一种移动过程中的无线能量传输控制装置的制作方法

本发明属于电气领域，具体涉及一种移动过程中的无线能量传输控制装置。

背景技术：

无线能量传输目前在多个领域得到广泛关注和应用。目前无线能量传输普遍用于固定位置的方式，因此应用方式具有一定的束缚性。某些情况接收端是要实时移动的，这就需要满足这种无线能量传输的方式和控制方法。

目前移动中的无线能量传输的输出端主要有盘式阵列或线性导轨式两种方式。轨道式输出端方式接收端的移动路径受轨道限制仅有一个自由度方向，适用于有轨电车等单一需求使用，结构简单成本较低。盘式阵列包括线性阵列和表面阵列，并且接收端次级线圈可旋转，初级次级线圈之间距离可自适应调节，最多存在四个自由度方向，移动灵活。

目前国内移动过程中的无线能量传输基本处于实验室研究阶段，没有一种适用于盘式阵列移动过程中的无线能量传输控制方法，以达到节能准确控制。若阵列数量比较大，势必造成过多的电磁辐射和能量浪费。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种移动过程中的无线能量传输控制装置，该装置能够达到无线能量传输的精准控制和输出。此装置无需接收端向输出端实时发送位置与运动信息，提高易用性并且节能。

一种移动过程中的无线能量传输控制装置，包括n路高频逆变电路模块、n个初级线圈、整流电路模块、次级线圈、n路电流采样电路、控制器；

整流电路模块分别连接输出负载和次级线圈，直流电源给n路高频逆变电路模块供电，一个高频逆变电路模块连接一个初级线圈，发射端的n个初级线圈构成阵列覆盖接收端次级线圈的移动区域；高频逆变电路模块将直流电转化为设定频率的高频交流电，高频交流电通过初级线圈将能量转化为交变磁场传递给次级线圈，次级线圈将交变磁场再转化为高频交流电，高频交流电通过整流电路模块转化为直流电提供给输出负载；电流采样电路检测高频逆变电路模块输出的能量，并将检测结果输出至控制器，控制器根据电流采样电路的检测结果判断接收端次级线圈的位置、移动速度和移动方向，控制器控制高频逆变电路模块的开启和输出频率，进而达到无线能量传输的控制和输出。

n个初级线圈构成线性阵列时，当某个电流采集电路检测到输出能量变高，则接收端次级线圈正在靠近电流采集电路对应的发射端初级线圈，当某个电流采集电路检测到输出能量变低，则接收端次级线圈正在远离电流采集电路对应的的发射端初级线圈，当某个电流采集电路检测到输出能量低于正常值，表示接收端次级线圈不在电流采集电路对应的发射端初级线圈区域，控制器在线性阵列上通过判断相邻发射端初级线圈输出能量，预判出接收端次级线圈的位置和运动方向，并开启相应区域的高频逆变电路模块并关闭阵列上其余的高频逆变电路模块。

n个初级线圈构成表面阵列时，进行区域面积的检测和控制，当区域内某一高频逆变电路模块相应的电流采集电路检测到输出能量变高，则接收端次级线圈向该方向运动，控制器再控制表面阵列中接收端次级线圈即将达到区域的高频逆变电路模块的开启，关闭电流采集电路检测到输出能量降低超过正常值相应高频逆变电路模块。

本发明的优点在于：

(1)所设计移动中的控制方法简单可靠，易于控制；

(2)提高无线能量传输在移动过程中使用的适应能力，满足不同条件下的使用；

(3)实现无线能量传输的精准控制和输出，无需接收端向输出端实时发送位置与运动信息；

(4)可达到减少电磁辐射、节能的效果。

附图说明

图1是本发明提供的一种移动过程中的无线能量传输控制装置的电路原理图；

图2是本发明提供的一种表面阵列移动过程中的无线能量传输控制装置的运动图示。

图中：

1-输出负载2-整流电路模块3-次级线圈

4-初级线圈5-高频逆变电路模块6-盘式阵列

7-控制器8-电流采集电路9-直流电源

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

一种移动过程中的无线能量传输控制装置，如图1所示，包括n路高频逆变电路模块5、n个初级线圈4、整流电路模块2、次级线圈3、n路电流采样电路8、控制器7；

n个初级线圈4、n路高频逆变电路模块5、n路电流采样电路8一一对应，并且构成盘式阵列6。

无线能量传输控制装置通过与高频逆变电路模块相应的电流采样模块的反馈信息判断无线能量传输接收端次级线圈的位置、移动速度和移动方向；并由此判断无线能量传输高频逆变模块的开启和关闭；以此达到无线能量传输的精准控制和输出；

