技術(shù)特征：

1.一種磁耦合共振式無線充電系統(tǒng)的自動(dòng)阻抗匹配裝置，其特征在于，包括有：

一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(1)，其前端用于連接功率放大器(5)，所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(1)包括有多個(gè)供于選擇的阻抗匹配支路，多個(gè)阻抗匹配支路的參數(shù)不同；

一發(fā)射端LC諧振線圈(2)，并聯(lián)于阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(1)的后端，所述發(fā)射端LC諧振線圈(2)用于從功率放大器獲取交流電，并在空間中形成交變的電磁場(chǎng)；

一檢測(cè)模塊(3)，其用于測(cè)量發(fā)射端LC諧振線圈(2)的輸入阻抗；

一控制單元(4)，連接于檢測(cè)模塊(3)與阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(1)之間，所述控制單元(4)用于對(duì)檢測(cè)模塊(3)測(cè)量的輸入阻抗進(jìn)行運(yùn)算，在滿足發(fā)射端LC諧振線圈(2)的輸入阻抗與功率放大器的內(nèi)阻共軛匹配的條件下，運(yùn)算得出發(fā)射端LC諧振線圈(2)所需的阻抗匹配參數(shù)，并將所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(1)中與該阻抗匹配參數(shù)相對(duì)應(yīng)的阻抗匹配支路連接于發(fā)射端LC諧振線圈(2)。

2.如權(quán)利要求1所述的磁耦合共振式無線充電系統(tǒng)的自動(dòng)阻抗匹配裝置，其特征在于，所述阻抗匹配支路的參數(shù)包括阻抗匹配類型，以及用于組成阻抗匹配支路的電容的電容值和電感的電感值。

3.如權(quán)利要求2所述的磁耦合共振式無線充電系統(tǒng)的自動(dòng)阻抗匹配裝置，其特征在于，所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(1)包括有多個(gè)相互并聯(lián)的第一電容支路(10)、多個(gè)相互并聯(lián)的第二電容支路(12)、第一電感支路(11)、第二電感支路(13)和第一繼電器(K1)，所述第一電感支路(11)和第二電感支路(13)相互并聯(lián)，所述第一電容支路(10)的前端用于連接功率放大器，所述第一電容支路(10)的后端連接于第一電感支路(11)的前端，所述第一電感支路(11)的后端和所述第二電容支路(12)的后端分別連接于發(fā)射端LC諧振線圈(2)的兩端，其中：

所述第一電容支路(10)包括有第二繼電器和第一電容，所述第二繼電器的一對(duì)觸點(diǎn)與第一電容相串聯(lián)；

所述第一電感支路(11)包括有第三繼電器(H1)和第一電感(L1)，所述第三繼電器(H1)的一對(duì)觸點(diǎn)與第一電感(L1)相串聯(lián)；

所述第二電感支路(13)包括有第八繼電器(H2)和第二電感(L2)，所述第八繼電器(H2)的一對(duì)觸點(diǎn)與第二電感(L2)相串聯(lián)；

所述第二電容支路(12)包括有第四繼電器和第二電容，所述第四繼電器的一對(duì)觸點(diǎn)與第二電容相串聯(lián)；

所述第一繼電器(K1)的控制端、第二繼電器的控制端、第三繼電器(H1)的控制端、第八繼電器(H2)的控制端和第四繼電器的控制端分別電性連接于控制單元(4)，所述第一繼電器(K1)為Z型繼電器，所述第一繼電器(K1)的兩個(gè)靜觸點(diǎn)分別連接于第一電容支路(10)的前端和第一電感支路(11)的后端，所述第一繼電器(K1)的動(dòng)觸點(diǎn)連接于第二電容支路(12)的前端，所述第一繼電器(K1)用于響應(yīng)控制單元(4)發(fā)出的控制指令而驅(qū)使其動(dòng)觸點(diǎn)與兩個(gè)靜觸點(diǎn)擇一吸合；

所述控制單元(4)用于運(yùn)算得出發(fā)射端LC諧振線圈(2)所需的阻抗匹配參數(shù)，并通過控制第一繼電器(K1)、第二繼電器、第三繼電器(H1)、第八繼電器(H2)和第四繼電器的通斷狀態(tài)，以令相應(yīng)的第一電容、相應(yīng)的第二電容與第一電感(L1)組成L型阻抗匹配支路，或者相應(yīng)的第一電容、相應(yīng)的第二電容與第二電感(L2)組成反L型阻抗匹配支路。

