[發明專利]一種微波場型無線充電裝置

有效

• 申請號: 202010949072.6
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112152305B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 徐萬里;王長富;魯長波;王旭東;周友杰;劉盼盼;李施展;陳今茂;安高軍;李華;徐曦萌;孫彥麗
• 申請（專利權）人: 軍事科學院系統工程研究院軍事新能源技術研究所
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02J50/00;H02J50/20;H02J50/80
• 代理公司: 北京科領智誠知識產權代理事務所(普通合伙) 11782
• 代理人: 陳士騫

1.一種微波場型無線充電裝置，其特征在于，包括：外殼、腔體、微波信號源、功率放大器、發射天線、位置獲取模塊、控制模塊、隔板和置于所述外殼表面的開關按鈕，其中，

所述腔體呈箱式結構，置于所述外殼內部，當所述腔體的柜門關閉時，所述外殼用于屏蔽所述腔體內的磁場；

所述隔板，以階梯分層式結構排布在所述腔體的內部，用于放置待充電設備；

所述微波信號源，置于所述腔體內部，用于在所述開關按鈕被觸發時，將腔體接收的電信號轉換為微波信號；

所述功率放大器，置于所述腔體內部，并與所述微波信號源連接，用于對所述微波信號進行功率放大處理；

所述位置獲取模塊，置于所述隔板下，用于獲取各個待充電設備的位置數據，并將所述位置數據發送到所述控制模塊；

所述控制模塊，分別與所述位置獲取模塊和所述發射天線相連，用于根據接收到的位置數據控制對應位置的發射天線啟動，并通過確定已啟動的發射天線中各天線陣元的權重，控制各天線陣元依據對應的權重輻射微波信號；

所述發射天線包括以陣列形式布設于所述腔體的內壁的多個天線陣元，各個天線陣元分別與所述功率放大器和所述控制模塊連接，用于在所述控制模塊的控制下啟動，并在所述控制模塊的控制下依據對應的權重將功率放大后的微波信號向所述腔體的內部輻射，所述待充電設備的接收裝置通過接收所述功率放大后的微波信號，以對所述待充電設備進行充電；

其中，所述控制模塊，具體被配置為：

根據待充電設備所需的充電功率等級，確定所述待充電設備對應位置的發射天線陣列的陣列輸出信號；并按照如下公式，確定各天線陣元的權重：

其中，m表示天線陣元的總個數；Z(x)為天線陣元輸出的信號矢量；ω為頻率；α表示來波信號的方向；g_i(α)為第i個天線陣元的場強方向函數；相位T為向量轉置；Y(x)為發射天線陣列對應的陣列輸出信號；z_i(x)為天線陣元i對應的陣元輸出信號；D^T為天線陣元的權重矢量；d_i表示天線陣元i的權重；C為信號幅度，H是各天線場強方向函數與相位差的矢量；λ為波長；r_i是天線陣元1與天線陣元i之間的間距。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，

對于任意一個待充電設備，所述控制模塊，還用于根據該待充電設備的電量信息判斷電量是否充滿，若充滿，則控制該待充電設備對應位置的發射天線停止充電。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制模塊，具體被配置為：

確定充電異常狀態對應的特征參數；

從預設故障樹中查找所述特征參數對應的故障原因；

其中，所述預設故障樹模型是通過對不同故障進行分類后得到的。

4.根據權利要求1或3所述的裝置，其特征在于，所述控制模塊，具體被配置為：

確定微波信號的實際傳輸效率和理想傳輸效率之間的差異；

如果所述差異大于預設差異閾值，則確定充電過程存在充電效率故障。

5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述控制模塊，具體被配置為：

分別按照如下公式確定微波信號的實際傳輸效率和理想傳輸效率：

其中，η₁為微波信號的實際傳輸效率；η₂為微波信號的理想傳輸效率；P_t為發射天線的功率；P_r為微波信號的接收功率；G_t為發射天線增益；G_r為接收天線增益；λ為工作波長；D為發射天線與待充電設備上的接收天線之間的距離。

6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括：

溫度傳感器，布置于所述腔體的內部，用于采集各個待充電設備和所述腔體的溫度數據；

顯示屏，布置于所述外殼外側，用于將所述溫度數據、各個隔板上待充電設備的數量、各個待充電設備的充電狀態、剩余充電時長和故障狀態進行顯示。