CN103001335B - 一种非接触式供电设备和一种非接触式供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触式供电设备和一种非接触式供电方法，非接触式供电设备包括：存储器、主控制器、检测线圈阵列和初级线圈阵列。检测线圈阵列中的每个线圈接收主控制器的激励信号，并感应受电设备的次级线圈反馈的能量；主控制器向检测线圈阵列中每一个线圈施加激励信号，并检测线圈阵列中的每一个线圈感应的能量，确定受电设备的次级线圈的位置，并选通相应的一个或多个初级线圈；初级线圈阵列中的一个或多个初级线圈在被选通后向受电设备供电。本发明的这种技术方案具有自动定位受电设备的功能，使得用户放置受电设备的自由度更高，使用更加便利，且技术方案比现有技术更加简便，无传动机构带来的噪音，大大降低供电设备的厚度尺寸。

Description

一种非接触式供电设备和一种非接触式供电方法

技术领域

本发明涉及电磁感应式非接触供电技术领域，特别涉及一种非接触式供电设备和一种非接触式供电方法。

背景技术

现如今采用电磁感应式非接触供电的电子设备越来越普及，供电设备中的初级线圈与受电设备中的次级线圈通过电磁耦合进行电力传输，初级线圈与次级线圈需要对齐以达到最佳电力传输效率。

早期对齐线圈的方式有图标引导手动对齐，磁铁吸合方式，随着技术的发展出现了次级线圈自动检测定位技术，并通过传动机构将初级线圈送到次级线圈的坐标位置来对齐线圈。目前，常见的次级线圈自动检测定位的方法有两种，一种方法是通过移动初级线圈，检测由次级线圈引起的初级线圈电压或电流的变化来进行线圈定位，此方法技术复杂，需要不断驱动传动机构来定位次级线圈，功耗大，并且由传动机构产生的噪音也不可忽视。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种非接触式供电设备和一种非接触式供电方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明公开了一种非接触式供电设备，该非接触式供电设备包括：存储器、主控制器、检测线圈阵列和初级线圈阵列；存储器与主控制器相连；主控制器与检测线圈阵列相连，并且主控制器通过电子开关控制初级线圈阵列中的一个或多个初级线圈的选通；检测线圈阵列中的每个线圈用于接收主控制器的激励信号，并感应受电设备的次级线圈反馈的能量；存储器，用于存储初级线圈阵列中的各线圈的位置坐标与检测线圈阵列中的各线圈的位置坐标之间的对应关系；主控制器，用于向检测线圈阵列中每一个线圈施加激励信号，并检测检测线圈阵列中的每一个线圈感应的能量，确定受电设备的次级线圈的位置，受电设备的次级线圈的位置表示为检测线圈阵列中的一个或多个线圈的位置坐标；所述主控制器从存储器中读取与所述一个或多个线圈的位置坐标所对应的初级线圈阵列中的一个或多个线圈的位置坐标，并选通相应的一个或多个初级线圈；初级线圈阵列中的一个或多个初级线圈在被选通后向受电设备供电。

该非接触式供电设备包括上壳，检测线圈阵列紧靠非接触式供电设备的上壳，初级线圈阵列位于检测线圈阵列的下方。

该非接触式供电设备还包括屏蔽材料，该屏蔽材料位于所述初级线圈阵列的下方。

该非接触式供电设备还包括检波电路；该检波电路连接于检测线圈阵列于主控制器之间；检波电路用于放大检测线圈阵列中每个线圈所感应的反馈能量；主控制器对检波电路放大的能量进行采样比较，确定受电设备的次级线圈的位置。

在本发明提供的非接触式供电设备中，检测线圈阵列由软式印刷电路板实现或由硬式印刷电路板实现；初级线圈阵列由软式印刷电路板、硬式印刷电路板或绕线线圈组实现。

本发明还公开了一种非接触式供电方法，该非接触式供电方法包括：

向检测线圈阵列中每一个线圈施加激励信号；其中，检测线圈阵列中的每个线圈接收激励信号，并感应受电设备的次级线圈反馈的能量。

检测检测线圈阵列中的每一个线圈感应的能量，确定受电设备的次级线圈的位置；其中，受电设备的次级线圈的位置表示为检测线圈阵列中的一个或多个线圈的位置坐标。

根据预先保存的初级线圈阵列中的各线圈的位置坐标与检测线圈阵列中的各线圈的位置坐标之间的对应关系，确定与所述检测线圈阵列中的一个或多个线圈的位置坐标对应的初级线圈阵列中的一个或多个线圈的位置坐标。

