基于磁共振的水下無(wú)線充電方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于磁共振的水下無(wú)線充電方法和裝置。該方法主要包括：水下接駁站中的諧振電路將電能轉(zhuǎn)換為電磁波，水下接駁站中的諧振體將電磁波傳輸給水下設(shè)備中的諧振體，水下設(shè)備中的諧振電路將電磁波轉(zhuǎn)換為電能，利用所述電能對(duì)水下設(shè)備的電池進(jìn)行充電。本發(fā)明實(shí)施例將磁共振傳能技術(shù)運(yùn)用到水下，可以有效地對(duì)AUV等水下設(shè)備進(jìn)行水下充電，針對(duì)AUV海底作業(yè)的實(shí)際需要，可有效替代傳統(tǒng)陸上人工充電方法，更有利于突出AUV無(wú)纜、自治的靈活性。可以使AUV等水下設(shè)備擺脫大型電池組的負(fù)荷，有助于減小充電電池的重量和體積，為AUV等水下設(shè)備輕便化、小型化提供可能，也促使AUV等水下設(shè)備功能更加多元化、針對(duì)不同環(huán)境按需定制。
【專利說(shuō)明】基于磁共振的水下無(wú)線充電方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水下無(wú)線電能傳輸【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于磁共振的水下無(wú)線充 電方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 海洋總面積為3. 6 X 108平方千米，占地球總面積的70. 8%，在這廣袤富饒的海洋 空間，蘊(yùn)藏著豐富的海洋生物資源、海洋能源、海洋熱能和海洋礦物資源。隨著工業(yè)化和城 市化的進(jìn)展，陸上可利用的資源越來(lái)越少，人們正逐漸重視海洋資源的有效利用問(wèn)題，可以 說(shuō)二十一世紀(jì)是人類向海洋進(jìn)軍的世紀(jì)。作為探索海洋的重要手段，甚至在某些情況下是 唯一的手段，水下機(jī)器人在開發(fā)利用海洋中的作用并不亞于火箭和航天飛機(jī)在探索宇宙空 間中的作用。水下機(jī)器人的主要作用是作為一種潛水設(shè)備和運(yùn)載工具供人類在征服和利用 海洋的過(guò)程中，在一般潛水技術(shù)不可到達(dá)的深度或環(huán)境下進(jìn)行綜合考察和研究并完成多種 作業(yè)任務(wù)。例如，在海洋開發(fā)中，水下航行器可在深海、冰下進(jìn)行海洋資源勘探、水文調(diào)查、 海底地形地貌攝影與繪圖、海底石油管道與越洋電纜的檢測(cè)與維修、海洋石油平臺(tái)和海洋 工作站的檢測(cè)維護(hù)等。
[0003] 未來(lái)水下機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)為更遠(yuǎn)、更深、更小、功能更強(qiáng)大，AUV (AutonomousUnderwaterVehicle，自主式水下機(jī)器人）憑借其無(wú)纜的技術(shù)優(yōu)勢(shì)越來(lái)越受 到世界各海洋強(qiáng)國(guó)的重視。無(wú)纜在帶來(lái)更好的靈活性與隱蔽性的同時(shí)也產(chǎn)生了相應(yīng)的問(wèn) 題--能源供給如何解決？傳統(tǒng)思路是攜帶大型蓄電池，雖然能提供一定的航行距離，但 對(duì)AUV來(lái)說(shuō)負(fù)載過(guò)大，無(wú)法做到輕便化與小型化。由此可見，AUV尤其是小型AUV，能源供 應(yīng)仍然是制約其性能發(fā)揮的關(guān)鍵因素，迫切需要開發(fā)一種對(duì)AUV進(jìn)行有效的無(wú)線傳輸電能 (即無(wú)線充電）的方法。
[0004] 目前，傳統(tǒng)的無(wú)線電能傳輸方法可以分兩種：一種是感應(yīng)耦合式，已在軌道交通、 小家電、大角度旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等方面開展應(yīng)用；另一種是微波無(wú)線能量傳輸技術(shù)，即直接利用電 磁波能量可以通過(guò)天線發(fā)射和接受的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線電能傳輸。
[0005] 若采用上述兩種無(wú)線電能傳輸方法對(duì)AUV進(jìn)行無(wú)線充電存在如下的缺點(diǎn)：雖然微 波無(wú)線能量傳輸技術(shù)傳輸距離最遠(yuǎn)、傳輸功率最大，并且可以克服障礙物影響性，但電磁波 在水中衰減嚴(yán)重，導(dǎo)致能量損耗大，傳輸效率反而最低。感應(yīng)耦合式方法雖然傳輸功率也可 達(dá)數(shù)百千瓦，小尺度障礙物也不會(huì)對(duì)其功率傳輸帶來(lái)大的影響，但缺點(diǎn)是對(duì)傳輸距離和傳 輸穩(wěn)定性要求太高，難以應(yīng)用于復(fù)雜多變的海底自然環(huán)境下。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種基于磁共振的水下無(wú)線充電方法和裝置，以實(shí)現(xiàn)基于 磁共振對(duì)水下設(shè)備進(jìn)行無(wú)線充電。
[0007] 本發(fā)明提供了如下方案：
[0008] -種基于磁共振的水下無(wú)線充電方法，在水下設(shè)置對(duì)水下設(shè)備進(jìn)行充電的水下接 駁站，所述方法具體包括：
[0009] 在待充電的水下設(shè)備靠近所述水下接駁站后，所述水下接駁站中的諧振電路將電 能轉(zhuǎn)換為電磁波，通過(guò)電磁耦合將所述電磁波傳輸給所述水下接駁站中的諧振體；
[0010] 所述水下接駁站中的諧振體和所述水下設(shè)備中的諧振體產(chǎn)生磁共振，所述水下接 駁站中的諧振體將所述電磁波傳輸給所述水下設(shè)備中的諧振體；
[0011] 所述水下設(shè)備中的諧振體通過(guò)電磁耦合將所述電磁波傳輸給所述水下設(shè)備中的 諧振電路，所述水下設(shè)備中的諧振電路將所述電磁波轉(zhuǎn)換為電能，利用所述電能對(duì)所述水 下設(shè)備的電池進(jìn)行充電。
[0012] 所述的在待充電的水下設(shè)備靠近所述水下接駁站后，所述水下接駁站中的諧振電 路將電能轉(zhuǎn)換為電磁波，通過(guò)電磁耦合將所述電磁波傳輸給所述水下接駁站中的諧振體， 包括：
