一种自识别负载的无线电能传输系统接收端检测方法
【专利摘要】本发明公开一种自识别负载的无线电能传输系统接收端检测方法，仅适用于磁耦合谐振式无线电能传输系统，结合该系统的具体参数特性，针对接收端的接入对发射端线圈的电流与电压之间的影响关系，给出一种自识别负载的无线电能传输系统接收端检测方法，解决接收端自识别的接入问题；不需要额外的增加通信装置，不需要关断发射端总电源，误动作小、具有很高的可靠性，同时降低了设计的成本，增加了系统的智能化控制程度。当无接收端接入时系统处于低功耗的待机状态，当检测到接收端接入时系统时可自启动正常工作，并且工作完成时也可自动切断进入待机状态。
【专利说明】一种自识别负载的无线电能传输系统接收端检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种自识别负载的无线电能传输系统接收端检测方法，尤其涉及适用 于磁耦合谐振式无线电能传输系统的接收端检测方法。
【背景技术】
[0002] 无线电能传输系统由于其能量的发射端与接收端具有物理分离的特点，所以能量 的接收端具有很高的移动性能。因此被广泛应用在植入式医疗设备、家电、移动设备、电动 汽车的无线充供电中。正是由于系统接收端具有很高的移动性能，所以在系统工作之前需 要检测接收端是否在发射端的能量发射范围内，以确保系统能量能够有效的从发射端传递 到接收端。
[0003] 通常系统在完成无线充电或供电工作时，需要人为的关掉发射端的总电源，但该 种方法当接收端因故障突然断开连接时，可能会造成来不及关断总电源而造成系统故障。
[0004] 迄今为止，磁耦合谐振式无线电能传输系统中在负载端接入的自检测上尚未有一 套完善的解决方案。目前采用的在发射端增加通信联络装置的方式实现，即发射端与接收 端增加无线通讯，通过无线信息将接收端接入系统的情况反馈到发射端，进一步确定是否 正常开机。该方法的不足之处在于通信装置增加了系统的复杂性，增加了系统的成本，并且 在系统工作时所产生的强磁场，会对该通信装置产生影响，造成系统误动作。而且无线模块 需要额外的电池供应，当电池出现故障时或供电不足时，该方式就不能正常工作。
【发明内容】
[0005] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种自识别负载的无线 电能传输系统接收端检测方法，使得系统在正常的待机状态下能够自动识别接收端的接 入，并可以自动启动或关断系统。
[0006] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0007] -种自识别负载的无线电能传输系统接收端检测方法，在磁親合谐振式无线电能 传输系统中添加检测与控制模块，所述检测与控制模块设置在发射端中，检测与控制模块 检测发射线圈的输入电压Ui、发射端电流Ii以及所述输入电压Ui与发射端电流Ii的相位 差A?，来自识别负载的无线电能传输系统接收端；并且根据磁耦合谐振式无线电能传输 系统可知系统中接收端的负载处于短路或开路情况下的发射端电流大小分别为Ilmin、Ilmax; 具体包括以下步骤：
[0008] 1)所述检测与控制模块控制发射电源产生脉冲电压；在脉冲电压的激励下，所述 检测与控制模块检测发射线圈的输入电压Ui与发射端电流1:的相位差△?;其中，控制所 述脉冲电压为磁耦合谐振式无线电能传输系统正常工作时的电压的1/30?1/20 ;
[0009] 2)若相位差A?辛0,此时控制磁親合谐振式无线电能传输系统保持待机状态， 并重复步骤1);当所述相位差A? =0时，若，则所述检测与控制模块控制 所述发射电源停止发射脉冲电压并产生正常工作电压进行激励；若1:$I:^或I:多Ilmax， 重复步骤1);
[0010] 3)当Ilmin<IiCI1111￡1!￡时，设定磁親合谐振式无线电能传输系统的切断电流为IA; 若Ii> 14时，控制磁耦合谐振式无线电能传输系统进入待机状态，并进入步骤1)进行循环 检测。
