[发明专利]应用于可变距离无线能量传输的自适应调整装置及方法

说明书

本发明提出一种应用于可变距离无线能量传输的自适应调整装置及方法，通过将源线圈与发射线圈和/或负载线圈与接收线圈偏置一定的距离来实现不同传输距离上电能的高效率传输。该装置包括一个或两个导轨（或其他类型的能实现平移的机构），发射线圈和接收线圈，源线圈与负载线圈；源线圈固定在导轨上，可以通过调整与发射线圈形成一定距离的偏置；负载线圈固定在另一导轨上，可以通过调整与接收线圈形成一定距离的偏置；源线圈与负载线圈可以同时调整一定的偏置距离或分别独立调整偏置距离。本发明能够确保在不同的传输距离上保持高效率能量传输，可以解决传统磁谐振式无线能量传输随着传输距离改变后传输效率急剧减小的问题。

技术领域

本发明属于无线能量传输技术领域，尤其涉及一种在磁谐振式无线能量传输系统中使用可调耦合技术来实现在不同的传输距离上高效率传输能量的应用于可变距离无线能量传输的自适应调整装置及方法。

背景技术

无线能量传输(WPT)是近几十年来研究的热点。自特斯拉(Nicola Tesla)以来，人们在WPT上付出了巨大的努力。早在1902年，尼古拉·特斯拉就进行了无线传输电能的实验，但由于缺乏资金而中断。在过去的几十年里,大量的注意力都集中在WPT,这种技术适用于植入式医疗设备、电动汽车电池充电,家用电器和许多其他领域,显示出一个有前途的未来电力传输方式。

这种技术的诞生给人们的日常生活带来了极大的便利。其便利之处在于通用性、便携性、安全性等。通用性不仅使得电子产品不受插座和线缆束缚，而且将使得不同品牌不同接口的电子设备不兼容的问题得到解决。便携性可以使得消费者随时随地给电子设备进行供电，也解决出差人士需要携带大量的电源适配器。安全性可以解决由于接触所产生的电火花，避免了电火花可能引起的火灾。

由于WPT传输距离较近，不能解决中距离能量传输的问题，因此研究人提出磁谐振无限能量传输(MCR-WPT)。MCR-WPT可以实现中距离的能量传输，但是在此前的研究中发现MCR-WPT系统中发射线圈与接收线圈存在一个合适的距离可以使传输效率达到最大，而且当系统的传输效率达到最大时只能是在一个特定的传输距离上，如果传输距离增大或者减小，系统的传输效率都会急剧下降，这样就会导致实际应用价值不高。因此需要采取一定的技术能够使系统在一定的传输区间内实现高效率传输。

在现有技术中，多环回路结构可以解决上述问题，但是该技术需要多个开关，这就导致了控制开关的算法结构变的复杂，而且开关还会消耗一部分能量。电路调谐方法也可以解决上述问题，但是会导致电路结构很复杂，而且不可以适用于不同的模型。

发明内容

有鉴于此，为了弥补现有技术的空白和不足，本发明提供一种应用于可变距离无线能量传输的自适应调整装置及方法，该方案可以实现一定区间内的高效率传输。通过在二维平面内移动固定在导轨上的源线圈或者负载线圈，进而调节源线圈与发射线圈之间的耦合，负载线圈与接收线圈之间的耦合，从而实现系统在不同的传输距离上高效率传输；整个装置不需要开关来控制，也不需要复杂的电路结构，系统结构简单且易于实现；成本也比较低；源线圈与负载线圈可以单独调节也可以同时调节，这就增加了系统的灵活性。

其通过将源线圈与发射线圈和/或负载线圈与接收线圈偏置一定的距离来实现不同传输距离上电能的高效率传输。该装置包括一个或两个导轨(或其他类型的能实现平移的机构)，发射线圈和接收线圈，源线圈与负载线圈；源线圈固定在导轨上，可以通过调整与发射线圈形成一定距离的偏置；负载线圈固定在另一导轨上，可以通过调整与接收线圈形成一定距离的偏置；源线圈与负载线圈可以同时调整一定的偏置距离或分别独立调整偏置距离。本发明能够确保在不同的传输距离上保持高效率能量传输，可以解决传统磁谐振式无线能量传输随着传输距离改变后传输效率急剧减小的问题。其灵活性高，两种调节方式可以适用于不同的应用场景，比如应用在电动汽车的无线充电，物流机器人的无线充电，或者是消费类电子产品的无线充电装置，但不局限于上述几种应用。

本发明具体采用以下技术方案：