[0013] 在所述水下接駁站中設(shè)置通信電路、電源、整流電路、串聯(lián)諧振電路和功率放大 器，在待充電的水下設(shè)備靠近所述水下接駁站，所述通信電路接收到所述水下設(shè)備發(fā)出的 充電請(qǐng)求消息后，所述電源輸出直流電給所述整流電路，所述整流電路將所述直流電轉(zhuǎn)換 為交流電后輸出給所述串聯(lián)諧振電路；
[0014] 所述串聯(lián)諧振電路中的電感利用所述交流電產(chǎn)生電磁波，通過(guò)調(diào)整串聯(lián)諧振電路 的諧振頻率使所述電磁波的頻率大于設(shè)定數(shù)值，所述功率放大器對(duì)所述電磁波的功率進(jìn)行 放大處理，所述串聯(lián)諧振電路通過(guò)電磁耦合將功率放大后的電磁波傳輸給所述水下接駁站 中的諧振體。
[0015] 所述的水下接駁站中的諧振體和所述水下設(shè)備中的諧振體產(chǎn)生磁共振，所述水下 接駁站中的諧振體將所述電磁波傳輸給所述水下設(shè)備中的諧振體，包括：
[0016] 在所述水下接駁站中設(shè)置至少兩個(gè)諧振體，所述水下接駁站中的諧振體1接收水 下接駁站中的諧振電路通過(guò)電磁耦合傳輸過(guò)來(lái)的電磁波，所述水下接駁站中的諧振體1和 所述水下接駁站中的諧振體2產(chǎn)生磁共振，所述諧振體1將所述電磁波傳輸給所述諧振體 2 ；
[0017] 在所述水下設(shè)備中設(shè)置至少兩個(gè)諧振體，所述水下設(shè)備中的諧振體3和所述水下 接駁站中的諧振體2產(chǎn)生磁共振，所述諧振體3接收所述諧振體2傳輸過(guò)來(lái)的電磁波，通過(guò) 調(diào)整所述諧振體2、諧振體3之間的互感系數(shù)、調(diào)整所述諧振體3對(duì)所述諧振體2的發(fā)射阻 抗，使所述諧振體2、諧振體3之間傳輸電磁波的距離超過(guò)設(shè)定距離；
[0018] 所述水下設(shè)備中的諧振體3和所述水下設(shè)備中的諧振體4產(chǎn)生磁共振，所述諧振 體3將所述電磁波傳輸給所述諧振體4。
[0019] 所述的方法還包括：
[0020] 所述諧振體2包括互相串聯(lián)的第二等效電感、第二分布電容、第二等效串聯(lián)電阻 和諧振體3對(duì)所述諧振體2的發(fā)射阻抗，所述諧振體3包括互相串聯(lián)的第三等效電感、第三 分布電容、第三等效串聯(lián)電阻和諧振體4對(duì)所述諧振體3的發(fā)射阻抗；
[0021] 通過(guò)調(diào)整所述諧振體2和諧振體3中的電子元件的參數(shù)值來(lái)調(diào)整所述諧振體2和 諧振體3之間的互感系數(shù)，使得所述諧振體2、諧振體3之間傳輸電磁波的距離超過(guò)設(shè)定距 離。
[0022] 所述的水下設(shè)備中的諧振體通過(guò)電磁耦合將所述電磁波傳輸給所述水下設(shè)備中 的諧振電路，所述水下設(shè)備中的諧振電路將所述電磁波轉(zhuǎn)換為電能，利用所述電能對(duì)所述 水下設(shè)備的電池進(jìn)行充電，包括：
[0023] 在所述水下設(shè)備中還設(shè)置通信電路、串聯(lián)諧振電路、整流電路、穩(wěn)壓電路，所述諧 振體4通過(guò)電磁耦合將所述電磁波傳輸給所述水下設(shè)備中的諧振電路，所述水下設(shè)備中的 串聯(lián)諧振電路中的電感將所述電磁波轉(zhuǎn)換為交流電，將所述交流電傳輸給所述整流電路， 所述整流電路輸出直流電給所述穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路利用穩(wěn)壓處理后的直流電對(duì)所述 水下設(shè)備的電池進(jìn)行充電；
[0024] 所述水下設(shè)備中的電池充電完成后，所述水下設(shè)備中的通信電路向所述水下接駁 站中的通信電路發(fā)送充電完成消息，所述水下接駁站停止對(duì)所述水下設(shè)備進(jìn)行充電。
[0025] 所述的水下接駁站中的通信電路、電源、整流電路、串聯(lián)諧振電路和功率放大器采 用模塊化的電路板來(lái)實(shí)現(xiàn)，將所有電路板設(shè)置在密封腔內(nèi)，在所述密封腔內(nèi)中充入冷卻油。
[0026] -種基于磁共振的水下無(wú)線充電裝置，包括：水下接駁站和水下設(shè)備；
[0027] 所述的水下接駁站，用于設(shè)置在水下，在待充電的水下設(shè)備靠近所述水下接駁站 后，所述水下接駁站中的諧振電路將電能轉(zhuǎn)換為電磁波，通過(guò)電磁耦合將所述電磁波傳輸 給所述水下接駁站中的諧振體；所述水下接駁站中的諧振體和所述水下設(shè)備中的諧振體產(chǎn) 生磁共振，所述水下接駁站中的諧振體將所述電磁波傳輸給所述水下設(shè)備中的諧振體；
[0028] 所述的水下設(shè)備，用于利用水下設(shè)備的諧振體通過(guò)電磁耦合將所述水下接駁站傳 輸過(guò)來(lái)的電磁波傳輸給所述水下設(shè)備中的諧振電路，所述水下設(shè)備中的諧振電路將所述電 磁波轉(zhuǎn)換為電能，利用所述電能對(duì)所述水下設(shè)備的電池進(jìn)行充電。
[0029] 所述的水下接駁站包括：通信電路、電源、整流電路、串聯(lián)諧振電路、功率放大器；
[0030] 所述的通信電路，用于在待充電的水下設(shè)備靠近所述水下接駁站，接收所述水下 設(shè)備發(fā)出的充電請(qǐng)求消息，向水下接駁站中的電源發(fā)出電能輸出指令；
[0031] 所述的電源，用于接收到所述通信電路傳輸過(guò)來(lái)的電能輸出指令后，輸出直流電 給所述整流電路；
[0032] 所述的整流電路，用于將所述直流電轉(zhuǎn)換為交流電后輸出給所述串聯(lián)諧振電路； [0033] 所述的串聯(lián)諧振電路，用于通過(guò)串聯(lián)諧振電路中的電感利用所述交流電產(chǎn)生電磁 波，通過(guò)調(diào)整串聯(lián)諧振電路的諧振頻率使所述電磁波的頻率大于設(shè)定數(shù)值；通過(guò)電磁耦合 將功率放大后的電磁波傳輸給所述水下接駁站中的諧振體；
[0034] 所述的功率放大器，用于對(duì)所述電磁波的功率進(jìn)行放大處理。