根据所确定的初级线圈阵列中的一个或多个线圈的位置坐标，选通相应的一个或多个初级线圈为受电设备供电。

该非接触式供电方法还包括：将检测线圈阵列设置在紧靠非接触式供电设备的上壳的位置，将初级线圈阵列设置在检测线圈阵列的下方位置。

该非接触式供电方法还包括：在非接触式供电设备的所述初级线圈阵列的下方设置屏蔽材料。

该非接触式供电方法还包括：对检测线圈阵列中的每个线圈所感应的反馈能量进行放大，对放大的能量进行采样比较，确定受电设备的次级线圈的位置。

在本发明提供的非接触式供电方法中，检测线圈阵列由软式印刷电路板实现或由硬式印刷电路板等实现；初级线圈阵列由软式印刷电路板、硬式印刷电路板或绕线线圈组等实现。

本发明的这种技术方案具有自动定位受电设备的功能，使得用户放置受电设备的自由度更高，使用更加便利。受电设备的次级线圈的定位功能由检测线圈阵列和主控制器配合工作完成，比现有定位技术更简便，同时根据检测线圈阵列和主控制器配合工作后的定位结果选通相应的初级线圈，实现了供电的初级线圈与次级线圈的对齐，且无传动机构带来的噪音，可大大降低供电设备的产品厚度尺寸。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的非接触式供电设备为受电设备供电的场景示意图；

图2为本发明实施例一提供的非接触式供电设备的主控制器102施加的激励信号201的脉冲波形图；

图3为本发明实施例一提供的非接触式供电设备的初级线圈阵列104中的线圈的等效谐振电路的电路图；

图4为本发明实施例一提供的非接触式供电设备的检测线圈阵列103的结构示意图；

图5为本发明的一个实施例中本发明中的非接触式供电设备为受电设备供电的示意图；

图6为本发明实施例中的一种非接触式供电方法的流程图。

具体实施方式

本发明的核心思想是提供一种非接触式供电设备，这种非接触式供电设备包括：存储器、主控制器、检测线圈阵列和初级线圈阵列；存储器与主控制器相连；主控制器与检测线圈阵列相连，并且主控制器通过电子开关控制初级线圈阵列中的一个或多个初级线圈的选通；检测线圈阵列中的每个线圈用于接收主控制器的激励信号，并感应受电设备的次级线圈反馈的能量；存储器，用于存储初级线圈阵列中的各线圈的位置坐标与检测线圈阵列中的各线圈的位置坐标之间的对应关系；主控制器，用于向检测线圈阵列中每一个线圈施加激励信号，并检测检测线圈阵列中的每一个线圈感应的能量，确定受电设备的次级线圈的位置，受电设备的次级线圈的位置表示为检测线圈阵列中的一个或多个线圈的位置坐标；所述主控制器从存储器中读取与所述一个或多个线圈的位置坐标所对应的初级线圈阵列中的一个或多个线圈的位置坐标，并选通相应的一个或多个初级线圈；初级线圈阵列中的一个或多个初级线圈在被选通后向受电设备供电。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1为本发明实施例一提供的非接触式供电设备为受电设备供电的结构示意图。

图2为本发明实施例一提供的非接触式供电设备的主控制器102施加的激励信号201的脉冲波形图。

参见图1和图2，本发明实施例一提供的非接触式供电设备包括：存储器101、主控制器102、检测线圈阵列103和初级线圈阵列104；存储器101与主控制器102相连。主控制器102与检测线圈阵列103相连，并且主控制器102通过电子开关控制初级线圈阵列104中的一个或多个初级线圈的选通。

