CN112910108A - 一种水底抗偏移的无线充电*** - Google Patents

一种水底抗偏移的无线充电*** Download PDF

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CN112910108A CN202110068909.0A CN202110068909A CN112910108A CN 112910108 A CN112910108 A CN 112910108A CN 202110068909 A CN202110068909 A CN 202110068909A CN 112910108 A CN112910108 A CN 112910108A
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俞普德
王晓明
周浩
徐进
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Abstract

本发明公开了一种水底抗偏移的无线充电***，该***包括发射线圈矩阵控制模块、发射端逆变模块、发射端耦合模块、水底机器人接收端、发射端探测模块，所述发射端逆变模块的一端和发射端探测模块的一端均与发射线圈矩阵控制模块连接，所述发射端逆变模块的另一端与发射端耦合模块连接，所述水底机器人接收端设置在水底，本发明科学合理，使用安全方便，设置发射端耦合模块和发射端探测模块解决了抗偏移无线充电***中耦合线圈过多、导线过长导致的充电***损耗过大的问题，使得无线充电***兼具抗偏移和效率最优的效果。

Description

一种水底抗偏移的无线充电***
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域，具体为一种水底抗偏移的无线充电***。
背景技术
目前，因为受到水流、通信等影响，所以在水底进行无线充电时需要考虑如何保证充电过程中偏移较少，现在无线充电抗偏移的技术主要借鉴移动式无线充电，使用抗偏移感应线圈，但是感应线圈绕制复杂，不易加工，而且抗偏移的感应线圈比传统的感应线圈线束更多、高频导线更长，导致整个***满足抗偏移性能时，效率会受到很大影响；除此之外，感应线圈所用的高频导线太长，成本极高；考虑到偏移后效率会下降，采用在宽偏移范围下效率不会明显衰减的耦合线圈拓扑及控制策略，但是这种控制策略并没有对抗偏移无线充电***正常工作时线圈损耗增加，导致的效率下降问题进行分析，抗偏移线圈本质上是增加多个耦合源，使得接受线圈在偏移过程中不会因为偏移了某一个耦合源，而产生耦合下降，带来传输功率和效率的下降，多耦合源的设计意味着采用更多的线圈，更长的高频导线，在正常工作模式下，其带来的低频和高频导通以及涡流损耗远远大于普通耦合线圈。因此，人们急需一种水底抗偏移的无线充电***。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水底抗偏移的无线充电***，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种水底抗偏移的无线充电***，所述水底抗偏移的无线充电***包括发射线圈矩阵控制模块、发射端逆变模块、发射端耦合模块、水底机器人接收端、发射端探测模块；
所述发射端逆变模块的一端和发射端探测模块的一端均与发射线圈矩阵控制模块连接，所述发射端逆变模块的另一端与发射端耦合模块连接，所述水底机器人接收端设置在水底；
所述发射线圈矩阵控制模块用于发送控制指令给发射端逆变模块和发射端耦合模块，所述发射端逆变模块用于接收发射线圈矩阵控制模块发送的控制指令并根据控制指令计算出当前的谐振开关频率，所述发射端耦合模块用于接收发射线圈矩阵控制模块发送的控制指令并根据控制指令发射能量传输给水底机器人接收端，所述水底接收端用于接收发射端耦合模块发射的能量，所述发射端探测模块用于检测充电过程中为水底机器人接收端发射能量的具***置。