[0035] 所述的水下接駁站中設(shè)置至少兩個(gè)諧振體，所述水下接駁站中的諧振體1接收水 下接駁站中的諧振電路通過(guò)電磁耦合傳輸過(guò)來(lái)的電磁波，所述水下接駁站中的諧振體1和 所述水下接駁站中的諧振體2產(chǎn)生磁共振，所述諧振體1將所述電磁波傳輸給所述諧振體 2 ；
[0036] 在所述水下設(shè)備中設(shè)置至少兩個(gè)諧振體，所述水下設(shè)備中的諧振體3和所述水下 接駁站中的諧振體2產(chǎn)生磁共振，所述諧振體3接收所述諧振體2傳輸過(guò)來(lái)的電磁波，通過(guò) 調(diào)整所述諧振體2、諧振體3之間的互感系數(shù)、調(diào)整所述諧振體3對(duì)所述諧振體2的發(fā)射阻 抗，使所述諧振體2、諧振體3之間傳輸電磁波的距離超過(guò)設(shè)定距離；
[0037] 所述水下設(shè)備中的諧振體3和所述水下設(shè)備中的諧振體4產(chǎn)生磁共振，所述諧振 體3將所述電磁波傳輸給所述諧振體4。
[0038] 所述諧振體2包括互相串聯(lián)的第二等效電感、第二分布電容、第二等效串聯(lián)電阻 和諧振體3對(duì)所述諧振體2的發(fā)射阻抗，所述諧振體3包括互相串聯(lián)的第三等效電感、第三 分布電容、第三等效串聯(lián)電阻和諧振體4對(duì)所述諧振體3的發(fā)射阻抗；
[0039] 通過(guò)調(diào)整所述諧振體2和諧振體3中的電子元件的參數(shù)值來(lái)調(diào)整所述諧振體2和 諧振體3之間的互感系數(shù)，使得所述諧振體2、諧振體3之間傳輸電磁波的距離超過(guò)設(shè)定距 離。
[0040] 所述的水下設(shè)備還包括：通信電路、串聯(lián)諧振電路、整流電路、穩(wěn)壓電路；
[0041] 所述的串聯(lián)諧振電路，用于接收所述諧振體4通過(guò)電磁耦合傳輸過(guò)來(lái)的電磁波， 通過(guò)電感將所述電磁波轉(zhuǎn)換為交流電，將所述交流電傳輸給所述整流電路；
[0042] 所述的整流電路，用于將所述交流電轉(zhuǎn)換為直流電，輸出直流電給所述穩(wěn)壓電 路；
[0043] 所述的穩(wěn)壓電路，用于對(duì)所述直流電進(jìn)行穩(wěn)壓處理，利用穩(wěn)壓處理后的直流電對(duì) 所述水下設(shè)備的電池進(jìn)行充電；
[0044] 所述的通信電路，用于在待充電的水下設(shè)備靠近所述水下接駁站后，向所述水下 接駁站中的通信電路發(fā)送充電請(qǐng)求消息；在水下設(shè)備中的電池充電完成后，向所述水下接 駁站中的通信電路發(fā)送充電完成消息，以使得所述水下接駁站停止對(duì)所述水下設(shè)備進(jìn)行充 電；
[0045] 所述的水下接駁站中的通信電路、電源、整流電路、串聯(lián)諧振電路和功率放大器采 用模塊化的電路板來(lái)實(shí)現(xiàn)，將所有電路板設(shè)置在密封腔內(nèi)，在所述密封腔內(nèi)中充入冷卻油。 [0046] 由上述本發(fā)明的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例將磁共振傳能技 術(shù)運(yùn)用到水下，通過(guò)水下接駁站將電能轉(zhuǎn)換為電磁波，水下接駁站中的諧振體將電磁波傳 輸給水下設(shè)備中的諧振體，水下設(shè)備再將電磁波轉(zhuǎn)換為電能，可以有效地對(duì)AUV等水下設(shè) 備進(jìn)行水下充電，針對(duì)AUV海底作業(yè)的實(shí)際需要，可有效替代傳統(tǒng)陸上人工充電方法，更有 利于突出AUV無(wú)纜、自治的靈活性?？梢允笰UV等水下設(shè)備擺脫大型電池組的負(fù)荷，有助于 減小充電電池的重量和體積，為AUV等水下設(shè)備輕便化、小型化提供可能，也促使AUV等水 下設(shè)備功能更加多元化、針對(duì)不同環(huán)境按需定制。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0047] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 的附圖。
[0048] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種基于磁共振的水下無(wú)線充電方法的處理流程 圖；
[0049] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種水下接駁站中的串聯(lián)諧振電路的電路結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0050] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種諧振體1、諧振體2、諧振體3和諧振體4的電路 結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種基于磁共振的水下無(wú)線充電裝置的具體結(jié)構(gòu) 圖。

【具體實(shí)施方式】
[0052] 為便于對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面將結(jié)合附圖以幾個(gè)具體實(shí)施例為例做進(jìn)一步 的解釋說(shuō)明，且各個(gè)實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。
[0053] 實(shí)施例一
[0054] 基于目前現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種水下無(wú)線充電的方法， 使得AUV等水下設(shè)備可以在電能不足的時(shí)候在水下通過(guò)與水下接駁站智能連接來(lái)獲得能 源補(bǔ)給。
[0055] 該實(shí)施例提供了一種基于磁共振的水下無(wú)線充電方法的處理流程如圖1所示，包 括如下的處理步驟：
[0056] 步驟S110、在水下設(shè)置對(duì)水下設(shè)備進(jìn)行充電的水下接駁站。
[0057] 在水下設(shè)置對(duì)水下設(shè)備進(jìn)行充電的水下接駁站，在該水下接駁站中設(shè)置通信電 路、電源、整流電路、串聯(lián)諧振電路、諧振體和功率放大器，在水下設(shè)備中設(shè)置通信電路、電 池、整流電路、串聯(lián)諧振電路、諧振體和穩(wěn)壓電路。將整個(gè)水下接駁站、水下設(shè)備設(shè)置在密封 腔內(nèi)。
