CN105024439B - 一种无线储能平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无线储能平台，包括彼此进行信号通讯的能量发送端和能量接收端；能量发送端包括若干定向天线组成的阵列、若干射频功率放大器、接收器、多路复用器和处理器；能量接收端包括依次连接的天线、接收/发射器、调制解调器、处理器，及依次连接的能量转换器、保护电路和接地的超级电容，该能量转换器的一端接入调制解调器的输入端，另一端与保护电路的输入端连接，接地的超级电容依次经另一保护电路接入外部电源，所述两个保护电路的输出端接入系统电源。本发明针对目前市场中无线充电方案中存在的问题，通过定向发射端天线阵列和接收端超级电容的结合，来实现远距离能量存储。

Description

一种无线储能平台

技术领域

本发明涉及一种无线储能平台。

背景技术

目前市面上存在很多无线充电的产品，比如三星的智能手机，通过一个无线充电的底座，将手机放置在改底座上便可以实现充电。再比如苹果的手表通过一个带磁性的吸盘吸住手表底部来实现无线充电。但所有这些产品都只能做到近距离无线充电，能量接收端必须紧靠能量发送端才能实现充电功能。

目前，也有不少新的概念希望通过收集空中的无线信号，比如WiFi或蓝牙等2.4GHz频段的载波信号来实现远距离的无线储能。但是，其解决方案基本都采用全向天线。全向天线对于信号的收发很方便，因为不用考虑设备的具体方位，但全向天线的载波能量被均匀分布在了空中，因此衰减大，能量密度非常小，为了提高接收端的能量，不得不加大发射功率。这样又会带来严重的频带污染等问题，甚至影响身体健康。所以还没有进入实用阶段。

综上所述，对于目前市面上已经量产的无线充电产品，问题如下：

1、用户体验差。虽然功率可以比较大，但能量发送端本身还是需要一根电源线，而能量发送端同接收端之间几乎没有距离，因此根本不能体现“无线”的优势；

2、无法为多个接收端同时充电。因为发送端和接收端非常接近，是独占式的，因此一个发送端只能给一个接收端充电；

3、发送端和接收端需要非常接近，因此冗余度很低。当接收端稍微离发送端远一些，或者偏一些，那么能量接收效率衰减极大。

发明内容

本发明的目的是提出一种无线储能平台，针对目前市场中无线充电方案中存在的问题，通过定向发射端天线阵列和接收端超级电容的结合，来实现远距离能量存储。

为了实现本发明的目的，本发明可通过以下技术方案予以解决：

一种无线储能平台，包括彼此进行信号通讯的能量发送端和能量接收端；

所述能量发送端包括若干定向天线组成的阵列、若干射频功率放大器、若干接收器、多路复用器、调制解调器和处理器；所述定向天线组成的阵列中的每个定向天线分别对应一所述射频功率放大器和接收器，各个所述射频功率放大器和各个接收器分别通过一多路复用器，再经调制解调器与所述处理器连接；

所述能量接收端包括天线、接收/发射器、调制解调器、处理器、能量转换器、两个保护电路和接地的超级电容，所述天线、接收/发射器、调制解调器、处理器依次连接,能量转换器、其中一保护电路和所述接地的超级电容依次连接，该能量转换器的一端接入所述调制解调器的输入端，该能量转换器的另一端、其中一个保护电路和所述接地的超级电容依次连接，外部电源经另一保护电路的输入端连接所述接地的超级电容,所述两个保护电路的输出端接入系统电源；

所述能量发送端的其中一定向天线发射小功率射频信号，若该定向天线在发出信号后接收到所述能量接收端的应答信号，则所述能量发送端的处理器记录该应答信号并调整该定向天线的发射功率，如定向天线没有接收到应答信号，则所述能量发送端的处理器控制所述多路复用器切换到下一个定向天线重复前面的过程，直到其中的定向天线接收到应答信号，然后调整该定向天线的发射功率；持续工作一段时间后从新开始上述过程。

作为优选的技术方案：

本发明所述的无线储能平台，所述能量的接收端的天线是一个同所述定向天线组成的阵列使用相同频段的全向天线。

本发明所述的无线储能平台，所述保护电路为二极管。

由于采用以上技术方案，本发明的一种无线储能平台，具有以下有益效果：

1、相对于目前市面上的所谓无线充电方案，可以真正做到远距离(10～15m)无线充电；

2、用户体验好。虽然功率比较小，但真正做到了远距离无线充电，用户可以随意将设备放在任何地方，甚至可以直接佩戴在身上，无需取下，而且可以同时给多个设备充电；

3、射频污染少。由于采用定向天线，即使增加功率也会被限制在一定范围内，不会像全向天线那样造成全部区域的射频污染。

附图说明

图1为本发明的能量发射端框图；

图2为本发明的能量接收端框图；

图3为本发明的能量发射端的工作流程图。

具体实施方式

下面根据附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明：

本发明的无线储能平台主要由两大部分组成，包括彼此进行信号通讯的能量发送端和能量接收端；如图1所示，所述能量发送端包括若干定向天线8组成的阵列、若干射频功率放大器7、接收器6、多路复用器5、调制解调器2和处理器1；定向天线8组成的阵列中的每个定向天线8分别对应一射频功率放大器7和接收器6，各个射频功率放大器7和各个接收器6分别通过多路复用器5，再经调制解调器2与处理器1连接；

