CN104124777A - 无线电能传输方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线电能传输方法及系统，该方法包括：无线电能接收器通过磁场耦合将从无线电能发射器接收到的磁能转化为高频交流电；无线电能接收器将上述高频交流电转化为电压为正弦单向脉冲电压的直流电；无线电能接收器将上述电压为正弦单向脉冲电压的直流电输给电器负载。该系统包括：无线电能接收器，该无线电能接收器包括：接收线圈，用于通过磁场耦合将从无线电能发射器接收到的磁能转化为高频交流电；整流滤波电路，用于将上述高频交流电转化为电压为正弦单向脉冲电压的直流电；电源总线接口，用于将上述电压为正弦单向脉冲电压的直流电输给电器负载。应用本发明，实现无线电能接收器在不同的厨房电器设备上的通用，达到降低设计成本的目的。

Description

无线电能传输方法及系统

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术领域，尤其涉及一种无线电能传输方法及系统。

背景技术

传统的电器设备通常采用电源线从插座取电，这种供电模式在使用过程中存在诸多安全隐患，例如在厨房等有水的场景中很容易导致使用者触电，并且随着电器设备数量的增加，大量的电器设备会导致电源线错综复杂，不便于使用。

针对上述问题，目前已经提出了一些应用于厨房电器设备的无线电能传输技术方案。通过在橱柜中安装一个发射端装置把电能转化为磁能进行电能的无线发射，在电器设备内部集成一个无线电能接收模块（又称无线电能接收器），通过将磁能转化为电能为厨房电器设备供电。这些方案虽然可以实现厨房电器设备的无线供电，但是存在很多弊端。比如，厨房电器设备五花八门、种类繁多，而目前的方案由于没有与厨房电器设备建立统一的通用标准化接口，只能针对每一种厨房电器设备进行无线电能接收模块的定制化设计，设计成本大大提高，浪费了大量的人力、物力和财力。无线电能接收模块的通用性差，也不利用无线电能传输技术在厨房电器设备中的大力推广。

发明内容

本发明目的在于提供一种无线电能传输方法及系统，通过通用标准化接口实现无线电能接收器在不同的厨房电器设备上的通用，达到降低设计成本，并利于无线电能传输技术在厨房电器设备中的大力推广的目的。

