識別有效負載的方法與裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及無線電能傳輸領域，尤其涉及一種識別有效負載的方法與裝置，所述方法包括：發射端檢測到有接收端進入供電區域，采集發射端線圈兩端電壓；如果發射端線圈兩端電壓產生有序變化，判定所述接收端合法，對合法的接收端持續供電；如果發射端線圈兩端電壓不產生有序變化，判定所述接收端非法，不對非法的接收端供電。本發明通過在檢測到有接收端進入供電區域后，采集發射端線圈兩端電壓，通過判斷電壓是否有序變化判斷負載的有效性，不需要設計調制解調電路，成本低，對系統穩定性要求低。
【專利說明】識別有效負載的方法與裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及無線電能傳輸領域，尤其涉及一種識別有效負載的方法與裝置。
【背景技術】
[0002] "無線電能傳輸"是利用一種特殊設備將電源的電能轉變為可無線傳播的能量，在 接收端又將此能量轉變回電能，從而對用電器無線供電。
[0003] 基于感應耦合電能傳輸技術下的無線電能傳輸系統，需對接收端進行負載識別， 識別出正確負載后才能進行工作，否則放置例如金屬異物后發射端線圈發射的磁場會對金 屬異物進行加熱，嚴重時會燒毀發射端，造成損失。
[0004] 目前已有的接收端負載識別工作，都基于副邊與原邊之間進行通信，在副邊電路 設計調制電路，在原邊電路設計解調電路，以此實現負載識別，但這種設計需要設計調制解 調電路，成本高，對系統穩定性要求大。
【發明內容】
[0005] 本發明實施例提供了一種識別有效負載的方法與系統，旨在解決現有技術中需要 設計調制解調電路的問題。
[0006] 本發明實施例是這樣實現的，一種識別有效負載的方法，所述方法包括：
[0007] 發射端檢測到有接收端進入供電區域，采集發射端線圈兩端電壓；
[0008] 如果發射端線圈兩端電壓產生有序變化，判定所述接收端合法，對合法的接收端 持續供電；如果發射端線圈兩端電壓不產生有序變化，判定所述接收端非法，不對非法的接 收端供電。
[0009] 本發明實施例還提供一種識別有效負載的裝置，所述裝置包括：
[0010] 電壓采集單元，用于發射端檢測到有接收端進入供電區域，采集發射端線圈兩端 電壓；
[0011] 接收端合法性判斷單元，用于如果發射端線圈兩端電壓產生有序變化，判定所述 接收端合法，對合法的接收端持續供電；如果發射端線圈兩端電壓不產生有序變化，判定所 述接收端非法，不對非法的接收端供電。
[0012] 本發明通過在檢測到有接收端進入供電區域后，采集發射端線圈兩端電壓，通過 判斷電壓是否有序變化判斷負載的有效性，不需要設計調制解調電路，成本低，對系統穩定 性要求低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 圖1表示本發明實施例提供的識別有效負載的方法流程圖；
[0014] 圖2表示本發明實施例提供的識別有效負載的方法流程圖；
[0015] 圖3表示本發明實施例提供的識別有效負載的裝置結構圖；
[0016] 圖4表示本發明實施例提供的識別有效負載的裝置結構圖；
[0017] 圖5表示本發明實施例提供的識別有效負載的系統原理框圖；
[0018] 圖6表示本發明實施例提供的系統能量轉換原理圖。
【具體實施方式】
[0019] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并 不用于限定本發明。
[0020] 圖1示出了本發明實施例提供的一種識別有效負載的方法流程圖，詳述如下：
[0021] 在步驟S101中，發射端檢測到有接收端進入供電區域，采集發射端線圈兩端電 壓；
[0022] 在本發明實施例中，發射端接入適配器電力，進入待機狀態，等待有接收端負載進 入供電區域，當有負載放入供電區域，系統待機喚醒模塊識別到有外物進入，喚醒發射端， 進入工作狀態，實時監測原邊線圈即發射端線圈兩端電壓變化。
[0023] 在步驟S102中，如果發射端線圈兩端電壓產生有序變化，判定該接收端合法，對 合法的接收端持續供電；
[0024] 在步驟S103中，如果發射端線圈兩端電壓不產生有序變化，判定該接收端非法， 不對非法的接收端供電。
