无线电能传输系统技术方案

本实用新型专利技术提出一种无线电能传输系统，该无线电能传输系统包括无线发射端和无线接收端，无线发射端中的发射线圈内设磁阻传感器，并在无线发射端设置有低通滤波运放电路和比较器电路，以将磁阻传感器中的感应信号与预设信号相比较，并输入至发射端MCU中，发射端MCU根据该比较信号控制发射端的工作频率。该实用新型专利技术能够解决无线接收端移入或移出无线发射端时，实现无线电能传输系统的唤醒或休眠。

【技术实现步骤摘要】
无线电能传输系统
本技术属于电能传输领域，尤其涉及一种利用无线电传输的电能传输系统。
技术介绍
无线电能传输是一种通过空间电磁场耦合进行电能传输的技术，其主要优点是不需要插拔，使用简单方便；不会产生电火花，可以在易燃易爆的工业环境中使用；可以在水中进行能量传输，可以应用到海洋装备等水下应用中。无线电能传输系统的发射端和无线电能接收端通过磁场来传递能量,两者之间不需要导线连接当接收端设备移走时,发射端应该马上停止能量传输,进入休眠待机状态,等待下一次接收端设备的到来。目前，实现无线电能传输系统唤醒休眠多采用PING的方式，此方法通过在接收端设备移走后发射端设备采取间歇性发送信号的方式来检测接收端设备是否到来，但在系统PING的过程中依然有能量的传输，导致系统的待机功耗较高。另外，还有一种使用磁阻传感器实现唤醒休眠的方法,该种方法通过磁阻传感器感知接收端设备移走或进入的状态，进而来实现系统的唤醒与休眠，减少了待机损耗。但是，该种方式在实际使用过程中发现，磁阻传感器非常容易受到接收端线圈中产生的高频交变电磁场的影响，从而使磁阻传感器的输出信号中既包含磁场感应物(如永磁体)的直流信号，也包括了高频交变磁场产生的高频交流信号，并且两种信号耦合在一起。尤其是当接收端设备移走时，磁阻传感器仍处于发射段线圈产生的高频交变的电磁场中，导致GMR巨磁阻传感器的输出不再是正常的高低电平信号，从而导致发射端设备无法休眠。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种无线电能传输系统和无线电能传输控制方法，该技术能够解决无线接收端移入或移出无线发射端时，无线电能传输系统的唤醒或休眠。为了达到上述目的，本技术采用的技术方案为：一种无线电能传输系统，包括连接于电网的无线发射端，以及可接收无线发射端电能的无线接收端，无线发射端包括可传输无线电能的发射线圈，以及可接收通讯信号的通信接收模块；无线接收端外连负载，包括可接收发射线圈中发射电能的接收线圈，以及可将接收线圈输出电能转化为通讯信号传输至通信接收模块的通信发射模块，无线发射端还包括发射端整流滤波电路，发射端整流滤波电路的输出端连接有逆变电路，发射线圈连接逆变电路的输出端，发射线圈内设有可感应发射线圈与接收线圈位置的磁阻传感器，接收线圈内设置有磁场感应物；发射线圈上的磁阻传感器与接收线圈的磁场感应物形成感应信号，从而传感到接收线圈是否进入发射线圈的有效工作区域；磁阻传感器连接有可滤除感应信号中高频信号的低通滤波运放电路，低通滤波运放电路的输出端连接有比较器电路，比较器电路用于将滤波后感应电平信号与预设参考电压信号比较并输出比较电平信号，比较器电路的输出端连接发射端MCU，以将比较后的电平信号发送至发射端MCU；发射端MCU电连通信接收模块的输出端，以接收通信接收模块中的通讯信号，发射端MCU电连逆变电路的控制端，以控制逆变电路中转换的高频交流电频率；发射端MCU接收比较器电路发送的电平信号，根据该电平信号的高低判断无线接收端是否在工作区域内，如在工作区域内，则发射端MCU控制无线电能传输系统进入唤醒状态；如不在工作区域，则发射端MCU控制无线电能传输系统保持休眠状态。