[发明专利]一种供电距离可智能调节的无线供电系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于无线供电技术领域，尤其涉及一种供电距离可智能调节的无线供电系统及方法。

背景技术

现在的无线供电技术，大部分都是基于点对点的无线供电系统。比如手机充电器，电动车无线充电桩等，这些用电设备在进行无线供电时，发射端和接收端之间的距离特别的近，基本都在200mm以内。而对于远距离供电，目前均已解决距离问题，无线供电可以达到1米的空间范围，这样就能给多部产品进行供电提供了可能性。但是在多个用电设备同时处于一个发射端的范围内进行无线充电时，多个用电设备的接收端与一个发射端之间的距离是不确定的。

当多个接收端放在发射端的供电范围之内时，发射端会自动检测到接收端，两者通信之后，进行计算，然后调整发射频率及功率，达到效率最大化。无线供电的发射端发射频率与发射端和接收端之间的距离是有关系的，即在同样的功率下，高频率比低频率的无线输电距离更远。比如现在有2部手机，第一部手机距离发射线圈200mm的距离，第二部手机距离同一个发射线圈有500mm的距离，那么如果想使第二部手机获得与第一部手机同样多的电量，就需要发射端提高频率才可以达到。这时第一部手机可能会收到更多的电量，但是其自身所带负载的原因，实际上第一部手机的电量是不会增加的。如何调整发射端，既满足收发之间效率的最大化，又能兼顾所有的接收端都能得到较高的电能，是目前需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供的一种供电距离可智能调节的无线供电系统及方法，能够在多个接收端位于同一发射端的供电范围内，实现每个接收端与发射端之间的通信，达到自动调节供电频率，实现长距离高效率输电的系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种供电距离可智能调节的无线供电系统，其特殊之处在于：包括发射端，位于同一发射端供电范围内的多个接收端，所述发射端内的第一控制IC分别与供电单元、第一通信单元、电容切换及发射单元相连，每个接收端的第二控制IC分别与第二通信单元、电容切换及接收单元相连，在第二控制IC与电容切换及接收单元之间连接有整流滤波单元，在第二控制IC和整流滤波单元之间连接有电流电压检测单元，第一通信单元与第二通信单元之间通过无线通信方式连接。

进一步地，第一控制IC内还设置有为第一控制IC提供电能的电源、对发射端进行整体控制的第一单片机，第一单片机与第一通信单元采用串口通信；每个第二控制IC内设置有对发射端进行整体控制的第二单片机，第二单片机与第二通信单元采用串口通信。

进一步地，电容切换及发射单元采用第一ULN2003芯片，第一ULN2003芯片每个脉冲信号输入端分别被第一单片机的I/O控制，与每个脉冲信号输入端对应的脉冲信号输出端均连接有电容，所有的电容均与第一ULN2003芯片内的第一LC振荡电路相连，第一LC振荡电路还连接有MOS管，第一单片机的IN0与MOS管相连。

进一步地，电容切换及接收单元采用第二ULN2003芯片，第二ULN2003芯片每个脉冲信号输入端分别被第二单片机的I/O控制，与每个脉冲信号输入端对应的脉冲信号输出端均连接有电容，所有的电容均与第二ULN2003芯片内的第二LC振荡电路相连，第一LC振荡电路与第二LC振荡电路之间通过电磁波进行通信。

进一步地，发射端还设置有与第一控制IC相连的发射端显示单元，接收端还设置有与第二控制IC相连的接收端显示单元，与整流滤波单元相连的用电负载。

本发明还提供一种供电距离可智能调节的无线供电方法，其特殊之处在于：发射端通过基本频率和工作频率之间的切换来改变发射端的供电频率，完成发射端与不同接收端之间的无线供电过程：

步骤1、在基本频率下，发射端内的LC谐振频率与发射端的供电频率保持一致，均为基本频率，发射端内的第一LC振荡电路侦测进入发射端供电范围内，与发射端内LC谐振频率一致的接收端，当寻找到与发射端的LC谐振频率一致的接收端时，执行步骤2；

步骤2、发射端通过第一通信单元与当前被侦测到的接收端内第二通信单元进行无线通信，建立发射端和接收端之间的连接，接收端根据基本频率得出接收端此时的电压电流值，并将该电压电流值反馈给发射端；

步骤3、发射端根据步骤2中的电压电流值，得出接收端需要的工作频率，将该工作频率发送给接收端同时调整发射端的供电频率以及发射端的LC谐振频率均与工作频率一致，而接收端内的LC谐振频率也调整至工作频率，实现发射端与当前接收端之间的无线供电。