一种无线座椅能量与信息同步传输系统、信号传输方法及回传方法技术方案

本发明专利技术提出一种无线座椅能量与信息同步传输系统、信号传输方法及回传方法。所述系统包括能量传输部分、信号传输部分和信号回传部分。所述系统可以取代传统电动汽车座椅的供电线和信号线，使得其在与地面没有电气连接的前提下实现能量传输和信息交互，有利于减少座舱系统的连接线，延长使用寿命，消除安全隐患。所述信号传输方法，可以实现采用同一个发射端，保证能量稳定传输的前提下，实现信号的无线同步传输。所述信号回传方法，可以在不影响系统功率传输的前提下，实现负载信号的无线同步回传，且兼容多个负载多个信号。且兼容多个负载多个信号。且兼容多个负载多个信号。

【技术实现步骤摘要】
一种无线座椅能量与信息同步传输系统、信号传输方法及回传方法


[0001]本专利技术属于无线电能传输
，特别是涉及一种无线座椅能量与信息同步传输系统、信号传输方法及回传方法。

技术介绍

[0002]随着电动汽车的发展和技术水平的进步，其智能化和人性化水平不断提升。为了提升用户的驾驶体验，创造出更加舒适智能的乘车环境，座舱系统增设了很多新型功能，例如座椅的多向调节、加热、送风、照明等，同时也带来了为座椅设备供电的需求。
[0003]现有商用化的汽车座椅均采用有线供电方式，供电线较长，且在座椅调节过程中，随着位置的变化供电线被反复弯折、抽拉，容易导致破损，一方面降低了使用寿命，另一方面也容易漏电产生安全隐患。
[0004]为了解决上述问题，可以采用无线电能传输装置代替汽车座椅的有线供电，增强座舱系统的灵活性和安全性，然而座舱系统的复杂性也为无线电能传输系统带来了挑战。首先，座椅上存在多个需要供电的设备，包括调节电机、调节开关、照明灯、加热垫、气泵等，且各供电设备的负载性质、使用工况、供电需求均不相同，提高了对无线供电系统稳定性和兼容性的要求。其次，座椅用电设备除需供电以外，还与地面端的车身控制器存在信息交互。车身控制器发出控制指令，通过无线方式传到座椅上控制相应执行器动作。此外座椅用电设备还需要将其采样信号(如电机霍尔信号、温度传感器信号等)传回地面端的车身控制器，因此汽车座椅需要具备能量与信息同步传输功能。
[0005]如何构建电动汽车座椅无线供电系统框架，实现能量和信息的同步传输，是本专利技术重点解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的是为了解决如何构建电动汽车座椅无线供电系统框架，实现能量和信息的同步传输的问题，提出了一种无线座椅能量与信息同步传输系统、信号传输方法及回传方法。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术提出一种无线座椅能量与信息同步传输系统，所述系统包括能量传输部分、信号传输部分和信号回传部分；
[0008]所述能量传输部分由直流电源、DC
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DC变换器、逆变器、发射端双频补偿拓扑、耦合机构、接收端补偿拓扑、整流桥、座椅控制器和负载构成；直流电源提供整个系统的能量，通过DC
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DC变换器进行调节，构建一条电压可调的直流母线，直流母线经逆变器逆变输出高频交流电压，经过发射端双频补偿拓扑的补偿后通入发射线圈中，发射线圈在高频激励下建立空间磁场，使得位于其中的接收线圈感应出高频交流电压，经接收端补偿拓扑和整流桥的变换，通入座椅控制器中，成为座椅用电设备的能量来源，座椅控制器根据原副边的工作需求和上层指令决定负载的供电状态；为保证接收端感应电压稳定，从而使座椅控制器及
用电设备获得稳定的能量，发射端采用恒流控制模块，采样发射线圈电流并通过调节DC
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DC变换器保证其有效值恒定；
[0009]所述信号传输部分具体为：车身控制器通过调制方式，产生两种频率合成的控制信号，驱动逆变器输出两种频率合成的高频电压，经发射端双频谐振补偿后，在发射线圈中产生两种频率合成的高频电流，其中一个频率用于传输能量，另一个频率用于传输信号，在信号接收线圈中感生电压，并经过信号接收模块的变换、解调后，将发射信号复原传送到座椅控制器中；
[0010]所述信号回传部分具体为：为每个负载都配备一个终端电阻，需要回传的信号通过驱动终端电阻的通断，引起接收端反射到发射端的等效阻抗变化，通过采样直流母线电压即可获取接收端回传的信号，并通过调理与解调后送入车身控制器，完成信号的回传。
[0011]本专利技术提出一种根据所述的传输系统的信号传输方法，所述信号传输方法具体为：地面端车身控制器根据要传输的信号对PWM控制信号进行双频调制，其中频率f1的分量用于传输能量保持不变，频率f2的分量根据逻辑信号进行调整，逻辑信号为0时，对应频率f2的分量为0，逻辑信号为1时，对应频率f2的分量不为0；所述双频调制PWM信号驱动逆变器，输出电压中产生两种频率的分量；发射端谐振拓扑采用双频拓扑，具有两个固有谐振点，分别对应PWM信号的两个频率，因此经过双频拓扑的补偿，发射线圈中产生两种频率分量的发射电流；耦合机构存在一大一小两个线圈，大线圈的谐振频率被配置为f1，与频率f1的发射电流分量耦合，传输能量，经整流后连接到座椅控制器上为座椅用电设备供电；小线圈的谐振频率被配置为f2，与频率f2的发射电流耦合接收信号，经整流后在信号接收终端电阻上产生电压；因此地面端信号的逻辑1和逻辑0，分别对应发射线圈中频率f2电流分量的有无，从而对应信号接收终端电阻上输出电压的有无，使得终端电阻上产生一系列与地面端信号对应的电压信号，送入座椅控制器中，实现地面端到座椅端信号的无线传输。
