[发明专利]一种无线能量传输系统及方法

说明书

本发明提供一种无线能量传输系统及方法，系统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；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；最优负载是使所述耦合线圈的耦合效率最优的负载。通过稳压输出单元将实际负载的值调整到最优负载的值，提高了耦合线圈的耦合效率，从而提高了能量传输效率。

技术领域

本发明涉及无线能量传输技术领域，尤其涉及一种无线能量传输系统及方法。

背景技术

近些年来，随着无线能量传输技术研究的深入发展和巨大的市场价值空间，WPT(无线功率传输)受到了越来越多的关注和重视。WPT系统的应用领域非常广泛，在消费电子领域，已经有许多科技公司开发出了近场无线充电技术为手机等电子设备充电。在医疗领域也具有重要的应用，用于治疗的可植入电子设备的充电必须通过无线充电方式完成。该技术在物联网、航空航天、无人驾驶等领域也都有所应用。

WPT系统一般由发射端、耦合线圈和接收端组成，耦合线圈是实现能量无线传输的核心模块，通过电磁耦合原理，将发射端的电能转化为电磁能，再由接收线圈接收转化为电能。

能量传输效率是无线能量传输系统非常重要的指标。系统的能量传输效率是发射端效率、线圈耦合效率和接收端效率的乘积。耦合效率通常较低，是系统整体效率的主要限制因素。

现有技术中缺乏一种高效率的无线能量传输系统。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明为了解决现有的问题，提供一种无线能量传输系统及方法。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：

一种无线能量传输系统，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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。