为实现本发明的目的本发明提供以下技术方案：

一种无线电能传输方法，包括：

无线电能接收器通过磁场耦合将从无线电能发射器接收到的磁能转化为高频交流电；

无线电能接收器将上述高频交流电转化为电压为正弦单向脉冲电压的直流电；

无线电能接收器将上述电压为正弦单向脉冲电压的直流电输给电器负载。

优选地，上述正弦单向脉冲电压的有效值为220V，频率为100Hz。

优选地，上述方法还包括：

无线电能接收器接收电器负载的工作状态信息；

无线电能接收器处理上述工作状态信息得到工作状态数据；

无线电能接收器根据上述工作状态数据发送无线信号给无线电能发射器，以使无线电能发射器根据上述无线信号对发射功率进行智能调整。

优选地，上述无线电能发射器根据上述无线信号对发射功率进行智能调整具体为：

无线电能发射器接收上述无线信号；

无线电能发射器根据上述无线信号识别上述电器负载的工作状态信息，并根据上述工作状态信息对发射功率进行智能调整。

优选地，无线电能接收器通过磁场耦合将从无线电能发射器接收到的磁能转化为高频交流电之前还包括：

无线电能发射器滤除输入的工频交流电中的高频干扰杂波；

无线电能发射器对滤除高频干扰杂波的工频交流电进行整流滤波得到直流电；

无线电能发射器将上述整流滤波得到的直流电逆变成交流电；

无线电能发射器将上述逆变成的交流电以磁能形式发射给无线电能接收器。

一种无线电能传输系统，包括：无线电能发射器和无线电能接收器；所述无线电能接收器包括：接收线圈、整流滤波电路和电源总线接口；

接收线圈，用于通过磁场耦合将从无线电能发射器接收到的磁能转化为高频交流电；

整流滤波电路，用于将上述高频交流电转化为电压为正弦单向脉冲电压的直流电；

电源总线接口，用于将上述电压为正弦单向脉冲电压的直流电输给电器负载。

优选地，上述正弦单向脉冲电压的有效值为220V，频率为100Hz。

优选地，上述无线电能接收器还包括：信号总线接口、接收端控制电路和信号无线发射电路；

信号总线接口为通用串口电路，包括数据线接口、电源线及地线；其中数据线接口，用于接收电器负载的工作状态信息；

接收端控制电路，用于处理上述工作状态信息得到工作状态数据；

信号无线发射电路，用于根据上述工作状态数据发送无线信号给无线电能发射器，以使无线电能发射器根据上述无线信号对发射功率进行智能调整。

优选地，无线电能发射器包括：信号无线接收电路和发射端控制电路；

信号无线接收电路，用于接收所述无线信号；

发射端控制电路，用于根据上述无线信号识别上述电器负载的工作状态信息，并根据上述工作状态信息对发射功率进行智能调整。

优选地，无线电能发射器还包括：EMI滤波电路、整流滤波电路、逆变电路和发射线圈；

EMI滤波电路，用于滤除输入的工频交流电中的高频干扰杂波；

整流滤波电路，用于对滤除高频干扰杂波的工频交流电进行整流滤波得到直流电；

逆变电路，用于将上述整流滤波得到的直流电逆变成交流电；

发射线圈，用于将上述逆变成的交流电以磁能形式发射给无线电能接收器。

由以上技术方案可以看出，本发明的有益效果为：将高频交流电转化为电压为正弦单向脉冲电压的直流电，直接输给电器负载，上述电压为正弦单向脉冲电压的直流电作为标准电能，由标准化的电源总线接口传输，实现无线电能接收器在不同的厨房电器设备上的通用。此外，标准化的信号总线接口接收电器负载的工作状态信息，经处理成为工作状态数据，据此发送无线信号，以使无线电能发射器根据上述无线信号对发射功率进行智能调整，实现无线电能接收器在不同功率的厨房电器设备上的通用。

附图说明

图1是本发明无线电能传输方法第一实施例的流程图；

图2是本发明无线电能传输方法第二实施例的流程图；

图3是本发明中对发射功率智能调整的方法一个实施例的流程图；

图4是本发明无线电能传输系统第一实施例中无线电能接收器的结构框图；

图5A是本发明无线电能传输系统第二实施例中无线电能发射器的结构框图；

图5B是本发明无线电能传输系统第二实施例中无线电能接收器的结构框图；

图6是本发明中正弦单向脉冲电压的波形图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

请参考图1，本发明无线电能传输方法第一实施例的流程包括：

步骤S101：无线电能接收器通过磁场耦合将从无线电能发射器接收到的磁能转化为高频交流电。

步骤S102：无线电能接收器将所述高频交流电转化为电压为正弦单向脉冲电压的直流电。

上述正弦单向脉冲电压的波形如图6所示，又称为麦当劳波。作为优选，上述正弦单向脉冲电压的有效值为220V，频率为100Hz。

步骤S103：无线电能接收器将所述电压为正弦单向脉冲电压的直流电输给电器负载。

通常有电源线的厨房电器设备都是采用市电（220V/50Hz交流点）来进行供电，而无线电能接收器接收过来的电能为高频交流电。如果采用传统有电源线的厨房电器设备的供电模式，就需要将高频交流电先转化为直流电，然后再逆变成市电，由于系统传输的功率太大，整流滤波电路及逆变电路体积就需要做得很大，且散热效果不好，很难将这些电路模块装配到厨房电器中。

本发明关键点之一在于采用正弦单向脉冲电压。将高频交流电转化为电压为正弦单向脉冲电压的直流电，直接输给电器负载，不需要逆变过程，这样可以大大减少接收端电路模块的体积，且系统散热性能大大提高，能满足大功率厨房电器设备的供电需求。上述电压为正弦单向脉冲电压的直流电作为标准电能，实现无线电能接收器在不同的厨房电器设备上的通用。上述电压为正弦单向脉冲电压的直流电对厨房电器负载的三种基本类型，即阻性负载、感性负载和混合型负载，都能适用。

