CN105680539A - 一种支持多协议的手机桌面无线群充系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种支持多协议的手机桌面无线群充系统，包括：与桌面集成的网侧变换器、总线供电模块、桌面导轨式直流母线、无线功率发射模块、发射线圈和受电负载；所述网侧变换器将工频单相交流电变换为稳定的高压直流电，输出给总线供电模块；所述总线供电模块将高压直流电转换为低压直流电输送至桌面导轨式直流母线；所述无线功率发射模块在桌面导轨式直流母线上取电，并将取得的低压直流电输出连接至发射线圈；所述发射线圈产生的能量通过空间磁能穿过非金属桌面传递至带有接受线圈的受电负载。通过上述方式，本发明可以支持分布式多点无线充电，支持多种无线电能传输协议，能够识别受电负载并可以计量与收费。

Description

一种支持多协议的手机桌面无线群充系统
技术领域
本发明涉及电力电子变换技术领域，尤其是涉及一种支持多协议的手机桌面无线群充系统及系统。
背景技术
目前手机、便携式电脑等移动式电子设备的个人拥有量逐年提升，充电问题逐渐成为设备拥有者的困扰，由于公共场所基础设施的建设会首先考虑到成本和安全问题，很少提供为便携设备充电的插座及充电器，所以目前在公共场所主要以集中式柜台的形式为便携电子设备拥有者提供收费或免费的充电服务，而便携电子设备拥有者需要在附近等候充电完成。便携式充电电池（充电宝）也可以完成对便携电子设备的充电，其局限性在于：1.容量有限；2.自重大；3.无法为多个装置同时充电；4.携带受交通方式限制。无线充电技术可以用电磁感应、磁谐振、电场耦合等不同形式实现。
目前市场上已有的无线充电器只能实现1对1的充电，无线充电的距离只有毫米级，且无线电能的发送端也需要用电线连接至直流或交流输入，在空间上无法与桌面很好融合。同时目前对于公众场所充电的收费方式还局限于投币方式，对于运营者而言，需要耗费额外人力资源进行收费的管理。
发明内容
本发明为了解决会议、饭店、娱乐场所等为便携电子设备充电的技术问题，提供一种支持多协议的手机桌面无线群充系统，能够实现与桌面集成的无线充电系统，可以支持多种无线充电协议，可以根据负载需求实时调节发射功率，可以智能识别负载的切入与切出，改变传输模式，减少能量损耗，可以对受电负载的电量进行计量，计算费用。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种支持多协议的手机桌面无线群充系统，包括：与桌面集成的网侧变换器、总线供电模块、桌面导轨式直流母线、无线功率发射模块、发射线圈和受电负载；其中：
所述网侧变换器与工频单相交流电相连，又与总线供电模块相连，将工频单相交流电变换为稳定的高压直流电，输出给总线供电模块；
所述总线供电模块又与桌面导轨式直流母线相连，将高压直流电转换为低压直流电输送至桌面导轨式直流母线；
所述无线功率发射模块与所述桌面导轨式直流母线相连，又与所述发射线圈相连，其在桌面导轨式直流母线上取电，并将取得的低压直流电输出连接至发射线圈；
所述受电负载带有接受线圈，其与所述发射线圈相连，发射线圈产生的能量通过空间磁能穿过非金属桌面传递至带有接受线圈的受电负载。
在本发明一较佳实施例中，所述桌面导轨式直流母线可以根据桌面的实际用途灵活布局，保证受电负载能够方便取电。
在本发明一较佳实施例中，所述无线功率发射模块有若干个，连接在桌面导轨式直流母线上，由桌面导轨式直流母线供电。
在本发明一较佳实施例中，所述无线功率发射模块为支持多种无线电能传输协议的无线功率发射模块，内部集成有能量管理系统。
