一种水底抗偏移的无线充电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水底抗偏移的无线充电系统，该系统包括发射线圈矩阵控制模块、发射端逆变模块、发射端耦合模块、水底机器人接收端、发射端探测模块，所述发射端逆变模块的一端和发射端探测模块的一端均与发射线圈矩阵控制模块连接，所述发射端逆变模块的另一端与发射端耦合模块连接，所述水底机器人接收端设置在水底，本发明专利技术科学合理，使用安全方便，设置发射端耦合模块和发射端探测模块解决了抗偏移无线充电系统中耦合线圈过多、导线过长导致的充电系统损耗过大的问题，使得无线充电系统兼具抗偏移和效率最优的效果。兼具抗偏移和效率最优的效果。兼具抗偏移和效率最优的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种水底抗偏移的无线充电系统


[0001]本专利技术涉及无线充电
，具体为一种水底抗偏移的无线充电系统。

技术介绍

[0002]目前，因为受到水流、通信等影响，所以在水底进行无线充电时需要考虑如何保证充电过程中偏移较少，现在无线充电抗偏移的技术主要借鉴移动式无线充电，使用抗偏移感应线圈，但是感应线圈绕制复杂，不易加工，而且抗偏移的感应线圈比传统的感应线圈线束更多、高频导线更长，导致整个系统满足抗偏移性能时，效率会受到很大影响；除此之外，感应线圈所用的高频导线太长，成本极高；考虑到偏移后效率会下降，采用在宽偏移范围下效率不会明显衰减的耦合线圈拓扑及控制策略，但是这种控制策略并没有对抗偏移无线充电系统正常工作时线圈损耗增加，导致的效率下降问题进行分析，抗偏移线圈本质上是增加多个耦合源，使得接受线圈在偏移过程中不会因为偏移了某一个耦合源，而产生耦合下降，带来传输功率和效率的下降，多耦合源的设计意味着采用更多的线圈，更长的高频导线，在正常工作模式下，其带来的低频和高频导通以及涡流损耗远远大于普通耦合线圈。因此，人们急需一种水底抗偏移的无线充电系统。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种水底抗偏移的无线充电系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种水底抗偏移的无线充电系统，所述水底抗偏移的无线充电系统包括发射线圈矩阵控制模块、发射端逆变模块、发射端耦合模块、水底机器人接收端、发射端探测模块；
[0005]所述发射端逆变模块的一端和发射端探测模块的一端均与发射线圈矩阵控制模块连接，所述发射端逆变模块的另一端与发射端耦合模块连接，所述水底机器人接收端设置在水底；
[0006]所述发射线圈矩阵控制模块用于发送控制指令给发射端逆变模块和发射端耦合模块，所述发射端逆变模块用于接收发射线圈矩阵控制模块发送的控制指令并根据控制指令计算出当前的谐振开关频率，所述发射端耦合模块用于接收发射线圈矩阵控制模块发送的控制指令并根据控制指令发射能量传输给水底机器人接收端，所述水底接收端用于接收发射端耦合模块发射的能量，所述发射端探测模块用于检测充电过程中为水底机器人接收端发射能量的具体位置。
[0007]本专利技术使发射端逆变模块的一端和发射端探测模块的一端均与发射线圈矩阵控制模块连接，发射端逆变模块的另一端与发射端耦合模块连接，水底机器人接收端设置在水底，解决了抗偏移无线充电系统中耦合线圈过多、导线过长导致的充电系统损耗过大的问题，使得无线充电系统兼具抗偏移和效果最优的效果。
[0008]进一步的，所述发射端耦合模块包括发射端耦合子模块；
[0009]所述发射端耦合子模块用于给水底机器人接收端传输能量；
[0010]所述发射线圈矩阵控制模块用于将矩阵形式的控制指令传输给发射端逆变模块和发射端耦合模块，所述控制指令包括控制信号和需要导通的发射端耦合子模块的位置信息，所述发射端逆变模块用于接收发射线圈矩阵控制模块发出的矩阵形式的控制指令并统计矩阵内需要导通的发射端耦合子模块的数量N，所述发射端耦合子模块的数量N为自然数，所述发射端逆变模块根据N个耦合子线圈的感量和自身的耦合电容，计算出当前的谐振开关频率,所述当前谐振开关频率的计算公式为：
