[發(fā)明專利]一種千瓦級(jí)無線電能傳輸方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210064461.6
• 申請(qǐng)日: 2012-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN102545399A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔玉龍;范好亮;劉會(huì)軍;楊利強(qiáng);陳瑞英;范建波;王銳;李賀遷;朱金華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 崔玉龍
• 主分類號(hào): H02J17/00
• 分類號(hào): H02J17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線電能傳輸領(lǐng)域，是一種中等距離的大功率無線電能傳輸方法，具體涉及一種千瓦級(jí)共振式無線電能傳輸方法，其可應(yīng)用于無線電車充電或者特殊需要無線電能的場(chǎng)合，可以實(shí)現(xiàn)中等距離范圍內(nèi)千瓦級(jí)功率電能的無線傳輸。

背景技術(shù)

當(dāng)前幾乎所有的千瓦級(jí)用電設(shè)備都在使用有形介質(zhì)(如：金屬導(dǎo)線、電線電纜)作為主要連接才能進(jìn)行電力能量傳輸，即使是短距離電力傳輸(如：機(jī)器人、電動(dòng)汽車)，也要經(jīng)過電源線連接，使得需要以電力作為動(dòng)力的電器設(shè)備，其使用受到各個(gè)充電站或有線電源的影響。如果使用無線電能傳輸技術(shù)及裝置，實(shí)現(xiàn)不受外物或周圍環(huán)境影響的有效電力傳輸，就可以通過無線的傳輸方式來達(dá)到電力的傳輸，那么在使用這些電器設(shè)備時(shí)，就更加方便。另外，在一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)所，如水下作業(yè)、醫(yī)用植入設(shè)備、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等不方便或不能使用導(dǎo)線供電的場(chǎng)合都具有非常實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

目前無線電能傳輸主要有三種方式：電磁感應(yīng)式，電磁共振式和電磁輻射式。電磁感應(yīng)式，一般采用帶磁芯的變壓器初級(jí)端和帶磁芯的變壓器次級(jí)端，通過兩個(gè)磁芯電磁場(chǎng)的緊耦合進(jìn)行電能傳遞，傳遞的電能能量等級(jí)高，電能傳輸距離短，在幾個(gè)厘米范圍內(nèi)；電磁共振式，通過采用初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的磁場(chǎng)松耦合進(jìn)行電能傳遞，傳輸距離一般在幾個(gè)厘米至幾十個(gè)厘米之間，屬于中等距離的電能傳輸，電能傳輸?shù)哪芰康燃?jí)較高；電磁輻射式，采用的頻率等級(jí)很高，通常為幾十MHz，傳輸?shù)木嚯x遠(yuǎn)，能達(dá)到米級(jí)，通常能夠傳遞幾十至幾百瓦的電能。

中國專利申請(qǐng)CN200610124129.9提供了一種感應(yīng)耦合式無線電能傳輸裝置，其包括能量發(fā)送器，無接觸變壓器和能量接收器，所述能量發(fā)送器包括整流濾波電路、高頻逆變電路和用于產(chǎn)生合適頻率和脈寬信號(hào)的控制電路，輸入的工頻市電首先經(jīng)整流濾波電路產(chǎn)生高壓直流供給高頻逆變電路，高頻逆變電路將電能轉(zhuǎn)換成高頻交流電輸出到無接觸變壓器初級(jí)端；無接觸變壓器的初、次級(jí)磁芯為彼此分隔，線圈分別繞制在對(duì)應(yīng)磁芯上；能量接收器包括補(bǔ)償電路、整流濾波電路和用于控制電流或電壓穩(wěn)定輸出的PWM控制電路，補(bǔ)償電路接收到無接觸變壓器次級(jí)端感應(yīng)耦合的能量后經(jīng)過整流濾波電路和PWM控制電路形成穩(wěn)定輸出。但其傳輸效果不佳。該專利中由于變壓器帶有磁芯，因此電能傳輸距離短，只能在幾厘米范圍內(nèi)傳輸電能，無法實(shí)現(xiàn)中等距離的電能傳輸。

中國專利申請(qǐng)CN200910166188.6提供了一種不需要直接電導(dǎo)接觸就可傳輸電能的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括初級(jí)單元、與所述初級(jí)單元分離的至少一個(gè)次級(jí)裝置、以及電能傳輸面，所述電能傳輸面被形成和設(shè)置為使得當(dāng)所述系統(tǒng)在使用中時(shí)，次級(jí)裝置可以被放置到在所述面上或靠近所述面以接收電能，其中：所述初級(jí)單元具有場(chǎng)生成裝置，布置在所述電能傳輸面處或平行于所述電能傳輸面，用于在所述面的電能傳輸區(qū)域之上生成電磁場(chǎng)；所述次級(jí)裝置或每個(gè)所述次級(jí)裝置包括至少一個(gè)電導(dǎo)體，當(dāng)所述次級(jí)裝置處于所述電能傳輸面上或靠近所述電能傳輸面時(shí)，所述場(chǎng)生成裝置生成的所述電磁場(chǎng)與所述至少一個(gè)電導(dǎo)體耦合，并感應(yīng)出電流，在所述導(dǎo)體中流動(dòng)；所述電能傳輸區(qū)域大于由所述次級(jí)裝置覆蓋的所述面的區(qū)域，所述場(chǎng)分布在所述電能傳輸區(qū)域上，使得當(dāng)將次級(jí)裝置以關(guān)于垂直于所述面的軸的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)方位放置在電能傳輸區(qū)域內(nèi)的任一位置的面上或沿通過所述電能傳輸區(qū)域內(nèi)的任何這樣的位置的所述面的法線放置在所述面附近時(shí)，該次級(jí)裝置能夠接收來自所述初級(jí)單元的電能；以及所述場(chǎng)生成裝置包括一個(gè)或多個(gè)傳導(dǎo)件，用于產(chǎn)生磁通量，并且還包括設(shè)置在基本上全部的所述電能傳輸區(qū)域處或之下的磁性材料，所述磁性材料用于與由所述傳導(dǎo)件產(chǎn)生的磁通量進(jìn)行耦合并將所述磁通量分布為平行于所述電能傳輸面，使得在所述面處或在距離所述面給定距離處且在可應(yīng)用于有關(guān)位置的預(yù)定工作方向上測(cè)量的所述電磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)在所述電能傳輸區(qū)域內(nèi)的基本上所有的所述位置上均具有基本均勻的大小。該專利結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，傳輸區(qū)域內(nèi)的電流小，傳輸?shù)碾娔苣芰康燃?jí)低，無法實(shí)現(xiàn)中等距離范圍內(nèi)大功率的電能傳輸。

此外，無線電能傳輸技術(shù)是一種非接觸式電能傳輸技術(shù)。根據(jù)電能傳輸理論，隨著科技進(jìn)步及社會(huì)需求，無線電能傳輸技術(shù)得到極大發(fā)展，共振式無線電能傳輸技術(shù)近年來越來越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，國內(nèi)外眾多學(xué)者都在研究這個(gè)課題。2006年美國麻省理工學(xué)院物理系助理教授Marin?Soljacic的研究小組，將相隔2.16米的一只60W燈泡點(diǎn)亮。該方案?jìng)鬏數(shù)木嚯x比較遠(yuǎn)，但是能量等級(jí)比較低。

為了更加便利于生產(chǎn)及現(xiàn)實(shí)生活的需要，亟需一種能夠承載大功率電能傳輸?shù)脑O(shè)備或方法。

發(fā)明內(nèi)容