[發(fā)明專利]電能無線傳輸系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780074700.7
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN110024260B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設計）人: 伊戈爾·斯皮內(nèi)拉
• 申請（專利權(quán)）人: 艾格電子工程責任有限公司
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何沖;黃隸凡

本公開的一個實施例提供了一種用于將電能無線傳輸?shù)诫娯撦d的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：饋電裝置和待饋電裝置，待饋電裝置與饋電裝置物理分離且獨立于饋電裝置。待饋電裝置包括：待饋電的電負載，適合生成時鐘信號的控制電路；以及與電負載相連接的電能的接收裝置。饋電裝置包括電能的至少一個傳輸組，傳輸組包括：傳輸裝置，適合與待饋電裝置的接收裝置進行非電導性耦合；信號管理電路，適合接收由待饋電裝置的控制電路生成的時鐘信號，并生成具有與時鐘信號的頻率成比例的頻率的先導信號；以及電源電路，適合接收由信號管理電路生成的先導信號，并適合向傳輸裝置施加隨時間周期性變化的電壓波，電壓波的頻率等于先導信號的頻率。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開一般涉及用于對一個或多個電負載無線饋電和/或再充電的系統(tǒng)。這種電負載可以例如是電氣/電子設備，其必須被電能饋送以允許其工作和/或自行對設備的內(nèi)部電池充電。這種類型的電氣/電子設備的典型示例是移動電話、平板電腦、計算機、電視機、照明系統(tǒng)(例如使用LED的照明系統(tǒng))，以及許多其他設備。

背景技術(shù)

當前已知用于以無線模式將電能傳輸?shù)截撦d的系統(tǒng)通?；谠诓贾迷诖侂?再充電的設備上的接收裝置與布置在相應饋電裝置上的傳輸裝置之間進行電感式或電容式耦合。

在基于電感式耦合的系統(tǒng)中，通常使用布置在饋電裝置上的傳輸天線(例如具有卷筒或線圈的形狀)，并且使用布置在待饋電裝置上的接收天線。這樣，即使傳輸裝置和接收裝置之間沒有電流連接，也可以向各種電氣和電子設備饋電。

至于涉及的基于電容式耦合的系統(tǒng)，使用布置在饋電裝置上的傳輸電樞(例如，由通過介電材料可以與外部絕緣的導電區(qū)域制成)，其面向布置在待饋電裝置上的類似傳輸電樞，因此構(gòu)成至少兩個電容器。通過在這種電容器的輸入端施加具有足夠高頻率的電壓波，可以向負載傳輸足以饋送負載的電能。

短距離饋電/再充電系統(tǒng)(包括電感式和電容式)中的常見問題，都包括必須將待饋電/再充電的裝置安置在相對于相關(guān)饋電裝置的精確位置。

在電感系統(tǒng)的情況下，可以通過創(chuàng)建能夠在非常寬的空間區(qū)域(例如，具有更大尺寸的卷筒)中產(chǎn)生磁感應場的傳輸天線來解決該問題，但是這種方法實質(zhì)上惡化了系統(tǒng)的能量效率，降低了可傳輸?shù)哪芰?，并且增加了電磁污染?/p>

通過為饋電裝置配備具有較小尺寸的多個天線，可以部分地減少這些問題，每個天線由與其他電路獨立的電源電路供電并且這些天線可能被定位以確保由它們生成的磁場之間的部分重疊。然而，該解決方案導致了系統(tǒng)成本和體積的顯著惡化，并且在任何情況下都不能消除電感系統(tǒng)中典型的低能效問題。

電容系統(tǒng)雖然確保更高的能量效率，但是需要在待饋電裝置和饋電裝置之間進行正確的對準，否則通常會導致性能的顯著降低。

為了至少部分地解決該缺點，可以使用根據(jù)矩陣設計布置的多個小電樞，每個小電樞獨立于其他電樞電路并連接到相應的電源電路。

基于倍增傳輸元件(感性(線圈)和容性(電樞))的每種解決方案仍然具有需要產(chǎn)生時鐘信號的缺點，通常在高頻率下(例如，在電容電樞和射頻感應系統(tǒng)的情況下，MHz、數(shù)十MHz或數(shù)百MHz)可以有效驅(qū)動每個傳輸元件的電源電路。

為了滿足這種需要，可以為每個傳輸元件的每個電源電路提供時鐘發(fā)生器(例如振蕩器)，但是這導致成本的極大惡化，特別是在其中饋電裝置必須提供非常大的傳輸區(qū)域和/或配備有非常大數(shù)量的傳輸元件。

或者，可以使用由傳輸元件的所有電源電路共享的單個時鐘發(fā)生器(或者在任何情況下比電源電路的數(shù)量更少的時鐘發(fā)生器)并通過適合的總線分配時鐘信號。然而，這涉及一系列缺點，特別是需要通過傳輸線長距離傳輸高頻信號，因此存在阻抗匹配、衰減與反射、與線路的阻抗特性相關(guān)的低速問題、重新生成信號的緩沖要求、以及更大的損耗。然后，在這些問題以外的實質(zhì)性缺點是不能夠形成其中每個傳輸元件完全獨立于其他傳輸元件的饋電裝置。