[发明专利]一种基于磁谐振的MIMO磁安全充电方法

权利要求书

1.一种基于磁谐振的MIMO磁安全充电方法，其特征在于所述该方法由N个TXs端和Q个RXs端组成，相互之间通过MRC-WPT系统控制，所述该控制系统通过如下步骤控制：

步骤1：为充电线圈建立足够简单且精确的磁场分布模型；

步骤2：对系统磁安全约束进行离散化；

步骤3：在磁安全约束下，对系统充电效率优化问题进行求解。

2.根据权利要求1所述的基于磁谐振的MIMO磁安全充电方法，所述该步骤算法包括电路公式和磁场公式，其中

电路公式为：

通过应用基尔霍夫定律，系统电流和电压公式的矩阵形式。

在公式(1)-(5)中，其中的符号含义如下：

磁场公式为：

根据毕奥·萨伐尔定律，用ζ来表示系统所考虑的可达空间，用p表示空间ζ中的任意一点，用表示p点的磁场强度向量(x、y、z方向)。

在只有一个线圈(记为线圈s)的简单情况下，p点的场强公式如下所示，

其中，表示线圈的场强因子向量，i表示线圈s上的电流。在存在多个线圈(记共有S个线圈)的情况下，p点的场强公式为S个线圈分别在p点场强的矢量和，其矩阵形式如下，

其中，表示S个线圈的场强因子矩阵，表示S个线圈的电流向量。

当线圈上通交流电时，的模长也是时变的，其推导过程如下，

其中，上标*和’分别表示矩阵的共轭转置和转置操作，real()表示取实部部分。

因此，模长的峰值也可以推导出，

由上，在所提出的MRC-WPT系统中，共有N个TXs和Q个RXs。因此，根据公式(1)和(9)，并经过简单地推导，可以得到在我们的系统中计算任意一点p场强峰值的公式：

其中，

F_T(p)和F_R(p)分别代表TXs和RXs的场强因子矩阵。

通过优化调度系统发射端电流，来使得系统从发射端到接收端的总能量传输达到最大化。因此可以得到如下公式：

subject to

其中

由上，我们已经离散化并提取了有效的系统磁安全约束，因此，我们用Ψ来表示有效的系统磁安全约束，仍用p来表示其中一条有效约束，即对于Ψ中任意一点p，其由公式(10)计算出来的场强峰值要小于最大场强限制。另外，在忽略了RX-RX互感之后，我们假设发射端电流相位全为0，接收端电流相位全为90°。因此，发射端电流就变为一个实数向量，即有成立。这样，我们的问题也就转换成一个标准的半正定Semi-Definite Problem问题。我们重新形式化了我们的问题，如下所示：

max_{X}Tr(T^*R_RYX)， (12)

subject to

Tr(R_TX)+Tr(Y*R_RYX)≤P_max， (C12a)

其中，上述公式中的符号如下：

通过转换，就可以很好地被成熟的凸优化技术ADMM来解决。