本发明使发射端逆变模块的一端和发射端探测模块的一端均与发射线圈矩阵控制模块连接，发射端逆变模块的另一端与发射端耦合模块连接，水底机器人接收端设置在水底，解决了抗偏移无线充电***中耦合线圈过多、导线过长导致的充电***损耗过大的问题，使得无线充电***兼具抗偏移和效果最优的效果。
进一步的，所述发射端耦合模块包括发射端耦合子模块；
所述发射端耦合子模块用于给水底机器人接收端传输能量；
所述发射线圈矩阵控制模块用于将矩阵形式的控制指令传输给发射端逆变模块和发射端耦合模块，所述控制指令包括控制信号和需要导通的发射端耦合子模块的位置信息，所述发射端逆变模块用于接收发射线圈矩阵控制模块发出的矩阵形式的控制指令并统计矩阵内需要导通的发射端耦合子模块的数量N，所述发射端耦合子模块的数量N为自然数，所述发射端逆变模块根据N个耦合子线圈的感量和自身的耦合电容，计算出当前的谐振开关频率,所述当前谐振开关频率的计算公式为：
Figure BDA0002905278220000021
其中，f为当前谐振开关频率，N为发射端耦合子模块的个数，L为单个耦合子线圈的感量，C为耦合线圈自身的耦合电容；
所述发射端耦合模块用于接收发射线圈矩阵控制模块发出的矩阵形式的控制指令信息并根据矩阵内的信息判断对应位置的发射端耦合子模块是否需要投入工作，所述矩阵内有发射端耦合子模块的位置信息则表明发射端耦合子模块需要投入工作，所述矩阵内没有发射端耦合子模块的位置信息则表明发射端耦合子模块不需要投入工作，所述水底机器人接收端用于接收发射端耦合子模块传输的能量，所述发射端探测模块用于检测在充电过程中发射能量覆盖水底机器人接收端的发射端耦合子模块的具***置，如果能量没有覆盖水底机器人接收端，则将当前对应位置的发射端耦合子模块的能量直接传输到发射端探测模块。
本发明通过对发射端各个子线圈的探测，找到对应接收端投影位置的线圈，关闭其他位置线圈的方式，解决了抗偏移无线充电***中耦合线圈过多、导线过长导致的充电***损耗过大的问题；发射端逆变模块接收发射线圈矩阵控制模块发出的矩阵形式的控制指令并统计矩阵内需要导通的发射端耦合子模块的数量N，并根据N个线圈的感量和自身的耦合电容，计算出当前的谐振开关频率，选取合适的开关频率，降低了***导通和高频涡流损耗，最终使得机器人停留在原边线圈范围内，***开关频率在60kHz到100kHz的谐振频率范围内，传输效率始终不低于80％的性能，不仅解决了水底无线充电***的偏移问题还提升了整个***的效率。
进一步的，所述发射端耦合子模块包括旁路功率开关和耦合子线圈；
所述旁路功率开关与耦合子线圈电连接；
所述旁路功率开关用于控制耦合子线圈的使用和移除，所述耦合子线圈用于耦合，使发射端耦合子模块能够向水底机器人接收端发射能量，所述发射端耦合子模块不需要工作时使旁路功率开关短路，移除旁路功率开关对应位置的耦合子线圈，该发射端耦合子模块结束工作。
本发明发射端耦合子模块内设置旁路功率开关和耦合子线圈，旁路功率开关和耦合子线圈配合使用，当发射端耦合子模块需要进行工作时旁路功率开关打开连接耦合子线圈，发射端耦合子模块开始工作，发射能量到水底机器人接受端，进行无线充电，极大地降低了无线充电***导通和高频涡流的损耗。
进一步的，所述发射端探测模块包括探测线圈矩阵分析模块和子探测模块；
所述探测线圈矩阵分析模块和子探测模块电连接；
