无线电能传输装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种无线电能传输装置，该无线电能传输装置包括：包括GMR开关模块和连接至GMR开关模块的发射端系统；其中，GMR开关模块用于检测无线电能接收端设备中永磁体的磁场，并在检测到磁场的情况下，向发射端系统发送数字量信号；发射端系统用于在接收到来自GMR开关模块的数字量信号后，向无线电能接收端设备传输电能。本实用新型通过在无线电能传输装置中使用GMR开关模块，使发射端系统能远距离的检测到接收端设备，从而实现了无线受电装置的远距离唤醒；通过发射端系统中GMR开关模块与接收端设备中永磁体的配套使用，保证了无线受电装置的可靠性唤醒，从而避免了磁场干扰导致发射端系统误唤醒所引起的系统安全问题。
【专利说明】无线电能传输装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无线电能传输领域，具体来说，涉及一种无线电能传输装置。
【背景技术】
[0002]现有的无线电能传输系统的启动方式主要有电源开关启动、遥控器启动等方式，但是，由于无线电能传输系统的发射端和接收端装置是相互分离的，因此，现有的发射端装置均是处于隐藏的状态或是置于隐蔽处的，这样，就使得发射端装置的电源开关不方便被触碰，而对于遥控器启动的方式来说，其会增加系统启动的繁琐性，而且，使用遥控器启动的方式存在对遥控器的依赖性强的问题，一旦遥控器丢失，将导致无法启动发射端装置，从而使无线电能传输系统无法启动。
[0003]因此，为了解决上述问题，亟需使现有的无线电能传输系统具备一种自动唤醒功能，从而使系统能够自启动，而在现有技术中则主要是通过使用包含电容式接近开关或霍尔开关的电路的方式来使系统自动启动，即，在电容式接近开关或霍尔开关检测到无线受电装置(例如手机等)的接近后，就以数字信号的方式使系统自动启动，但是，现有技术中的这种自动唤醒电路普遍存在着误动作唤醒以及唤醒距离近等缺点，当其用于大功率的无线电能传输系统时，对于系统误唤醒将会导致很大的安全隐患，而唤醒距离不够则会导致系统不能启动。
[0004]针对相关技术中的自动唤醒电路存在的可靠性差、唤醒距离近的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
[0005]针对相关技术中的自动唤醒电路存在的可靠性差、唤醒距离近的问题，本实用新型提出一种无线电能传输装置，能够使发射端系统远距离的检测到接收端设备，从而实现无线受电装置的远距离唤醒；并通过发射端系统中GMR开关模块与接收端设备中永磁体的配套使用，保证了无线受电装置的可靠性唤醒，从而避免了干扰所导致的发射端系统误唤醒所引起的安全问题。
[0006]本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0007]根据本实用新型的一个方面，提供了一种无线电能传输装置。
[0008]该无线电能传输装置包括巨磁阻(GMR)开关模块和连接至GMR开关模块的发射端系统；
[0009]其中，GMR开关模块用于检测无线电能接收端设备中永磁体的磁场，并在检测到磁场的情况下，向发射端系统发送数字量信号；
[0010]发射端系统用于在接收到来自GMR开关模块的数字量信号后，向无线电能接收端设备传输电能。
[0011]其中，GMR开关模块包括GMR传感器、信号处理器、比较器，其中，
[0012]GMR传感器连接至信号处理器，用于检测来自永磁体的磁场强度，并基于磁场强度输出模拟量信号至信号处理器；
[0013]信号处理器连接至比较器，用于接收来自GMR传感器的模拟量信号，并对模拟量信号进行模-数转换，得到数字量信号，并将数字量信号输出至比较器；
[0014]比较器连接至发射端系统，用于接收来自信号处理器的数字量信号，并将数字量信号与预定阈值进行比较，在比较结果为数字量信号高于预定阈值的情况下，输出数字量信号至发射端系统。
[0015]其中，发射端系统包括处理器和无线电能传输模块，其中，