[0058] 上述水下接駁站、水下設(shè)備中的通信電路、電源、整流電路、串聯(lián)諧振電路和功率 放大器采用模塊化的電路板來(lái)實(shí)現(xiàn)。為適應(yīng)密封腔體的圓柱形結(jié)構(gòu)，各個(gè)電路板采用與腔 體內(nèi)徑匹配的圓形設(shè)計(jì)從而安裝在腔體內(nèi)壁或端蓋上，由于腔體內(nèi)徑較小，單塊電路板的 容量有限，對(duì)電路板進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)使多塊電路板聯(lián)合使用，每塊板對(duì)應(yīng)一個(gè)模塊，提高腔 體整體空間的利用率。由于電路中通過(guò)高頻交流電，為減小對(duì)控制電路的電磁干擾，電路板 之間的信號(hào)傳輸采用密集排線方式進(jìn)行。
[0059] 此外作為能量傳輸機(jī)構(gòu)，水下接駁站和水下設(shè)備的電路中需通入大電流，密封腔 內(nèi)空間狹小、元件分布密集不利于散熱，因此還需要考慮散熱問(wèn)題。擬采用油浴散熱的方 法，將安裝電路板后的密封腔體中充入冷卻油，利用油液的對(duì)流作用進(jìn)行散熱。為避免由于 油液受熱膨脹對(duì)密封腔端蓋擠壓造成破壞，密封腔內(nèi)應(yīng)保留少量的空氣余量。
[0060] 為減小密封腔的外殼引起的能量流失，在水下用薄銅皮作為屏蔽層，減小耦合器 對(duì)金屬外殼的電磁干擾影響，提高系統(tǒng)傳輸效率。
[0061] 上述水下接駁站、水下設(shè)備組成了磁共振無(wú)線傳能系統(tǒng)，水下接駁站為磁共振無(wú) 線傳能系統(tǒng)中的供能端，水下設(shè)備為磁共振無(wú)線傳能系統(tǒng)中的負(fù)載端。上述水下設(shè)備可以 為 AUV。
[0062] 步驟S120、在待充電的水下設(shè)備靠近水下接駁站后，水下接駁站接收到水下設(shè)備 發(fā)送的充電請(qǐng)求消息后，水下接駁站中的諧振電路將電能轉(zhuǎn)換為電磁波。
[0063] 在待充電的水下設(shè)備靠近所述水下接駁站，水下設(shè)備中的通信電路向水下接駁站 中的通信電路發(fā)送充電請(qǐng)求消息后，水下接駁站中的通信電路接收到上述充電請(qǐng)求消息 后，向水下接駁站中的電源發(fā)出電能輸出指令。
[0064] 水下接駁站中的電源接收到所述通信電路傳輸過(guò)來(lái)的電能輸出指令后，輸出直流 電給水下接駁站中的整流電路，所述整流電路將所述直流電轉(zhuǎn)換為交流電后，輸出交流電 給水下接駁站中的串聯(lián)諧振電路。
[0065] 該實(shí)施例提供的一種水下接駁站中的串聯(lián)諧振電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所 示，串聯(lián)諧振電路在發(fā)生諧振時(shí)線圈與電容的等效阻抗大約為〇,回路中的阻抗近似為線路 阻抗。通過(guò)調(diào)整串聯(lián)諧振電路中的電感、電容的參數(shù)值，將電感值控制在微亨的數(shù)量級(jí)，將 電容值控制在納法的數(shù)量級(jí)，根據(jù)諧振頻率公式可知，可以使水下接駁站中的串聯(lián)諧振電 路中的諧振頻率調(diào)整得比較大，可以達(dá)到兆赫茲級(jí)。
[0066] 上述水下接駁站中的串聯(lián)諧振電路的電感利用所述交流電產(chǎn)生電磁波，由于調(diào)整 串聯(lián)諧振電路的諧振頻率可以相應(yīng)地調(diào)整上述電磁波的頻率，所以所述電磁波的頻率也大 于設(shè)定數(shù)值，可以達(dá)到兆赫茲級(jí)。水下接駁站中的功率放大器對(duì)所述電磁波的功率進(jìn)行放 大處理。
[0067] 步驟S130、水下接駁站中的諧振電路通過(guò)電磁耦合將所述電磁波傳輸給所述水下 接駁站中的諧振體，水下接駁站中的諧振體利用磁共振將電磁波傳輸給所述水下設(shè)備中的 諧振體。
[0068] 水下接駁站中的串聯(lián)諧振電路通過(guò)電磁耦合將功率放大后的電磁波傳輸給所述 水下接駁站中的諧振體。
[0069] 在水下接駁站和水下設(shè)備中設(shè)置至少兩個(gè)諧振體，示例性地，在水下接駁站中設(shè) 置諧振體1和諧振體2,在水下設(shè)備中設(shè)置諧振體3和諧振體4,該實(shí)施例提供的一種上述 諧振體1、諧振體2、諧振體3和諧振體4的電路結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。圖3中，&為磁 共振無(wú)線傳能系統(tǒng)的等效電壓源；Ih為磁共振無(wú)線傳能系統(tǒng)中的等效電流；Rh為各個(gè)回 路中的等效串聯(lián)電阻和；R(i為負(fù)載端負(fù)載的等效電阻；U_ 4分別為諧振體1_4等效電感；Ci 與C4分別為諧振體1與諧振體4的補(bǔ)償電容；C2與C3分別為諧振體2與諧振體3的分布電 容；Z 21為諧振2對(duì)供能模塊的反射阻抗；Z32為諧振3對(duì)諧振體2的反射阻抗；Z43為負(fù)載端 對(duì)諧振體3的反射阻抗;M 12為諧振體1與諧振體2間的互感系數(shù);M23為諧振體2與諧振體 3間的互感系數(shù)；M 34為諧振體3與諧振體4間的互感系數(shù)。
[0070] 通過(guò)調(diào)整上述諧振體1、諧振體2、諧振體3和諧振體4中的分布電容等電子元件 的參數(shù)值，使上述諧振體1、諧振體2、諧振體3和諧振體4的自身諧振頻率達(dá)到水下接駁站 中的串聯(lián)諧振電路的諧振頻率。
[0071] 水下接駁站中的諧振體1接收水下接駁站中的諧振電路通過(guò)電磁耦合傳輸過(guò)來(lái) 的電磁波，水下接駁站中的諧振體1和諧振體2產(chǎn)生磁共振，諧振體1將所述電磁波傳輸給 所述諧振體2。水下接駁站中的諧振體2和水下設(shè)備中的諧振體3產(chǎn)生磁共振，諧振體2將 所述電磁波傳輸給所述諧振體3。水下設(shè)備中的諧振體3和水下設(shè)備中的諧振體4產(chǎn)生磁 共振，諧振體3將所述電磁波傳輸給所述諧振體4。
