輻射式無線電能傳輸系統(tǒng)中接收端與發(fā)射端的交互方法
【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)中接收端與發(fā)射端的交互方法。
【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(chǎng)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。21世紀(jì)，人類面臨著實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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，已引起各國(guó)學(xué)者的廣泛 關(guān)注。新型的電能存儲(chǔ)和傳輸技術(shù)，如飛輪電池、超級(jí)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。
[0003] 主流的無線充電標(biāo)準(zhǔn)有三大類：Qi標(biāo)準(zhǔn)、Power Matters Alliance (PMA)標(biāo)準(zhǔn)、 Alliance for Wireless Power(A4WP)標(biāo)準(zhǔn)。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)。輻射式無線電能傳輸技術(shù)，相 對(duì)于電磁感應(yīng)和磁共振技術(shù)，具有更遠(yuǎn)的傳輸距離和更好的便利性，具有很大研究?jī)r(jià)值和 應(yīng)用前景。
[0004] 然而，現(xiàn)有的主流標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)并沒有針對(duì)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(duì)輻射式無線電能傳輸系統(tǒng)中接收端與發(fā)射端的交互過程進(jìn)行深入研究與 設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種輻射式無線電能傳輸系統(tǒng)中接收端與發(fā)射端的交互方 法，使得接收端和發(fā)射端通過無線通信交互實(shí)現(xiàn)充電連接的發(fā)起、建立和結(jié)束。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種輻射式無線電能傳輸系統(tǒng)中接收端與發(fā)射端的交互方法，包括：
[0008] 初始條件下，發(fā)射端和接收端開啟后為空閑狀態(tài)；發(fā)射端在空閑狀態(tài)下，周期性的 發(fā)送Notice消息，從而轉(zhuǎn)為通知狀態(tài)；接收端在空閑狀態(tài)下，周期性的檢測(cè)自身電池電量， 如果電量低于臨界值，則轉(zhuǎn)為就緒狀態(tài)，或者根據(jù)用戶的指令直接由空閑狀態(tài)轉(zhuǎn)為就緒狀 態(tài)；
[0009] 接收端在就緒狀態(tài)下，如果正確接收到Notice消息，則向發(fā)射端發(fā)送Report消 息，之后進(jìn)入識(shí)別與配置狀態(tài)；發(fā)射端在通知狀態(tài)下，若能正確接收到R印〇rt消息，則進(jìn)入 識(shí)別與配置狀態(tài)；
[0010] 發(fā)射端正確接收到Report消息后，根據(jù)Report信息判斷是否能為接收端充電， 若能為接收端充電，則回復(fù)Configuration消息以配置識(shí)別ID與充電子頻段；接收端在識(shí) 別與配置狀態(tài)下，如果正確接收到Configuration消息，則回復(fù)Configuration Complete 消息以告知發(fā)射端配置完成，然后進(jìn)入連接狀態(tài)；發(fā)射端若果正確接收到Configuration Complete消息，則進(jìn)入連接狀態(tài)；
[0011] 發(fā)射端正確接收到Configuration Complete消息后，向接收端發(fā)送Static Parameter Set消息，用于進(jìn)一步匹配能量傳輸參數(shù)，其包括功率等級(jí)，接收窗口大?。话l(fā)射 端發(fā)送完Static Parameter Set消息后，等待一端時(shí)間，之后向接收端發(fā)送Active Power Transfer消息以開啟無線能量傳輸，進(jìn)入能量傳輸狀態(tài)；接收端在連接狀態(tài)下，如果能正 確接收到Static Parameter Set消息和Active Power Transfer消息，則進(jìn)入能量接收狀 態(tài)；
[0012] 發(fā)射端在能量傳輸狀態(tài)下，周期性向接收端發(fā)送能量，并根據(jù)接收到的Dynamic Parameter Report消息動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)發(fā)射功率；接收端在能量傳輸接收狀態(tài)下，接收來自發(fā)射 端發(fā)送的能量，并周期性的向發(fā)射端發(fā)送Dynamic Parameter Report消息，該消息包含接 收端的實(shí)時(shí)電壓，實(shí)時(shí)電流，實(shí)時(shí)溫度，輸出功率，電池電量，以便于發(fā)射端動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)發(fā)射功 率和估算充電完成時(shí)間；
[0013] 接收端在能量接收狀態(tài)下，若檢測(cè)到電量已充滿，則停止接收能量，并向發(fā)射端發(fā) 送Power Transfer Complete消息以告知充電結(jié)束，隨后回到連接狀態(tài)；發(fā)射端在能量傳 輸狀態(tài)下，正確接收到Power Transfer Complete消息后，斷開能量傳輸，回到連接狀態(tài)，然 后向接收端發(fā)送Link Release消息以釋放連接，隨后回到空閑狀態(tài)；接收端接正確接收到 Link Release消息后，回到空閑狀態(tài)。
