[发明专利]追踪式无线充电装置和方法有效
申请号: | 201910291460.7 | 申请日: | 2019-04-11 |
公开(公告)号: | CN109904939B | 公开(公告)日: | 2020-08-25 |
发明(设计)人: | 魏一凡;杨福源;蔡啸;成大立;周嵩林;邹文俊;唐雪薇 | 申请(专利权)人: | 清华大学 |
主分类号: | H02J50/50 | 分类号: | H02J50/50;H02J50/20;H02J50/90 |
代理公司: | 北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙) 11463 | 代理人: | 徐彦圣 |
地址: | 10000*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 追踪 无线 充电 装置 方法 | ||
1.一种追踪式无线充电装置,其特征在于,所述装置包括:无线电能发射模块、电磁超表面模块、无线电能接收模块、位置追踪反馈模块、用电设备和中央控制单元,其中,所述电磁超表面模块设置有机械旋转式电磁超表面;
所述无线电能发射模块与所述电磁超表面模块的一端相连接,所述电磁超表面模块的另一端分别与所述无线电能接收模块和所述中央控制单元相连接,所述无线电能接收模块还与所述用电设备相连接,所述中央控制单元还与所述位置追踪反馈模块相连接,所述位置追踪反馈模块还与所述用电设备相连接;
所述无线电能发射模块,用于激振产生射频电磁波,并将所述射频电磁波进行放大,得到放大的射频电磁波;
所述电磁超表面模块,用于反射所述放大的射频电磁波,并调控反射的所述放大的射频电磁波的波前相位,得到反射射频电磁波;
所述无线电能接收模块,用于对所述反射射频电磁波进行滤波和整流,得到电能,通过所述电能对所述用电设备进行充电;
所述位置追踪反馈模块,用于获取所述用电设备的位置信息;
所述中央控制单元,用于根据所述位置信息调整所述机械旋转式电磁超表面位置;
其中,所述机械旋转式电磁超表面包括反射面单元和微型步进电机,所述反射面单元与所述微型步进电机相连接;
所述反射面单元,用于反射所述放大的射频电磁波,并调控反射的所述放大的射频电磁波的波前相位,得到反射射频电磁波;
所述微型步进电机,用于调整所述机械旋转式电磁超表面位置。
2.根据权利要求1所述的追踪式无线充电装置,其特征在于,所述无线电能发射模块包括射频振荡激励模块、功率放大电路、波导同轴转换器和喇叭天线;
所述射频振荡激励模块、所述功率放大电路、所述波导同轴转换器和所述喇叭天线依次相连接;
所述射频振荡激励模块,用于激振产生所述射频电磁波;
所述功率放大电路,用于将所述射频电磁波进行放大,得到所述放大的射频电磁波;
所述波导同轴转换器,用于将所述放大的射频电磁波以单模传输的方式通过所述喇叭天线发送给所述电磁超表面模块。
3.根据权利要求1所述的追踪式无线充电装置,其特征在于,所述无线电能接收模块包括射频能量接收天线、整流模块和能量存储单元;
所述射频能量接收天线、所述整流模块和所述能量存储单元依次相连接;
所述射频能量接收天线,用于接收所述反射射频电磁波;
所述整流模块,用于对所述反射射频电磁波进行滤波和整流,得到电能;
所述能量存储单元,用于存储所述电能,并对所述用电设备进行充电。
4.根据权利要求3所述的追踪式无线充电装置,其特征在于,所述无线电能接收模块和所述位置追踪反馈模块耦合在所述用电设备的表面,所述位置追踪反馈模块包括摄像头和控制模块,所述摄像头与所述控制模块相连接;
所述摄像头,用于采集所述用电设备的设备特征信息;
所述控制模块,用于根据所述设备特征信息得到所述用电设备的空间坐标信息,将所述空间坐标信息转换为所述用电设备的位置信息,并将所述位置信息发送给中央控制单元。
5.根据权利要求4所述的追踪式无线充电装置,其特征在于,所述中央控制单元,用于根据接收到的所述位置信息,利用波束赋形算法控制所述微型步进电机的姿态,得到姿态信息,进而根据所述姿态信息调整所述机械旋转式电磁超表面位置。
6.根据权利要求5所述的追踪式无线充电装置,其特征在于,所述中央控制单元,用于调整所述机械旋转式电磁超表面位置,以使所述机械旋转式电磁超表面的所述反射射频电磁波的方向聚焦于所述用电设备,对所述用电设备追踪式无线充电。
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