[0025] 在本發明實施例中，通過監測發射端線圈兩端電壓變化判斷接收端負載的合法 性，當發射端線圈兩端電壓產生一個有序的變化，判定該負載為合法負載，當發射端線圈兩 端電壓不產生一個有序的變化，例如僅一次較小的變化，即判定該負載為非法負載。
[0026] 其中，發射端線圈兩端電壓產生有序變化具體通過以下方法實現：
[0027] 進入供電區域的接收端的線圈諧振后經整流電路整流，產生穩定電力供應，使能 接收端并初始化；
[0028] 接收端的MCU通過GPI0控制接收端接入一個假負載，使接收端諧振系統帶動發射 端線圈兩端電壓產生第一次突變；
[0029] 接收端的MCU通過GPI0卸載該假負載，使接收端諧振系統帶動發射端線圈兩端電 壓產生第二次突變；
[0030] 當發射端判斷發射端線圈兩端電壓產生兩次有序變化時，判定該接收端合法。
[0031] 在本發明實施例中，發射端線圈兩端電壓產生有序變化也可以通過以下方法實 現：
[0032] 進入供電區域的接收端的線圈諧振后經整流電路整流，產生穩定電力供應，使能 接收端并初始化；
[0033] 接收端的MCU通過GPI0控制接收端接入一個假負載，使接收端諧振系統帶動發射 端線圈兩端電壓產生第一次突變；
[0034] 接收端的MCU通過GPI0卸載該假負載，使接收端諧振系統帶動發射端線圈兩端電 壓產生第二次突變；
[0035] 接收端的MCU通過GPI0控制接收端接入該假負載，使接收端諧振系統帶動發射端 線圈兩端電壓產生第三次突變；
[0036] 接收端的MCU通過GPI0卸載該假負載，使接收端諧振系統帶動發射端線圈兩端電 壓產生第四次突變；
[0037] 當發射端判斷發射端線圈兩端電壓產生四次有序變化時，判定該接收端合法。
[0038] 在本發明實施例中，通過在接收端內置一個假負載，該假負載為一個5歐姆或10 歐姆的電阻，如果接入的是合法負載，接收端MCU (Micro Controller Unit,單片機）通過 GPIO (General Purpose Input Output,通用輸入/輸出）控制接收端接入一個假負載，使 接收端諧振系統產生電壓電流振蕩，從而帶動發射端線圈兩端電壓產生大的變化，MCU再通 過控制GPI0將假負載卸載，此時諧振系統又會產生一個電壓電流的振蕩，從而帶動發射端 線圈兩端電壓產生較大的變化，此時，電壓產生一次波動，發射端線圈兩端電壓產生兩次有 序變化，可區別放入非法負載時發射端線圈兩端電壓的較小的變化。
[0039] 在本發明實施例中，可連續兩次加載卸載假負載的過程，發射端線圈兩端電壓共 計產生四次有序變化，也可連續加載卸載三次、四次等以此類推，都可產生區別于放入非法 負載時發射端線圈兩端電壓的較小的變化。發射端采樣電路采集到這個電壓波動后，反饋 給發射端MCU，發射端MCU據此判斷現有負載為合法負載，并持續供給電力。
[0040] 圖2示出了本發明實施例提供的一種識別有效負載的方法流程圖，詳述如下：
[0041] 在步驟S201中，發射端檢測到有接收端進入供電區域，采集發射端線圈兩端電 壓；
[0042] 在步驟S202中，如果發射端線圈兩端電壓產生有序變化，判定該接收端合法，對 合法的接收端持續供電；
[0043] 在步驟S203中，如果發射端線圈兩端電壓不產生有序變化，判定該接收端非法， 不對非法的接收端供電。
[0044] 在步驟S204中，當采集到發射端線圈兩端電壓產生發生突變，判斷當前采集的電 壓值與待機狀態采集的電壓值是否相同，是則執行步驟S205,否則執行步驟S206 ;
[0045] 在步驟S205中，判定負載被移除，發射端停止供電，進入待機狀態；
[0046] 在步驟S206中，判定負載充電已滿，發射端停止供電，或者進入涓流充電狀態，進 入緩慢供電。
[0047] 在本發明實施例中，在對負載充電的過程中通過采集到發射端線圈兩端電壓產生 有序突變來判斷負載是否移開，如果采集的電壓沒有有序變化，則判定負載仍在原邊上即 發射端供電區域，如果采集的電壓產生有序的變化，繼續判斷采集到的電壓值與待機狀態 采集到的值是否相同，若相同則判定負載被移開，發射端逆變電路停止工作，并進入待機狀 態；若不相同則判定負載充電完成，停止供電，或者判定負載進入涓流充電狀態即充電即將 完成狀態，進入緩慢供電。
[0048] 判斷負載充電已滿或者進入涓流充電狀態具體通過以下方法實現：
