【技术实现步骤摘要】
无线电能传输系统及其应用的充电线圈选择方法
[0001]本公开涉及无线电能传输
，尤其涉及无线电能传输系统及其应用的充电线圈选择方法。
技术介绍
[0002]无线电能传输技术又称为无线电力传输或非接触电能传输，是指通过发射器将电能转换成其他形式的中继能量(如电磁场能、激光、微波及机械波等)，隔空传输一段距离后，再通过接收器将中继能量转换为电能，实现无线电能的传输。无线电能传输技术可以实现电源与负载之间的电气隔离，避免电弧的产生，还同时具有防水、便捷等优势。目前常见的是磁场耦合式无线电能传输技术，即通过电磁感应原理将磁场从发射线圈耦合至接收线圈。
[0003]目前常用的传统的耦合式无线电能传输架构在高频无线充电系统中工作效率低，无法实现高自由度功率传输，传输距离与输出效率受到较大的限制，生产成本高，使用场景受限。
技术实现思路
[0004]本公开的目的是要提供无线电能传输系统及其应用的充电线圈选择方法，可以解决上述现有问题中的一个或多个。
[0005]第一方面，提供了无线电能传输系统，包括发射端与接收端；
[0006]发射端包括电压变换单元、逆变单元、滤波单元、线圈选择单元和至少两个发射线圈；
[0007]电压变换单元用于对输入发射端的直流电压的幅值进行调节，并输出初始电压Vin；
[0008]逆变单元用于将初始电压Vin转换为高频交流电压，逆变单元是由开关、电容和电感组成的E类逆变器；
[0009]滤波单元用于过滤高频交流电压中的高频噪音；>[0010]线圈选择单元用于与接收端通信，并根据通信结果选择至少一个发射线圈进行充电；
[0011]线圈选择单元包括控制模块和若干开关模块，开关模块的数量与发射线圈的数量相等，开关模块的一端连接在滤波单元的输出端，另一端串联连接一个发射线圈，发射线圈的另外一端接地；
[0012]控制模块的信号输出端分别与每个开关模块的信号输入端相连，用于控制开关模块的通断，控制模块的信号输出端与逆变单元中开关的信号输入端相连，用于控制逆变单元中开关的通断，控制模块的信号输出端与电压变换单元的信号输入端相连，用于控制电压变换单元输出初始电压Vin；控制模块的信号输入端分别与各发射线圈相连，用于对发射线圈接收的通信信号进行处理；
[0013]发射线圈用于将高频交流电的电能转换为磁场能量并发射；
[0014]接收端包括接收线圈、整流单元和通信单元；
[0015]接收线圈用于接收磁场能量并转换为高频交流电；
[0016]整流单元用于将高频交流电转换为直流电输出，为负载供电；
[0017]通信单元用于与发射端通信。
[0018]在一些实施方式中，逆变单元包括电感Ldc、开关Q1和电容Cpar，电感Ldc的一端连接电压变换单元的输出端，另一端连接开关Q1的漏极；开关Q1的源极接地，开关Q1的栅极与线圈选择单元的信号输出端相连，电容Cpar与开关Q1并联连接。
[0019]在一些实施方式中，滤波单元包括电容Ct、电感Ltf和电容Cf，电容Ct的一端为滤波单元的输入端，电容Ct和电感Ltf串联连接，电感Ltf为滤波单元的输出端，电容Cf一端连接滤波单元的输出端，另外一端接地。
[0020]在一些实施方式中，发射端还包括若干Tx阻抗匹配单元，Tx阻抗匹配单元的数量与发射线圈的数量相等，Tx阻抗匹配单元包括第一电容，第一电容串联连接在开关模块与发射线圈之间。
[0021]在一些实施方式中，接收端还包括Rx阻抗匹配单元，Rx阻抗匹配单元包括第二电容，第二电容一端连接接收线圈，另外一端连接整流单元的输入端。
[0022]在一些实施方式中，整流单元包括整流桥和滤波电容Cfdc，整流桥由二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4组成，整流桥的交流输入端分别连接接收线圈的两端，整流桥的正极输出端和负极输出端之间连接滤波电容Cfdc。
[0023]在一些实施方式中，通信单元的信号输出端与接收线圈相连，用于将待发送的通信信号发送至接收线圈，通信单元的信号输入端与接收线圈相连，用于获得接收线圈接收的通信信号并进行处理。
[0024]第二方面，提供了充电线圈选择方法，应用于上述任一无线电能传输系统，包括以下步骤，
[0025]步骤1：发射端接入电源；
[0026]步骤2：控制模块控制电压变换单元输出初始电压Vin，进入配对模式；
[0027]步骤3：控制模块开通一个开关模块，关断其他开关模块，此时由当前开通的开关模块对应的发射线圈进行能量传输；
[0028]步骤4：经过延时t1后，控制模块开通逆变单元中的开关；
[0029]步骤5：经过延时t2后，控制模块通过当前发射线圈发出联络数据包，判断是否收到接收端的回复，若未收到回复，执行步骤6，若收到回复，执行步骤7；
[0030]步骤6：控制模块关断逆变单元中的开关，经过延时t3后，关断当前开通的开关模块，开通下一个开关模块，并执行步骤4和步骤5，直至收到回复后，执行步骤7；
[0031]步骤7：控制模块向接收端发送配置数据包，并根据所收到的回复中加载的当前负载状态，调整电压变换单元输出的初始电压Vin的幅值，由当前开通的开关模块对应的发送线圈进行无线电能传输。
