CN104716749A - 分布式网格无线供电系统及与其配合的负载端 - Google Patents

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秦斌
刘登科
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially

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Abstract

本发明公开了一种分布式网格无线供电系统及与其配合的负载端，包括主控制器及至少两个用于向负载端供电的供电端，所述主控制器包括第一控制器、第一无线通讯模块及定位模块，所述定位模块及第一无线通讯模块均与所述第一控制器信号连接，各所述供电端包括发射线圈及第二无线通讯模块，所述第一无线通讯模块与第二无线通讯模块无线通讯，所述定位模块实时定位所述负载端的位置，所述第一控制器选择与所述负载端最近的供电端并与其无线通讯，并由所述供电端的发射线圈向所述负载端无线供电。由于设置至少两个供电端，并能够实时定位负载端的位置，在负载端移动的情况下，仍能够选择出最佳的供电端，实现对负载端的有效充电，保证充电效率。

Description

分布式网格无线供电系统及与其配合的负载端
技术领域
本发明是关于一种无线供电系统。
背景技术
无线供电(充电)技术最近几年取得了较快的发展和长足的进步，该充电技术在一定程度上提高了用户的体验，但仍然无法满足人们的要求。这主要表现在，虽然负载端与供电端没有直接接触，但是系统仍然要求负载端与供电端的相对位置不变，否则，会极大的影响充电效率。
发明内容
本发明提供一种能够保证充电效率的分布式网格无线供电系统及与其配合的负载端。
本发明提供一种分布式网格无线供电系统，包括主控制器及至少两个用于向负载端供电的供电端，所述主控制器包括第一控制器、第一无线通讯模块及定位模块，所述定位模块及第一无线通讯模块均与所述第一控制器信号连接，各所述供电端包括发射线圈及第二无线通讯模块，所述第一无线通讯模块与第二无线通讯模块无线通讯，所述定位模块实时定位所述负载端的位置，所述第一控制器选择与所述负载端最近的供电端并与其无线通讯，并由所述供电端的发射线圈向所述负载端无线供电。
所述供电端还包括调频电源及第一调谐模块，所述第二无线通讯模块与所述调频电源、第一调谐模块均信号连接，所述调频电源、第一调谐模块及发射线圈顺次信号连接。
负载端移动时，定位模块实时对其定位，第一控制器实时选择与该负载端位置最近的供电端。主控制器和选择的供电端、负载端建立无线通讯后，主控制器通过第一无线通讯模块通知供电端调频调谐和通知负载端调谐，使负载端能够最大化的接收从供电端传送的电能。
调频电源能够进行调频，使系统能够工作在理想的谐振频率处。第一调谐模块能够按照负载端最佳本征频率调谐自身回路，并能调整发射线圈的转向。
所述供电端呈网格分布，即供电端数量较多时，可以成排成列设置而呈网格状。
一种与所述分布式网格无线供电系统配合的负载端，包括第二控制器、第二调谐模块、第三无线通讯模块及接收线圈，所述第三无线通讯模块、第二控制器、第二调谐模块及接收线圈顺次信号连接。接收到主控制器的指令后，第二控制器可以控制第二调谐模块调节回路的本征频率。
一种分布式网格无线供电方法，用于向具有接收线圈的负载端供电，包括如下步骤：
a)设置呈网格状分布的多个具有发射线圈的供电端；
b)通过无线方式实时定位所述负载端的位置；
c)选择与所述负载端位置最近的所述供电端，由被选择的所述供电端的发射线圈向所述负载端的接收线圈无线供电。
所述步骤c)中，控制被选择的所述供电端进行调频调谐和调整所述发射线圈的转向，控制所述负载端进行调谐。
本发明的有益效果是：由于设置至少两个供电端，并能够实时定位负载端的位置，在负载端移动的情况下，仍能够自动选择出最佳的供电端，实现对负载端的有效充电，保证充电效率。
附图说明
图1是反映本实施方式的主控制器、各供电端及负载端的分布示意图；
图2是本实施方式的主控制器的结构框图；
图3是本实施方式的供电端的结构框图；
图4是本实施方式负载端的结构框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1至图4所示，在一种实施方式中，分布式网格无线充电系统包括主控制器及至少两个用于向负载端供电的供电端。主控制器包括第一控制器、第一无线通讯模块及定位模块。供电端包括第二无线通讯模块及发射线圈。负载端包括第三无线通讯模块及接收线圈。第一无线通讯模块、第二无线通讯模块及第三无线通讯模块无线连接，实现主控制器、负载端和供电端之间的无线通讯。
定位模块实时定位负载端位置，由第一控制器选择与该负载端最近的供电端，由第一控制器发出指令与该供电端、负载端建立无线通讯，通过该供电端的发射线圈向负载端的接收线圈充电。
如图1至图4所示，在另一种实施方式中，分布式网格无线充电系统基于调频调谐及定位功能，包括主控制器及至少两个向负载端供电的供电端。
主控制器包括第一控制器、第一无线通讯模块和定位模块。定位模块与第一控制器单向信号连接，第一无线通讯模块与第一控制器双向信号连接。
供电端包括第二无线通讯模块、发射线圈、调频电源和能够调节发射线圈位置姿态和回路本征频率的第一调谐模块。调频电源、第一调谐模块及发射和线圈顺次信号连接，第二无线通讯模块与调频电源、第一调谐模块均信号连接。
负载端包括第二控制器、第三无线通讯模块、接收线圈和能够调节回路本征频率的第二调谐模块。
工作时，首先，定位模块可通过无线定位方式计算得到各个供电端的位置(xi,yi,zi)，及负载端的位置(x0,y0,z0)，确定距离负载端最近的供电端。然后由第一控制器发出指令与该供电端及负载端建立无线通讯。
接着，第一控制器会根据供电端和负载端的实际情况（主要是线圈的尺寸、负载端和供电端的相对位置关系等），以无线通讯方式通知负载端第二调谐模块（选择回路本征频率）、供电端第一调谐模块进行调谐（按照负载最佳本征频率调谐自身回路，并调整发射线圈的转向直至负载端的接收效率达到最高），同时供电端调频电源进行调频，从而使系统工作在理想的谐振频率处，满足负载端最大化的接收从供电端发射线圈传送过来的能量。当负载端位置在供电端覆盖范围内变化时，定位模块实时定位负载端位置，由第一控制器选择合适的供电端并与之通讯，实时对供电端调频调谐及调整发射线圈的转向，为负载端充电。
对于分布网格式无线供电系统，可以设置多个供电端，在供电端的覆盖范围内，负载端可以移动，满足较大范围内的自由供电，适用于公共场所、交通工具内的个人便携式产品供电。该供电系统能够同时对多个负载端供电，即主控制器确定与各个负载端最近的供电端，在各负载端和对应的供电端之间建立无线通讯。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (6)

