[发明专利]一种无线能量传输系统及方法

权利要求书

1.一种无线能量传输系统，其特征在于，用于给负载提供能量，包括：发射级、耦合线圈、整流桥和稳压输出单元相级联组成；

所述稳压输出单元用于当实际负载的值小于或大于最优负载的值时，将实际负载的值增大或减小使其等于最优负载的值，将所述整流桥的输出电压转换为目标的直流输出电压；

所述最优负载是使所述耦合线圈的耦合效率最优的负载。

2.如权利要求1所述的无线能量传输系统，其特征在于，所述稳压输出单元是低压差线性稳压器、降压型稳压器或升压型稳压器。

3.如权利要求2所述的无线能量传输系统，其特征在于，所述耦合线圈的耦合效率是：

α＝2π*fres*C₂*R_L

其中，η_link为耦合线圈的耦合效率，k为耦合线圈的耦合系数，Q_L1为耦合电感L₁的品质因数，Q_L2为耦合电感L₂的品质因数，C₂为接收边电容的电容值,fres为耦合线圈的共振频率，R_L为负载电阻，耦合电感L₁和耦合电感L₂组成耦合线圈。

4.如权利要求3所述的无线能量传输系统，其特征在于，通过如下公式计算所述最优负载：

R_L,opt＝Q_L1/sqrt(1+X)/(2π*fres*C₂)

X＝k²Q_L1Q_L2

其中，R_L,opt为最优负载，sqrt为平方根函数。

5.如权利要求4所述的无线能量传输系统，其特征在于，所述稳压输出单元用于将所述实际负载的值提升了(V_rec/V_buck)²倍将所述实际负载转换为所述最优负载：

P_out＝P_in*η_buck≈P_in

其中，P_out为稳压输出单元的输出功率，P_in为稳压输出单元的输入功率，η_buck为稳压输出单元的效率，V_rec为整流桥的输出电压，V_buck为稳压输出单元的输出电压，R_{eq_buck}为稳压输出单元的等效阻抗，R_L为稳压输出单元的实际负载。

6.如权利要求3所述的无线能量传输系统，其特征在于，所述稳压输出单元用于将所述实际负载的值降低了倍将所述实际负载的转换为所述最优负载：

P_out＝P_in*η_boost

其中，η_boost为稳压输出单元的效率，R_{eq_boost}为整个稳压输出单元的等效电阻，V_boost为稳压输出单元的输出电压。

7.如权利要求1-6任一所述的无线能量传输系统，其特征在于，所述耦合线圈的原边线圈和副边线圈分别采用串联电容、并联电容的结构。

8.如权利要求1-6任一所述的无线能量传输系统，其特征在于，所述耦合线圈的原边线圈和副边线圈分别采用串联电容、串联电容的结构。

9.如权利要求1-6任一所述的无线能量传输系统，其特征在于，所述整流桥由二极管组成或用MOS管交叉形式组成、或有源整流电路组成。

10.一种无线能量传输方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述的无线能量传输系统进行无线能量传输。