CN107257168A - 一种一对多无线充电方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一对多无线充电方法及系统，包括：发射端，能够产生无线感应装置；至少两个接收端，用于接收所述发射端发出的无线感应装置；每一个接收端将其获取的负载特征信号以耦合传输的方式传递至所述发射端；发射端根据每一个接收端发射的负载特征信号总和发射对应功率的无线感应功率。依靠接收端和发射端之间的负载特征信号耦合实现负载特征信号的传递，以此保证了一对多无线充电的功率发射，简化了无线充电结构，节约成本，降低故障率。

Description

一种一对多无线充电方法及系统

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，尤其是一种无线充电方法及系统。

背景技术

无线供电技术(Contactless Power Supply,CPS)，也称为感应祸合电能传输技术(InductiveCoupled Power Transmission,ICPT)，无接触供电是指输电线路和负载方在没有电气连接和物理接触，甚至在它们之问还有相对运动的情况下，完成电能的传输。无接触供电技术的理论依据是电磁感应原理，利用现代电力电了能量变换技术、磁场祸合技术，借助于现代控制理论和微电了控制技术，实现能量从静止设备向可移动设备的传输。

目前的技术发展中，多是采用一对一的无线充电技术，而且充电距离非常有限。另外也出现有一对多的无线充电技术，但是这些一对多的无线充电技术，而对于发射端往往是通过多个发射线圈与多个接收线圈进行耦合传递电力。

另外一个问题，在一对多无线充电系统中，对于负载端的负载特征数据(电压或电流等)，以往的技术集中在通过负载端获得特征数据后经由蓝牙技术或者无线wifi技术实现传输。该技术需要额外的通信模式来实现特征输出的交互，显得累赘。

因此，上述的技术问题需要一种新的技术来补充。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提出一种一对多无线充电方法及系统，其目的在于实现一对多无线充电，解决现有技术中负载特征信号需要WIFI或者蓝牙技术等传输导致结构复杂、易出故障的问题。

为了解决上述的技术问题，本发明提出的基本技术方案一方面为：一种一对多无线充电方法，包括：

提供一个能够产生无线感应功率的发射端；

提供至少两个接收所述发射端的无线感应功率的接收端；还包括如下步骤：

每一个接收端将其获取的负载特征信号以耦合传输的方式传递至所述发射端；

发射端根据每一个接收端发射的负载特征信号总和发射对应功率的无线感应功率。

进一步的，每一个接收端的第一控制电路获取负载的负载特征信号并进行调制，由每一个接收端的第一耦合线圈与发射端的第二耦合线圈耦合。

进一步的，所述发射端包括一个解调电路，该解调电路获取第二耦合线圈的耦合信号进行耦合得到负载特征信号并传输至发射端的第二控制电路。

进一步的，所述负载特征信号包括负载的电压值和电流值。

另一方面，本发明提出一种一对多无线充电系统，包括：

发射端，能够产生无线感应装置；

至少两个接收端，用于接收所述发射端发出的无线感应装置；其特征在于：

每一个接收端将其获取的负载特征信号以耦合传输的方式传递至所述发射端；

发射端根据每一个接收端发射的负载特征信号总和发射对应功率的无线感应功率。

进一步的，每一个接收端都包括第一耦合线圈、第一整流电路、第一驱动电路和第一控制电路，其中第一耦合线圈的两端连接所述第一整流电路，所述第一整流电路的输出端连接第一驱动电路，第一驱动电路连接至负载；其中，第一控制电路与所述负载连接用于获取负载的负载特征信号并耦合至所述第一耦合线圈。

进一步的，所述第一整流电路包括第一电容C1和第一二极管D1，该第一电容C1的第一端连接至所述第一耦合线圈的第一端，第一电容C1的第二端和第二耦合线圈的第二端接地；所述第一二极管D1的正极端连接第一电容C1的第一端，其第二端连接第一调节电容C2的正极，该第二调节电容C2的负极连接一个第二二极管D2的正极，该第二二极管D2的负极接地；

