CN108075579B - 一种可智能配对的无线供电系统及供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可智能配对的无线供电系统及供电方法，该方法为：各接收控制器发射第一交互数据，从而确定出目标接收控制器，然后目标接收控制器发射第二交互数据，在发射控制器接收到第二交互数据后，控制各自的发射线圈以无线供电载波的通信方式发送确认交互数据。由于采用无线供电载波的通信方式，只有在供电范围内的接收控制器才能接收到，因此，当目标接收控制器所在的设备放置到供电范围内时，目标接收控制器就会接收到确认交互数据，从而再向各发射控制器发射第三交互数据，最终能够找到目标发射控制器。本方法无需人工干预，接收控制器和发射控制器能够自动完成，智能化较高。此外，可智能配对的无线供电系统，亦具有上述效果。

Description

一种可智能配对的无线供电系统及供电方法

技术领域

本发明涉及无线供电技术领域，特别是涉及一种可智能配对的无线供电系统及供电方法。

背景技术

无线供电(充电)属于新型高科技产业，其中已经有许多产品进入寻常百姓家。无线供电系统主要由发射控制器，发射线圈，接收线圈，接收控制器组成。现在的中大功率无线供电系统基本都是点对点的方式进行电能传输，即一个发射线圈配对一个接收线圈，这样组成一套无线供电系统。但当遇到多个发射线圈配对多个接收线圈的时候，就会出现麻烦。比如厨房的使用环境，在这个使用环境中，一般会在厨房台面下面预埋3个或者更多的发射线圈，而后在台面上相对应的地方放置无线供电产品，比如榨汁机，电饭煲，微波炉等。这些无线供电产品内嵌有无线供电接收部分即接收线圈，与各自的发射线圈一一对应。由于各发射线圈和各接收线圈并不知道与自己配对的对象，如果发射线圈和接收线圈不匹配的话，则容易造成多种问题。

第一：不同的产品的功率不一致，比如榨汁机的功率只有几百瓦，而微波炉的功率却有一千多瓦，所以如果用几百瓦的功率给微波炉供电，则机器是不会工作的；而用上千瓦的功率给榨汁机，就会将其损坏。

第二：各个产品可以随意移动，随意匹配，因此，包含在其内部的接收线圈也会随之移动，因此，发射线圈和接收线圈之间没有固定的位置，容易造成发射线圈和接收线圈匹配错误，导致产品损坏；

第三：发射线圈绝对不能在没有用电器(接收线圈)的时候发射功率。即不能空载。如果发射线圈空载，则极易烧毁。比如将榨汁机放在1号发射线圈上，但是他却与2号发射线圈配对成功，进而2号发射线圈开始升功率，但是因为榨汁机没有放在上边，所以不能接收功率，导致2号发射线圈及设备烧毁。

基于以上最重要的几点，在多个发射线圈和多个接收线圈的无线供电环境中，发射线圈和接收线圈的配对问题就显得尤为重要。发射线圈要确信有一个已经配对成功的接收线圈在其供电范围内，才能加载功率。

现有技术中，为了实现发射线圈和接收线圈的配对，通常是通过蓝牙传输的方式，由用户来主动选择，通过蓝牙配对。该方案多用于电动汽车无线供电中，其大体思路为：客户手机中装有无线供电桩地图信息，当车辆停好之后，车主扫描无线供电桩二维码，或者手机app点选相应的供电桩，使其开启。供电桩开启之后，会打开蓝牙，进而搜索车辆上无线接收端中的蓝牙，进行配对。配对成功后，进行供电。充电过程中发射端与接收端的通讯，均是通过已经配对成功后的蓝牙传输的。如果蓝牙配对失败，车主就会发觉，进而会操作手机重新配对，直至成功。

对于上述方案来说，整体链接时间长，并且需要人为启动，确定，费时费力。由此可见，在发射线圈和接收线圈配对过程中，如何避免人工干预，从而达到智能化是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可智能配对的无线供电系统及供电方法，用于在发射线圈和接收线圈配对过程中，避免人工干预，从而达到智能化。

为解决上述技术问题，本发明提供一种可智能配对的无线供电系统的供电方法，用于包含多套无线供电设备的无线供电系统，包括：

各接收控制器在接收线圈接收到各处于待机状态的发射线圈的电能时，通过无线收发模块发射包含有第一状态字和自身接收端编码的第一交互数据，并相互接收所述第一交互数据，然后根据等级规则判断自身是否为优先等级最高的目标接收控制器，如果不是则停止发射所述第一交互数据；

所述目标接收控制器通过无线收发模块发射包含有第二状态字和自身接收端编码的第二交互数据；

各发射控制器接收所述第二交互数据，并控制各自的发射线圈以无线供电载波的通信方式发送包含有自身发射端编码的确认交互数据；

所述目标接收控制器接收到所述确认交互数据后，发射第三交互数据；其中，所述第三交互数据包括所述确认交互数据中的发射端编码、所述目标接收控制器的接收端编码和第三状态字；

各发射控制器接收所述第三交互数据，根据所述第三交互数据中的发射端编码与自身的发射端编码是否相同确定自身是否为目标发射控制器，如果是，则目标发射控制器控制发射线圈向所述目标接收控制器所在的接收线圈无线供电。

