一种无线电能传输系统及其实现方法技术方案

本发明专利技术提供了一种无线电能传输系统，包括一发射端整流滤波电路模块、一发射端逆变电路模块、一发射线圈、一发射端控制电路模块、一接收线圈、一接收端整流滤波电路模块、一负载电路模块以及一接收端控制电路模块，还包括一电流采样电路模块，连接至所述发射线圈的两端，用于采集所述发射线圈的电流。本发明专利技术还提供一种无线电能传输系统的实现方法，包括安全负载识别过程，所述接收端控制电路模块与所述发射线圈之间进行简单的交互，可以实现对合法负载的准确识别。本发明专利技术无需增加额外的通讯条件，具有简单有效的负载识别功能，可以有效防止使用过程中对金属物体误加热可能造成的安全隐患，生产成本较低、电磁污染少、便于推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本产品涉及无线电能传输系统，特别涉及一种具有安全负载识别功能的无线电能传输系统及其实现方法。
技术介绍
在无线电能传输技术通常采用电磁感应原理进行工作，并且在接收端电器负载需要接近发射端的区域时，才能够进行正常的供电。为了用户使用的方便，系统通常会具有自动负载识别的功能，即发射器可以感知是否有负载进入或移除了工作区域，从而开启或者关闭无线供电系统。这种负载识别方法通常采用监测发射端线圈上的谐振电流的幅值变化来进行的。但是，当具有金属材质的物体(如金属钥匙、刀具等)也放置到发射端的工作区域时，金属材料可以在电磁场环境中产生涡电流，也可以导致发射端线圈上的谐振电流的幅值发生变化，从而使系统开启工作。这种工作状态可以在金属物体中产生严重的涡流加热效应，造成严重的安全隐患，因此在系统自动开启前，必须进行安全负载的识别。传统的做法，在无线电能传输系统中发射端与接收端在实现能量传输之前，事先需要有一个通讯识别的过程，发射端与接收端建立通讯以识别负载的合法性。在无线电能传输系统中，只有当确认是安全的工作负载的前提下，才能进行无线供电。现有技术中，是在无线电能传输系统中增加独立的通信调制和解调链路，产生了额外的通信信道，既增加了系统的复杂程度，提高了产品的生产成本,又增强了系统中的高频电场辐射、增加了无线电能传输系统产生的电磁污染，使得该系统难以推广和使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提出了一种具有安全负载识别功能的无线电能传输系统及其实现方法，有效解决了在现有的无线电能传输技术中负载识别系统必须具备独立的通信调制和解调链路，从而导致生产成本过高、电磁污染过多、难以推广等诸多问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案: 一种无线电能传输系统，包括: 一发射端整流滤波电路模块，用于将电网中的交流电转变成为直流电； 一发射端逆变电路模块，用于将所述直流电转变成高频交流电； 一发射线圈，能够在高频交流电的激励下产生高频交变电磁场； 一发射端控制电路模块，用于控制所述发射端整流滤波电路模块、所述发射端逆变电路模块的工作状态； 一接收线圈，与所述发射线圈互感，所述高频交变电磁场使得所述接收线圈产生与所述发射线圈中的高频交流电工作频率相同的高频交流电；一接收端整流滤波电路模块，用于将所述接收线圈中的高频交流电转变成直流电； 一负载电路模块，用于接收所述直流电并正常工作； 一接收端控制电路模块，用于控制所述负载电路模块的工作状态； 其中，所述发射端整流滤波电路模块通过所述发射端逆变电路模块连接至所述发射线圈；所述负载电路模块通过所述接收端整流滤波电路模块连接至所述接收线圈；所述发射端控制电路模块分别连接至所述发射端整流滤波电路模块、所述发射端逆变电路模块；所述接收端控制电路模块连接至负载电路模块。