CN102611213A - 面向多终端的无线供电系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的面向多终端的无线供电系统及方法，具体包括以下步骤：所述无线供电平台通过发射线圈发射固定周期的通讯电磁波；多个终端的接收线圈分别收到发射线圈的电磁波后，其开关电路分别按照固定的编码方式进行开、关动作；所述无线供电平台收到与接收线圈开关动作相应的电磁波，获得负载的终端信息；随后平台按照通讯信息要求，对终端所在位置线圈发射所需频率、电压、功率的电磁波。本发明实现同时对多个、输入不一的终端同时进行无线充电，是一种通讯简单、多目标、宽输出的无线供电系统和方法，实现真正的无线充电。

Description

面向多终端的无线供电系统及方法

技术领域

本发明涉及一种无线供电系统和方法，尤其涉及一种能够同时对多个不同功率和电压终端进行供电的无线供电平台和方法。

背景技术

随着科学技术的发展和人们需求的增加，个人拥有的电子产品越来越多。

普通电子设备的供电方式为通过电源适配器将工频交流电转换为符合要求的低压，或者直接连接至电脑USB口。这种普通的供电方式逐渐显现出诸多的弊端，例如：由于各种电子产品的电压和接口不一，导致生产了大量的适配器和导线，造成了资源浪费和环境污染；若同时为多个终端供电则线路缠绕，给使用带来不便。

目前，已有针对手机等的小型电子设备的无线充电设备，其基本原理为发射器的控制电路产生一定频率、功率的电流，通过发射线圈发出电磁波，接收线圈接收电磁波后，再经过整流、滤波、稳压为电子设备供电。

现有的无线充电设备，大多是一个无线发射器配备一个特定的无线接收器，也就是一个无线充电设备仅为一个无线用电设备供电，只能进行一对一的充电。所以，现有的无线充电设备无法对不同输入需求的设备供电，更无法同时实现对多个无线用电设备供电。

因此，现有技术存在缺陷，有待于进一步改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可同时对多个不同终端实现无线供电的装置和方法，以实现一个无线充电设备可以对多个终端的供电。

本发明的技术方案如下：

面向多终端的无线供电系统，包括无线供电平台和多个具有无线接收装置的终端，其中，

所述无线供电系统包括同电源/电源连接器连接的控制电路，还包括并联在所述控制电路上的多个发射线圈；

所述无线接收装置包括同电流处理电路连接的接收线圈，所述电流处理电路包括同接收线圈连接的开关电路；

所述无线供电平台的控制电路通过发射线圈发射固定周期的通讯电磁波；所述多个终端的接收线圈收到发射线圈的电磁波后，分别按照固定的编码方式进行开、关动作；所述无线供电平台收到与接收线圈开关动作相应的电磁波，获得负载的终端信息，根据终端信息为终端供电。

所述的无线供电系统，其中，所述控制电路在发射固定周期的通讯电磁波之前，以扫描的形式依次向各个发射线圈发出数个周期的检测电流；所述发射线圈与终端的接收线圈间产生互感效应，并产生互感电流；所述控制电路通过发射线圈电流或波形的变化，来判断发射线圈上是否存在互感电流、进而判断是否存在终端。

所述的无线供电系统，其中，所述终端信息包括终端的电磁波频率、电流、电压和功率、终端是否为受电终端。

所述的无线供电系统，其中所述终端信息为非受电终端，所述无线供电平台停止供电。

所述的无线供电系统，其特征在于，所述终端信息为电磁波频率、电流、电压和功率，所述无线供电平台发射满足所述终端信息的电磁波。

面向多终端的无线供电方法，适用于无线供电平台对多个具有无线接收装置的终端供电，具体包括以下步骤：

步骤A、所述无线供电平台通过发射线圈发射固定周期的通讯电磁波；

步骤B、多个终端的接收线圈分别收到发射线圈的电磁波后，其开关电路分别按照固定的编码方式进行开、关动作；

步骤C、所述无线供电平台收到与接收线圈开关动作相应的电磁波，获得负载的终端信息，根据终端信息为终端供电。

所述的方法，其中，所述步骤A之前还包括以下步骤：

步骤1、所述无线供电平台以扫描的形式依次向各个发射线圈发出数个周期的检测电流；

步骤2、所述发射线圈上的接收线圈产生互感效应，产生互感电流；

步骤3、所述无线供电平台通过发射线圈电流或波形的变化，来判断发射线圈上是否存在互感电流、进而判断是否存在负载。

所述的方法，其中，所述终端信息包括终端的电压和功率、终端是否为受电终端。

所述的方法，其中，所述步骤3之后，所述终端信息为非受电终端，所述无线供电平台停止供电。

所述的方法，其中，所述步骤3之后，所述终端信息为电磁波频率、电流、电压和功率，所述无线供电平台发射该满足该终端信息的电磁波。

与现有技术相比，本发明提供了一种面向多终端的无线供电系统及方法，该系统和方法的无线供电平台通过对终端发射固定周期的通讯电磁波，终端的接收线圈分别收到发射线圈的电磁波后，其开关电路分别按照固定的编码方式进行开、关动作，无线供电平台收到与开关动作相应的电磁波获得负载的终端信息，实现同时对多个、输入不一的终端同时进行无线充电，是一种通讯简单、多目标、宽输出的无线供电系统和方法，实现真正的无线充电。