为了更详尽的解释本发明的技术方案，请参考图2，本发明无线电能传输方法第二实施例的流程包括：

步骤S201：无线电能发射器滤除输入的工频交流电中的高频干扰杂波。

步骤S202：无线电能发射器对滤除高频干扰杂波的工频交流电进行整流滤波得到直流电。

步骤S203：无线电能发射器将所述整流滤波得到的直流电逆变成交流电。

步骤S204：无线电能发射器将所述逆变成的交流电以磁能形式发射给无线电能接收器。

步骤S205：无线电能接收器通过磁场耦合将从无线电能发射器接收到的磁能转化为高频交流电。

步骤S206：无线电能接收器将所述高频交流电转化为电压为正弦单向脉冲电压的直流电。

步骤S207：无线电能接收器将所述电压为正弦单向脉冲电压的直流电输给电器负载。

通过上述步骤即实现了无线电能发射器向无线电能接收器发射电能的目的。

本发明针对不同的电器负载及电器负载的不同工作状态，采取对无线电能发射器的发射功率进行智能调整的措施。

请参考图3，本发明中对发射功率智能调整的方法一个实施例的流程包括：

步骤S301：无线电能接收器接收电器负载的工作状态信息。

上述工作状态信息包括但不限于电器负载的电压、电流和功率信息。

步骤S302：无线电能接收器处理所述工作状态信息得到工作状态数据。

上述工作状态数据是由工作状态信息的模拟信号转换成的数字信号，便于传输。

步骤S303：无线电能接收器根据所述工作状态数据发送无线信号给所述无线电能发射器。

步骤S304：无线电能发射器接收所述无线信号。

步骤S305：无线电能发射器根据所述无线信号识别所述电器负载的工作状态信息，并根据所述工作状态信息对发射功率进行智能调整。

通过上述步骤，可以及时了解电器负载的工作状态，然后采取对发射功率进行智能调整的措施，一方面保护了电器负载的安全，免于受到高压等的影响而发生损坏；另一方面，通过对发射功率进行智能调整，避免不必要的电能消耗。

相应于本发明无线电能传输方法，本发明还提供无线电能传输系统。

请参考图4，本发明无线电能传输系统第一实施例中无线电能接收器包括：无线电能发射器（未示出）和无线电能接收器400。无线电能接收器400包括：接收线圈401、整流滤波电路402和电源总线接口403。

接收线圈401，用于通过磁场耦合将从无线电能发射器接收到的磁能转化为高频交流电；整流滤波电路402，用于将上述高频交流电转化为电压为正弦单向脉冲电压的直流电；电源总线接口403，用于将上述电压为正弦单向脉冲电压的直流电输给电器负载。其中电源总线接口403包括电源正极接口和电源负极接口。标准化的电源总线接口403传输标准化的电压为正弦单向脉冲电压的直流电，实现无线电能接收器在不同的厨房电器设备上的通用。

为了更详尽的解释本发明的无线电能传输系统，请参考图5A和图5B。

本发明无线电能传输系统第二实施例中无线电能发射器500A包括：

EMI滤波电路501，用于滤除输入的工频交流电中的高频干扰杂波；整流滤波电路502，用于对滤除高频干扰杂波的工频交流电进行整流滤波得到直流电；逆变电路503，用于将上述整流滤波得到的直流电逆变成交流电；发射线圈504，用于将上述逆变成的交流电以磁能形式发射给无线电能接收器。还包括：信号无线接收电路505，用于接收所述无线信号；发射端控制电路506，用于根据上述无线信号识别上述电器负载的工作状态信息，并根据上述工作状态信息对发射功率进行智能调整。

本发明无线电能传输系统第二实施例中无线电能接收器500B包括：

接收线圈507，用于通过磁场耦合将从无线电能发射器接收到的磁能转化为高频交流电；整流滤波电路508，用于将上述高频交流电转化为电压为正弦单向脉冲电压的直流电；电源总线接口509，用于将上述电压为正弦单向脉冲电压的直流电输给电器负载。其中电源总线接口509包括电源正极接口和电源负极接口。标准化的电源总线接口509传输标准化的电压为正弦单向脉冲电压的直流电，实现无线电能接收器在不同的厨房电器设备上的通用。还包括：信号总线接口510，它是通用串口电路，包括数据线接口、电源线及地线，其中数据线接口，用于接收电器负载的工作状态信息；接收端控制电路511，用于处理上述工作状态信息得到工作状态数据；信号无线发射电路512，用于根据上述工作状态数据发送无线信号给无线电能发射器，以使无线电能发射器根据上述无线信号对发射功率进行智能调整。

上述信号总线接口510参与的对发射功率进行智能调整的过程具体如下：无线电能接收器500B的信号总线接口510的数据线接口接收电器负载的工作状态信息（包括电压、电流和功率等信息），给接收端控制电路511；接收端控制电路511接收工作状态信息，并将其处理成为工作状态数据，传输给信号无线发射电路512；信号无线发射电路512根据上述工作状态数据发送无线信号给无线电能发射器500A的信号无线接收电路505；信号无线接收电路505接收上述无线信号给发射端控制电路506；发射端控制电路506根据上述无线信号识别上述电器负载的工作状态信息，并根据上述工作状态信息对发射功率进行智能调整。