[0011][0012]其中，f为当前谐振开关频率，N为发射端耦合子模块的个数，L为单个耦合子线圈的感量，C为耦合线圈自身的耦合电容；
[0013]所述发射端耦合模块用于接收发射线圈矩阵控制模块发出的矩阵形式的控制指令信息并根据矩阵内的信息判断对应位置的发射端耦合子模块是否需要投入工作，所述矩阵内有发射端耦合子模块的位置信息则表明发射端耦合子模块需要投入工作，所述矩阵内没有发射端耦合子模块的位置信息则表明发射端耦合子模块不需要投入工作，所述水底机器人接收端用于接收发射端耦合子模块传输的能量，所述发射端探测模块用于检测在充电过程中发射能量覆盖水底机器人接收端的发射端耦合子模块的具体位置，如果能量没有覆盖水底机器人接收端，则将当前对应位置的发射端耦合子模块的能量直接传输到发射端探测模块。
[0014]本专利技术通过对发射端各个子线圈的探测，找到对应接收端投影位置的线圈，关闭其他位置线圈的方式，解决了抗偏移无线充电系统中耦合线圈过多、导线过长导致的充电系统损耗过大的问题；发射端逆变模块接收发射线圈矩阵控制模块发出的矩阵形式的控制指令并统计矩阵内需要导通的发射端耦合子模块的数量N，并根据N个线圈的感量和自身的耦合电容，计算出当前的谐振开关频率，选取合适的开关频率，降低了系统导通和高频涡流损耗，最终使得机器人停留在原边线圈范围内，系统开关频率在60kHz到100kHz的谐振频率范围内，传输效率始终不低于80％的性能，不仅解决了水底无线充电系统的偏移问题还提升了整个系统的效率。
[0015]进一步的，所述发射端耦合子模块包括旁路功率开关和耦合子线圈；
[0016]所述旁路功率开关与耦合子线圈电连接；
[0017]所述旁路功率开关用于控制耦合子线圈的使用和移除，所述耦合子线圈用于耦合，使发射端耦合子模块能够向水底机器人接收端发射能量，所述发射端耦合子模块不需要工作时使旁路功率开关短路，移除旁路功率开关对应位置的耦合子线圈，该发射端耦合子模块结束工作。
[0018]本专利技术发射端耦合子模块内设置旁路功率开关和耦合子线圈，旁路功率开关和耦合子线圈配合使用，当发射端耦合子模块需要进行工作时旁路功率开关打开连接耦合子线圈，发射端耦合子模块开始工作，发射能量到水底机器人接受端，进行无线充电，极大地降低了无线充电系统导通和高频涡流的损耗。
[0019]进一步的，所述发射端探测模块包括探测线圈矩阵分析模块和子探测模块；
[0020]所述探测线圈矩阵分析模块和子探测模块电连接；
[0021]所述发射端探测模块用于检测在充电过程中发射能量覆盖水底机器人接收端的发射端耦合子模块的具体位置，如果能量没有覆盖水底机器人接收端，则将当前对应位置的发射端耦合子模块的能量直接传输给对应的子探测模块，所述探测线圈矩阵分析模块用于汇总子探测模块的信息，并将汇总的信息以矩阵的形式发送给发射线圈矩阵控制模块，所述子探测模块的信息包括当前位置对应的发射端耦合子模块的位置信息和状态信息，所述状态信息为发射端耦合子模块是否将能量传输给水底机器人接收端，所述子探测模块用于判断当前位置对应的发射端耦合子模块是否将能量传输给水底机器人接收端，所述当前位置对应的发射端耦合子模块的电压大于设定值则判断当前位置对应的发射端耦合子模块未将能量传输给水底机器人接收端，所述当前位置对应的发射端耦合子模块的电压小于等于设定值时则判断当前位置对应的发射端耦合子模块将能量传输给水底机器人接收端。
