CN103066708A - 单片机控制原边三层阵列的非接触式电能传输装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单片机控制原边三层阵列的非接触式电能传输装置及方法。它包括副边接收装置、原边封装装置、电源、负载；原边封装装置内设有原边三层线圈阵列、AD电压采样电路、多选一选择器、单片机控制电路、原边三层线圈驱动电路；副边接收装置内设有副边接收线圈、整流电路、电压调整电路；原边封装装置和电源相连；所述的副边接收装置设在负载内或与负载相连。原边发射线圈阵列采用三层的交叠结构，使得原边发射线圈阵列上方产生的磁场均匀。单片机控制电路将采样得到的原边三层线圈电压与设定电压比较，选择性导通有副边接受线圈的原边发射线圈，使得能量传输效率更高。

Description

单片机控制原边三层阵列的非接触式电能传输装置及方法

技术领域

本发明涉及非接触电能传输系统；尤其涉及一种单片机控制原边三层阵列的非接触式电能传输装置及方法。

背景技术

 非接触的电能传输通常可以通过几种途径实现，其各自利用的原理有所不同。一种方式是利用电磁感应原理传递能量；第二种方式利用电磁波传递能量；第三种方式利用电磁共振。利用电磁共振的非接触的电能传输往往存在原边线圈表面磁场不均匀，且存在原边线圈传输能量全开全闭而造成的能源浪费现象。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种单片机控制原边三层阵列的非接触式电能传输装置及方法。

一种单片机控制原边三层阵列的非接触式电能传输装置，包括副边接收装置、原边封装装置、电源、负载；原边封装装置内设有原边三层线圈阵列、AD电压采样电路、多选一选择器、单片机控制电路、原边发射线圈驱动电路；副边接收装置内设有副边接收线圈、整流电路、电压调整电路；原边封装装置和电源相连，副边接收装置和原边封装装置非接触或叠加放置；所述的副边接收装置设在负载内或与负载相连。

所述的装置的电能传输方法，所述的原边封装装置的AD电压采样电路对原边三层线圈阵列上的各个原边发射线圈的电压信号进行采样，将采样结果输入多选一选择器，多选一选择器每一时刻只传送一个原边发射线圈的电压给单片机控制电路，单片机控制电路将采样结果与设定电压进行比较，若副边接收线圈不在原边发射线圈的感应范围内，采样结果大于设定电压，则不通过所述的原边发射线圈驱动电路驱动相应的原边发射线圈；若副边接收线圈在原边发射线圈的感应范围内，采样结果小于设定电压，则通过所述的原边发射线圈驱动电路驱动相应的原边发射线圈，副边接收线圈将接收到电能输出到负载。

本发明的有益效果是：将传统的非接触式电能传输装置中的单个或单层的原边发射线圈改进成了三层排布的原边发射线圈阵列，使得原边线圈上方的磁场更加的均匀；同时通过AD电压采样电路、多选一选择器来对原边三层线圈上的电压进行采样，通过单片机控制电路对采样结果与设定值进行比较，来选择性导通原边三层线圈阵列中的线圈，使得能量传输更加高效。　

附图说明

图1为单片机控制原边三层阵列的非接触式电能传输装置的结构示意图； 

图2为单片机控制原边三层阵列的非接触式电能传输装置的剖面示意图；

图3 为原边发射线圈阵列三层排布的结构示意图；

图4 为实际测得原边发射线圈空载时线圈电压和有载时线圈电压电压的曲线图；

图5为本发明的一个示例性实施方式的非接触式电能传输示意图； 图6 为本发明的一个示例性实施方式的非接触电能传输的流程图；图7 为本发明的一个示例性原边三层线圈导通示意图。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。描述之前，应该理解本说明书和所附权利要求中使用的术语不应该被解释为限于一般的字典的意义，而应该在允许发明人为进行最佳解释而适当定义术语的原则下，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念来进行解释。因此，这里提出的描述仅是出于示例目的的优选实施例，并不是要限制本发明的范围，所以应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以对其作出其他等同或变型。

一种单片机控制原边三层阵列的非接触式电能传输装置，包括副边接收装置、原边封装装置、电源、负载；原边封装装置内设有原边三层线圈阵列、AD电压采样电路、多选一选择器、单片机控制电路、原边发射线圈驱动电路；副边接收装置内设有副边接收线圈、整流电路、电压调整电路；原边封装装置和电源相连，副边接收装置和原边封装装置非接触或叠加放置；所述的副边接收装置设在负载内或与负载相连。

