无线充电系统及快速识别无线充电接收端个数的方法与流程

本发明涉及无线充电领域，特别是涉及一种无线充电系统以及基于该无线充电系统的快速识别无线充电接收端个数的通讯方法。

背景技术：

在无线充电系统中，发送端与接收端可以进行无线电能的传输。无线电能的传输通过发送端与接收端之间的线圈谐振耦合或感应来实现，然而一个安全的、稳定的无线充电系统，不仅仅只包括简单的电能的传输，还必须包括一些通讯控制，以达到动态监控发送端与接收端的状态。在这一方面，国际上的几大联盟如WPC和A4WP等已经制定了一些无线充电的标准和通讯协议，只要遵循这些标准的设备都可以兼容工作。

然而随着无线充电应用范围的扩展，以及一些特殊的应用场合或定制的系统，需要简单以及快速地建立通讯机制，使得发送端能够快速地识别接收端的个数。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种无线充电时发送端可以动态监控接收端个数以确认发送端提供的能量与接收端的个数是否匹配的无线充电系统及快速识别无线充电接收端个数的方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的无线充电系统包括发送端与接收端，所述发送端包括逆变电路，所述接收端包括整流电路，所述逆变电路与整流电路之间通过线圈进行电能以及信号传送，线圈包括发送端线圈以及接收端线圈，两者分别与逆变电路与整流电路连接；所述接收端还包括设置在整流电路与负载之间的输出及控制电路、用于产生调制信号的调制信号产生电路、以及设置在调制信号产生电路与整流电路之间的调制电路；所述发送端还包括单片机与解调电路，所述单片机通过所述逆变电路连接线圈，所述线圈收到的调制信号通过解调电路解调后传输回所述单片机。

进一步地，所述发送端还包括与单片机连接的发送端检测与保护电路，所述接收端还包括接收端保护电路。

进一步地，所述调制信号产生电路包括伪随机信号发生器以及判别电路。

快速识别无线充电接收端个数的方法，所述每个接收端每隔一个固定的时间周期随机动态地发送一定个数的调制信号，调制信号通过电压形式加载至所述线圈，所述发送端通过所述线圈接收调制信号，并对同一时间周期内不同接收端产生的调制信号进行解调并计数，计算出接收端的总数。

进一步地，所述调制信号的产生方法为：所述伪随机信号发生器产生伪随机序列，所述判别电路判断所述伪随机信号发生器当前输出的伪随机序列与一个预先设定好的判断序列是否相等，若伪随机序列与判断序列相等，则输出调制信号。

进一步地，所述伪随机信号发生器需要一个初始序列，所述初始序列的产生方法为：在接收端上电工作时，采集接收端初始状态时的一个模拟信号或数字信号生成所述初始序列。

进一步地，所述的预先设定好的判断序列可以为除全“0”序列外的任意序列，每一个接收端中的判断序列都相等。

进一步地，所述初始序列通过所述接收端中的一个数模转换器采集接收端电路复位后一个时间点的整流电压得到。

有益效果：本发明的技术提供了一种快速识别无线充电接收端个数的通讯方法，以解决在用一个发送端对多个接收端进行充电时，发送端可以动态地监控接收端的个数，使得发送端可以确认其提供的总能量与接收端的个数是否匹配，进而达到对异物进行检测、保护系统安全的目的。

附图说明

附图1为无线充电系统的组成框图；

附图2为接收端的调制信号产生电路；

附图3为无线充电系统上电时的工作原理图；

附图4为接收端停止充电时系统的工作原理图；

附图5为无线充电系统发送端识别接收端个数的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1所述的无线充电系统，包括发送端与接收端，所述发送端包括逆变电路，所述接收端包括整流电路，所述逆变电路与整流电路之间通过线圈进行电能以及信号传送；所述接收端还包括设置在整流电路与负载之间的输出及控制电路、用于产生调制信号的调制信号产生电路、以及设置在调制信号产生电路与整流电路之间的调制电路；所述发送端还包括单片机与解调电路，所述单片机通过所述逆变电路连接线圈，所述线圈收到的调制信号通过解调电路解调后传输回所述单片机。所述调制信号产生电路包括伪随机信号发生器以及判别电路。

