辐射式无线电能传输系统中接收端与发射端的交互方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线电能传输的协议设计技术领域，尤其涉及一种辐射式无线电能传 输系统中接收端与发射端的交互方法。
【背景技术】
[0002] 无线能量传输（Wireless Power Transfer，WPT)，指的是电能从电源到负载的一 种没有经过电气直接接触的能量传输方式。根据传输机理不同，无线能量传输主要可以分 为电磁感应式，磁场共振式，福射式。其中福射式又可分为无线电波方式，微波方式，激光方 式和超声波方式。21世纪，人类面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑战，环境和能源 问题已日益成为全球的突出问题之一。如何有效地利用现有能源，已引起各国学者的广泛 关注。新型的电能存储和传输技术，如飞轮电池、超级电容和无线电能传输技术等是实现能 源高效利用的重要途径。
[0003] 主流的无线充电标准有三大类：Qi标准、Power Matters Alliance (PMA)标准、 Alliance for Wireless Power(A4WP)标准。Qi 标准和 Power Matters Alliance(PMA)标 准基于的是电磁感应技术，A4WP标准基于的是磁共振技术。辐射式无线电能传输技术，相 对于电磁感应和磁共振技术，具有更远的传输距离和更好的便利性，具有很大研究价值和 应用前景。
[0004] 然而，现有的主流标准技术并没有针对辐射式无线电能传输的标准控制协议。鉴 于此，有必要针对辐射式无线电能传输系统中接收端与发射端的交互过程进行深入研究与 设计。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种辐射式无线电能传输系统中接收端与发射端的交互方 法，使得接收端和发射端通过无线通信交互实现充电连接的发起、建立和结束。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007] -种辐射式无线电能传输系统中接收端与发射端的交互方法，包括：
[0008] 初始条件下，发射端和接收端开启后为空闲状态；发射端在空闲状态下，周期性的 发送Notice消息，从而转为通知状态；接收端在空闲状态下，周期性的检测自身电池电量， 如果电量低于临界值，则转为就绪状态，或者根据用户的指令直接由空闲状态转为就绪状 态；
[0009] 接收端在就绪状态下，如果正确接收到Notice消息，则向发射端发送Report消 息，之后进入识别与配置状态；发射端在通知状态下，若能正确接收到R印〇rt消息，则进入 识别与配置状态；
[0010] 发射端正确接收到Report消息后，根据Report信息判断是否能为接收端充电， 若能为接收端充电，则回复Configuration消息以配置识别ID与充电子频段；接收端在识 别与配置状态下，如果正确接收到Configuration消息，则回复Configuration Complete 消息以告知发射端配置完成，然后进入连接状态；发射端若果正确接收到Configuration Complete消息，则进入连接状态；
[0011] 发射端正确接收到Configuration Complete消息后，向接收端发送Static Parameter Set消息，用于进一步匹配能量传输参数，其包括功率等级，接收窗口大小；发射 端发送完Static Parameter Set消息后，等待一端时间，之后向接收端发送Active Power Transfer消息以开启无线能量传输，进入能量传输状态；接收端在连接状态下，如果能正 确接收到Static Parameter Set消息和Active Power Transfer消息，则进入能量接收状 态；
[0012] 发射端在能量传输状态下，周期性向接收端发送能量，并根据接收到的Dynamic Parameter Report消息动态调节发射功率；接收端在能量传输接收状态下，接收来自发射 端发送的能量，并周期性的向发射端发送Dynamic Parameter Report消息，该消息包含接 收端的实时电压，实时电流，实时温度，输出功率，电池电量，以便于发射端动态调节发射功 率和估算充电完成时间；
[0013] 接收端在能量接收状态下，若检测到电量已充满，则停止接收能量，并向发射端发 送Power Transfer Complete消息以告知充电结束，随后回到连接状态；发射端在能量传 输状态下，正确接收到Power Transfer Complete消息后，断开能量传输，回到连接状态，然 后向接收端发送Link Release消息以释放连接，随后回到空闲状态；接收端接正确接收到 Link Release消息后，回到空闲状态。