所述发射端探测模块用于检测在充电过程中发射能量覆盖水底机器人接收端的发射端耦合子模块的具***置，如果能量没有覆盖水底机器人接收端，则将当前对应位置的发射端耦合子模块的能量直接传输给对应的子探测模块，所述探测线圈矩阵分析模块用于汇总子探测模块的信息，并将汇总的信息以矩阵的形式发送给发射线圈矩阵控制模块，所述子探测模块的信息包括当前位置对应的发射端耦合子模块的位置信息和状态信息，所述状态信息为发射端耦合子模块是否将能量传输给水底机器人接收端，所述子探测模块用于判断当前位置对应的发射端耦合子模块是否将能量传输给水底机器人接收端，所述当前位置对应的发射端耦合子模块的电压大于设定值则判断当前位置对应的发射端耦合子模块未将能量传输给水底机器人接收端，所述当前位置对应的发射端耦合子模块的电压小于等于设定值时则判断当前位置对应的发射端耦合子模块将能量传输给水底机器人接收端。
本发明发射端探测模块检测在充电过程中发射能量覆盖水底机器人接收端的发射端耦合子模块的具***置，如果能量没有覆盖水底机器人接收端就将发射端耦合子模块的能量直接发送到对应的子探测模块，子探测模块判断发射端耦合子模块是否投入工作，探测线圈矩阵分析模块汇总子探测模块的信息并将汇总的信息以矩阵的形式发送给发射线圈矩阵控制模块，提升了水底抗偏移的无线充电***的充电效率。
进一步的，所述子探测模块包括探测子线圈和电压检测模块；
所述探测子线圈和电压检测模块电连接；
所述探测子线圈可以耦合到感应电压，所述电压检测模块用于判断电压阈值，所述电压检测模块检测的发射端耦合子模块的电压值大于设定值，则判定当前位置对应的发射端耦合子模块未将能量传输给水底机器人接收端，所述电压检测模块检测的发射端耦合子模块的电压值小于等于设定值，则判定当前位置对应的发射端耦合子模块为水底机器人接收端传输了能量。
本发明子探测模块设置有探测子线圈和电压检测模块，探测子线圈和电压检测模块配合使用，探测子线圈可以耦合到感应电压，电压检测模块可以根据检测到的电压判断发射端耦合子模块是否发送能量给水底机器人接收端，能够快速的确定发射端耦合子模块是否工作，提升了水底抗偏移的无线充电***的充电效率。
进一步的，所述电压检测模块将当前发射端耦合子模块对应的位置信息和状态信息传输给探测线圈矩阵分析模块汇总。
本发明电压检测模块将当前发射端耦合子模块对应的位置信息和状态信息传输给探测线圈矩阵分析模块汇总，探测线圈矩阵分析汇总模块将汇总信息传输给发射线圈矩阵控制模块，完成水底抗偏移无线充电。
进一步的，所述发射端耦合模块还包括若干个发射端耦合子模块，若干个发射端耦合子模块电连接，所述发射端耦合子模块向水底机器人接收端发射能量。
本发明发射端耦合模块设置若干个发射端耦合子模块，若干个发射端耦合子模块之间以串联的形式电连接，可以通过对发射端各个子线圈的探测，找到对应接收端投影位置的线圈，关闭其他位置的线圈，使得水底机器人接收端停留在原边线圈范围内，***开关频率在60kHz到100kHz的谐振频率范围内，解决了水底无线充电***偏移的问题，并且提升了无线充电***的工作效率。
进一步的，所述发射端耦合子模块包括一个旁路功率开关和一个耦合子线圈，旁路功率开关和耦合子线圈电连接，所述旁路功率开关用于控制耦合子线圈的使用和移除，所述耦合子线圈用于耦合，使发射端耦合子模块能够向水底机器人接收端发射能量。
本发明发射端耦合子模块内设置旁路功率开关和耦合子线圈，旁路功率开关和耦合子线圈配合使用，当发射端耦合子模块需要进行工作时旁路功率开关打开连接耦合子线圈，发射端耦合子模块开始工作，发射能量到水底机器人接受端，进行无线充电，极大地降低了无线充电***导通和高频涡流的损耗。
进一步的，所述发射端探测检测模块还包括若干个子探测模块，若干个子探测模块电连接，所述子探测模块用于判断当前位置对应的发射端耦合子模块是否将能量传输给水底机器人接收端，所述当前位置对应的发射端耦合子模块的电压大于设定值则判断当前位置对应的发射端耦合子模块未将能量传输给水底机器人接收端，所述当前位置对应的发射端耦合子模块的电压小于等于设定值时则判断当前位置对应的发射端耦合子模块将能量传输给水底机器人接收端。
本发明若干个子探测模块以串联的形式电连接，通过子探测模块对发射端各个子线圈进行探测，找到对应接收端投影位置的线圈，关闭其他位置线圈的方式，解决了抗偏移无线充电***中耦合线圈过多、导线过长导致的充电***损耗过大的问题。
