CN104426245A - 无线供电方法、供电装置及供电系统 - Google Patents

无线供电方法、供电装置及供电系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种无线供电方法、供电装置及供电系统，其中方法包括：检测无线供电装置的工作区域内是否有用电设备，工作区域内包括多个尺寸不同呈同心排列的发射线圈；如果有，则建立所述无线供电装置与所述用电设备的通信连接，获取所述用电设备的功率信息，并根据所述功率信息选择导通所述工作区域内相应的发射线圈与所述用电设备的接收线圈之间的电力传输；提高发射线圈和接收线圈的耦合性，进而提高供电效率。

Description

无线供电方法、供电装置及供电系统
技术领域
本发明涉及无线供电技术领域，尤其涉及一种无线供电方法、供电装置及供电系统。
背景技术
无线供电技术通过无线供电装置和用电设备内分别设置对应的电磁发射线圈和电磁接收线圈来实现能量的无线传输，但不同的用电设备的功率不同、尺寸不同，因此接收线圈的尺寸大小也不同，目前的无线供电装置的发射线圈是固定的单线圈结构，当用电设备内的接收线圈尺寸小于发射线圈时，由于发射线圈的有效工作区域较大，接收线圈不能完全覆盖，导致电磁泄漏，未覆盖的区域如果放置金属异物时，会因电磁泄漏引起的涡流损耗而发烫，存在一定的安全隐患；此外，发射线圈和接收线圈的耦合性较差，能量传输效率低。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本发明提供一种无线供电方法、供电装置及供电系统，能够有效地提高供电效率。
本发明提供一种无线供电方法，包括：
检测无线供电装置的工作区域内是否有用电设备，所述工作区域内包括多个尺寸不同呈同心排列的发射线圈；
如果有，则建立所述无线供电装置与所述用电设备的通信连接，获取所述用电设备的功率信息，并根据所述功率信息选择导通所述工作区域内相应的发射线圈与所述用电设备的接收线圈之间的电力传输。
本发明还提供一种无线供电装置，包括：
由多个尺寸不同呈同心排列的发射线圈形成的工作区域；
控制装置，用于控制检测所述工作区域内是否有用电设备，当所述工作区域内有用电设备时控制建立与所述用电设备的通信连接，控制获取所述用电设备的功率信息，并根据所述功率信息选择导通所述工作区域内相应的发射线圈与所述用电设备的接收线圈之间的电力传输。
另一方面，本发明还提供一种供电系统，包括上述的无线供电装置，还包括用电设备，所述用电设备设有接收线圈，用于与发射线圈耦合进行电力传输。
本发明提供的无线供电方法、供电装置及供电系统，可根据用电设备的功率信息选择合适的发射线圈进行电力传输，提高发射线圈和接收线圈的耦合性，进而提高供电效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的无线供电方法一种实施例的流程图。
图2为本发明提供的无线供电方法一种应用场景中发射线圈的结构示意图。
图3为本发明提供的无线供电方法一种应用场景中发射线圈控制电路图。
图4为本发明提供的无线供电装置一种实施例的结构示意图。
图5为本发明提供的无线供电系统一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
参考图1，本实施例提供一种无线供电方法，包括：
步骤S101，检测无线供电装置的工作区域内是否有用电设备；
所述工作区域内包括多个尺寸不同呈同心排列的发射线圈；
步骤S102，如果有，则建立所述无线供电设备与所述用电设备的通信连接，获取所述用电设备的功率信息，并根据所述功率信息选择导通所述工作区域内相应的发射线圈与所述用电设备的接收线圈之间的电力传输。
对于检测到工作区域内没有用电设备的控制处理方式，本实施例对此不进行限制，例如一种可选的实施方式：继续检测工作区域内是否有用电设备。
