李聃 (中国山东省青岛市崂山区高科园海尔路1号海尔工业园, Shandong 3, 266103, CN)
BAI, Bing (Haier Industrial Park, No.1 Haier Road Hi-tech Zone, Laoshan Distric, Qingdao Shandong 3, 266103, CN)
白冰 (中国山东省青岛市崂山区高科园海尔路1号海尔工业园, Shandong 3, 266103, CN)
海尔集团公司 (中国山东省青岛市崂山区高科园海尔路1号海尔工业园, Shandong 3, 266103, CN)
QING DAO HAIER ELECTRONIC CO., LTD. (Haier Industrial Park, No.1 Haier Road Hi-tech Zone, Laoshan Distric, Qingdao Shandong 3, 266103, CN)
青岛海尔电子有限公司 (中国山东省青岛市崂山区高科园海尔路1号海尔工业园, Shandong 3, 266103, CN)
LI, Dan (Haier Industrial Park, No.1 Haier Road Hi-tech Zone, Laoshan Distric, Qingdao Shandong 3, 266103, CN)
李聃 (中国山东省青岛市崂山区高科园海尔路1号海尔工业园, Shandong 3, 266103, CN)
| 权 利 要 求 书 1、一种无线供电系统的自适应调整方法， 该无线供电系统包括电力发射 单元， 该电力发射单元包括供电电源、 振荡电路、 控制电路及发射线圈， 该 振荡电路产生具有一主振频率的频率信号， 该发射线圈与一电力接收单元的 接收线圈进行感应产生电能， 该自适应调整方法包括： 检测该电力发射单元的工况， 并根据检测到的工况判断该电力发射单元 是否符合该无线供电系统正常工作的条件； 及 依据上述判断结果决定是否调整该振荡电路的主振频率以使振荡电路的 主振频率位于该发射线圈和该接收线圈的谐振频率之间。 2、根据权利要求 1所述的无线供电系统的自适应调整方法，其特征在于： 检测该电力发射单元的工况， 并根据检测到的工况判断该电力发射单元是否 符合该无线供电系统正常工作的条件的步骤包括： 步骤 A: 检测该发射线圈中的当前电流大小； 步骤 B: 判断该发射线圈中的该当前电流是否处于该无线供电系统正常 工作时该发射线圈的正常工作电流范围内。 3、根据权利要求 2所述的无线供电系统的自适应调整方法，其特征在于： 依据上述判断结果决定是否调整该振荡电路的主振频率以使该振荡电路的主 振频率位于该发射线圈和该接收线圈的谐振频率之间的步骤包括： 步骤 C: 依据上述步骤 B的判断结果而决定是否调整一振荡电路的主振 频率以使该发射线圈中的该当前电流处于其正常工作电流范围内。 4、根据权利要求 3所述的无线供电系统的自适应调整方法，其特征在于： 该发射线圈的正常工作电流范围介于一允许最小电流值与一允许最大电流值 之间。 5、根据权利要求 3所述的无线供电系统的自适应调整方法，其特征在于： 步骤 B包括： 步骤 B1： 判断该发射线圈中的该当前电流是否大于其正常工作电流范围 中的该允许最小电流值并小于该允许最大电流值； 步骤 B2: 当上述判断结果为是时， 则确定该发射线圈中的该当前电流处 于其正常工作电流范围内； 反之， 则确定该发射线圈中的该当前电流非处于 其正常工作电流范围内。 6、根据权利要求 5所述的无线供电系统的自适应调整方法，其特征在于： 步骤 C中， 若需要调整该振荡电路的该主振频率以使该发射线圈中的该当前 电流处于其正常工作电流范围内， 该步骤进一步包括： 步骤 C1 : 使该振荡电路的该主振频率增大一个固定频率变量； 步骤 C2: 检测此时该发射线圈中的电流， 并将此电流作为正调整电流； 步骤 C3： 判断该正调整电流是否大于调整主振频率前的该发射线圈中的 该当前电 ; 步骤 C4: 当上述判断结果为是时， 以该正调整电流作为该发射线圈中的 该当前电流， 返回步骤 B; 反之， 则使该振荡电路中此时的该主振频率减小 两个该固定频率变量， 检测此时该发射线圈中的电流， 并将此电流作为负调 整电流， 并以该负调整电流作为该发射线圈中的该当前电流， 返回步骤8。 