一种供电距离可智能调节的无线供电系统及方法

专利主权项内容

1.一种供电距离可智能调节的无线供电系统，其特征在于：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；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；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；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；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；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；发射端的第一单片机通过I/O控制第一ULN2003芯片内的脉冲信号输入端为高电平，与处于高电平的脉冲信号输入端相对应的脉冲信号输出端接地导通，导通后的脉冲信号输出端串联的电容与第一LC振荡电路来决定发射端的谐振频率，同时第一单片机控制MOS管的导通，使得第一LC振荡电路的谐振频率与发射端的供电频率同步；关于步骤1中，发射端对于接收端的侦测，若有多个接收端位于发射端的供电范围内时，无线供电系统采用间歇寻找机制实现对多个接收端的供电，接收端与发射端之间通过基本频率来进行通信，具体按照如下步骤进行：步骤11、发射端在对当前接收端正常供电期间，间歇性将发射端当前的供电频率和谐振频率调整能为基本频率；步骤12、当发射端处于基本频率的状态时，新的接收端进入发射端的磁场中，若新的接收端谐振频率与发射端的谐振频率一致，则新的接收端被发射端侦测出来，通过发射端为第二控制IC内的第二单片机供电，将数据通过第二通信单元传递给发射端，判断新的接收端与发射端之间的距离以及需要的功率，来调整新的接收端的谐振频率；若新的接收端谐振频率与发射端的谐振频率不一致，则不能实现发射端与新的接收端的共振。