本实施例提供的无线充电方法，可根据用电设备的功率信息选择合适的发射线圈进行电力传输，提高发射线圈和接收线圈的耦合性，进而提高供电效率。
作为一种可选的实施方式，检测无线供电装置的工作区域内是否有用电设备，包括：
通过巨磁电阻传感器检测工作区域周围的磁场变化，根据检测结果确定所述工作区域内是否有用电设备。
巨磁电阻（GMR，Giant Magneto Resistive）效应是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在显著变化的现象。
巨磁电阻传感器是根据巨磁电阻效应制成的传感器，用电设备内部设有接收线圈，接收线圈和工作区域内的发射线圈均为电磁线圈，当工作区域内有用电设备时，接收线圈和发射线圈接触，必定使发射线圈周围的磁场发生变化，巨磁电阻传感器的电阻率也相应的产生变化，根据电阻率的变化情况，即可检测出工作区域内是否有用电设备。
通过巨磁电阻传感器检测工作区域内是否有用电设备，检测方法简单，准确性高。
进一步地，建立无线供电装置与用电设备的通信连接，包括：
对处于待机状态的所述无线供电装置按照多个发射线圈的预设组合方式，依次为每个组合方式对应的发射线圈通电预设时长，使所述用电设备的信号发射端进入工作状态，以建立与所述用电设备的信号发射端的通信连接。
检测到工作区域内有用电设备之后，依次按照多个发射线圈的预设组合方式，为每个组合方式下的发射线圈通电预设时长，预设时长优选为20秒，唤醒用电设备，为用电设备供电以使用电设备的信号发射端进入工作状态，信号发射端在工作状态下可与之进行通信。
预设组合方式包括但不限于：单个发射线圈，或多个发射线圈串联。
考虑到不同的用电设备内的接收线圈尺寸大小和功率都不尽相同，如果接线线圈的尺寸大于发射线圈超过一定范围，是无法唤醒用电设备的，因此按照预设的组合方式，首先为尺寸最小的单个发射线圈通电，再为串联的多个不同尺寸的发射线圈供电，这样无论用电设备的接收线圈尺寸如何，都能够唤醒用电设备，保证用电设备的信号发射端进入工作状态。
当建立起与用电设备的通信连接后，用电设备的信号发送端发送功率信息，当接收到该功率信息后，根据该功率信息选择相应的发射线圈进行电力传输。
作为一种可选的实施方式，该信息包括：用电设备的功率等级。
当接收到用电设备的功率等级后，根据预先建立的功率等级与发射线圈尺寸的映射关系，选择与该功率等级尺寸相适配的至少一个发射线圈进行电力传输。
具体地，选择导通所述工作区域内与所述功率等级尺寸相适配的至少一个发射线圈与所述接收线圈之间的电力传输，包括：
选择导通所述工作区域内与所述功率等级尺寸相适配的单个发射线圈与所述接收线圈的电力传输；或，
选择导通所述工作区域内与所述功率等级尺寸相适配的发射线圈串联组合与所述接收线圈之间的电力传输。
一般地，发射线圈的尺寸与其功率呈比例关系，发射线圈的尺寸越大，则功率也越大，建立功率等级与发射线圈尺寸的映射关系，根据接收到的功率等级选择与之相适配的发射线圈，若用电设备的功率等级较小，则可选择尺寸较小的发射线圈，若用电设备的功率等级较大，则可选择较小线圈和大线圈串联组合，为选择的发射线圈通电，使发射线圈和接收线圈进行电磁感应传递能量，用电设备可进入正常的工作状态。
本实施例提供的无线供电方法，可根据用电设备的功率信息选择合适的发射线圈进行电力传输，兼容不同功率等级的用电设备，能量传输效率高，避免因发射线圈和接收线圈的不匹配产生的安全隐患，可靠性和安全性较高。
以下通过具体的应用场景对本实施例提供的无线供电方法作进一步阐述。
在该应用场景中用电设备为厨房电器。
