接收端电源管理装置及无线供能系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了接收端电源管理装置及无线供能系统，该装置用于无线供能系统，以解决现有无线供能技术无法提供峰值功率的问题，该装置包括：包括储能元件及峰值电流放电回路，所述储能元件包含超级电容；以及所述峰值电流放电回路连接至该超级电容，用于在接收超级电容传输来的能量后，输出峰值功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线供能领域，尤其涉及无线供能的接收端电源管理装置及无线供能 系统。
技术介绍
无线供电技术一直是人们关心的课题，早在上世纪初，Nicola Tesla就进行过远 距离无线输电的实验研究，特别是近年来，便携式电子产品大量涌现，以及传感器无线网络 技术与MEMS器件的发展，推动了无线供电与无线网络技术的研发，并在理论研究和实用化 技术方面取得了初步的成果。无线供电具有很多的解决方案，如电磁感应，RF信号传输，磁 耦合，光传输等等，每种方案都有限制瓶颈。近年来麻省理工学院(MIT)利用磁共振技术， 在无线供电上取得了重大的突破，实现了向距离约2m远的60W电灯泡输送电力，并将其点 亮的实验。这种磁耦合技术一时引发了无线供电研究开发的热潮。无线供电具有广阔的市场前景。在遥感控制领域，汽车电子领域，消费电子领域和 生物医疗领域均有着广阔的市场前景。特别是生物医疗领域，对于生物医学上的植入芯片 或器件，由于其特殊性，如果用传统的化学电池供电，它的寿命是有限的，当电池能量不足 以使得植入的芯片或者其他的器件与系统(如药物传输系统等)正常工作时，就必须通过 手术的方式解决，增加了病人的痛苦。如果通过无线供电系统为体内植入的芯片或器件供 电，由于其控制系统在体外，和体内系统无线连接，这将克服这个问题。此外，无线供电在生 物医学上，如人体药物传输系统，能够更好的定向传输药物，提高疗效。所有的这些有点，都 使得无线供电在生物医学以及其他领域有广阔的运用前景。在无线供电储能解决方案中，特别是在生物医疗领域，主要的储能方案是采用纽 扣电池作为储能元件，该纽扣电池可能是锂电池、聚合物锂电池或其它电池。采用纽扣电池作为储能元件，至少存在缺点电池固有的特性使其不能提供峰值 功率，无法满足有摄像和摄影需要的系统的要求，如医用的胶囊内窥镜等。超级电容是近几年能批量生产的新型电力储能器件，也称为电化学电容。它既具 有静电电容器的高放电功率优势又能像电池一样具有较大电荷储存能力，单体的容量目前 已经做到万法拉级。此外超级电容还具有循环寿命长、功率密度大、充放电速度快、高温性 能好、容量配置灵活、环境友好免维护等优点。
技术实现思路
本专利技术提供用于无线供能的接收端电源管理装置及无线供能系统，以解决现有无 线供能技术无法提供峰值功率的问题。本专利技术实施例提供的接收端电源管理装置包括储能元件及峰值电流放电回路，所 述储能元件包含超级电容；以及所述峰值电流放电回路连接至该超级电容，用于在接收超 级电容传输来的能量后，输出峰值功率，因此解决了现有无线供能技术无法提供峰值功率 的问题。本专利技术实施例提供的无线供能系统包括储能元件及峰值电流放电回路，所述储能 元件包含超级电容；以及所述峰值电流放电回路连接至该超级电容，用于在接收超级电容 传输来的能量后，输出峰值功率，因此解决了现有无线供能技术无法提供峰值功率的问题。附图说明图1为本专利技术实施例无线供能系统的结构示意图；图2为图1中发射端管理装置1的结构示意图；图3为图2所示的无线能量传输装置2的一种结构示意4所示是图1中接收端电源管理装置3的一种结构；图5所示为图4中的接收端电源管理模块31和接收端反馈控制模块32的一种具 体结构；图6所示是图5中的充电控制电路311和放电控制电路313的一种结构；图7所示为图5中内部反馈控制电路322的一种结构；图8所示为图5中的储能元件312的一种结构；图9所示是本实施例无线供能系统的一种结构。具体实施例方式以下结合附图和具体实施例来进一步说明本专利技术，附图中箭头所示方向为信号和 能量的传递方向。