[0016]处理器连接至GMR开关模块，用于接收来自GMR开关模块的数字量信号，唤醒处于待机状态的发射端系统，并将数字量信号发送至无线电能传输模块；
[0017]无线电能传输模块，用于基于数字量信号，向无线电能接收端设备传输电能。
[0018]其中，处理器为微控制单元(MCU)。
[0019]本实用新型通过在无线电能传输装置中使用GMR开关模块，使发射端系统能远距离的检测到接收端设备，从而实现了无线受电装置的远距离唤醒；通过发射端系统中GMR开关模块与接收端设备中永磁体的配套使用，保证了无线受电装置的可靠性唤醒，从而避免了磁场干扰导致发射端系统误唤醒所引起的系统安全问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
[0021]图1是根据本实用新型实施例的无线电能传输装置的框图；
[0022]图2是根据本实用新型实施例的无线电能传输装置的工作原理图；
[0023]图3是根据本实用新型实施例的GMR开关模块工作原理图；
[0024]图4是根据本实用新型一具体实施例的无线电能传输装置的工作原理图；
[0025]图5是根据本实用新型实施例的无线电能传输装置的工作流程图；
[0026]图6是根据本实用新型一具体实施例的GMR开关模块工作原理图。
【具体实施方式】
[0027]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0028]根据本实用新型的实施例，提供了一种无线电能传输装置。
[0029]如图1所示，根据本实用新型实施例的无线电能传输装置包括:
[0030]该无线电能传输装置包括GMR开关模块11和连接至GMR开关模块的发射端系统12 ；
[0031]其中，GMR开关模块11用于检测无线电能接收端设备中永磁体的磁场,并在检测到磁场的情况下，向发射端系统12发送数字量信号；
[0032]发射端系统12用于在接收到来自GMR开关模块11的数字量信号后，向无线电能接收端设备传输电能。
[0033]通过本实用新型的上述方案，能够使发射端系统远距离的检测到接收端设备，从而实现无线受电装置的远距离唤醒；并通过发射端系统中GMR开关模块与接收端设备中永磁体的配套使用，保证了无线受电装置的可靠性唤醒，从而避免了干扰所导致的发射端系统误唤醒所引起的安全问题。
[0034]在上述实施例中，GMR开关模块作为一种新型的接近检测装置，可以通过检测微弱的磁场强度的变化来给出一个数字量开关信号，并将该数字量开关信号发送至发射端系统，因此，当接收端电器的永磁体距离发射端系统较远时，GMR开关模块也可以检测到永磁体的存在，这样就可以是发射端系统在较远的距离也可以检测到接收端设备的靠近，从而避免对无线电能受电装置的唤醒距离过近的问题。
[0035]其中，在一个实施例中，GMR开关模块可包括GMR传感器(未不出)、信号处理器(未示出)、比较器(未示出)，其中，
[0036]GMR传感器可连接至信号处理器，并用于检测来自永磁体的磁场强度，并基于磁场强度输出模拟量信号至信号处理器；
[0037]而信号处理器则可连接至比较器，用于接收来自GMR传感器的模拟量信号，并对模拟量信号进行模-数转换，得到数字量信号，并将数字量信号输出至比较器；
[0038]而比较器则连接至发射端系统12，用于接收来自信号处理器的数字量信号，并将数字量信号与预定阈值进行比较，在比较结果为数字量信号高于预定阈值的情况下，输出数字量信号至发射端系统12。
[0039]而在另一个实施例中，发射端系统12则可包括处理器(未示出)和无线电能传输模块(未示出)，其中，
[0040]处理器连接至GMR开关模块，用于接收来自GMR开关模块的数字量信号，在接收到数字量信号的情况下，对处于待机状态的发射端系统12进行唤醒，并将数字量信号发送至无线电能传输模块；
[0041]无线电能传输模块，则用于基于数字量信号，向无线电能接收端设备传输电能。
[0042]其中，在一个实施例中，处理器为MCU。
