[發明專利]一種無線能量傳輸系統及方法

有效

• 申請號: 201711033950.4
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107666186B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 黃沫;劉洋;李斌
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02M7/217
• 代理公司: 廣州駿思知識產權代理有限公司 44425
• 代理人: 吳靜芝

1.一種無線能量傳輸系統，其特征在于：包括發射電路和接收電路；所述發射電路發射能量，所述接收電路通過磁耦合的方式接收由所述發射電路發射的能量；

所述發射電路包括供電電路、柵極驅動控制電路、功率放大器、初級諧振電路和數據檢測單元；

所述供電電路為所述柵極驅動控制電路和所述功率放大器供電；

所述功率放大器的輸入端與所述柵極驅動控制電路的輸出端電連接，輸出端與所述初級諧振電路串接；且所述功率放大器用于對輸入信號進行放大處理，并輸出到所述初級諧振電路中；

所述初級諧振電路用于將能量發射到所述接收電路；

所述數據檢測單元用于感應初級諧振電路的初級電流變化，并根據初級電流和預輸入的門限電壓處理得到功率通斷控制信號，并輸出至所述柵極驅動控制電路，由所述柵極驅動控制電路根據所述功率通斷控制信號控制所述功率放大器的工作狀態；

以及，所述接收電路包括次級諧振電路、AC-DC轉換器、儲能控制單元和電流檢測單元；

所述次級諧振電路與所述初級諧振電路通過磁場耦合，接收由所述初級諧振電路發射的能量；

所述AC-DC轉換器的輸入端與所述次級諧振電路的輸出端電連接，輸出端用于接入負載；

所述儲能控制單元并聯連接于所述次級諧振電路和AC-DC轉換器之間；

所述電流檢測單元用于檢測次級諧振電路的次級電流大小，并根據次級電流和預設的電流峰值處理得到負載通斷控制信號，并輸出至所述儲能控制單元，通過儲能控制單元控制負載的接入或短路；

當電流檢測單元檢測到的次級電流小于預設的電流峰值時，儲能控制單元控制負載短路，能量存儲在次級諧振電路中，而不釋放到負載上；且數據檢測單元通過柵極驅動控制電路控制所述功率放大器導通；

當電流檢測單元檢測到的次級電流等于或大于預設的電流峰值時，儲能控制單元控制負載接入，能量從次級諧振電路釋放到負載上；且數據檢測單元通過柵極驅動控制電路控制所述功率放大器截止；

當電流檢測單元檢測到的次級電流從預設的電流峰值下降至零時，儲能控制單元控制負載短路，且數據檢測單元通過柵極驅動控制電路控制所述功率放大器再次導通。

2.根據權利要求1所述的無線能量傳輸系統，其特征在于：所述供電電路由電池和電池管理單元組成。

3.根據權利要求1所述的無線能量傳輸系統，其特征在于：所述柵極驅動控制電路由柵極驅動電路和死區時間控制電路組成；所述功率放大器為D類功率放大器；所述初級諧振電路包括初級諧振電容和初級諧振電感；所述數據檢測單元包括感應線圈和電流傳感器；

所述柵極驅動電路的電源輸入端與所述供電電路的電源輸出端電連接，輸出端與所述D類功率放大器的輸入端電連接，控制端與所述死區時間控制電路的輸出端電連接；

所述功率放大器的電源輸入端與所述供電電路的電源輸出端電連接，其中一輸出端與初級諧振電容的一端串接，另一輸出端與初級諧振電感一端串接并共地；

所述初級諧振電容的另一端和所述初級諧振電感的另一端串接；

所述感應線圈感應初級諧振電路的中初級電流變化，且感應線圈的感應輸出端與所述電流傳感器的信號輸入端電連接；

所述電流傳感器的控制輸出端與所述死區時間控制電路的輸入端電連接，且所述電流傳感器根據感應線圈檢測得到的信號進行處理，獲得功率通斷控制信號，由死區時間控制電路根據該功率通斷控制信號，通過柵極驅動電路控制所述D類功率放大器的導通或截止。

4.根據權利要求3所述的無線能量傳輸系統，其特征在于：所述電流傳感器包括包絡檢波器、帶通濾波器、遲滯比較器和分壓器；

所述包絡檢波器的輸入端與所述感應線圈的感應輸出端電連接，輸出端與所述帶通濾波器的輸入端電連接；

所述遲滯比較器的信號輸入端和門限電壓輸入端分別與所述帶通濾波器的輸出端和所述分壓器的輸出端電連接，所述遲滯比較器的輸出端與所述死區時間控制電路的輸入端電連接；

所述分壓器的電源輸入端與所述供電電路電源輸出端電連接，且所述分壓器為所述遲滯比較器提供所述門限電壓；

所述包絡檢波器對由感應線圈輸入的電壓信號進行包絡檢測處理后，由帶通濾波器進行濾波處理，并輸出處理后的電壓信號至所述遲滯比較器；所述遲滯比較器比較接收到的電壓信號和門限電壓，得到并輸出所述功率通斷控制信號。