CN104124780A - 识别有效负载的方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线电能传输领域，尤其涉及一种识别有效负载的方法与装置，所述方法包括：发射端检测到有接收端进入供电区域，采集发射端线圈两端电压；如果发射端线圈两端电压产生有序变化，判定所述接收端合法，对合法的接收端持续供电；如果发射端线圈两端电压不产生有序变化，判定所述接收端非法，不对非法的接收端供电。本发明通过在检测到有接收端进入供电区域后，采集发射端线圈两端电压，通过判断电压是否有序变化判断负载的有效性，不需要设计调制解调电路，成本低，对***稳定性要求低。

Description

识别有效负载的方法与装置
技术领域
本发明涉及无线电能传输领域，尤其涉及一种识别有效负载的方法与装置。
背景技术
“无线电能传输”是利用一种特殊设备将电源的电能转变为可无线传播的能量，在接收端又将此能量转变回电能，从而对用电器无线供电。
基于感应耦合电能传输技术下的无线电能传输***，需对接收端进行负载识别，识别出正确负载后才能进行工作，否则放置例如金属异物后发射端线圈发射的磁场会对金属异物进行加热，严重时会烧毁发射端，造成损失。
目前已有的接收端负载识别工作，都基于副边与原边之间进行通信，在副边电路设计调制电路，在原边电路设计解调电路，以此实现负载识别，但这种设计需要设计调制解调电路，成本高，对***稳定性要求大。
发明内容
本发明实施例提供了一种识别有效负载的方法与***，旨在解决现有技术中需要设计调制解调电路的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种识别有效负载的方法，所述方法包括：
发射端检测到有接收端进入供电区域，采集发射端线圈两端电压；
如果发射端线圈两端电压产生有序变化，判定所述接收端合法，对合法的接收端持续供电；如果发射端线圈两端电压不产生有序变化，判定所述接收端非法，不对非法的接收端供电。
本发明实施例还提供一种识别有效负载的装置，所述装置包括：
电压采集单元，用于发射端检测到有接收端进入供电区域，采集发射端线圈两端电压；
接收端合法性判断单元，用于如果发射端线圈两端电压产生有序变化，判定所述接收端合法，对合法的接收端持续供电；如果发射端线圈两端电压不产生有序变化，判定所述接收端非法，不对非法的接收端供电。
本发明通过在检测到有接收端进入供电区域后，采集发射端线圈两端电压，通过判断电压是否有序变化判断负载的有效性，不需要设计调制解调电路，成本低，对***稳定性要求低。
附图说明
图1表示本发明实施例提供的识别有效负载的方法流程图；
图2表示本发明实施例提供的识别有效负载的方法流程图；
图3表示本发明实施例提供的识别有效负载的装置结构图；
图4表示本发明实施例提供的识别有效负载的装置结构图；
图5表示本发明实施例提供的识别有效负载的***原理框图；
图6表示本发明实施例提供的***能量转换原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明实施例提供的一种识别有效负载的方法流程图，详述如下：
在步骤S101中，发射端检测到有接收端进入供电区域，采集发射端线圈两端电压；
在本发明实施例中，发射端接入适配器电力，进入待机状态，等待有接收端负载进入供电区域，当有负载放入供电区域，***待机唤醒模块识别到有外物进入，唤醒发射端，进入工作状态，实时监测原边线圈即发射端线圈两端电压变化。
在步骤S102中，如果发射端线圈两端电压产生有序变化，判定该接收端合法，对合法的接收端持续供电；
在步骤S103中，如果发射端线圈两端电压不产生有序变化，判定该接收端非法，不对非法的接收端供电。
在本发明实施例中，通过监测发射端线圈两端电压变化判断接收端负载的合法性，当发射端线圈两端电压产生一个有序的变化，判定该负载为合法负载，当发射端线圈两端电压不产生一个有序的变化，例如仅一次较小的变化，即判定该负载为非法负载。
其中，发射端线圈两端电压产生有序变化具体通过以下方法实现：
进入供电区域的接收端的线圈谐振后经整流电路整流，产生稳定电力供应，使能接收端并初始化；
接收端的MCU通过GPIO控制接收端接入一个假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第一次突变；
接收端的MCU通过GPIO卸载该假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第二次突变；
当发射端判断发射端线圈两端电压产生两次有序变化时，判定该接收端合法。
在本发明实施例中，发射端线圈两端电压产生有序变化也可以通过以下方法实现：
进入供电区域的接收端的线圈谐振后经整流电路整流，产生稳定电力供应，使能接收端并初始化；
接收端的MCU通过GPIO控制接收端接入一个假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第一次突变；
接收端的MCU通过GPIO卸载该假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第二次突变；
接收端的MCU通过GPIO控制接收端接入该假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第三次突变；
接收端的MCU通过GPIO卸载该假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第四次突变；