[0014] 該方法還包括：
[0015] 發(fā)射端在通知下，如果不能正確接收到R印ort消息，則回到空閑狀態(tài)，等待下一 個(gè)Notice發(fā)送周期的到來發(fā)送Notice消息；
[0016] 如果發(fā)射端正確接收到Report消息后，但是根據(jù)Report消息提供的信息，判斷出 不能為接收端進(jìn)行充電，則發(fā)射將回復(fù)Configuration Fail消息以告知接收端配置失敗以 及失敗原因，隨后發(fā)射端回到空閑狀態(tài)；
[0017] 接收端在識(shí)別與配置狀態(tài)下，正確接收到Configuration Fail消息后，回到空閑 狀態(tài)。
[0018] 所述R印ort消息包含接收端的設(shè)備序列號(hào)，支持協(xié)議版本，硬件版本，固件版本， 接收端設(shè)備類型，支持的充電頻段，期望接收功率，最大接收功率以便發(fā)射端對(duì)接收端進(jìn)行 身份識(shí)別和配置參數(shù)。
[0019] 該方法還包括：
[0020] 接收端在能量接收狀態(tài)下，由于負(fù)載功率變化，過電壓，過電流，過溫度的原因，需 要重新配置參數(shù)，首先停止接收能量，然后向發(fā)射端發(fā)送Reconfig Request消息，提出重配 置請(qǐng)求，隨后進(jìn)入連接狀態(tài)；
[0021] 發(fā)射端在能量傳輸狀態(tài)下正確收到Reconfig Request消息后，停止傳輸能量，進(jìn) 入連接狀態(tài)；
[0022] 若發(fā)射端允許接收端的重配置請(qǐng)求，則回復(fù)接收端Reconfig Confirm消息，隨 后發(fā)射端回到識(shí)別與配置狀態(tài)；提出重配置請(qǐng)求后的接收端如果能正確接收到Reconfig Confirm消息，則回到識(shí)別與配置狀態(tài)，然后向發(fā)射端發(fā)送Reconfig R印ort消息以告知期 望修改的參數(shù)，發(fā)送完成后等待發(fā)射端發(fā)送的Configuration消息；
[0023] 若不允許，發(fā)射端回應(yīng)Reconfig Fail消息后，隨后回到空閑狀態(tài)；接收端正確接 收到Reconfig Fail消息后，回到空閑狀態(tài)。
[0024] 該方法還包括：
[0025] 發(fā)射端在能量傳輸狀態(tài)下，未能正常收到Dynamic Parameter Report消息，貝IJ回 到空閑狀態(tài)；接收端在能量接收狀態(tài)下，未能正常接收到發(fā)射端發(fā)送的能量，接收端回到就 緒狀態(tài)；
[0026] 當(dāng)發(fā)射端回到空閑狀態(tài)后，將向接收端發(fā)送定向Notice消息以便重新快速建立 連接，接收端正確收到這個(gè)消息后，回應(yīng)Report消息，此時(shí)的Report消息僅需含有之前分 配的識(shí)別ID和設(shè)備序列號(hào)。
[0027] 該方法還包括：
[0028] 接收端在識(shí)別與配置狀態(tài)下，如果未能接收到Configuration消息，則回到空閑 狀態(tài)；
[0029] 接收端在連接狀態(tài)下，如果不能正確接收到Static Parameter Set消息和Active Power Transfer消息，貝lj回到空閑狀態(tài)。
[0030] 由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，通過定義發(fā)射端和接收端信息和能量的 交互過程，使得接收端和發(fā)射端通過無線通信交互實(shí)現(xiàn)充電連接的發(fā)起、建立和結(jié)束，相對(duì) 于電磁感應(yīng)和磁共振技術(shù)，具有更遠(yuǎn)的傳輸距離和更好的便利性，具有很大研究?jī)r(jià)值和應(yīng) 用前景，特別是對(duì)于無線傳感網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，基于輻射式無線電能傳輸技術(shù)的無線充電協(xié)議標(biāo) 準(zhǔn)化不僅是功能上的需要，也是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的必然要求。
【附圖說明】
[0031] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 附圖。
[0032] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種輻射式無線電能傳輸系統(tǒng)中接收端與發(fā)射端的 交互方法的示意圖；
[0033] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的輻射式無線電能傳輸系統(tǒng)中主動(dòng)重配置過程的示意 圖；
[0034] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的輻射式無線電能傳輸系統(tǒng)中錯(cuò)誤重配置過程的示意 圖；
[0035] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種輻射式無線電能傳輸系統(tǒng)中接收端與發(fā)射端的 交互的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒?發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0037] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種輻射式無線電能傳輸系統(tǒng)中接收端與發(fā)射端的 交互方法的示意圖。如圖1所