优选地，所述目标发射控制器控制发射线圈向所述目标接收控制器所在的接收线圈无线供电之前还包括：

所述目标发射控制器通过无线收发模块发射第四交互数据；其中，所述第四交互数据包含有所述目标发射控制器的发射端编码、第四状态字、所述目标接收控制器的接收端编码；

所述目标接收控制器在接收到所述第四交互数据后，通过无线收发模块发射第五交互数据；其中，所述第五交互数据包含有所述目标接收控制器的接收端编码、第五状态字、所述目标发射控制器的发射端编码和信道编码；

所述目标发射控制器在接收到所述第五交互数据后，通过无线收发模块发射第六交互数据；其中，所述第六交互数据包含有所述目标发射控制器的发射端编码、第六状态字、所述目标接收控制器的接收端编码、所述信道编码；

所述目标接收控制器在接收到所述第六交互数据后，通过无线收发模块发射第七交互数据；其中，所述第七交互数据包含有所述目标接收控制器的接收端编码、第七状态字、所述目标发射控制器的发射端编码和所述信道编码；

所述目标发射控制器在接收到所述第七交互数据后，通过无线收发模块发射第八交互数据；其中，所述第八交互数据包含有所述目标发射控制器的发射端编码、第八状态字、所述目标接收控制器的接收端编码、所述信道编码。

优选地，还包括：

当所述目标接收控制器在预定时间内未接收到所述第四交互数据时，按照第一预定时间间隔发射预定次数的配对错误数据；

其中，所述配对错误数据包含有所述目标接收控制器的接收端编码和错误状态字。

优选地，所述第一交互数据、所述第二交互数据、所述第三交互数据均包含有数据头部和数据尾部。

优选地，各接收控制器的单片机的上电延时时间均为:T₀＝t*max(M_i)+t；

其中，t为单位延时时间，M_i为第i个接收控制器的接收端编码的后两位，max(M_i)为接收端编码的最大值。

优选地，在所述上电延时时间之后，各接收控制器延时第二预定时间再发射所述第一交互数据，且相邻两次的时间间隔为所述第二预定时间；

其中，所述第二预定时间T₂＝t*M_i。

优选地，所述单位延时时间为6ms、8ms或15ms。

优选地，所述等级规则为：各所述第一交互数据中的接收端编码最小所对应的接收控制器为所述目标接收控制器。

优选地，还包括：当进入所述信道编码所在的信道内通信时，所述目标发射控制器和所述目标接收控制器在判断所述信道编码所在的信道是否空闲，如果否，则将所述信道编码+1得到新的信道编码，并进入所述新的信道编码所在的信道通信。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种可智能配对的无线供电系统，包括多套无线供电设备，所述无线供电设备包括接收控制器、发射控制器，接收线圈和发射线圈，还包括无线收发模块；

其中，各接收控制器，用于在接收线圈接收到各处于待机状态的发射线圈的电能时，通过无线收发模块发射包含有第一状态字和自身接收端编码的第一交互数据，并相互接收所述第一交互数据，然后根据等级规则判断自身是否为优先等级最高的目标接收控制器，如果不是则停止发射所述第一交互数据；

所述目标接收控制器，用于通过无线收发模块发射包含有第二状态字和自身接收端编码的第二交互数据；以及接收到确认交互数据后，发射第三交互数据；其中，所述第三交互数据包括所述确认交互数据中的发射端编码、所述目标接收控制器的接收端编码和第三状态字；

各发射控制器，用于接收所述第二交互数据，并控制各自的发射线圈以无线供电载波的通信方式发送包含有自身发射端编码的确认交互数据；以及接收所述第三交互数据，根据所述第三交互数据中的发射端编码与自身的发射端编码是否相同确定自身是否为目标发射控制器，如果是，则目标发射控制器控制发射线圈向所述目标接收控制器所在的接收线圈无线供电。

本发明所提供的可智能配对的无线供电系统的供电方法，首先各接收控制器利用无线发射的通信方式发送第一交互数据，从而确定出目标接收控制器，然后目标接收控制器发送第二交互数据，在发射控制器接收到第二交互数据后，控制各自的发射线圈以无线供电载波的通信方式发送确认交互数据，由于采用无线供电载波的通信方式，因此，只有在供电范围内的接收控制器才能接收到，因此，当目标接收控制器所在的设备放置到供电范围内时，目标接收控制器就会接收到确认交互数据，从而再向各发射控制器发射第三交互数据。第一交互数据、第二交互数据，确认交互数据以及第三交互数据均包含有对应的编码，因此最终能够找到与目标接收控制器配对的目标发射控制器。由此可见，本方法无需人工干预，接收控制器和发射控制器能够自动完成，智能化较高。此外，本发明还提供一种可智能配对的无线供电系统，亦具有上述效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，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为本发明实施例提供的一种可智能配对的无线供电系统的供电方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的各接收控制器在争权状态时的数据发送示意图；

图3是接收端编码为00ff的接收控制器连续发送5次第一交互数据的示意图；

图4为本发明实施例提供的延时时间最长和延时时间最短的两个接收控制器的数据发送示意图；

图5为本发明实施例提供的一种单位延时时间为8ms的数据发送示意图；

图6为本发明实施例提供的一种码位为0的检测示意图；

图7为本发明实施例提供的一种码位为1的检测示意图；

图8为本发明实施例提供的一种同步码的检测示意图；

图9为本发明实施例提供的一种发射控制器与接收控制器之间通过无线供电载波的通信方式的硬件结构图；

图10是发射控制器1号控制发射线圈以无线供电载波的通信方式对外发射的发射端编码的示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