所述的装置的电能传输方法，所述的原边封装装置的AD电压采样电路对原边三层线圈阵列上的各个原边发射线圈的电压信号进行采样，将采样结果输入多选一选择器，多选一选择器每一时刻只传送一个原边发射线圈的电压给单片机控制电路，单片机控制电路将采样结果与设定电压进行比较，若副边接收线圈不在原边发射线圈的感应范围内，采样结果大于设定电压，则不通过所述的原边发射线圈驱动电路驱动相应的原边发射线圈；若副边接收线圈在原边发射线圈的感应范围内，采样结果小于设定电压，则通过所述的原边发射线圈驱动电路驱动相应的原边发射线圈，副边接收线圈将接收到电能输出到负载。   图1是单片机控制原边三层阵列的非接触式电能传输装置的结构示意图。如图中所描述的，非接触电能传输系统包括外部电源3用于给原边电路提供能量，和原边封装装置2，内部有原边发射线圈驱动电路、AD电压采样电路、多选一选择器和单片机控制电路等，和副边接收装置1，内部有副边整流电路和电压调整电路等，同时副边接收装置中有接受线圈4，副边接收装置是直接安装在用电装置内部，以保证副边接收线圈以非接触从原边发射线圈处接收到能量，供负载使用。

图2为单片机控制原边三层阵列的非接触式电能传输装置的剖面示意图。图中所示原边三层线圈阵列5为三层。

图3 为原边三层线圈阵列三层排布的结构示意图。在一层原边发射线圈阵列的基础上，将第二层原边发射线圈阵列叠放在第一层原边发射线圈阵列上，使得第二层原边发射线圈阵列的磁场最强区域与第一层原边发射线圈阵列的磁场最弱区域重合，再在两层原边发射线圈阵列的基础上，再叠放第三层原边发射线圈阵列，使得第三层原边发射线圈阵列的磁场最强区域与第一、二层原边发射线圈阵列叠加的磁场最弱区域重合，这样就使得，三层的原边发射线圈上方的磁场分布比一层、两层的原边发射线圈上方的磁场分布更加的均匀。

图4 为实际测得原边发射线圈空载时线圈电压和有载时线圈电压电压的曲线图。通过实际测得的曲线可知，当原边发射线圈有对应的副边接受线圈时，原边发射线圈上的电压比原边发射线圈没有相对应的副边接受线圈时小。所以，可以通过AD采样电路采样对电压信号进行采样，然后将采样结果通过多选一选择器分时送入单片机，单片机控制电路对采样的结果进行分析，当电压小于临界值时，判断为原边发射线圈有对应的负载，则单片机输出相应的信号给驱动使其驱动相应的原边发射线圈。使其导通。反之，则发出信号不驱动原边的发射线圈。

 图5为本发明的一个示例性实施方式的非接触式电能传输示意图。首先，在刚开始上电时，通过单片机驱动所有原边发射线圈，接着通过AD采样电路采样分别对原边发射线圈上的电压信号进行采样，然后将采样结果输入多选一选择器，多选一选择器每一时刻只传送一个原边发射线圈的电压给单片机控制电路，单片机将原边发射线圈上的电压与设定电压比较，弱若大于设定电压，则不驱动相应的原边发射线圈，若小于设定电压，驱动相应的原边发射线圈。同时，可以实时的对原边三层线圈上的电压进行监测，若发生变化，则重新与设定值比较，判断是否开启相应的原边发射线圈的驱动电路。

 图6 为本发明的一个示例性原边三层线圈导通示意图。工作的过程为，通过AD采样电路对原边发射线圈上的电压信号进行采样，然后将采样结果输入多选一选择器，多选一选择器每一时刻只传送一个原边发射线圈的电压给单片机控制电路，单片机将原边发射线圈上的电压与设定电压比较，若大于设定电压，则不驱动相应的原边发射线圈，若小于设定电压，驱动相应的原边发射线圈。如无变化，则继续进行监视。

图7 为本发明的一个示例性原边三层线圈导通示意图。当副边接收线圈5在原边三层线圈阵列4的如图7所示的位置时，单片机控制电路会选择性导通如图中阴影所涉及的原边发射线圈，使得只有感应到副边接收线圈的原边发射线圈才被导通，使得能量更加高效的利用。

Claims (2)

1.单片机控制原边三层阵列的非接触式电能传输装置，其特征在于：它包括副边接收装置（1）、原边封装装置（2）、电源（3）、负载；原边封装装置（2）内设有原边三层线圈阵列（5）、AD电压采样电路、多选一选择器、单片机控制电路、原边发射线圈驱动电路；副边接收装置（1）内设有副边接收线圈（4）、整流电路、电压调整电路；原边封装装置（2）和电源（3）相连，副边接收装置（1）和原边封装装置（2）非接触或叠加放置；所述的副边接收装置（1）设在负载内或与负载相连。

2.一种如权利要求1所述的装置的电能传输方法，其特征在于，所述的原边封装装置（2）的AD电压采样电路对原边三层线圈阵列（5）上的各个原边发射线圈的电压信号进行采样，将采样结果输入多选一选择器，多选一选择器每一时刻只传送一个原边发射线圈的电压给单片机控制电路，单片机控制电路将采样结果与设定电压进行比较，若副边接收线圈（4）不在原边发射线圈的感应范围内，采样结果大于设定电压，则不通过所述的原边发射线圈驱动电路驱动相应的原边发射线圈；若副边接收线圈（4）在原边发射线圈的感应范围内，采样结果小于设定电压，则通过所述的原边发射线圈驱动电路驱动相应的原边发射线圈，副边接收线圈（4）将接收到电能输出到负载。

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