[0032]在一些实施方式中，在开始无线电能传输后，还包括步骤8，对接收端进行状态监测。
[0033]在一些实施方式中，步骤8具体包括：
[0034]步骤8.1：设置计数值i＝0，并预设计数值上限n；
[0035]步骤8.2：延时t4后，控制模块向接收端发送状态数据包，判断是否收到回复，若收到回复，则执行步骤8.2，若未收到回复，执行步骤8.3；
[0036]步骤8.3：计数值i加1，并判断当前i是否是否小于n，若小于n，则执行步骤8.2，若不小于n，则执行步骤8.4；
[0037]步骤8.4：控制模块关断逆变单元中的开关，返回执行步骤1。
[0038]本公开提供的无线电能传输系统及其应用的充电线圈选择方法，通过在Class
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E架构基础上结合多线圈架构，并通过发射端的线圈选择单元与接收端实现通信，根据接收端反馈信息进行发射线圈的切换，有效提高电能传输效率，提高充电自由度；E级逆变器结构简单，能够有效降低开关损耗，提高传输效率；无线电能传输系统结构简单，无需额外增加电路及模块即可实现电能传输与线圈的智能切换，保证电能传输效率，降低无线电能传输系统的重量与成本，进而降低相关产品的重量与成本，便于无线电能传输的推广与使用，提升用户使用体验。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施例，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。
[0040]图1是本公开一实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.无线电能传输系统，其特征在于，包括发射端(1)与接收端(2)；所述发射端(1)包括电压变换单元(11)、逆变单元(12)、滤波单元(13)、线圈选择单元(14)和至少两个发射线圈(15)；所述电压变换单元(11)用于对输入所述发射端(1)的直流电压的幅值进行调节，并输出初始电压Vin；所述逆变单元(12)用于将初始电压Vin转换为高频交流电压，所述逆变单元(12)是由开关、电容和电感组成的E类逆变器；所述滤波单元(13)用于过滤高频交流电压中的高频噪音；所述线圈选择单元(14)用于与所述接收端(2)通信，并根据通信结果选择至少一个所述发射线圈(15)进行充电；线圈选择单元(14)包括控制模块和若干开关模块，所述开关模块的数量与所述发射线圈(15)的数量相等，开关模块的一端连接在所述滤波单元(13)的输出端，另一端串联连接一个所述发射线圈(15)，发射线圈(15)的另外一端接地；所述控制模块的信号输出端分别与每个所述开关模块的信号输入端相连，用于控制开关模块的通断，所述控制模块的信号输出端与所述逆变单元(12)中开关的信号输入端相连，用于控制所述逆变单元(12)中开关的通断，所述控制模块的信号输出端与所述电压变换单元(11)的信号输入端相连，用于控制所述电压变换单元(11)输出初始电压Vin；所述控制模块的信号输入端分别与各发射线圈(15)相连，用于对所述发射线圈(15)接收的通信信号进行处理；所述发射线圈(15)用于将高频交流电的电能转换为磁场能量并发射；所述接收端(2)包括接收线圈(21)、整流单元(22)和通信单元(23)；所述接收线圈(21)用于接收磁场能量并转换为高频交流电；所述整流单元(22)用于将高频交流电转换为直流电输出，为负载供电；所述通信单元(23)用于与所述发射端(1)通信。2.根据权利要求1所述的无线电能传输系统，其特征在于，所述逆变单元(12)包括电感Ldc、开关Q1和电容Cpar，所述电感Ldc的一端连接所述电压变换单元(11)的输出端，另一端连接所述开关Q1的漏极；所述开关Q1的源极接地，所述开关Q1的栅极与所述线圈选择单元(14)的信号输出端相连，所述电容Cpar与所述开关Q1并联连接。3.根据权利要求1所述的无线电能传输系统，其特征在于，所述滤波单元(13)包括电容Ct、电感Ltf和电容Cf，所述电容Ct的一端为所述滤波单元(13)的输入端，所述电容Ct和所述电感Ltf串联连接，所述电感Ltf为所述滤波单元(13)的输出端，所述电容Cf一端连接所述滤波单元(13)的输出端，另外一端接地。4.根据权利要求1所述的无线电能传输系统，其特征在于，所述发射端(1)还包括若干Tx阻抗匹配单元(16)，所述Tx阻抗匹配单元(16)的数量与所述发射线圈(15)...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘超，袁吉顺，郭航，
申请(专利权)人：苏州领略智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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