本发明的核心是提供一种可智能配对的无线供电系统及供电方法。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是本发明中提到的可智能配对的无线供电系统的应用场景可以是充电场景(给蓄电池无线充电)或者是用电场景(直接给用电设备供电)。

图1为本发明实施例提供的一种可智能配对的无线供电系统的供电方法的流程图。如图1所示，可智能配对的无线供电系统的供电方法包括：

S10：各接收控制器在接收线圈接收到各处于待机状态的发射线圈的电能时，通过无线收发模块发射包含有第一状态字和自身接收端编码的第一交互数据，并相互接收第一交互数据，然后根据等级规则判断自身是否为优先等级最高的目标接收控制器，如果不是则停止发射第一交互数据。

S11：目标接收控制器通过无线收发模块发射包含有第二状态字和自身接收端编码的第二交互数据。

S12：各发射控制器接收第二交互数据，并控制各自的发射线圈以无线供电载波的通信方式发送包含有自身发射端编码的确认交互数据。

S13：目标接收控制器接收到确认交互数据后，发射第三交互数据。其中，第三交互数据包括确认交互数据中的发射端编码、目标接收控制器的接收端编码和第三状态字。

S14：各发射控制器接收第三交互数据，根据第三交互数据中的发射端编码与自身的发射端编码是否相同确定自身是否为目标发射控制器，如果是，则目标发射控制器控制发射线圈向目标接收控制器所在的接收线圈无线供电。

在具体实施中，需要将发射线圈全部通电工作，但是需要注意的是，发射线圈并不是处于正常工作，而是处于待机状态，可以根据实际情况调整发射线圈在待机状态下的发射功率。该发射功率不能太大，也不能太小，只要能够让接收线圈接收到即可。由于发射线圈提供的能量比较微弱，所以不会对相邻的发射端有影响。此处的能量只是为了当接收线圈进入供电范围之后，可以对其接收控制器等进行供电，进而与发射控制器通信。

在配对过程中，各个接收设备会不定时的接入，不定时的发射数据帧(上文提到的第一交互数据)。这样的随机性，就会造成帧信息重叠，产生冲突。为了解决这个问题，本发明采用上述步骤实现。为了更加方便理解，下文中以具体例子进行说明。假设有无线供电系统中有三套供电设备，即三个发射线圈，三个发射控制器，三个接收线圈及三个接收控制器。发射控制器分别为1号，2号，3号。接收控制器分别为A，B，C。在具体实施中，各控制器内部可以全部采用stm32为主单片机，采用YL-10T型号的433模块作为半双工通信的无线收发模块。配对过程大致分为3个大部分，分别是：争权状态(对应步骤S10)，寻找状态(对应步骤S11-S13)，确认状态(对应步骤S14)。

1)在争权状态中：

假设接收控制器A的接收端编码为0003，接收控制器B的接收端编码为0004，接收控制器C的接收端编码为9ABC。则接收控制器A向外发射的第一交互数据包含0003和AA，其中，AA为第一状态字。考虑到数据在传输过程中的可靠性，通常情况下，第一交互数据还包括数据头部和数据尾部，另外，为了与第二交互数据和第三交互数据相对应，第一交互数据还可以包含一个空闲数据，因此，最终的第一交互数据可以为：AF+0003+AA+FFFF+FD(数据头部+接收端编码+第一状态字+空闲数据+数据尾部，此编码是十六进制，共14位，转换为二进制时为56位)。需要说明的是各接收端编码以及各发射端编码就如同是身份证一样，具有唯一性。第一状态字代表的是“争权”状态。另外，在具体实施中，还可以在第一交互数据中加入校验字节，判断字节等，本实施例不再赘述。

同理，接收控制器B向外发射的第一交互数据为：AF+0004+AA+FFFF+FD。接收控制器C向外发射的编码信息为:AF+9ABC+AA+FFFF+FD。

再假设采用的是9600的波特率，则发出上面一帧数据的时间为5.833ms，具体通过如下计算公式计算：14(字符)*4(每字符比特)＝56(比特)；9600/1000＝9.6bit/ms；56/9.6＝5.833ms。在具体实施中，通常设置发射第一交互数据所用的时间为6ms，并且可以将这一时间当作是单位延时时间。

最为优选地实施方式，各接收控制器的单片机的上电延时时间均为:T₀＝t*max(M_i)+t；其中，t为单位延时时间，M_i为第i个接收控制器的接收端编码的后两位，max(M_i)为接收端编码的最大值。

最为优选地实施方式，在上电延时时间之后，各接收控制器延时第二预定时间再发射第一交互数据，且相邻两次的时间间隔为第二预定时间；

其中，第二预定时间T₂＝t*M_i。

本发明中，设定各接收控制器的单片机的延时时间相同，按照上述计算公式，如果是接收端编码的后两位的话，则最大值就是FF，即max(M_i)＝FF，取单位延时时间为6ms，则上电延时时间T₀为1536ms。每个接收控制器还具有自己的延时时间，即第二预定时间，则对于接收控制器A来说，其第二预定时间为3*6ms＝18ms。当它延时了18ms，并且在这段时间之内确实没有接收到其他信息之后，开始发出第一帧数据(第一交互数据)。接收控制器B的第二预定时间为4*6ms＝24ms。接收控制器C的第二预定时间为188*6ms＝1128ms。(接收控制器C的接收端编码为9ABC，取后两位BC，十六进制转换为十进制后为188)。

