專利名稱：單片機控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置及方法
技術領域：
本發明涉及非接觸電能傳輸系統；尤其涉及一種單片機控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置及方法。
背景技術：
非接觸的電能傳輸通常可以通過幾種途徑實現，其各自利用的原理有所不同。一種方式是利用電磁感應原理傳遞能量；第二種方式利用電磁波傳遞能量；第三種方式利用電磁共振。利用電磁共振的非接觸的電能傳輸往往存在原邊線圈表面磁場不均勻，且存在原邊線圈傳輸能量全開全閉而造成的能源浪費現象。
發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明的目的是提供一種單片機控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置及方法。一種單片機控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置，包括副邊接收裝置、原邊封裝裝置、電源、負載；原邊封裝裝置內設有原邊三層線圈陣列、AD電壓采樣電路、多選一選擇器、單片機控制電路、原邊發射線圈驅動電路；副邊接收裝置內設有副邊接收線圈、整流電路、電壓調整電路；原邊封裝裝置和電源相連，副邊接收裝置和原邊封裝裝置非接觸或疊加放置；所述的副邊接收裝置設在負載內或與負載相連。所述的裝置的電能傳輸方法，所述的原邊封裝裝置的AD電壓采樣電路對原邊三層線圈陣列上的各個原邊發射線圈的電壓信號進行采樣，將采樣結果輸入多選一選擇器，多選一選擇器每一時刻只傳送一個原邊發射線圈的電壓給單片機控制電路，單片機控制電路將采樣結果與設定電壓進行比較，若副邊接收線圈不在原邊發射線圈的感應范圍內，采樣結果大于設定電壓，則不通過所述的原邊發射線圈驅動電路驅動相應的原邊發射線圈；若副邊接收線圈在原邊發射線圈的感應范圍內，采樣結果小于設定電壓，則通過所述的原邊發射線圈驅動電路驅動相應的原邊發射線圈，副邊接收線圈將接收到電能輸出到負載。本發明的有益效果是將傳統的非接觸式電能傳輸裝置中的單個或單層的原邊發射線圈改進成了三層排布的原邊發射線圈陣列，使得原邊線圈上方的磁場更加的均勻；同時通過AD電壓采樣電路、多選一選擇器來對原邊三層線圈上的電壓進行采樣，通過單片機控制電路對采樣結果與設定值進行比較，來選擇性導通原邊三層線圈陣列中的線圈，使得能量傳輸更加高效。
圖1為單片機控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置的結構示意 圖2為單片機控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置的剖面示意 圖3為原邊發射線圈陣列三層排布的結構示意 圖4為實際測得原邊發射線圈空載時線圈電壓和有載時線圈電壓電壓的曲線圖； 圖5為本發明的一個示例性實施方式的非接觸式電能傳輸示意圖；圖6為本發明的一個示例性實施方式的非接觸電能傳輸的流程圖；圖7為本發明的一個示例性原邊三層線圈導通示意圖。
具體實施例方式下面將參照附圖詳細描述本發明的優選實施方式。描述之前，應該理解本說明書和所附權利要求中使用的術語不應該被解釋為限于一般的字典的意義，而應該在允許發明人為進行最佳解釋而適當定義術語的原則下，根據與本發明的技術方面相應的含義和概念來進行解釋。因此，這里提出的描述僅是出于示例目的的優選實施例，并不是要限制本發明的范圍，所以應該理解，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下可以對其作出其他等同或變型。一種單片機控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置，包括副邊接收裝置、原邊封裝裝置、電源、負載；原邊封裝裝置內設有原邊三層線圈陣列、AD電壓采樣電路、多選一選擇器、單片機控制電路、原邊發射線圈驅動電路；副邊接收裝置內設有副邊接收線圈、整流電路、電壓調整電路；原邊封裝裝置和電源相連，副邊接收裝置和原邊封裝裝置非接觸或疊加放置；所述的副邊接收裝置設在負載內或與負載相連。所述的裝置的電能傳輸方法，所述的原邊封裝裝置的AD電壓采樣電路對原邊三層線圈陣列上的各個原邊發射線圈的電壓信號進行采樣，將采樣結果輸入多選一選擇器，多選一選擇器每一時刻只傳送一個原邊發射線圈的電壓給單片機控制電路，單片機控制電路將采樣結果與設定電壓進行比較，若副邊接收線圈不在原邊發射線圈的感應范圍內，采樣結果大于設定電壓，則不通過所述的原邊發射線圈驅動電路驅動相應的原邊發射線圈；若副邊接收線圈在原邊發射線圈的感應范圍內，采樣結果小于設定電壓，則通過所述的原邊發射線圈驅動電路驅動相應的原邊發射線圈，副邊接收線圈將接收到電能輸出到負載。圖1是單片機控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置的結構示意圖。如圖中所描述的，非接觸電能傳輸系統包括外部電源3用于給原邊電路提供能量，和原邊封裝裝置2，內部有原邊發射線圈驅動電路、AD電壓采樣電路、多選一選擇器和單片機控制電路等，和副邊接收裝置1，內部有副邊整流電路和電壓調整電路等，同時副邊接收裝置中有接受線圈4，副邊接收裝置是直接安裝在用電裝置內部，以保證副邊接收線圈以非接觸從原邊發射線圈處接收到能量，供負載使用。