附图说明

图1为本发明无线供电系统的结构示意图；

图2为本发明无线供电平台的控制电路的结构示意图；

图3为本发明无线供电平台的结构示意图；

图4为本发明无线接收装置的结构示意图；

图5为本发明无线供电方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。

本发明提供面向多终端的无线供电系统，如图1所示，包括无线供电平台和具有无线接收装置的终端，所述终端有多个，所述终端可以是手机、剃须刀、平板电脑等各种电子设备，这里不做限制。

所述无线供电平台，如图3所示，包括同电源/电源连接器连接的控制电路，还包括并联在所述控制电路上的多个发射线圈。所述电源连接器连接工频交流电。所述控制电路，如图2所示，包括中央处理器、与所述中央处理连接的开关电路、设置在所述开关电路和中央处理器之间的比较电路和射频电路，所述射频电路包括稳压电路、整流滤波电路、放大电路等。所述开关电路连接各个发射线圈，在所述中央处理器的控制下，可以分别控制各个发射线圈的打开和关闭。本发明的无线供电平台可以包括4*4个发射线圈，通过控制电路可同时或分别向多个发射线圈供电，其线圈的开关、发射功率、频率由所述控制电路决定。所述多个发射线圈按照一定的分布方式密布于一个平台，所述多个发射线圈也可以设置在一个桌面上，将无线供电平台以无线供电桌的形式存在。

所述无线接收装置，如图1和图4所示，包括同电流处理电路连接的接收线圈，所述电流处理电路包括连接在处理器上的开关电路、和整流滤波电路，所述整流滤波电路同稳压电路连接，所述稳压电路同电子设备连接，所述开关电路同接收线圈连接。

所述无线供电平台通过控制电路向所有的发射线圈提供一定频率的交流电，所发射线圈将发射出电磁波，由于线圈的自感效应，所述发射线圈中产生自感电流，使发射线圈端的电流为I1。当有闭合回路，例如接收线圈、体积较大的金属等靠近时，除自感电流外，所述发射线圈还将与此闭合回路发生互感效应，在所述发射线圈回路中产生新的感生电流，从而使发射线圈内的电流变为I2。所述比较电路和中央处理器可以即时的接收到所述发射线圈上的电流值。

本发明的无线供电平台能够判断发射线圈上是否存在负载，以及能够判断负载存在的位置。具体的，所述中央处理器，按照一定的周期，例如每隔1秒，以扫描的形式依次向各个发射线圈发出数个周期的低功率检测电流。无线充电电磁波的频率为千至兆级别，发出数个周期的检测电流的功耗极低。通过判断每个扫描点发射线圈是否存在互感效应，发射线圈的电流或波形是否变化，便可知道是发射线圈上是否存在负载。电流变化的发射线圈上存在负载，负载位于电流变化的发射线圈上。如果扫描后发射线圈上的电流没有变化，很显然，该发射线圈上没有负载存在。当负载不存时，所述无线供电平台的中央处理器继续对发射线圈发送周期性的低功率检测电流，周期性的检测发射线圈上是否存在负载。

该方法只能判断发射线圈处是否有金属或闭合回路，而不能判断是否为无线充电终端，更不能获得终端信息，也就不能得知终端所需的电压、功率和其他信息，所述无线供电平台只能向终端提供固定的电压、功率和频率的电磁波。

本发明面向多终端的无线供电方法的另外一个优选实施例，无线供电平台和终端能够进行简单通讯，如图5所示，所述无线供电平台发射周期的检测电流以确定有负载的发射线圈；确定有负载发射线圈的方式同上。所述无线供电平台对有负载的发射线圈，发射固定个周期的通讯电磁波。该方法也可以免去发射周期的检测电流的步骤。

终端在初次接收到发射线圈的电磁波能量之后，所述电流处理电路的处理器控制接收线圈的开关电路，使其按照固定的编码方式进行开、关动作。“开”，接收线圈闭合，接收线圈与发射线圈产生互感效应，所述中央处理器感知为“有负载”；“关”，接收线圈断路，接收线圈与发射线圈不产生互感效应，所述中央处理感知为“无负载”。

