[发明专利]无线传能系统及无线传能控制方法

权利要求书

1.一种无线传能系统，其特征在于，

包括n个线圈模组，各所述线圈模组之间的位置可变，各所述线圈模组包括：

第一线圈，与外部电源或外部负载电连接；

阻抗匹配网络，与所述第一线圈电连接，用于与所述外部电源或所述外部负载实现阻抗匹配；

第二线圈，与所述第一线圈磁耦合；以及

动态阻抗变换器，与所述第二线圈电连接，且使该第二线圈的电抗为零，并且能够使该线圈模组的等效电阻（R）变化，

n个所述线圈模组中的至少一个与其余的所述线圈模组之间以规定的谐振频率基于磁耦合谐振形成一个无线传能通路，

若用表示所述无线传能系统的折算品质因子、用表示所述无线传能通路的传能系数，则存在下述关系：

（式1），

（式2），

其中，

n表示所述系统中线圈模组的数量且n大于等于2；

R_n表示第n个线圈模组中的等效电阻；

L'表示各所述线圈模组的自感（L）的归一化基准自感值；

τl表示归一化自感拟合系数，数值在1~5的范围内；

M'表示各所述线圈模组之间的归一化基准互感值，

τm表示归一化互感拟合系数，数值在0~8的范围内；

ω₀表示所述系统的谐振角频率且满足 （式3），表示所述规定的系统谐振频率，

通过控制至少一个所述线圈模组中的所述动态阻抗变换器，来调节该至少一个所述线圈模组中的等效电阻（R），使得所述最大，

当所述最大时，所述无线传能通路的综合传能效率最高。

2.根据权利要求1所述的无线传能系统，其特征在于，

当所述线圈模组作为传能发射端来使用时，该线圈模组的所述第一线圈与所述外部电源电连接，所述阻抗匹配网络用于与所述外部电源实现阻抗匹配；

当所述线圈模组作为传能接收端来使用时，该线圈模组的所述第一线圈与所述外部负载电连接，所述阻抗匹配网络用于与所述外部负载实现阻抗匹配。

3.根据权利要求1所述的无线传能系统，其特征在于，

τl为1；τm为1~8。

4.一种无线传能控制方法，其特征在于，

包括在n个线圈模组之间建立无线传能通路的步骤，各所述线圈模组之间的位置可变，其中，各所述线圈模组包括：第一线圈，与外部电源或外部负载电连接；阻抗匹配网络，与所述第一线圈电连接，用于与所述外部电源或所述外部负载实现阻抗匹配；第二线圈，与所述第一线圈磁耦合；以及动态阻抗变换器，与所述第二线圈电连接，且使该第二线圈的电抗为零，并且能够使该线圈模组的等效电阻（R）变化，

n个所述线圈模组中的至少一个与其余的所述线圈模组之间以规定的谐振频率基于磁耦合谐振形成一个无线传能通路，

若用表示所述无线传能通道的折算品质因子、用表示所述无线传能通路的传能系数，则存在下述关系式：

（式1），

（式2），

其中，

n表示所述线圈模组的数量且n大于等于2；

R_n表示第n个线圈模组中的等效电阻；

L'表示各所述线圈模组的自感（L）的归一化基准自感值；

τl表示归一化自感拟合系数，数值在1~5的范围内；

M'表示各所述线圈模组之间的归一化基准互感值，

τm表示归一化互感拟合系数，数值在0~8的范围内；

ω₀表示谐振角频率且满足 （式3），表示所述规定的系统谐振频率，

所述控制方法还包括下述步骤：

确定所述线圈模组的数量（n）；

确定所述归一化基准自感值（L'）和所述归一化基准互感值（M'）；

选取所述自感拟合系数（τl）和所述互感拟合系数（τm）；

基于所述关系式，控制至少一个所述线圈模组中的所述动态阻抗变换器，来调节该至少一个所述线圈模组中的等效电阻（R），使得所述最大，

当所述最大时，所述无线传能通路的综合传能效率最高。