直流电源9给n路高频逆变电路模块5供电，

高频逆变电路模块5用于将直流电转化为设定频率的高频交流电，高频交流电通过初级线圈4将能量转化为交变磁场传递给次级线圈3，次级线圈3将交变磁场再转化为高频交流电，高频交流电通过整流电路模块2转化为直流电提供给输出负载1；

高频逆变电路模块5和发射端初级线圈4构成阵列覆盖接收端次级线圈3的移动区域；

控制器7用于控制高频逆变电路模块5的开启和输出频率，高频逆变电路模块5附属的电流采集模块8用于检测能量的输出情况并将信息反馈给控制器7；

盘式阵列中某个电流采集电路7检测到输出能量变高表示接收端次级线圈3正在靠近相应的发射端初级线圈4；某个电流采集电路8检测到输出能量变低表示接收端次级线圈3正在远离相应的发射端初级线圈4；某个电流采集电路8检测到输出能量过低表示接收端次级线圈3不在相应的发射端初级线圈4区域；

控制器7通过以上方式判定接收端次级线圈3的位置和运动方向，在线性阵列上通过判断相邻发射端初级线圈4输出能量的情况就可以预判出接收端次级线圈3的位置和运动方向，并根据相应情况开启相应区域的高频逆变电路模块5并关闭阵列上其余的高频逆变电路模块5；

表面阵列可通过与线性阵列类似的方式预判出接收端次级线圈3的位置和运动方向，将线性区域段变为一个区域面积的检测和控制，控制器7再控制表面阵列中高频逆变电路模块5的开启和关闭。

本发明中，所述的控制器控制高频逆变电路模块开启时，高频逆变电路模块将直流电转化为设定频率的高频交流电，高频交流电通过初级线圈将能量转化为交变磁场传递给次级线圈，次级线圈将交变磁场再转化为高频交流电，高频交流电通过整流电路模块转化为直流电提供给输出端。

如图1所示当接收端次级线圈向右运动时，高频逆变电路模块1相应的电流采集电路1检测到输出能量变低，高频逆变电路模块2相应的电流采集电路2检测到输出能量较大，高频逆变电路模块3相应的电流采集电路3检测到输出能量变高。控制器即可根据电流采集电路回馈信息判断出输出端位置、运动的方向和运动速度。

所述的控制器根据判断开启输出端次级线圈即将到达的输出端初级线圈4相关的高频逆变电路4，之后关闭电流采集电路1检测到输出能量降低到过低时的相关的高频逆变电路模块1。

如图1所示当接收端次级线圈改变方向与图反向运动时，高频逆变电路模块1相应的电流采集电路1检测到输出能量变低后变高，高频逆变电路模块2相应的电流采集电路2检测到输出能量较大，高频逆变电路模块3相应的电流采集电路3检测到输出能量变高后变低。控制器即可根据电流采集电路回馈信息判断出输出端换向。

如图1所示当高频逆变电路模块相应的电流采集电路检测到输出能量没有变化时，表示接收端次级线圈停止运动。

如图2所示的表面阵列可通过与线性阵列类似的方式预判出接收端次级线圈的位置和运动方向，将线性区域段变为一个区域面积的检测和控制，当区域内某一高频逆变电路模块相应的电流采集电路检测到输出能量变高最明显说明接收端次级线圈向该方向运动，控制器再控制表面阵列中接收端次级线圈即将达到区域的高频逆变电路模块的开启。关闭电流采集电路检测到输出能量降低到过低的相应高频逆变电路模块。