[0043]为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合无线电能传输装置的工作原理图来进行详细阐述。
[0044]如图2所示，发射端系统最开始处于待机状态，而当接收端系统从远处靠近或放置于发射端系统上时，GMR开关模块则可以检测到接收端系统的靠近，并发出数字量信号(这里叫做开关量信号)至发射端系统，而发射端系统的处理器(这里为MCU)在接收到来自GMR开关模块的数字量信号(这里叫做唤醒信号)的情况下，将唤醒处于待机状态下的发射端系统，而发射端系统为了更好的对接收端装置进行无线电能的传输，还会对接收端装置是否放入进行判断，在确定接收端受电装置被放入的情况下，发射端系统开始向接收端系统进行无线电能的传输，而接收端受电装置在接收到来自发射端系统的电能的情况下，也会从待机状态下被唤醒启动。
[0045]其中，对于GMR开关模块来说，在一个实施例中，GMR开关模块可以放置于发射端系统中，其可以由GMR传感器和外围电路构成，如图3所示的GMR开关模块工作原理图，GMR传感器用于检测来自接收端电器的永磁体的磁场强度，其中，永磁体放置于接收端装置中，GMR传感器基于检测到的磁场强度输出模拟量信号至外围电路，而由于发射端系统的唤醒信号是数字量信号，但是GMR传感器发出的信号为模拟量信号，因此，外围电路需要对来自GMR传感器的模拟量信号进行放大和比较处理，使其转化为数字量信号后输出至发射端系统，其中，在实际应用中，外围电路可以对接收到的来自GMR传感器的模拟量信号进行放大处理，使其转化为数字量信号，并通过将数字量信号与预先设定的阈值进行比较的方式，在比较结果为数字量信号高于预先设定的阈值的情况下，由GMR开关模块将数字量信号发送至发射端系统的处理器(这里为MCU)。
[0046]而发射端的处理器(这里为MCU)在接收到数字量信号后，则将数字量信号发送至发射端系统的无线电能传输模块，而无线电能传输模块将会基于数字量信号向无线电能受电装置进行电能的传输。
[0047]另外，为了方便理解本实用新型的技术方案，下面结合如图4所示的无线电能传输装置的框图对本实用新型的技术方案进行详细阐述。
[0048]从图4中可以看出，发射端系统不仅包括电源模块，控制模块(这里为MCU处理器)，驱动模块，逆变模块及反馈模块外，还包括GMR开关模块。
[0049]而控制模块则控制着整个系统是处于工作状态还是待机状态，当有接收端设备进行工作时或者接收端设备刚离开发射端系统的瞬间(即GMR开关模块感应到接收端磁性材料的磁场变化时)，系统则为工作状态；当接收端设备离开发射端系统一段时间后，系统则进入待机状态，而其中的具体时间则由控制模块和谐振模块的发射线圈残余能量来确定。
[0050]具体的，当发射端系统处于工作状态下时，电源模块为系统的所有模块供电，而控制模块则用于输出脉冲宽度调制(PWM)波至驱动模块，而发射线圈则用于传输能量到接收端;
[0051]而当发射端系统处于待机状态下时，电源模块受控制模块所控制，只对控制模块和GMR开关模块供电，停止为其他模块供电，而控制模块则也会停止PWM波形的输出，使发射线圈停止发射能量。
[0052]对于系统的控制模块来说，其主要是通过GMR开关模块的状态来判定系统是应处于工作状态还是待机状态，如图5所示流程图，系统通过磁场感应强度的变化来判定正常工作或是处于待机状态，具体而言，首先需要对发射端系统(这里为充电器)进行初始化，使系统进入待机阶段，然后，系统通过磁场感应强度的变化，来判断接收端设备是否被放置在了供电范围内，如果判断结果为否，则系统继续处于待机状态；相反的，如果判断结果为是，则将处于待机状态下的发射端系统进行唤醒，并对接收端设备进行无线电能的传输，而在传输过程中，系统则会对磁场感应强度的变化进行监控，在确定接收端设备不在供电范围内时，系统在等待短暂时间后进入待机状态，其中，等待的具体时间则由控制模块和谐振模块的发射线圈残余能量来确定。
