[发明专利]用于移动设备的矩阵网络式无线供电系统及其充电方法有效

专利信息
申请号: 201910169006.4 申请日: 2019-03-06
公开(公告)号: CN109904938B 公开(公告)日: 2020-10-16
发明(设计)人: 董帅;宋贝贝;崔淑梅;朱春波;高鑫 申请(专利权)人: 哈尔滨工业大学
主分类号: H02J50/40 分类号: H02J50/40;H02J50/12;H02J50/80;B60L53/12;B60L53/122
代理公司: 哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司 23211 代理人: 孙莉莉
地址: 150001 黑龙*** 国省代码: 黑龙江;23
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摘要:
搜索关键词: 用于 移动 设备 矩阵 网络 无线 供电系统 及其 充电 方法
【说明书】:

本发明提出一种应用于移动设备的矩阵网络式无线供电系统及其充电方法,所述无线供电系统由发射端供电装置、接收端受电装置和检测控制装置三部分组成,所述发射端供电装置安装在充电区域的地面下方,所述接收端受电装置安装在移动设备上,所述检测控制装置的输出端与所述发射端供电装置连接;本发明提出的应用于移动设备的矩阵网络式无线供电系统及其充电方法中,移动设备在充电区域内的任意位置均可以实现稳定的功率输出,实现了大范围内灵活高效充电。通过充电方法控制发射线圈矩阵的协同工作方式,保证了电能无线传输的高效率和低辐射,同时无需考虑线圈间的解耦问题,很好地解决了目前无线供电系统的不足。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域,特别是涉及一种应用于移动设备的矩阵网络式无线供电系统及其充电方法。

背景技术

随着环境污染与石油危机的爆发,凭借零排放、能量利用率高、能源来源广泛的优点,电能取代传统燃油作为移动设备的动力来源已成为未来的必然趋势。然而,传统的接触式充电方式存在许多问题:(1)充电不便,受接口的限制,充电过程繁琐;(2)维护成本高,充电插头存在摩擦损耗,需要频繁维护;(3)安全性差,供电接口和充电插头均有高压,会对操作人员产生安全威胁。而采用无线电能传输技术进行无线供电则可以很好地解决上述问题。

国内外各研究机构针对移动设备的无线供电系统进行了许多研究,丰田公司在2014年公开的专利(公开号为WO2014/118615A2)中提出了一种无线供电系统,但该系统中发射线圈产生的磁场分布不均匀,接收线圈只有与发射端正对时才能高效充电,抗偏移能力差;福州大学在2013年申请公布的专利(专利号为CN 102946154)中提出了一种矩形阵列线圈品字型分布的无线电能传输系统,该系统抗偏移能力强,但需要导通全部的发射线圈,传输效率较低,电磁辐射严重。韩国KAIST在2017年发表的文献《Six Degrees of FreedomWide-range IPT for Multiple IoT by DQ Rotating Magnetic Field》中提出了一种具有dq发射线圈的无线供电系统,该系统同样需要导通充电区域内全部的发射线圈,传输效率低。日本名古屋工业大学在2013年发表的文献《A Consideration of EfficiencyImprovement of Transmitting Coil Array in Wireless Power Transfer withMagnetically Coupled Resonance》中提出了一种矩阵网络式磁耦合机构,但是该结构中多相阵列发射线圈存在相间耦合,导致系统谐振频率偏谐,效率较低。

综上所述,对于应用于移动设备的无线供电系统,目前存在技术缺陷如下:

1、传输效率低。充电区域内的发射线圈需要全部导通,发射线圈上损耗大,导致发热严重,系统传输效率低。

2、电磁辐射严重。在接收线圈外侧区域,由于发射线圈产生的主磁场没有被有效利用,会产生较大电磁辐射,对周围人体或生物产生安全威胁。

3、抗偏移能力差。接收线圈只有与发射端正对时才能高效充电,出现偏移后,互感迅速降低,系统的输出功率下降;

4、矩阵线圈之间存在相互耦合。线圈之间的相互耦合会使系统的谐振频率出现偏移,增大无功功率,降低系统的有功输出。

发明内容

本发明目的是为了解决目前应用于移动设备的无线供电系统中传输效率低、抗偏移能力差、电磁辐射严重等问题,提出了一种应用于移动设备的矩阵网络式无线供电系统及其充电方法。

本发明是通过以下技术方案实现的,本发明提出一种应用于移动设备的矩阵网络式无线供电系统,所述无线供电系统由发射端供电装置、接收端受电装置和检测控制装置三部分组成,所述发射端供电装置安装在充电区域的地面下方,所述接收端受电装置安装在移动设备上,所述检测控制装置的输出端与所述发射端供电装置连接;

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