如图1所示，本实施例的无线供能系统包括发射端管理装置1、无线能量传输装置 2、接收端电源管理装置3、负载4和信号显示装置5。能量通过发射端管理装置1转变成可 以向外无线传输的能量，然后通过无线能量传输装置2向外无线发射。在能量的接收端，接 收端电源管理装置3对接收的能量进行处理，处理动作一般包括整流、滤波、储能及充放电 等操作，这些操作都是通过专门的电路来实现的。能量通过接收端电源管理装置3处理后， 有控制地供给负载4。 其中负载4的工作情况可以监测控制，其工作状态被接收端电源管理装置3监测， 接收端电源管理装置3通过负载4的情况调节自身的工作状态来适应负载4的工作。接收 端电源管理装置3还可以将根据检测到的负载4的工作情况，生成反馈信号并通过无线方 式发送给发射端管理装置1，以便在能量发射端进一步的进行控制能量的发射。另外接收端 电源管理装置3也可以有监测自身接收的能量情况，并根据检测到的能量情况向发射端管 理装置1反馈相应信号，由发射端管理装置1调整能量的发射，这样可以实现系统工作状态 的自适应调节。接收端电源管理装置3反馈的信号可以通过发射端管理装置1发送给信号 显示装置5，这样可以很直观的观察系统的工作状态。图2所示的是图1中发射端管理装置1的一种结构示意图，发射端管理装置1包 括发射信号控制模块11，反馈控制模块12和反馈信号接收模块13。能量通过发射信号控 制模块11转化成可以无线发射的能量向外发射，反馈信号接收模块13接收到反馈来的信 号后，反馈来的信号一方面可以通过反馈控制模块12来控制发射信号控制模块11的工作 状态，另一方面可以发送给信号显示装置5由其显示出来。图3为无线能量传输装置2的一种结构示意图。发射信号控制模块11将能量转化成可以无线发射的能量并传输给无线能量传输装置2，由无线能量传输装置2无线发射 能量，在无线能量传输装置2的一端有一个接收模块来接收能够无线发射的能量并将其转 化成可以处理的电能。无线能量的发射和接收一般通过两个线圈来实现，一个称为初级线 圈(如大圈所示)，用来接收发射信号控制模块11发来的能量，另一个称为次级线圈(如小 圈所示)，用于无线发射能量。无线能量的传输方式有很多，可以是电磁感应方式，可以是磁 耦合方式，也可以是射频信号(RF)放射方式。图4所示是图1中接收端电源管理装置3的一种结构，包括接收端电源管理模块 31和接收端反馈控制模块32。接收端电源管理模块31接收无线能量传输装置2无线传输 过来的能量并进行一系列处理后供给负载4，接收端反馈控制模块32可以接收负载4和接 收端电源管理模块31的反馈控制信号，转化成无线信号向外发射给反馈信号接收模块13， 此外还可以根据接收端电源管理模块31的反馈控制信号来控制其工作状态。图5所示为图4中的接收端电源管理模块31和接收端反馈控制模块32的一种 具体结构。接收端电源管理模块31包括充电控制电路311，储能元件312和放电控制电路 313，其中储能元件312可以采用超级电容(EDLC)单独储能，也可以采用超级电容和电池一 起储能。接收端反馈控制模块32包括反馈信号发射电路321，内部反馈控制电路322和负 载信号采样电路323。接收的能量发送到充电控制电路311转化为可利用的能量，一方面由 储能元件312储存起来，以供负载4后续所需，另一方面通过放电控制电路313直接供给负 载4，所以可以有两种能量供给方式，实时供给和储存供给。负载信号采样电路323采集负 载4的信号，传递给反馈信号发射电路321。内部反馈控制电路322检测储能元件312的状 态，检测信号一方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接收端电源管理装置，用于无线供能系统，其特征在于，该装置包括储能元件及峰值电流放电回路，所述储能元件包含超级电容；以及所述峰值电流放电回路连接至该超级电容，用于在接收超级电容传输来的能量后，输出峰值功率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯亮，程玉华，刘志东，丁启源，候鹏，贾孟军，
申请(专利权)人：上海北京大学微电子研究院，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]