进一步的，所述子探测模块包括一个探测子线圈和一个电压检测模块，探测子线圈和电压检测模块电连接，所述探测子线圈可以耦合到感应电压，所述电压检测模块用于判断电压阈值，所述电压检测模块检测的发射端耦合子模块的电压值大于设定值，则判定当前位置对应的发射端耦合子模块未将能量传输给水底机器人接收端，所述电压检测模块检测的发射端耦合子模块的电压值小于等于设定值，则判定当前位置对应的发射端耦合子模块为水底机器人接收端传输了能量。
本发明子探测模块内部设置一个探测子线圈和一个电压检测模块，探测子线圈和电压检测模块之间电连接，探测子线圈可以耦合到感应电压，然后电压检测模块进行电压检测，并将检测结果传输给探测线圈矩阵分析模块汇总，探测线圈矩阵分析模块将汇总信息传给发射线圈矩阵装置，解决了无线充电***中的偏移问题，使得无线充电***兼具抗偏移和效率最优的效果。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明解决了抗偏移无线充电***中耦合线圈过多、导线过长导致的充电***损耗过大的问题，使得无线充电***兼具抗偏移和效果最优的效果；本发明通过发射端探测模块探测各个子线圈，找到对应接收端投影位置的线圈，关闭其他位置的线圈，选取合适的开关频率，极大地降低了无线充电***导通和高频涡流损耗；本发明使得水底机器人接收端停留在原边线圈范围内，***开关频率保持在60kHz到100kHz的谐振频率范围内，传输效率始终不低于80％的性能；本发明不仅解决了水底无线充电***偏移的问题还提升了整个无线充电***的充电效率。
附图说明
图1是一种水底抗偏移的无线充电***的结构示意图；
图2是一种水底抗偏移的无线充电***发射端耦合模块的结构示意图；
图3是一种水底抗偏移的无线充电***发射端探测模块的结构示意图；
图4是一种水底抗偏移的无线充电***发射端耦合子模块的结构示意图；
图5是一种水底抗偏移的无线充电***子探测模块的结构示意图；
图中：1、发射线圈矩阵控制模块；2、发射端逆变模块；3、发射端耦合模块；4、发射端耦合子模块；5、水底机器人接收端；6、发射端探测模块；7、探测线圈矩阵分析模块；8、子探测模块；9、旁路功率开关；10、耦合子线圈；11、探测子线圈；12、电压检测模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5所示，本发明提供技术方案：
如图1-3所示，一种水底抗偏移的无线充电***，水底抗偏移的无线充电***包括发射线圈矩阵控制模块1、发射端逆变模块2、发射端耦合模块3、水底机器人接收端5、发射端探测模块6；
发射端逆变模块2的一端和发射端探测模块6的一端均与发射线圈矩阵控制模块1连接，发射端逆变模块2的另一端与发射端耦合模块3连接，水底机器人接收端5设置在水底；
发射线圈矩阵控制模块1用于发送控制指令给发射端逆变模块2和发射端耦合模块3，发射端逆变模块2用于接收发射线圈矩阵控制模块1发送的控制指令并根据控制指令计算出当前的谐振开关频率，发射端耦合模块3用于接收发射线圈矩阵控制模块1发送的控制指令并根据控制指令发射能量传输给水底机器人接收端5，水底接收端5用于接收发射端耦合模块3发射的能量，发射端探测模块6用于检测充电过程中为水底机器人接收端5发射能量的具***置。
发射端耦合模块3包括发射端耦合子模块4，发射端耦合子模块4用于给水底机器人接收端5传输能量；
发射线圈矩阵控制模块1用于将矩阵形式的控制指令传输给发射端逆变模块2和发射端耦合模块3，控制指令包括控制信号和需要导通的发射端耦合子模块4的位置信息，发射端逆变模块2用于接收发射线圈矩阵控制模块1发出的矩阵形式的控制指令并统计矩阵内需要导通的发射端耦合子模块4的数量N，发射端耦合子模块4的数量N为自然数，所述发射端逆变模块根据N个耦合子线圈10的感量和自身的耦合电容，计算出当前的谐振开关频率,所述当前谐振开关频率的计算公式为：
