)及其工作狀況。

非接觸式能量傳輸裝置，采用諧振式磁耦合變壓器，有效的提高初次級(jí)線圈的耦合系數(shù)，從而提高能量傳輸效率，并減少電磁波泄露產(chǎn)生的影響。

圖6為雙繞組的諧振式磁耦合變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖圖，初級(jí)線圈的電壓u1，初級(jí)電流i1，次級(jí)線圈側(cè)的電壓u2，次級(jí)電流i2，其正方向如圖6所示，即當(dāng)電壓和電流為正值時(shí)，瞬時(shí)功率p＝ui由外面流進(jìn)初級(jí)線圈。

變壓器電壓方程為：

式中，l1為初級(jí)線圈所在側(cè)的自感，r1初級(jí)線圈所在側(cè)的電阻；

l2為初級(jí)線圈所在側(cè)的自感，r2初級(jí)線圈所在側(cè)的電阻；

m為初級(jí)與次級(jí)的互感。

變壓器的磁鏈方程：

式中，為初級(jí)線圈所在側(cè)的磁鏈、為次級(jí)線圈所在側(cè)的磁鏈，為勵(lì)磁磁鏈。l1m為初級(jí)線圈所在側(cè)的勵(lì)磁電感和l2m次級(jí)線圈所在側(cè)的勵(lì)磁電感。

由互感模型及電壓方程和磁鏈方程可以計(jì)算得出電壓源供電時(shí)可分離變壓器初級(jí)電流和次級(jí)電流：

式中，rl為負(fù)載電阻

ll為負(fù)載電感。

初級(jí)線圈繞組使用電壓源供電時(shí)，次級(jí)線圈的輸出功率為：

考慮到磁芯的鐵損和線圈的銅損，電源轉(zhuǎn)換效率η為：

p2為次級(jí)線圈所在側(cè)的輸出功率；

p1為次級(jí)線圈所在側(cè)的輸入功率；

pfe為磁芯的損耗功率；

pcu為線圈的損耗功率。

從上式中可以看出，諧振式變壓器能量損失主要為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間漏磁產(chǎn)生的能量耗散，其次是磁芯磁路損耗、線圈電阻損耗。

圖7為本示例的非接觸式能量傳輸裝置的一種仿真模型。初級(jí)線圈和次級(jí)線圈分別安裝在罐狀的中空磁芯中，線圈平面和磁芯開口面平齊，上下方磁芯間距為2mm，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以得到較高的耦合系數(shù)。仿真所得結(jié)果表明，在選取適當(dāng)參數(shù)的情況下，初、次級(jí)線圈耦合系數(shù)可達(dá)0.9以上，遠(yuǎn)高于空心線圈耦合系數(shù)。在高初、次級(jí)耦合系數(shù)的情況下，能量傳輸裝置效率可達(dá)95％以上，為提高整體效率提供良好條件。

以下詳細(xì)介紹一下次級(jí)控制裝置的結(jié)構(gòu)及其工作狀況。

次級(jí)控制裝置由次級(jí)電源控制部分，整流濾波電路，電池充放電電路構(gòu)成。在一些實(shí)施例中，所述次級(jí)控制裝置還可包括無線通信模塊。

次級(jí)電源控制部分，此部分包括次級(jí)控制器，主要負(fù)責(zé)控制次級(jí)工作狀態(tài)，對(duì)次級(jí)工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)次級(jí)保護(hù)功能，并與初級(jí)進(jìn)行通信。

在初級(jí)開始工作后，次級(jí)延遲一定時(shí)間開始工作，為初級(jí)參數(shù)校正提供條件。此后，次級(jí)首先進(jìn)行自檢，確定系統(tǒng)各部分功能正常，然后根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)定電池充電電流，并開始工作。工作中控制器定時(shí)檢查系統(tǒng)狀態(tài)和電池參數(shù)，并根據(jù)需要對(duì)電池進(jìn)行電量平衡。

在需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，次級(jí)控制裝置會(huì)檢測(cè)能量傳輸裝置輸出的功率信號(hào)中是否存在疊加的數(shù)據(jù)信號(hào)，如果存在，則將疊加的數(shù)據(jù)信號(hào)提取出來，并還原成原始數(shù)據(jù)輸出。

非接觸式能量傳輸裝置輸出的是高頻交流，為電池充電、輸出需要直流電，需要通過整流濾波電路將高頻交流轉(zhuǎn)換為直流電。為減少損耗，本示例整流濾波電路采用同步整流電路，利用場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通電阻小的特點(diǎn)，可大大降低此部分損耗。

非接觸式能量傳輸裝置的輸出功率可能會(huì)隨著工況有所波動(dòng)，負(fù)載所需的功率可能會(huì)短時(shí)超出可傳輸?shù)淖畲蠊β?，這些情況下需要蓄電池提供所需的能量。蓄電池充放電電路在傳輸?shù)墓β蚀笥谪?fù)載需要功率時(shí)將多余功率給電池充電，在負(fù)載需要功率大于可傳輸功率時(shí)將電池儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)換為負(fù)載需要的電壓，以保證負(fù)載可靠工作。

由于非接觸式能量傳輸裝置能夠傳輸?shù)哪芰繒?huì)受到初、次級(jí)耦合系數(shù)的影響，而耦合系數(shù)又受實(shí)際安裝精度的限制，因此在實(shí)際使用中，非接觸式能量傳輸裝置能夠傳輸?shù)哪芰繒?huì)在一定范圍內(nèi)變化，對(duì)于外部系統(tǒng)來說可以等效于一個(gè)內(nèi)阻變化的電源。為盡可能多的獲得能量，電池充放電電路采用帶有最大功率點(diǎn)追蹤的控制芯片，能夠自動(dòng)適應(yīng)能量傳輸裝置參數(shù)變化，盡可能利用傳輸功率為電池充電。

圖8為次級(jí)控制裝置的工作流程圖，包括：

步驟s21：上電；

步驟s22：等待初級(jí)完成初始化；

步驟s23：測(cè)量電池單體電壓，在充放電電路中可能包括多個(gè)電池，這里的電池單體，可為單個(gè)電池；電池單體電壓可為：?jiǎn)蝹€(gè)電池的電壓；

步驟s24：判斷電池是否充放電平衡，若是進(jìn)入步驟s25，若否步驟s26；

步驟s25：電池單體平衡；

步驟s26：檢測(cè)電池充電狀態(tài)；

步驟s27：開始充電和向外輸出；

步驟s28：檢測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)；

步驟s29：判斷電池是否已充滿，若否進(jìn)入步驟s30，若是則進(jìn)步步驟s34：

步驟s30：繼續(xù)充電；

步驟s31：判斷初級(jí)是否有傳輸數(shù)據(jù)，若是進(jìn)入步驟s32，若否返回步驟s28；

步驟s32：提取數(shù)據(jù)；

步驟s33：判斷是否完成數(shù)據(jù)提取，若是返回步驟s28，若否返回步驟s32。

在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的設(shè)備和方法，可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的設(shè)備實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，如：多個(gè)單元或組件可以結(jié)合，或可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另外，所顯示或討論的各組成部分相互之間的耦合、或直接耦合、或通信連接可以是通過一些接口，設(shè)備或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性的、機(jī)械的或其它形式的。

上述作為分離部件說明的單元可以是、或也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是、或也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上；可以根據(jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或全部單元來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各實(shí)施例中的各功能單元可以全部集成在一個(gè)處理模塊中，也可以是各單元分別單獨(dú)作為一個(gè)單元，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中；上述集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用硬件加軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備、只讀存儲(chǔ)器(rom，read-onlymemory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。