[發明專利]可實現能量漏斗效應的無線充電系統及其無線充電方法

有效

• 申請號: 201810426097.0
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108599394B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 李云輝;江俊;呂渴強;劉羽;王宇倩;盧杰;陳宇光;張冶文;陳鴻
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H01F27/28;H01F38/14;H01M10/44;H02J7/00;H04B5/00
• 代理公司: 上海唯源專利代理有限公司 31229
• 代理人: 曾耀先

1.一種可實現能量漏斗效應的無線充電系統，其特征在于，包括：

無線發射裝置，包括無線發射控制電路和無線發射線圈，所述無線發射線圈與所述無線發射控制電路電性連接；

無線接收裝置，包括無線接收線圈、磁共振激元、無線接收控制電路和負載，所述磁共振激元被所述無線接收線圈圈設于線圈內，所述無線接收線圈、所述無線接收控制電路和所述負載依序電性連接，所述無線發射線圈與所述無線接收線圈之間為非共振關系，且所述無線接收線圈的平面繞匝面積小于所述無線發射線圈的平面繞匝面積；

借此，使所述無線發射線圈和所述無線接收線圈的共振頻率遠離所述無線充電系統的共振頻率，并使所述磁共振激元的共振頻率接近所述無線充電系統的共振頻率，使通入高頻率電流的所述無線發射線圈產生的磁感線從所述無線接收線圈所包圍的磁共振激元中穿過從而實現能量漏斗效應，并使所述無線發射線圈產生的磁感線不隨所述無線接收線圈的移動而受影響。

2.根據權利要求1所述的可實現能量漏斗效應的無線充電系統，其特征在于：

所述磁共振激元包括第一介質板以及形成于所述第一介質板相對兩側板面上的第一金屬螺線環和第二金屬螺線環；所述第一金屬螺線環與所述第二金屬螺線環平行且位置相反地設置于所述第一介質板的兩側板面上；令所述無線接收線圈對應所述第一介質板周緣地圈設于所述磁共振激元的周側。

3.根據權利要求2所述的可實現能量漏斗效應的無線充電系統，其特征在于：

所述第一金屬螺線環及所述第二金屬螺線環為結構相同但鏡像對稱設置于所述第一介質板相對兩側的螺旋線圈。

4.根據權利要求2所述的可實現能量漏斗效應的無線充電系統，其特征在于：

所述第一介質板為陶瓷板；

所述第一金屬螺線環及所述第二金屬螺線環為金屬銅線繞成的螺線環。

5.根據權利要求1所述的可實現能量漏斗效應的無線充電系統，其特征在于：

所述磁共振激元包括第二介質板、金屬導線及集總參數電子元件；所述第二介質板成形有相對設置的底板及頂板，所述底板與所述頂板之間設有立壁連接；所述金屬導線多重繞匝于所述第二介質板的立壁上；所述集總參數電子元件與所述金屬導線連接并裝配于所述第二介質板上；令所述無線接收線圈對應所述金屬導線地圈設于所述磁共振激元的周側。

6.根據權利要求1所述的可實現能量漏斗效應的無線充電系統，其特征在于：所述無線接收裝置包括一個或多個所述磁共振激元。

7.根據權利要求1所述的可實現能量漏斗效應的無線充電系統，其特征在于：所述負載為純阻性元件或電池。

8.根據權利要求1至7中任一權利要求所述的可實現能量漏斗效應的無線充電系統，其特征在于：

所述無線發射線圈的共振頻率偏離所述無線充電系統的工作頻率，所述共振頻率落在所述工作頻率±工作頻率*50％的范圍之外。

9.根據權利要求1至7中任一權利要求所述的可實現能量漏斗效應的無線充電系統，其特征在于：

所述磁共振激元的共振頻率在所述無線充電系統的工作頻率附近，所述共振頻率落在所述工作頻率±工作頻率*20％的范圍之內。

10.一種可實現能量漏斗效應的無線充電方法，其特征在于，所述方法的步驟包括：

提供如權利要求1至9中任一權利要求所述的可實現能量漏斗效應的無線充電系統，其中，所述無線發射線圈相對于所述無線接收線圈具有較大的平面繞匝面積；

驅動所述無線發射線圈向所述無線接收線圈發射能量，所述能量在所述無線發射線圈與所述無線接收線圈之間形成漏斗效應；

所述無線發射線圈、所述無線接收線圈及所述磁共振激元通過磁諧振倏逝場線相互耦合進行無線能量傳輸，令所述磁共振激元在所述無線充電系統的工作頻率處具有最大等效磁導率實部。