本發(fā)明屬于無線供電領(lǐng)域，尤其涉及一種多負(fù)載自偵測三維無線供電系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

世界進(jìn)入數(shù)字時代，手機(jī)、電腦、相機(jī)、智能穿戴設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備等各種數(shù)碼電子產(chǎn)品充斥著人們的生活，而且現(xiàn)在的電子產(chǎn)品越來越追求輕、薄、短、小的設(shè)計理念，影響產(chǎn)品體積外觀的一個很重要的因素就是電池系統(tǒng)的設(shè)計。

當(dāng)前市場上電子產(chǎn)品多采用在電子產(chǎn)品中安裝充電電池，然后在充電時通過外接充電器給充電電池進(jìn)行充電。此種充電方式有如下弊端：

1、使用者需要隨身攜帶充電器，不僅給使用者帶來不便更占用空間；

2、充電器的接口不統(tǒng)一，如安卓和蘋果設(shè)備的接口標(biāo)準(zhǔn)不一樣，使用兩種不同電子產(chǎn)品需要購買多個不同的充電器，浪費(fèi)資源；

3、一個充電器只能給一個設(shè)備充電，不能同時給多臺設(shè)備充電。

此外，現(xiàn)有技術(shù)中存在利用電磁感應(yīng)來進(jìn)行無線充電的產(chǎn)品，雖然通過無線充電可以免去充電線，但是在充電過程中依然有如下弊端：

1、無線電能傳輸?shù)陌l(fā)射端只能進(jìn)行單一頻率的一對一能量傳輸，產(chǎn)品的普遍適用性較差；

2、發(fā)射端在無能量傳輸情況下依然有較大功耗，會造成能源浪費(fèi)；

3、接收端不能自動調(diào)整匹配外部發(fā)射端的傳輸功率，當(dāng)發(fā)射端變化或者傳輸距離變化時，會極大影響能量傳輸?shù)男省?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供的一種多負(fù)載自偵測三維無線供電系統(tǒng)及方法，自動偵測三維空間內(nèi)負(fù)載的接入狀況，自動匹配負(fù)載、自動調(diào)整發(fā)射端頻率，實(shí)現(xiàn)三維空間內(nèi)的電能傳輸。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種多負(fù)載自偵測三維無線供電系統(tǒng)，其特殊之處在于：包括位于三維空間內(nèi)的發(fā)射裝置、位于負(fù)載上的接收裝置，所述發(fā)射裝置包括信號處理器，分別與信號處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的信息接收/發(fā)射端以及DC/AC，還包括分別與DC/AC相連的PFC、諧振發(fā)射端，所述接收裝置包括充電模態(tài)提供處理器、分別與充電模態(tài)提供處理器相連的諧振接收端以及信息發(fā)射/接收端、與諧振接收端相連的AC/DC，所述諧振發(fā)射端與諧振接收端通過諧振頻率通信，所述信息接收/發(fā)射端與信息發(fā)射/接收端之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

進(jìn)一步地，所述信號處理器還連接有為其供電的內(nèi)部供電I，其中，內(nèi)部供電I及PFC均和外部電源相連。

進(jìn)一步地，所述充電模態(tài)提供處理器還連接有為其供電的內(nèi)部供電II，在AC/DC和內(nèi)部供電II之間連接負(fù)載的電池組。

進(jìn)一步地，所述負(fù)載為多個，每個負(fù)載上的接收裝置均與同一個三維空間內(nèi)的發(fā)射裝置無線連接。

本發(fā)明還提供一種多負(fù)載自偵測三維無線供電方法，其特殊之處在于，具體采用如下步驟進(jìn)行：

S1、負(fù)載進(jìn)入發(fā)射裝置所位于的無線供電場景內(nèi)，發(fā)射裝置偵測到有負(fù)載進(jìn)入，開始以工作頻率發(fā)射信號；

S2、位于負(fù)載上的接收裝置偵測發(fā)射裝置提供的發(fā)射信號，自動調(diào)整接收頻率，使之與工作頻率進(jìn)行匹配，并存儲匹配的數(shù)據(jù)，發(fā)射裝置和接收裝置依照匹配的無線充電信號進(jìn)行無線電能傳輸；