在本发明一较佳实施例中，所述能量管理系统为基于微控制器的能量管理系统，其有三层管理策略：第一层为负载管理策略，无受电负载时，定时使用多种无线充电通信协议发送通讯检测信号，等待受电负载响应，一旦接到有受电负载的响应，使用多种无线充电通信协议与受电负载进行通信，建立有效通讯，开始准备传输，负载管理系统通过通讯检测信号判别负载切出状态，当负载切出后，支持多种协议的无线功率发射模块进入定时探测负载状态。第二层为能量管理策略，通过与带有接受线圈的受电负载实时通讯，根据负载需求实时调节发射功率，控制发射线圈电流有效值限制充电系统的容量，维持系统稳定运行。第三层为计量与收费状态，采用扫码支付的收费方式，只有先扫码支付一定押金，支持多种协议的无线功率发射模块进入无线传输模式，支持多种协议的无线功率发射模块将受电负载的识别码传至后台收费系统，在传输结束后，后台收费系统将根据受电负载的识别码和所交押金比对，根据所充电量计费，在押金里面扣除费用，返还多余的押金。
在本发明一较佳实施例中，所述无线功率发射模块的输出为单相高频方波电压，其输出端口串联电容接至发射线圈两端。
在本发明一较佳实施例中，所述发射线圈通过非金属夹具安装于桌面底下；所述受电负载放置于对应的桌面上表面。
在本发明一较佳实施例中，所述受电负载为符合多个开放的无线功率传输协议的便携电子装置。
在本发明一较佳实施例中，所述支持多协议的手机桌面无线群充系统支持多套支持多种协议的无线功率发射模块同时运行，支持多个频段的无线电能传输。
本发明的有益效果是：
1）可以实现多个协议的桌面上便携设备的无线充电；
2）具有负载探测、通信的功能，可以节约电能；
3）可以通过获取受电负载的识别号进行计量和收费。
附图说明
图1为本发明一种支持多协议的手机桌面无线群充系统的框架图；
附图中各部件的标记如下：A、工频单相交流电，B、网侧变换器，C、总线供电模块，D、桌面导轨式直流母线，E、无线功率发射模块，F、发射线圈，G、受电负载。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，本发明实施例包括：
一种支持多协议的手机桌面无线群充系统，其支持多套支持多种协议的无线功率发射模块同时运行，支持多个频段的无线电能传输，包括：
与桌面集成的网侧变换器B、总线供电模块C、桌面导轨式直流母线D、无线功率发射模块E、发射线圈F和受电负载G；其中：
所述网侧变换器B与工频单相交流电A相连，又与总线供电模块C相连，所述网侧变换器B以工频单相交流电A作为输入，将工频单相交流电A变换为稳定的高压直流电，并输出高压直流电给总线供电模块C；
所述总线供电模块C的输出端与桌面导轨式直流母线D相连，将高压直流电转换为低压直流电输送至桌面导轨式直流母线D；
所述桌面导轨式直流母线D可以根据桌面的实际用途灵活布局，保证受电负载能够方便取电；
所述无线功率发射模块E有若干个，均为支持多种无线电能传输协议的无线功率发射模块，其输入端与所述桌面导轨式直流母线D相连，由桌面导轨式直流母线D供电，输出为单相高频方波电压，其输出端口串联电容接至发射线圈F两端，将由桌面导轨式直流母线D取得的低压直流电输出连接至发射线圈F；
所述受电负载G带有接受线圈，其与所述发射线圈F相连，所述发射线圈F通过非金属夹具安装于桌面底下，所述受电负载G放置于对应的桌面上表面；所述发射线圈F产生的能量通过空间磁能穿过非金属桌面传递至带有接受线圈的受电负载G。