所述第一驱动电路包括第一电感L1和第一稳压二极管ZD1，其中第一电感L1的第一端连接第一二极管D1的输出端，第一电感L1的第二端连接所述第一稳压二极管ZD1的阴极，第一稳压二极管ZD1的阳极接地；

所述第一控制电路包括第一MCU，该第一MCU连接一个用于获取负载的负载特征信号的参数获取电路以及用于将负载特征信号进行调制并耦合至所述第一耦合线圈的第一调制电路。

进一步的，所述发射端包括第二控制电路、第二整流电路和第二驱动电路，所述第二整流电路用于与供电电源连接，所述第二整流电路的输出端连接所述第二驱动电路，该第二驱动电路连接所述第二耦合线圈用于向该第二耦合线圈输出无线感应功率；所述第二控制电路连接所述第二耦合线圈用于获取耦合信息并进行解码得到负载特征信息，该第二控制电路根据负载特征信息控制所述驱动电路驱动所述能量存储电路发出对应的无线感应功率。

进一步的，所述第二整流电路为二极管桥；所述第二驱动电路包括第一PMOS管Q1、第二PMOS管Q2、第一NMOS管Q3和第二NMOS管Q4；所述第二控制电路包括第二MCU、V/I感应单元和耦合解码单元U1；所述能量存储电路为一个第三电容C3；

其中，所述第一PMOS管Q1的S极和第二PMOS管Q2的S极连接至所述二极管桥，第一PMOS管Q1的D极连接至第三电容C3的第一端，所述第二PMOS管Q2的D极连接至第二耦合线圈的第一端；

所述第一NMOS管Q3的S极和第二NMOS管Q4的S极连接至第一电阻R，该第一电阻R的另一端接地；所述第一NMOS管Q3的D极连接至第三电容C3的第一端，所述第二NMOS管Q4的D极连接至所述第二耦合线圈的第一端；

其中，所述第三电容C3的第二端连接第二耦合线圈的第二端；所述第一PMOS管Q1、第二PMOS管Q2、第一NMOS管Q3和第二NMOS管Q4的G极都连接至所述第二MCU；

其中，所述耦合解码单元U1一端连接所述第二耦合线圈的第一端，另一端连接至所述第二MCU；所述V/I感应单元的一端连接至所述第一电阻R，另一端连接至所述第二MCU。

本发明的有益效果是：

本发明的技术方案通过耦合的方式将接收端的负载特征信息传输至发射端，供发射端根据接收端的负载控制无线感应功率输出。该技术不需要传统的无线技术专门传输负载特征信息，而由发射端和接收端的耦合线圈来实现传输，使得结构更为简单，故障率更低，更能满足实际使用要求。

附图说明

图1为本发明一种无线充电系统的结构示意图；

图2为本发明接收端的电路图；

图3为本发明发射端的电路图；

图4为第一调制电路的电路示意图。

具体实施方式

以下将结合附图1至4对本发明做进一步的说明，但不应以此来限制本发明的保护范围。

本发明一种一对多无线充电系统，其目的是实现一对多无线充电，尤其是提出了一种新的接收端负载特征信息的传输方式；提高了无线充电的效率。

参照图1，,本实施例一种一对多无线充电系统包括：发射端1，能够产生无线感应装置；以及至少两个接收端2，用于接收所述发射端1发出的无线感应装置；其中，每一个接收端2将其获取的负载特征信号以耦合传输的方式传递至所述发射端1；发射端1根据每一个接收端2发射的负载特征信号总和发射对应功率的无线感应功率。即本实施例的技术方案首先由每一个接收端2获取各自负载的负载特征信号，然后经过调制后由接收端2与发射端1耦合以将该耦合信号传输至所述发射端1；最后发射端1根据每一个接收端2的负载特征信号的总和控制发出对应的无线感应功率。

