[發明專利]一種無線電能傳輸方法和系統

有效

• 申請號: 201810319138.6
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108683266B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 李開宇;李磊;王平;楊德華;劉佳琪
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種無線電能傳輸方法和系統，其中系統包括高頻激勵電源、發射線圈、防頻率分裂調諧線圈、至少兩個共振線圈以及諧振電容，其中高頻激勵電源與發射線圈以及諧振電容處于并聯結構；防頻率分裂調諧線圈與發射線圈處于同平面同時防頻率分裂調諧線圈的直徑大于發射線圈的直徑且發射線圈和防頻率分裂線圈的感值、與發射線圈并聯的電容容值以及與防頻率分裂線圈串聯的電容容值要滿足特定公式。本發明既使用并聯諧振也使用串聯諧振，提供能量的高頻激勵電源與發射線圈和諧振電容處于并聯結構，在無接收線圈接收的靜態工作下發射阻抗達到最大，靜態消耗低，發射端的發射能量會隨著接收線圈的能量需求的變化而變化，減少不必要的能量消耗。

技術領域

本發明涉及無線電能傳輸技術領域，尤其涉及一種無線電能傳輸方法和系統。

背景技術

在信息化社會高速發展的今天，電子設備已經是隨處可見。由于傳統的電能傳輸需要導線構成回路，有些情況考慮實際情況無法連接導線，致使很多電子設備也出現了無線充電和無線供電的技術需求。很多手機廠商也開始支持近距離的無線充電的技術，各種各樣的無線供電設備也開始慢慢出現。

目前有的無線充電設備都為近距離耦合，僅僅省去插接充電線路的麻煩。而且當沒有充電設備接入時，無線電能發射裝置發射的電能都被浪費。因此現有技術的無線充電設備的發射端發射能量不能隨著接收線圈的能量需求的變化而隨之變化來減少能量消耗，為解決這個問題，市場上的產品使用的方法是：發射端間歇性的發一串脈沖信號檢測是否有接收裝置接入，未接入時采用待機的方法減少電能消耗；或使用紅外對管檢測是否有設備接入。但發射脈沖的時候仍會消耗很多電能，紅外對管檢測也會受外界光強度變化的干擾，錯誤判斷，造成浪費。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有技術的無線充電設備的發射端不能通過發射能量隨著接收線圈的能量需求的變化而變化來減少能量消耗，提供一種無線電能傳輸方法和系統。

為解決上述技術問題，本發明一種無線電能傳輸方法，其特征在于包括：

(1)繞制同心圓結構的發射線圈和防頻率分裂調諧線圈以及共振線圈和接收線圈，其中共振線圈至少兩個且，并且防頻率分裂調諧線圈的直徑大于發射線圈的直徑，并將所有線圈固定；

(2)將用于產生并聯諧振的高頻激勵電源、發射線圈和諧振電容并聯連接，將用于產生串聯諧振的防頻率分裂調諧線圈、所有共振線圈以及接收線圈與電容串聯連接；

(3)調節發射線圈端的發射線圈和防頻率分裂調諧線圈的感值、與發射線圈并聯的電容容值以及與防頻率分裂調諧線圈串聯的電容容值至沒有接收端時發射線圈端處于并聯諧振狀態；

(4)將用于近場耦合的發射線圈和防頻率分裂調諧線圈置于同平面；按照預定條件調節發射線圈與第一個共振線圈的間距D1以及第二個共振線圈與接收線圈的間距D2至兩個共振線圈在無線電能傳輸的時候處于共振磁耦合狀態；

(5)接通高頻激勵電源和發射線圈，微調并聯的諧振電容至高頻激勵電源的輸出電流最小時調諧完成；

(6)測試接收線圈是否接收到能量，

若未接收到能量，測量高頻激勵電源的輸出是否正常，測量共振線圈諧振頻率是否和發射頻率相同；

若接收到能量，改變負載的大小，測量高頻激勵電源的輸出電流是否通過接收負載的電流變化而同向變化，如果相同，則無線電能傳輸系統工作正常。

進一步地，步驟(3)中所述發射線圈端處于并聯諧振狀態需滿足以下公式：

式1中f₀為高頻驅動電源的交變頻率，R為發射線圈的等效內阻，C1為與發射線圈并聯的電容容值，L_m為防頻率分裂調諧線圈與發射線圈近場耦合后的等效電感值。