图2为本发明实施例提供的各接收控制器在争权状态时的数据发送示意图。在图2中，当三个接收端同时放在三个发射端附近时，接收线圈会收到发射线圈的微弱无线供电能量，这个能量足以使接收控制器中的单片机等弱电设备工作。当单片机工作后，会先初始化433模块，使其进入“配对信道”。该信道的设置参数为：调整信道为500MHz，调整空中速率为9600，调整模块ID为184。在这个信道之下，所有的发射控制器或者接收控制器均处于争权状态。需要说明的是，已配对成功的模块会提前约定好其他信道，不在“配对信道”中。

当单片机对433模块设置好“配对信道”之后，会延时1536ms不发送数据，专门监听信道信息。当在1536ms之内，收到了其他模块的配对信息时，就知道有其他模块正在占用信道工作，则会保持静默，直至其他模块释放总线。如果在此时间段内没有收到其他模块的信息，则代表现在总线空闲中，接收控制器会控制单片机提取出事先固化在芯片内部的接收端编码，按照最后两位的数值(提取最后两位是为了减缓延时时间)，进行以6ms的时间单位进行延时。在延时的同时，监听信道是否被占用。如图2所示，当A接收控制器放置之后，因为接收端编码为3，所以其第二延时时间就是8ms。当其延时了18ms，并且在这段时间之内确实没有接收到其他信息之后，开始发出第一帧数据1-1。B接收控制器同理，但是他的延时时间为24ms。C接收控制器也是一样的，他的延时时间为1128ms。从图2中可以看出，1-1数据是最先发出来的，并且是没有被其他数据干扰的，所以B接收控制器与C接收控制器同时收到了。当B接收控制器与C接收控制器收到之后，会提取出来第一交互数据中的接收编码，即0003。按照等级规则，将此编码与自身的编码进行比较，以确定自己是否为优先等级最高的目标接收控制器，如果不是则停止发送第一交互数据。这里的目标接收控制器指的是等级最高的接收控制器，每个接收控制器都有可能成为目标接收控制器。另外，作为优选的实施方式，等级规则为：各第一交互数据中的接收端编码最小所对应的接收控制器为目标接收控制器。可以理解的是，如果接收端编码从00001-FFFF的话，则只要接收端控制器为0001的接收控制器处于争权状态，则其就一定是目标接收控制器。除了目标接收控制器需要继续工作外，其余的接收控制器在争权状态下，均未争权成功，则都停止发送第一交互数据。

为了保证争权状态中的可靠性，防止新加入等级更高的接收控制器，因此，目标接收控制器可以继续监听信道中是否有新的第一交互数据，且同时继续以第二延时时间多次发送第一交互数据(1-2)。如图2所示，B接收控制器接收到A接收控制器的第一交互数据之后，判断0003小于自身的编码0004，说明需要对方占权，则不会再发出任何数据信息(比如1-4的信息)，保持静默。C接收控制器因为接收端编码的数值更大(为1128)，所以在延时第二时间内就接收到A接收控制器的第一交互数据，因此，不需要发送第一交互数据就保持静默。这样，A接收控制器就“争权”成功。

为了保证目标接收控制器可靠的“争权”，所以其会依照自己的延时时间，连续发送5次信息。确保自己的“争权”地位稳定可靠。图3是接收端编码为00ff的接收控制器连续发送5次第一交互数据的示意图。每个接收控制器在发送完数据的时候就会监听信道。如果判断没有比自己编码小的接收控制器，就表明自己“争权”成功。在连续发送了5次信息之后，可以进行下一步正常寻找了。

至此，争权状态便结束，且只剩下A接收控制器继续工作，其余接收控制器保持静默，直到再次检测到第一交互数据(通过第一状态字判断)才继续争权。

由于接收控制器的接收端编码如果相差较小，则二者的延时时间也会较为相近，为了说明本发明中接收控制器之间不会相互干扰，下文中以一个最极端的例子进行说明。

图4为本发明实施例提供的延时时间最长和延时时间最短的两个接收控制器的数据发送示意图。在图4中，有接收控制器D与接收控制器E，其接收端编码分别为00ff与0001。假设接收控制器D发送出数据3-1刚过了1ms，正巧有接收控制器E接收端初始化完毕，开始进行1536ms的延时。则对于接收控制器E来讲，第一交互数据3-1是一个不完整的信息，所以会丢弃不用。当接收控制器D接收端延时了1530ms之后(此处1530ms为接收控制器D的第二延时时间)，接收控制器E还在延时1536ms时间之内。在接收控制器D开始发送第一交互数据3-2时，E接收控制器此时的1536ms延时结束，但是，E接收控制器还需要再延时第二延时时间，即0001*6ms＝6ms。所以，在D接收控制器发送第一交互数据3-2的时候，接收控制器E正在延时并监听信道。这样接收控制器E就会收到接收控制器D的完整的第一交互数据3-2，不会导致丢失或者与第一交互数据3-3冲突。

在图3中，如果接收控制器E在接收控制器D发送第一交互数据3-1之前开始延时，则当接收控制器D发送第一交互数据3-1时，就会直接收到，不会丢失。如果接收控制器E在接收控制器D发送完第一交互数据3-1的之后才开始延时，则会完整的收到第一交互数据3-2。所以，不管接收控制器E在接收控制器D何种状态下接入，都不会对数据产生丢失或者冲突。当接收控制器E接收到接收控制器D完整的数据之后，会解析出第一状态字AA。遇到状态字AA代表有接收端在“争权”状态，此时按照等级规则确定是否能够争权或者保持静默，让权。