所述无线功率发射模块E的内部集成有能量管理系统；所述能量管理系统为基于微控制器的能量管理系统，其有三层管理策略：第一层为负载管理策略，无受电负载G时，每隔1s使用符合Qi和A4WP标准传输距离为5cm左右的通信协议发送5ms时长通讯检测信号，等待受电负载响应，一旦接到有受电负载G的响应，使用符合Qi和A4WP标准传输距离为5cm左右的通信协议与受电负载G进行通信，建立有效通讯，开始准备传输，负载管理系统通过通讯检测信号判别负载切出状态，当负载切出后，支持多种协议的无线功率发射模块E进入定时探测负载状态；第二层为能量管理策略，以100us的周期与带有接受线圈的受电负载G实时通讯，根据负载需求实时调节发射功率，控制发射线圈F电流有效值限制充电系统的容量，维持系统稳定运行；第三层为计量与收费状态，采用扫码支付的收费方式，只有先扫码支付一定押金，支持多种协议的无线功率发射模块E进入无线传输模式，支持多种协议的无线功率发射模块E将受电负载G的识别码传至后台收费系统，在传输结束后，后台收费系统将根据受电负载G的识别码和所交押金比对，根据所充电量计费，在押金里面扣除费用，返还多余的押金。
所述受电负载G为符合多个开放的无线功率传输协议的便携电子装置。
本发明揭示了一种支持多协议的手机桌面无线群充系统，通过系统的合理设计，
能够实现与桌面集成的无线充电系统，可以支持多种无线充电协议，实现多个协议的桌面上便携设备的无线充电；可以根据负载需求实时调节发射功率，可以智能识别负载的切入与切出，改变传输模式，减少能量损耗，节约电能；可以通过获取受电负载的识别号，对受电负载的电量进行计量，计算费用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种支持多协议的手机桌面无线群充系统，连接在工频单相交流电上，其特征在于，包括：与桌面集成的网侧变换器、总线供电模块、桌面导轨式直流母线、无线功率发射模块、发射线圈和受电负载；其中：
所述网侧变换器与工频单相交流电相连，又与总线供电模块相连，将工频单相交流电变换为稳定的高压直流电，输出给总线供电模块；
所述总线供电模块又与桌面导轨式直流母线相连，将高压直流电转换为低压直流电输送至桌面导轨式直流母线；
所述无线功率发射模块与所述桌面导轨式直流母线相连，又与所述发射线圈相连，其在桌面导轨式直流母线上取电，并将取得的低压直流电输出连接至发射线圈；
所述受电负载带有接受线圈，其与所述发射线圈相连，发射线圈产生的能量通过空间磁能穿过非金属桌面传递至带有接受线圈的受电负载。
2.根据权利要求1所述的支持多协议的手机桌面无线群充系统，其特征在于，所述桌面导轨式直流母线可以根据桌面的实际用途灵活布局，保证受电负载能够方便取电。
3.根据权利要求1所述的支持多协议的手机桌面无线群充系统，其特征在于，所述无线功率发射模块有若干个，连接在桌面导轨式直流母线上，由桌面导轨式直流母线供电。
4.根据权利要求1所述的支持多协议的手机桌面无线群充系统，其特征在于，所述无线功率发射模块为支持多种无线电能传输协议的无线功率发射模块，内部集成有能量管理系统。
5.根据权利要求4所述的支持多协议的手机桌面无线群充系统，其特征在于，所述能量管理系统为基于微控制器的能量管理系统。
6.根据权利要求1所述的支持多协议的手机桌面无线群充系统，其特征在于，所述无线功率发射模块的输出为单相高频方波电压，其输出端口串联电容接至发射线圈两端。
7.根据权利要求1所述的支持多协议的手机桌面无线群充系统，其特征在于，所述发射线圈通过非金属夹具安装于桌面底下；所述受电负载放置于对应的桌面上表面。
8.根据权利要求1所述的支持多协议的手机桌面无线群充系统，其特征在于，所述受电负载为符合多个开放的无线功率传输协议的便携电子装置。
9.根据权利要求1所述的支持多协议的手机桌面无线群充系统，其特征在于，所述支持多协议的手机桌面无线群充系统支持多套支持多种协议的无线功率发射模块同时运行，支持多个频段的无线电能传输。
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