作为本技术的进一步优化，低通滤波运放电路包括连接于磁阻传感器两个输出端的电阻R5、电阻R6，电阻R5的另一端连接有电容C1的第一端和运算放大器U1的同相输入端，电容C1的第二端接地；电阻R6的另一端连接电容C2和运算放大器U2的同相输入端，C2的第二端接地；运算放大器U1和运算放大器U2的反向输入端分别与运算放大器U1以及运算放大器U2的输出端相连接，运算放大器U1的输出端同时连接电阻R7的第一端和运算放大器U3的同相输入端，电阻R7的第二端接地，运算放大器U2的输出端同时连接电阻R8的第一端和运算放大器U3的反向输入端，电阻R8的第二端连接运算放大器U3的输出端，电容C3的第一端连接运算放大器U3的输出端，电容C3的第二端接地。作为本技术的进一步优化，比较器电路包括连接于低通滤波运放电路输出端的电阻R9，电阻R9的另一端连接比较器U4的同相输入端，比较器U4的同相输入端经过电阻R10连接到比较器U4的输出端，比较器U4的反向输入端连接有预设电压输入端，电阻R10的第一端连接比较器U4的同相输入端，电阻R10的第二端连接比较器U4的输出端，比较器U4的输出端连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接电阻R11的第一端，电阻R11的第二端连接NPN型三极管Q1的基极，NPN型三极管Q1的发射极接地，集电极连接电阻R12与电阻R13的第一端，电阻R12的第二端外连电源，电阻R13的第二端输出高低电平信号，并与发射端MCU连接。作为本技术的进一步优化，无线接收端的接收线圈连接有整流滤波电路，整流滤波电路的输出端连接接收端MCU，接收端MCU连接通信发射模块，以将转换后的数字信号传输至通信发射模块形成通讯信号。作为本技术的进一步优化，线接收端的整流滤波电路的输出端连接有可输出恒定电压的稳压电路，稳压电路的输出端连接负载。作为本技术的进一步优化，磁阻传感器设置于可避免电磁场干扰的发射线圈中心处。一种无线电能传输控制方法，使用上述无线电能传输系统，包括以下步骤：S1：启动无线电能传输系统，无线电能传输系统的无线发射端处于待机状体；S2：发射端MCU检测是否接收到唤醒信号，如是，则执行S3，如否，则返回执行S1；S3：发射端唤醒并以预设工作频率工作；S4：接收端接收发射端的能量传输，并通过通信模块反馈调整发射端的工作频率；S5：发射端MCU检测是否接收到休眠信号，如是，则返回执行S1，如否，则返回执行S4。作为本技术的进一步优化，还包括以下步骤：发射端MCU检测是否接收到唤醒信号的步骤中，具体包括以下步骤：磁阻传感器感应无线接收端是否进入无线发射端的有效工作区域并形成感应信号，并将该该感应信号发送至低通滤波运放电路中，低通滤波运放电路将该感应信号中的高频交流信号滤除，并将该放大直流信号发送至比较器电路中，该放大直流信号与预设信号比较输出比较电平信号，该比较电平信号传输至发射端MCU中，发射端MCU接收该比较电平信号，若该比较电平信号为预设唤醒信号，则输出“是”命令；反之，则输出“否”命令。作为本技术的进一步优化，还包括以下步骤：发射端MCU检测是否接收到休眠信号的步骤中，具体包括以下步骤：磁阻传感器感应无线接收端是否进入无线发射端的有效工作区域并形成感应信号，并将该该感应信号发送至低通滤波运放电路中，低通滤波运放电路将该感应信号中的高频交流信号滤除，并将该放大直流信号发送至比较器电路中，该放大直流信号与预设信号比较输出比较电平信号，该比较电平信号传输至发射端MCU中，发射端MCU接收该比较电平信号，若该比较电平信号为预设休眠信号，则输出“是”命令；反之，则输出“否”命令。