7、根据权利要求 5所述的无线供电系统的自适应调整方法，其特征在于： 在执行步骤 B之前进一步包括： 步骤 D1：判断该发射线圈中的该当前电流是否超过该发射线圈的正常工 作电流范围的该允许最大电流值； 步骤 D2: 当上述判断结果为是时， 则发出警告或者自动关闭该无线供电 系统； 反之， 则执行步骤 B。 8、一种无线供电系统的自适应调整方法， 该无线供电系统包括电力发射 单元和电力接收单元， 该电力发射单元包括振荡电路及发射线圈， 该振荡电 路产生具有一主振频率的频率信号， 该电力接收单元包括一接收线圈， 该发 射线圈和接收线圈感应产生一电能， 该自适应调整方法包括： 步骤 E: 检测电力发射单元的工况变化值； 及 步骤 F: 根据电力发射单元的工况的变化值控制主振频率的调整， 使主 振频率始终与变化后的电力发射单元和接收单元线圈的谐振频率接近。 9、根据权利要求 8所述的无线供电系统的自适应调整方法，其特征在于： 步骤 E包括： 检测该发射线圈中的当前电流大小。 10、 根据权利要求 9所述的无线供电系统的自适应调整方法， 其特征在 于： 该发射线圈的正常工作电流范围介于一允许最小电流值与一允许最大电 流值之间。 11、根据权利要求 10所述的无线供电系统的自适应调整方法， 其特征在 于： 步骤 F包括： 步骤 F1： 判断该发射线圈中的该当前电流是否大于其正常工作电流范围 中的该允许最小电流值并小于该允许最大电流值； 步骤 F2: 当上述判断结果为是时， 则确定该发射线圈中的该当前电流处 于其正常工作电流范围内， 返回步骤 E; 步骤 F3: 反之， 当上述判断结果为否时， 则确定该发射线圈中的该当前 电流处于非正常工作电流范围内， 调整该振荡电路的该主振频率以使该发射 线圈中的该当前电流处于其正常工作电流范围内。 12、根据权利要求 11所述的无线供电系统的自适应调整方法， 其特征在 于： 步骤 F3包括： 步骤 F31： 使该振荡电路的该主振频率增大一个固定频率变量； 步骤 F32: 检测此时该发射线圈中的电流， 并将此电流作为正调整电流； 步骤 F33 : 判断该正调整电流是否大于调整主振频率前的该发射线圈中 的该当前电；克； 步骤 F34: 当上述判断结果为是时， 以该正调整电流作为该发射线圈中 的该当前电流， 返回步骤 E; 反之， 当上述判断结果为否时， 则使该振荡电 路中此时的该主振频率减小两个该固定频率变量， 检测此时该发射线圈中的 电流， 并将此电流作为负调整电流， 并以该负调整电流作为该发射线圈中的 该当前电流， 返回步骤£。 13、根据权利要求 10所述的无线供电系统的自适应调整方法， 其特征在 于： 在执行步骤 F之前进一步包括： 步骤 Gl：判断该发射线圈中的该当前电流是否超过该发射线圈的正常工 作电流范围的该允许最大电流值； 步骤 G2: 当上述判断结果为是时， 则发出警告或者自动关闭该无线供电 系统； 反之， 则执行步骤 E。 14、 一种具有自适应调整功能的无线供电系统， 其包含： 一电力发射单元； 其包括供电电源、 振荡电路、 控制电路及发射线圈， 该振荡电路产生具有一主振频率的频率信号， 发射线圈与一电力接收单元的 接收线圈感应产生电能； 该控制电路检测该电力发射单元的工况， 并根据检测到的工况判断该电 力发射单元是否符合该无线供电系统正常工作的条件； 控制电路依据上述判断结果决定是否调整该振荡电路的主振频率以使该 电力发射单元的工况正常。 15、根据权利要求 14所述的具有自适应调整功能的无线供电系统， 其特 征在于： 该供电电源， 用于将交流市电转换成所需要的直流电压； 该振荡电 路与供电电源及控制电路电性连接， 用于产生一主振频率； 该控制电路电连 接至该振荡电路以调整该振荡电路的该主振频率； 该发射线圈， 依据该振荡 电路的该主振频率而产生一振荡频率以发射电能。 