检测线圈阵列103中的每个线圈用于接收主控制器104的激励信号201，并在有受电设备靠近时感应受电设备的次级线圈105反馈的能量。

存储器101，用于存储初级线圈阵列104中的各线圈的位置坐标与检测线圈阵列103中的各线圈的位置坐标之间的对应关系。

主控制器102，用于向检测线圈阵列103中每一个线圈施加如图2所示的激励信号201，并检测检测线圈阵列103中的每一个线圈感应的能量，确定受电设备的次级线圈105的位置，受电设备的次级线圈105的位置表示为检测线圈阵列103中的一个或多个线圈的位置坐标。主控制器102从存储器101中读取与所述一个或多个线圈的位置坐标所对应的初级线圈阵列104中的一个或多个线圈的位置坐标，并选通相应的一个或多个初级线圈。具体来说，在本发明的一个实施例中，主控制器通过电子开关控制一个或多个初级线圈的选通。初级线圈阵列中的一个或多个初级线圈在被选通后作为工作线圈向受电设备供电。当完成受电设备的次级线圈的定位工作后，主控制器102就停止向检测线圈阵列103中的每一个线圈施加激励信号201，以避免对供电过程产生影响。

图3为本发明实施例一提供的非接触式供电设备的初级线圈阵列104中的线圈的等效谐振电路的电路图。

在本发明实施一例提供的非接触式供电设备中，初级线圈阵列104中的每个线圈都构成谐振电路，可以等效为如图3所示的等效谐振电路。与其匹配的供电设备的次级线圈105的电路也为谐振电路，也可以等效为如图3所示的等效线圈谐振电路。初级线圈阵列104中的每个线圈的等效谐振电路和次级线圈105的等效谐振电路的谐振频率相同。本发明实施例一提供的非接触式供电设备的电力传输的电磁场频率工作在图3中线圈Lr和电容Cr形成的谐振电路的谐振频率附近，线圈Lr、电容Cr和电容Cd形成的谐振电路的谐振频率为检测频率。在本发明实施例一提供的非接触式供电设备中，为了使得初级线圈阵列104感应到的反馈能量最大，方便检测，主控制器102施加在检测线圈阵列103中各个线圈上的激励信号201的高电平宽度值由检测频率确定。

图4为本发明实施例一提供的非接触式供电设备的检测线圈阵列103的结构示意图。

参见图4，图4中的每个标号401表示检测线圈阵列103中的一个线圈。在图4中，检测线圈阵列103的x坐标轴方向上叠加了三层线圈，每一层有4个线圈，检测线圈阵列103在x坐标轴方向上共有12个线圈，检测线圈阵列103的y坐标轴方向上叠加了三层线圈，每一层有4个线圈，检测线圈阵列103在y坐标轴方向共有12个线圈。供电设备的次级线圈的位置可以表示为检测线圈阵列103的一个或多个线圈的位置坐标(x,y)。当次级线圈的个数为一个时，次级线圈的位置表示为检测线圈阵列103中的一个线圈的位置坐标，当次级线圈的个数为多个时，每个次级线圈的位置均可以由检测线圈阵列103中一个线圈的位置坐标来表示，这样多个次级线圈的位置就表示为检测线圈阵列103中多个线圈的位置坐标。在本发明的其它实施例中，检测线圈阵列103的结构可以有多种形式，不只局限于图4所示的结构。可根据实际需要来设定检测线圈阵列103和初级线圈阵列104的结构。

图5为本发明的一个实施例中本发明中的非接触式供电设备为受电设备供电的示意图。

参见图5，在本实施例的非接触式供电设备中，该非接触式供电设备包括上壳501，检测线圈阵列503紧靠非接触式供电设备的上壳501，初级线圈阵列504位于检测线圈阵列503的下方。当该非接触式供电设备为受电设备供电时，受电设备的次级线圈505紧靠受电设备的下壳502，为了减小由非接触式供电设备和受电设备构成的供电系统产生的电磁场对外界的干扰，在本发明提供的非接触式供电设备的其它实施例中还包括屏蔽材料，该屏蔽材料位于初级线圈阵列504的下方，受电设备的次级线圈505上方也放置有该屏蔽材料。在本发明的其它实施例中，初级线圈阵列504、检测线圈阵列503和次级线圈505的位置可以根据实际情况来安排，初级线圈阵列504与次级线圈505之间可以间隔一定的距离。