S3、當(dāng)充電電量達(dá)到負(fù)載的設(shè)定值時，接收裝置停止充電并反饋信號至發(fā)射裝置；

S4、當(dāng)發(fā)射裝置偵測到無負(fù)載接入，降低發(fā)射頻率，保留低頻偵測狀態(tài)等待需充電負(fù)載的接入。

進(jìn)一步地，對于步驟S1中的同一個負(fù)載，若再次進(jìn)入同一發(fā)射裝置所位于的無線供電場景內(nèi)，在步驟2中，位于同一個負(fù)載上的接收裝置偵測到此時無線供電場景的數(shù)據(jù)，直接提取負(fù)載記憶體中的存檔數(shù)據(jù)進(jìn)行功率匹配，發(fā)射裝置和接收裝置依照匹配的無線充電信號進(jìn)行無線電能傳輸。

進(jìn)一步地，負(fù)載為多個，當(dāng)多個負(fù)載同時進(jìn)入同一發(fā)射裝置所位于的無線供電場景內(nèi)，在步驟S2中發(fā)射裝置和接收裝置之間無線電能傳輸具體為：

各負(fù)載的接收裝置分別偵測發(fā)射裝置提供的發(fā)射信號，自動調(diào)整接收頻率進(jìn)行匹配，并存儲匹配數(shù)據(jù)，發(fā)射裝置和各接收裝置之間依照匹配的無線充電信號進(jìn)行無線電能傳輸。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益之處在于：

1、本發(fā)明具有自動偵測功能，具體提現(xiàn)在兩部分：第一，發(fā)射裝置自動偵測場景內(nèi)的接收裝置接入狀況，在無接收裝置接入或者接入數(shù)量較少時，自動關(guān)閉發(fā)射裝置或者降低發(fā)射裝置頻率，可以降低能量損耗；第二，接收端裝置在進(jìn)入場景后先動態(tài)偵測發(fā)射裝置的發(fā)射頻率，然后自動調(diào)整接收頻率與之匹配，再開始能量傳輸；

2、本發(fā)明具有自動記憶功能，接裝裝置具有自動學(xué)習(xí)能力,像WIFI一樣，可以記錄不同的場景頻率，當(dāng)再次進(jìn)入相同場景時，接收裝置自動從記憶體中提取頻率等參數(shù)，優(yōu)先使用該頻率進(jìn)行自動匹配連接，可以不用二次偵測，節(jié)約充電準(zhǔn)備時間。

3、本發(fā)明中的多個負(fù)載可以同步執(zhí)行電能傳輸，一個發(fā)射端可以對應(yīng)多個接收端的同步進(jìn)行能量傳輸。

附圖說明

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)原理圖；

圖2是本發(fā)明系統(tǒng)工作流程。

具體實(shí)施方式

以下參照附圖1至附圖2，給出本發(fā)明的具體實(shí)施方式，用來對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

附圖1為本發(fā)明中的無線供電系統(tǒng)原理圖，無線供電系統(tǒng)的供電場景為三維空間，包括位于三維空間內(nèi)的發(fā)射裝置、位于負(fù)載上的接收裝置，所述發(fā)射裝置包括信號處理器，分別與信號處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的信息接收/發(fā)射端以及DC/AC，還包括分別與DC/AC相連的PFC、諧振發(fā)射端，所述接收裝置包括充電模態(tài)提供處理器、分別與充電模態(tài)提供處理器相連的諧振接收端以及信息發(fā)射/接收端、與諧振接收端相連的AC/DC。

所述諧振發(fā)射端與諧振接收端通過諧振頻率通信，信息處理器與信息接收/發(fā)射端實(shí)現(xiàn)整個無線供電過程中產(chǎn)生的充電模態(tài)信息交換，所述信息接收/發(fā)射端與信息發(fā)射/接收端之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，將充電模態(tài)信息發(fā)送至充電模態(tài)提供處理器，便于負(fù)載記憶當(dāng)前充電模態(tài)。信息接收/發(fā)射端與信息發(fā)射/接收端之間實(shí)現(xiàn)充電模態(tài)數(shù)據(jù)的一發(fā)一收，一收一發(fā)。