16、根据权利要求 15所述的具有自适应调整功能的无线供电系统， 其特 征在于： 该控制电路包括： 一电流检测电路， 用以检测该发射线圈中的当前电流； 一判断电路， 用以判断该发射线圈中的该当前电流是否处于该无线供电 系统正常工作时该发射线圈的正常工作电流范围内； 以及 一处理器， 电连接该判断电路及该振荡电路以依据上述判断结果而决定 是否调整该振荡电路的该主振频率以使该发射线圈中的该当前电流处于其正 常工作电流范围内。 |
本发明涉及一种无线供电技术， 且特别是涉及一种无线供电系统的自适 应调整方法以及相应的无线供电系统。
背景技术
无线技术长期以来仍停留在信息应用领域， 如信号的无线传输， 而其电 力传输特性并未获得应有的发展。 所以人们日常使用的电子装置都必须配置 专用的电源适配器以电连接至交流市电或者配 置电池以提供电能至电子装 置。 但是， 现有的电源适配器需要利用电源线与电子装置 相互电连接， 而由 于电源线的限制， 使得电子装置在移动时极为不便。 随着科技的发展， 无线 供电技术已经开发出来， 其利用无线方式来传输电能至电子装置。 请参阅图
1 , 其绘示为一种现有的无线供电系统的示意图。 如图 1所示， 现有的无线供 电系统 100包括电力发射单元 110 以及电力接收单元 120, 其中电力发射单 元 110—般包括供电电源 111、控制电路 112、振荡电路 113以及发射线圈 114; 而电力接收单元 120—般包括接收线圈 121 以及整流滤波电路 122。 其中， 电力发射单元中 110的供电电源 111用于将交流市电转换成电力发射单元 110 中的各电路 (例如控制电路 112及振荡电路 113)所需要的直流电压，振荡电路 113用于产生一频率信号， 控制电路 112电连接振荡电路 113以控制振荡电 路 113所产生频率信号的主振频率 fO, 而发射线圈 114依据频率信号的主振 频率 fO而产生一谐振频率 fl从而输出电力。电力接收单元 120中的接收线圈 121与发射线圈 114电磁耦合以接收电力发射单元 110所输出的电力而产生 具有一定谐振频率 G的交流电压， 而整流滤波电路 122用以将此交流电压转 换为直流电压。
但是， 为了使无线供电系统 100能够稳定地进行正常工作， 控制振荡电 路 113所产生频率信号的主振频率 fO, 发射线圈 114的谐振频率 fl及接收线 圈 121的谐振频率 £2三者在理想状态下应该是相等的， 即 f0=fl=f2, 以使发 射线圈 114与接收线圈 121能够进行深度地电磁耦合， 从而在电力接收单元 120 产生电能， 完成无线供电。 但实际上， 由于受到物理特性、 使用环境及 电器元件质量等因素的影响， 发射线圈 114与接收线圈 121的谐振频率 fl与 f2fl、 £2会发生漂移， 使得发射线圈 114与接收线圈 121的谐振频率 fl与 £2 差异比较大、相互不匹配， 无法进行深度地电磁耦合， 因此无线供电系统 100 的输出功率不稳定， 也就无法进行正常工作。
发明内容
本发明提供一种无线供电系统的自适应调整方 法， 其能够自动地调整主 振频率， 使主振频率始终与电力发射单元和电力接收单 元线圈的谐振频率接 近， 使系统维持稳定的功率输出， 达到系统的相对稳定。
本发明还提供一种具有自适应调整功能的无线 供电系统， 其能够自动地 调整主振频率， 使主振频率始终与电力发射单元和电力接收单 元线圈的谐振 频率接近， 使系统维持稳定的功率输出， 达到系统的相对稳定。
为达上述优点， 本发明提供一种无线供电系统的自适应调整方 法， 该无 线供电系统包括电力发射单元， 该电力发射单元包括供电电源、 振荡电路、 控制电路及发射线圈， 该振荡电路产生具有一主振频率的频率信号， 该发射 线圈与一电力接收单元的接收线圈进行感应产 生电能， 该自适应调整方法包 括： 检测该电力发射单元的工况， 并根据检测到的工况判断该电力发射单元 是否符合该无线供电系统正常工作的条件； 及依据上述判断结果决定是否调 整该振荡电路的主振频率以使振荡电路的主振 频率位于该发射线圈和该接收 线圈的谐振频率之间。