在本实施例中，负载可以是智能手机、平板电脑、手提电脑或者其他电子设备。该负载也可以使用在工程上，例如水底LED工程灯等。

应当注意，可参照图2，每一个接收端2都包括第一耦合线圈21、第一整流电路22、第一驱动电路23和第一控制电路24，其中第一耦合线圈21的两端连接所述第一整流电路22，所述第一整流电路22的输出端连接第一驱动电路23，第一驱动电路23连接至负载3；其中，第一控制电路24与所述负载3连接用于获取负载的负载特征信号并耦合至所述第一耦合线圈21。很重要的是，本实施例中，该第一控制电路24能够获取所述负载3的负载特征数据，例如负载3的电压值和电流值，当然该电压值和电流值的乘积为该负载3的功率，得到的负载特征信号经过该第一控制电路24调制并耦合至第一耦合线圈21。

所述发射端1包括第二控制电路11、第二整流电路12和第二驱动电路13，所述第二整流电路12用于与供电电源连接，所述第二整流电路12的输出端连接所述第二驱动电路13，该第二驱动电路13连接所述第二耦合线圈14用于向该第二耦合线圈14输出无线感应功率；所述第二控制电路11连接所述第二耦合线圈14用于获取耦合信息并进行解码得到负载特征信息，该第二控制电路11根据负载特征信息控制所述驱动电路13驱动所述能量存储电路15发出对应的无线感应功率。具体的，第二整流电路12将供电电源的电力经过整流处理后输出直流电流，而第二驱动电路13用于控制电路的存储和输出。具体该第二驱动电路13通过全桥电路来实现电力的存储和输出，即第二驱动电路13用于控制电力在能量存储电路15的存储和输出。其中，第二驱动电路13由第二控制电路11来控制。第二控制电路11将根据解码得到的负载3的负载特征信号控制所述第二驱动电路13发出特定无线感应功率供接收端2感应获取。

参见图2，具体的，所述第一整流电路22包括第一电容C1和第一二极管D1，该第一电容C1的第一端连接至所述第一耦合线圈21的第一端，第一电容C1的第二端和第二耦合线圈14的第二端接地；所述第一二极管D1的正极端连接第一电容C1的第一端，其第二端连接第一调节电容C2的正极，该第二调节电容C2的负极连接一个第二二极管D2的正极，该第二二极管D2的负极接地。

所述第一驱动电路23包括第一电感L1和第一稳压二极管ZD1，其中第一电感L1的第一端连接第一二极管D1的输出端，第一电感L1的第二端连接所述第一稳压二极管ZD1的阴极，第一稳压二极管ZD1的阳极接地；其中，ZD1的两端连接一个电阻R1，该电阻R1即为负载。

所述第一控制电路24包括第一MCU，该第一MCU连接一个用于获取负载的负载特征信号的参数获取电路241以及用于将负载特征信号进行调制并耦合至所述第一耦合线圈的第一调制电路242。该参数获取电路241为常用的电压值和电流值获取电路，此处不进行赘述；而第一调制电路242采用反向调制方式进行调制。

如图3所示，该图示处了第一调制电路242的电路示意图。包括连接至第一耦合线圈21一端的第四电容C4，该第四电容C4的一端连接第五电容C5和一个调制电容C6，所述第五电容C5的另一端和调解电容C6的另一端连接至第一耦合线圈21的另一端。通过负载端向发射端反馈调制耦合通信方式来实现。接收端2的第一耦合线圈21上面的电流是动态变化的，因为发射端1的电感和接收端2的电感之间耦合的，接收端2的电感上面如果电压和电流的振幅产生变化，那么发射端1电感上面的电压和电流也相应产生振幅变化，它们之间由于耦合关系进行相应的变化。因此，只需要改变接收端2电感上面的电压及电流的幅值大小，发射端1解析到接收端2的输出功率大小。

进一步的，如图4，所述第二整流电路12为二极管桥；所述第二驱动电路13包括第一PMOS管Q1、第二PMOS管Q2、第一NMOS管Q3和第二NMOS管Q4；所述第二控制电路包括第二MCU、V/I感应单元和耦合解码单元U1；所述能量存储电路15为一个第三电容C3；