在本发明的一个实施例的非接触式供电设备中，非接触式供电设备除了包括存储器、主控制器、检测线圈阵列和初级线圈阵列，还包括检波电路；该检波电路连接于检测线圈阵列于主控制器之间；检波电路用于放大检测线圈阵列中每个线圈所感应的反馈能量；主控制器对检波电路放大的能量进行采样比较，确定受电设备的次级线圈的位置。

在本发明提供的非接触式供电设备的其它实施例中，检测线圈阵列可以由软式印刷电路板实现或由硬式印刷电路板等实现；初级线圈阵列可以由软式印刷电路板、硬式印刷电路板或绕线线圈组等实现。在本发明的一个实施例中，检测线圈阵列由软式印刷电路板实现，初级线圈阵列由绕线线圈组实现。

本发明实施例提供的非接触式供电设备向受电设备供电的原理如下。

非接触式供电设备的主控制器向检测线圈阵列中的每一个线圈施加激励信号，检测线圈阵列中的每个线圈接收主控制器的激励信号，并感应受电设备的次级线圈反馈的能量；检波电路将检测线圈阵列感应的反馈能量放大，主控制器通过采样比较，确定受电设备的次级线圈的位置，受电设备的次级线圈的位置表示为检测线圈阵列中的一个或多个线圈的位置坐标，主控制器从存储器中读取与上述一个或多个线圈的位置坐标所对应的初级线圈阵列中的一个或多个线圈的位置坐标，并选通相应的一个或多个初级线圈，初级线圈阵列中的一个或多个初级线圈在被选通后发射特定频率的电磁场能量，受电设备的次级线圈通过电磁感应方式获取能量，进而实现了非接触式供电设备向受电设备的供电。

根据上述原理可以看出，本发明实施例提供的非接触式供电设备具有自动定位受电设备的功能，进而使得用户放置受电设备的自由度更高，使用更加便利。次级线圈定位功能由检测线圈阵列和主控制器配合工作实现，比现有定位技术更简便。初级线圈阵列根据检测线圈阵列和主控制器配合工作后的定位结果选通相应的初级线圈，间接实现了与次级线圈的对齐，避免了传动机构带来的噪音，大大降低了供电设备的厚度尺寸。

图6为本发明实施例中的一种非接触式供电方法的流程图。

参见图6，该非接触式供电方法包括：

步骤601，向检测线圈阵列中每一个线圈施加激励信号；其中，检测线圈阵列中的每个线圈接收激励信号，并感应受电设备的次级线圈反馈的能量。

步骤602，检测检测线圈阵列中的每一个线圈感应的能量，确定受电设备的次级线圈的位置；其中，受电设备的次级线圈的位置表示为检测线圈阵列中的一个或多个线圈的位置坐标。

步骤603，根据预先保存的初级线圈阵列中的各线圈的位置坐标与检测线圈阵列中的各线圈的位置坐标之间的对应关系，确定与所述检测线圈阵列中的一个或多个线圈的位置坐标对应的初级线圈阵列中的一个或多个线圈的位置坐标。

步骤604，根据所确定的初级线圈阵列中的一个或多个线圈的位置坐标，选通相应的一个或多个初级线圈为受电设备供电。

在本发明的一个实施例中，该非接触式供电方法还包括：将检测线圈阵列设置在紧靠非接触式供电设备的上壳的位置，将初级线圈阵列设置在检测线圈阵列的下方位置。

在本发明的一个实施例中，该非接触式供电方法还包括：在非接触式供电设备的所述初级线圈阵列的下方设置屏蔽材料。

该非接触式供电方法还包括：对检测线圈阵列中的每个线圈所感应的反馈能量进行放大，对放大的能量进行采样比较，确定受电设备的次级线圈的位置。

在本发明提供的非接触式供电方法的其它实施例中，检测线圈阵列由软式印刷电路板实现或由硬式印刷电路板等实现；初级线圈阵列由软式印刷电路板、硬式印刷电路板或绕线线圈组等实现。在本发明实一个施例提供的一种非接触式供电方法中，检测线圈阵列由软式印刷电路板实现，初级线圈阵列由绕线线圈组实现。

