本發(fā)明屬于無線充電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無線充電設(shè)備狀態(tài)感知方法。

背景技術(shù)：

如今無線充電有四種方式有磁感應(yīng)式、無線電波式、電場耦合式、磁共振式四種方式。磁感應(yīng)式是基于發(fā)射線圈流過變化電流，變化的電流產(chǎn)生變化的磁場，這個磁場對靠近的線圈產(chǎn)生電流，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。無線電波式，是將環(huán)境電磁波轉(zhuǎn)換為電流，通過電路傳輸電流。電場耦合式是基于通過沿垂直方向耦合兩組非對稱偶極子而產(chǎn)生感應(yīng)電場來傳輸電力。磁共振式是基于磁感應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，將能量發(fā)送和能量接收裝置調(diào)整到相同的頻率或者特定的頻率上實現(xiàn)共振，從而實現(xiàn)收發(fā)兩端的能量彼此交換。

在2007年美國麻省理工學(xué)院(MIT)發(fā)表的論文“Magnetic MIMO：How To Charge Your Phone in Your Pocket”(磁MIMO：如何為你口袋里的手機充電)，文中描述了設(shè)備的識別方法是通過負載阻抗電流值變化來感知設(shè)備信息。由于發(fā)射機和接收機之間的耦合，接收端的電路負載阻抗的變化可以轉(zhuǎn)化為在發(fā)射端的相應(yīng)的阻抗變化，采用脈沖寬度編碼方法。根據(jù)發(fā)射線圈是否存在的脈沖序列作為衡量否有設(shè)備靠近與是否需要充電的判決標(biāo)準。MagMIMO的帶內(nèi)通信是基于TDMA超幀由三部分組成：請求，響應(yīng)，和未激活。在請求幀建立網(wǎng)絡(luò)，在響應(yīng)幀實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，在未激活幀則無通信量。

目前無線充電對接收設(shè)備狀態(tài)的感知主要是依靠反饋通信方式獲得。對于多設(shè)備的感知、識別配置沒有完善的技術(shù)和成熟的產(chǎn)品。并且對多設(shè)備的感知和信息檢測，過程復(fù)雜，信息傳輸效率不高。

現(xiàn)有技術(shù)的缺點：當(dāng)多個設(shè)備靠近發(fā)射線圈時，需要感知多個設(shè)備，并且在充電過程中需要信息的檢測和控制。通過磁場域?qū)崿F(xiàn)帶內(nèi)傳輸?shù)倪^程中，帶內(nèi)通信需要一系列的調(diào)制，并且需要額外的網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器負責(zé)啟動和管理其他設(shè)備和節(jié)點，傳輸?shù)倪^程比較復(fù)雜，并且信息傳輸效率不高。在傳輸過程中可能產(chǎn)生外來磁場域信息的干擾和信息的碼間串?dāng)_，從而產(chǎn)生誤碼，浪費能量，頻帶有限，不在諧振頻率上時耦合效率低，因此不能實現(xiàn)高效的信息反饋。

針對這些問題本專利提出了利用檢測電路進行信息的監(jiān)測和控制和系統(tǒng)通信綜合的方法，實現(xiàn)多個設(shè)備的感知、識別匹配和接入，從而實現(xiàn)發(fā)射端和接收端能量的實時傳輸和控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種無線充電設(shè)備狀態(tài)感知方法，旨在解決現(xiàn)有的無法對多個無線充電設(shè)備的感知、識別匹配和接入，通過信息交互，實現(xiàn)充電狀態(tài)的監(jiān)測和控制的問題。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種無線充電設(shè)備狀態(tài)感知方法，包括如下步驟：

等待階段，發(fā)射端每隔一段預(yù)設(shè)時間發(fā)送一個感知能量，并檢測流過發(fā)射端線圈的電流值；根據(jù)電流值判斷是否有設(shè)備靠近，如果有設(shè)備靠近則進入下一階段，如沒有設(shè)備靠近則繼續(xù)停留等待階段；

感知階段，當(dāng)檢測到有設(shè)備靠近時，發(fā)射端收到接收端發(fā)送的唯一地址，發(fā)射端判斷根據(jù)唯一地址判斷有多少設(shè)備進入無線充電范圍；當(dāng)接收端準備完成并向發(fā)射端發(fā)射響應(yīng)信號，則進入識別配置階段，否則，則返回等待階段；