[0014] 该方法还包括：
[0015] 发射端在通知下，如果不能正确接收到R印ort消息，则回到空闲状态，等待下一 个Notice发送周期的到来发送Notice消息；
[0016] 如果发射端正确接收到Report消息后，但是根据Report消息提供的信息，判断出 不能为接收端进行充电，则发射将回复Configuration Fail消息以告知接收端配置失败以 及失败原因，随后发射端回到空闲状态；
[0017] 接收端在识别与配置状态下，正确接收到Configuration Fail消息后，回到空闲 状态。
[0018] 所述R印ort消息包含接收端的设备序列号，支持协议版本，硬件版本，固件版本， 接收端设备类型，支持的充电频段，期望接收功率，最大接收功率以便发射端对接收端进行 身份识别和配置参数。
[0019] 该方法还包括：
[0020] 接收端在能量接收状态下，由于负载功率变化，过电压，过电流，过温度的原因，需 要重新配置参数，首先停止接收能量，然后向发射端发送Reconfig Request消息，提出重配 置请求，随后进入连接状态；
[0021] 发射端在能量传输状态下正确收到Reconfig Request消息后，停止传输能量，进 入连接状态；
[0022] 若发射端允许接收端的重配置请求，则回复接收端Reconfig Confirm消息，随 后发射端回到识别与配置状态；提出重配置请求后的接收端如果能正确接收到Reconfig Confirm消息，则回到识别与配置状态，然后向发射端发送Reconfig R印ort消息以告知期 望修改的参数，发送完成后等待发射端发送的Configuration消息；
[0023] 若不允许，发射端回应Reconfig Fail消息后，随后回到空闲状态；接收端正确接 收到Reconfig Fail消息后，回到空闲状态。
[0024] 该方法还包括：
[0025] 发射端在能量传输状态下，未能正常收到Dynamic Parameter Report消息，贝IJ回 到空闲状态；接收端在能量接收状态下，未能正常接收到发射端发送的能量，接收端回到就 绪状态；
[0026] 当发射端回到空闲状态后，将向接收端发送定向Notice消息以便重新快速建立 连接，接收端正确收到这个消息后，回应Report消息，此时的Report消息仅需含有之前分 配的识别ID和设备序列号。
[0027] 该方法还包括：
[0028] 接收端在识别与配置状态下，如果未能接收到Configuration消息，则回到空闲 状态；
[0029] 接收端在连接状态下，如果不能正确接收到Static Parameter Set消息和Active Power Transfer消息，贝lj回到空闲状态。
[0030] 由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过定义发射端和接收端信息和能量的 交互过程，使得接收端和发射端通过无线通信交互实现充电连接的发起、建立和结束，相对 于电磁感应和磁共振技术，具有更远的传输距离和更好的便利性，具有很大研究价值和应 用前景，特别是对于无线传感网络。同时，基于辐射式无线电能传输技术的无线充电协议标 准化不仅是功能上的需要，也是工业标准化的必然要求。
【附图说明】
[0031] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，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 领域的普通技术人员来讲，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 附图。
[0032] 图1为本发明实施例提供的一种辐射式无线电能传输系统中接收端与发射端的 交互方法的示意图；
[0033] 图2为本发明实施例提供的辐射式无线电能传输系统中主动重配置过程的示意 图；
[0034] 图3为本发明实施例提供的辐射式无线电能传输系统中错误重配置过程的示意 图；
[0035] 图4为本发明实施例提供的一种辐射式无线电能传输系统中接收端与发射端的 交互的示意图。
【具体实施方式】
[0036] 下面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，而不是全部的实施例。基于本 发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。
[0037] 图1为本发明实施例提供的一种辐射式无线电能传输系统中接收端与发射端的 交互方法的示意图。如图1所