[0053]其中，系统在通过磁场感应强度的变化来判定是正常工作或是处于待机状态时，具体的操作则是由GMR开关模块和控制模块来完成，其中，GMR开关模块通过感应接收端设备的磁场的强弱来输出高低电平或高低电压至控制模块，而控制模块则可以据此来判断系统是应处于工作状态还是待机状态。
[0054]而对于GMR开关模块来说，其原理框图如图6所示，在本实施例中，GMR开关模块包括GMR传感器单元、信号放大单元电路、预设的阀值信号、采样信号比较电路和信号处理单元；
[0055]当发射线圈和接收线圈处于正常工作范围内时，GMR开关模块的GMR传感器单元首先侦测到接收端设备的磁性材料的磁感应强度变化，并输出模拟量信号至信号放大单元电路进行放大，然后采样信号比较电路则会对放大后的模拟量信号进行采样，并将其与预定的阀值信号作比较，然后，采样比较电路会将信号发送至信号处理单元，模拟量信号在经过信号处理单元处理后则得到一个高低电平的数字量信号，并发送至MCU控制模块，而MCU控制单元在收到该数字量信号后，将控制整个系统处于待机状态或者正常工作状态。
[0056]其中，接收端设备的磁性材料(永磁体)位于接收端，其可以安置在接收线圈附近的某个位置，而GMR开关模块则置于发射端系统。
[0057]而GMR开关模块的灵敏度以及接收端磁性材料的磁场强度则要根据发射线圈和接收线圈正常工作距离的范围进行判断，在实际应用中，以发射端系统能够感应到接收端设备为最佳。其中，感应距离不能太远，否则易造成误动作；感应距离也不宜太近，否则接收端放置时不易从待机状态唤醒。
[0058]综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过在无线电能传输装置中使用GMR开关模块，使发射端系统能远距离的检测到接收端设备中永磁体的微弱磁场变化，从而实现了无线受电装置的远距离唤醒，具备了较强的实用性；通过发射端系统中GMR开关模块与接收端设备中永磁体的配套使用，降低了发射端系统误启动的可能性，从而保证了无线传输系统的安全性，并保证了无线受电装置的可靠性唤醒。
[0059]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种无线电能传输装置，其特征在于，包括巨磁阻GMR开关模块和连接至所述GMR开关模块的发射端系统； 其中，所述GMR开关模块用于检测无线电能接收端设备中永磁体的磁场，并在检测到所述磁场的情况下，向所述发射端系统发送数字量信号； 所述发射端系统用于在接收到来自GMR开关模块的数字量信号后，向所述无线电能接收端设备传输电能。
2.根据权利要求1所述的无线电能传输装置，其特征在于，所述GMR开关模块包括GMR传感器、信号处理器、比较器，其中， 所述GMR传感器连接至所述信号处理器，用于检测来自所述永磁体的磁场强度，并基于所述磁场强度输出模拟量信号至所述信号处理器； 所述信号处理器连接至所述比较器，用于接收来自所述GMR传感器的所述模拟量信号，并对所述模拟量信号进行模-数转换，得到数字量信号，并将所述数字量信号输出至所述比较器； 所述比较器连接至所述发射端系统，用于接收来自所述信号处理器的数字量信号，并将所述数字量信号与预定阈值进行比较，在比较结果为数字量信号高于预定阈值的情况下，输出所述数字量信号至发射端系统。
3.根据权利要求1所述的无线电能传输装置，其特征在于，所述发射端系统包括处理器和无线电能传输模块，其中， 所述处理器连接至所述GMR开关模块，用于接收来自GMR开关模块的数字量信号，唤醒处于待机状态的发射端系统，并将所述数字量信号发射至所述无线电能传输模块； 所述无线电能传输模块，用于基于所述数字量信号，向所述无线电能接收端设备传输电能。
4.根据权利要求3所述的无线电能传输装置，其特征在于，所述处理器为微控制单元MCU。
【文档编号】H02J17/00GK204231033SQ201420422276
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】李聃, 鄢海峰, 李明, 孙伟 申请人:青岛众海汇智能源科技有限责任公司