[0012]本专利技术提出一种根据所述的传输系统的信号回传方法，所述信号回传方法具体为：为每个负载配置一个终端电阻，并接在负载的两端，不同负载的终端电阻具有不同的阻值；每个负载需要回传的信号作为终端电阻接进和切出的控制信号，当信号逻辑为1时，终端电阻接入，信号逻辑为0时，终端电阻切出；由此引起的等效负载变化将通过耦合机构反射回发射端，使得发射端的等效反射阻抗变化；根据发射端采用的恒流控制策略，通过采样发射电流并进行有效值计算，与电流参考值进行比较后送入PI控制器调节，调节结果输出至PWM发生器产生相应的控制信号，驱动DC
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DC变换器中的开关管进行调节；由此在不同的发射阻抗下，为了保证发射电流的恒定，DC
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DC变换器的输出电压将随之变化，故通过直流母线电压的高低可反应负载的信号，通过直流母线电压的大小可反应对应哪个负载；因此，通过采样直流母线电压，经过滤波后复原接收端传输的目标信号，并通过电压大小判断出对应的负载，经解调模块后送入车身控制器，能够实现接收端信号的回传。
[0013]本专利技术的有益效果为：
[0014]1、本专利技术所述的一种无线座椅能量与信息同步传输系统，可以取代传统电动汽车座椅的供电线和信号线，使得其在与地面没有电气连接的前提下实现能量传输和信息交互，有利于减少座舱系统的连接线，延长使用寿命，消除安全隐患。
[0015]2、本专利技术提出的一种基于发射端电流调制双频谐振的信号传输方法，可以实现采用同一个发射端，保证能量稳定传输的前提下，实现信号的无线同步传输。
的分量为0，逻辑信号为1时，对应频率f2的分量不为0；所述双频调制PWM信号驱动逆变器，输出电压中产生两种频率的分量；发射端谐振拓扑采用双频拓扑，具有两个固有谐振点，分别对应PWM信号的两个频率，因此经过双频拓扑的补偿，发射线圈中产生两种频率分量的发射电流；耦合机构存在一大一小两个线圈，大线圈的谐振频率被配置为f1，与频率f1的发射电流分量耦合，传输能量，经整流后连接到座椅控制器上为座椅用电设备供电；小线圈的谐振频率被配置为f2，与频率f2的发射电流耦合接收信号，经整流后在信号接收终端电阻上产生电压；因此地面端信号的逻辑1和逻辑0，分别对应发射线圈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线座椅能量与信息同步传输系统，其特征在于：所述系统包括能量传输部分、信号传输部分和信号回传部分；所述能量传输部分由直流电源、DC
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DC变换器、逆变器、发射端双频补偿拓扑、耦合机构、接收端补偿拓扑、整流桥、座椅控制器和负载构成；直流电源提供整个系统的能量，通过DC
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DC变换器进行调节，构建一条电压可调的直流母线，直流母线经逆变器逆变输出高频交流电压，经过发射端双频补偿拓扑的补偿后通入发射线圈中，发射线圈在高频激励下建立空间磁场，使得位于其中的接收线圈感应出高频交流电压，经接收端补偿拓扑和整流桥的变换，通入座椅控制器中，成为座椅用电设备的能量来源，座椅控制器根据原副边的工作需求和上层指令决定负载的供电状态；为保证接收端感应电压稳定，从而使座椅控制器及用电设备获得稳定的能量，发射端采用恒流控制模块，采样发射线圈电流并通过调节DC
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DC变换器保证其有效值恒定；所述信号传输部分具体为：车身控制器通过调制方式，产生两种频率合成的控制信号，驱动逆变器输出两种频率合成的高频电压，经发射端双频谐振补偿后，在发射线圈中产生两种频率合成的高频电流，其中一个频率用于传输能量，另一个频率用于传输信号，在信号接收线圈中感生电压，并经过信号接收模块的变换、解调后，将发射信号复原传送到座椅控制器中；所述信号回传部分具体为：为每个负载都配备一个终端电阻，需要回传的信号通过驱动终端电阻的通断，引起接收端反射到发射端的等效阻抗变化，通过采样直流母线电压即可获取接收端回传的信号，并通过调理与解调后送入车身控制器，完成信号的回传。2.一种根据权利要求1所述的传输系统的信号传输方法，其特征在于，所述信号传输方法具体为：地面端车身控制器根据要传输的信号对PWM控制信号进行双频调制，其中频率f1的分量用于传输能量保持不变，频率f2的分量根据逻辑信号进行调整，逻辑信号为0时，对应频率f2的分量为0，逻...

【专利技术属性】
技术研发人员：高鑫，崔淑梅，朱春波，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：