在本發(fā)明中，PFC是用來進(jìn)行功率因數(shù)校正，功率因數(shù)指的是有效功率與總耗電量之間的關(guān)系，也就是有效功率除以總耗電量的比值。 基本上功率因素可以衡量電力被有效利用的程度，當(dāng)功率因素值越大，代表其電力利用率越高。功率因數(shù)是用來衡量用電設(shè)備用電效率的參數(shù)，低功率因數(shù)代表低電力效能。為了提高用電設(shè)備功率因數(shù)的采用PFC進(jìn)行功率因數(shù)校正。

所述信號處理器還連接有為其供電的內(nèi)部供電I，其中，內(nèi)部供電I及PFC均和外部電源相連。本發(fā)明中，DC/AC為用于將低頻直流變?yōu)楦哳l交流的DC/AC轉(zhuǎn)換器，用來對電流的功率及功率進(jìn)行調(diào)整。而外部電源為220V或380V的交流電。

所述充電模態(tài)提供處理器還連接有為其供電的內(nèi)部供電II，在AC/DC和內(nèi)部供電II之間連接負(fù)載的電池組。在本實(shí)施例中AC/DC用來將高頻交流變?yōu)榈皖l直流，供接收裝置內(nèi)部使用。

根據(jù)本發(fā)明的無線供電系統(tǒng)原理，其供電的方法可以歸納為“散場發(fā)射、集場接收”，對進(jìn)入供電場景中的單個負(fù)載或多個負(fù)載，以及同一負(fù)載再次進(jìn)入相同供電場景時的供電情況分別進(jìn)行介紹。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例中對一個發(fā)射裝置，一個負(fù)載的情況進(jìn)行說明，如附圖1所示。

在負(fù)載上設(shè)置有接收裝置，接收裝置上的無線電能接收模塊配合發(fā)射裝置進(jìn)行信號的處理，無線電能接收模塊包含諧振接收端、AC/DC、充電模態(tài)提供處理器、信息發(fā)射端/接收端。

進(jìn)入無線供電場景后，發(fā)射裝置偵測到有負(fù)載進(jìn)入，開始通過諧振發(fā)射端以工作頻率發(fā)射信號，在本實(shí)施例中所謂工作頻率就是發(fā)射端中默認(rèn)的進(jìn)行無線能量傳輸?shù)淖罴杨l率。

接收裝置通過諧振接收端偵測到來自諧振發(fā)射端的發(fā)射信號，自動調(diào)整接收頻率進(jìn)行匹配，并在記憶體中存儲匹配數(shù)據(jù)，發(fā)射裝置和接收裝置依照匹配的無線充電信號進(jìn)行無線電能傳輸，在本實(shí)施例中記憶體是指充電模態(tài)提供處理器，充電中的各種數(shù)據(jù)均存放在內(nèi)。

在負(fù)載充電的過程中，當(dāng)充電電量達(dá)到負(fù)載最高設(shè)定值時，接收裝置停止充電并將該停止充電狀態(tài)通過反饋信號的方式發(fā)送給發(fā)射裝置，此時，即使負(fù)載位于無線供電場景內(nèi)，但是沒有需要充電的負(fù)載偵測發(fā)射裝置的信號，相當(dāng)于無負(fù)載接入狀態(tài)，可以認(rèn)為發(fā)射裝置偵測到在無線供電場景內(nèi)無負(fù)載接入。此時，諧振發(fā)射端降低發(fā)射頻率，保留低頻偵測狀態(tài)。

在本實(shí)施例中，最高設(shè)定值為負(fù)載固有的特性，每個負(fù)載的充電參數(shù)不同，根據(jù)具體的參數(shù)來判斷充電電量情況。在本實(shí)施例中低頻不是指工作頻率，低頻狀態(tài)的發(fā)射頻率比工作頻率要小很多。本實(shí)施例中的低頻狀態(tài)只能起到偵測作用，目的是為了節(jié)能。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中對一個發(fā)射裝置，一個負(fù)載的情況進(jìn)行說明，當(dāng)該負(fù)載為再次進(jìn)入同一個發(fā)射裝置所處的無線供電場景內(nèi)，具體供電過程如下，整體過程類似與實(shí)施例1，但是不再對發(fā)射信號進(jìn)行偵測匹配。