識別配置階段，接收端向發(fā)射端發(fā)送身份標(biāo)識包和配置包，所述發(fā)射端根據(jù)身份標(biāo)識包對設(shè)備進行識別，根據(jù)配置包進行功率配置；所述發(fā)射端根據(jù)身份標(biāo)識包和配置包進一步建立電能傳輸約束條件集，所述發(fā)射端根據(jù)約束集中的條件進行功率的分配和傳輸；

功率傳輸階段，發(fā)射端根據(jù)接收到的請求進行功率傳輸，當(dāng)有多個設(shè)備和發(fā)射端成功匹配后，發(fā)射端發(fā)射線圈進行功率分配。

進一步的，所述感知階段如果沒有設(shè)備靠近，此時發(fā)射線圈上的電流最大；如果有設(shè)備過來，則會引起發(fā)射端諧振電路阻抗的變化，從而引起發(fā)射端電流的變化；通過串聯(lián)電阻測量電阻兩端的電壓，從而體現(xiàn)電流的變化，通過幅相芯片測出的電壓值發(fā)送給發(fā)射端的第二控制器，第二控制器根據(jù)檢測信息做出相應(yīng)的控制。

更進一步的，所述“接收端準備完成并向發(fā)射端發(fā)射響應(yīng)信號”步驟具體包括：接收端將檢測的信號強度包和終止傳輸數(shù)據(jù)包發(fā)送給發(fā)射端，信號強度包代表是接收端拾取到的能量的強弱；終止傳輸包包括內(nèi)部錯誤、過溫、過壓、過流、電池出錯、重新配置約束條件以及發(fā)射端無響應(yīng)數(shù)據(jù)信息，發(fā)射端根據(jù)信號強度包和終止傳輸數(shù)據(jù)包進行實時控制，當(dāng)確認無誤后，接收端向發(fā)射端發(fā)射響應(yīng)信號。

作為一種改進，所述身份標(biāo)識包包括標(biāo)準協(xié)議、生產(chǎn)廠商代碼、設(shè)備代碼身份信息；所述配置包包括功率等級、最大功率、控制位、時長和間隔數(shù)據(jù)信息；其中，所述功率等級代表接收端接收功率等級；最大功率代表接收端期望輸出到負載的最大功率；控制位代表的是發(fā)射端控制方法的選擇；時長表示接收端計算平均接受功率的時間窗口的大小，所述間隔代表接收端計算已接受功率和將信息發(fā)送給接收端的時間間隔。

作為進一步改進，在功率傳輸階段，依據(jù)設(shè)備的位置、接收端負載阻抗和發(fā)射端和接收端互感系數(shù)的變化，調(diào)整線圈的開閉或者波束成型的方向；發(fā)射端根據(jù)從接收端接收數(shù)據(jù)包信息，第二控制器根據(jù)接收的信息調(diào)整發(fā)射功率的大小；同時，發(fā)射端和接收端電路中電壓、電流、溫度檢測電路實時檢測電能傳輸過程中各變量是否超出正常范圍，一旦檢測超出正常范圍，或者檢測到一個非正常的變量系統(tǒng)則立即停止供電并返回等待階段。

具體的，在所述功率傳輸階段還包括實時監(jiān)測充電設(shè)備是否在充電范圍之內(nèi)，若充電過程中充電設(shè)備被拿走，則停止功率傳輸。

作為一種改進，所述功率傳輸階段還包括實時檢測充電狀態(tài)，若檢測到已充滿電則由接收端向發(fā)射端發(fā)送節(jié)電信號；所述發(fā)射端接受節(jié)電信號并停止傳輸功率。

作為進一步改進，當(dāng)檢測到充電設(shè)備充滿電后，每隔一段時間檢測充電設(shè)備是否被拿走，若被拿走則進入等待階段，若沒被拿走則每隔一段時間對充電設(shè)備電池狀態(tài)進行檢測，判斷是否需要重新充電，若不需要則保持該狀態(tài)至充電設(shè)備被拿走，若需要則再次進行充電。

本發(fā)明一種無線充電設(shè)備狀態(tài)感知方法，利用充電設(shè)備附屬的通信系統(tǒng)和電路檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)對多個無線充電設(shè)備的感知、識別匹配和接入，以及對多個設(shè)備的充電狀態(tài)和過程實時監(jiān)控，支持多個設(shè)備的充電；通過檢測電路檢測信息的反饋，實現(xiàn)發(fā)射端和接收端功率的實時能量和信息的傳輸與控制；通過信息的整合，為系統(tǒng)的控制提供信息依據(jù)，進而提高充電的效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種無線充電設(shè)備狀態(tài)感知方法的發(fā)射端流程示意框圖；

