[发明专利]一种单对多的多频无线输能方法和系统

说明书

本发明公开了一种单对多的多频无线输能方法和系统。方法包括：首先，检测并选取工作频段内能够获得高输能效率的若干个输能频点；然后，所述输能发射装置产生包含所述若干个输能频点的多音输能信号，并将所述多音输能信号辐射出去；最后，所述多个受能装置将各自接收到的多音输能信号整流为直流，实现单对多的无线能量传输。本发明实施例具有以下优点：（1）采用多音信号作为输能波，相比宽带信号，产生方法简单；（2）只需一个输能发射装置，实现对多个受能装置输能，成本低、装置简单；（3）能够有效解决封闭、半封闭舱体环境下的高效无线输能问题。

技术领域

本发明涉及无线输能技术领域，具体涉及一种单对多的多频无线输能方法和系统。

背景技术

无线输能是当前能量传输领域的一个研究前沿，也是近年来备受科学界和产业界关注的一个研究热点。现有的无线输能技术主要有线圈输能、定向天线输能、时间反演(Time Reversal,TR)阵列输能等。

上述输能方式中，线圈输能的技术最为成熟，已有商用化产品面世，例如基于Qi标准的手机无线充电垫，但由于传输距离过短(一般在cm量级)，只有将手机平放在充电垫上才能为其充电，相比于有线输能，便利性的提升并不明显，且应用场景局限性大。定向天线输能通过高定向性的收发天线输送交换能量，传输距离极远，甚至可用于实现太空对地输能，但是收发天线需要严格对准且口径面大，输能设备需要额外加载定位模块，接收设备难以小型化。而且，传输路径上的高强度电磁波束，对人体、生物体、其他无需充电设备会造成潜在的电磁辐射危害。TR阵列输能是在近几年来发掘的新技术，通过调整TR阵列中各发射阵元的馈电波形，能够自适应地将电磁能量以“空间点聚焦”的形式输送至受能设备，无需额外的追踪、定位设备，且不需担忧电磁辐射安全问题。但是，该方法需求的TR发射阵元数较多，且各空间分离TR发射阵元间的无线发射同步问题尚未解决，物理实现的难度大、成本高。

发明内容

本发明提供一种单对多的多频无线输能方法和系统，用于解决封闭、半封闭舱体环境下采用单个发射输能设备实现低成本、高能效的多目标无线输能问题。

本发明第一方面，提供一种单对多的多频无线输能方法，用于包括一个输能发射装置和多个受能装置的系统，所述方法包括：

首先，检测并选取工作频段内能够获得高输能效率的若干个输能频点；然后，所述输能发射装置产生包含所述若干个输能频点的多音输能信号，并将其辐射出去；最后，所述多个受能装置将各自接收到的多音信号整流为直流，实现单对多的无线能量传输。

在第一种可能的实现方式中，所述所述检测并选取工作频段内能够获得高输能效率的若干个输能频点包括：检测所述输能发射装置在工作频段范围内发送不同频点的单音信号时所述系统的输能效率，选择输能效率排名靠前的若干个频点作为输能频点。

结合第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，检测所述输能发射装置在工作频段范围内发送不同频点的单音信号时所述系统的输能效率，包括：所述输能发射装置向周围空间逐一发送工作频段内不同频点的单音信号；获取不同频点下所述多个受能装置各自的无线接收信号幅度；根据获取的接收信号幅度计算所述系统在不同频点下的输能效率，所述输能效率是指所述多个受能装置的无线接收总功率与所述输能发射装置的无线发射功率之比。

结合第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述选择输能效率排名靠前的若干个频点作为输能频点，包括：将不同频点下所述系统的输能效率与设定的阈值进行比较，在输能效率大于阈值的频点中选取若干个作为输能频点。

在第四种可能的实现方式中，所述输能发射装置产生包含所述若干个输能频点的多音输能信号包括：所述输能发射装置产生处于所述若干个输能频点的单音信号；按照一定的幅度加权，所述输能发射装置将所述若干个单音信号合成为一个多音的输能信号，使所述受能装置各自获得期望的无线接收功率。