在此需要说明的是，单位延时时间除了6ms外，还可以设置为8ms或15ms。在6ms的时间块上，会根据实际的无线收发模块，单片机型号等客观因素，将此时间块拉长。比如增加至8ms或者15ms等，如图5。图5为本发明实施例提供的一种单位延时时间为8ms的数据发送示意图。这样做的主要目的是进一步拉大两个数据之间的时间，防止数据重叠。比如要想使数据1-1和1-3更加可靠的传输，不产生冲突，可以适当加大基本延时时间为8ms，使两个数据不会重叠干扰。当然，基本延时时间从6ms变成8ms之后，其刚上电的延时时间也会从1536ms变成2048ms。另外，在争权状态时，发射控制器是保持静默的，即发射控制器在接收到第一交互数据时，是忽略该数据的。

2)寻找状态

在争权状态时，在多个接收控制器中筛选出等级最高的目标接收控制器，目标接收控制器需要在多个发射控制器中找到与自己配对的对象。由于该状态下，不是争权状态，因此目标接收控制器发射的数据不是第一交互数据，而是第二交互数据，第二交互数据中包含有第二状态字和自身接收端编码。与争权状态相同，第二交互数据还包含有数据头部，数据尾部以及空闲数据部，格式为：AF+0003+BB+FFFF+FD(这里以接收控制器A为例)。其中，BB为第二状态字，代表系统中已有了最高权的设备，其余设备不允许发送数据，且现在为“寻找状态”。该数据会以50ms为间隔不停的发送，持续时间为30秒。设定50ms的意义是在这一状态下，尽可能多的占用“配对信道”。假设此时有个新加入的接收端设备，那么它会在1536ms的延时时间段之内立即收到接收控制器A的第二交互数据信息，解析之后，发现现在的状态字是BB。则不管接收控制器A的接收端编码比自身大还是小，都不能去打扰接收控制器A的通讯，其就会保持静默。

当所有发射控制器接收到接收控制器的第二交互数据之后，会调整各自的发射线圈的无线电能发射功率，将唯一编码通过无线供电载波的通信方式发送出去。比如发射控制器1号，其发射端编码为0049，则二进制数据为00000000 0100 1001，那么他将会控制发送线圈以无线供电载波的通信方式，将这个二进制编码发射出去。需要说明的是，各发射控制器均能够接收到第二交互数据，因此，也都能发射确认交互数据。但是由于采用无线供电载波的通信方式，因此，如果接收控制器不在供电范围内时，是接收不到发射控制器发送的确认交互数据。只有在供电范围内的接收控制器才能够接收到确认交互数据。因此，对于目标接收控制器的话只有接收到确认交互数据才表明其在供电范围内。通过无线供电载波的通信方式，能够为目标接收控制器找到与其配对的目标发射控制器。可以理解的是，目标接收控制器要么接收到一个确认交互数据，要么接收不到确认交互数据，因此，只要设备放置在供电范围内，则目标接收控制器就会接收到其中一个发射控制器发射的确认交互数据。由于确认交互数据中包含有发射端编码，因此，目标接收控制器就可以解析出确认交互数据中的发射端编码，例如接收到的确认交互数据为00000000 0100 1001。

目标接收控制器解析出发射端编码后，会再通过无线收发模块发射第三交互数据，第三交互数据包括确认交互数据中的发射端编码和目标接收控制器的接收端编码，再加上数据头部和数据尾部，就可以表示为：AF+0003+CC+0049+FD。此处的CC为第三状态字，代表的是接收端已经识别出一个发射端了，需要与该发射端通信；0003为目标接收控制器的接收端编码，0049为确认交互数据中的发射端编码。

图6为本发明实施例提供的一种码位为0的检测示意图。图7为本发明实施例提供的一种码位为1的检测示意图。图8为本发明实施例提供的一种同步码的检测示意图。在图6-8中，规定了关于无线供电载波的通信方式中码位的格式。考虑到无线传输的延时特性，将这个实施例中的码位规定为总长度为13ms，其他的使用环境则需要按照实际的调整。码位0与1的区分是接收控制器在第8ms时检测到的是高电平还是低电平而定，其中，如果第8ms检测到低电平，则码位为0，否则为1。考虑到同步性，在确认交互数据中还加入了同步数据，同步数据加在发射端编码的前面。对于目标接收控制器来说，如何确定同步数据还是发射端编码，即如何确定同步码还是数据码是通过第12ms时检测到是高电平还是低电平而定。同步码是在整个数据之前，为了预先提醒接收端的作用。发射端线圈会先发送5次同步码，然后再开始发射数据，这样可以使发射与接收在同步码的时间内调整同步。