[0049] 接收端的MCU通過GPI0控制接收端接入一個假負載，使接收端諧振系統帶動發射 端線圈兩端電壓產生第一次突變；
[0050] 接收端的MCU通過GPI0卸載該假負載，使接收端諧振系統帶動發射端線圈兩端電 壓產生第二次突變；
[0051] 接收端的MCU通過GPI0控制接收端接入該假負載，使接收端諧振系統帶動發射端 線圈兩端電壓產生第三次突變；
[0052] 接收端的MCU通過GPI0卸載該假負載，使接收端諧振系統帶動發射端線圈兩端電 壓產生第四次突變；
[0053] 當發射端判斷發射端線圈兩端電壓產生四次有序變化時，判定該接收端充電已滿 或者進入涓流充電狀態。
[0054] 在本發明實施例中，在判斷充電已滿或進入涓流充電狀態時，同樣可以通過加載 卸載假負載一次，發射端線圈兩端電壓產生兩次突變，也可以通過加載卸載假負載兩次、三 次等以此類推。
[0055] 在判定負載充電完成后，檢測發射端電容是否有變化，是則進入待機狀態。
[0056] 圖3圖4示出了本發明實施例提供的一種有效識別負載的裝置結構圖，詳述如 下：
[0057] 電壓采集單元31發射端檢測到有接收端進入供電區域，采集發射端線圈兩端電 壓；
[0058] 在本發明實施例中，發射端接入適配器電力，進入待機狀態，等待有接收端負載進 入供電區域，當有負載放入供電區域，系統待機喚醒模塊識別到有外物進入，喚醒發射端， 進入工作狀態，實時監測原邊線圈即發射端線圈兩端電壓變化。
[0059] 接收端合法性判斷單元32如果發射端線圈兩端電壓產生有序變化，判定該接收 端合法，對合法的接收端持續供電；如果發射端線圈兩端電壓不產生有序變化，判定該接收 端非法，不對非法的接收端供電，避免發射端發熱或燒毀。
[0060] 在本發明實施例中，當發射端線圈兩端電壓產生一個有序的變化，判定該負載為 合法負載，當發射端線圈兩端電壓不產生一個有序的變化，例如僅一次較小的變化，即判定 該負載為非法負載。當判斷為合法負載時，對該負載持續供電，當判斷負載為非法負載時， 不對其進行供電。
[0061] 接收端合法性判斷單元包括：接收端初始化模塊一 321進入供電區域的接收端的 線圈諧振后經整流電路整流，產生穩定電力供應，使能接收端并初始化；
[0062] 第一次突變模塊一 322接收端的MCU通過GPI0控制接收端接入一個假負載，使接 收端諧振系統帶動發射端線圈兩端電壓產生第一次突變；
[0063] 第二次突變模塊一 323接收端的MCU通過GPI0卸載該假負載，使接收端諧振系統 帶動發射端線圈兩端電壓產生第二次突變；
[0064] 判定合法模塊一 324當發射端判斷發射端線圈兩端電壓產生兩次有序變化時，判 定該接收端合法。
[0065] 在本發明實施例中，接收端合法性判斷單元還可以包括：接收端初始化模塊二 325進入供電區域的接收端的線圈諧振后經整流電路整流，產生穩定電力供應，使能接收端 并初始化；
[0066] 第一次突變模塊二326接收端的MCU通過GPI0控制接收端接入一個假負載，使接 收端諧振系統帶動發射端線圈兩端電壓產生第一次突變；
[0067] 第二次突變模塊二327接收端的MCU通過GPI0卸載該假負載，使接收端諧振系統 帶動發射端線圈兩端電壓產生第二次突變；
[0068] 第三次突變模塊328接收端的MCU通過GPI0控制接收端接入該假負載，使接收端 諧振系統帶動發射端線圈兩端電壓產生第三次突變；
[0069] 第四次突變模塊329接收端的MCU通過GPI0卸載該假負載，使接收端諧振系統帶 動發射端線圈兩端電壓產生第四次突變；
[0070] 判定合法模塊二3210當發射端判斷發射端線圈兩端電壓產生四次有序變化時， 判定該接收端合法。
[0071] 在本發明實施例中，通過在接收端內置一個假負載，該假負載為一個5歐姆或10 歐姆的電阻，如果接入的是合法負載，接收端MCU通過GPI0)控制接收端接入一個假負載， 使接收端諧振系統產生電壓電流振蕩，從而帶動發射端線圈兩端電壓產生大的變化，MCU再 通過控制GPI0將假負載卸載，此時諧振系統又會產生一個電壓電流的振蕩，從而帶動發射 端線圈兩端電壓產生較大的變化，此時，電壓產生一次波動，發射端線圈兩端電壓產生兩次 有序變化，也可以通過連續加載卸載假負載兩次、三次等以此類推，區別放入非法負載時發 射端線圈兩端電壓的較小的變化。