Figure BDA0002905278220000071
其中，f为当前谐振开关频率，N为发射端耦合子模块4的个数，L为单个耦合子线圈10的感量，C为耦合线圈10自身的耦合电容；
发射端耦合模块3用于接收发射线圈矩阵控制模块1发出的矩阵形式的控制指令信息并根据矩阵内的信息判断对应位置的发射端耦合子模块4是否需要投入工作，矩阵内有发射端耦合子模块4的位置信息则表明发射端耦合子模块4需要投入工作，矩阵内没有发射端耦合子模块4的位置信息则表明发射端耦合子模块4不需要投入工作，水底机器人接收端5用于接收发射端耦合子模块4传输的能量，发射端探测模块6用于检测在充电过程中发射能量覆盖水底机器人接收端5的发射端耦合子模块4的具***置，如果能量没有覆盖水底机器人接收端5，则将当前对应位置的发射端耦合子模块4的能量直接传输到发射端探测模块6。
发射端耦合子模块4包括旁路功率开关9和耦合子线圈10；
旁路功率开关9与耦合子线圈10电连接；
旁路功率开关9用于控制耦合子线圈10的使用和移除，耦合子线圈10用于耦合，使发射端耦合子模块4能够向水底机器人接收端5发射能量，发射端耦合子模块4不需要工作时使旁路功率开关9短路，移除旁路功率开关9对应位置的耦合子线圈10，该发射端耦合子模块4结束工作。
发射端探测模块6包括探测线圈矩阵分析模块7和子探测模块8；
所述探测线圈矩阵分析模块7和子探测模块8电连接；
发射端探测模块6用于检测在充电过程中发射能量覆盖水底机器人接收端5的发射端耦合子模块4的具***置，如果能量没有覆盖水底机器人接收端5，则将当前对应位置的发射端耦合子模块4的能量直接传输给对应的子探测模块8，探测线圈矩阵分析模块7用于汇总子探测模块8的信息，并将汇总的信息以矩阵的形式发送给发射线圈矩阵控制模块1，子探测模块8的信息包括当前位置对应的发射端耦合子模块4的位置信息和状态信息，状态信息为发射端耦合子模块4是否将能量传输给水底机器人接收端5，子探测模块8用于判断当前位置对应的发射端耦合子模块4是否将能量传输给水底机器人接收端5，当前位置对应的发射端耦合子模块4的电压大于设定值则判断当前位置对应的发射端耦合子模块4未将能量传输给水底机器人接收端5，当前位置对应的发射端耦合子模块4的电压小于等于设定值时则判断当前位置对应的发射端耦合子模块4将能量传输给水底机器人接收端5。
子探测模块8包括探测子线圈11和电压检测模块12；
探测子线圈和电压检测模块电连接；
探测子线圈11可以耦合到感应电压，电压检测模块12用于判断电压阈值，电压检测模块12检测的发射端耦合子模块4的电压值大于设定值，则判定当前位置对应的发射端耦合子模块4未将能量传输给水底机器人接收端5，电压检测模块12检测的发射端耦合子模块4的电压值小于等于设定值，则判定当前位置对应的发射端耦合子模块4为水底机器人接收端传输了能量。
电压检测模块12将当前发射端耦合子模块4对应的位置信息和状态信息传输给探测线圈矩阵分析模块7汇总。
发射端耦合模块3还包括若干个发射端耦合子模块4，若干个发射端耦合子模块4电连接，发射端耦合子模块4向水底机器人接收端5发射能量。
发射端探测检测模块6还包括若干个子探测模块8，若干个子探测模块8电连接，子探测模块8用于判断当前位置对应的发射端耦合子模块4是否将能量传输给水底机器人接收端5，当前位置对应的发射端耦合子模块4的电压大于设定值则判断当前位置对应的发射端耦合子模块4未将能量传输给水底机器人接收端5，当前位置对应的发射端耦合子模块4的电压小于等于设定值时则判断当前位置对应的发射端耦合子模块4将能量传输给水底机器人接收端5。
如图4所示，发射端耦合子模块4包括一个旁路功率开关9和一个耦合子线圈10，旁路功率开关9和耦合子线圈10电连接，旁路功率开关9用于控制耦合子线圈10的使用和移除，耦合子线圈10用于耦合，使发射端耦合子模块4能够向水底机器人接收端5发射能量。
