[發明專利]一種物聯網無線通訊裝置供電系統及其監控方法

有效

• 申請號: 201711048397.1
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107707038B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 黃懿赟;李家強;潘圣民;彭程偉;馮虎林;王鄧輝;何寶燦
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H02J50/20
• 分類號: H02J50/20;H02J7/00;H04L67/12
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.一種物聯網無線通訊裝置供電系統，其特征在于：包括諧振耦合無線電能發射模塊（101）及其對應的諧振耦合無線電能接收模塊（201），微波無線電能發射模塊（301）及其對應的微波無線電能接收模塊（401），以及電能轉換儲能模塊（501）、無線供電網絡監控云平臺（601），其中：

諧振耦合無線電能發射模塊（101）及其對應的諧振耦合無線電能接收模塊（201）構成諧振耦合無線電能傳輸裝置；諧振耦合無線電能發射模塊（101）由信號源模塊（1011）、驅動放大模塊（1012）、諧振耦合發射模塊（1013）、發射端控制模塊（1014）以及電源供給模塊（1015）構成，信號源模塊（1011）將電能轉變為磁能的激勵振蕩信號，驅動放大模塊（1012）將信號源模塊產生的激勵振蕩信號的電壓進行增大，提高輸出功率，諧振耦合發射模塊（1013）將電能轉變為中高頻電磁波進行傳輸，整個過程由發射端控制模塊（1014）控制；

諧振耦合無線電能接收模塊（201）由諧振耦合接收模塊（2011）、整流濾波模塊（2012）、無線電源供給（2013）、接收端控制模塊（2014）構成，諧振耦合接收模塊（2011）與諧振耦合發射模塊（1013）在空間無線鏈接，由諧振耦合接收模塊（2011）接收諧振耦合發射模塊（1013）傳輸的中高頻電磁波，并將中高頻電磁波轉變為電能供給整流濾波模塊（2012），整流濾波模塊（2012）將接收的電能進行處理以滿足負載用電并送至無線電源供給（2013），整個過程由接收端控制模塊（2014）控制；

微波無線電能發射模塊（301）及其對應的微波無線電能接收模塊（401）構成微波無線電能傳輸裝置；微波無線電能發射模塊（301）由信號源模塊（3011）、電能微波轉換模塊（3012）、發射天線模塊（3013）、發射端控制模塊（3014）及電源供給模塊（3015）構成，信號源模塊（3011）將電能轉變為磁能的激勵振蕩信號，電能微波轉換模塊（3012）將信號源模塊（3011）產生的激勵振蕩信號轉變為微波，發射天線模塊（3013）將微波轉變為高頻微波進行傳輸，整個過程由發射端控制模塊（3014）控制；

微波無線電能接收模塊（401）由接收天線模塊（4011）、微波電能轉換模塊（4012）、無線電源供給（4013）及接收端控制模塊（4014）構成，接收天線模塊（4011）與發射天線模塊（3013）在空間無線鏈接，由接收天線模塊（4011）接收發射天線模塊（3013）傳輸的高頻微波，并將高頻微波轉變為電能供給微波電能轉換模塊（4012），微波電能轉換模塊（4012）對微波能量的收集和處理得到電能以滿足負載并送至無線電源供給（4013），整個過程由接收端控制模塊（4014）控制；

電能轉換儲能模塊（501）由無線電源供給（5011）、電源電能變換模塊（5012）、電池電能變換模塊（5016）、充電器（5013）、蓄電池（5014）、控制模塊（5015）、電源/電池切換模塊（5017）以及物聯網無線通訊裝置（5018）構成，無線電源供給（5011）由無線電源供給（2013）、無線電源供給（4013）構成，無線電源供給（5011）有兩路輸出，無線電源供給（5011）的電能一路傳輸至電源電能變換模塊（5012），電源電能變換模塊（5012）將電能進行變換以滿足負載供電要求并傳輸至電源/電池切換模塊（5017），無線電源供給（5011）的電能另一路傳輸至充電器（5013），通過充電器（5013）充電至蓄電池（5014），蓄電池（5014）在無線電能傳輸模塊發生故障時將電能傳輸至電池電能變換模塊（5016），電池電能變換模塊（5016）將電能進行變換以滿足負載供電要求并傳輸至電源/電池切換模塊（5017），電源/電池切換模塊（5017）用于在負載供電時，在電池和電源之間進行切換，以滿足不間斷供電的需求，電源電能變換模塊（5012）和電池電能變換模塊（5016）對電能的變換、充電器（5013）的工作、電源/電池切換模塊（5017）的工作分別由控制模塊（5015）控制，物聯網無線通訊裝置（5018）用于無線通訊傳輸，控制以及相關傳感器連接；

無線供電網絡監控云平臺（601）由無線電能發射端控制模塊（6011）、無線電能接收端控制模塊（6012）、電能轉換儲能控制模塊（6013）、物聯網無線通訊裝置（6014）、基站/服務器（6015）及操作界面/云平臺（6016）構成，無線電能發射端控制模塊（6011）由發射端控制模塊（1014）、發射端控制模塊（3014）構成，無線電能接收端控制模塊（6012）由接收端控制模塊（2014）、接收端控制模塊（4014）構成，電能轉換儲能控制模塊（6013）即為控制模塊（5015），基站/服務器（6015）用來對無線電能發射端控制模塊（6011）、無線電能接收端控制模塊（6012）以及電能轉換儲能控制模塊（6013）的控制并通過物聯網無線通訊裝置（6014）進行信息交換；操作界面/云平臺（6016）用于對基站/服務器（6015）的信息提取及顯示，并且通過它完成任務操作和控制；

諧振耦合無線電能發射模塊（101）、微波無線電能發射模塊（301）與諧振耦合無線電能接收模塊（201）、微波無線電能接收模塊（401）通過大氣空間進行能量交換，然后，諧振耦合無線電能接收模塊（201）、微波無線電能接收模塊（401）將所得能量傳輸到電能轉換儲能模塊（501），最后電能轉換儲能模塊（501）將電能供給物聯網無線通訊裝置（5018）；

諧振耦合無線電能發射模塊（101）中，信號源模塊（1011）輸出端與驅動放大模塊（1012）輸入端連接，驅動放大模塊（1012）輸出端與諧振耦合發射模塊（1013）輸入端連接，發射端控制模塊（1014）分別與信號源模塊（1011）、驅動放大模塊（1012）、諧振耦合發射模塊（1013）控制連接，電源供給模塊（1015）分別供電至信號源模塊（1011）、驅動放大模塊（1012）、諧振耦合發射模塊（1013）、發射端控制模塊（1014）；

諧振耦合無線電能接收模塊（201）中，諧振耦合接收模塊（2011）輸出端與整流濾波模塊（2012）輸入端連接，整流濾波模塊（2012）輸出端與無線電源供給（2013）輸入端連接，接收端控制模塊（2014）分別與諧振耦合接收模塊（2011）、整流濾波模塊（2012）、無線電源供給（2013）控制連接。