为了保证系统的安全，所述发送端还包括与单片机连接的发送端检测与保护电路，所述接收端还包括接收端保护电路。

基于上述无线充电系统的快速识别无线充电接收端个数的方法，具体为：所述每个接收端每隔一个固定的时间周期随机动态地发送一定个数的调制信号，调制信号通过电压形式加载至所述线圈，所述发送端通过所述线圈接收调制信号，并对同一时间周期内不同接收端产生的调制信号进行解调并计数，计算出接收端的总数。

所述调制信号的产生方法为：所述伪随机信号发生器产生伪随机序列，所述判别电路判断所述伪随机信号发生器当前输出的伪随机序列与一个预先设定好的判断序列是否相等，若伪随机序列与判断序列相等，则输出调制信号。如图2所示，伪随机信号发生器为一个线性反馈移位寄存器，通过选择合适的反馈系数，使得伪随机序列具有最长的伪随机周期，此时的伪随机序列也称为m序列，m序列可以遍历除全0以外的所有状态，即对于一个n级的线性反馈移位寄存器，伪随机序列的周期为p＝2ⁿ-1。调制信号的产生机制，可以通过判别电路判断伪随机序列与一个事先设定好的判断序列{a_c}是否相等得到，当伪随机序列与判断序列{a_c}相等时，发出一个周期的调制信号。

所述伪随机信号发生器初始序列{a₀}的产生方法为：在接收端上电工作时，采集接收端初始状态时的一个模拟信号或数字信号生成所述初始序列。由于接收端本身存在差异性以及接收端放置到发送端上面的时间以及位置等的差异性，可以保证每一个接收端得到的{a₀}相互之间不会相等，从而最大程度地避免不同接收端之间发出的调制信号有可能发生重叠的问题。其中本发明中{a₀}通过模数转换器(ADC)采集接收端电路复位后某一个时间点的整流电压得到。

本系统的具体工作过程如下：如图3所示，发送端上电后，单片机就可以工作起来，此时发送端会先进入“Ping阶段”，即检测等待阶段，单片机会间歇性以tping时间为周期发送出一段短时间的脉冲宽度调制信号(PWM波)，PWM波驱动逆变电路工作，使得线圈两端有交变的电流电压通过，此时如果在发送端线圈上有接收端的存在，那么接收端线圈就可以感应到电压，发送端通过线圈上的电流变化就可以判断到有接收端的存在，从而进入正常工作阶段(Power Transfer阶段)，发送端的单片机就会持续发送PWM波，接收端经过Tdelay时间的延时开始充电，使得发送端可以持续提供能量给接收端；如果发送端检测到没有接收端存在，就会一直处于Ping阶段。当接收端停止充电(充满或者从发送端上拿走)时，如附图4所示，发送端的单片机不会马上停止发送PWM波，直到发送端在一个固定的时间周期内都没有检测到调制信号，则表示接收端停止充电，发送端才停止持续发送PWM波，此时发送端从正常工作阶段(Power Transfer阶段)进入检测等待阶段(Ping阶段)，接收端停止充电到发送端停止发送PWM波之间存在Toff的时间延迟。

发送端进入到正常工作阶段(Power Transfer阶段)后，接收端通过线圈接收到的交变电压(VAC)经过整流后变成直流电压(VRECT)，使得接收端的充电电路可以正常工作。接收端充电电路主要作用是把线圈上的交变电压经过整流以及一些输出控制电路后可以给负载提供一个稳定的直流输出，可以为稳定的电压输出或电流输出；另外，接收端的调制信号产生电路也工作起来，输出调制信号脉冲，调制信号通过调制电路加载到线圈两端。发送端接收到调制信号并经过解调后就认为这个接收端有效，发送端通过在一个周期内对调制信号的计数，即可以判断出有多少个接收端有效；因为每一个接收端接收到的功率基本一致，所以只要在发送端对接收端的个数以及发送端输出的功率进行比较即可判断系统是否正常工作，如果发送功率大于接收端总需求的功率，即认为有异物存在，发送端就会做出报警提示或直接关掉输出，以保护系统的安全。如附图5所示，接收端Rx1、Rx2……Rx16分别在每一个时间周期T内发送一个调制信号脉冲，发送端在同样的时间周期内统计接收到的脉冲信号数量，判断接收端个数。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。