图9为本发明实施例提供的一种发射控制器与接收控制器之间通过无线供电载波的通信方式的硬件结构图。在图9中，发射控制器串联了C1与L1，组成串联谐振电路。L2与C2组成并联谐振电路(串联也可以)。L2接收L1提供的无线电能，之后经过高频整流二极管D1及D4整流为直流电。在此，通过电阻R1与R2分压，输出检测信号，进入检测单元。检测单元处理后，会进入单片机，进行判断线圈是否有电。如果L2有电，则检测单元输出电压，如果L2无电，则检测单元不输出电压。电能继续向后，通过D5进入C3滤波，再进入接收控制器。C3采用较大的电容，这样在L1不发送电能的瞬间，L2也没电，但C3可以继续为接收控制电路供电。D5的作用就是防止当L2没电时，电容C3的电能返回到R1与R2处，影响检测单元的判断。比如希望发射一个1的码位，则在发射端，发射控制器会先给发射线圈L1供电，此时L1有电能发射，L2自然会收到此能量，进而检测单元会检测出来。当检测出来之后，会触发接收控制器中的单片机打开中断并计数。单片机会在打开中断开始，到8ms时检测一次电平即图6和7中的1/0检测点。如果检测的是低电平，则判断此次码位为0，如果检测为高电平，则判断此次码位为1。因为发射控制器发射的是1码位(对应图7)，所以在5ms高电平时候，会继续跟一个4ms高电平，总高电平时间为9ms。而接收控制器经过8ms延时后检测了一次1/0检测点，发现是高电平，所以就会判断码位是1。单片机又经过3ms(第12ms)检测了一次帧同步检测点。如果此次检测的是高电平，则说明是同步码，如果是低电平，则说明是数据码。如图7所示，此次检测的是低电平，所以单片机会判断为是数据码而不是同步码，且数据位是1而非0。如果在帧同步检测点检测时，判断是1，则不管前边检测的是0还是1，都判断为同步码。所以，发射控制器是将自己的发射端编码通过无线供电载波的通信方式发射出来，而接收控制器是检测并解析其中的编码而得到发射端编码的。图10是发射控制器1号控制发射线圈以无线供电载波的通信方式对外发射的发射端编码的示意图。

在此寻找状态中，目标接收控制器发送第三交互数据，由于第三交互数据中包含有第三状态字，因此，其余的接收控制器仍然保持静默状态。另外，在这个状态中，可能会出现无法识别确认交互数据，或者确认交互数据丢失的问题。所以需要发射控制器不停的微功率对外发送确认交互数据，直至有接收端控制器返回带有第三状态字的第三交互数据，或者信道空闲(即大于60秒没有数据)，则停止发射。

3)确认状态

目标接收控制器在发射出第三交互数据后，其余的接收控制器保持静默，而各发射控制器在接收到所述第三交互数据后，会解析第三交互数据中的发射端编码与自身的发射端编码是否相同，如果不同，说明目标接收控制器不是与自己配对的对象，则保持静默，而如果有一个接收控制器判断出第三交互数据中的发射端编码与自己的发射端编码相同，则说明目标接收控制器就是自己配对的对象，即确定为目标发射控制器。至此目标发射控制器和目标接收控制器相互找到了配对的对象，可以进行无线供电。

本实施例提供的可智能配对的无线供电系统的供电方法，首先各接收控制器利用无线发射的通信方式发射第一交互数据，从而确定出目标接收控制器，然后目标接收控制器发射第二交互数据，在发射控制器接收到第二交互数据后，控制各自的发射线圈以无线供电载波的通信方式发送包含有自身发射端编码的确认交互数据，由于采用无线供电载波的通信方式，因此，只有在供电范围内的接收控制器才能接收到，因此，当目标接收控制器所在的设备放置到供电范围内时，目标接收控制器就会接收到确认交互数据，从而再向各发射控制器发射第三交互数据。第一交互数据、第二交互数据，确认交互数据以及第三交互数据均包含有对应的编码，因此最终能够找到与目标接收控制器配对的目标发射控制器。由此可见，本方法无需人工干预，接收控制器和发射控制器能够自动完成，智能化较高。

在具体实施中，为了确保目标接收控制器和目标发射控制器之间配对的可靠性，本实施例中，在目标发射控制器控制发射线圈向目标接收控制器所在的接收线圈无线供电之前还包括如下步骤。

S20：目标发射控制器通过无线收发模块发射第四交互数据；其中，第四交互数据包含有目标发射控制器的发射端编码、第四状态字、目标接收控制器的接收端编码。

S21：目标接收控制器在接收到第四交互数据后，通过无线收发模块发射第五交互数据；其中，第五交互数据包含有目标接收控制器的接收端编码、第五状态字、目标发射控制器的发射端编码和信道编码。

S22：目标发射控制器在接收到第五交互数据后，通过无线收发模块发射第六交互数据；其中，第六交互数据包含有目标发射控制器的发射端编码、第六状态字、目标接收控制器的接收端编码、信道编码。

S23：目标接收控制器在接收到第六交互数据后，通过无线收发模块发射第七交互数据；其中，第七交互数据包含有目标接收控制器的接收端编码、第七状态字、目标发射控制器的发射端编码和信道编码。

S24：目标发射控制器在接收到第七交互数据后，通过无线收发模块发射第八交互数据；其中，第八交互数据包含有目标发射控制器的发射端编码、第八状态字、目标接收控制器的接收端编码、信道编码。

在步骤S14中，确定了目标接收控制器后，可以直接启动发射线圈为接收线圈供电，但是这样的供电方式安全性较差。因此，本实施例中，还需要目标接收控制器和目标发射控制器之间进行多次数据交互，以多次确认对方。并且需要协商一个新的通讯信道单独通讯，离开这个配对信道。

第四交互数据格式为：AF+0049+DD+0003+FD，此处的DD表示第四状态字：代表有一个发射控制器回复了接收控制器。

第五交互数据格式为：AF+0003+EE+0049+0058+FD。此处的EE为第五状态字，代表发射控制器与接收控制器都确认了互相的编码，配对成功；0058为信道编码，是二者即将要退出当前的信道，转而进入0058这个专用信道通信，提高可靠性。