[0072] 上述諧振體1和諧振體2之間、諧振體3和諧振體4之間的電磁波的傳輸距離為 近距離，通常為幾厘米。諧振體2包括互相串聯(lián)的第二等效電感、第二分布電容、第二等效 串聯(lián)電阻和諧振體3對(duì)所述諧振體2的發(fā)射阻抗，諧振體3包括互相串聯(lián)的第三等效電感、 第三分布電容、第三等效串聯(lián)電阻和諧振體4對(duì)所述諧振體3的發(fā)射阻抗。通過(guò)調(diào)整所述 諧振體2和諧振體3中的電子元件的參數(shù)值來(lái)調(diào)整所述諧振體2和諧振體3之間的互感系 數(shù)，使得所述諧振體2、諧振體3之間傳輸電磁波的距離超過(guò)設(shè)定距離。因此，上述諧振體2 和諧振體3之間的電磁波的傳輸距離為中距離，可以得到10多厘米。因此，上述水下設(shè)備 和水下接駁站之間的距離可以達(dá)到10多厘米，水下設(shè)備和水下接駁站之間不需要零距離 接觸，從而適用在水下環(huán)境下水下設(shè)備和水下接駁站之間不容易無(wú)縫接觸的情況。
[0073] 步驟S140、水下設(shè)備中的諧振體通過(guò)電磁耦合將所述電磁波傳輸給所述水下設(shè)備 中的諧振電路，所述水下設(shè)備中的諧振電路將所述電磁波轉(zhuǎn)換為電能，利用所述電能對(duì)所 述水下設(shè)備的電池進(jìn)行充電。
[0074] 水下設(shè)備中的串聯(lián)諧振電路的電路結(jié)構(gòu)和上述圖2所示的水下接駁站中的串聯(lián) 諧振電路的電路結(jié)構(gòu)一樣，水下設(shè)備、水下接駁站中的兩個(gè)串聯(lián)諧振電路的諧振頻率也一 樣。
[0075] 水下設(shè)備中的諧振體4通過(guò)電磁耦合將所述電磁波傳輸給所述水下設(shè)備中的串 聯(lián)諧振電路，所述水下設(shè)備中的串聯(lián)諧振電路中的電感將所述電磁波轉(zhuǎn)換為交流電，將所 述交流電傳輸給水下設(shè)備中的整流電路，該整流電路將接收到的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，輸 出直流電給水下設(shè)備中的穩(wěn)壓電路，該穩(wěn)壓電路利用穩(wěn)壓處理后的直流電對(duì)所述水下設(shè)備 的電池進(jìn)行充電。
[0076] 水下設(shè)備中的電池充電完成后，水下設(shè)備中的通信電路向水下接駁站中的通信電 路發(fā)送充電完成消息，水下接駁站中的通信電路接收到上述充電完成消息后，水下接駁站 停止對(duì)所述水下設(shè)備進(jìn)行充電。
[0077] 實(shí)施例二
[0078] 該實(shí)施例提供了一種基于磁共振的水下無(wú)線充電裝置，其具體結(jié)構(gòu)如圖4所示， 包括：水下接駁站1和水下設(shè)備2 ;
[0079] 所述的水下接駁站1，用于設(shè)置在水下，在待充電的水下設(shè)備靠近所述水下接駁站 后，所述水下接駁站中的諧振電路將電能轉(zhuǎn)換為電磁波，通過(guò)電磁耦合將所述電磁波傳輸 給所述水下接駁站中的諧振體；所述水下接駁站中的諧振體和所述水下設(shè)備中的諧振體產(chǎn) 生磁共振，所述水下接駁站中的諧振體將所述電磁波傳輸給所述水下設(shè)備中的諧振體；
[0080] 所述的水下設(shè)備2,用于利用水下設(shè)備的諧振體通過(guò)電磁耦合將所述水下接駁站 傳輸過(guò)來(lái)的電磁波傳輸給所述水下設(shè)備中的諧振電路，所述水下設(shè)備中的諧振電路將所述 電磁波轉(zhuǎn)換為電能，利用所述電能對(duì)所述水下設(shè)備的電池進(jìn)行充電。
[0081] 所述的水下接駁站1包括：通信電路11、電源12、整流電路13、串聯(lián)諧振電路14、 功率放大器15 ;
[0082] 所述的通信電路11，用于在待充電的水下設(shè)備靠近所述水下接駁站，接收所述水 下設(shè)備發(fā)出的充電請(qǐng)求消息，向水下接駁站中的電源發(fā)出電能輸出指令；
[0083] 所述的電源12,用于接收到所述通信電路傳輸過(guò)來(lái)的電能輸出指令后，輸出直流 電給所述整流電路；
[0084] 所述的整流電路13,用于將所述直流電轉(zhuǎn)換為交流電后輸出給所述串聯(lián)諧振電 路；
[0085] 所述的串聯(lián)諧振電路14,用于通過(guò)串聯(lián)諧振電路中的電感利用所述交流電產(chǎn)生電 磁波，通過(guò)調(diào)整串聯(lián)諧振電路的諧振頻率使所述電磁波的頻率大于設(shè)定數(shù)值；通過(guò)電磁耦 合將功率放大后的電磁波傳輸給所述水下接駁站中的諧振體；
[0086] 所述的功率放大器15,用于對(duì)所述電磁波的功率進(jìn)行放大處理。
[0087] 進(jìn)一步地，所述的水下接駁站1中設(shè)置至少兩個(gè)諧振體，所述水下接駁站中的諧 振體1 (16)接收水下接駁站中的諧振電路通過(guò)電磁耦合傳輸過(guò)來(lái)的電磁波，所述水下接駁 站中的諧振體1和所述水下接駁站中的諧振體2 (17)產(chǎn)生磁共振，所述諧振體1 (16)將 所述電磁波傳輸給所述諧振體2 (17);
[0088] 在所述水下設(shè)備中設(shè)置至少兩個(gè)諧振體，所述水下設(shè)備中的諧振體3 (25)和所述 水下接駁站中的諧振體2 (17)產(chǎn)生磁共振，所述諧振體3 (25)接收所述諧振體2 (17)傳 輸過(guò)來(lái)的電磁波，通過(guò)調(diào)整所述諧振體2 (17)、諧振體3 (25)之間的互感系數(shù)、調(diào)整所述諧 振體3 (25)對(duì)所述諧振體2 (17)的發(fā)射阻抗，使所述諧振體2 (17)、諧振體3 (25)之間 傳輸電磁波的距離超過(guò)設(shè)定距離；
[0089] 所述水下設(shè)備中的諧振體3 (25)和所述水下設(shè)備中的諧振體4 (26)產(chǎn)生磁共振， 所述諧振體3 (25)將所述電磁波傳輸給所述諧振體4 (26)。
[0090] 進(jìn)一步，所述諧振體2 (17)包括互相串聯(lián)的第二等效電感、第二分布電容、第二等 效串聯(lián)電阻和諧振體3 (25)對(duì)所述諧振體2 (17)的發(fā)射阻抗，所述諧振體3 (25)包括互 相串聯(lián)的第三等效電感、第三分布電容、第三等效串聯(lián)電阻和諧振體4 (26)對(duì)所述諧振體 3 (25)的發(fā)射阻抗；
