[发明专利]高效稳健的无线能量传输

说明书

技术领域

本发明涉及用于无线能量传输的装置和方法。

背景技术

无线电力传输技术的探索与电力的发明一样久远。从特斯拉开始，并且通过20世纪期间巨大的技术发展，在此研究领域中很多的建议被提出并实现。已知进行无线能量传输的已制定的技术有近场和远场耦合方式。近场示例可见于光波导、腔耦合器和谐振电感式变压器。对于远场示例，有电力传播机制，其中电力被传播到接收器处并转换为可用的电能。尽管其达成了足够高效率的能量传输，但这些技术仍存在短距离交感（近场耦合）、或远场方法中视线要求的缺点。

近来，可以看到两个相同的典型谐振对象之间的微弱辐射的无线能量传输策略可以具有足够高的效率。这种可行性来源于在电力传输领域使用耦合模式理论。在此研究中，Kurz等示出了无线能量可在两米的范围内被有效地传输，通常认为该区域为中等距离。此技术也被他人所采用，尤其是Intel，其中传输效率被从之前对于此距离取得的最佳的40%的效率极大地提高到最近得到的75%左右的值。

现今，大多数高效的无线能量传输装置依赖于谐振约束。这样的谐振约束一般意为当有意地或由于随机噪声而使得源的频率从装置的频率偏移时，无线能量传输的效率将极大的降低。随机噪声可能是因为外部对象被靠近两个线圈之一放置，这时谐振条件受到干扰，所以需要提供反馈电路以避免能量传输可能的降低。

发明内容

相比于上述的、对在由于谐振能量传输而产生的线圈附近的噪声和其他干扰的敏感性，本实施方式通过如下文所解释地采用用于被相干驱动的双模系统的快速绝热变迁（RAP）进程，提出了一种用于在两个线圈之间进行稳健和高效的中等距离无线电力传输的技术。对于驱动进程的参数（诸如线圈谐振频率和耦合系数变量）的变化，动态绝热解决方案表现出是稳健且高效的。

根据本发明的一个方面，提出了一种在源线圈和漏线圈之间传输能量的方法，包括：

设定源线圈的初始谐振频率作为第一条件；

设定源线圈和漏线圈彼此的相对位置以定义其间的初始耦合系数、初始耦合系数组成了第二条件；以及

当将能量泵入源线圈时绝热地改变由第一条件和第二条件组成的组中的至少一个成员，从而将所泵入的能量传输至漏线圈。

在实施方式中，第一和第二条件均被绝热地改变。

在实施方式中，第一条件被绝热地改变。可选地，第二条件可被绝热地改变。

在实施方式中，源线圈是谐振电路的一部分，该谐振电路具有可变组件以使初始谐振频率可以被改变。

在实施方式中，源线圈和漏线圈相对于彼此是可移动的，从而允许初始耦合系数的改变。

在实施方式中，在绝热改变的任何给定时间处均存在解谐值，该解谐值是源线圈的谐振频率的当前值和漏线圈的谐振频率之间的差，而该绝热改变提供了耦合系数（κ(t)）和解谐值（Δ(t)）的平滑时间相关性。

在实施方式中，绝热改变包括履行涉及耦合系数和解谐值的绝热条件：

|κ.(t)Δ(t)-κ(t)Δ.(t)|<<[4κ2(t)+Δ2(t)]3/2]]>