當(dāng)相同負(fù)載再次進(jìn)入相同無線供電場景時，接收裝置偵測到場景數(shù)據(jù)，無需再次偵測匹配，直接提取記憶體中的存檔數(shù)據(jù)進(jìn)行功率匹配，發(fā)射裝置和接收裝置依照匹配的無線充電信號進(jìn)行無線電能傳輸，在本實(shí)施例中記憶體是指充電模態(tài)提供處理器，充電中的各種數(shù)據(jù)均存放在內(nèi)。

在負(fù)載充電的過程中，當(dāng)充電電量達(dá)到負(fù)載最高設(shè)定值時，接收裝置停止充電并將該停止充電狀態(tài)通過反饋信號的方式發(fā)送給發(fā)射裝置，此時，即使負(fù)載位于無線供電場景內(nèi)，但是沒有需要充電的負(fù)載偵測發(fā)射裝置的信號，相當(dāng)于無負(fù)載接入狀態(tài)，可以認(rèn)為發(fā)射裝置偵測到在無線供電場景內(nèi)無負(fù)載接入。此時，諧振發(fā)射端降低發(fā)射頻率，保留低頻偵測狀態(tài)。

在本實(shí)施例中，最高設(shè)定值為負(fù)載固有的特性，每個負(fù)載的充電參數(shù)不同，根據(jù)具體的參數(shù)來判斷充電電量情況。

實(shí)施例3

本實(shí)施例中對一個發(fā)射裝置，多個負(fù)載的情況進(jìn)行說明，當(dāng)多個負(fù)載進(jìn)入同一個發(fā)射裝置所處的無線供電場景內(nèi)，具體供電過程如下，整體過程類似與實(shí)施例1，此處負(fù)載選擇5個為例進(jìn)行說明。

當(dāng)5個帶無線電能接收模塊的負(fù)載同時進(jìn)入同一發(fā)射裝置覆蓋的范圍內(nèi)，進(jìn)入無線供電場景后，發(fā)射裝置偵測到有負(fù)載進(jìn)入，發(fā)射裝置的諧振發(fā)射端維持工作頻率持續(xù)發(fā)射信號，各負(fù)載的接收裝置通過諧振接收端偵測到來自同一諧振發(fā)射端的發(fā)射信號，自動調(diào)整各自的接收頻率進(jìn)行匹配，并在各自記憶體中存儲匹配數(shù)據(jù)，發(fā)射裝置和每個接收裝置依照匹配的無線充電信號進(jìn)行無線電能傳輸。在本實(shí)施例中記憶體是指每個負(fù)載內(nèi)的充電模態(tài)提供處理器，充電中的各種數(shù)據(jù)均存放在內(nèi)。

在各負(fù)載充電的過程中，當(dāng)充電電量達(dá)到相應(yīng)負(fù)載最高設(shè)定值時，相應(yīng)的接收裝置停止充電并將該停止充電狀態(tài)通過反饋信號的方式發(fā)送給發(fā)射裝置，此時，發(fā)射裝置與未完成充電的負(fù)載之間進(jìn)行調(diào)整，使得當(dāng)前狀態(tài)滿足剩余負(fù)載的充電要求，直到全部的負(fù)載充電電量都達(dá)到自身最高設(shè)定值時，所有的負(fù)載位于無線供電場景內(nèi)，但是沒有需要充電的負(fù)載偵測發(fā)射裝置的信號，相當(dāng)于無負(fù)載接入狀態(tài)，可以認(rèn)為發(fā)射裝置偵測到在無線供電場景內(nèi)無負(fù)載接入。此時，諧振發(fā)射端降低發(fā)射頻率，保留低頻偵測狀態(tài)。

在本實(shí)施例中，最高設(shè)定值為負(fù)載固有的特性，每個負(fù)載的充電參數(shù)不同，根據(jù)具體的參數(shù)來判斷充電電量情況。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個實(shí)施方式包含一個獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。