所述无线电能传输系统还包括一电流采样电路模块，连接至所述发射线圈的两端，用于实时采样所述发射线圈的电流；所述电流采样电路模块连接至所述发射端控制电路模块，将所述电流信息传送至所述发射端控制电路模块。进一步地，所述发射线圈和所述接收线圈形成一谐振系统，所述发射线圈内的电流为谐振系统的谐振电流，其电流幅值随所述负载电路模块的功率单调变化，可以反映负载的不同的工作状态。进一步地,所述工作状态包括待机状态、启动状态以及档位状态等。一种无线电能传输系统的实现方法，包括如下步骤: 1)所述发射端控制电路模块控制发射端整流滤波电路模块、所述发射端逆变电路模块连通，在所述发射线圈中产生高频交流电； 2)所述发射线圈在所述高频交流电激励下产生高频交变电磁场； 3)所述高频交变电磁场使得所述接收线圈产生与所述发射线圈中的高频交流电工作频率相同的高频交流电； 4)所述接收端整流滤波电路模块将所述接收线圈中的高频交流电转变成直流电，为接收端负载供电； 5)所述负载电路模块接收所述直流电并正常工作； 在步骤2)和步骤3)之间还包括安全负载识别过程，所述安全负载检测过程包括如下步骤: 6)所述接收端控制电路模块连续在一个以上的状态切换周期内依次切换所述负载电路模块的负载工作状态，使得所述负载电路模块产生功率变化； 7)所述电流采样电路模块采集所述发射线圈的谐振电流并传送至所述发射端控制电路模块； 8)所述发射端控制电路模块将所述发射线圈电流与所述发射端控制电路模块预先设定的标准电流作对比，判断在任一时间点所述发射线圈电流值是否等同于对应该时间点的所述标准电流值；若是，返回步骤3);若否，执行步骤9)； 9 )所述发射端控制电路模块发出指令切断发射端整流滤波电路模块、发射端逆变电路模块。其中，所述发射端控制电路模块预先设定的标准电流值为所述发射线圈在预先设定的负载工作状态下产生的交变电流值。进一步地，所述负载电路模块只具有2种负载状态，一状态切换周期包括一待机状态和一启动状态，所述接收端控制电路模块在连续2 3个状态切换周期内动态切换所述负载电路模块的负载工作状态，所述待机状态或所述启动状态持续10-1000毫秒。进一步地，所述负载电路模块具有3种以上负载状态，一状态切换周期包括一待机状态、一启动状态以及一档位状态，所述接收端控制电路模块在I个状态切换周期内动态切换所述负载电路模块的负载状态，所述待机状态、所述启动开状态或所述档位状态持续10-1000毫秒。本专利技术的优点在于提供，无需增加额外的通讯条件，具有简单有效的负载识别功能，可以有效辨别负载的合法性，可以有效防止使用过程中对金属物体误加热可能造成的安全隐患，生产成本较低、电磁污染少、便于推广应用。附图说明图1为本专利技术的无线电能传输系统的结构示意框 图2为本专利技术的无线电能传输系统的实现方法框 图3为本专利技术中负载电路模块具有两种负载状态时的功率变化波形 图4为本专利技术中负载电路模块具有三种负载状态时的功率变化波形 图中标记如下:1、发射端整流滤波电路模块，2、发射端逆变电路模块，3、发射线圈，4、发射端控制电路模块，5、接收线圈，6、接收端整流滤波电路模块，7、负载电路模块，8、接收端控制电路模块，9、电流采样电路模块。具体实施例方式以下结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本专利技术。应当理解，尽管结合其优选的具体实施方案描述了本专利技术，但这些实施方案仅为阐述，而不是限制本专利技术的范围。