如图5所示，子探测模块8包括一个探测子线圈11和一个电压检测模块12，探测子线圈11和电压检测模块12电连接，探测子线圈11可以耦合到感应电压，电压检测模块12用于判断电压阈值，电压检测模块12检测的发射端耦合子模块4的电压值大于设定值，则判定当前位置对应的发射端耦合子模块4未将能量传输给水底机器人接收端5，电压检测模块12检测的发射端耦合子模块4的电压值小于等于设定值，则判定当前位置对应的发射端耦合子模块4为水底机器人接收端传输了能量。
本发明的工作原理：发射线圈矩阵控制模块1将控制信号和需要导通的发射端耦合子模块4的位置以矩阵的形式作为控制指令传输给发射端逆变模块2和发射端耦合模块3，发射端逆变模块2接收到矩阵指令信息后统计矩阵内需要导通的发射端耦合子模块4的数量N，N为自然数，发射端逆变模块2根据N个线圈的感量和自身的耦合电容计算出当前的谐振开关的频率,当前谐振开关频率的计算公式为：
Figure BDA0002905278220000091
其中，f为当前谐振开关频率，N为发射端耦合子模块4的个数，L为单个耦合子线圈10的感量，C为耦合线圈10自身的耦合电容，发射端耦合线圈3接收到矩阵指令信息后根据矩阵内的信息判断对应位置的发射端耦合子模块4是否需要投入工作，如果不需要工作，则使内部的旁路功率开关9短路，将对应位置的耦合子线圈10移除，结束工作，发射端探测模块6检测在充电过程中发射能量覆盖到水底机器人5的发射端耦合子模块4的信息，如果能量没有覆盖水底机器人5，则将当前对应位置的发射端耦合子模块4的能量直接传输到对应的子探测模块8上，子探测模块8通过内部探测子线圈11耦合到感应电压，并通过内部的电压检测模块12判断电压阈值，若当前位置对应的发射端耦合子模块4的电压大于设定值，则判定当前位置对应的发射端耦合子模块4未将能量传输给水底机器人接收端5，若当前位置对应的发射端耦合子模块4的电压小于等于设定值，则判定当前位置对应的发射端耦合子模块4将能量传输给水底机器人接收端5，电压检测模块12将对应的发射端耦合子模块4的位置和状态信息传输给探测线圈矩阵分析模块7汇总，探测线圈矩阵分析模块7将汇总的信息以矩阵的形式发送给发射线圈矩阵控制模块1，发射线圈矩阵控制模块1继续将控制信号和需要导通的发射端耦合子模块4的位置以矩阵的形式作为控制指令传输给发射端逆变模块2和发射端耦合模块3。
实施例一：
发射线圈矩阵控制模块1将控制信号和需要导通的发射端耦合子模块4的位置以矩阵的形式作为控制指令传输给发射端逆变模块2和发射端耦合模块3，发射端逆变模块2接收到矩阵指令信息后统计矩阵内需要导通的发射端耦合子模块4的数量N为1，单个耦合子线圈10的感量L为0.127mH和自身的耦合电容C为200pF,计算出当前的谐振开关的频率f：
Figure BDA0002905278220000101
Figure BDA0002905278220000102
f＝106Hz
发射端耦合线圈3接收到矩阵指令信息后根据矩阵内的信息判断对应位置的发射端耦合子模块4需要投入工作，但是发射端探测模块6检测在充电过程中发射能量没有覆盖到水底机器人5，则将当前对应位置的发射端耦合子模块4的能量直接传输到对应的子探测模块8上，子探测模块8通过内部探测子线圈11耦合到感应电压，并通过内部的电压检测模块12判断电压阈值，发现当前位置对应的发射端耦合子模块4的电压为3V大于设定值2V，则判定当前位置对应的发射端耦合子模块4未将能量传输给水底机器人接收端5，电压检测模块12将对应的发射端耦合子模块4的位置和状态信息传输给探测线圈矩阵分析模块7汇总，探测线圈矩阵分析模块7将汇总的信息以矩阵的形式发送给发射线圈矩阵控制模块1，发射线圈矩阵控制模块1继续将控制信号和需要导通的发射端耦合子模块4的位置以矩阵的形式作为控制指令传输给发射端逆变模块2和发射端耦合模块3。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种水底抗偏移的无线充电***，其特征在于：所述水底抗偏移的无线充电***包括发射线圈矩阵控制模块(1)、发射端逆变模块(2)、发射端耦合模块(3)、水底机器人接收端(5)、发射端探测模块(6)；