由以上技术方案可以看出，标准化的电源总线接口509和标准化的信号总线接口510不但使无线电能传输系统向电器负载的供电模式标准化，实现无线电能接收器在不同厨房电器设备上的通用，还能实时地对发射功率进行智能调整，提高了无线电能传输技术的灵活性，降低设计成本，并利于无线电能传输技术在厨房电器设备中的大力推广的目的。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无线电能传输方法，其特征在于，包括：

无线电能接收器通过磁场耦合将从无线电能发射器接收到的磁能转化为高频交流电；

无线电能接收器将所述高频交流电转化为电压为正弦单向脉冲电压的直流电；

无线电能接收器将所述电压为正弦单向脉冲电压的直流电输给电器负载。

2.根据权利要求1所述的无线电能传输方法，其特征在于，所述正弦单向脉冲电压的有效值为220V，频率为100Hz。

3.根据权利要求1所述的无线电能传输方法，其特征在于，所述方法还包括：

无线电能接收器接收电器负载的工作状态信息；

无线电能接收器处理所述工作状态信息得到工作状态数据；

无线电能接收器根据所述工作状态数据发送无线信号给所述无线电能发射器，以使所述无线电能发射器根据所述无线信号对发射功率进行智能调整。

4.根据权利要求3所述的无线电能传输方法，其特征在于，所述无线电能发射器根据所述无线信号对发射功率进行智能调整具体为：

无线电能发射器接收所述无线信号；

无线电能发射器根据所述无线信号识别所述电器负载的工作状态信息，并根据所述工作状态信息对发射功率进行智能调整。

5.根据权利要求1所述的无线电能传输方法，其特征在于，无线电能接收器通过磁场耦合将从无线电能发射器接收到的磁能转化为高频交流电之前还包括：

无线电能发射器滤除输入的工频交流电中的高频干扰杂波；

无线电能发射器对滤除高频干扰杂波的工频交流电进行整流滤波得到直流电；

无线电能发射器将所述整流滤波得到的直流电逆变成交流电；

无线电能发射器将所述逆变成的交流电以磁能形式发射给无线电能接收器。

6.一种无线电能传输系统，其特征在于，包括：无线电能发射器和无线电能接收器；所述无线电能接收器包括：接收线圈、整流滤波电路和电源总线接口；

所述接收线圈，用于通过磁场耦合将从无线电能发射器接收到的磁能转化为高频交流电；

所述整流滤波电路，用于将所述高频交流电转化为电压为正弦单向脉冲电压的直流电；

所述电源总线接口，用于将所述电压为正弦单向脉冲电压的直流电输给电器负载。

7.根据权利要求6所述的无线电能传输系统，其特征在于，所述正弦单向脉冲电压的有效值为220V，频率为100Hz。

8.根据权利要求6所述的无线电能传输系统，其特征在于，所述无线电能接收器还包括：信号总线接口、接收端控制电路和信号无线发射电路；

所述信号总线接口为通用串口电路，包括数据线接口、电源线及地线；所述数据线接口，用于接收电器负载的工作状态信息；

所述接收端控制电路，用于处理所述工作状态信息得到工作状态数据；

所述信号无线发射电路，用于根据所述工作状态数据发送无线信号给所述无线电能发射器，以使所述无线电能发射器根据所述无线信号对发射功率进行智能调整。

9.根据权利要求8所述的无线电能传输系统，其特征在于，所述无线电能发射器包括：信号无线接收电路和发射端控制电路；

所述信号无线接收电路，用于接收所述无线信号；

所述发射端控制电路，用于根据所述无线信号识别所述电器负载的工作状态信息，并根据所述工作状态信息对发射功率进行智能调整。

10.根据权利要求6所述的无线电能传输系统，其特征在于，所述无线电能发射器还包括：EMI滤波电路、整流滤波电路、逆变电路和发射线圈；

所述EMI滤波电路，用于滤除输入的工频交流电中的高频干扰杂波；

所述整流滤波电路，用于对滤除高频干扰杂波的工频交流电进行整流滤波得到直流电；

所述逆变电路，用于将所述整流滤波得到的直流电逆变成交流电；

所述发射线圈，用于将所述逆变成的交流电以磁能形式发射给无线电能接收器。