支持多负载的无线馈电装置及其供电方法
【专利摘要】本发明公开了一种支持多负载的无线馈电装置及其供电方法，该支持多负载的无线馈电装置包括使多个负载自由定位的发射端，所述发射端包括发射电路和多组发射线圈，所述发射电路包括多个逆变电路，且每个所述逆变电路对应一个接收端负载；每组所述发射线圈共用所述发射电路中的一个谐振电容。本发明的无线馈电装置中，每个负载能够独立通信并进行闭环控制动态的稳定负载电压，而且采用没有负载空闲的逆变电路进行轮询扫描，能够节约一组专门进行负载检测的逆变电路，降低成本；同时用多个发射线圈共用一个谐振电容的方案，能够对谐振单元进行优化，从而减少谐振电容的数量，降低生产成本，降低元器件的占用空间。
【专利说明】支持多负载的无线馈电装置及其供电方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线电力传输技术，尤其涉及一种支持多负载的无线馈电装置及其供 电方法。
【背景技术】
[0002] 无线电力传输技术已经越来越广泛的应用在日常生活中，比如无线充电手机、无 线充电汽车、无尾家电等等。在日常生活中会有多个用电设备会同时需要进行充电，因此单 个一对一的无线电能传输已不能满足使用需求。
[0003] 然而，目前无线电能传输产品上，如果有多个接收负载时，就存在多个发射端，或 者在一个控制器控制多个由发射电感和电容组成谐振单元，如图1所示，一个发射端1对 应一个接收端2,实现单个一对一的无线电能传输。如图2所示，每个发射端1中的每一个 发射线圈13需与价格昂贵的谐振电容14相连。但在实际工作中，仅有处于接收负载附近 的少数几个发射线圈13进行无线电能传输，大部分发射线圈13处于闲置状态。这样发射 端占用空间大且增加相应的成本，在资源上比较浪费，用户使用也不方便。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种支持多负载的无线馈电装置及 其供电方法，以减少谐振电容的数量，降低生产成本。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的： 一种支持多负载的无线馈电装置，包括使多个负载自由定位的发射端，所述发射端包 括发射电路和多组发射线圈，每组所述发射线圈共用所述发射电路中的一个谐振电容。
[0006] 作为优选方案，所述发射电路包括控制电路、选择电路、多个逆变电路、多个检测 电路和多个补偿电路，所述控制电路分别与所述逆变电路、检测电路及选择电路相连接，所 述补偿电路分别与所述逆变电路、检测电路、选择电路相连接，所述选择电路连接多组所述 发射线圈；且多个所述逆变电路支持多个负载接收端。
[0007] 作为优选方案，每个所述补偿电路包括一个谐振电容。
[0008] 作为优选方案，多组所述发射线圈为阵列排布。
[0009] 作为优选方案，所述发射线圈为单层或多层阵列排布。
[0010] 本发明提供的另一种技术方案：一种应用支持多负载的无线馈电装置的供电方 法，其包括： A、 当有物体在线圈阵列内时，系统驱动一个没有负载的空闲的逆变电路按照预定线圈 扫描路线进行轮询扫描； B、 判断线圈上的电压或电流是否超过无负载时的数值，如果是则执行步骤C，否则继续 执行步骤A ; C、 判断负载是否为合法负载，如果是则执行步骤D，否则关闭该线圈并继续执行步骤 A； D、 选择工作线圈的个数，进行电能传输； E、 判断系统接收的该线圈上信号强度大小是否达到预定值范围，如果是则线圈停止工 作，否则调整系统的工作参数并执行步骤D。
[0011] 作为优选方案，空闲的各所述逆变电路在系统的控制下能够轮询扫描线圈或者进 行能量传输。
[0012] 作为优选方案，步骤A中逆变电路轮询扫描的线圈为全部线圈或部分线圈。
[0013] 作为优选方案，步骤C中通过ID扫描判断负载是否为合法负载。
[0014] 作为优选方案，在执行步骤C时，系统会周期性的检测线圈的ID与信号强度，然后 执行步骤D。
