一种具有强解耦偏移适应性的无线电能信息同步传输装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种具有强解耦偏移适应性的无线电能信息同步传输装置。所述能量发射端配合能量接收端使用；所述直流电源与逆变电路相连接，所述逆变电路分别与控制电路和补偿电路相连接，所述补偿电路与能量发射线圈相连接；所述能量接收线圈与补偿电容C3相连接，所述补偿电容C3与整流滤波电路相连接，所述整流滤波电路与电压传感器相连接，所述电压传感器与电流传感器相连接，所述电流传感器与负载相连接；所述信息发射端配合信息接收端使用；所述外围处理电路与信息发射线圈相连接；所述外围处理电路与信息接收线圈相连接。本发明专利技术为了解决现有无线电能传输系统中能量对信息传输造成的干扰大，传输功率小，信息传输速率低等问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种具有强解耦偏移适应性的无线电能信息同步传输装置


[0001]本专利技术属于无线电能传输领域；具体涉及一种具有强解耦偏移适应性的无线电能信息同步传输装置。

技术介绍

[0002]无线电能传输技术摆脱了传统的导线连接，在生物医学、水下作业等领域有明显的技术优势，其未来发展空间非常广阔。在实际工程应用中，由于负载状况以及环境工况的改变，大多数无线电能传输装置在实现电能传输同时，还需要进行信息传输以实现输出电压反馈控制、负载检测、状态监控、多控制器同步等功能。
[0003]目前有两种电能信息并行传输方式：分离通道传输和共享通道传输。共享通道传输方式在耦合机构上并存着能量波和信号波，能量谐振电路的滤波特性(串型的带通特性，并型的带阻特性)会削弱信号载波，而且随着电能传输回路电流的提高，信号发送和接收变压器的承压增加，甚至出现信号载波被电能干扰淹没的现象，增加了系统设计复杂难度。此外，共享通道传输方式通常添加高频阻波器以阻止信号进入能量传输回路，会造成能量传输效率的降低，该通信技术只适用于低功率能量传输。分离通道传输中能量传输线圈和信息传输线圈在物理结构上相互独立，使得能量传输通道与信号传输通道在空间上相互隔离。理想状态下，能量传输通道只实现传能功能，信号传输通道只实现通信功能。但实际中信息发射侧与信息接收侧间的相对位置很难保持恒定，特别是在动态无线供电系统中，将导致能量线圈与信息线圈间的交叉耦合增大，对后级信息解调电路提出了较高的要求，不利于无线电能信息同步传输的发展和普及。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种具有强解耦偏移适应性的无线电能信息同步传输装置，是为了解决现有无线电能传输系统中能量对信息传输造成的干扰大，传输功率小，信息传输速率低等问题；在实现电能信息同步高效传输的基础上，具备能量线圈和信息线圈间的强偏移解耦性。
[0005]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0006]一种具有强解耦偏移适应性的无线电能信息同步传输装置，所述无线电能信息同步传输装置包括能量传输装置和信息传输装置；所述能量传输装置包含能量发射端和能量接收端，所述能量发射端配合能量接收端使用；
[0007]所述能量发射端包括直流电源、逆变电路、控制电路、补偿电路和能量发射线圈1，所述直流电源与逆变电路相连接，所述逆变电路分别与控制电路和补偿电路相连接，所述补偿电路与能量发射线圈1相连接；
[0008]所述能量接收端包括能量接收线圈3、补偿电容C3、整流滤波电路、电压传感器、电流传感器和负载，所述能量接收线圈3与补偿电容C3相连接，所述补偿电容C3与整流滤波电路相连接，所述整流滤波电路与电压传感器相连接，所述电压传感器与电流传感器相连接，
所述电流传感器与负载相连接；
[0009]所述信息传输装置包含信息发射端和信息接收端，所述信息发射端配合信息接收端使用；
[0010]所述信息发射端包括外围处理电路和信息发射线圈2，所述外围处理电路与信息发射线圈2相连接；
[0011]所述信息接收端包括外围处理电路和信息接收线圈4，所述外围处理电路与信息接收线圈4相连接。
[0012]进一步的，所述能量发射线圈1和能量接收线圈3结构对称；所述信息发射线圈2和信息接收线圈4结构对称。
[0013]进一步的，所述逆变电源通过补偿电路为能量发射线圈1提供高频交流电，激发出高频交变磁场，能量接收线圈3与该高频交变磁场发生谐振，产生感应电动势，为后续负载供电。
[0014]进一步的，所述补偿电路包括电感L
p1
、电容C
p1
和电容C
p2
，所述电感L
p1
与电容C
p1
并联谐振，所述电容C
p2
、电容C
p1
与能量发射线圈1谐振。
[0015]进一步的，所述能量发射线圈1和能量接收线圈3均为平面圆形线圈。
