CN108183556A - 一种无线电功率接收方法及多线圈复用式无线电功率接收装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种无线电功率接收方法以及应用该接收方法的多线圈复用式无线电功率接收装置，所述无线电功率接收方法包含：接收线圈接收来自发射基站的交流电信号；通过整流单元对接收线圈接收的交流电信号进行整流转换为直流信号；复用器单元将直流信号集中后输出直流电；通信与控制单元调制复用器单元和接收线圈，将电信号数据反馈给发射基站，并对负载输出监测，一旦负载端的电信号出现异常，通信与控制单元开始调节反馈工作。本发明的无线电功率接收装置不需要与无线电功率传输发射基站进行线圈“对齐”，达到任意放置接收线圈都可正常工作的目的。

Description

一种无线电功率接收方法及多线圈复用式无线电功率接收 装置

技术领域

本发明涉及无线电功率传输领域，尤其是一种无线电功率接收方法及多线圈复用式无线电功率接收装置。

背景技术

无线电功率传输，指利用交变磁场在初级线圈(发射线圈)和次级线圈(接收线圈)之间进行非接触式的能量传输的设备。功率从数瓦特到上千瓦特不等，因其不需要物理连接器导通，避免了设备间因接触老化而“跳火”(或者叫“拉弧”)的危险，并给用户的实际使用带来很大的方便。

但是目前各类无线电功率传输设备，都普遍存在发射基站和接收器的线圈必须“对齐”才能最高效和安全地进行功率传输的弊端。在现有的技术条件下，一般采用以下四种措施来解决：

(1)磁力引导：指在发射线圈和接收线圈中心放置强力磁铁，利用磁铁吸力使线圈“对齐”；这种措施的弊端是强力磁铁可能会损坏作为接收端的数码设备中的存储数据、定位设备；

(2)动力驱动：指利用步进电机驱动发射线圈自动与接收线圈“对齐”；这种措施的弊端是步进电机和他的伺服电路价格昂贵，不利于产品的普及；另外因为发射线圈要跟随步进电机活动，所以其引线必须很长，导致线圈中的交变电流损失过大，传输功率不足；

(3)多线圈发射：利用多个发射线圈组成线圈矩阵，并通过感应接收线圈的位置而启用对应位置的发射线圈工作，达到无需“对齐”的构想；这种措施的弊端是多个发射线圈不能同时工作，在实际启用时线圈之间会存在“死区”，并不能真正做到无需“对齐”；另外多个发射线圈和对应的多个驱动电路成本昂贵；

(4)标示点“对齐”：指在将接收设备放置于发射基站上时，通过发射基站工作面上的印刷标示人工“对齐”；这种措施虽然成本低廉，但实际应用中不易“对齐”；并且工作过程中会因外力脱离“对齐”状态，从而停止功率传输。

因此，亟需一种设计出一种既不需要传统的磁力引导“对齐”，也不需要动力驱动发射线圈“对齐”，只要放置在发射基站的工作面上就能够正常接收到来自发射基站的电能的无线电功率接收装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种既不需要传统的磁力引导“对齐”，也不需要动力驱动发射线圈“对齐”，只要放置在发射基站的工作面上就能够正常接收到来自发射基站的电能的多线圈复用式无线电功率接收装置。

本发明通过以下技术方案实现的：本发明提出一种无线电功率接收方法，所述无线电功率接收方法包含：

接收线圈接收来自发射基站的交流电信号；

通过整流单元对接收线圈接收的交流电信号进行整流转换为直流信号；

复用器单元将直流信号集中后输出直流电；

通信与控制单元调制复用器单元和接收线圈，将电信号数据反馈给发射基站，并对负载输出监测，一旦负载端的电信号出现异常，通信与控制单元开始调节反馈工作。

本发明还提出了一种多线圈复用式无线电功率接收装置，包含上述无线电功率接收方法，所述多线圈复用式无线电功率接收装置包括：

接收整流装置，包括多个线圈和与所述多个线圈电连接的多个整流单元，所述多个线圈接收来自发射基站的无线电信号，所述多个整流单元对所述线圈接收的交流电信号进行整流转换为直流信号；

