[发明专利]无线电能传输系统及方法

说明书

本发明提供一种无线电能传输系统，包括发射端及接收端。发射端包括调制装置及发射极板。调制装置包括第一电信息调节模块及第一控制模块。第一控制模块用于控制第一电信息调节模块将第一电信号调制为高频高电压的可无线传输的能量，发射极板用于通过高频电场传送无线电能。接收端包括解调装置及接收极板。接收极板用于接收相隔预设距离的发射极板通过高频电场传送的无线电能，解调装置用于将无线电能解调为第二电信号并传送至用电设备。本发明提供的无线电能传输系统通过调制装置及解调装置可以有效提高无线充电的效率，并加长无线电能传输的距离，提高传输过程的稳定性和安全性。

技术领域

本发明涉及电力传输技术领域，具体而言，涉及一种无线电能传输系统及方法。

背景技术

无线电能传输，又称无线电力传输，非接触电能传输，是指通过特定的发射器将电能转换为其他形式的中继能量(如电磁场能、激光、微波及机械波等)发射出去，再通过特定的接收器将中继能量转换为电能，实现无线电能传输。

根据能量传输过程中中继能量形式的不同，无线电能传输可分为磁(场)耦合式、电(场)耦合式、电磁辐射式(如太阳辐射)、机械波耦合式(超声)。其中，磁耦合式是目前(21世纪初)研究较为成熟的无线电能传输方式，磁耦合式通过将高频电源加载到发射线圈，使发射线圈在电源激励下产生高频磁场，接收线圈在高频磁场作用下，耦合产生电流，实现无线电能传输。

如今，越来越多的电子产品为人们的工作生活带来了极大的便捷。但是，传统的电力传输方式大多是通过导线或插座将电力传输到终端产品。随着移动设备、无线数据传输、无线网络技术的日益普及，人们希望能摆脱传统电力传输方式的束缚，解除纷乱电源线带来的困扰。由此，无线电力传输技术成为21世纪值得期待的技术，无线传电产品成为人们关注的新焦点。

无线电力传输技术不产生辐射，其安全性已经通过FCC(Federal CommunicationsCommission)、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)或CCC(China Compulsory Certification)标准认证，不仅不会产生危险，还避免了带电插拔、电源线短路等等可能的安全隐患。在确保安全性的前提下，无线供电方式将可以彻底解决电路布线凌乱、电器位置固定、插座破坏居室装修等等问题。更重要的是，无线供电节省了大量的线材，无论是橡胶、塑料抑或铜、锡等金属的消耗都将因此而大幅度减少，节约资源、减少污染，低碳环保。

然而，现有技术中，无线传电存在如下几个问题：

1、传输距离严重受限。目前市面上的无线传电产品，尤其是低功率类产品，其有效传输距离非常受限，需要发射端与接收端贴合到一起才能进行电能传输，换句话说，发射端与接收端的距离很短。当接收端一旦离开发射端(例如超过3mm)，电能就停止传输。低功率类产品的传电模式，无法真正做到无线传电(与无线路由器或WIFI相比)，只能称为非接触式电能传输(Contactless Power Transfer)。与原来有线方式传输相比(传电范围为以插座为圆心，传输线为半径的球体)，目前无线传电产品(传电范围为无线传电发射端的一个点)丧失了很多原本传电具有的特点。

2、传输过程的空间对位。目前的无线传电产品需要进行严格的发射端和接收端的对位，对位不准会造成传电效率降低或者无法建立无线传电连接，因此限制了无线传电的灵活度和自由度。

3、金属障碍物成为安全隐患。在传电过程中，发射端和接收端之间如果存在金属物质，会造成金属物质感应磁场发热融化甚至爆炸的安全隐患。虽然，特定的发射端具有检测并保护金属物质的功能，但金属物质介入后还是会造成传电过程中断，使用上不方便。

4、无线传电系统技术问题。当前的无线传电系统还存在诸如传输空间功率密度分布调制、近场耦合方向性、电源频率与传输距离定量关系或高速运动在无线传电系统中调制的问题。