所述发射端逆变模块(2)的一端和发射端探测模块(6)的一端均与发射线圈矩阵控制模块(1)连接，所述发射端逆变模块(2)的另一端与发射端耦合模块(3)连接，所述水底机器人接收端(5)设置在水底；
所述发射线圈矩阵控制模块(1)用于发送控制指令给发射端逆变模块(2)和发射端耦合模块(3)，所述发射端逆变模块(2)用于接收发射线圈矩阵控制模块(1)发送的控制指令并根据控制指令计算出当前的谐振开关频率，所述发射端耦合模块(3)用于接收发射线圈矩阵控制模块(1)发送的控制指令并根据控制指令发射能量传输给水底机器人接收端(5)，所述水底接收端(5)用于接收发射端耦合模块(3)发射的能量，所述发射端探测模块(6)用于检测充电过程中为水底机器人接收端(5)发射能量的具***置。
2.根据权利要求1所述的一种水底抗偏移的无线充电***，其特征在于：所述发射端耦合模块(3)包括发射端耦合子模块(4)；
所述发射端耦合子模块(4)用于给水底机器人接收端(5)传输能量；
所述发射线圈矩阵控制模块(1)用于将矩阵形式的控制指令传输给发射端逆变模块(2)和发射端耦合模块(3)，所述控制指令包括控制信号和需要导通的发射端耦合子模块(4)的位置信息，所述发射端逆变模块(2)用于接收发射线圈矩阵控制模块(1)发出的矩阵形式的控制指令并统计矩阵内需要导通的发射端耦合子模块(4)的数量N，所述发射端耦合子模块(4)的数量N为自然数，所述发射端逆变模块(2)根据N个耦合子线圈(10)的感量和自身的耦合电容，计算出当前的谐振开关频率,所述当前谐振开关频率的计算公式为：
Figure FDA0002905278210000011
其中，f为当前谐振开关频率，N为发射端耦合子模块(4)的个数，L为单个耦合子线圈(10)的感量，C为耦合线圈(10)自身的耦合电容；
所述发射端耦合模块(3)用于接收发射线圈矩阵控制模块(1)发出的矩阵形式的控制指令信息并根据矩阵内的信息判断对应位置的发射端耦合子模块(4)是否需要投入工作，所述矩阵内有发射端耦合子模块(4)的位置信息则表明发射端耦合子模块(4)需要投入工作，所述矩阵内没有发射端耦合子模块(4)的位置信息则表明发射端耦合子模块(4)不需要投入工作，所述水底机器人接收端(5)用于接收发射端耦合子模块(4)传输的能量，所述发射端探测模块(6)用于检测在充电过程中发射能量覆盖水底机器人接收端(5)的发射端耦合子模块(4)的具***置，如果能量没有覆盖水底机器人接收端(5)，则将当前对应位置的发射端耦合子模块(4)的能量直接传输到发射端探测模块(6)。
3.根据权利要求2所述的一种水底抗偏移的无线充电***，其特征在于：所述发射端耦合子模块(4)包括旁路功率开关(9)和耦合子线圈(10)；
所述旁路功率开关(9)与耦合子线圈(10)电连接；
所述旁路功率开关(9)用于控制耦合子线圈(10)的使用和移除，所述耦合子线圈(10)用于耦合，使发射端耦合子模块(4)能够向水底机器人接收端(5)发射能量，所述发射端耦合子模块(4)不需要工作时使旁路功率开关(9)短路，移除旁路功率开关(9)对应位置的耦合子线圈(10)，该发射端耦合子模块(4)结束工作。
4.根据权利要求2所述的一种水底抗偏移的无线充电***，其特征在于：所述发射端探测模块(6)包括探测线圈矩阵分析模块(7)和子探测模块(8)；
所述探测线圈矩阵分析模块(7)和子探测模块(8)电连接；