复用器装置，将所述多个整流单元处理后的直流信号集中后输出直流电，给通信与控制装置供电和将直流电输入负载输出端；

通信与控制装置，与所述复用器装置通信，处理来自所述复用器装置的信号，并所述复用器装置发出调控信号；

负载输出端，接收所述复用器装置处理后的直流电，并将直流电对外输出，给外设备提供电源。

进一步地，所述接收整流装置与所述复用器装置之间还设有通信端，通过所述通信端，所述复用器装置对所述多个线圈进行信号调制。

进一步地，所述多个线圈之间可根据用户的需求进行摆放。

进一步地，所述多个线圈分为主线圈和副线圈，所述主线圈接收主要的无线电功率，所述副线圈接收所述主线圈边际的扩散功率。

进一步地，所述多个线圈为导线绕制的线圈绕组、嵌入在PCB叠层中的印刷线圈中的任意一种。

进一步地，所述负载输出端还设置有传感器，所述传感器用于监测所述负载输出端的电压、电流、温度。

进一步地，所述负载输出端和所述通信与控制装置之间还设有信号传输线，所述信号传输线将所述传感器的监测信号传递到所述通信与控制装置中。

本发明的有益效果：

1.本发明的多线圈复用式无线电功率接收装置设置有复用器装置，使线圈既可独立工作，也可几个线圈同时工作，所以实际应用中各接收线圈可根据产品外形或根据用户的要求任意叠放，多线圈复用式无线电功率接收装置与发射基站不需要刻意进行线圈“对齐”，达到随意放置的目的。

2.本发明的多线圈复用式无线电功率接收装置既不需要传统的磁力引导“对齐”，也不需要动力驱动发射线圈“对齐”，只要放置在发射基站的工作面上就能够正常接收到来自发射基站的电能，传输效率高且结构精简。

附图说明

图1为本发明的多线圈复用式无线电功率接收装置的原理框图；

图2为本发明的多线圈复用式无线电功率接收装置结构示意图；

图3-图5为本发明的线圈部分安装示意图；

图6为本发明的多线圈复用式无线电功率接收装置的工作流程图；

图7-图11为本发明的多线圈复用式无线电功率接收装置的电路原理图。

具体实施方式

为了更加清楚、完整的说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。

请参考图1-图2，本发明提出一种无线电功率接收方法及应用该方法的多线圈复用式无线电功率接收装置，所述多线圈复用式无线电功率接收装置包括接收整流装置10、复用器装置20、通信与控制装置30、负载输出端40。所述接收整流装置包括多个线圈11和与所述线圈11电连接的多个整流单元12，所述多个线圈11接收来自发射基站的无线电信号，所述多个整流单元12对所述线圈11接收的交流电信号进行整流转换为直流信号；所述复用器装置20将所述整流单元12处理后的直流信号集中后输出直流电，给通信与控制装置30供电和将直流电输入负载输出端40；所述通信与控制装置30与所述复用器装置20通信，处理来自所述复用器装置20的信号，并对所述复用器装置20发出调控信号；所述负载输出端40接收所述复用器装置20处理后的直流电，并将直流电对外输出，给外设备提供电源。

进一步地，所述接收整流装置与所述复用器装置之间还设有一通信端13，通过所述通信端13，所述复用器装置20对所述多个线圈11进行信号调制。

进一步的，所述多个线圈11之间可根据用户的需求进行摆放。

其中具体的是，请参考图3-图6，所述多个线圈11为接收线圈，感应接收来自无线电功率传输发射基站的电信号，所述电信号为交流电信号，所述多个线圈11之间可根据用户喜欢的外壳造型的需要进行相应地摆放，一个线圈11与一个整流单元12电连接形成一个整流回路，故所述接收整流装置10中包括多个整流回路，在接收发射基站的电信号的过程中，多个线圈11中总有一个线圈会比较“对齐”发射基站的发射线圈，此时该线圈接收主要的电信号，其余线圈辅助接收；所述多个整流单元12将所述线圈11从发射基站接收到的交流电信号进行整合，并转换为直流电流送入所述复用器装置20；所述复用器装置20为多路复用器装置，所述复用器装置20将多个整流单元12处理后的直流电流集中后输出，一方面给所述通信与控制装置30提供电源，使其能正常工作，无需另行外接电源，另一方面通过将直流电流传输给所述负载输出端40；所述接收整流装置10通过所述通信端13与所述复用器装置20互相通信，所述复用器装置20与所述通信与控制装置30互相通信，所述接收整流装置10将信号传递至所述复用器装置20最终传达到所述通信与控制装置30，所述通信与控制装置30发出调制信号，所述复用器装置20接收调制信号并对所述线圈11进行通信调制，从而实现通信与控制装置对整个接收及转换电信号的过程的监控和调制，所述通信与控制装置30并将信号的数据反馈到无线电功率传输发射基站，用于给无线电功率传输发射基站进行功率调整、异常数据处理；所述负载输出端40为多线圈复用式无线电功率接收装置的最终端，用于对外输出电负载，为外设备提供直流电源。

在本实施方式中，本发明的多线圈复用式无线电功率接收装置利用多路复用器装置20，使多个接收线圈11可以同时工作，并将多个线圈11接收到的电能集中输出，无论发射基站的线圈是与多个接收线圈中的任意一个边线圈“对齐”，还是与多个线圈的中间线圈“对齐”，都能正常进行无线电功率传输，既不需要传统的磁力引导“对齐”，也不需要动力驱动发射线圈“对齐”，达到真正的无需“对齐”、任意放置的目的，且结构精简。