[0091] 通過(guò)調(diào)整所述諧振體2 (17)和諧振體3 (25)中的電子元件的參數(shù)值來(lái)調(diào)整所述 諧振體2 (17)和諧振體3 (25)之間的互感系數(shù)，使得所述諧振體2 (17)、諧振體3 (25) 之間傳輸電磁波的距離超過(guò)設(shè)定距離。
[0092] 進(jìn)一步地，所述的水下設(shè)備還包括：通信電路21、串聯(lián)諧振電路22、整流電路23、 穩(wěn)壓電路24 ;
[0093] 所述的串聯(lián)諧振電路22,用于接收所述諧振體4 (26)通過(guò)電磁耦合傳輸過(guò)來(lái)的電 磁波，通過(guò)電感將所述電磁波轉(zhuǎn)換為交流電，將所述交流電傳輸給所述整流電路；
[0094] 所述的整流電路23,用于將所述交流電轉(zhuǎn)換為直流電，輸出直流電給所述穩(wěn)壓電 路；
[0095] 所述的穩(wěn)壓電路24,用于對(duì)所述直流電進(jìn)行穩(wěn)壓處理，利用穩(wěn)壓處理后的直流電 對(duì)所述水下設(shè)備的電池進(jìn)行充電；
[0096] 所述的通信電路21，用于在待充電的水下設(shè)備靠近所述水下接駁站后，向所述水 下接駁站中的通信電路發(fā)送充電請(qǐng)求消息；在水下設(shè)備中的電池充電完成后，向所述水下 接駁站中的通信電路發(fā)送充電完成消息，以使得所述水下接駁站停止對(duì)所述水下設(shè)備進(jìn)行 充電；
[0097] 所述的水下接駁站中的通信電路、電源、整流電路、串聯(lián)諧振電路和功率放大器采 用模塊化的電路板來(lái)實(shí)現(xiàn)，將所有電路板設(shè)置在密封腔內(nèi)，在所述密封腔內(nèi)中充入冷卻油。 [0098] 用本發(fā)明實(shí)施例的裝置進(jìn)行基于磁共振的水下無(wú)線充電的具體過(guò)程與前述方法 實(shí)施例類似，此處不再贅述。
[0099] 綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例將磁共振傳能技術(shù)運(yùn)用到水下，通過(guò)水下接駁站將電能 轉(zhuǎn)換為電磁波，水下接駁站中的諧振體將電磁波傳輸給水下設(shè)備中的諧振體，水下設(shè)備再 將電磁波轉(zhuǎn)換為電能，可以有效地對(duì)AUV等水下設(shè)備進(jìn)行水下充電，針對(duì)AUV海底作業(yè)的實(shí) 際需要，可有效替代傳統(tǒng)陸上人工充電方法，更有利于突出AUV無(wú)纜、自治的靈活性?？梢?使AUV等水下設(shè)備擺脫大型電池組的負(fù)荷，有助于減小充電電池的重量和體積，為AUV等水 下設(shè)備輕便化、小型化提供可能，也促使AUV等水下設(shè)備功能更加多元化、針對(duì)不同環(huán)境按 需定制。
[0100] 本發(fā)明實(shí)施例相對(duì)傳統(tǒng)回收至陸地或水面艦船，利用人工方式充電，水下無(wú)線充 電方式航行距離短、省時(shí)高效、隱蔽性高。本發(fā)明實(shí)施例的基于磁共振的水下無(wú)線充電裝置 電能損耗小，充電效率高。試驗(yàn)證明磁共振無(wú)線傳能技術(shù)充電效率可達(dá)有線充電方式的80% 以上，可以應(yīng)用于復(fù)雜多變的海底自然環(huán)境下，有效提高了深海機(jī)器人的作業(yè)效率。
[0101] 本發(fā)明實(shí)施例的水下無(wú)線充電可以做到充電不拆電池、高效快捷、迅速隱蔽，尤其 應(yīng)用在軍事領(lǐng)域時(shí)不容易暴露目標(biāo)。這樣在深海作業(yè)任務(wù)中，AUV在需要時(shí)訪問(wèn)就近的接 駁站補(bǔ)充能源、上傳數(shù)據(jù)，而無(wú)須返回陸地，極大地提高了工作效率，也為AUV朝輕便化與 小型化改進(jìn)提供了可能。另外此方法即便在海水中仍能保持較高的傳輸效率，甚至可達(dá)到 有線充電方式的80%以上，大幅度縮減機(jī)器人充電等候時(shí)間，有效提高深海機(jī)器人的作業(yè) 效率。同時(shí)傳輸距離遠(yuǎn)、穩(wěn)定性高，機(jī)器人在海底每時(shí)每刻受海流影響，不可能保持絕對(duì)靜 止，抗環(huán)境干擾強(qiáng)才能高效完成充電任務(wù)。
[0102] 本發(fā)明實(shí)施例不僅僅對(duì)水下機(jī)器人適用，其他水下設(shè)施如潛艇、傳感器、魚雷等， 同樣存在電能供應(yīng)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例將為類似環(huán)境中用電裝置提供有益借鑒。
[0103] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：附圖只是一個(gè)實(shí)施例的示意圖，附圖中的模塊或 流程并不一定是實(shí)施本發(fā)明所必須的。
[0104] 通過(guò)以上的實(shí)施方式的描述可知，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本發(fā)明可 借助軟件加必需的通用硬件平臺(tái)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì) 上或者說(shuō)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品 可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中，如R0M/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備 (可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等）執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例或者實(shí)施例的某些 部分所述的方法。