其中，所述第一PMOS管Q1的S极和第二PMOS管Q2的S极连接至所述二极管桥，第一PMOS管Q1的D极连接至第三电容C3的第一端，所述第二PMOS管Q2的D极连接至第二耦合线圈14的第一端；

所述第一NMOS管Q3的S极和第二NMOS管Q4的S极连接至第一电阻R，该第一电阻R的另一端接地；所述第一NMOS管Q3的D极连接至第三电容C3的第一端，所述第二NMOS管Q4的D极连接至所述第二耦合线圈的第一端；

其中，所述第三电容C3的第二端连接第二耦合线圈14的第二端；所述第一PMOS管Q1、第二PMOS管Q2、第一NMOS管Q3和第二NMOS管Q4的G极都连接至所述第二MCU；

其中，所述耦合解码单元U1一端连接所述第二耦合线圈14的第一端，另一端连接至所述第二MCU；所述V/I感应单元的一端连接至所述第一电阻R，另一端连接至所述第二MCU。

本实施例中，所述的第一PMOS管Q1、第二PMOS管Q2、第一NMOS管Q3和第二NMOS管Q4都是由第二MCU控制，即通过第二MCU控制第一PMOS管Q1、第二PMOS管Q2、第一NMOS管Q3和第二NMOS管Q4，以此控制无线感应功率的发射。具体，当该第二驱动电路13的全桥上行打开时，第三电容C3存储电力；当第二驱动电路13的全桥下行打开时，第三电容C3释放电力，即电力有第二耦合线圈14发射无线感应频率。

具体，耦合解码单元U1与所述第一调制电路242对应，用于解码有第一耦合线圈21耦合过来的载有负载特征信号的耦合信号，每个接收端2获取的负载特征信号(即功率)传输至第二MCU进行汇总，由该第二MCU根据获取的总的负载特征信号(功率)控制第二耦合线圈14发出与该总的负载特征信号(功率)匹配的无线感应功率。发出的无线感应功率将由每个接收端2的耦合获取。每个第一耦合线圈21获取得到的无线感应功率经过第一整流电路22经过整流后由第一驱动电路23将电力传输至负载3，以此实现了整个无线充电过程。

综上，本发明的技术方案重点在于依靠接收端2和发射端1之间的负载特征信号耦合实现负载特征信号的传递，以此保证了一对多无线充电的功率发射。应当说明，在本发明的技术方案中，每一个接收端2的频率是一致的，可以方便同时耦合发射端1发射的无线感应功率，实现了无线充电。

另一方面，本发明的还涉及一种一对多无线充电方法，包括：提供一个能够产生无线感应功率的发射端；提供至少两个接收所述发射端的无线感应功率的接收端；每一个接收端将其获取的负载特征信号以耦合传输的方式传递至所述发射端；发射端根据每一个接收端发射的负载特征信号总和发射对应功率的无线感应功率。其中，每一个接收端的第一控制电路获取负载的负载特征信号并进行调制，由每一个接收端的第一耦合线圈与发射端的第二耦合线圈耦合。所述发射端包括一个解调电路，该解调电路获取第二耦合线圈的耦合信号进行耦合得到负载特征信号并传输至发射端的第二控制电路。所述负载特征信号包括负载的电压值和电流值。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种一对多无线充电方法，包括：