一般地，厨房电器按照功率和尺寸可以分为三大类：A类：功率约为200W，接收线圈的直径约为8-12cm，如手动搅拌机、果蔬原汁机等；B类：功率约为800W，接收线圈的直径约为13-17cm，如搅拌机、咖啡机、面包机等；C类：功率约为2.5KW，接收线圈直径约为18-24cm，如电饭煲、热水壶、智能炊具等。
如图2所示，无线供电装置的工作区域上设有多个尺寸不同呈同心排列的发射线圈，作为一种可选的实施方式，在该应用场景中，采用两个发射线圈，分别为第一发射线圈L1和设置在第一发射线圈L2外部与第一发射线圈L1同心的第二发射线圈L2，第一发射线圈L1的外径约为14cm，第二发射线圈L2的外径约为20cm。
通过巨磁电阻传感器检测发射线圈周围的磁场变化，根据检测结果确定该工作区域内是否有厨房电器，当检测到有厨房电器时，为第一发射线圈L1通电预设时长，预设时长优选为20秒，达到预设时长后为第一发射线圈L1和第二发射线圈L2通电预设时长，即第一发射线圈L1和第二发射线圈L2串联工作，在此过程中唤醒厨房电器，使厨房电器中的信号发射端进入工作状态，使信号发送端与无线供电装置中的信号接收端建立通信连接，信号发送端将厨房电器自身的功率信息发送给中的信号接收端。
无线供电装置接收到功率信息后，根据功率等级与发射线圈尺寸的映射关系，选择与该功率等级相适配的发射线圈，如果功率等级表征是百瓦级，即为A类厨房电器或B类厨房电器，为第一发射线圈L1供电，由于第一发射线圈L1和A类厨房电器或B类厨房电器中的接收线圈相匹配，因此能够达到最优的能量传出效率；如果功率信息表征是千瓦级，即为C类厨房电器，则为第一发射线圈L1和第二发射线圈L2供电，即第一发射线圈L1和第二发射线圈L2串联工作，以使输出的功率与C类厨房电器的功率相匹配。
参考图3，图3为发射线圈控制电路图，控制装置包括直流电源模块、逆变模块以及切换开关，直流电源模块输出的直流电Udc通过逆变模块转换为交流电，第一开关管S1，第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4组成逆变模块，第一发射线圈和第二发射线圈与第二电容组成第一谐振电路，第一发射线圈和第一电容组成第二谐振电路，切换开关SW控制选择为相应的发射线圈供电，以控制发射线圈发射不同功率等级的能量，当厨房电器属于A类或B类时，切换开关SW置于“0”端，第一发射线圈L1工作；当厨房电器属于C类时，切换开关SW置于“1”端，第一发射线圈L1和第二发射线圈L2串联工作，发射更高功率等级的能量。
此外，还可以进一步延伸为三线圈结构或者更多线圈的结构，可兼容更多功率等级的用电设备，满足为更多用电设备供电的需求。
实施例二
参考图4，本实施例提供一种无线供电装置，包括：
由多个尺寸不同呈同心排列的发射线圈形成的工作区域201；
控制装置202，用于控制检测所述工作区域内是否有用电设备，当所述工作区域内有用电设备时控制建立与所述用电设备的通信连接，控制获取所述用电设备的功率信息，并根据所述功率信息选择导通所述工作区域内相应的发射线圈与所述用电设备的接收线圈之间的电力传输。
作为一种可选的实施方式，本实施例提供的无线供电装置还包括巨磁电阻传感器203，用于检测工作区域内是否有用电设备；用电设备内部设有接收线圈，由于接收线圈和工作区域内的发射线圈均为电磁线圈，当工作区域内有用电设备时，接收线圈和发射线圈接触，必定使发射线圈周围的磁场发生变化，巨磁电阻传感器检测工作区域周围的磁场变化，磁场发生变化时相应的巨磁电阻传感器203的电阻率也相应的产生变化，控制装置202根据电阻率的变化情况，即可确定出工作区域内是否有用电设备。
通过巨磁电阻传感器检测工作区域内是否有用电设备，检测方法简单，准确性高。
进一步地，无线供电装置还包括信号接收端204，用于接收用电设备的信号发射端发送的信息。
