[发明专利]一种带通讯功能的多通道无线能量传输系统及方法

权利要求书

1.一种带通讯功能的多通道无线能量传输系统，其特征在于，包括发送端控制器、发送端线圈、接收端线圈、接收端控制器；发送端控制器接收功率源发送的电能；发送端控制器发送高频交流电或载波信号至发送端线圈；发送端线圈在高频交流电或载波信号作用下与接收端线圈产生电磁感应，将能量/信号传送至接收端线圈，接收端线圈根据实际需要配置1个或多个，同时根据接收端线圈数量配置相同数量的接收端控制器和用电设备；第i个接收端线圈携带高频交流电或载波信号发送至第i个接收端控制器，其中，i为正整数；第i个接收端控制器将从第i个接收端线圈接收的高频交流电经过整流后发送给第i个用电设备，并采集第i个接收端线圈的输出电压电流，计算接收端线圈的功率和效率；

所述发送端控制器包含高频逆变电路模块、发送端信号调理电路模块、发送端功率/信号切换开关电路模块、发送端电压电流采样电路模块、发送端下位机模块；高频逆变电路模块将功率源发送的直流电转化为设定频率的高频交流电；发送端信号调理电路模块将发送端下位机模块产生的数字信号转化为载波信号；发送端电压电流采样电路模块采集发送端线圈输出的电压和电流，发送至发送端下位机模块；发送端功率/信号切换开关电路模块切换能量传输通道与通讯传输通道，当发送端功率/信号切换开关模块切换至功率端时，将高频逆变电路产生的高频交流电发送给发送端线圈，当发送端功率/信号切换开关模块切换至信号端时，将发射端信号调理电路模块产生的载波信号发送给发送端线圈；发送端下位机模块完成发送端功率、效率计算，将所需要传输的信息传化为带有标号的字段进行传输，字段包括起始位、多位数据、终止位与校验位，将字段打包发送至发送端信号调理电路模块。

2.根据权利要求1所述的一种带通讯功能的多通道无线能量传输系统，其特征在于：所述接收端控制器包含接收端功率/信号切换开关、整流电路、接收端信号调理电路、接收端电压电流采样电路、接收端下位机模块；接收端功率/信号切换开关电路用于切换能量传输通道与通讯传输通道，接收端功率/信号切换开关切换至功率端时，将接收端线圈接收的高频交流电发送给整流电路；接收端功率/信号切换开关切换至信号端时，将接收端线圈接收的载波信号发送给接收端信号调理电路；整流电路将高频交流电变换为直流电，输出给用电设备；接收端信号调理电路将载波信号还原为数字信号，发送给接收端下位机模块；接收端电压电流采样电路采集接收端线圈的输出电压电流发送给接收端下位机模块；接收端下位机模块计算接收端线圈的功率和效率，并根据接收到的数字信号进行相应处理。

3.一种使用如权利要求1或2所述的带通讯功能的多通道无线能量传输系统进行无线能量传输的方法，其特征在于，包括步骤如下：

步骤1：开启发送端控制器、i个接收端控制器，将发送端功率/信号切换开关和接收端功率/信号切换开关均切换至信号端；

步骤2：由发送端控制器循环检测是否存在接收端信号回馈，接收端包括接收端线圈、接收端控制器；

如果存在回馈信号则进入步骤3；如果没有信号反馈则返回步骤1；

步骤3：发送端控制器接收到信息后，判断接收端类型，依据接收端类型和数量确定能量传输方式与定时能量传输时间间隔，再根据能量传输功率需求确定发送端传输功率设定；

步骤4：发送端控制器和接收端控制器完成信号握手后，将发送端功率/信号切换开关和接收端功率/信号切换开关都切换至能量传输通道，根据步骤3设定的功率大小、时间间隔进行无线能量传输；

步骤5：发送端控制器检测能量输出是否发生异常变化，如无异常进入步骤6，如有异常则进入步骤8；

步骤6：发送端控制器根据步骤4设定的时间间隔和功率大小同时向多个接收端控制器传输能量；当第i个接收端控制器能量传输设定时间到达时，第i个接收端控制器通过接收端功率/信号切换开关关闭能量传输通道，开启通讯传输通道，传输电压、电流数值，并根据是否有需求传输用户自定义数据；

步骤7：通讯时间结束后，第i个接收端控制器处于待机状态，退出无线能量传输模式；发送端控制器继续向剩余的接收端控制器进行无线能量传输，直至所有的接收端控制器设定时间到达，均进入待机状态；工作结束；

步骤8：将发送端功率/信号切换开关和接收端功率/信号切换开关都切换至通讯传输通道，关闭能量传输通道；

步骤9：发送端控制器对故障信息进行判别，若判别为系统故障则停机，工作结束；若判别为有新接收端加入，则进入步骤10；

步骤10：发送端控制器接收到新接收端控制器信息，依据接收端定时能量传输时间间隔，再根据能量传输功率需求确定发送端传输功率设定；

步骤11：发送端控制器将新接入的接收端控制器的传输功率和时间间隔纳入控制序列，开始能量传输，进入步骤4。