优选地， 上述检测该电力发射单元的工况， 并根据检测到的工况判断该 电力发射单元是否符合该无线供电系统正常工 作的条件的步骤包括： 步骤 A: 检测该发射线圈中的当前电流大小； 步骤 B: 判断该发射线圈中的该当前电 流是否处于该无线供电系统正常工作时该发射 线圈的正常工作电流范围内。
优选地， 依据上述判断结果决定是否调整该振荡电路的 主振频率以使该 振荡电路的主振频率位于该发射线圈和该接收 线圈的谐振频率之间的步骤包 括： 步骤 C: 依据上述步骤 B的判断结果而决定是否调整一振荡电路的主 频率以使该发射线圈中的该当前电流处于其正 常工作电流范围内。 优选地， 该发射线圈的正常工作电流范围介于一允许最 小电流值与一允 许最大电流值之间。
优选地， 步骤 Β包括： 步骤 B1 : 判断该发射线圈中的该当前电流是否大 于其正常工作电流范围中的该允许最小电流值 并小于该允许最大电流值； 及 步骤 Β2: 当上述判断结果为是时， 则确定该发射线圈中的该当前电流处于其 正常工作电流范围内； 反之， 则确定该发射线圈中的该当前电流非处于其正 常工作电流范围内。
优选地， 在步骤 C中， 若需要调整该振荡电路的该主振频率以使该发 射 线圈中的该当前电流处于其正常工作电流范围 内， 该步骤进一步包括： 步骤 C1 : 使该振荡电路的该主振频率增大一个固定频率 变量； 步骤 C2: 检测此时 该发射线圈中的电流， 并将此电流作为正调整电流； 步骤 C3: 判断该正调整 电流是否大于调整主振频率前的该发射线圈中 的该当前电流； 及步骤 C4: 当 上述判断结果为是时， 以该正调整电流作为该发射线圈中的该当前电 流， 返 回步骤 Β; 反之， 则使该振荡电路中此时的该主振频率减小两个 该固定频率 变量， 检测此时该发射线圈中的电流， 并将此电流作为负调整电流， 并以该 负调整电流作为该发射线圈中的该当前电流， 返回步骤 Β。
优选地， 在执行步骤 Β之前进一步包括： 步骤 D1 : 判断该发射线圈中的 该当前电流是否超过该发射线圈的正常工作电 流范围的该允许最大电流值； 及步骤 D2: 当上述判断结果为是时， 则发出警告或者自动关闭该无线供电系 统； 反之， 则执行步骤 Β。
本发明还提供一种无线供电系统的自适应调整 方法， 该无线供电系统包 括电力发射单元和电力接收单元，该电力发射 单元包括振荡电路及发射线圈 , 该振荡电路产生具有一主振频率的频率信号， 该电力接收单元包括一接收线 圈， 该发射线圈和接收线圈感应产生一电能， 该自适应调整方法包括： 步骤 Ε: 检测电力发射单元的工况变化值； 及步骤 F: 根据电力发射单元的工况的 变化值控制主振频率的调整， 使主振频率始终与变化后的电力发射单元和接 收单元线圈的谐振频率接近， 使系统维持稳定的功率输出。 本发明另提供一 种具有自适应调整功能的无线供电系统包含： 电力发射单元及电力接收单元。 该电力发射单元包括供电电源、 振荡电路、 控制电路及发射线圈。 其中该供 电电源用于将交流市电转换成各电流所需要的 直流电压； 该振荡电路用于产 生具有一主振频率的频率信号； 该控制电路电连接至该振荡电路以调整该振 荡电路的该主振频率； 而该发射线圈依据该振荡电路的该主振频率而 产生一 振荡频率以发射电能。 该电力接收单元用以接收该电力发射单元所发 射的电 能。 其中， 该控制电路包括电流检测电路、 判断电路及处理器。 该电流检测 电路用以检测该发射线圈中的当前电流； 该判断电路用以判断该发射线圈中 的该当前电流是否处于该无线供电系统正常工 作时该发射线圈的正常工作电 流范围内； 而该处理器电连接该判断电路及该振荡电路以 依据上述判断结果 而决定是否调整该振荡电路的该主振频率以使 该发射线圈中的该当前电流处 于其正常工作电流范围内。