[0105] 本說(shuō)明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部 分互相參見即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。尤其，對(duì)于裝置或 系統(tǒng)實(shí)施例而言，由于其基本相似于方法實(shí)施例，所以描述得比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法 實(shí)施例的部分說(shuō)明即可。以上所描述的裝置及系統(tǒng)實(shí)施例僅僅是示意性的，其中所述作為 分離部件說(shuō)明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或 者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上。可以根 據(jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的情況下，即可以理解并實(shí)施。
[0106] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍 為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于磁共振的水下無(wú)線充電方法，其特征在于，在水下設(shè)置對(duì)水下設(shè)備進(jìn)行充 電的水下接駁站，所述方法具體包括： 在待充電的水下設(shè)備靠近所述水下接駁站后，所述水下接駁站中的諧振電路將電能轉(zhuǎn) 換為電磁波，通過(guò)電磁耦合將所述電磁波傳輸給所述水下接駁站中的諧振體； 所述水下接駁站中的諧振體和所述水下設(shè)備中的諧振體產(chǎn)生磁共振，所述水下接駁站 中的諧振體將所述電磁波傳輸給所述水下設(shè)備中的諧振體； 所述水下設(shè)備中的諧振體通過(guò)電磁耦合將所述電磁波傳輸給所述水下設(shè)備中的諧振 電路，所述水下設(shè)備中的諧振電路將所述電磁波轉(zhuǎn)換為電能，利用所述電能對(duì)所述水下設(shè) 備的電池進(jìn)行充電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁共振的水下無(wú)線充電方法，其特征在于，所述的在待 充電的水下設(shè)備靠近所述水下接駁站后，所述水下接駁站中的諧振電路將電能轉(zhuǎn)換為電磁 波，通過(guò)電磁耦合將所述電磁波傳輸給所述水下接駁站中的諧振體，包括： 在所述水下接駁站中設(shè)置通信電路、電源、整流電路、串聯(lián)諧振電路和功率放大器，在 待充電的水下設(shè)備靠近所述水下接駁站，所述通信電路接收到所述水下設(shè)備發(fā)出的充電請(qǐng) 求消息后，所述電源輸出直流電給所述整流電路，所述整流電路將所述直流電轉(zhuǎn)換為交流 電后輸出給所述串聯(lián)諧振電路； 所述串聯(lián)諧振電路中的電感利用所述交流電產(chǎn)生電磁波，通過(guò)調(diào)整串聯(lián)諧振電路的諧 振頻率使所述電磁波的頻率大于設(shè)定數(shù)值，所述功率放大器對(duì)所述電磁波的功率進(jìn)行放大 處理，所述串聯(lián)諧振電路通過(guò)電磁耦合將功率放大后的電磁波傳輸給所述水下接駁站中的 諧振體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于磁共振的水下無(wú)線充電方法，其特征在于，所述的水下 接駁站中的諧振體和所述水下設(shè)備中的諧振體產(chǎn)生磁共振，所述水下接駁站中的諧振體將 所述電磁波傳輸給所述水下設(shè)備中的諧振體，包括： 在所述水下接駁站中設(shè)置至少兩個(gè)諧振體，所述水下接駁站中的諧振體1接收水下接 駁站中的諧振電路通過(guò)電磁耦合傳輸過(guò)來(lái)的電磁波，所述水下接駁站中的諧振體1和所述 水下接駁站中的諧振體2產(chǎn)生磁共振，所述諧振體1將所述電磁波傳輸給所述諧振體2 ; 在所述水下設(shè)備中設(shè)置至少兩個(gè)諧振體，所述水下設(shè)備中的諧振體3和所述水下接駁 站中的諧振體2產(chǎn)生磁共振，所述諧振體3接收所述諧振體2傳輸過(guò)來(lái)的電磁波，通過(guò)調(diào)整 所述諧振體2、諧振體3之間的互感系數(shù)、調(diào)整所述諧振體3對(duì)所述諧振體2的發(fā)射阻抗，使 所述諧振體2、諧振體3之間傳輸電磁波的距離超過(guò)設(shè)定距離； 所述水下設(shè)備中的諧振體3和所述水下設(shè)備中的諧振體4產(chǎn)生磁共振，所述諧振體3 將所述電磁波傳輸給所述諧振體4。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于磁共振的水下無(wú)線充電方法，其特征在于，所述的方法 還包括： 所述諧振體2包括互相串聯(lián)的第二等效電感、第二分布電容、第二等效串聯(lián)電阻和諧 振體3對(duì)所述諧振體2的發(fā)射阻抗，所述諧振體3包括互相串聯(lián)的第三等效電感、第三分布 電容、第三等效串聯(lián)電阻和諧振體4對(duì)所述諧振體3的發(fā)射阻抗； 通過(guò)調(diào)整所述諧振體2和諧振體3中的電子元件的參數(shù)值來(lái)調(diào)整所述諧振體2和諧振 體3之間的互感系數(shù)，使得所述諧振體2、諧振體3之間傳輸電磁波的距離超過(guò)設(shè)定距離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于磁共振的水下無(wú)線充電方法，其特征在于，所述的水 下設(shè)備中的諧振體通過(guò)電磁耦合將所述電磁波傳輸給所述水下設(shè)備中的諧振電路，所述 水下設(shè)備中的諧振電路將所述電磁波轉(zhuǎn)換為電能，利用所述電能對(duì)所述水下設(shè)備的電池進(jìn) 行充電，包括： 在所述水下設(shè)備中還設(shè)置通信電路、串聯(lián)諧振電路、整流電路、穩(wěn)壓電路，所述諧振體4 通過(guò)電磁耦合將所述電磁波傳輸給所述水下設(shè)備中的諧振電路，所述水下設(shè)備中的串聯(lián)諧 振電路中的電感將所述電磁波轉(zhuǎn)換為交流電，將所述交流電傳輸給所述整流電路，所述整 流電路輸出直流電給所述穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路利用穩(wěn)壓處理后的直流電對(duì)所述水下設(shè) 備的電池進(jìn)行充電； 所述水下設(shè)備中的電池充電完成后，所述水下設(shè)備中的通信電路向所述水下接駁站中 的通信電路發(fā)送充電完成消息，所述水下接駁站停止對(duì)所述水下設(shè)備進(jìn)行充電。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁共振的水下無(wú)線充電方法，其特征在于，所述的水下 接駁站中的通信電路、電源、整流電路、串聯(lián)諧振電路和功率放大器采用模塊化的電路板來(lái) 實(shí)現(xiàn)，將所有電路板設(shè)置在密封腔內(nèi)，在所述密封腔內(nèi)中充入冷卻油。