[0011] 进一步的，步骤3)中，假设接入正常工作的额定工作电流为L，磁耦合谐振式无线 电能传输系统的切断电流IA设定为21 31p
[0012] 有益效果：本发明提供的一种自识别负载的无线电能传输系统接收端检测方法， 结合磁耦合谐振式无线电能传输系统的具体参数特性，针对接收端的接入对发射端线圈的 电流与电压之间的影响关系，给出一种自识别负载的无线电能传输系统接收端检测方法， 解决接收端自识别的接入问题。
[0013] 本发明的特点是磁耦合谐振式无线电能传输系统的自检测识别仅与接收端的参 数紧紧相关，不需要额外的增加通信装置，误动作小、具有很高的可靠性，同时降低了设计 的成本，增加了系统的智能化控制程度。本发明仅适用于磁耦合谐振式无线电能传输系统， 即发射线圈与接收端线圈回路在谐振频率的驱动下均能达到各自的自谐振。本发明可实现 系统不用关断发射端总电源，当无接收端接入时系统处于低功耗的待机状态，当检测到接 收端接入时系统时可自启动正常工作，并且工作完成时也可自动切断进入待机状态。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为磁耦合谐振式无线电能传输系统的自识别检测框图；
[0015] 图2为本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0017] 为使本发明实现的技术手段、创作特征、达到目的与功效易于明白了解，下面结合 【具体实施方式】，进一步阐述本发明。图1为磁耦合谐振式无线电能传输系统的自识别检测 框图，所示的自识别检测装置包括检测与控制模块、发射端和接收端。检测与控制模块主要 用于检测发射端的电压和电流以及两者之间的相位，以对发射电源进行控制。发射端包含 发射电压仏、谐振线圈U、补偿电容Ci、发射端线圈等效电阻&。接收端包含接收线圈1^2、补 偿电容c2、接收端线圈等效电阻馬、负载如图所示，检测与控制模块设置在发射端，具体 为：所述检测与控制模块连接发射电源的两端以及连接发射端线圈等效电阻&的两端；发 射端与接收端通过线圈U与线圈L2之间的互感M进行耦合。在满足磁耦合谐振式无线电 能传输系统谐振工作
【权利要求】
1. 一种自识别负载的无线电能传输系统接收端检测方法，其特征在于；在磁禪合谐振 式无线电能传输系统中添加检测与控制模块，所述检测与控制模块设置在发射端中，利用 检测与控制模块检测发射线圈的输入电压Ui、发射端电流iiW及所述输入电压Ui与发射端 电流Ii的相位差A?，来自识别负载的无线电能传输系统接收端；并且根据磁禪合谐振式 无线电能传输系统可知系统中接收端的负载处于短路或开路情况下的发射端电流大小分 别为Ilmi。、Ilm。；；;具体包括W下步骤： 1) 所述检测与控制模块控制发射电源产生脉冲电压；在脉冲电压的激励下，所述检测 与控制模块检测发射线圈的输入电压Ui与发射端电流Ii的相位差A?;其中，控制所述脉 冲电压为磁禪合谐振式无线电能传输系统正常工作电压的1/30?1/20 ; 2) 若相位差A?声0,此时控制磁禪合谐振式无线电能传输系统保持待机状态，并重 复步骤1);当所述相位差A? = 0时，若Iimh<I1<I 则所述检测与控制模块控制所 述发射电源停止发射脉冲电压并产生正常工作电压进行激励；若Iimi。或IIim。,，重 复步骤1); 3) 当Ilmh<I1<Iim。.时，设定磁禪合谐振式无线电能传输系统的切断电流为IA;若 Ii>Ia时，控制磁禪合谐振式无线电能传输系统进入待机状态，并进入步骤1)进行循环检 测。
2. 根据权利要求1所述的一种自识别负载的无线电能传输系统接收端检测方法，其特 征在于：步骤3)中，假设接入正常工作的额定工作电流为I。，磁禪合谐振式无线电能传输 系统的切断电流Ia设定为21。?31。。
【文档编号】H02J17/00GK104467989SQ201410828760
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月25日 优先权日:2014年12月25日
【发明者】谭林林, 黄学良, 颜常鑫, 王维 申请人:东南大学