圖2是本發(fā)明一種無線充電設(shè)備狀態(tài)感知方法的接收端流程示意框圖；

圖3是本發(fā)明一種無線充電設(shè)備狀態(tài)感知方法的整體流程示意框圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

磁共振無線充電系統(tǒng)利用帶外通信技術(shù)進行多設(shè)備的感知和識別配置，并且利用帶外通信模塊把接收端檢測控制信息發(fā)送給發(fā)射端，發(fā)射端通信模塊接收數(shù)據(jù)包，解調(diào)后傳送數(shù)字信息給相應(yīng)控制器，實現(xiàn)系統(tǒng)的實時控制。本發(fā)明如圖3所示，一種無線充電設(shè)備狀態(tài)感知方法，包括如下步驟：

等待階段，發(fā)射端每隔一段預(yù)設(shè)時間發(fā)送一個感知能量，并檢測流過發(fā)射端線圈的電流值；根據(jù)電流值判斷是否有設(shè)備靠近，如果有設(shè)備靠近則進入下一階段，如沒有設(shè)備靠近則繼續(xù)停留等待階段；

感知階段，當(dāng)檢測到有設(shè)備靠近時，發(fā)射端收到接收端發(fā)送的唯一地址，發(fā)射端判斷根據(jù)唯一地址判斷有多少設(shè)備進入無線充電范圍；當(dāng)接收端準備完成并向發(fā)射端發(fā)射響應(yīng)信號，則進入識別配置階段，否則，則返回等待階段；

識別配置階段，接收端向發(fā)射端發(fā)送身份標(biāo)識包和配置包，所述發(fā)射端根據(jù)身份標(biāo)識包對設(shè)備進行識別，根據(jù)配置包進行功率配置；所述發(fā)射端根據(jù)身份標(biāo)識包和配置包進一步建立電能傳輸約束條件集，所述發(fā)射端根據(jù)約束集中的條件進行功率的分配和傳輸；

功率傳輸階段，發(fā)射端根據(jù)接收到的請求進行功率傳輸，當(dāng)有多個設(shè)備和發(fā)射端成功匹配后，發(fā)射端發(fā)射線圈進行功率分配。

作為一種優(yōu)選方式，所述感知階段如果沒有設(shè)備靠近，此時發(fā)射線圈上的電流最大；如果有設(shè)備過來，則會引起發(fā)射端諧振電路阻抗的變化，從而引起發(fā)射端電流的變化；通過串聯(lián)電阻測量電阻兩端的電壓，從而體現(xiàn)電流的變化，通過幅相芯片測出的電壓值發(fā)送給發(fā)射端的第二控制器，第二控制器根據(jù)檢測信息做出相應(yīng)的控制。

更進一步的，所述“接收端準備完成并向發(fā)射端發(fā)射響應(yīng)信號”步驟具體包括：接收端將檢測的信號強度包和終止傳輸數(shù)據(jù)包發(fā)送給發(fā)射端，信號強度包代表是接收端拾取到的能量的強弱；終止傳輸包包括內(nèi)部錯誤、過溫、過壓、過流、電池出錯、重新配置約束條件以及發(fā)射端無響應(yīng)數(shù)據(jù)信息，發(fā)射端根據(jù)信號強度包和終止傳輸數(shù)據(jù)包進行實時控制，當(dāng)確認無誤后，接收端向發(fā)射端發(fā)射響應(yīng)信號。

作為優(yōu)選實施例，所述身份標(biāo)識包包括標(biāo)準協(xié)議、生產(chǎn)廠商代碼、設(shè)備代碼身份信息；所述配置包包括功率等級、最大功率、控制位、時長和間隔數(shù)據(jù)信息；其中，所述功率等級代表接收端接收功率等級；最大功率代表接收端期望輸出到負載的最大功率；控制位代表的是發(fā)射端控制方法的選擇；時長表示接收端計算平均接受功率的時間窗口的大小，所述間隔代表接收端計算已接受功率和將信息發(fā)送給接收端的時間間隔。

作為進一步改進，在功率傳輸階段，依據(jù)設(shè)備的位置、接收端負載阻抗和發(fā)射端和接收端互感系數(shù)的變化，調(diào)整線圈的開閉或者波束成型的方向；發(fā)射端根據(jù)從接收端接收數(shù)據(jù)包信息，第二控制器根據(jù)接收的信息調(diào)整發(fā)射功率的大小；同時，發(fā)射端和接收端電路中電壓、電流、溫度檢測電路實時檢測電能傳輸過程中各變量是否超出正常范圍，一旦檢測超出正常范圍，或者檢測到一個非正常的變量系統(tǒng)則立即停止供電并返回等待階段。

