輻射式無線電能傳輸系統(tǒng)中交互過程狀態(tài)定義及轉(zhuǎn)換方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線電能傳輸?shù)膮f(xié)議設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種輻射式無線電能傳輸系統(tǒng)中交互過程狀態(tài)定義及轉(zhuǎn)換方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無線能量傳輸(wireless power transfer，WPT)，指的是電能從電源到負(fù)載的一種沒有經(jīng)過電氣直接接觸的能量傳輸方式。根據(jù)傳輸機(jī)理不同，無線能量傳輸主要可以分為電磁感應(yīng)式，磁場共振式，福射式。其中福射式又可分為無線電波方式，微波方式，激光方式和超聲波方式。
[0003]21世紀(jì)，人類面臨著實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，環(huán)境和能源問題已日益成為全球的突出問題之一。如何有效地利用現(xiàn)有能源，已引起了各國學(xué)者的廣泛關(guān)注。新型的電能存儲和傳輸技術(shù)，如飛輪電池、超級電容和無線電能傳輸技術(shù)等是實(shí)現(xiàn)能源高效利用的重要途徑。
[0004]隨著無線充電技術(shù)的發(fā)展，無線充電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化成為必然的趨勢。主流的無線充電標(biāo)準(zhǔn)有三大種:Qi 標(biāo)準(zhǔn)、Power Matters Alliance (PMA)標(biāo)準(zhǔn)、Alliance for WirelessPower (A4WP)標(biāo)準(zhǔn)。
[0005]QI標(biāo)準(zhǔn)和Power Matters Alliance (PMA)標(biāo)準(zhǔn)基于的是電磁感應(yīng)技術(shù)，A4WP標(biāo)準(zhǔn)基于的是磁共振技術(shù)?；谶@些充電標(biāo)準(zhǔn)，近些年，多家公司已經(jīng)生產(chǎn)出無線充電的手機(jī)、mp3、便攜式電腦、電動汽車等。
[0006]然而，現(xiàn)有的主流標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，并沒有針對輻射式無線電能傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)控制協(xié)議。鑒于此，有必要針對輻射式無線電能傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)控制協(xié)議進(jìn)行深入研究與設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種輻射式無線電能傳輸系統(tǒng)中交互過程狀態(tài)定義及轉(zhuǎn)換方法，使得接收端和發(fā)射端能夠按照該狀態(tài)切換過程實(shí)現(xiàn)無線通信交互及電能傳輸，同時也能促進(jìn)工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0009]—種輻射式無線電能傳輸系統(tǒng)中交互過程狀態(tài)定義及轉(zhuǎn)換方法，包括:
[0010]包含發(fā)射端的輻射式無線電能傳輸系統(tǒng)；所述發(fā)射端的狀態(tài)包括:空閑狀態(tài)、通知狀態(tài)、識別與配置狀態(tài)、連接狀態(tài)及能量傳輸狀態(tài)；
[0011]—個充電循環(huán)中發(fā)射端狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過程如下:在初始狀態(tài)時，發(fā)射端處于空閑狀態(tài)，其將周期性的向外發(fā)送廣播消息從而進(jìn)入通知狀態(tài)；若接收到接收端的響應(yīng)消息，則轉(zhuǎn)為識別與配置狀態(tài)；當(dāng)發(fā)射端與接收端完成識別配置之后，進(jìn)入連接狀態(tài)；之后，轉(zhuǎn)為能量傳輸狀態(tài)，并向接收端進(jìn)行能量傳輸，并再電完畢后，發(fā)射端重新回到空閑狀態(tài)。
