[发明专利]一种自调节谐振无线电能传输发射端

说明书

本发明公开了一种自调节谐振无线电能传输发射端，其中通过反射能量感应电路检测线圈谐振状态，并相应输出信号控制可变电容容值，从而自动将线圈调整为谐振状态。本发射端使用自调节谐振结构，能够保证发射线圈工作在谐振状态，使磁共振无线电能传输保持在最高效率模式，减小散热，减小电能损失。

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术，尤其是磁共振无线电能传输技术。

背景技术

无线电能传输技术，作为新型的一种供电方式，通过无线方式进行电能传输。这项技术在消费类电子、电动汽车，工业、医疗等行业都有广泛的应用前景。其中的磁共振无线电能传输技术跟其他解决方案比具有高传输效率，远距离传输，支持一对多充电等优点。目前世界上已经有工作在6.78 MHz的A4WP标准支持磁共振无线电能传输。该项技术工作时，需要一个发射线圈将能量发射出去，在接收端也有一个线圈进行能量接收，发射线圈和接收线圈需要同时谐振在一个标准频率，电能能够以最大的效率传输。

然而，在实际使用时，接收线圈的位置、角度、接收端负载电阻、特别是系统温度等因素都会影响发射线圈的谐振状态。如果线圈偏离谐振状态，则会引起电能传输效率迅速的降低。效率的降低意味着能量的浪费，以及散热的增加。

一种解决这个问题方法是实时的调节无线电能传输的发射和接收线圈的谐振状态，保证其工作在谐振频率。目前尚未针对这一系统的特别解决方案。在相关领域，如美国发明专利US20070091006A1所提到的方法，为了解决小信号射频身份识别电路（RFID）的谐振状态，采取将多个电容进行并联，通过选择导通的电容数目，来达到调节谐振状态的作用。而在无线电能传输应用中，其特点是谐振偏离范围不会太大，但是输出功率要求较高。

发明内容

基于此，需要一种能够解决无线电能传输发射端谐振状态调节的方案，能够适应6.78 MHz, 功率为几瓦到上百瓦的工作条件。

一种自调节谐振无线电能传输发射端，包括发射线圈、固定电容、高压可变电容、反射能量感应电路；所述发射线圈的输入电压同时输入给所述反射能量感应电路，所述发射线圈的另一端与所述固定电容的一端相连接，所述固定电容的另一端与所述高压可变电容相连接；所述高压可变电容的控制端与所述反射能量感应电路的输出端相连接；所述反射能量感应电路能够根据反射能量的大小调整输出电压的大小，从而调节所述高压可变电容的电容。

在其中一个实施例中，所述高压可变电容由PIN二极管来实现。所述PIN二极管的电容最大值和最小值比例不超过1000倍。所述PIN二极管的工作电压不超过1000 V。

在其中一个实施例中，所述反射能量感应电路包括一个检测电阻，两个过零检测放大器，一个或非门，一个通过脉冲宽度调节的直流到直流电压转换器。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有的共振式无线电能传输技术相比有以下优点：本发明中的发射端引入了自调整谐振技术，可以自动检测线圈偏离谐振的情况，并用检测结果控制线圈回到谐振状态，从而达到保证最大的无线电能传输的效果。

附图说明

图1是一种自调节谐振无线电能传输发射端结构图。

图1中1. 发射线圈，2. 接收线圈，3.固定电容，4.高压可变电容，5.地，6.能量放射感应电路。

图2为PIN二极管可变电容电容值与输入控制电压之间的关系。

图3为反射能量感应电路结构图。

图3中，31. 第一个过零检测放大器，32. 第二个过零放大器，33. 或非门，34.直流到直流电压转换器，35.直流输出电压，36.电源电压，37.第二个电源电压，38. 第一输入电阻，39.第二输入电阻，40. 地。

具体实施方式