[发明专利]一种无线电能传输系统及传输方法

权利要求书

1.一种无线电能传输系统，其特征在于：所述的无线电能传输系统划分为多个区域，每个区域均包含一个主节点和多个副节点；主节点通过磁谐振耦合方式把能量单向传输给所在区域的副节点，实现区域内无线电能传输；各区域主节点之间通过磁谐振耦合方式进行双向无线电能传输，实现区域间无线电能传输。

2.根据权利要求1所述的无线电能传输系统，其特征在于：所述的主节点包括能量捕获模块、能量存储模块、能量转换模块、能量发送/接收模块、能量管理模块和无线通信模块；所述的副节点包括能量接收模块，能量转换模块、能量存储、能量管理模块和无线通信模块；所述的主节点通过磁谐振耦合无线电能传输的方式把能量单向传输给所在区域的副节点，实现区域内无线电能传输；各区域主节点之间进行双向无线电能传输，实现区域间无线电能传输。

3.根据权利要求1或2所述的无线电能传输系统，其特征在于：所述的主节点中，所述的能量捕获模块和能量存储模块单向连接，能量存储模块与能量转换模块双向连接，用于能量的存储和释放；能量转换模块与能量发送/接收模块双向连接，能量转换模块根据能量流向将电能由直流转换成高频交流或由高频交流转换成直流，能量发送/接收模块用于能量的发送或接收；能量管理模块用于管理系统能量的存储、转换和分配，能量管理模块与能量捕获模块、能量存储模块、能量转换模块，以及能量发送/接收模块均双向连接；无线通信模块用于区域内主节点与副节点之间，以及区域间主节点之间的信号传输，无线通信模块与能量管理模块双向连接。

4.根据权利要求1或2所述的无线电能传输系统，其特征在于：所述的副节点中，所述的能量接收模块与能量转换模块单向连接，能量接收模块用于能量的接收；能量转换模块与能量存储模块单向连接，能量转换模块用于将电能由高频交流转换成直流，能量存储模块用于存储能量；能量管理模块用于管理系统能量的存储、转换和分配，能量管理模块与能量接收模块、能量转换模块和能量存储模块双向连接；无线通信模块用于区域内主节点与副节点之间的信号传输，无线通信模块与能量管理模块双向连接。

5.根据权利要求1所述的无线电能传输系统，其特征在于：所述的区域内无线电能传输为区域内主节点向副节点的单向能量传输，主节点只作为能量发送端，副节点只作为能量接收端；区域间无线电能传输为区域主节点之间的双向能量传输，主节点既作为能量发送端，又作为能量接收端。

6.根据权利要求1所述的无线电能传输系统，其特征在于，所述的主节点全部为静止节点，所述的副节点为静止节点或运动节点；向运动副节点提供电能的主节点由运动节点接收电能时刻所处的位置决定。

7.根据权利要求1所述的无线电能传输系统，其特征在于：所述的主节点的能量捕获模块获取能量的来源为环境中的振动能、太阳能、热能中的一种或几种。

8.应用权利要求1所述的无线电能传输系统的无线电能传输方法，其特征在于：

1）当副节点电能供应不足时，无线通信模块将能量管理模块检测到的能量需求信息发送给所在区域主节点无线通信模块，提出能量请求；

2）区域主节点的无线通信模块接收到请求后，能量管理模块检测能量存储模块存储的电量是否能满足副节点的需求；如果满足，所述区域主节点将能量传输给副节点，完成区域内无线电能传输过程；如果不满足，则进入以下步骤：

3）区域主节点作为能量请求主节点向邻近区域主节点发出能量供给请求，所属能量管理模块根据邻近区域主节点能量管理模块反馈的信息，依据无线电能传输最优路径选择标准决定能量供给主节点及能量传输路径；

4）选定的能量供给主节点将能量无线传输给能量请求主节点，完成区域间无线电能传输过程；

5）能量请求主节点再将能量传输给副节点，完成区域内无线电能传输过程。

9.根据权利要求8所述的无线电能传输方法，其特征在于：所述步骤3）中无线电能传输最优路径选择标准为：

1）能量请求主节点的相邻区域主节点的能量存储量可以满足需求时，相邻区域主节点直接向能量请求主节点无线传输电能；如果与能量请求主节点相邻的多个区域主节点均满足能量供给需求，能量管理模块选择能量传输路程最短的主节点作为能量供给主节点；如果多个主节点到能量请求主节点的路程相同且能量存储量均能够满足能量请求主节点的需求，能量管理模块选择能量存储量最大的主节点作为能量供给主节点；

2）能量请求主节点的相邻区域主节点能量存储量不能满足需求时，能量请求主节点请求非相邻区域的主节点提供能量；借助能量供给主节点到能量请求主节点路径之间的区域主节点作为中继主节点，能量供给主节点完成向能量请求主节点的无线电能传输；如果有多个主节点满足能量请求主节点的能量供给需求，并且到能量请求主节点的能量传输路程相同，则选择能量传输路径上中继主节点最少的主节点作为能量供给主节点；反之，如果多个主节点到能量请求主节点之间的路径上中继主节点数量相同，则选择能量传输路程最短的主节点作为能量供给主节点。