这样，通过发射线圈与接收线圈的耦合作用，无线供电平台可获得负载存在与否的系列开关信息，并通过事先约定的编码方式解码，从而获得终端信息，并按照终端信息中的需求提供无线电磁波能量。所述终端信息包括终端的需求电磁波频率、电流、电压、功率等信息。

而当负载处为金属或闭合回路时，其发射端接收到的信息仅为持续的“负载存在”，即可判断为“非受电终端”，所述无线供电平台的发射线圈停止对该终端的供电，既节约电能、又可避免金属或闭合回路产生感生电流发热产生危险。

当得到终端的需求电磁波频率、电流、电压和功率等信息时，所述无线供电平台的控制电路，按照终端的需求，控制发射线圈的电流发射需求的电磁波。

举例：定义，“长开”以20个周期表示1、“短开”以10个周期表示0、关以10个周期表示间隔。周期N为100的情况下，如接收线圈在这100个周期内，电流处理电路使接收线圈的状态为“长开-关-短开-关-长开-关-短开-关”，则中央处理器判断为“负载长时间存在-间隔-负载短时间存在-间隔-负载长时间存在-间隔-负载短时间存在”，译为终端的“1010”信号， 表示“无线终端的接收额定电压5V、功率5W”，这样所述中央处理器安装终端的需求，控制发射线圈的电流发射需求的电磁波。

所述终端上的接收线圈接收到需求的电磁后，通过电流处理电路，将电流转化为稳压直流，再用稳压直流电流为终端上的电子设备供电。

本发明无线供电平台的供电方法可以使无线供电平台和终端实现简单通讯，当金属物体靠近发射线圈时，所述无线供电平台通过同金属物体的通讯判断其不需要接收电磁能，避免金属长时间处于电磁波中会产生大量的热量而产生危险，且浪费电能。

本发明提供的面向多终端的无线供电系统及方法，在无需增加额外通讯模块的基础上，实现无线供电平台与终端之间的通讯，判断负载是否为无线终端设备、并获得终端信息，为目标提供所需的无线电磁波能量；实现同时对多个、输入不一的终端同时进行无线充电，是一种通讯简单、多目标、宽输出的无线供电系统和方法，实现真正的无线充电。

应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.面向多终端的无线供电系统，包括无线供电平台和多个具有无线接收装置的终端，其特征在于，

所述无线供电系统包括同电源/电源连接器连接的控制电路，还包括并联在所述控制电路上的多个发射线圈；

所述无线接收装置包括同电流处理电路连接的接收线圈，所述电流处理电路包括同接收线圈连接的开关电路；

所述无线供电平台的控制电路通过发射线圈发射固定周期的通讯电磁波；所述多个终端的接收线圈收到发射线圈的电磁波后，分别按照固定的编码方式进行开、关动作；所述无线供电平台收到与接收线圈开关动作相应的电磁波，获得负载的终端信息，根据终端信息为终端供电。

2.根据权利要求1所述的无线供电系统，其特征在于，所述控制电路在发射固定周期的通讯电磁波之前，以扫描的形式依次向各个发射线圈发出数个周期的检测电流；所述发射线圈与终端的接收线圈间产生互感效应，并产生互感电流；所述控制电路通过发射线圈电流或波形的变化，来判断发射线圈上是否存在互感电流、进而判断是否存在终端。

3.根据权利要求2所述的无线供电系统，其特征在于，所述终端信息包括终端的电磁波频率、电流、电压和功率、终端是否为受电终端。

4.根据权利要求3所述的无线供电系统，其特征在于，所述终端信息为非受电终端，所述无线供电平台停止供电。

5.根据权利要求3所述的无线供电系统，其特征在于，所述终端信息为电磁波频率、电流、电压和功率，所述无线供电平台发射满足所述终端信息的电磁波。

6.面向多终端的无线供电方法，适用于无线供电平台对多个具有无线接收装置的终端供电，具体包括以下步骤：

步骤A、所述无线供电平台通过发射线圈发射固定周期的通讯电磁波；

步骤B、多个终端的接收线圈分别收到发射线圈的电磁波后，其开关电路分别按照固定的编码方式进行开、关动作；

步骤C、所述无线供电平台收到与接收线圈开关动作相应的电磁波，获得负载的终端信息，根据终端信息为终端供电。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤A之前还包括以下步骤：

步骤1、所述无线供电平台以扫描的形式依次向各个发射线圈发出数个周期的检测电流；

步骤2、发射线圈与接收线圈发生互感效应，产生互感电流；

步骤3、所述无线供电平台通过发射线圈电流或波形的变化，来判断发射线圈上是否产生互感电流、进而判断是否存在负载。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述终端信息包括终端的电磁波频率、电流、电压和功率、终端是否为受电终端。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤3之后，所述终端信息为非受电终端，所述无线供电平台停止供电。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤3之后，所述终端信息为电磁波频率、电流、电压和功率，所述无线供电平台发射该满足该终端信息的电磁波。

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