当发射端判断发射端线圈两端电压产生四次有序变化时，判定该接收端合法。
在本发明实施例中，通过在接收端内置一个假负载，该假负载为一个5欧姆或10欧姆的电阻，如果接入的是合法负载，接收端MCU（Micro ControllerUnit，单片机)通过GPIO（General Purpose Input Output，通用输入/输出)控制接收端接入一个假负载，使接收端谐振***产生电压电流振荡，从而带动发射端线圈两端电压产生大的变化，MCU再通过控制GPIO将假负载卸载，此时谐振***又会产生一个电压电流的振荡，从而带动发射端线圈两端电压产生较大的变化，此时，电压产生一次波动，发射端线圈两端电压产生两次有序变化，可区别放入非法负载时发射端线圈两端电压的较小的变化。
在本发明实施例中，可连续两次加载卸载假负载的过程，发射端线圈两端电压共计产生四次有序变化，也可连续加载卸载三次、四次等以此类推，都可产生区别于放入非法负载时发射端线圈两端电压的较小的变化。发射端采样电路采集到这个电压波动后，反馈给发射端MCU，发射端MCU据此判断现有负载为合法负载，并持续供给电力。
图2示出了本发明实施例提供的一种识别有效负载的方法流程图，详述如下：
在步骤S201中，发射端检测到有接收端进入供电区域，采集发射端线圈两端电压；
在步骤S202中，如果发射端线圈两端电压产生有序变化，判定该接收端合法，对合法的接收端持续供电；
在步骤S203中，如果发射端线圈两端电压不产生有序变化，判定该接收端非法，不对非法的接收端供电。
在步骤S204中，当采集到发射端线圈两端电压产生发生突变，判断当前采集的电压值与待机状态采集的电压值是否相同，是则执行步骤S205，否则执行步骤S206；
在步骤S205中，判定负载被移除，发射端停止供电，进入待机状态；
在步骤S206中，判定负载充电已满，发射端停止供电，或者进入涓流充电状态，进入缓慢供电。
在本发明实施例中，在对负载充电的过程中通过采集到发射端线圈两端电压产生有序突变来判断负载是否移开，如果采集的电压没有有序变化，则判定负载仍在原边上即发射端供电区域，如果采集的电压产生有序的变化，继续判断采集到的电压值与待机状态采集到的值是否相同，若相同则判定负载被移开，发射端逆变电路停止工作，并进入待机状态；若不相同则判定负载充电完成，停止供电，或者判定负载进入涓流充电状态即充电即将完成状态，进入缓慢供电。
判断负载充电已满或者进入涓流充电状态具体通过以下方法实现：
接收端的MCU通过GPIO控制接收端接入一个假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第一次突变；
接收端的MCU通过GPIO卸载该假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第二次突变；
接收端的MCU通过GPIO控制接收端接入该假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第三次突变；
接收端的MCU通过GPIO卸载该假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第四次突变；
当发射端判断发射端线圈两端电压产生四次有序变化时，判定该接收端充电已满或者进入涓流充电状态。
在本发明实施例中，在判断充电已满或进入涓流充电状态时，同样可以通过加载卸载假负载一次，发射端线圈两端电压产生两次突变，也可以通过加载卸载假负载两次、三次等以此类推。
在判定负载充电完成后，检测发射端电容是否有变化，是则进入待机状态。
图3图4示出了本发明实施例提供的一种有效识别负载的装置结构图，详述如下：
电压采集单元31发射端检测到有接收端进入供电区域，采集发射端线圈两端电压；
在本发明实施例中，发射端接入适配器电力，进入待机状态，等待有接收端负载进入供电区域，当有负载放入供电区域，***待机唤醒模块识别到有外物进入，唤醒发射端，进入工作状态，实时监测原边线圈即发射端线圈两端电压变化。
接收端合法性判断单元32如果发射端线圈两端电压产生有序变化，判定该接收端合法，对合法的接收端持续供电；如果发射端线圈两端电压不产生有序变化，判定该接收端非法，不对非法的接收端供电，避免发射端发热或烧毁。
在本发明实施例中，当发射端线圈两端电压产生一个有序的变化，判定该负载为合法负载，当发射端线圈两端电压不产生一个有序的变化，例如仅一次较小的变化，即判定该负载为非法负载。当判断为合法负载时，对该负载持续供电，当判断负载为非法负载时，不对其进行供电。
接收端合法性判断单元包括：接收端初始化模块一321进入供电区域的接收端的线圈谐振后经整流电路整流，产生稳定电力供应，使能接收端并初始化；
第一次突变模块一322接收端的MCU通过GPIO控制接收端接入一个假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第一次突变；
第二次突变模块一323接收端的MCU通过GPIO卸载该假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第二次突变；
判定合法模块一324当发射端判断发射端线圈两端电压产生两次有序变化时，判定该接收端合法。
在本发明实施例中，接收端合法性判断单元还可以包括：接收端初始化模块二325进入供电区域的接收端的线圈谐振后经整流电路整流，产生稳定电力供应，使能接收端并初始化；