如图2所示，能量接收端包括依次连接的天线10、接收/发射器、调制解调器、处理器1，及依次连接的能量转换器11、保护电路12(二极管)和接地的超级电容13，该能量转换器11的一端接入调制解调器的输入端，另一端与保护电路12的输入端连接，接地的超级电容依次经另一保护电路(另一二极管)接入外部电源，两个保护电路的输出端接入系统电源；

能量发送端的其中一定向天线8发射小功率射频信号，若该定向天线8在发出信号后接收到能量接收端的应答信号，则处理器1记录该应答信号并调整该定向天线8的发射功率，如定向天线8没有接收到应答信号，则处理器1控制多路复用器5切换到下一个定向天线8重复前面的过程，直到其中的定向天线接收到应答信号，然后调整该定向天线8的发射功率；持续工作一段时间后从新开始上述过程。

定向天线8的工作范围有限，每个定向天线8只能指向一个特定的区域9，但是由于定向天线“聚焦”于局部区域，因此能量集中。要想覆盖比较大范围的区域，需要多个定向天线8组成一个阵列；可程控的射频功率放大器7主要用来控制发射出去的射频载波的强度，每个定向天线8都需要配置一个。当定向天线阵列处于扫描状态时不需要大功率的射频信号，此时射频功率放大器7的功率增益可以设置的小一些。而当有设备应答后，对于有应答信号的定向天线8可以增大功率增益，以此提高能量接收端的效率；由于存在多个定向天线8，每个一时刻只有一个定向天线8在工作，因此需要一个多路复用器5来不停地切换不同的定向天线8工作，实现时分复用；处理器1主要的任务是控制多路复用器5来设定每个定向天线8的工作状态，同时还要能处理、发送和接收信号，是整个定向天线阵列的控制核心。

能量接收端一般和具体的应用结合，比如智能穿戴式设备、遥控器、玩具甚至是手机等。本实施例中假定与处理器1连接的功能器件16是智能穿戴式设备。天线10用来收发信号，当接收到来自能量发射端的定向天线阵列的信号时，作出应答。天线的尺寸应该尽可能的大，但是考虑到不同的设备终端，设计有可所不同。来自天线的载波通过接收/发射器被能量转换器11转换成微弱的直流电。该微弱的直流电可以直接存储在超级电容13中，供智能穿戴式设备使用，同时来自天线的载波通过接收/发射器、调制解调器经处理器处理后输入智能穿戴式设备，该智能穿戴式设备作出应答信号输出到能量发送端。处理器1主要用来处理和收发信号，并将信号输入到设备。同时设备中的其他功能也可以由同一个处理器来实现。

能量发送端的工作流程见图3所示。能量发送端会不断的切换定向天线8，用比较小的功率来发送一个寻找能量接收端中的设备的应答信号。若某个定向天线8在发出信号后接收(比如2秒钟以内)到了应答信号，处理器1会记录下来，并调整该定向天线8的发射功率，为设备提高储能效率。若定向天线8没有接收到应答信号，那么过一段时间(比如2秒钟)就会被处理器8切换到下一个定向天线重复前面的过程。这个过程称之为扫描。发射端每隔一段时间(比如3分钟)会重新开始扫描过程而不管是否有应答。这样的设计可以适应设备的位置被变换的情况。对应的，能量接收端在收到定向天线的寻找应答的信号后需要及时应答(比如2秒内)。

但是，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (3)

1.一种无线储能平台，其特征在于：包括彼此进行信号通讯的能量发送端和能量接收端；

所述能量发送端包括若干定向天线组成的阵列、若干射频功率放大器、若干接收器、多路复用器、调制解调器和处理器；所述定向天线组成的阵列中的每个定向天线分别对应一所述射频功率放大器和接收器，各个所述射频功率放大器和各个接收器分别通过一多路复用器，再经所述调制解调器与所述处理器连接；

所述能量接收端包括天线、接收/发射器、调制解调器、处理器、能量转换器、两个保护电路和接地的超级电容，所述天线、接收/发射器、调制解调器、处理器依次连接,该能量转换器的一端接入所述调制解调器的输入端，该能量转换器的另一端、其中一个保护电路和所述接地的超级电容依次连接，外部电源经另一保护电路的输入端连接所述接地的超级电容,所述两个保护电路的输出端接入系统电源；

所述能量发送端的其中一定向天线发射小功率射频信号，若该定向天线在发出信号后接收到所述能量接收端的应答信号，则所述能量发送端的处理器记录该应答信号并调整该定向天线的发射功率，如定向天线没有接收到应答信号，则所述能量发送端的处理器控制所述多路复用器切换到下一个定向天线重复前面的过程，直到其中的定向天线接收到应答信号，然后调整该定向天线的发射功率；持续工作一段时间后从新开始上述过程。

2.根据权利要求1所述的无线储能平台，其特征在于：所述能量接收端的 天线是一个同所述定向天线组成的阵列使用相同频段的全向天线。

3.根据权利要求1所述的无线储能平台，其特征在于：所述保护电路为二极管。