[發(fā)明專利]基于共享通道的能量信號并行傳輸系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510361920.0
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN105024738B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫躍;王智慧;葉兆虹;唐春森;閆鵬旭
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學
• 主分類號: H04B5/00
• 分類號: H04B5/00;H02J50/12
• 代理公司: 重慶為信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)50216
• 代理人: 陳千

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及感應耦合電能傳輸技術(shù)，尤其涉及一種基于共享通道的能量信號并行傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)

感應耦合電能傳輸(IPT)技術(shù)是一種借助耦合磁場，實現(xiàn)電能非接觸式傳輸?shù)男滦碗娔芙尤爰夹g(shù)。因為能量的發(fā)射端同能量的接收端沒有直接的物理接觸，克服了傳統(tǒng)電能傳輸?shù)姆N種缺陷,使得電能的傳輸過程具有安全、可靠及靈活性強的特點，受到了越來越多的關(guān)注。目前已經(jīng)在電動汽車、生物醫(yī)電、家用電器、機器人等領(lǐng)域取得了實際的應用與成功。

傳統(tǒng)的IPT技術(shù)主要集中在對系統(tǒng)的能量傳輸?shù)燃墶⑿省㈦娐吠負湟约榜詈辖Y(jié)構(gòu)等方面的優(yōu)化設(shè)計。隨著多能量發(fā)送端、拾取端，能量雙向傳輸?shù)葢眯枨蟮某霈F(xiàn)，需要根據(jù)能量發(fā)送端及能量接收端的運行狀態(tài)，進行實時控制；同時，針對傳感網(wǎng)絡(luò)的應用，還需要實現(xiàn)傳感器的檢測信號的傳遞，這就需要整個IPT系統(tǒng)具有與能量傳輸系統(tǒng)并行的信號傳輸系統(tǒng)。如何實現(xiàn)IPT系統(tǒng)能量發(fā)送端和接收端間的穩(wěn)定、可靠、簡便的信號傳遞也成為實現(xiàn)IPT技術(shù)應用推廣所亟待解決的問題。

目前，針對IPT系統(tǒng)的能量發(fā)送端和接收端的通信問題，廣泛使用是通過新增信號傳輸線圈，實現(xiàn)能量和信號的并行傳輸。雖然一定程度上解決了能量發(fā)送端和接收端通信的需求，不過新增的通信接口增加了整個系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素，同時兩者之間的相互串擾問題影響了整個系統(tǒng)的性能及魯棒性。

有學者提出在能量傳輸回路中串接耦合變壓器，將高頻載波信號耦合到能量回路中，實現(xiàn)數(shù)字信號載波的傳輸。高頻信號載波的引入會在能量回路帶來諧波干擾，降低能量傳輸品質(zhì)，且由于系統(tǒng)能量傳輸回路諧振補償電路的存在，信號載波會被削弱難以順利通過。

中國專利201410016053.2也公開了一種基于多諧振技術(shù)的無線能量和信號同步傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)是為了解決現(xiàn)有的能量和信號的同步傳輸方法的傳輸能量受幅度調(diào)制的影響，不能獲得穩(wěn)定的功率輸出的問題。它具有多個諧振點的LC串并聯(lián)電路作為原/副邊諧振匹配電路，使得能量傳輸和通信分別使用不同的頻率，在實現(xiàn)能量和數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)耐瑫r，將二者的相互影響減至最低。但是該系統(tǒng)中的信號傳輸通道并聯(lián)在能量耦合機構(gòu)L和諧振電容C構(gòu)成的LC諧振補償電路外，傳輸?shù)男盘柋仨毥?jīng)過諧振電容，對信號的影響仍然比較嚴重，同時能量傳輸時，也會有一部分進入信號傳輸通道中，隨著系統(tǒng)能量傳輸功率的加大，信號提取線圈承受的電流變大，能量傳輸對信號解調(diào)的干擾增加，影響信號的解調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提出一種基于共享通道的能量信號并行傳輸系統(tǒng)，將信號加載和檢波回路與能量耦合結(jié)構(gòu)并聯(lián)，利用LC的帶通和帶阻特性阻斷信號載波進入能量傳輸回路，并阻斷能量傳輸進入信號傳輸通道，消除信號載波傳輸在能量回路的諧波干擾，降低了能量傳輸對信號傳輸?shù)挠绊懀诓挥绊懩芰總鬏數(shù)幕A(chǔ)上，實現(xiàn)信號的雙向傳輸。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案如下：

一種基于共享通道的能量信號并行傳輸系統(tǒng)，包括能量輸入裝置、原邊電能變換裝置、能量耦合機構(gòu)、副邊電能變換裝置以及負載，所述能量耦合機構(gòu)由發(fā)射線圈L_p和拾取線圈L_s構(gòu)成，在能量耦合機構(gòu)與原邊電能變換裝置之間設(shè)置有原邊諧振補償電路，其關(guān)鍵在于：在所述發(fā)射線圈L_p的兩端并聯(lián)有原邊信號傳輸通道，在所述拾取線圈L_s的兩端并聯(lián)有副邊信號傳輸通道，所述原邊信號傳輸通道由耦合變壓器T₁的一個繞組、調(diào)諧電容C₁以及耦合變壓器T₃的一個繞組串聯(lián)而成，所述耦合變壓器T₁作為原邊信號加載電路，其另一個繞組加載向副邊發(fā)送的信號，所述耦合變壓器T₃作為原邊信號拾取元件，其另一個繞組并聯(lián)檢波電容C₃后構(gòu)成原邊檢波電路，所述副邊信號傳輸通道由耦合變壓器T₂的一個繞組、調(diào)諧電容C₂以及耦合變壓器T₄的一個繞組串聯(lián)而成，所述耦合變壓器T₂作為副邊信號加載電路，其另一個繞組加載向原邊發(fā)送的信號，所述耦合變壓器T₄作為副邊信號拾取元件，其另一個繞組并聯(lián)檢波電容C₄后構(gòu)成副邊檢波電路，在所述原邊電能變換裝置與所述原邊信號加載電路之間的能量傳輸通道上串接有原邊高頻阻波電路，在所述副邊電能變換裝置與所述副邊信號加載電路之間的能量傳輸通道上串接有副邊高頻阻波電路。