[0015] 本发明提供的支持多负载的无线馈电装置及其供电方法，具有如下优点： 本发明的无线馈电装置中，每个负载能够独立通信并进行闭环控制动态的稳定负载电 压，而且采用没有负载空闲的逆变电路进行轮询扫描，能够节约一组专门进行负载检测的 逆变电路，降低成本，且通过多个逆变电路控制多个发射线圈供电，能够实现多个负载的无 线传输。采用多个发射线圈共用一个谐振电容的方案，能够对谐振单元进行优化，从而减少 谐振电容的数量，降低生产成本，降低元器件的占用空间。其发射线圈采用单层或多层阵列 排布，能够使无线充电区域分布无死区，从而使该无线馈电装置得到充分的利用。同时可以 支持多个负载，且每个负载不受位置限制，可自由定位。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1为现有的无线发射接收装置示意图； 图2为现有技术的另一种发射端的结构示意图； 图3为本发明支持多负载的无线馈电装置的结构示意图； 图4为本发明中发射线圈的分布图； 图5为本发明中发射线圈的另一分布图； 图6为本发明中发射线圈的又一分布图； 图7为本发明供电方法的流程图。
[0017]【主要部件符号说明】 1发射端 2接收端 11适配器模块 12发射电路 121控制电路 122逆变电路 123检测电路 124补偿电路 125选择电路 13发射线圈 14谐振电容。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图及本发明的实施例对本发明的无线馈电装置及其供电方法作进一 步详细的说明。
[0019] 如图3所示，本发明支持多负载的无线馈电装置与电源电性连接，所述支持多负 载的无线馈电装置包括使多个负载自由定位的发射端1。发射端1包括连接电源的电源接 口、发射电路12和多组发射线圈13,发射电路12分别与所述电源接口、发射线圈13电性连 接，且每组发射线圈13共用发射电路12中的一个谐振电容。其中，每组发射线圈均包括多 个发射线圈，即多个发射线圈共用一个谐振电容。此外，所述电源接口连接适配器模块11。
[0020] 发射电路12包括控制电路121、选择电路125、多个逆变电路122、多个检测电路 123和多个补偿电路124。所述逆变电路122分别与所述电源接口、控制电路121、检测电路 123、补偿电路124相连。所述控制电路121通过逆变驱动总线驱动逆变电路122对发射线 圈13进行轮询扫描。所述检测电路123电性连接控制电路121，控制电路121通过检测信 号总线输入检测信号，控制检测电路123检测发射线圈13上的电压或电流大小。控制电路 121通过I/O扩展接口与选择电路125电性连接，选择电路125与各组发射线圈13相连，控 制电路121通过开关驱动总线控制选择电路125中的开关的开闭，从而确定某个补偿电路 124与发射线圈13形成回路，而且系统会根据与所述补偿电路124形成回路的发射线圈13 的个数来调整所述补偿电路124中的谐振电容的参数，从而适用于无线电能的传输。在本 实施例中，所述控制电路121可采用MCU控制电路。
[0021] 基本的"一对多"无线电能传输系统，采用串联谐振的补偿电路124,且每个补偿电 路124包括一个谐振电容，所述补偿电路124通过选择电路125与发射线圈13相连，多个 发射线圈13共用一个谐振电容，从而可简化本发明支持多负载的无线馈电装置的结构，并 且降低了生产成本。
[0022] 此外，如图Γ图6所示，所述发射线圈13可以为单层排列，也可以为多层阵列排 布，支持多个负载供电且每个负载不受位置的限制，即可自由定位。当然，多层阵列排布的 发射线圈可以使无线充电区域分布无死区，能够充分利用本发明的无线馈电装置。
[0023] 如图7所示，本发明应用支持多负载的无线馈电装置的供电方法包括以下步骤： 步骤140、系统初始化。
[0024] 步骤141、当有物体在接收线圈阵列内时，系统驱动一个没有负载的空闲的逆变电 路按照预定线圈扫描路线进行轮询扫描。
[0025] 其中，逆变电路对全部线圈或部分线圈轮询扫描，可通过少数逆变电路控制多个 发射线圈。
[0026] 步骤142、判断线圈上的电压或电流是否超过无负载时的数值，如果是则执行步骤 143,否则继续执行步骤141。