第一次突变模块二326接收端的MCU通过GPIO控制接收端接入一个假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第一次突变；
第二次突变模块二327接收端的MCU通过GPIO卸载该假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第二次突变；
第三次突变模块328接收端的MCU通过GPIO控制接收端接入该假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第三次突变；
第四次突变模块329接收端的MCU通过GPIO卸载该假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第四次突变；
判定合法模块二3210当发射端判断发射端线圈两端电压产生四次有序变化时，判定该接收端合法。
在本发明实施例中，通过在接收端内置一个假负载，该假负载为一个5欧姆或10欧姆的电阻，如果接入的是合法负载，接收端MCU通过GPIO)控制接收端接入一个假负载，使接收端谐振***产生电压电流振荡，从而带动发射端线圈两端电压产生大的变化，MCU再通过控制GPIO将假负载卸载，此时谐振***又会产生一个电压电流的振荡，从而带动发射端线圈两端电压产生较大的变化，此时，电压产生一次波动，发射端线圈两端电压产生两次有序变化，也可以通过连续加载卸载假负载两次、三次等以此类推，区别放入非法负载时发射端线圈两端电压的较小的变化。
负载移除或充电已满判断单元33在接收端合法性判断单元32对合法接收端持续供电之后当采集到发射端线圈两端电压产生发生突变，判断当前采集的电压值与待机状态采集的电压值是否相同；是则判定负载被移除，发射端停止供电，进入待机状态，否则判定负载充电已满，发射端停止供电，或者进入涓流充电状态，进入缓慢供电。
在本发明实施例中，在对负载充电的过程中通过采集到发射端线圈两端电压产生有序突变来判断负载是否移开，如果采集的电压没有有序变化，则判定负载仍在原边上即发射端供电区域，如果采集的电压产生有序的变化，继续判断采集到的电压值与待机状态采集到的值是否相同，若相同则判定负载被移开，发射端逆变电路停止工作，并进入待机状态；若不相同则判定负载充电完成，停止供电，或者判定负载进入涓流充电状态即充电即将完成状态，进入缓慢供电。
判断负载充电已满或者进入涓流充电状态具体通过以下方法实现：
接收端的MCU通过GPIO控制接收端接入一个假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第一次突变；
接收端的MCU通过GPIO卸载该假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第二次突变；
接收端的MCU通过GPIO控制接收端接入该假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第三次突变；
接收端的MCU通过GPIO卸载该假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第四次突变；
当发射端判断发射端线圈两端电压产生四次有序变化时，判定该接收端充电已满或者进入涓流充电状态。
在本发明实施例中，在判断充电已满或进入涓流充电状态时，同样可以通过加载卸载假负载一次，发射端线圈两端电压产生两次突变，也可以通过加载卸载假负载两次、三次等以此类推。
图5示出了本发明实施例提供的一种识别有效负载的***原理框图，详述如下：
***主要包含发射单元和接收单元组件：
发射单元，包括电源模块、逆变电路、谐振单元、采样电路、MCU主控单元等组成。
接收单元，包括整流模块、MCU主控单元、谐振单元、采样电路、假负载单元、外部负载单元等组成。
图6示出了本发明实施例提供的***能量转换原理图，图5与图6分别从电路层面以及能量层面体现***的工作原理，详述如下：
无线电能传输***由初级回路和次级回路两部分构成，初级回路和次级回路分别与原级电源***以及用电设备相连接，初级回路和次级回路通过磁场实现无线电能传输；初级回路的作用是将原级电源***经高频变换后在发射线圈中产生高频电流，次级回路中的拾取机构在初级回路发射线圈附近的变化磁场中拾取能量，经过功率变换器将高频能量转化为用电设备需要的能量形式，从而完成了整个无线电能传输过程；一路发射线圈可为多个拾取线圈供电，实现多种用电设备的同时供电。
本发明通过在检测到有接收端进入供电区域后，采集发射端线圈两端电压，通过判断电压是否有序变化判断负载的有效性，不需要设计调制解调电路，成本低，对***稳定性要求低。
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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种识别有效负载的方法，其特征在于，所述方法包括：
发射端检测到有接收端进入供电区域，采集发射端线圈两端电压；
如果发射端线圈两端电压产生有序变化，判定所述接收端合法，对合法的接收端持续供电；如果发射端线圈两端电压不产生有序变化，判定所述接收端非法，不对非法的接收端供电。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述如果发射端线圈两端电压产生有序变化，判定所述接收端合法，包括：