圖2為單片機控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置的剖面示意圖。圖中所示原邊三層線圈陣列5為三層。圖3為原邊三層線圈陣列三層排布的結構示意圖。在一層原邊發射線圈陣列的基礎上，將第二層原邊發射線圈陣列疊放在第一層原邊發射線圈陣列上，使得第二層原邊發射線圈陣列的磁場最強區域與第一層原邊發射線圈陣列的磁場最弱區域重合，再在兩層原邊發射線圈陣列的基礎上，再疊放第三層原邊發射線圈陣列，使得第三層原邊發射線圈陣列的磁場最強區域與第一、二層原邊發射線圈陣列疊加的磁場最弱區域重合，這樣就使得，三層的原邊發射線圈上方的磁場分布比一層、兩層的原邊發射線圈上方的磁場分布更加的均勻。圖4為實際測得原邊發射線圈空載時線圈電壓和有載時線圈電壓電壓的曲線圖。通過實際測得的曲線可知，當原邊發射線圈有對應的副邊接受線圈時，原邊發射線圈上的電壓比原邊發射線圈沒有相對應的副邊接受線圈時小。所以，可以通過AD采樣電路采樣對電壓信號進行采樣，然后將采樣結果通過多選一選擇器分時送入單片機，單片機控制電路對采樣的結果進行分析，當電壓小于臨界值時，判斷為原邊發射線圈有對應的負載，則單片機輸出相應的信號給驅動使其驅動相應的原邊發射線圈。使其導通。反之，則發出信號不驅動原邊的發射線圈。圖5為本發明的一個示例性實施方式的非接觸式電能傳輸示意圖。首先，在剛開始上電時，通過單片機驅動所有原邊發射線圈，接著通過AD采樣電路采樣分別對原邊發射線圈上的電壓信號進行米樣，然后將米樣結果輸入多選一選擇器，多選一選擇器每一時刻只傳送一個原邊發射線圈的電壓給單片機控制電路，單片機將原邊發射線圈上的電壓與設定電壓比較，弱若大于設定電壓，則不驅動相應的原邊發射線圈，若小于設定電壓，驅動相應的原邊發射線圈。同時，可以實時的對原邊三層線圈上的電壓進行監測，若發生變化，則重新與設定值比較，判斷是否開啟相應的原邊發射線圈的驅動電路。圖6為本發明的一個示例性原邊三層線圈導通示意圖。工作的過程為，通過AD采樣電路對原邊發射線圈上的電壓信號進行采樣，然后將采樣結果輸入多選一選擇器，多選一選擇器每一時刻只傳送一個原邊發射線圈的電壓給單片機控制電路，單片機將原邊發射線圈上的電壓與設定電壓比較，若大于設定電壓，則不驅動相應的原邊發射線圈，若小于設定電壓，驅動相應的原邊發射線圈。如無變化，則繼續進行監視。圖7為本發明的一個示例性原邊三層線圈導通示意圖。當副邊接收線圈5在原邊三層線圈陣列4的如圖7所示的位置時，單片機控制電路會選擇性導通如圖中陰影所涉及的原邊發射線圈，使得只有感應到副邊接收線圈的原邊發射線圈才被導通，使得能量更加高效的利用。
權利要求
1.單片機控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置，其特征在于它包括副邊接收裝置(I)、原邊封裝裝置(2)、電源(3)、負載；原邊封裝裝置(2)內設有原邊三層線圈陣列(5)、AD電壓采樣電路、多選一選擇器、單片機控制電路、原邊發射線圈驅動電路；副邊接收裝置(I)內設有副邊接收線圈(4)、整流電路、電壓調整電路；原邊封裝裝置(2)和電源(3)相連，副邊接收裝置(I)和原邊封裝裝置(2)非接觸或疊加放置；所述的副邊接收裝置(I)設在負載內或與負載相連。
2.一種如權利要求1所述的裝置的電能傳輸方法，其特征在于，所述的原邊封裝裝置(2)的AD電壓采樣電路對原邊三層線圈陣列(5)上的各個原邊發射線圈的電壓信號進行米樣，將米樣結果輸入多選一選擇器，多選一選擇器每一時刻只傳送一個原邊發射線圈的電壓給單片機控制電路，單片機控制電路將采樣結果與設定電壓進行比較，若副邊接收線圈(4)不在原邊發射線圈的感應范圍內，采樣結果大于設定電壓，則不通過所述的原邊發射線圈驅動電路驅動相應的原邊發射線圈；若副邊接收線圈(4)在原邊發射線圈的感應范圍內，采樣結果小于設定電壓，則通過所述的原邊發射線圈驅動電路驅動相應的原邊發射線圈，副邊接收線圈(4)將接收到電能輸出到負載。
全文摘要
本發明公開了一種單片機控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置及方法。它包括副邊接收裝置、原邊封裝裝置、電源、負載；原邊封裝裝置內設有原邊三層線圈陣列、AD電壓采樣電路、多選一選擇器、單片機控制電路、原邊三層線圈驅動電路；副邊接收裝置內設有副邊接收線圈、整流電路、電壓調整電路；原邊封裝裝置和電源相連；所述的副邊接收裝置設在負載內或與負載相連。原邊發射線圈陣列采用三層的交疊結構，使得原邊發射線圈陣列上方產生的磁場均勻。單片機控制電路將采樣得到的原邊三層線圈電壓與設定電壓比較，選擇性導通有副邊接受線圈的原邊發射線圈，使得能量傳輸效率更高。
文檔編號H02J17/00GK103066708SQ201210537840
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月13日 優先權日2012年12月13日
發明者紀婧, 徐明輝, 韓路波, 馬皓, 章思亮 申請人:浙江大學