[0016]进一步的，所述信息发射线圈2分别由4个方形线圈Coil1、Coil2、Coil3和Coil4串联构成，2个相邻方形线圈电流方向相反；
[0017]进一步的，所述方形线圈Coil1和方形线圈Coil2组成2D线圈1；
[0018]所述方形线圈Coil3和方形线圈Coil4组成2D线圈2；
[0019]所述方形线圈Coil1和Coil4组成2D线圈3；
[0020]所述方形线圈Coil2和Coil3组成2D线圈4。
[0021]进一步的，所述信息发射线圈2与能量接收线圈3共面设置；
[0022]所述信息接收线圈4与能量发射线圈1共面设置。
[0023]进一步的，所述能量接收线圈3与电容C3串联后连接整流滤波电路的输入端，整流滤波电路的输出端连接负载。
[0024]进一步的，所述能量发射线圈1和/或能量接收线圈3处设有磁芯。
[0025]本专利技术的有益效果是：
[0026]1、本专利技术减小甚至消除了电能与信息传输之间的干扰，提升了当发射侧和接收侧相对位置变化时功率传输和信息传输的稳定性，大大拓展了无线供电技术的应用前景。
[0027]2、本专利技术能量线圈与信息线圈共面放置，不占用额外的空间。
[0028]3、本专利技术能量线圈与信息线圈间具有强偏移解耦性，提升了装置的灵活性。
[0029]4、本专利技术可实现大功率高速率电能信息同步传输。
[0030]5、本专利技术在收发侧相对位置偏移的情况下，实现信息的可靠性传输。
附图说明
[0031]图1是本专利技术能量传输装置的电路原理图。
[0032]图2是本专利技术信息传输装置的电路原理图。
[0033]图3是本专利技术具体实施例一信息发射线圈和信息接收线圈的电流方向示意图。
[0034]图4是本专利技术具体实施例一信息发射线圈和能量发射线圈间的异侧交叉耦合互
感，其中，(a)为偏移方向示意图，(b)为X轴方向偏移的异侧交叉耦合互感，(c)为Y轴方向偏移的异侧交叉耦合互感。
[0035]图5是具体实施例一不同信息线圈与能量线圈间偏移互感曲线，其中，(a)DD信息线圈，(b)串联2DD信息线圈，(c)DD信息线圈与能量线圈间交叉耦合系数随偏移变化曲线，(d)串联2DD信息线圈与能量线圈间交叉耦合系数随偏移变化曲线，(e)本专利技术信息线圈与能量线圈间交叉耦合系数随偏移变化曲线。
[0036]图6是具体实施例一电能信息同步传输电路仿真图。
[0037]图7是具体实施例一电能信息同步传输电路仿真结果，其中，(a)电能输出，(b)信息输出。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施例中的附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]实施例1<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有强解耦偏移适应性的无线电能信息同步传输装置，其特征在于，所述无线电能信息同步传输装置包括能量传输装置和信息传输装置；所述能量传输装置包含能量发射端和能量接收端，所述能量发射端配合能量接收端使用；所述能量发射端包括直流电源、逆变电路、控制电路、补偿电路和能量发射线圈(1)，所述直流电源与逆变电路相连接，所述逆变电路分别与控制电路和补偿电路相连接，所述补偿电路与能量发射线圈(1)相连接；所述能量接收端包括能量接收线圈(3)、补偿电容C3、整流滤波电路、电压传感器、电流传感器和负载，所述能量接收线圈(3)与补偿电容C3相连接，所述补偿电容C3与整流滤波电路相连接，所述整流滤波电路与电压传感器相连接，所述电压传感器与电流传感器相连接，所述电流传感器与负载相连接；所述信息传输装置包含信息发射端和信息接收端，所述信息发射端配合信息接收端使用；所述信息发射端包括外围处理电路和信息发射线圈(2)，所述外围处理电路与信息发射线圈(2)相连接；所述信息接收端包括外围处理电路和信息接收线圈(4)，所述外围处理电路与信息接收线圈(4)相连接。2.根据权利要求1所述无线电能信息同步传输装置，其特征在于，所述能量发射线圈(1)和能量接收线圈(3)结构对称；所述信息发射线圈(2)和信息接收线圈(4)结构对称。3.根据权利要求1或2所述无线电能信息同步传输装置，其特征在于，所述逆变电源通过补偿电路为能量发射线圈(1)提供高频交流电，激发出高频交变磁场，能量接收线圈(3)与该高频交变磁场发生谐振，产生感应电动势，为后续负载供电。4.根据权利要求1或2所述无线电能信息同步传输装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏国，冯静，朱春波，汪超，张一鸣，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：