[0027] 步骤143、判断是否为合法负载，如果是，则执行步骤144,如果否，则关闭线圈并 继续执行步骤141。
[0028] 这里，通过ID扫描判断负载是否为合法负载。
[0029] 步骤144、选择工作线圈的个数，进行电能传输。
[0030] 步骤145、判断系统接收的该线圈上信号强度大小是否达到预定值范围，如果是， 则执行步骤143,如果否，则调整系统的工作参数，然后跳转步骤144。
[0031] 其中，所述工作参数包括逆变电路的工作频率或相位等。
[0032] 步骤145、系统接收到停止命令，线圈工作结束。
[0033] 其中，在无线电能传输过程中，可复用逆变电路，即系统驱动一个空闲的逆变电路 进行轮询扫描，在判断负载合法使时，该逆变电路也可进行能量的传输工作，能够节约一组 专门进行负载检测的逆变电路，降低成本。
[0034] 此外，在执行步骤143时，系统会周期性的检测线圈的ID与信号强度，然后执行步 骤 144。
[0035] 如图7所示，当有物体在接收线圈阵列附近时，也可启动另一个逆变电路跳至下 一个线圈重复上面的操作步骤，并以此类推，实现负载的无线电能传输。
[0036] 如图7所示的实施例中，仅以2个逆变电路控制流程为例，实现2个负载的无线电 能传输，并通过各自的反馈回路可分别控制输出电能的功率大小，使得每个负载能够独立 通信并进行闭环控制动态的稳定电压。但实际应用场合中并不限于2个逆变电路，可根据 实际需要来设定逆变电路的个数，如果有η个负载需要进行电能传输，则可以设定η个逆变 电路进行电能传输，即η个逆变电路支持η个接收端。由于原理与2个逆变电路的控制相 类似，故不再赘述。
[0037] 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种支持多负载的无线馈电装置，其特征在于，包括使多个负载自由定位的发射端， 所述发射端包括发射电路和多组发射线圈，每组所述发射线圈共用所述发射电路中的一个 谐振电容。
2. 根据权利要求1所述的支持多负载的无线馈电装置，其特征在于，所述发射电路包 括控制电路、选择电路、多个逆变电路、多个检测电路和多个补偿电路，所述控制电路分别 与所述逆变电路、检测电路及选择电路相连接，所述补偿电路分别与所述逆变电路、检测电 路、选择电路相连接，所述选择电路连接多组所述发射线圈；且多个所述逆变电路支持多个 负载接收端。
3. 根据权利要求2所述的支持多负载的无线馈电装置，其特征在于，每个所述补偿电 路包括一个谐振电容。
4. 根据权利要求1所述的支持多负载的无线馈电装置，其特征在于，多组所述发射线 圈为阵列排布。
5. 根据权利要求4所述的支持多负载的无线馈电装置，其特征在于，所述发射线圈为 单层或多层阵列排布。
6. -种支持多负载的无线馈电装置的供电方法，其特征在于，其包括： A、 当有物体在线圈阵列内时，系统驱动一个没有负载的空闲的逆变电路按照预定线圈 扫描路线进行轮询扫描； B、 判断线圈上的电压或电流是否超过无负载时的数值，如果是则执行步骤C，否则继续 执行步骤A ; C、 判断负载是否为合法负载，如果是则执行步骤D，否则关闭该线圈并继续执行步骤 A ； D、 选择工作线圈的个数，进行电能传输； E、 判断系统接收的该线圈上信号强度大小是否达到预定值范围，如果是则线圈停止工 作，否则调整系统的工作参数并执行步骤D。
7. 根据权利要求6所述的供电方法，其特征在于，空闲的各所述逆变电路在系统的控 制下能够轮询扫描线圈或者进行能量传输。
8. 根据权利要求6所述的供电方法，其特征在于，步骤A中逆变电路轮询扫描的线圈为 全部线圈或部分线圈。
9. 根据权利要求6所述的供电方法，其特征在于，步骤C中通过ID扫描判断负载是否 为合法负载。
10. 根据权利要求6所述的供电方法，其特征在于，在执行步骤C时，系统会周期性的检 测线圈的ID与信号强度，然后执行步骤D。
【文档编号】H02J17/00GK104113144SQ201410296287
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】李聃, 孙伟, 龙海岸 申请人:青岛众海汇智能源科技有限责任公司