基于谐振线圈阵列的无线电能传输系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于谐振线圈阵列的无线电能传输系统及其控制方法，所述系统包括一个发射器和多个接收端负载，所述发射器的多个谐振单元排列成阵列，对应地设置多条行线和列线，数量分别与阵列的行数和列数对应；并且每条行线同时连接阵列中同一行的多个谐振单元，每条列线同时连接阵列中同一列的多个谐振单元，所述行线和列线的另一端分别连接发射器MCU对应引脚；所述谐振单元包含一谐振线圈和一延时开关；通过控制延时开关的闭合或打开在发射器产生变化的磁场，多个接收端负载从变化的磁场中拾取能量。本发明专利技术降低了器件数量，相同资源前提下增多谐振线圈数量，增大了发射板覆盖面积；并且，避免了频繁扫描选通所造成的能量震荡损失。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，所述系统包括一个发射器和多个接收端负载，所述发射器的多个谐振单元排列成阵列，对应地设置多条行线和列线，数量分别与阵列的行数和列数对应；并且每条行线同时连接阵列中同一行的多个谐振单元，每条列线同时连接阵列中同一列的多个谐振单元，所述行线和列线的另一端分别连接发射器MCU对应引脚；所述谐振单元包含一谐振线圈和一延时开关；通过控制延时开关的闭合或打开在发射器产生变化的磁场，多个接收端负载从变化的磁场中拾取能量。本专利技术降低了器件数量，相同资源前提下增多谐振线圈数量，增大了发射板覆盖面积；并且，避免了频繁扫描选通所造成的能量震荡损失。【专利说明】
本专利技术涉及无线电能传输领域，尤其涉及一种基于谐振线圈阵列的无线电能传输 系统及其控制方法。
技术介绍
基于感应稱合电能传输技术的无线电能传输系统，大部分仅能进行一对一的充 电，即一个发射器同一时间只能对一个接收端负载进行充电，限制性大，无法满足对多个负 载设备同时充电的需求。 而现有的少数能同时对多个接收端负载设备进行充电的无线电能传输系统，其无 线电能发射器的发射板，对每个发射器谐振单元(谐振线圈）都需要一路控制信号控制其开 闭。因此数十个谐振单元的发射板，对应的需要上百个MCU GPI0(General Purpose Input Output，通用输入/输出）管脚，结构设计复杂，布线繁琐。当发射器谐振线圈数量庞大，达 到近百个发射谐振线圈时，对应地则需要大量的MCU资源，甚至超出现有MCU的承受能力， 系统扩展性差。可见，由于MCU资源的限制，现有技术无法将发射板的面积做的更大，进而 制约了一对多接收端负载的无线电能传输系统可同时充电的负载数量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于谐振线圈阵列的无线电能传输系统及其控制方 法，以降低一对多接收端负载的无线电能传输系统的硬件设计复杂度和成本，扩充可同时 充电的负载数量，提高系统的扩展性。 为达此目的，本专利技术采用以下技术方案： 本专利技术一方面提供了一种基于谐振线圈阵列的无线电能传输系统，包括一个发射 器和多个接收端负载，所述发射器中的多个谐振单元排列成阵列，并设置了分别与所述阵 列的行数和列数对应的多条行线和列线；每条行线同时连接阵列中同一行的谐振单元，每 条列线同时连接阵列中同一列的谐振单元；同时，所述行线和列线的另一端分别连接发射 器MCU的对应引脚；其中，每个谐振单元包含一个谐振线圈和一个延时开关；且谐振线圈的 一端接在列线上，另一端接在延时开关上，延时开关的另一端接在行线上； 发射器MCU通过所述行线和列线控制谐振单元的延时开关的闭合或打开，当所述 延时开关闭合时，对应的谐振线圈并入逆变电路，逆变电路对该谐振线圈进行充电，该谐振 单元被激活；当所述延时开关打开时，对应的谐振线圈与逆变电路断开；由此在发射器四 周产生变化的磁场，所述多个接收端负载的拾取电路从所述变化的磁场中拾取能量，经整 流后为接收端负载供电。 其中，每个谐振单元分别设置在所述行线与所述列线的各个交叉点处。 其中，所述阵列的行数和列数相等，对应的所述行线和所述列线的数量相等，所述 谐振单元的数量小于等于所述行线数量与所述列线数量的乘积。 其中，所述发射器MCU通过所述行线和列线控制谐振单元的延时开关的闭合或打 开，具体为：发射器MCU通过所述行线和列线上的电平控制谐振单元的延时开关的闭合或 打开， 当谐振单元连接的行线为高电平，列线为低电平时，发射器MCU控制该谐振单元 的延时开关闭合，使该谐振单元的谐振线圈并入逆变电路； 当谐振单元连接的行线为低电平，列线为高电平时，发射器MCU控制该谐振单元 的延时开关打开，使该谐振单元的谐振线圈与逆变电路断开。 