7. -種基于磁共振的水下無(wú)線充電裝置，其特征在于，包括：水下接駁站和水下設(shè)備； 所述的水下接駁站，用于設(shè)置在水下，在待充電的水下設(shè)備靠近所述水下接駁站后，所 述水下接駁站中的諧振電路將電能轉(zhuǎn)換為電磁波，通過(guò)電磁耦合將所述電磁波傳輸給所述 水下接駁站中的諧振體；所述水下接駁站中的諧振體和所述水下設(shè)備中的諧振體產(chǎn)生磁共 振，所述水下接駁站中的諧振體將所述電磁波傳輸給所述水下設(shè)備中的諧振體； 所述的水下設(shè)備，用于利用水下設(shè)備的諧振體通過(guò)電磁耦合將所述水下接駁站傳輸過(guò) 來(lái)的電磁波傳輸給所述水下設(shè)備中的諧振電路，所述水下設(shè)備中的諧振電路將所述電磁波 轉(zhuǎn)換為電能，利用所述電能對(duì)所述水下設(shè)備的電池進(jìn)行充電。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于磁共振的水下無(wú)線充電裝置，其特征在于，所述的水下 接駁站包括：通信電路、電源、整流電路、串聯(lián)諧振電路、功率放大器； 所述的通信電路，用于在待充電的水下設(shè)備靠近所述水下接駁站，接收所述水下設(shè)備 發(fā)出的充電請(qǐng)求消息，向水下接駁站中的電源發(fā)出電能輸出指令； 所述的電源，用于接收到所述通信電路傳輸過(guò)來(lái)的電能輸出指令后，輸出直流電給所 述整流電路； 所述的整流電路，用于將所述直流電轉(zhuǎn)換為交流電后輸出給所述串聯(lián)諧振電路； 所述的串聯(lián)諧振電路，用于通過(guò)串聯(lián)諧振電路中的電感利用所述交流電產(chǎn)生電磁波， 通過(guò)調(diào)整串聯(lián)諧振電路的諧振頻率使所述電磁波的頻率大于設(shè)定數(shù)值；通過(guò)電磁耦合將功 率放大后的電磁波傳輸給所述水下接駁站中的諧振體； 所述的功率放大器，用于對(duì)所述電磁波的功率進(jìn)行放大處理。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于磁共振的水下無(wú)線充電裝置，其特征在于，所述的水下 接駁站中設(shè)置至少兩個(gè)諧振體，所述水下接駁站中的諧振體1接收水下接駁站中的諧振電 路通過(guò)電磁耦合傳輸過(guò)來(lái)的電磁波，所述水下接駁站中的諧振體1和所述水下接駁站中的 諧振體2產(chǎn)生磁共振，所述諧振體1將所述電磁波傳輸給所述諧振體2 ; 在所述水下設(shè)備中設(shè)置至少兩個(gè)諧振體，所述水下設(shè)備中的諧振體3和所述水下接駁 站中的諧振體2產(chǎn)生磁共振，所述諧振體3接收所述諧振體2傳輸過(guò)來(lái)的電磁波，通過(guò)調(diào)整 所述諧振體2、諧振體3之間的互感系數(shù)、調(diào)整所述諧振體3對(duì)所述諧振體2的發(fā)射阻抗，使 所述諧振體2、諧振體3之間傳輸電磁波的距離超過(guò)設(shè)定距離； 所述水下設(shè)備中的諧振體3和所述水下設(shè)備中的諧振體4產(chǎn)生磁共振，所述諧振體3 將所述電磁波傳輸給所述諧振體4。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于磁共振的水下無(wú)線充電裝置，其特征在于，所述諧振體 2包括互相串聯(lián)的第二等效電感、第二分布電容、第二等效串聯(lián)電阻和諧振體3對(duì)所述諧振 體2的發(fā)射阻抗，所述諧振體3包括互相串聯(lián)的第三等效電感、第三分布電容、第三等效串 聯(lián)電阻和諧振體4對(duì)所述諧振體3的發(fā)射阻抗； 通過(guò)調(diào)整所述諧振體2和諧振體3中的電子元件的參數(shù)值來(lái)調(diào)整所述諧振體2和諧振 體3之間的互感系數(shù)，使得所述諧振體2、諧振體3之間傳輸電磁波的距離超過(guò)設(shè)定距離。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的基于磁共振的水下無(wú)線充電裝置，其特征在于，所述的 水下設(shè)備還包括：通信電路、串聯(lián)諧振電路、整流電路、穩(wěn)壓電路； 所述的串聯(lián)諧振電路，用于接收所述諧振體4通過(guò)電磁耦合傳輸過(guò)來(lái)的電磁波，通過(guò) 電感將所述電磁波轉(zhuǎn)換為交流電，將所述交流電傳輸給所述整流電路； 所述的整流電路，用于將所述交流電轉(zhuǎn)換為直流電，輸出直流電給所述穩(wěn)壓電路； 所述的穩(wěn)壓電路，用于對(duì)所述直流電進(jìn)行穩(wěn)壓處理，利用穩(wěn)壓處理后的直流電對(duì)所述 水下設(shè)備的電池進(jìn)行充電； 所述的通信電路，用于在待充電的水下設(shè)備靠近所述水下接駁站后，向所述水下接駁 站中的通信電路發(fā)送充電請(qǐng)求消息；在水下設(shè)備中的電池充電完成后，向所述水下接駁站 中的通信電路發(fā)送充電完成消息，以使得所述水下接駁站停止對(duì)所述水下設(shè)備進(jìn)行充電。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的基于磁共振的水下無(wú)線充電裝置，其特征在于，所述的水 下接駁站中的通信電路、電源、整流電路、串聯(lián)諧振電路和功率放大器采用模塊化的電路板 來(lái)實(shí)現(xiàn)，將所有電路板設(shè)置在密封腔內(nèi)，在所述密封腔內(nèi)中充入冷卻油。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104158301SQ201410025906
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】殷波, 宮飛翔, 魏志強(qiáng), 叢艷平 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋大學(xué)