[实用新型]多接受端磁耦合无线能量传输系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种无线能量传输系统，具体涉及一种多接受端磁耦合无线能量传输系统，属于无线能量传输领域。

背景技术

非辐射性磁耦合谐振作为新型无线供电技术，通过使两个相同频率的谐振物体产生很强的相互耦合，而对周围非谐振频率的接受端只有较弱的耦合。磁耦合谐振系统包括发射谐振线圈、次级接受谐振线圈和负载。MIT的 Marin Soljacic 助理教授是该系统的实用新型者，其MIT 研究小组演示了无线供电，他们从2米的距离成功地点亮了60W灯泡。磁耦合谐振技术可实现中距离(mid-range) 的能量传输，而不需要增强磁场强度，而传统的磁耦合只能在短距离范围内（一般在十厘米）取得相对良好的效果，传输距离只能通过增强磁场强度来增加。同时磁谐振耦合系统有一个重要优点就是可以穿透各种不同非金属障碍物，而且对系统的能量传输效率、功率等指标没有影响。

现有的技术大多研究一个发射线圈对应于具有相同谐振频率的多个不同接受端同时提供电能。在有些场合（如多个植入式体外供电设备、LED彩灯等），我们需要为多个不同的负载接受端单独提供电能来保证用电安全或达到预期效果，如果采用多个发射谐振线圈则系统的体积和成本都会增加。

实用新型内容

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种仅采用单个发射线圈既实现单个发射端为多个接受端中仅指定的那一个提供电能传输的磁耦合无线能量传输系统。 

为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：

多接受端磁耦合无线能量传输系统，包括：N+1个接受电路，每个接受电路包括一个接受线圈，其还包括：控制电路、受到控制电路控制的驱动电路、一个发射电路；发射电路包括：一个发射线圈、N个与发射线圈并联的谐振电容支路、与发射线圈串联的受驱动电路驱动的频率开关、为发射线圈和频率开关串联而成的电路提供电能的交流电源；谐振电容支路包括：一个发射端谐振电容和一个与之串联的受到控制电路控制的支路开关，N的取值范围为大于或等于1的自然数。

进一步地，控制电路分别为驱动电路和支路开关提供动作信号，驱动电路接受控制电路的动作信号，并驱动频率开关进行高频的开关动作。

进一步地，接受电路还包括：与接受线圈并联的接受端谐振电容和负载。

进一步地，发射线圈和接受线圈的谐振电感量相等。

进一步地，N的取值为2，即包括3个接受电路和2个谐振电容支路，3个接受电路中的接受端谐振电容分别为第一接受端谐振电容、第二接受端谐振电容、第一接受端谐振电容，2个谐振电容支路中的发射端谐振电容分别为第一发射端谐振电容和第二发射端谐振电容；第一接受端谐振电容与第一发射端谐振电容的谐振电容值相等，第二接受端谐振电容与第二发射端谐振电容的谐振电容值相等，第三接受端谐振电容的谐振电容值等于第一发射端谐振电容的谐振电容值与第二发射端谐振电容的谐振电容值之和。

进一步地，上述发射线圈的谐振电感量为22μH；第一发射端谐振电容的谐振电容值为470nF，第二发射端谐振电容的谐振电容值为220nF。

进一步地，支路开关为继电器开关，频率开关为场效应管开关，控制电路包括有DSP控制芯片，驱动电路包括有IR2100芯片。

本实用新型的有益之处在于：提供一种仅采用单个发射线圈既实现单个发射端为多个接受端中仅指定的那一个提供电能传输的磁耦合无线能量传输系统，本实用新型的系统具备为所有接受端提供无线电能传输的能力的前提下，可保证在一种状态下仅对一个接受端实现无线供电，其结构实用、易于实现并且大大降低了成本。

附图说明

图1是本实用新型的一个优选实施例多接受端磁耦合无线能量传输系统的电路结构示意图；

图2是图1所示实施例仅有支路开关S1导通时的电路结构示意图；

图3是图1所示实施例仅有支路开关S2导通时的电路结构示意图；

图4是图1所示实施例支路开关S1和S2均导通时的电路结构示意图。 

图中附图标记的含义：

1、2、3-接受电路；4-发射电路；5-控制电路；6-驱动电路；

V1-交流电源；

C1-第一发射端谐振电容；C2-第二发射端谐振电容；C3-第一接受端谐振电容；C4-第二接受端谐振电容；C5-第三接受端谐振电容；

L1-发射线圈；L2、L3、L4-接受线圈；

R1、R2、R2-负载；

S1、S2-支路开关；S3-频率开关。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。