其中，初始化系统时，所述行线均为低电平，所述列线均为高电平。 本专利技术第二方面提供了一种基于谐振线圈阵列的无线电能传输系统的控制方法， 包括： S1、初始化系统，将发射器中的所有行线置为低电平，所有列线置为高电平； S2、依次扫描所述列线，并将当前扫描到的列线置低电平，送出低电平列线对应的 列选通信号； S3、发射器MCU根据所述列选通信号，将与该列线连接的、需激活的谐振单元的行 线置高电平，控制对应谐振单元的延时开关闭合，该谐振单元被激活； S4、将该列线恢复高电平，对应的行线恢复低电平，向所述延时开关发出打开的信 号，判断所有列线是否扫描完，若否，则返回步骤S2 ; S5、按预设的时间间隔开始新一轮的扫描； 其中，所述发射器中的多个谐振单元排列成阵列，并设置了分别与所述阵列的行 数和列数对应的多条行线和列线；每条行线同时连接阵列中同一行的谐振单元，每条列线 同时连接阵列中同一列的谐振单元；同时，所述行线和列线的另一端分别连接发射器MCU 的对应引脚；其中，每个谐振单元包含一个谐振线圈和一个延时开关；且谐振线圈的一端 接在列线上，另一端接在延时开关上，延时开关的另一端接在行线上。 其中，所述时间间隔小于等于所述延时开关的延时。 其中，所述行线和所述列线的数量相等，所述谐振单元的数量小于等于所述行线 数量与所述列线数量的乘积。 本专利技术第三方面提供了一种基于谐振线圈阵列的无线电能传输系统的控制方法， 包括： L1、初始化系统，将发射器中的所有行线置为低电平，所有列线置为高电平； L2、依次扫描所述行线，并将当前扫描到的行线置高电平，送出高电平行线对应的 行选通信号； L3、发射器MCU根据所述行选通信号，将与该行线连接的、需激活的谐振单元的列 线置低电平，控制对应谐振单元的延时开关闭合，该谐振单元被激活； L4、将该行线恢复低电平，对应的列线恢复高电平，向对应延时开关发出打开的信 号，判断所有行线是否扫描完，若否，则返回步骤L2,若是，进入下一步； L5、按预设的时间间隔开始新一轮的扫描； 其中，所述发射器中的多个谐振单元排列成阵列，并设置了分别与所述阵列的行 数和列数对应的多条行线和列线；每条行线同时连接阵列中同一行的谐振单元，每条列线 同时连接阵列中同一列的谐振单元；同时，所述行线和列线的另一端分别连接发射器MCU 的对应引脚；其中，每个谐振单元包含一个谐振线圈和一个延时开关；且谐振线圈的一端 接在列线上，另一端接在延时开关上，延时开关的另一端接在行线上。 其中，所述时间间隔小于等于所述延时开关的延时； 所述行线和所述列线的数量相等，所述谐振单元的数量小于等于所述行线数量与 所述列线数量的乘积。 实施本专利技术实施例，具有如下有益效果： 本专利技术实施例通过将发射器的所有谐振线圈按照η行η列的阵列方式排列，对应 设置连接发射器MCU管脚的η根行线和η根列线，每个谐振线圈通过一个延时开关与一根 行线和一根列线接通为一个回路，因此，只需MCU的2η个GPIOPin即可控制η 2个谐振线圈， 降低器件数量，相同资源基础上增多线圈数量，实现发射板覆盖面积增大；而且，通过延时 开关的延时效应，避免了频繁扫描选通线圈造成的能量震荡损失；本专利技术结构设计简单，布 线方式明了，便于后期管理和维护。 【专利附图】【附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于谐振线圈阵列的无线电能传输系统，包括一个发射器和多个接收端负载，其特征在于，所述发射器中的多个谐振单元排列成阵列，并设置了分别与所述阵列的行数和列数对应的多条行线和列线；每条行线同时连接阵列中同一行的谐振单元，每条列线同时连接阵列中同一列的谐振单元；同时，所述行线和列线的另一端分别连接发射器MCU的对应引脚；其中，每个谐振单元包含一个谐振线圈和一个延时开关，且谐振线圈的一端接在列线上，另一端接在延时开关上，延时开关的另一端接在行线上；发射器MCU通过所述行线和列线控制谐振单元的延时开关的闭合或打开，当所述延时开关闭合时，对应的谐振单元并入逆变电路，逆变电路对该谐振单元的谐振线圈进行充电，该谐振单元被激活；当所述延时开关打开时，对应的谐振单元与逆变电路断开；由此在发射器四周产生变化的磁场，所述多个接收端负载的拾取电路从所述变化的磁场中拾取能量，经整流后为接收端负载供电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李聃，张从鹏，董秀莲，孙伟，刘宝，刁德鹏，
申请(专利权)人：海尔集团技术研发中心，海尔集团公司，
类型：发明
国别省市：山东;37