当控制装置202确定工作区域201内有用电设备时，对处于待机状态的所述无线供电装置按照多个发射线圈的预设组合方式，依次为每个组合方式对应的发射线圈通电预设时长，使用电设备的信号发射端进入工作状态，以建立信号接收端204与所述用电设备的信号发射端的通信连接。
检测到工作区域内有用电设备之后，依次按照多个发射线圈的预设组合方式，为每个组合方式下的发射线圈通电预设时长，预设时长优选为20秒，唤醒用电设备，为用电设备供电以使用电设备的信号发射端进入工作状态，信号发射端在工作状态下可与之进行通信。
预设组合方式包括但不限于：单个发射线圈，或多个发射线圈串联。
考虑到不同的用电设备内的接收线圈尺寸大小和功率都不尽相同，如果接线线圈的尺寸大于发射线圈超过一定范围，是无法唤醒用电设备的，因此按照预设的组合方式，首先为尺寸最小的单个发射线圈通电，再为串联的多个不同尺寸的发射线圈供电，这样无论用电设备的接收线圈尺寸如何，都能够唤醒用电设备，保证用电设备的信号发射端204进入工作状态。
当建立起与用电设备的通信连接后，用电设备的信号发送端发送功率信息，当信号接收端204接收到该功率信息后，根据该功率信息选择相应的发射线圈进行电力传输。
作为一种可选的实施方式，该信息包括用电设备的功率等级。
控制装置202还用于控制信号接收端204接收用电设备的功率等级，根据预先建立的功率等级与发射线圈尺寸的映射关系，选择与该功率等级尺寸相适配的至少一个发射线圈进行电力传输。
具体地，选择导通所述工作区域内与所述功率等级尺寸相适配的至少一个发射线圈与所述接收线圈之间的电力传输，包括：
选择导通所述工作区域内与所述功率等级尺寸相适配的单个发射线圈与所述接收线圈的电力传输；或，
选择导通所述工作区域内与所述功率等级尺寸相适配的发射线圈串联组合与所述接收线圈之间的电力传输。
一般地，发射线圈的尺寸与其功率呈比例关系，发射线圈的尺寸越大，则功率也越大，建立功率信息与发射线圈尺寸的映射关系，根据接收到的功率信息选择与之相适配的发射线圈，若用电设备的功率较小，则可选择尺寸较小的发射线圈，若用电设备的功率较大，则可选择较小线圈和大线圈串联组合，为选择的发射线圈通电，使发射线圈和接收线圈进行电磁感应传递能量，用电设备可进入正常的工作状态。
具体的应用场景和控制装置的电路图请参考无线供电方法实施例，在此不在赘述。
本实施例提供的无线供电装置，可根据用电设备的信息选择合适的发射线圈进行电力传输，兼容不同功率等级的用电设备，能量传输效率高，避免因发射线圈和接收线圈的不匹配产生的安全隐患，可靠性和安全性较高，结构简单，实用性强。
实施例三
参考图5，本实施例提供一种无线供电系统，包括：
无线供电装置301以及用电设备302，用电设备302设有接收线圈，用于与无线供电装置301中的发射线圈耦合进行电力传输。
无线供电装置301的结构和原理请参考实施例二，在此不再赘述。
用电设备301内还设置有信号发送端303，用于与无线供电装置301中的信号接收端进行通信，将信息发送给信号接收端，该信息包括用电设备自身的功率信息。
本实施例提供的无线供电系统，可根据用电设备的信息选择合适的发射线圈进行电力传输，兼容不同功率等级的用电设备，能量传输效率高，避免因发射线圈和接收线圈的不匹配产生的安全隐患，可靠性和安全性较高，结构简单，实用性强。
在本发明上述各实施例中，实施例的序号仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，简称RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的装置和方法等实施例中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (12)

1.一种无线供电方法，其特征在于，包括：
检测无线供电装置的工作区域内是否有用电设备，所述工作区域内包括多个尺寸不同呈同心排列的发射线圈；
