[发明专利]一种基于磁谐振和DQN的MIMO中继充电方法

说明书

一种基于磁谐振和DQN的MIMO中继充电方法，所述该方法由4个电路组成，分别为TX circuit发射端电路、Relay circuit中继端电路、RX circuit接收端电路、TX‑relay controller发射端‑中继端的控制电路，所述TX circuit发射端电路、Relay circuit中继端电路、RX circuit接收端电路之间均由TX‑relay controller发射端‑中继端的控制电路控制,本发明显著提升了无线充电的距离，增加了无线充电作用的范围，增强了无线充电的可用性，对无线磁充电的应用有着积极影响，有利于无线充电的发展。

技术领域

本发明涉及的基于磁谐振和DQN的MIMO中继充电方法，属于无线充电技术领域。

背景技术

随着数亿台智能设备在人群中的广泛使用，这些设备充电问题成为当前非常重要的研究性课题。近些年来，无线电能传输(Wireless Power Transmission)系统已经被深入研究，并出现了一批市场化的无线充电设备，以解决智能设备需要反复插拔补充电能的困扰。与传统的有线充电方法相比，无线充电最明显的优势是没有电线，降低了安全风险，有利于产品防水防尘设计。

目前，短距离无线电能传输系统通常以两种方式实现，即：电感耦合(InductiveCoupling，或称磁耦合)和磁谐振耦合(Magnetic Resonant Coupling)[1]。当使用电感耦合时，无线电能传输系统就像松散耦合变压器一样工作；而采用磁谐振技术的无线电能传输系统利用电路中谐振现象来提高能量传输效率。由于更高的效率和更长的充电距离，基于磁谐振技术的无线电能传输技术引起了业界和学术界的关注。多个无线充电联盟已经提出了无线充电系统的规范，例如无线充电联盟(WPC)提出的Qi规范，以及无线电力联盟(A4WP)提出的Rezence规范。

然而，当前的规范普遍集中于只有一个电力发送单元的情况，即，系统中有且仅有一个能量发射端(TX),而商品化的无线充电设备基本都是一对一的无线充方式，且充电距离都是接近零距离的、基本贴合的，需要发射端和接收端的高度耦合。已经在文献中研究了具有多个发射端和/或多个接收端的磁谐振无线电能传输系统。其中尤为引人注目的是，磁波束成形技术(beamforming)已应用于多输入多输出(MIMO)场景中，以实现更灵活和高效的能量传输。这些技术整合的无线充电系统在2014年以来的几篇相关文章[2]-[4]中有着具体阐述。

我们在此方案中借鉴了以往无线充电系统中的设计经验，基于磁谐振原理，整合磁波束成形技术，创新性地提出中继方案，即，在多入多出环境下，插入中继线圈群，使用神经网络方法控制中继线圈的开关闭合，从而与发射端控制一起实现对接收端的高效率充电方案。

发明内容

本发明多设备同时进行无线充电的难题，提高无线充电的距离和效率，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于磁谐振和DQN的MIMO中继充电方法，所述该方法由4个电路组成，分别为TX circuit发射端电路、Relay circuit中继端电路、RX circuit接收端电路、TX-relaycontroller发射端-中继端的控制电路，所述TX circuit发射端电路、Relay circuit中继端电路、RX circuit接收端电路之间均由TX-relay controller发射端-中继端的控制电路控制，其中电流公式为通过应用基尔霍夫电路法,我们得出以下电流方程(1)，对于每一个被动线圈α，α可以是任何RX，或任何处于闭合状态的Relay。

电压公式：可以得出电压方程(2)，式中的α可以是任何TX,RX,或任何闭合状态的Relay。τ_α对于发射端为1，对于中继端和接收端为0。

矩阵形式：为了更容易的表示，我们将上面(1)(2)写成矩阵形式(3)，