与现有技术相比，本技术的优点和积极效果在于：1、本技术的无线电能传输系统，其通过在发射线圈内设置磁阻传感器，并通过在无线发射端设置可对磁阻传感器发送的感应信号处理的低通滤波运放电路以及比较器电路，可以解决高频交变电磁场对磁阻传感器的干扰问题，当无线接收端移入或移出无线发射端时，无线电能传输系统能够可靠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线电能传输系统，包括连接于电网的无线发射端，以及可接收无线发射端电能的无线接收端，无线发射端包括可传输无线电能的发射线圈，以及可接收通讯信号的通信接收模块；无线接收端外连负载，包括可接收发射线圈中发射电能的接收线圈，以及可将接收线圈输出电能转化为通讯信号传输至通信接收模块的通信发射模块，其特征在于：无线发射端还包括发射端整流滤波电路，发射端整流滤波电路的输出端连接有逆变电路，发射线圈连接逆变电路的输出端，发射线圈内设有可感应发射线圈与接收线圈位置的磁阻传感器，接收线圈内设置有磁场感应物；发射线圈上的磁阻传感器与接收线圈的磁场感应物形成感应信号，从而传感到接收线圈是否进入发射线圈的有效工作区域；磁阻传感器连接有可滤除感应信号中高频信号的低通滤波运放电路，低通滤波运放电路的输出端连接有比较器电路，比较器电路用于将滤波后感应电平信号与预设参考电压信号比较并输出比较电平信号，比较器电路的输出端连接发射端MCU，以将比较后的电平信号发送至发射端MCU；发射端MCU电连通信接收模块的输出端，以接收通信接收模块中的通讯信号，发射端MCU电连逆变电路的控制端，以控制逆变电路中转换的高频交流电频率。...

【技术特征摘要】
1.一种无线电能传输系统，包括连接于电网的无线发射端，以及可接收无线发射端电能的无线接收端，无线发射端包括可传输无线电能的发射线圈，以及可接收通讯信号的通信接收模块；无线接收端外连负载，包括可接收发射线圈中发射电能的接收线圈，以及可将接收线圈输出电能转化为通讯信号传输至通信接收模块的通信发射模块，其特征在于：无线发射端还包括发射端整流滤波电路，发射端整流滤波电路的输出端连接有逆变电路，发射线圈连接逆变电路的输出端，发射线圈内设有可感应发射线圈与接收线圈位置的磁阻传感器，接收线圈内设置有磁场感应物；发射线圈上的磁阻传感器与接收线圈的磁场感应物形成感应信号，从而传感到接收线圈是否进入发射线圈的有效工作区域；磁阻传感器连接有可滤除感应信号中高频信号的低通滤波运放电路，低通滤波运放电路的输出端连接有比较器电路，比较器电路用于将滤波后感应电平信号与预设参考电压信号比较并输出比较电平信号，比较器电路的输出端连接发射端MCU，以将比较后的电平信号发送至发射端MCU；发射端MCU电连通信接收模块的输出端，以接收通信接收模块中的通讯信号，发射端MCU电连逆变电路的控制端，以控制逆变电路中转换的高频交流电频率。2.根据权利要求1所述无线电能传输系统，其特征在于：低通滤波运放电路包括连接于磁阻传感器两个输出端的电阻R5、电阻R6，电阻R5的另一端连接有电容C1的第一端和运算放大器U1的同相输入端，电容C1的第二端接地；电阻R6的另一端连接电容C2和运算放大器U2的同相输入端，C2的第二端接地；运算放大器U1和运算放大器U2的反向输入端分别与运算放大器U1以及运算放大器U2的输出端相连...

【专利技术属性】
技术研发人员：李聃，谢丰姣，
申请(专利权)人：青岛鲁渝能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37