[0012]發(fā)射端進(jìn)入空閑狀態(tài)的過程還包括:
[0013]發(fā)射端發(fā)送廣播消息后，如果一定時間內(nèi)沒有收到回復(fù)，則重新回到空閑狀態(tài)；
[0014]發(fā)射端和接收端識別配置失敗時，發(fā)射端重新回到空閑狀態(tài)。
[0015]發(fā)射端與接收端識別配置過程包括:識別與配置子狀態(tài)和重配置子狀態(tài)；
[0016]識別與配置子狀態(tài)下，發(fā)射端和接收端通過信息交互，進(jìn)行身份的識別和認(rèn)證，如果識別配置成功，則轉(zhuǎn)為連接狀態(tài)，如果識別配置失敗，則轉(zhuǎn)為空閑狀態(tài)；
[0017]當(dāng)發(fā)射端和/或接收端出現(xiàn)錯誤，或者需要重新配置參數(shù)時，發(fā)射端進(jìn)入重配置子狀態(tài)，這個狀態(tài)下只需要對特定用戶進(jìn)行信號搜索或者配置參數(shù)修改；其中的配置參數(shù)包括終端支持的頻段、能量傳輸?shù)膮f(xié)議；若在重配置子狀態(tài)依然識別配置失敗，則發(fā)射端轉(zhuǎn)為空閑狀態(tài)；若識別配置成功，則轉(zhuǎn)為連接狀態(tài)。
[0018]連接狀態(tài)與能量傳輸狀態(tài)包括:
[0019]連接狀態(tài)時，發(fā)射端和接收端已經(jīng)識別與配置成功，但是還沒有進(jìn)行能量的傳輸；在這個狀態(tài)下，發(fā)射端和接收端進(jìn)一步同步能量和數(shù)據(jù)收發(fā)的參數(shù)，包括設(shè)定能量傳輸功率窗口參數(shù)；
[0020]能量傳輸狀態(tài)中，發(fā)射端和接收端進(jìn)行能量的傳輸，同時發(fā)射端接收接收端周期性發(fā)送的反饋信息，發(fā)射端根據(jù)反饋的信息調(diào)節(jié)能量傳輸?shù)膮?shù)，滿足接收端參數(shù)需求；
[0021]連接狀態(tài)與能量傳輸狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程如下:能量傳輸狀態(tài)下，若能量傳輸完畢，則發(fā)射端停止能量傳輸，進(jìn)入連接狀態(tài)；能量傳輸狀態(tài)下，若出現(xiàn)異常錯誤，則發(fā)射端停止能量傳輸，回到連接狀態(tài)，等排除錯誤后，重新進(jìn)入能量傳輸狀態(tài)；能量傳輸狀態(tài)下，需要重新配置參數(shù)時，發(fā)射端停止能量傳輸，進(jìn)入連接狀態(tài)重新配置靜態(tài)參數(shù)；
[0022]連接狀態(tài)轉(zhuǎn)入其他狀態(tài)的過程還包括:連接狀態(tài)下，如果發(fā)射端丟失接收端，或者需要重配置時，發(fā)射端退出連接狀態(tài)，進(jìn)入識別與配置狀態(tài)進(jìn)行重配置；系統(tǒng)充電完畢，發(fā)射端停止能量的傳輸，進(jìn)入連接狀態(tài)，再由連接狀態(tài)轉(zhuǎn)為空閑狀態(tài)；
[0023]能量傳輸狀態(tài)轉(zhuǎn)入其他狀態(tài)的過程還包括:能量傳輸狀態(tài)下，丟失接收端的反饋信息，則發(fā)射端進(jìn)入空閑狀態(tài)，搜索丟失的接收端。
[0024]—種輻射式無線電能傳輸系統(tǒng)中交互過程狀態(tài)定義及轉(zhuǎn)換方法，包括:
[0025]包含接收端的輻射式無線電能傳輸系統(tǒng)；所述接收端的狀態(tài)包括:空閑狀態(tài)、就緒狀態(tài)、識別與配置狀態(tài)、連接狀態(tài)及能量接收狀態(tài)；
[0026]—個充電循環(huán)中接收端狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過程如下:接收端電量充足時處于空閑狀態(tài)，該狀態(tài)下不響應(yīng)發(fā)射端發(fā)送的廣播消息；如果檢測到接收端為電量低于閾值時或者用戶主動發(fā)起充電請求時，接收端進(jìn)入就緒狀態(tài)；進(jìn)入就緒狀態(tài)后若接收到具有詢問是否需要充電的廣播消息時，接收端則對該廣播消息做出響應(yīng)，并轉(zhuǎn)為識別與配置狀態(tài)；當(dāng)接收端與發(fā)射端完成識別配置之后，進(jìn)入連接狀態(tài)；之后，轉(zhuǎn)為能量接收狀態(tài)，接收發(fā)射端傳輸?shù)哪芰?，?dāng)接收端充電完畢后，重新回到空閑狀態(tài)。