如图1所示为本专利技术的无线电能传输系统的结构示意框图，图中的无线电能传输系统包括: 一发射端整流滤波电路模块I，用于将电网中的交流电转变成为直流电； 一发射端逆变电路模块2，用于将所述直流电转变成高频交流电； 一发射线圈3，能够在高频交流电的激励下产生高频交变电磁场； 一发射端控制电路模块4，用于控制所述发射端整流滤波电路模块、所述发射端逆变电路模块的工作状态； 一接收线圈5，与所述发射线圈互感，所述高频交变电磁场使得所述接收线圈产生与所述发射线圈中的高频交流电工作频率相同的高频交流电； 一接收端整流滤波电路模块6，用于将所述接收线圈中的高频交流电转变成直流电； 一负载电路模块7，用于接收所述直流电并正常工作； 一接收端控制电路模块8，用于控制所述负载电路模块的工作状态； 其中，发射端整流滤波电路模块I通过发射端逆变电路模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线电能传输系统，包括：一发射端整流滤波电路模块，用于将电网中的交流电转变成为直流电；一发射端逆变电路模块，用于将所述直流电转变成高频交流电；一发射线圈，能够在高频交流电的激励下产生高频交变电磁场；一发射端控制电路模块，用于控制所述发射端整流滤波电路模块、所述发射端逆变电路模块的工作状态；一接收线圈，与所述发射线圈互感，所述高频交变电磁场使得所述接收线圈产生与所述发射线圈中的高频交流电工作频率相同的高频交流电；一接收端整流滤波电路模块，用于将所述接收线圈中的高频交流电转变成直流电；一负载电路模块，用于接收所述直流电并正常工作；一接收端控制电路模块，用于控制所述负载电路模块的工作状态；其中，所述发射端整流滤波电路模块通过所述发射端逆变电路模块连接至所述发射线圈；所述负载电路模块通过所述接收端整流滤波电路模块连接至所述接收线圈；所述发射端控制电路模块分别连接至所述发射端整流滤波电路模块、所述发射端逆变电路模块；所述接收端控制电路模块连接至负载电路模块；其特征在于，还包括一电流采样电路模块，连接至所述发射线圈的两端，用于实时采样所述发射线圈的电流；所述电流采样电路模块连接至所述发射端控制电路模块，将所述电流传送至所述发射端控制电路模块。...

【技术特征摘要】
1.一种无线电能传输系统，包括: 一发射端整流滤波电路模块，用于将电网中的交流电转变成为直流电； 一发射端逆变电路模块，用于将所述直流电转变成高频交流电； 一发射线圈，能够在高频交流电的激励下产生高频交变电磁场； 一发射端控制电路模块，用于控制所述发射端整流滤波电路模块、所述发射端逆变电路模块的工作状态； 一接收线圈，与所述发射线圈互感，所述高频交变电磁场使得所述接收线圈产生与所述发射线圈中的高频交流电工作频率相同的高频交流电； 一接收端整流滤波电路模块，用于将所述接收线圈中的高频交流电转变成直流电； 一负载电路模块，用于接收所述直流电并正常工作； 一接收端控制电路模块，用于控制所述负载电路模块的工作状态； 其中，所述发射端整流滤波电路模块通过所述发射端逆变电路模块连接至所述发射线圈；所述负载电路模块通过所述接收端整流滤波电路模块连接至所述接收线圈；所述发射端控制电路模块分别连接至所述发射端整流滤波电路模块、所述发射端逆变电路模块；所述接收端控制电路模块连接至负载电路模块； 其特征在于，还包括一电流采样电路模块，连接至所述发射线圈的两端，用于实时采样所述发射线圈的电流；所述电流采样电路模块连接至所述发射端控制电路模块，将所述电流传送至所述发射端控制电路模块。2.按权利要求1所述的一种无线电能传输系统，其特征在于，所述发射线圈和所述接收线圈形成一谐振系统，所述发射线圈内的电流为谐振系统的谐振电流，其电流幅值随所述负载电路模块的功率单调变化，可以反映负载的不同的工作状态。3.按权利要求1或2所述的一种无线电能传输系统，其特征在于，所述工作状态包括待机状态、启动状态以及档位状态。4.一种无线电能传输系统的实现方法，包括如下步骤: 1)所述发射端控制电路模块控制发射端整流滤波电路模块、所述发射端逆变电路模块连通，在所述发射线圈中产生高频交流电； 2)所述发射线圈在所述高频交流电激励下产生高频交变电磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，
申请(专利权)人：李鹏，
类型：发明
国别省市：