[發(fā)明專利]一種基于公共電感耦合實現(xiàn)高速通訊和無線能量傳輸?shù)南到y(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310533459.3
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN103595145A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳建德;趙崇文;杜進;何湘寧
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00;H04B1/40
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種基于公共電感耦合實現(xiàn)高速通訊和無線能量傳輸?shù)南到y(tǒng)，包括供電單元和受電單元；所述的供電單元包括功率輸送模塊和通訊信號接收模塊，所述的受電單元包括功率接收模塊和通訊信號發(fā)射模塊；所述的功率輸送模塊與功率接收模塊基于公共電感耦合；其特征在于：所述的功率輸送模塊與通訊信號接收模塊耦合連接，所述的功率接收模塊與通訊信號發(fā)射模塊耦合連接，且功率傳輸與通訊信號傳輸基于不同的傳輸頻率。

2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述的功率輸送模塊與通訊信號接收模塊以及功率接收模塊與通訊信號發(fā)射模塊均通過磁接口進行耦合，所述的磁接口為耦合電感，變壓器或空心耦合電感線圈。

3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：

所述的功率輸送模塊包括逆變電路和原邊諧振電路；所述的逆變電路用于將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能，進而通過原邊諧振電路將交流電能無線傳輸給受電單元；所述的功率接收模塊包括整流電路和副邊諧振電路；所述的整流電路通過副邊諧振電路無線接收供電單元傳輸?shù)慕涣麟娔埽M而將該交流電能轉(zhuǎn)化為直流電能；

所述的通訊信號發(fā)射模塊用于對受電單元的狀態(tài)信息進行調(diào)制，并將得到的調(diào)制信號通過副邊諧振電路無線發(fā)送給供電單元；所述的通訊信號接收模塊通過原邊諧振電路接收受電單元發(fā)送的調(diào)制信號，并對該調(diào)制信號進行解調(diào)；

所述的原邊諧振電路用于將逆變電路轉(zhuǎn)換得到的交流電能通過磁耦合諧振的方式無線傳輸給受電單元，此外原邊諧振電路還通過電感耦合的方式無線接收受電單元發(fā)送的調(diào)制信號；所述的副邊諧振電路用于將通訊信號發(fā)射模塊調(diào)制得到的調(diào)制信號通過電感耦合的方式無線發(fā)送給供電單元，此外副邊諧振電路還通過磁耦合諧振的方式無線接收供電單元輸送的交流電能。

4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的供電單元包括有原邊控制模塊，所述的原邊控制模塊用于控制功率輸送模塊和通訊信號接收模塊，且功率輸送模塊的控制和通訊信號接收模塊的控制在控制方式上是解耦的；

所述的受電單元包括有副邊控制模塊，所述的副邊控制模塊用于控制功率接收模塊和通訊信號發(fā)射模塊，且功率接收模塊的控制和通訊信號發(fā)射模塊的控制在控制方式上也是解耦的。

5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的通訊信號接收模塊包括接收選頻器和解調(diào)器，解調(diào)器的輸出端與原邊控制模塊相連，解調(diào)器的輸入端與接收選頻器的輸出端相連，接收選頻器的輸入端通過磁接口與原邊諧振電路耦合；

所述的通訊信號發(fā)射模塊包括發(fā)射選頻器和調(diào)制器，調(diào)制器的輸入端與副邊控制模塊相連，調(diào)制器的輸出端與發(fā)射選頻器的輸入端相連，發(fā)射選頻器的輸出端通過磁接口與副邊諧振電路耦合。

6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的調(diào)制器包括載波信號發(fā)生電路和功率放大電路；載波信號發(fā)生電路的輸入端與副邊控制模塊相連，載波信號發(fā)生電路的輸出端與功率放大電路的輸入端相連，功率放大電路的輸出端與發(fā)射選頻器的輸入端相連。

7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的解調(diào)器包括濾波器和檢波器；濾波器的輸入端與接收選頻器的輸出端相連，濾波器的輸出端與檢波器的輸入端相連，檢波器的輸出端與原邊控制模塊相連。

8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的整流電路和逆變電路采用全橋電路、半橋電路或功率放大器。