[發明專利]一種無線充電系統及傳輸鏈路建立方法

在審

• 申請號: 201711097076.0
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN107887943A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 方穩;劉慶文;鄧浩;熊明亮;張清清;吳敖洲
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J50/30;H04W12/04;H04W12/06
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 宣慧蘭

技術領域

本發明涉及無線充電技術，尤其是涉及一種無線充電系統及傳輸鏈路建立方法。

背景技術

根據思科Visual Networking Index(VNI)報告，無線業務流量今后將以每年接近100％的幅度增長，在未來十年，無線數據流量將增長1000倍。隨之而來，無線通信和移動計算設備信息處理能力也將不斷增強，從而對移動設備的能量供給提出了越來越高的要求。以目前的智能手機為例，70％以上的體積和重量都被電池所占據，而且這個比例還在不斷升高。其次，供電也是物聯網和穿戴式設備的關鍵技術，特別是遠距離、移動地、持久地供電仍是極具挑戰性的問題。另外，虛擬/增強現實(Virtual/Augmented Reality，或VR/AR)正日漸走進人們的工作和生活，為頭戴式顯示設備供電也是VR/AR的瓶頸之一。因此，對移動通信設備的供電能力與用戶需求之間的矛盾已日益突出。

解決上述矛盾的方法：一是提升電池性能；二是利用無線充電技術。由于電池在容量、重量、安全等方面的局限性，電池資源可以挖掘的潛力已經有限。因為，增加電池容量或提升電池儲能密度，除了重量、成本、環保等考慮，更重要的是對安全的顧慮，例如，三星Note7手機電池爆炸事件，凸顯出提升電池容量和確保安全之間的矛盾。另一方面，無線充電可以為移動設備提供便捷、持久、安全的電能,從而免去了用戶隨時攜帶充電線及尋找充電插孔的麻煩，滿足了用戶隨時隨地充電的需求。為減少移動通信設備對電池的依賴，支持更高性能移動通信設備的設計開辟了新的空間。因此，無線充電是解決上述供需矛盾的重要方法。

無線充電的前提是提供能量的發送端和接收能量進行充電的接收端之間建立無線能量傳輸鏈路，通過該傳輸鏈路進行能量的傳輸，完成充電過程。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種無線充電系統及傳輸鏈路建立方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種無線充電系統傳輸鏈路建立方法，包括以下步驟：

S1、掃描：無線充電系統的接收端通過掃描的方式發現充電的發送端；

S2、鏈路認證：接收端向某個發送端發送鏈路認證請求，在無密鑰的情況下，發送端直接發送充電響應信號表明認證成功；在有密鑰的情況下，發送端對比其發送給接收端的明文內容和收到的接收端密文解密后的內容相符時，發送端發送充電響應信號表明認證成功；

S3、關聯：接收端向發送端發送關聯請求，發送端在滿足充電條件時響應關聯請求，建立關聯；

S4、建立能量傳輸鏈路：通過光在發送端和接收端的反射鏡之間的諧振腔中形成諧振，進行諧振光進行充電，諧振光能隨著接收端的移動自動對準接收端。

優選的，所述步驟S1中接收端通過被動掃描發現發送端，具體為：

發送端定時以廣播的形式發送充電信標信號，接收端時刻接收充電信標信號并將其暫存起來以供選擇。

優選的，所述步驟S1中接收端通過主動掃描發現發送端，具體為：

接收端向周圍發送充電請求信號，收到充電請求信號的發送端在符合充電標準的情況下響應該接收端。

優選的，所述接收端向周圍發送的充電請求信號中包含指定的發送端設備標識，收到充電請求信號的發送端只有與指定的發送端設備標識相同時，在符合充電標準的情況下響應接收端。

優選的，所述接收端以廣播的形式向周圍發送不包含指定的發送端設備標識的充電請求信號，廣播范圍內所有符合充電標準的發送端都響應該接收端。

優選的，所述接收端向周圍發送充電請求信號后，必須等待設定的最小等待時長，在最小等待時長內，接收端不得放棄等待響應以及變換指定發送端發送新的充電請求。

優選的，所述接收端向周圍發送充電請求信號后，在設定的最長等待時長內未收到充電響應信號時，表明在充電請求信號發送范圍內未發現符合充電標準的發送端。

優選的，所述充電標準包括請求充電功率、請求充電時間。

優選的，所述步驟S2中在有密鑰的情況下的密鑰為預共享密鑰。

優選的，所述步驟S2中在有密鑰的情況下，鏈路認證包括四次握手過程：

第一次握手：接收端向發送端發送充電認證請求信號；

第二次握手：發送端向接收端發送包含挑戰字符串明文的響應信號；

第三次握手：接收端對挑戰字符串用預共享密鑰進行加密后發送給發送端；