进入供电区域的接收端的线圈谐振后经整流电路整流，产生稳定电力供应，使能接收端并初始化；
接收端的MCU通过GPIO控制接收端接入一个假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第一次突变；
接收端的MCU通过GPIO卸载所述假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第二次突变；
当发射端判断发射端线圈两端电压产生两次有序变化时，判定所述接收端合法。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述如果发射端线圈两端电压产生有序变化，判定所述接收端合法，包括：
进入供电区域的接收端的线圈谐振后经整流电路整流，产生稳定电力供应，使能接收端并初始化；
接收端的MCU通过GPIO控制接收端接入一个假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第一次突变；
接收端的MCU通过GPIO卸载所述假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第二次突变；
接收端的MCU通过GPIO控制接收端接入所述假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第三次突变；
接收端的MCU通过GPIO卸载所述假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第四次突变；
当发射端判断发射端线圈两端电压产生四次有序变化时，判定所述接收端合法。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对合法接收端持续供电之后还包括：
当采集到发射端线圈两端电压产生发生突变，判断当前采集的电压值与待机状态采集的电压值是否相同；
是则判定负载被移除，发射端停止供电，进入待机状态，否则判定负载充电已满，发射端停止供电，或者进入涓流充电状态，进入缓慢供电。
5.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述假负载为5欧姆或10欧姆的电阻。
6.一种识别有效负载的装置，其特征在于，所述装置包括：
电压采集单元，用于发射端检测到有接收端进入供电区域，采集发射端线圈两端电压；
接收端合法性判断单元，用于如果发射端线圈两端电压产生有序变化，判定所述接收端合法，对合法的接收端持续供电；如果发射端线圈两端电压不产生有序变化，判定所述接收端非法，不对非法的接收端供电。
7.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述接收端合法性判断单元包括：
接收端初始化模块一，用于进入供电区域的接收端的线圈谐振后经整流电路整流，产生稳定电力供应，使能接收端并初始化；
第一次突变模块一，用于接收端的MCU通过GPIO控制接收端接入一个假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第一次突变；
第二次突变模块一，用于接收端的MCU通过GPIO卸载所述假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第二次突变；
判定合法模块一，用于当发射端判断发射端线圈两端电压产生两次有序变化时，判定所述接收端合法。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述接收端合法性判断单元包括：
接收端初始化模块二，用于进入供电区域的接收端的线圈谐振后经整流电路整流，产生稳定电力供应，使能接收端并初始化；
第一次突变模块二，用于接收端的MCU通过GPIO控制接收端接入一个假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第一次突变；
第二次突变模块二，用于接收端的MCU通过GPIO卸载所述假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第二次突变；
第三次突变模块，用于接收端的MCU通过GPIO控制接收端接入所述假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第三次突变；
第四次突变模块，用于接收端的MCU通过GPIO卸载所述假负载，使接收端谐振***带动发射端线圈两端电压产生第四次突变；
判定合法模块二，用于当发射端判断发射端线圈两端电压产生四次有序变化时，判定所述接收端合法。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所属装置还包括：
负载移除或充电已满判断单元，用于在接收端合法性判断单元对合法接收端持续供电之后当采集到发射端线圈两端电压产生发生突变，判断当前采集的电压值与待机状态采集的电压值是否相同；是则判定负载被移除，发射端停止供电，进入待机状态，否则判定负载充电已满，发射端停止供电，或者进入涓流充电状态，进入缓慢供电。
10.如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述假负载为5欧姆或10欧姆的电阻。
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