[0072] 負載移除或充電已滿判斷單元33在接收端合法性判斷單元32對合法接收端持續 供電之后當采集到發射端線圈兩端電壓產生發生突變，判斷當前采集的電壓值與待機狀態 采集的電壓值是否相同；是則判定負載被移除，發射端停止供電，進入待機狀態，否則判定 負載充電已滿，發射端停止供電，或者進入涓流充電狀態，進入緩慢供電。
[0073] 在本發明實施例中，在對負載充電的過程中通過采集到發射端線圈兩端電壓產生 有序突變來判斷負載是否移開，如果采集的電壓沒有有序變化，則判定負載仍在原邊上即 發射端供電區域，如果采集的電壓產生有序的變化，繼續判斷采集到的電壓值與待機狀態 采集到的值是否相同，若相同則判定負載被移開，發射端逆變電路停止工作，并進入待機狀 態；若不相同則判定負載充電完成，停止供電，或者判定負載進入涓流充電狀態即充電即將 完成狀態，進入緩慢供電。
[0074] 判斷負載充電已滿或者進入涓流充電狀態具體通過以下方法實現：
[0075] 接收端的MCU通過GPI0控制接收端接入一個假負載，使接收端諧振系統帶動發射 端線圈兩端電壓產生第一次突變；
[0076] 接收端的MCU通過GPI0卸載該假負載，使接收端諧振系統帶動發射端線圈兩端電 壓產生第二次突變；
[0077] 接收端的MCU通過GPI0控制接收端接入該假負載，使接收端諧振系統帶動發射端 線圈兩端電壓產生第三次突變；
[0078] 接收端的MCU通過GPI0卸載該假負載，使接收端諧振系統帶動發射端線圈兩端電 壓產生第四次突變；
[0079] 當發射端判斷發射端線圈兩端電壓產生四次有序變化時，判定該接收端充電已滿 或者進入涓流充電狀態。
[0080] 在本發明實施例中，在判斷充電已滿或進入涓流充電狀態時，同樣可以通過加載 卸載假負載一次，發射端線圈兩端電壓產生兩次突變，也可以通過加載卸載假負載兩次、三 次等以此類推。
[0081] 圖5示出了本發明實施例提供的一種識別有效負載的系統原理框圖，詳述如下：
[0082] 系統主要包含發射單元和接收單元組件：
[0083] 發射單元，包括電源模塊、逆變電路、諧振單元、采樣電路、MCU主控單元等組成。
[0084] 接收單元，包括整流模塊、MCU主控單元、諧振單元、采樣電路、假負載單元、外部負 載單元等組成。
[0085] 圖6示出了本發明實施例提供的系統能量轉換原理圖，圖5與圖6分別從電路層 面以及能量層面體現系統的工作原理，詳述如下：
[0086] 無線電能傳輸系統由初級回路和次級回路兩部分構成，初級回路和次級回路分別 與原級電源系統以及用電設備相連接，初級回路和次級回路通過磁場實現無線電能傳輸； 初級回路的作用是將原級電源系統經高頻變換后在發射線圈中產生高頻電流，次級回路中 的拾取機構在初級回路發射線圈附近的變化磁場中拾取能量，經過功率變換器將高頻能量 轉化為用電設備需要的能量形式，從而完成了整個無線電能傳輸過程；一路發射線圈可為 多個拾取線圈供電，實現多種用電設備的同時供電。
[0087] 本發明通過在檢測到有接收端進入供電區域后，采集發射端線圈兩端電壓，通過 判斷電壓是否有序變化判斷負載的有效性，不需要設計調制解調電路，成本低，對系統穩定 性要求低。
[0088] 以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種識別有效負載的方法，其特征在于，所述方法包括： 發射端檢測到有接收端進入供電區域，采集發射端線圈兩端電壓； 如果發射端線圈兩端電壓產生有序變化，判定所述接收端合法，對合法的接收端持續 供電；如果發射端線圈兩端電壓不產生有序變化，判定所述接收端非法，不對非法的接收端 供電。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述如果發射端線圈兩端電壓產生有序變 化，判定所述接收端合法，包括： 進入供電區域的接收端的線圈諧振后經整流電路整流，產生穩定電力供應，使能接收 端并初始化； 接收端的MCU通過GPIO控制接收端接入一個假負載，使接收端諧振系統帶動發射端線 圈兩端電壓產生第一次突變； 接收端的MCU通過GPIO卸載所述假負載，使接收端諧振系統帶動發射端線圈兩端電壓 產生第二次突變； 當發射端判斷發射端線圈兩端電壓產生兩次有序變化時，判定所述接收端合法。
3. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述如果發射端線圈兩端電壓產生有序變 化，判定所述接收端合法，包括： 進入供電區域的接收端的線圈諧振后經整流電路整流，產生穩定電力供應，使能接收 端并初始化； 接收端的MCU通過GPIO控制接收端接入一個假負載，使接收端諧振系統帶動發射端線 圈兩端電壓產生第一次突變； 接收端的MCU通過GPIO卸載所述假負載，使接收端諧振系統帶動發射端線圈兩端電壓 產生第二次突變； 接收端的MCU通過GPIO控制接收端接入所述假負載，使接收端諧振系統帶動發射端線 圈兩端電壓產生第三次突變； 接收端的MCU通過GPIO卸載所述假負載，使接收端諧振系統帶動發射端線圈兩端電壓 產生第四次突變； 當發射端判斷發射端線圈兩端電壓產生四次有序變化時，判定所述接收端合法。
4. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對合法接收端持續供電之后還包括： 當采集到發射端線圈兩端電壓產生發生突變，判斷當前采集的電壓值與待機狀態采集 的電壓值是否相同； 是則判定負載被移除，發射端停止供電，進入待機狀態，否則判定負載充電已滿，發射 端停止供電，或者進入涓流充電狀態，進入緩慢供電。
5. 如權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述假負載為5歐姆或10歐姆的電阻。
6. -種識別有效負載的裝置，其特征在于，所述裝置包括： 電壓采集單元，用于發射端檢測到有接收端進入供電區域，采集發射端線圈兩端電 壓； 接收端合法性判斷單元，用于如果發射端線圈兩端電壓產生有序變化，判定所述接收 端合法，對合法的接收端持續供電；如果發射端線圈兩端電壓不產生有序變化，判定所述接 收端非法，不對非法的接收端供電。
7. 如權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述接收端合法性判斷單元包括： 接收端初始化模塊一，用于進入供電區域的接收端的線圈諧振后經整流電路整流，產 生穩定電力供應，使能接收端并初始化； 第一次突變模塊一，用于接收端的MCU通過GPIO控制接收端接入一個假負載，使接收 端諧振系統帶動發射端線圈兩端電壓產生第一次突變； 第二次突變模塊一，用于接收端的MCU通過GPIO卸載所述假負載，使接收端諧振系統 帶動發射端線圈兩端電壓產生第二次突變； 判定合法模塊一，用于當發射端判斷發射端線圈兩端電壓產生兩次有序變化時，判定 所述接收端合法。
8. 如權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述接收端合法性判斷單元包括： 接收端初始化模塊二，用于進入供電區域的接收端的線圈諧振后經整流電路整流，產 生穩定電力供應，使能接收端并初始化； 第一次突變模塊二，用于接收端的MCU通過GPIO控制接收端接入一個假負載，使接收 端諧振系統帶動發射端線圈兩端電壓產生第一次突變； 第二次突變模塊二，用于接收端的MCU通過GPIO卸載所述假負載，使接收端諧振系統 帶動發射端線圈兩端電壓產生第二次突變； 第三次突變模塊，用于接收端的MCU通過GPIO控制接收端接入所述假負載，使接收端 諧振系統帶動發射端線圈兩端電壓產生第三次突變； 第四次突變模塊，用于接收端的MCU通過GPIO卸載所述假負載，使接收端諧振系統帶 動發射端線圈兩端電壓產生第四次突變； 判定合法模塊二，用于當發射端判斷發射端線圈兩端電壓產生四次有序變化時，判定 所述接收端合法。
9. 如權利要求7所述的裝置，其特征在于，所屬裝置還包括： 負載移除或充電已滿判斷單元，用于在接收端合法性判斷單元對合法接收端持續供電 之后當采集到發射端線圈兩端電壓產生發生突變，判斷當前采集的電壓值與待機狀態采集 的電壓值是否相同；是則判定負載被移除，發射端停止供電，進入待機狀態，否則判定負載 充電已滿，發射端停止供電，或者進入涓流充電狀態，進入緩慢供電。
10. 如權利要求7或8所述的裝置，其特征在于，所述假負載為5歐姆或10歐姆的電 阻。
【文檔編號】H02J17/00GK104124780SQ201310157654
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年4月28日 優先權日:2013年4月28日
【發明者】李聃, 孫會, 龍海岸, 秦超, 婁兵兵 申請人:海爾集團技術研發中心, 海爾集團公司