4.如權(quán)利要求3所述的磁耦合共振式無線充電系統(tǒng)的自動(dòng)阻抗匹配裝置，其特征在于，還包括有第五繼電器(E1)、第六繼電器(F1)和第七繼電器(K2)，所述第五繼電器(E1)的一對(duì)觸點(diǎn)并聯(lián)于第一電容支路(10)的前后兩端，所述第六繼電器(F1)的一對(duì)觸點(diǎn)并聯(lián)于第一電感支路(11)的前后兩端，所述第七繼電器(K2)的一對(duì)觸點(diǎn)串聯(lián)于第二電容支路(12)的后端，所述第五繼電器(E1)的控制端、第六繼電器(F1)的控制端和第七繼電器(K2)的控制端分別連接于控制單元(4)，藉由所述控制單元(4)而控制第五繼電器(E1)、第六繼電器(F1)和第七繼電器(K2)的觸點(diǎn)通斷狀態(tài)。

5.一種磁耦合共振式無線充電系統(tǒng)的自動(dòng)阻抗匹配方法，其特征在于，該方法基于一系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述系統(tǒng)包括有一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(1)、一發(fā)射端LC諧振線圈(2)、一檢測(cè)模塊(3)及一控制單元(4)，所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(1)的前端用于連接功率放大器，所述發(fā)射端LC諧振線圈(2)并聯(lián)于阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(1)的后端，所述控制單元(4)連接于檢測(cè)模塊(3)與阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(1)之間，所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(1)包括有多個(gè)供于選擇的阻抗匹配支路，多個(gè)阻抗匹配支路的參數(shù)不同，所述方法包括如下步驟：

步驟S1，所述檢測(cè)模塊(3)測(cè)量發(fā)射端LC諧振線圈(2)的輸入阻抗并傳輸至控制單元(4)；

步驟S2，所述控制單元(4)對(duì)所述輸入阻抗進(jìn)行運(yùn)算，在滿足發(fā)射端LC諧振線圈(2)的輸入阻抗與功率放大器的內(nèi)阻共軛匹配的條件下，運(yùn)算得出發(fā)射端LC諧振線圈(2)所需的阻抗匹配參數(shù)；

步驟S3，所述控制單元(4)將所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(1)中與該阻抗匹配參數(shù)相對(duì)應(yīng)的阻抗匹配支路連接于發(fā)射端LC諧振線圈(2)；

步驟S4，所述發(fā)射端LC諧振線圈(2)從功率放大器獲取交流電，并在空間中形成交變的電磁場(chǎng)；

每間隔預(yù)設(shè)時(shí)間而重復(fù)執(zhí)行步驟S1至步驟S4。

6.如權(quán)利要求5所述的磁耦合共振式無線充電系統(tǒng)的自動(dòng)阻抗匹配方法，其特征在于，所述阻抗匹配支路的參數(shù)包括阻抗匹配類型，以及用于組成阻抗匹配支路的電容的電容值和電感的電感值型。

7.如權(quán)利要求6所述的磁耦合共振式無線充電系統(tǒng)的自動(dòng)阻抗匹配方法，其特征在于，所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(1)包括有多個(gè)相互并聯(lián)的第一電容支路(10)、多個(gè)相互并聯(lián)的第二電容支路(12)、第一電感支路(11)、第二電感支路(13)和第一繼電器(K1)，所述第一電感支路(11)和第二電感支路(13)相互并聯(lián)，所述第一電容支路(10)的前端用于連接功率放大器，所述第一電容支路(10)的后端連接于第一電感支路(11)的前端，所述第一電感支路(11)的后端和所述第二電容支路(12)的后端分別連接于發(fā)射端LC諧振線圈(2)的兩端，其中：

所述第一電容支路(10)包括有第二繼電器和第一電容，所述第二繼電器的一對(duì)觸點(diǎn)與第一電容相串聯(lián)；

所述第一電感支路(11)包括有第三繼電器(H1)和第一電感(L1)，所述第三繼電器(H1)的一對(duì)觸點(diǎn)與第一電感(L1)相串聯(lián)；

所述第二電感支路(13)包括有第八繼電器(H2)和第二電感(L2)，所述第八繼電器(H2)的一對(duì)觸點(diǎn)與第二電感(L2)相串聯(lián)；

所述第二電容支路(12)包括有第四繼電器和第二電容，所述第四繼電器的一對(duì)觸點(diǎn)與第二電容相串聯(lián)；

所述第一繼電器(K1)的控制端、第二繼電器的控制端、第三繼電器(H1)的控制端、第八繼電器(H2)的控制端和第四繼電器的控制端分別電性連接于控制單元(4)，所述第一繼電器(K1)為Z型繼電器，所述第一繼電器(K1)的兩個(gè)靜觸點(diǎn)分別連接于第一電容支路(10)的前端和第一電感支路(11)的后端，所述第一繼電器(K1)的動(dòng)觸點(diǎn)連接于第二電容支路(12)的前端，所述第一繼電器(K1)用于響應(yīng)控制單元(4)發(fā)出的控制指令而驅(qū)使其動(dòng)觸點(diǎn)與兩個(gè)靜觸點(diǎn)擇一吸合；