本发明的无线供电系统的自适应调整方法及具 有自适应调整功能的无线 供电系统， 可以自动调整主振频率， 使主振频率始终与发射线圈与接收线圈 的谐振频率接近， 使系统维持稳定的功率输出， 保证了无线供电系统能够一 直稳定地进行正常的工作。
上述说明仅是本发明技术方案的概述， 为了能够更清楚了解本发明的技 术手段， 而可依照说明书的内容予以实施， 并且为了让本发明的上述和其它 目的、 特征和优点能够更明显易懂， 以下特举实施例， 并配合附图， 详细说 明如下。 附图概述
图 1是一种现有的无线供电系统的示意图。
图 2是本发明一实施例所揭示的具有自适应调整 能的无线供电系统的 示意图。
图 3是本发明一实施例所揭示的无线供电系统的 适应调整方法的示意 图。
本发明的较佳实施方式 以下结合附图及较佳实施例， 对依据本发明提出的立体显示装置的具体实施 方式、 结构、 特征及功效， 详细说明如后。
请参阅图 2 , 其绘示为本发明一实施例所揭示的具有自适应 调整功能的 无线供电系统的示意图。 如图 2所示， 无线供电系统 200与图 1所示的无线 供电系统 100相似， 其也包括电力发射单元 210 以及电力接收单元 220, 其 中电力发射单元 210包括供电电源 211、控制电路 212、 振荡电路 213以及发 射线圈 214; 而电力接收单元 220包括接收线圈 221以及整流滤波电路 222。 上述这些电子元件与图 1所示的电子元件相似， 在此不再赘述。
此外， 控制电路 212进一步包括电流检测电路 2121、 判断电路 2122 以 及处理器 2123。 其中， 电流检测电路 2121 电连接至该发射线圈 214以检测 发射线圈 214中的当前电流； 判断电路 2122电连接至该电流检测电路 2121 以判断发射线圈 214中的当前电流是否处于无线供电系统 200正常工作时发 射线圈 214的正常工作电流范围内； 而处理器 2123电连接判断电路 2122及 振荡电路 213以依据上述判断结果而决定是否调整振荡电 路 213的主振频率 fO以使该主振频率 fO位于发射线圈 214的谐振频率 fl与接收线圈 221的谐振 频率 £2之间， 使系统的输出功率保持稳定。
本发明的具有自适应调整功能的无线供电系统 100是利用流入发射线圈 214的电流来判断其谐振频率 fl是否匹配接收线圈 221的谐振频率 £2, 如果 不匹配，则利用调整振荡电路 213的主振频率 fO来使该主振频率 fO位于发射 线圈 214的谐振频率 fl和接收线圈 221的谐振频率 £2之间， ， 进而调整发射 线圈 214的输出功率， 同时也使主振频率 fO与发射线圈 214及接收线圈 221 的谐振频率 fl和 £2均保持相近，以使无线供电系统 100维持稳定的功率输出， 能够进行稳定、 正常的工作。
此外， 为了使两个线圈能够进行深度的电磁耦合， 需要定义一允许最小 电流值 Imin和允许最大电流值 Imax。 当线圈上的电流 I大于允许最小电流值 Imin且小于允许最大电流值 Imax时， 两个线圈的谐振频率是相互接近的， 无 线供电系统 200可以进行正常的工作， 可以稳定地进行电力传输。 换句话说， 线圈的正常工作电流范围是处于允许最小电流 值 Imin与允许最大电流值 Imax 之间， 线圈能够稳定地进行电力传输的谐振频率是处 于允许最小电流值 Imin 所对应的两个临界谐振频率之间。
本发明还提供一种无线供电系统的自适应调整 方法， 该方法是依据流入 发射线圈的电流大小， 来判断是否需要向振荡电路 213补偿频率变量。 通过 调整振荡电路 213的主振频率， 以维持流入发射线圈 214的电流在一个适当 的范围， 以满足工作需要。 也即， 检测并判断电力发射单元 210工况（电流、 电功率等） ， 控制主振频率的调整， 使主振频率始终与变化后的电力发射单 元 210和电力接收单元 220的线圈的谐振频率接近， 使系统维持稳定的功率 输出。