1.一种分布式网格无线供电系统，其特征在于，包括主控制器及至少两个用于向负载端供电的供电端，所述主控制器包括第一控制器、第一无线通讯模块及定位模块，所述定位模块及第一无线通讯模块均与所述第一控制器信号连接，各所述供电端包括发射线圈及第二无线通讯模块，所述第一无线通讯模块与第二无线通讯模块无线通讯，所述定位模块实时定位所述负载端的位置，所述第一控制器选择与所述负载端最近的供电端并与其无线通讯，并由所述供电端的发射线圈向所述负载端供电。
2.如权利要求1所述的分布式网格无线供电系统，其特征在于，所述供电端还包括调频电源及第一调谐模块，所述第二无线通讯模块与所述调频电源和第一调谐模块均信号连接，所述调频电源、第一调谐模块及发射线圈顺次信号连接。
3.如权利要求1所述的分布式网格无线供电系统，其特征在于，所述供电端呈网格分布。
4.一种与权利要求1-3中任意一项所述分布式网格无线供电系统配合的负载端，其特征在于，包括第二控制器、第二调谐模块、第三无线通讯模块及接收线圈，所述第三无线通讯模块、第二控制器、第二调谐模块及接收线圈顺次信号连接。
5.一种分布式网格无线供电方法，用于向具有接收线圈的负载端供电，其特征在于，包括如下步骤：
a)设置呈网格状分布的多个具有发射线圈的供电端；
b)通过无线方式实时定位所述负载端的位置；
c)选择与所述负载端位置最近的所述供电端，由被选择的所述供电端的发射线圈向所述负载端的接收线圈无线供电。
6.如权利要求5所述的分布式网格无线供电方法，其特征在于，所述步骤c)中，控制被选择的所述供电端进行调频调谐和调整所述发射线圈的转向，控制所述负载端进行调谐。
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