所述发射端探测模块(6)用于检测在充电过程中发射能量覆盖水底机器人接收端(5)的发射端耦合子模块(4)的具***置，如果能量没有覆盖水底机器人接收端(5)，则将当前对应位置的发射端耦合子模块(4)的能量直接传输给对应的子探测模块(8)，所述探测线圈矩阵分析模块(7)用于汇总子探测模块(8)的信息，并将汇总的信息以矩阵的形式发送给发射线圈矩阵控制模块(1)，所述子探测模块(8)的信息包括当前位置对应的发射端耦合子模块(4)的位置信息和状态信息，所述状态信息为发射端耦合子模块(4)是否将能量传输给水底机器人接收端(5)，所述子探测模块(8)用于判断当前位置对应的发射端耦合子模块(4)是否将能量传输给水底机器人接收端(5)，所述当前位置对应的发射端耦合子模块(4)的电压大于设定值则判断当前位置对应的发射端耦合子模块(4)未将能量传输给水底机器人接收端(5)，所述当前位置对应的发射端耦合子模块(4)的电压小于等于设定值时则判断当前位置对应的发射端耦合子模块(4)将能量传输给水底机器人接收端(5)。
5.根据权利要求4所述的一种水底抗偏移的无线充电***，其特征在于：所述子探测模块(8)包括探测子线圈(11)和电压检测模块(12)；
所述探测子线圈(11)和电压检测模块(12)电连接；
所述探测子线圈(11)可以耦合到感应电压，所述电压检测模块(12)用于判断电压阈值，所述电压检测模块(12)检测的发射端耦合子模块(4)的电压值大于设定值，则判定当前位置对应的发射端耦合子模块(4)未将能量传输给水底机器人接收端(5)，所述电压检测模块(12)检测的发射端耦合子模块(4)的电压值小于等于设定值，则判定当前位置对应的发射端耦合子模块(4)为水底机器人接收端(5)传输了能量。
6.根据权利要求5所述的一种水底抗偏移的无线充电***，其特征在于：所述电压检测模块(12)将当前发射端耦合子模块(4)对应的位置信息和状态信息传输给探测线圈矩阵分析模块(7)汇总。
7.根据权利要求1所述的一种水底抗偏移的无线充电***，其特征在于：所述发射端耦合模块(3)还包括若干个发射端耦合子模块(4)，若干个发射端耦合子模块(4)之间电连接，所述发射端耦合子模块(4)向水底机器人接收端(5)发射能量。
8.根据权利要求7所述的一种水底抗偏移的无线充电***，其特征在于：所述发射端耦合子模块(4)包括一个旁路功率开关(9)和一个耦合子线圈(10)，旁路功率开关(9)和耦合子线圈(10)电连接，所述旁路功率开关(9)用于控制耦合子线圈(10)的使用和移除，所述耦合子线圈(10)用于耦合，使发射端耦合子模块(4)能够向水底机器人接收端(5)发射能量。
9.根据权利要求4所述的一种水底抗偏移的无线充电***，其特征在于：所述发射端探测检测模块(6)还包括若干个子探测模块(8)，若干个子探测模块(8)之间电连接，所述子探测模块(8)用于判断当前位置对应的发射端耦合子模块(4)是否将能量传输给水底机器人接收端(5)，所述当前位置对应的发射端耦合子模块(4)的电压大于设定值则判断当前位置对应的发射端耦合子模块(4)未将能量传输给水底机器人接收端(5)，所述当前位置对应的发射端耦合子模块(4)的电压小于等于设定值时则判断当前位置对应的发射端耦合子模块(4)将能量传输给水底机器人接收端(5)。
10.根据权利要求9所述的一种水底抗偏移的无线充电***，其特征在于：所述子探测模块(8)包括一个探测子线圈(11)和一个电压检测模块(12)，探测子线圈(11)和电压检测模块(12)电连接，所述探测子线圈(11)可以耦合到感应电压，所述电压检测模块(12)用于判断电压阈值，所述电压检测模块(12)检测的发射端耦合子模块(4)的电压值大于设定值，则判定当前位置对应的发射端耦合子模块(4)未将能量传输给水底机器人接收端(5)，所述电压检测模块(12)检测的发射端耦合子模块(4)的电压值小于等于设定值，则判定当前位置对应的发射端耦合子模块(4)给水底机器人接收端(5)传输了能量。
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