[0022]本专利技术发射端探测模块检测在充电过程中发射能量覆盖水底机器人接收端的发射端耦合子模块的具体位置，如果能量没有覆盖水底机器人接收端就将发射端耦合子模块的能量直接发送到对应的子探测模块，子探测模块判断发射端耦合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水底抗偏移的无线充电系统，其特征在于：所述水底抗偏移的无线充电系统包括发射线圈矩阵控制模块(1)、发射端逆变模块(2)、发射端耦合模块(3)、水底机器人接收端(5)、发射端探测模块(6)；所述发射端逆变模块(2)的一端和发射端探测模块(6)的一端均与发射线圈矩阵控制模块(1)连接，所述发射端逆变模块(2)的另一端与发射端耦合模块(3)连接，所述水底机器人接收端(5)设置在水底；所述发射线圈矩阵控制模块(1)用于发送控制指令给发射端逆变模块(2)和发射端耦合模块(3)，所述发射端逆变模块(2)用于接收发射线圈矩阵控制模块(1)发送的控制指令并根据控制指令计算出当前的谐振开关频率，所述发射端耦合模块(3)用于接收发射线圈矩阵控制模块(1)发送的控制指令并根据控制指令发射能量传输给水底机器人接收端(5)，所述水底接收端(5)用于接收发射端耦合模块(3)发射的能量，所述发射端探测模块(6)用于检测充电过程中为水底机器人接收端(5)发射能量的具体位置。2.根据权利要求1所述的一种水底抗偏移的无线充电系统，其特征在于：所述发射端耦合模块(3)包括发射端耦合子模块(4)；所述发射端耦合子模块(4)用于给水底机器人接收端(5)传输能量；所述发射线圈矩阵控制模块(1)用于将矩阵形式的控制指令传输给发射端逆变模块(2)和发射端耦合模块(3)，所述控制指令包括控制信号和需要导通的发射端耦合子模块(4)的位置信息，所述发射端逆变模块(2)用于接收发射线圈矩阵控制模块(1)发出的矩阵形式的控制指令并统计矩阵内需要导通的发射端耦合子模块(4)的数量N，所述发射端耦合子模块(4)的数量N为自然数，所述发射端逆变模块(2)根据N个耦合子线圈(10)的感量和自身的耦合电容，计算出当前的谐振开关频率,所述当前谐振开关频率的计算公式为：其中，f为当前谐振开关频率，N为发射端耦合子模块(4)的个数，L为单个耦合子线圈(10)的感量，C为耦合线圈(10)自身的耦合电容；所述发射端耦合模块(3)用于接收发射线圈矩阵控制模块(1)发出的矩阵形式的控制指令信息并根据矩阵内的信息判断对应位置的发射端耦合子模块(4)是否需要投入工作，所述矩阵内有发射端耦合子模块(4)的位置信息则表明发射端耦合子模块(4)需要投入工作，所述矩阵内没有发射端耦合子模块(4)的位置信息则表明发射端耦合子模块(4)不需要投入工作，所述水底机器人接收端(5)用于接收发射端耦合子模块(4)传输的能量，所述发射端探测模块(6)用于检测在充电过程中发射能量覆盖水底机器人接收端(5)的发射端耦合子模块(4)的具体位置，如果能量没有覆盖水底机器人接收端(5)，则将当前对应位置的发射端耦合子模块(4)的能量直接传输到发射端探测模块(6)。3.根据权利要求2所述的一种水底抗偏移的无线充电系统，其特征在于：所述发射端耦合子模块(4)包括旁路功率开关(9)和耦合子线圈(10)；所述旁路功率开关(9)与耦合子线圈(10)电连接；所述旁路功率开关(9)用于控制耦合子线圈(10)的使用和移除，所述耦合子线圈(10)用于耦合，使发射端耦合子模块(4)能够向水底机器人接收端(5)发射能量，所述发射端耦合子模块(4)不需要工作时使旁路功率开关(9)短路，移除旁路功率开关(9)对应位置的耦
合子线圈(10)，该发射端耦合子模块(4)结束工作。4.根据权利要求2所述的一种水底抗偏移的无线充电系统，其特征在于：所述发射端探测模块(6)包括探测线圈矩阵分析模块(7)和子探测模块(8)；所述探测线圈矩阵分析模块(7)和子探测模块(8)电连接；所述发射端探测模块(6)用于检测在充电过程中发射能量覆盖水底机器人接收端(5)的发射端耦合子模块(4)的具体位置，如果能量没有覆盖水底机器人接收端(5)，则将当前对应位置的发射端耦合子模...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞普德，王晓明，周浩，徐进，
申请(专利权)人：南京韦兹科技有限公司，
类型：发明
国别省市：