提供一个能够产生无线感应功率的发射端；

提供至少两个接收所述发射端的无线感应功率的接收端；其特征在于，还包括如下步骤：

每一个接收端将其获取的负载特征信号以耦合传输的方式传递至所述发射端；

发射端根据每一个接收端发射的负载特征信号总和发射对应功率的无线感应功率。

2.如权利要求1所述的一种一对多无线充电方法，其特征在于：

每一个接收端的第一控制电路获取负载的负载特征信号并进行调制，由每一个接收端的第一耦合线圈与发射端的第二耦合线圈耦合。

3.如权利要求2所述的一种一对多无线充电方法，其特征在于：

所述发射端包括一个解调电路，该解调电路获取第二耦合线圈的耦合信号进行耦合得到负载特征信号并传输至发射端的第二控制电路。

4.如权利要求1所述的一种一对多无线充电方法，其特征在于：

所述负载特征信号包括负载的电压值和电流值。

5.一种一对多无线充电系统，包括：

发射端，能够产生无线感应装置；

至少两个接收端，用于接收所述发射端发出的无线感应装置；其特征在于：

每一个接收端将其获取的负载特征信号以耦合传输的方式传递至所述发射端；

发射端根据每一个接收端发射的负载特征信号总和发射对应功率的无线感应功率。

6.如权利要求5所述的一种一对多无线充电系统，其特征在于：

每一个接收端都包括第一耦合线圈、第一整流电路、第一驱动电路和第一控制电路，其中第一耦合线圈的两端连接所述第一整流电路，所述第一整流电路的输出端连接第一驱动电路，第一驱动电路连接至负载；其中，第一控制电路与所述负载连接用于获取负载的负载特征信号并耦合至所述第一耦合线圈。

7.如权利要求6所述的一种一对多无线充电系统，其特征在于：

所述第一整流电路包括第一电容C1和第一二极管D1，该第一电容C1的第一端连接至所述第一耦合线圈的第一端，第一电容C1的第二端和第二耦合线圈的第二端接地；所述第一二极管D1的正极端连接第一电容C1的第一端，其第二端连接第一调节电容C2的正极，该第二调节电容C2的负极连接一个第二二极管D2的正极，该第二二极管D2的负极接地；

所述第一驱动电路包括第一电感L1和第一稳压二极管ZD1，其中第一电感L1的第一端连接第一二极管D1的输出端，第一电感L1的第二端连接所述第一稳压二极管ZD1的阴极，第一稳压二极管ZD1的阳极接地；

所述第一控制电路包括第一MCU，该第一MCU连接一个用于获取负载的负载特征信号的参数获取电路以及用于将负载特征信号进行调制并耦合至所述第一耦合线圈的第一调制电路。

8.如权利要求5所述的一种一对多无线充电系统，其特征在于：

所述发射端包括第二控制电路、第二整流电路和第二驱动电路，所述第二整流电路用于与供电电源连接，所述第二整流电路的输出端连接所述第二驱动电路，该第二驱动电路连接所述第二耦合线圈用于向该第二耦合线圈输出无线感应功率；所述第二控制电路连接所述第二耦合线圈用于获取耦合信息并进行解码得到负载特征信息，该第二控制电路根据负载特征信息控制所述驱动电路驱动所述能量存储电路发出对应的无线感应功率。

9.如权利要求8所述的一种一对多无线充电系统，其特征在于：

所述第二整流电路为二极管桥；所述第二驱动电路包括第一PMOS管Q1、第二PMOS管Q2、第一NMOS管Q3和第二NMOS管Q4；所述第二控制电路包括第二MCU、V/I感应单元和耦合解码单元U1；所述能量存储电路为一个第三电容C3；

其中，所述第一PMOS管Q1的S极和第二PMOS管Q2的S极连接至所述二极管桥，第一PMOS管Q1的D极连接至第三电容C3的第一端，所述第二PMOS管Q2的D极连接至第二耦合线圈的第一端；

所述第一NMOS管Q3的S极和第二NMOS管Q4的S极连接至第一电阻R，该第一电阻R的另一端接地；所述第一NMOS管Q3的D极连接至第三电容C3的第一端，所述第二NMOS管Q4的D极连接至所述第二耦合线圈的第一端；

其中，所述第三电容C3的第二端连接第二耦合线圈的第二端；所述第一PMOS管Q1、第二PMOS管Q2、第一NMOS管Q3和第二NMOS管Q4的G极都连接至所述第二MCU；

其中，所述耦合解码单元U1一端连接所述第二耦合线圈的第一端，另一端连接至所述第二MCU；所述V/I感应单元的一端连接至所述第一电阻R，另一端连接至所述第二MCU。