在本实施方式中，本发明的多线圈复用式无线电功率接收装置利用通信与控制装置30对整个多线圈复用式无线电功率接收装置的各个组成装置通信调控，监控各个组成装置的电信号情况，若电信号发生异常，通信与控制装置会发出相应的调制信号使得各个组成装置能稳定、正常的工作，并将监测的电信号反馈到发射基站，形成一个可循环的反馈调节，持续稳定传输的无线电功率传输系统。

进一步的，所述多个线圈11分为主线圈110和副线圈111，所述主线圈110接收主要的无线电功率，所述副线圈111接收所述主线圈110边际的扩散功率。

进一步的，所述多个线圈11为导线绕制的线圈绕组、嵌入在PCB叠层中的印刷线圈中的任意一种。

具体的，请参考图3-图5，与发射线圈“对齐”的单个线圈作为主线圈110接收来自发射基站的主要无线电功率，而位于主线圈周围的多个接收线圈作为副线圈111也在自动捕捉主线圈110边际的扩散功率；所述线圈10的可为导线绕制的线圈绕组，也可以是嵌入在PCB叠层中的印刷线圈，无需专门的线圈制造工艺。

在本实施方式中，主线圈110主要接收来自发射基站的主要的无线电功率，位于主线圈110周围的副线圈111捕捉主线圈边际的扩散功率，不仅提高了无线电功率传输的整体效率，而且改善了整个传输回路的热稳定性；所述线圈10的可为导线绕制的线圈绕组，也可以是嵌入在PCB叠层中的印刷线圈，无需专门的线圈制造工艺，因此市场广泛使用的线圈都适用于本发明的多个线圈11，所以制造成本低。

进一步的，所述负载输出端还设置有传感器41，所述传感器41用于监测所述负载输出端的电压、电流、温度。

进一步的，所述负载输出端40和所述通信与控制装置30之间还设有信号传输线50，所述信号传输线50将所述传感器的监测信号传递到所述通信与控制装置30中。

在本实施方式中，所述负载输出端40还设置有传感器41，所述传感器41用于监测所述负载输出端40的电压、电流、温度，通过监测这三个参数保证负载输出端40的负载输出能保持稳定，并将监测的信号通过所述信号传输线50传递给所述通信与控制装置30，一旦监测的信号超出正常范围，所述通信与控制装置30便开始反馈调制，使得多线圈复用式无线电功率接收装置正常工作。

当然，本发明还可有其它多种实施方式，基于本实施方式，本领域的普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。

Claims (8)

1.一种无线电功率接收方法，其特征在于，所述无线电功率接收方法包含：

接收线圈接收来自发射基站的交流电信号；

通过整流单元对接收线圈接收的交流电信号进行整流转换为直流信号；

复用器单元将直流信号集中后输出直流电；

通信与控制单元调制复用器单元和接收线圈，将电信号数据反馈给发射基站，并对负载输出端监测，一旦负载端的电信号出现异常，通信与控制单元开始调节反馈工作。

2.一种多线圈复用式无线电功率接收装置，应用权利要求1所述无线电功率接收方法，其特征在于，所述多线圈复用式无线电功率接收装置包括：

接收整流装置，包括多个线圈和与所述多个线圈电连接的多个整流单元，所述多个线圈接收来自发射基站的无线电信号，所述多个整流单元对所述线圈接收的交流电信号进行整流转换为直流信号；

复用器装置，将所述多个整流单元处理后的直流信号集中后输出直流电，给通信与控制装置供电和将直流电输入负载输出端；

通信与控制装置，与所述复用器装置通信，处理来自所述复用器装置的信号，并所述复用器装置发出调控信号；

负载输出端，接收所述复用器装置处理后的直流电，并将直流电对外输出，给外设备提供电源。

3.根据权利要求2所述的多线圈复用式无线电功率接收装置，其特征在于，所述接收整流装置与所述复用器装置之间还设有通信端，通过所述通信端，所述复用器装置对所述多个线圈进行信号调制。

4.根据权利要求2所述的多线圈复用式无线电功率接收装置，其特征在于，所述多个线圈之间可根据用户的需求进行摆放。

5.根据权利要求4所述的多线圈复用式无线电功率接收装置，其特征在于，所述多个线圈分为主线圈和副线圈，所述主线圈接收主要的无线电功率，所述副线圈接收所述主线圈边际的扩散功率。

6.根据权利要求5所述的多线圈复用式无线电功率接收装置，其特征在于，所述多个线圈为导线绕制的线圈绕组、嵌入在PCB叠层中的印刷线圈中的任意一种。

7.根据权利要求2所述的多线圈复用式无线电功率接收装置，其特征在于，所述负载输出端还设置有传感器，所述传感器用于监测所述负载输出端的电压、电流、温度。

8.根据权利要求7所述的多线圈复用式无线电功率接收装置，其特征在于，所述负载输出端和所述通信与控制装置之间还设有信号传输线，所述信号传输线将所述传感器的监测信号传递到所述通信与控制装置中。