第六交互数据格式为：AF+0049+FF+0003+0058+FD，此处的FF为第六状态字。表示发射控制器收到新信道信息为0058，可以跳转了。第六状态字也是提醒其他设备，二者在协定新信道编码，且即将离开，可以做好新一轮争权准备。

第七交互数据格式为：AF+0003+33+0049+0058+FD，此处的33为第七状态字，代表需要离开“配对信道”，转而进入信道编号为58的新信道。

第八交互数据格式为：AF+0049+55+0003+0058+FD，此处的55为第八状态字，代表马上跳出“配对信道”，进入新信道工作。其他静默的接收控制器在接收到第八交互数据后，知道目标接收控制器要离开，从而发起了新一轮的“争权”。

综上所述，在配对过程中，当交互数据中的状态字不是第一状态字时，除了目标接收控制器正常工作外，其它接收控制器均保持静默。

在上述实施例的基础上，还包括：

当目标接收控制器在预定时间内未接收到第四交互数据时，按照第一预定时间间隔发射预定次数的配对错误数据；

其中，配对错误数据包含有目标接收控制器的接收端编码、错误状态字。

在以上的流程中，如果在第一预定时间间隔目标接收控制器接收不到第四交互数据，则说明出现配对不成功，配对超时，错误帧等异常情况。则需要广播预定次数的配对错误数据。这里的预定次数可以为10次。配对错误数据格式为：AF+0003+12+FFFF+FD，此处的12为错误状态字。然后目标接收控制器跳出配对信道，等待30秒后重新进入配对信道进行配对。所有的其他接收控制器解析到状态字为12，会判定有配对失败情况，且对方即将释放总线，做好准备开始争权。

在上述实施例的基础上，还包括：当进入信道编码所在的信道内通信时，目标发射控制器和目标接收控制器在判断信道编码所在的信道是否空闲，如果否，则将信道编码+1得到新的信道编码，并进入新的信道编码所在的信道通信。

为了保证在新的信道内只有目标接收控制器和目标发射控制器进行通信，防止其它设备干扰，本实施例中，当二者进入新的信道后，需要判断所在的信道是否空闲，如果不是空闲，则需要重新选择一个新的信道。例如，进入58号信道后，如果该信道不是空闲，则二者会自动将信道的ID编号+1，进入59号信道进行监听。确认信道没有空闲，则会稳定下来，建立通讯链接。链接成功，发射线圈开始工作。

需要说明的是，本发明中，之所以只在发送确认交互数据时采用无线供电载波的通信方式是因为，该方式只有处于供电范围内的设备才可以接收到，但是又由于该方式的可靠性及速率都相对较低，所以只在这一过程中采用，而其它交互数据的发射采用433无线通信或其他类似的方式。

在上述实施例的基础上，本发明还公开一种可智能配对的无线供电系统，该系统中的各部件采用上述供电方式实现供电。由于系统部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此系统部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

一种可智能配对的无线供电系统，包括多套无线供电设备，无线供电设备包括接收控制器、发射控制器，接收线圈和发射线圈，还包括无线收发模块；

其中，各接收控制器，用于在接收线圈接收到各处于待机状态的发射线圈的电能时，通过无线收发模块发射包含有第一状态字和自身接收端编码的第一交互数据，并相互接收第一交互数据，然后根据等级规则判断自身是否为优先等级最高的目标接收控制器，如果不是则停止发射第一交互数据；

目标接收控制器，用于通过无线收发模块发射包含有第二状态字和自身接收端编码的第二交互数据；以及接收到确认交互数据后，发射第三交互数据；其中，第三交互数据包括确认交互数据中的发射端编码、目标接收控制器的接收端编码和第三状态字；

各发射控制器，用于接收第二交互数据，并控制各自的发射线圈以无线供电载波的通信方式发送包含有自身发射端编码的确认交互数据；以及接收第三交互数据，根据第三交互数据中的发射端编码与自身的发射端编码是否相同确定自身是否为目标发射控制器，如果是，则目标发射控制器控制发射线圈向目标接收控制器所在的接收线圈无线供电。

以上对本发明所提供的可智能配对的无线供电系统及供电方法进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (9)

1.一种可智能配对的无线供电系统的供电方法，用于包含多套无线供电设备的无线供电系统，其特征在于，包括：

各接收控制器在接收线圈接收到各处于待机状态的发射线圈的电能时，通过无线收发模块发射包含有第一状态字和自身接收端编码的第一交互数据，并相互接收所述第一交互数据，然后根据等级规则判断自身是否为优先等级最高的目标接收控制器，如果不是则停止发射所述第一交互数据；

所述目标接收控制器通过无线收发模块发射包含有第二状态字和自身接收端编码的第二交互数据；

各发射控制器接收所述第二交互数据，并控制各自的发射线圈以无线供电载波的通信方式发送包含有自身发射端编码的确认交互数据；

所述目标接收控制器接收到所述确认交互数据后，发射第三交互数据；其中，所述第三交互数据包括所述确认交互数据中的发射端编码、所述目标接收控制器的接收端编码和第三状态字；

各发射控制器接收所述第三交互数据，根据所述第三交互数据中的发射端编码与自身的发射端编码是否相同确定自身是否为目标发射控制器，如果是，则目标发射控制器控制发射线圈向所述目标接收控制器所在的接收线圈无线供电；