详而言之， 请参阅图 3 , 其绘示为本发明一实施例所揭示的无线供电系 统的自适应调整方法的示意图。 如图 3所示， 此方法包括利用电流检测电路 2121检测发射线圈 214中的当前电流 II。 然后， 判断电路 2122判断发射线 圈 214中的当前电流 II是否超过发射线圈正常工作电流范围中的允 最大电 流值 Imax。 由于线圈在进行电磁耦合时其电流不应该超过 允许最大电流值， 因此一旦上述判断结果为是时， 则代表无线供电系统 200处于一种危险的状 态中， 此时应当发出警报或者自动关闭无线供电系统 200。 当上述判断结果 为否时， 判断电路 2122继续判断发射线圈 214中的当前电流 II是否是处于 其正常工作电流范围内。
具体地， 判断电路 2122判断发射线圈 214中的当前电流 II是否是大于 其正常工作电流范围中的允许最小电流值 Imin; 当大于允许最小电流值 Imin 时， 即代表发射线圈 214中的当前电流 II处于其正常工作范围内， 无线供电 系统 200可稳定地进行工作。 反之， 当判断发射线圈 214中的当前电流 II小 于允许最小电流值 Imin时， 则代表当前电流 II处于非正常工作电流范围内， 此时， 处理器 2123输出一控制信号以调整振荡电路 213的主振频率 f0, 进而 调整发射线圈 214的当前电流 II处于其正常工作电流范围内。
首先， 使振荡电路 213的主振频率 f0增大一个固定频率变量 Af。 然后， 利用电流检测电路 2121检测此时发射线圈 214中的电流 (正调整电流 )12。再， 利用判断电路 2122判断此时的正调整电流 12是否大于发射发射线圈 214中 的当前电流 II。 当正调整电流 12大于当前电流 II时，则代表上述对振荡电路 213的主振频率 fO的调整方向是正确的， 此时， 可将该正调整电流 12作为发 射线圈 214的当前电流 II ,再继续判断此时的当前电流 II (即正调整电流 12 ) 是否处于正常工作电流范围内， 如果不在， 再继续进行调整。
反之， 当正调整电流 12小于当前电流 II时， 则代表上述对振荡电路 213 的主振频率 fO的调整方向是错误的， 然后将振荡电路 213此时的主振频率 fO 减小两个固定频率变量 (即反向调整 2 \f) , 并检测此时发射线圈 214中 的电流 (负调整电流 )13 , 并将该负调整电流 13作为发射线圈 214的当前电流 II , 然后再继续判断此时的当前电流 II (负调整电流 13 )是否处于正常工作 电流范围内， 如果不在， 再继续进行调整。 依次类推， 本发明就可以逐渐地 地将发射线圈 214的当前电流 II调整至正常的电流范围， 即允许最大电流值 Imax和允许最小电 ¾1值 Imin之间。
综上所述， 本发明的无线供电系统及其自适应调整方法， 可以自动调整 主振频率， 使主振频率始终位于发射线圈 214的谐振频率 fl与接收线圈 222 的谐振频率 £2之间， 使系统维持稳定的功率输出， 保证了无线供电系统能够 一直稳定地进行正常的工作。
以上所述， 仅是本发明的实施例而已， 并非对本发明作任何形式上的限 制， 虽然本发明已以实施例揭露如上， 然而并非用以限定本发明， 任何熟悉 本专业的技术人员， 在不脱离本发明技术方案范围内， 当可利用上述揭示的 技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等 效实施例， 但凡是未脱离本发 等同变化与修饰， 均仍属于本发明技术方案的范围内。
工业实用性
本发明的无线供电系统的自适应调整方法及具 有自适应调整功能的无线 供电系统， 可以自动调整主振频率， 使主振频率始终与发射线圈与接收线圈 的谐振频率接近， 使系统维持稳定的功率输出， 保证了无线供电系统能够一 直稳定地进行正常的工作。
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