[发明专利]一种无线电能与信号分时传输系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线电力传输技术领域和无线信号传输技术领域，具体涉及一种无线电能与信号分时传输系统。

背景技术

无线电能传输(WPT，Wireless Power Transfer)系统由于其安全、稳定、便利性等优点，被用在了越来越多的场合。但是在诸如电动汽车供电、生物植入设备的应用中，往往不仅需要能量的传输，还需要进行信号的传递。

现有的WPT系统能量与信号分时传输方法可以分为两大类：一是能量和信号通过同一个线圈进行传输，信号耦合到能量线圈上；二是能量和信号在分离的线圈进行传输，信号耦合到独立的线圈上。第一类方法具有体积小的优点，但其也具有信号处理回路复杂的缺点。第二类方法的信号处理相对容易，但是系统的体积相较于第一类方法比较大。

另外，对于植入式设备而言，体内往往接入的是电池负载。电池负载需要进行电压的恒定，传统的采用dc/dc变换器来控制电压存在设备体积较大的缺点，尤其是植入设备在体内的体积需要做的尽量小。

在进行信号传输时，体积较小的方案是将信号耦合到能量传输线圈上进行传递。但是这种方案下能量和信号传输的相互干扰比较大，尤其是大功率的能量传输对小功率的信号传输的干扰，所以在解调数据的时候，信号处理回路的设计往往比较复杂。

为了减小能量和信号的相互干扰，可以再添加一对信号线圈传输信号。但是这种方式下系统的体积相对较大，不利于应用在植入设备中。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种无线电能与信号分时传输系统。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种无线电能与信号分时传输系统，其包括能量传输原边和副边；在原边还设置有数据接收单元；在副边设置有由信号开关控制通断的数据发射单元以及控制副边输出电压通断的滞回开关；所述信号开关与滞回开关不能同时闭合且相互不影响对方控制线路的通断。

本发明采用滞回控制方式控制输出电压，在滞回控制开关断开的间隙传输信号，实现能量和信号传输时互不干扰，最大程度上减小了系统的设计复杂性。

本发明使用滞回控制方案进行负载端电压调节，当滞回控制开关断开的时候，能量传输被终止。在能量传输终止的间隙内进行信号的传输，可以满足能量和信号相互不干扰而且信号处理回路简单的优点，并且能量和信号都是通过一对线圈传输的，结构简化。

本发明的一种优选实施方式中，所述数据发射单元与整流桥并联，或者与副边谐振电路并联。本发明的数据发射单元结构设计多样化。

本发明的另一种优选实施方式中，所述数据发射单元包括串联的信号发射源、信号发射电容和信号开关。

本发明的数据发射单元通过信号开关控制实现信息的发送与停止，结构简单。

本发明的另一种优选实施方式中，还包括控制所述滞回开关通断的滞回控制器，所述滞回控制器的信号输入端与负载电池的电压检测输出端相连，所述滞回控制器的控制端与滞回开关的使能端相连。

本发明提出的能量和信号分时传输方案把副边恒压考虑了进来，使用滞回控制方法控制输出电压。滞回控制开关断开的时候，能量传输被终止。在这个间隙进行信号的传输，能量和信号两者互不干扰。

本发明的另一种优选实施方式中，所述信号开关由信号开关控制器或滞回控制器控制通断，可通过独立的控制器实现控制也可与智慧开关共用一个控制器，结构设计多样化。

本发明的另一种优选实施方式中，所述数据接收单元与原边谐振电感串联。保证信号的顺利接收。

本发明的另一种优选实施方式中，所述数据接收单元结构包括接收信号依次传输通过的带通滤波器、运算放大器和数据解调器。保证信号接收的准确性。

本发明的另一种优选实施方式中，所述数据接收单元结构包括并联的接收电感、接收电容。通过简单的结构实现信号成功接收。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1本发明一种优选实施方式中采用滞回控制的无线电能传输系统；

图2是滞回控制的典型波形图；

图3是本发明一种优选实施方式中能量与信号分时传输电路图；