综上所述，本发明的技术方案具有以下优点：

1、由于检测线圈阵列可以感应次级线圈反馈的能量，主控制器可通过反馈的能量确定受电设备的位置，使得本发明的技术方案具有自动定位受电设备的功能，使得用户放置受电设备的自由度更高，使用更加便利，且实现方案比现有技术更简便。

2、由于初级线圈阵列根据检测线圈阵列和主控制器配合工作后的定位结果选通相应的初级线圈，间接实现了与次级线圈的对齐，避免了传动机构带来的噪音，大大降低了供电设备的厚度尺寸。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种非接触式供电设备，其特征在于，所述非接触式供电设备包括：存储器、主控制器、检波电路、检测线圈阵列和初级线圈阵列；存储器与主控制器相连；

检波电路连接于检测线圈阵列于主控制器之间，用于放大检测线圈阵列中每个线圈所感应的反馈能量；

主控制器与检测线圈阵列相连，并且主控制器通过电子开关控制初级线圈阵列中的一个或多个初级线圈的选通；

检测线圈阵列中的每个线圈用于接收主控制器的激励信号，并感应受电设备的次级线圈反馈的能量；

存储器，用于存储初级线圈阵列中的各线圈的位置坐标与检测线圈阵列中的各线圈的位置坐标之间的对应关系；

主控制器，用于向检测线圈阵列中每一个线圈施加激励信号，对检波电路放大的能量进行采样比较，确定受电设备的次级线圈的位置，受电设备的次级线圈的位置表示为检测线圈阵列中的一个或多个线圈的位置坐标；

所述主控制器从存储器中读取与所述一个或多个线圈的位置坐标所对应的初级线圈阵列中的一个或多个线圈的位置坐标，并选通相应的一个或多个初级线圈；

初级线圈阵列中的一个或多个初级线圈在被选通后向受电设备供电。

2.根据权利要求1所述的非接触式供电设备，其特征在于，所述非接触式供电设备包括上壳，所述检测线圈阵列紧靠所述非接触式供电设备的上壳，初级线圈阵列位于检测线圈阵列的下方。

3.根据权利要求1所述的非接触式供电设备，其特征在于，所述非接触式供电设备还包括屏蔽材料，该屏蔽材料位于所述初级线圈阵列的下方。

4.根据权利要求1所述的非接触式供电设备，其特征在于，所述检测线圈阵列由软式印刷电路板实现或由硬式印刷电路板实现；

所述初级线圈阵列由软式印刷电路板、硬式印刷电路板或绕线线圈组实现。

5.一种非接触式供电方法，其特征在于，该非接触式供电方法包括：

向检测线圈阵列中每一个线圈施加激励信号；其中，检测线圈阵列中的每个线圈接收激励信号，并感应受电设备的次级线圈反馈的能量；

检测检测线圈阵列中的每一个线圈感应的能量，确定受电设备的次级线圈的位置；其中，受电设备的次级线圈的位置表示为检测线圈阵列中的一个或多个线圈的位置坐标；

根据预先保存的初级线圈阵列中的各线圈的位置坐标与检测线圈阵列中的各线圈的位置坐标之间的对应关系，确定与所述检测线圈阵列中的一个或多个线圈的位置坐标对应的初级线圈阵列中的一个或多个线圈的位置坐标；

根据所确定的初级线圈阵列中的一个或多个线圈的位置坐标，选通相应的一个或多个初级线圈为受电设备供电；

其中，该方法进一步包括：对检测线圈阵列中的每个线圈所感应的反馈能量进行放大，对放大的能量进行采样比较，确定受电设备的次级线圈的位置。

6.根据权利要求5所述的非接触式供电方法，其特征在于，该方法还包括：

将检测线圈阵列设置在紧靠非接触式供电设备的上壳的位置，将初级线圈阵列设置在检测线圈阵列的下方位置。

7.根据权利要求5所述的非接触式供电方法，其特征在于，该方法还包括：

在非接触式供电设备的所述初级线圈阵列的下方设置屏蔽材料。

8.根据权利要求5所述的非接触式供电方法，其特征在于，

所述检测线圈阵列由软式印刷电路板实现或由硬式印刷电路板实现；所述初级线圈阵列由软式印刷电路板、硬式印刷电路板或绕线线圈组实现。