具體的，在所述功率傳輸階段還包括實時監(jiān)測充電設(shè)備是否在充電范圍之內(nèi)，若充電過程中充電設(shè)備被拿走，則停止功率傳輸。

作為一種改進，所述功率傳輸階段還包括實時檢測充電狀態(tài)，若檢測到已充滿電則由接收端向發(fā)射端發(fā)送節(jié)電信號；所述發(fā)射端接受節(jié)電信號并停止傳輸功率。

作為一種優(yōu)選方式，當(dāng)檢測到充電設(shè)備充滿電后，每隔一段時間檢測充電設(shè)備是否被拿走，若被拿走則進入等待階段，若沒被拿走則每隔一段時間對充電設(shè)備電池狀態(tài)進行檢測，判斷是否需要重新充電，若不需要則保持該狀態(tài)至充電設(shè)備被拿走，若需要則再次進行充電。

為了更好的闡述本發(fā)明技術(shù)方案，在此將上述無線充電設(shè)備狀態(tài)感知方法按發(fā)射端和接收端分別講解，只是闡述的角度不同，與本發(fā)明技術(shù)方案實質(zhì)并無差別。

如圖1所示，本發(fā)明功率發(fā)射系統(tǒng)控制流程，首先發(fā)射端的電路先進行初始化以保證電路正常啟動。在發(fā)射端電路正常啟動后，檢測各個電路電壓、電流、溫度是否正常，如果不正常將誤差信息反饋給第一控制器，第一控制器根據(jù)相應(yīng)誤差值調(diào)整電路參數(shù)，使電路重新達到正常工作的條件；如果檢測電路檢測到的電路參數(shù)指標(biāo)都在正常范圍內(nèi)，則進行功率的放大。功率放大器連接著第二控制器。當(dāng)有多個設(shè)備過來，第二控制器會根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)進行功率分配，以達到最高效的能量傳輸。連接第一諧振電路的檢測電路將檢測第一諧振電路的電流是否正常，如果不正常則將誤差值傳送給第二控制器，第二控制器根據(jù)相應(yīng)誤差值調(diào)整電路參數(shù)，使電路重新達到正常工作的條件；如果檢測第一諧振電路的電流是正常的，則發(fā)射端和接收端進行電能傳輸。在發(fā)射端和接收端能量傳輸?shù)倪^程中，第二控制器接收到接收端的反饋的信號為終止傳輸，或者發(fā)射端自身電路出現(xiàn)故障，則第二控制器控制發(fā)射端的指示燈、蜂鳴器的開閉，從而及時提醒用戶采取斷電措施。

如圖2所示，本發(fā)明功率接收系統(tǒng)控制流程，在開始階段接收端拾取到電能后，通過檢測電路檢測經(jīng)過整流濾波后的電壓、電流、溫度等參數(shù)指標(biāo)是否正常，如果各項參數(shù)指標(biāo)都在正常范圍內(nèi)則對設(shè)備進行充電，如果不正常將誤差信息反饋給控制器，控制器根據(jù)相應(yīng)誤差值調(diào)整電路參數(shù)，使電路重新達到正常工作的條件，然后給設(shè)備進行充電。在充電過程中將對充電設(shè)備狀態(tài)進行實時檢測，來判斷充電是否完成。如果用電設(shè)備反饋的信息為充電完成，則應(yīng)向發(fā)射端反饋信息發(fā)送充電結(jié)束信號，從而結(jié)束充電過程。在整個充電過程中如果遇到電路故障，則控制器應(yīng)馬上向發(fā)射端反饋信息發(fā)送終止電能傳輸信號，結(jié)束電能的傳輸，并且控制器使指示燈閃爍，蜂鳴器報警。

本發(fā)明一種無線充電設(shè)備狀態(tài)感知方法，利用充電設(shè)備附屬的通信系統(tǒng)和電路檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)對多個無線充電設(shè)備的感知、識別匹配和接入，以及對多個設(shè)備的充電狀態(tài)和過程實時監(jiān)控，支持多個設(shè)備的充電；通過檢測電路檢測信息的反饋，實現(xiàn)發(fā)射端和接收端功率的實時能量和信息的傳輸與控制；通過信息的整合，為系統(tǒng)的控制提供信息依據(jù)，進而提高充電的效率。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。