[发明专利]一种提升无线充电传输距离和传输效率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传能技术领域，特别是涉及一种提升无线充电传输距离和传输效率的方法。

背景技术

无线能量传输就是将能量通过无线的方式传输。近些年来该项技术越来越受到人们的广泛关注，也被媒体称为“八种改变未来世界的革命性技术”。它的诞生不仅给人们的生产生活带来日新月异的变化，更是人类科技进步的重要里程碑。磁耦合谐振技术有着不可比拟的优势和极其广泛的应用前景，具有很高的研究价值和应用价值。

早在1890年，由著名电气工程师尼古拉.特斯拉提出无线传能技术，因此称之为无线电能传输之父。特斯拉构想的无线电能传输方法是把地球作为一个内导体，把地球电离层作为一个外导体，然后通过放大发射机以径向电磁波振荡模式，在地球和电离层之间建立起大约8HZ的低频共振，利用环绕地球表面的电磁波来传输能量。最终因为财力不足，特斯拉的构想没能实现。之后，古博、施瓦固等人从理论上推算了出了只有空间波束导波可达到近100％的传输效率，并在发射波束导波系统上得到验证。20世纪20年代中期，日本的物理学家H.Ya g i和S.U d a发明了能用于无线电能传输的定向天线，又被称之为八木-宇田天线。20世纪60年代初期雷声公司的布朗通过大量的无线电能传输研究工作，奠定了无线电能传输的实验基础，使得这一概念变成了现实。2007年，美国麻省物理学家的马林.索尔贝希克等人通过努力在无线电能传输方面取得了新进展，他们是用两米外的一个电源，将一盏60瓦的灯泡“隔空”点亮了。2008年12月17日成立了无线充电联盟，2010年8月31日，无线充电联盟在首都北京正式将Qi无线充电技术引入中国。近年，有几家公司已经生产出无线充电的手机、平板、电动摩托、电动汽车等。

无线供电技术(WPT-Wireless Power Technology)是近几年发展起来的一种供电技术，它和传统供电方式有很大的区别，这种供电技术可以透过所有非金属物质来传递电力。在无线能量传输方式中，磁耦合谐振式无线供电技术这一种新型的供电方式既可以使无线供电的距离提升至米级的范畴，突破了无线能量传输距离这个问题，而且还能分离开用电设备和供电设备之间的物理连接，所以在提高用电设备的美观及实用性的同时，还能改善用电设备的安全性。规范化的无线充电器能为各种便携式电子产品(如手机、计算机、平板电脑等)同时充电,这样不但能节约资源、降低产品的成本，而且有利于环保。但是传统的无线传能技术没能得到高精度的传输效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提升无线充电传输距离和传输效率的方法，能够提高传输距离和传输效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种提升无线充电传输距离和传输效率的方法，包括以下步骤：

(1)利用电磁感应充电原理，得到电磁耦合谐振无线供电方式的等效电路模型；

(2)根据得到的等效电路模型计算线圈的传输效率；

(3)对耦合磁场进行有限元分析，根据不同的激励信号和线圈参数对单线圈发射磁场强度的影响，得出增强磁场强度的线圈参数；

(4)结合传输效率选择能够增强磁场强度的线圈参数的线圈作为无线充电系统的发射线圈和接收线圈。

所述步骤(2)中根据基尔霍夫定律计算线圈的传输效率。

所述步骤(3)中得出增强磁场强度的线圈参数包括激励电压幅度、线圈半径和匝数。

所述步骤(4)中选择圆柱螺旋型线圈作为无线充电系统的发射线圈和接收线圈。

所述圆柱螺旋型线圈采用PCB线圈。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明可以最大限度的降低功率损耗，无线充电系统受系统内部功率损耗的影响，功率损耗会导致能量的流失，并且产生热量限制的转化传输效率，因此尽可能大的降低功率损耗可以提高能量的传输效率。本发明采用的圆柱螺旋型线圈，相比其他结构的线圈，圆柱螺旋型线圈能得到更大的互感，互感越强耦合系数越大，对无线供电系统的传输就越会有利。本发明在Qi标准中通过串联谐振电容对谐振漏电感进行补偿，可以有效解决低耦合度问题。

附图说明

图1是本发明中等效电路模型图；

图2是本发明中选用的线圈示意图；

图3是线圈边缘损耗图；

图4是线圈平视损耗图；

图5是线圈俯视损耗图。

具体实施方式