[发明专利]基于谐振线圈阵列的无线电能传输系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种基于谐振线圈阵列的无线电能传输系统及其控制方法，所述系统包括一个发射器和多个接收端负载，所述发射器的多个谐振单元排列成阵列，对应地设置多条行线和列线，数量分别与阵列的行数和列数对应；并且每条行线同时连接阵列中同一行的多个谐振单元，每条列线同时连接阵列中同一列的多个谐振单元，所述行线和列线的另一端分别连接发射器MCU对应引脚；所述谐振单元包含一谐振线圈和一延时开关；通过控制延时开关的闭合或打开在发射器产生变化的磁场，多个接收端负载从变化的磁场中拾取能量。本发明降低了器件数量，相同资源前提下增多谐振线圈数量，增大了发射板覆盖面积；并且，避免了频繁扫描选通所造成的能量震荡损失。

技术领域

本发明涉及无线电能传输领域，尤其涉及一种基于谐振线圈阵列的无线电能传输系统及其控制方法。

背景技术

基于感应耦合电能传输技术的无线电能传输系统，大部分仅能进行一对一的充电，即一个发射器同一时间只能对一个接收端负载进行充电，限制性大，无法满足对多个负载设备同时充电的需求。

而现有的少数能同时对多个接收端负载设备进行充电的无线电能传输系统，其无线电能发射器的发射板，对每个发射器谐振单元（谐振线圈）都需要一路控制信号控制其开闭。因此数十个谐振单元的发射板，对应的需要上百个MCU GPIO（General Purpose InputOutput，通用输入/输出）管脚，结构设计复杂，布线繁琐。当发射器谐振线圈数量庞大，达到近百个发射谐振线圈时，对应地则需要大量的MCU资源，甚至超出现有MCU的承受能力，系统扩展性差。可见，由于MCU资源的限制，现有技术无法将发射板的面积做的更大，进而制约了一对多接收端负载的无线电能传输系统可同时充电的负载数量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于谐振线圈阵列的无线电能传输系统及其控制方法，以降低一对多接收端负载的无线电能传输系统的硬件设计复杂度和成本，扩充可同时充电的负载数量，提高系统的扩展性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供了一种基于谐振线圈阵列的无线电能传输系统，包括一个发射器和多个接收端负载，所述发射器中的多个谐振单元排列成阵列，并设置了分别与所述阵列的行数和列数对应的多条行线和列线；每条行线同时连接阵列中同一行的谐振单元，每条列线同时连接阵列中同一列的谐振单元；同时，所述行线和列线的另一端分别连接发射器MCU的对应引脚；其中，每个谐振单元包含一个谐振线圈和一个延时开关；且谐振线圈的一端接在列线上，另一端接在延时开关上，延时开关的另一端接在行线上；

发射器MCU通过所述行线和列线控制谐振单元的延时开关的闭合或打开，当所述延时开关闭合时，对应的谐振线圈并入逆变电路，逆变电路对该谐振线圈进行充电，该谐振单元被激活；当所述延时开关打开时，对应的谐振线圈与逆变电路断开；由此在发射器四周产生变化的磁场，所述多个接收端负载的拾取电路从所述变化的磁场中拾取能量，经整流后为接收端负载供电。

其中，每个谐振单元分别设置在所述行线与所述列线的各个交叉点处。

其中，所述阵列的行数和列数相等，对应的所述行线和所述列线的数量相等，所述谐振单元的数量小于等于所述行线数量与所述列线数量的乘积。

其中，所述发射器MCU通过所述行线和列线控制谐振单元的延时开关的闭合或打开，具体为：发射器MCU通过所述行线和列线上的电平控制谐振单元的延时开关的闭合或打开，

当谐振单元连接的行线为高电平，列线为低电平时，发射器MCU控制该谐振单元的延时开关闭合，使该谐振单元的谐振线圈并入逆变电路；

当谐振单元连接的行线为低电平，列线为高电平时，发射器MCU控制该谐振单元的延时开关打开，使该谐振单元的谐振线圈与逆变电路断开。

其中，初始化系统时，所述行线均为低电平，所述列线均为高电平。