[發明專利]接收端線圈可調的雙共振式無線電能傳輸系統及方法

在審

• 申請號: 201910006266.X
• 申請日: 2019-01-04
• 公開（公告）號: CN111416447A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 李云輝;?？杉?/a>;江俊;盧杰;呂渴強;劉羽;何毅輝
• 申請（專利權）人: 上?？ㄧ炅种悄芸萍加邢薰?/a>
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/40;H04B5/00;H01F38/14;H01F27/28;H01F27/40
• 代理公司: 上海唯源專利代理有限公司 31229
• 代理人: 曾耀先

本發明提供了一種接收端線圈可調的雙共振式無線電能傳輸系統及方法，其中，接收端線圈可調的雙共振式無線電能傳輸系統的接收端包括接收端電路、接收端非共振線圈和接收端共振線圈；系統還包括：用于獲取系統的接收端和發射端之間的距離的控制模塊；在控制模塊的控制下根據距離以一定規律調節接收端非共振線圈的匝數的切換模塊，切換模塊與控制模塊通信連接。本發明通過切換線圈改變了接收端非共振線圈的匝數，實現了接收端非共振線圈和接收端共振線圈的磁通量控制，實現了大范圍內穩定、高效的能量傳輸效率；本發明可使用單一頻率進行工作；本發明通過改變接收端非共振線圈的匝數可保證工作頻率始終不劈裂。

技術領域

本發明涉及無線電能傳輸領域，具體涉及一種接收端線圈可調的雙共振式無線電能傳輸系統及方法。

背景技術

在無線電能傳輸系統的發展中經歷了幾個階段，最初的方案直接通過線圈產生交變電磁場耦合感應式，雖然目前該方案(Qi標準)是已實現量產，但其缺點也十分突出，一方面是傳輸距離非常近(不超過10mm)，另一方面該方法的能量傳輸效率不高(低于50％)，由此導致充電范圍小的問題。隨后由麻省理工學院Marin教授提出的磁共振方案可以有效提升能量的傳輸距離，但其缺點也非常明顯，只存在一個最佳的工作距離，其他距離下傳輸效率會大大下降?；诖殴舱駛鬏敺桨?，工程上的解決方法是通過追蹤最佳的工作頻率，該方法不僅電路設計困難，并且無法擴大充電范圍。特別的，在一些特定場景下，限制了發射端電路及線圈系統的改進空間(小型化便攜供電設備)而僅僅只能通過優化接收端來實現效率和可移動性的提升。此外，現有技術中很難避免在相對較近距離下由于近場相互作用導致的頻率劈裂問題。

因此，有必要提供一種方案，解決現有無線電能傳輸系統中存在的傳輸距離短、傳輸效率低、充電范圍小、工作頻率不穩定的問題。

發明內容

為了解決現有無線電能傳輸系統中存在的傳輸距離短、傳輸效率低、充電范圍小的問題，本發明提供了一種接收端線圈可調的雙共振式無線電能傳輸系統及方法。

本發明提供的接收端線圈可調的雙共振式無線電能傳輸系統，所述系統的接收端包括接收端電路、接收端非共振線圈和接收端共振線圈，所述接收端非共振線圈電連接于所述接收端電路，所述接收端共振線圈耦合于所述接收端非共振線圈，所述接收端線圈可調的雙共振式無線電能傳輸系統還包括：

用于獲取所述系統的接收端和發射端之間的距離的控制模塊；

在所述控制模塊的控制下根據所述距離以一定規律調節所述接收端非共振線圈的匝數的切換模塊，所述切換模塊與所述控制模塊通信連接。

本發明通過改變接收端非共振線圈的匝數，實現了接收端非共振線圈和接收端共振線圈的磁通量控制，實現了大范圍內穩定、高效的能量傳輸效率。

本發明接收端線圈可調的雙共振式無線電能傳輸系統的進一步改進在于，所述規律為所述接收端非共振線圈的匝數和所述距離之間的關系呈負相關。

本發明接收端線圈可調的雙共振式無線電能傳輸系統的進一步改進在于，所述控制模塊控制所述切換模塊調節所述接收端非共振線圈的匝數，以使所述系統的共振模式鎖定在所述接收端共振線圈的本征頻率。

本發明接收端線圈可調的雙共振式無線電能傳輸系統的進一步改進在于，所述發射端包括發射端共振線圈、發射端非共振線圈和發射端電路，所述發射端共振線圈共振耦合于所述接收端共振線圈，所述發射端非共振線圈耦合于所述發射端共振線圈，所述發射端電路電連接于所述發射端非共振線圈；

所述接收端共振線圈磁場耦合于所述接收端非共振線圈；

所述發射端共振線圈磁場耦合于所述發射端非共振線圈。

本發明接收端線圈可調的雙共振式無線電能傳輸系統的更進一步改進在于，所述距離為所述接收端共振線圈和所述發射端共振線圈之間的距離。