如果有，则建立所述无线供电装置与所述用电设备的通信连接，获取所述用电设备的功率信息，并根据所述功率信息选择导通所述工作区域内相应的发射线圈与所述用电设备的接收线圈之间的电力传输。
2.根据权利要求1所述的无线供电方法，其特征在于，检测所述工作区域内是否有用电设备，包括：
通过巨磁电阻传感器检测所述工作区域周围的磁场变化，根据检测结果确定所述工作区域内是否有用电设备。
3.根据权利要求1所述的无线供电方法，其特征在于，建立所述无线供电装置与所述用电设备的通信连接，包括：
对处于待机状态的所述无线供电装置按照多个发射线圈的预设组合方式，依次为每个组合方式对应的发射线圈通电预设时长，使所述用电设备的信号发射端进入工作状态，以建立与所述用电设备的信号发射端的通信连接。
4.根据权利要求1所述的无线供电方法，其特征在于，所述功率信息包括用电设备的功率等级；获取所述用电设备的功率信息并根据所述功率信息选择导通所述工作区域内相应的发射线圈与所述用电设备的接收线圈之间的电力传输，包括：获取所述用电设备的功率等级，根据预先建立的功率等级与发射线圈尺寸的映射关系，选择导通所述工作区域内与所述功率等级尺寸相适配的至少一个发射线圈与所述接收线圈之间的电力传输。
5.根据权利要求4所述的无线供电方法，其特征在于，选择导通所述工作区域内与所述功率等级尺寸相适配的至少一个发射线圈与所述接收线圈之间的电力传输，包括：
选择导通所述工作区域内与所述功率等级尺寸相适配的单个发射线圈与所述接收线圈的电力传输；或，
选择导通所述工作区域内与所述功率等级尺寸相适配的发射线圈串联组合与所述接收线圈之间的电力传输。
6.一种无线供电装置，其特征在于，包括：
由多个尺寸不同呈同心排列的发射线圈形成的工作区域；
控制装置，用于控制检测所述工作区域内是否有用电设备，当所述工作区域内有用电设备时控制建立与所述用电设备的通信连接，控制获取所述用电设备的功率信息，并根据所述功率信息选择导通所述工作区域内相应的发射线圈与所述用电设备的接收线圈之间的电力传输。
7.根据权利要求6所述的无线供电装置，其特征在于，所述无线供电装置还包括巨磁电阻传感器，用于检测所述工作区域周围的磁场变化；所述控制装置根据检测结果确定所述工作区域内是否有用电设备。
8.根据权利要求6所述的无线供电装置，其特征在于，所述无线供电装置还包括信号接收端，用于接收所述用电设备的信号发射端发送的功率信息；所述控制装置还用于控制对处于待机状态的所述无线供电装置按照多个发射线圈的预设组合方式，依次为每个组合方式对应的发射线圈通电预设时长，使所述用电设备的信号发射端进入工作状态，以建立与所述用电设备的信号发射端的通信连接。
9.根据权利要求6所述的无线供电装置，其特征在于，所述功率信息包括用电设备的功率等级，所述控制装置还用于控制获取所述用电设备的功率等级，根据预先建立的功率等级与发射线圈尺寸的映射关系，选择导通所述工作区域内与所述功率等级尺寸相适配的至少一个发射线圈与所述接收线圈之间的电力传输。
10.根据权利要求9所述的无线供电装置，其特征在于，所述控制装置包括直流电源模块、逆变模块以及切换开关，所述逆变模块用于将直流电源模块输出的直流电转换为交流电，所述切换开关的各个端子分别与所述多个发射线圈连接，所述切换开关用于选通单个发射线圈与所述接收线圈的电力传输；或，用于选通发射线圈串联组合与所述接收线圈之间的电力传输。
11.一种无线供电系统，其特征在于，包括如权利要求6-10任一所述的无线供电装置，还包括用电设备，所述用电设备设有接收线圈，用于与发射线圈耦合进行电力传输。
12.根据权利要求11所述的无线供电系统，其特征在于，所述用电设备还包括信号发射端，用于将所述信息发送给所述无线供电装置。
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