所述目标发射控制器控制发射线圈向所述目标接收控制器所在的接收线圈无线供电之前还包括：

所述目标发射控制器通过无线收发模块发射第四交互数据；其中，所述第四交互数据包含有所述目标发射控制器的发射端编码、第四状态字、所述目标接收控制器的接收端编码；

所述目标接收控制器在接收到所述第四交互数据后，通过无线收发模块发射第五交互数据；其中，所述第五交互数据包含有所述目标接收控制器的接收端编码、第五状态字、所述目标发射控制器的发射端编码和信道编码；

所述目标发射控制器在接收到所述第五交互数据后，通过无线收发模块发射第六交互数据；其中，所述第六交互数据包含有所述目标发射控制器的发射端编码、第六状态字、所述目标接收控制器的接收端编码、所述信道编码；

所述目标接收控制器在接收到所述第六交互数据后，通过无线收发模块发射第七交互数据；其中，所述第七交互数据包含有所述目标接收控制器的接收端编码、第七状态字、所述目标发射控制器的发射端编码和所述信道编码；

所述目标发射控制器在接收到所述第七交互数据后，通过无线收发模块发射第八交互数据；其中，所述第八交互数据包含有所述目标发射控制器的发射端编码、第八状态字、所述目标接收控制器的接收端编码、所述信道编码。

2.根据权利要求1所述的供电方法，其特征在于，还包括：

当所述目标接收控制器在预定时间内未接收到所述第四交互数据时，按照第一预定时间间隔发射预定次数的配对错误数据；

其中，所述配对错误数据包含有所述目标接收控制器的接收端编码和错误状态字。

3.根据权利要求1至2任意一项所述的供电方法，其特征在于，所述第一交互数据、所述第二交互数据、所述第三交互数据均包含有数据头部和数据尾部。

4.根据权利要求1所述的供电方法，其特征在于，各接收控制器的单片机的上电延时时间均为:T₀＝t*max(M_i)+t；

其中，t为单位延时时间，M_i为第i个接收控制器的接收端编码的后两位，max(M_i)为接收端编码的最大值。

5.根据权利要求4所述的供电方法，其特征在于，在所述上电延时时间之后，各接收控制器延时第二预定时间再发射所述第一交互数据，且相邻两次的时间间隔为所述第二预定时间；

其中，所述第二预定时间T₂＝t*M_i。

6.根据权利要求5所述的供电方法，其特征在于，所述单位延时时间为6ms、8ms或15ms。

7.根据权利要求1所述的供电方法，其特征在于，所述等级规则为：各所述第一交互数据中的接收端编码最小所对应的接收控制器为所述目标接收控制器。

8.根据权利要求1所述的供电方法，其特征在于，还包括：当进入所述信道编码所在的信道内通信时，所述目标发射控制器和所述目标接收控制器在判断所述信道编码所在的信道是否空闲，如果否，则将所述信道编码+1得到新的信道编码，并进入所述新的信道编码所在的信道通信。

9.一种可智能配对的无线供电系统，包括多套无线供电设备，其特征在于，所述无线供电设备包括接收控制器、发射控制器，接收线圈、发射线圈和无线收发模块；

其中，各接收控制器，用于在接收线圈接收到各处于待机状态的发射线圈的电能时，通过无线收发模块发射包含有第一状态字和自身接收端编码的第一交互数据，并相互接收所述第一交互数据，然后根据等级规则判断自身是否为优先等级最高的目标接收控制器，如果不是则停止发射所述第一交互数据；

所述目标接收控制器，用于通过无线收发模块发射包含有第二状态字和自身接收端编码的第二交互数据；以及接收到确认交互数据后，发射第三交互数据；其中，所述第三交互数据包括所述确认交互数据中的发射端编码、所述目标接收控制器的接收端编码和第三状态字；

各发射控制器，用于接收所述第二交互数据，并控制各自的发射线圈以无线供电载波的通信方式发送包含有自身发射端编码的确认交互数据；以及接收所述第三交互数据，根据所述第三交互数据中的发射端编码与自身的发射端编码是否相同确定自身是否为目标发射控制器，如果是，则目标发射控制器控制发射线圈向所述目标接收控制器所在的接收线圈无线供电；

所述目标发射控制器控制发射线圈向所述目标接收控制器所在的接收线圈无线供电之前还包括：

所述目标发射控制器通过无线收发模块发射第四交互数据；其中，所述第四交互数据包含有所述目标发射控制器的发射端编码、第四状态字、所述目标接收控制器的接收端编码；

所述目标接收控制器在接收到所述第四交互数据后，通过无线收发模块发射第五交互数据；其中，所述第五交互数据包含有所述目标接收控制器的接收端编码、第五状态字、所述目标发射控制器的发射端编码和信道编码；

所述目标发射控制器在接收到所述第五交互数据后，通过无线收发模块发射第六交互数据；其中，所述第六交互数据包含有所述目标发射控制器的发射端编码、第六状态字、所述目标接收控制器的接收端编码、所述信道编码；

所述目标接收控制器在接收到所述第六交互数据后，通过无线收发模块发射第七交互数据；其中，所述第七交互数据包含有所述目标接收控制器的接收端编码、第七状态字、所述目标发射控制器的发射端编码和所述信道编码；

所述目标发射控制器在接收到所述第七交互数据后，通过无线收发模块发射第八交互数据；其中，所述第八交互数据包含有所述目标发射控制器的发射端编码、第八状态字、所述目标接收控制器的接收端编码、所述信道编码。

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