[0027]所述空閑狀態(tài)的進(jìn)入過程還包括:
[0028]能量接收狀態(tài)下，接收端失去與發(fā)射端的連接，重新回到空閑狀態(tài)。
[0029]接收端與發(fā)射端識別配置過程包括:
[0030]識別與配置狀態(tài)下，接收端與發(fā)射端通過信息交互，進(jìn)行身份的識別和認(rèn)證，如果識別配置成功，則轉(zhuǎn)為連接狀態(tài)，如果識別配置失敗，則轉(zhuǎn)為空閑狀態(tài)。
[0031]連接狀態(tài)與能量接收狀態(tài)包括:
[0032]連接狀態(tài)時，接收端和發(fā)射端已經(jīng)識別與配置成功，但是還沒有進(jìn)行能量的傳輸；在這個狀態(tài)下，接收端和發(fā)射端進(jìn)一步同步能量和數(shù)據(jù)收發(fā)的參數(shù)，包括設(shè)定能量傳輸功率窗口參數(shù)；
[0033]能量接收狀態(tài)中，接收端和發(fā)射端進(jìn)行能量的傳輸，接收端周期性的向發(fā)射端反饋信息，發(fā)射端根據(jù)反饋的信息調(diào)節(jié)能量傳輸?shù)膮?shù)，滿足接收端參數(shù)需求；
[0034]連接狀態(tài)與能量接收狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程如下:能量接收狀態(tài)下，系統(tǒng)充電完畢，則接收停止能量接收，進(jìn)入連接狀態(tài)；能量接收狀態(tài)下，若出現(xiàn)異常錯誤，則發(fā)射端停止能量傳輸，接收端回到連接狀態(tài)，等排除錯誤后，重新進(jìn)入能量接收狀態(tài)；能量接收狀態(tài)下，如果接收端發(fā)生參數(shù)改變，需要與發(fā)射端重新匹配參數(shù)，系統(tǒng)停止能量傳輸，接收端回到連接狀態(tài)；能量接收狀態(tài)下，接收端丟失與發(fā)射端的連接，接收端轉(zhuǎn)為連接狀態(tài)；
[0035]連接狀態(tài)轉(zhuǎn)入其他狀態(tài)的過程還包括:連接狀態(tài)下，接收端和發(fā)射端的連接丟失，接收端回到就緒狀態(tài)；能量接收狀態(tài)下，如果接收端發(fā)生參數(shù)改變，需要與發(fā)射端重新匹配參數(shù)，系統(tǒng)停止能量傳輸，接收端回到連接狀態(tài)，隨后進(jìn)入識別與配置狀態(tài)進(jìn)行重配置；系統(tǒng)充電完畢，發(fā)射端停止能量的傳輸，進(jìn)入連接狀態(tài)，再由連接狀態(tài)轉(zhuǎn)為空閑狀態(tài)。
[0036]—種輻射式無線電能傳輸系統(tǒng)中交互過程狀態(tài)定義及轉(zhuǎn)換方法，包括:
[0037]包含發(fā)射端與接收端的輻射式無線電能傳輸系統(tǒng)；所述發(fā)射端的狀態(tài)包括:空閑狀態(tài)、通知狀態(tài)、識別與配置狀態(tài)、連接狀態(tài)及能量傳輸狀態(tài)；所述接收端的狀態(tài)包括:空閑狀態(tài)、就緒狀態(tài)、識別與配置狀態(tài)、連接狀態(tài)及能量接收狀態(tài)；
[0038]—個充電循環(huán)中發(fā)射端與接收端狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過程如下:
[0039]在初始狀態(tài)時，發(fā)射端處于空閑狀態(tài)，其將周期性的向外發(fā)送廣播消息從而進(jìn)入通知狀態(tài)；
[0040]接收端電量充足時處于空閑狀態(tài)，該狀態(tài)下不響應(yīng)發(fā)射端發(fā)送的廣播消息；如果檢測到接收端為電量低于閾值時或者用戶主動發(fā)起充電請求時，接收端進(jìn)入就緒狀態(tài)，進(jìn)入就緒狀態(tài)后若接收到具有詢問是否需要充電的廣播消息時，接收端則對該廣播消息做出響應(yīng)，并轉(zhuǎn)為識別與配置狀態(tài)；
[0041]當(dāng)發(fā)射端接收到接收端的響應(yīng)消息，則轉(zhuǎn)為識別與配置狀態(tài)；當(dāng)接收端與發(fā)射端完成識別配置之后，發(fā)射端與接收端均進(jìn)入連接狀態(tài)；
[0042]之后，發(fā)射端轉(zhuǎn)為能量傳輸狀態(tài)，接收端轉(zhuǎn)為能量接收狀態(tài)，同時，發(fā)射端向接收