所述控制單元(4)用于運(yùn)算得出發(fā)射端LC諧振線圈(2)所需的阻抗匹配參數(shù)，并通過控制第一繼電器(K1)、第二繼電器、第三繼電器(H1)、第八繼電器(H2)和第四繼電器的通斷狀態(tài)，以令相應(yīng)的第一電容、相應(yīng)的第二電容與第一電感(L1)組成L型阻抗匹配支路，或者相應(yīng)的第一電容、相應(yīng)的第二電容與第二電感(L2)組成反L型阻抗匹配支路。

8.如權(quán)利要求7所述的磁耦合共振式無線充電系統(tǒng)的自動(dòng)阻抗匹配方法，其特征在于，所述步驟S2包括：

步驟S20，所述控制單元(4)將發(fā)射端LC諧振線圈(2)的輸入阻抗ZL設(shè)定為復(fù)數(shù)：

Z_L＝R_L+jX_L；

其中，R_L為實(shí)部，jX_L為虛部；

步驟S21，判斷實(shí)部R_L是否大于功率放大器內(nèi)阻Z₀，若是，則執(zhí)行步驟S22，若否，則執(zhí)行步驟S23；

步驟S22，選擇L型阻抗匹配支路，依據(jù)如下公式計(jì)算L型阻抗匹配支路中并聯(lián)元件的目標(biāo)電抗值B：

$B=\frac{X_L\±\sqrt{R_L/Z_0}\sqrt{{R_L}^2+{X_L}^2-Z_0{R}_L}}{({R_L}^2+{X_L}^2)};$

其中，Z₀為功率放大器內(nèi)阻，f為功率放大器輸出交流電的頻率；

再依據(jù)如下公式計(jì)算L型阻抗匹配支路中串聯(lián)元件的目標(biāo)電抗值X：

$X=\frac{1}{B}+\frac{X_L{Z}_0}{R_L}-\frac{Z_0}{{\mathrm{BR}}_L};$

步驟S23，選擇反L型阻抗匹配支路，依據(jù)如下公式計(jì)算反L型阻抗匹配支路中并聯(lián)元件的目標(biāo)電抗值B：

$B=\±\frac{\sqrt{(Z_0-R_L)/R_L}}{Z_0};$

其中，Z₀為功率放大器內(nèi)阻，f為功率放大器輸出交流電的頻率；

再依據(jù)如下公式計(jì)算反L型阻抗匹配支路中串聯(lián)元件的目標(biāo)電抗值X：

$X=\±\sqrt{R_L(Z_0-R_L)}-X_L.$

9.如權(quán)利要求8所述的磁耦合共振式無線充電系統(tǒng)的自動(dòng)阻抗匹配方法，其特征在于，執(zhí)行步驟S22之后，還包括L型阻抗匹配支路選擇接通步驟：

步驟S220，將多個(gè)第一電容支路(10)中的多個(gè)第一電容記為C_a1...C_an電容陣列，多個(gè)第二繼電器(A₁...A_n)之一閉合，多個(gè)第四繼電器(D₁...D_m)之一閉合，第三繼電器(H1)閉合，使得第一電容與兩個(gè)電感支路(11)中的第一電感(L1)組成串聯(lián)等效電感，則該串聯(lián)等效電感的感抗值X_N為：

$X_N={\mathrm{\ωL}}_1-\frac{1}{{\mathrm{\ωC}}_{aN}},(N=1...n);$

所述控制單元(4)計(jì)算出每個(gè)第一電容接入時(shí)串聯(lián)等效電感的感抗值X_N(N＝1…n)，再將每個(gè)感抗值X_N(N＝1…n)分別與步驟S22中串聯(lián)電感的感抗目標(biāo)值X作差平方運(yùn)算，將差平方最小的感抗X_N確定為L(zhǎng)型阻抗匹配支路所需的串聯(lián)等效電感，指定該感抗值X_N所對(duì)應(yīng)的第一電容，并將該第一電容所串聯(lián)的第二繼電器接通；

步驟S221，將多個(gè)第二電容支路(12)中的多個(gè)第二電容記為C_b1…C_bm陣列，所述控制單元(4)計(jì)算多個(gè)第二電容的容抗值B_M：

B_M＝ωC_bM(M＝1…m)；

之后，所述控制單元(4)將每個(gè)容抗值B_M(M＝1…m)與步驟S22中并聯(lián)電容的容抗值目標(biāo)值B作差平方運(yùn)算，將差平方最小的容抗值B_M確定為阻抗匹配支路所需的容抗，指定該容抗值B_M所對(duì)應(yīng)的第二電容，并將該第二電容所串聯(lián)的第四繼電器接通。

10.如權(quán)利要求8所述的磁耦合共振式無線充電系統(tǒng)的自動(dòng)阻抗匹配方法，其特征在于，執(zhí)行步驟S23之后，還包括反L型阻抗匹配支路選擇接通步驟：

步驟S230，將多個(gè)第一電容支路(10)中的多個(gè)第一電容記為C_a1...C_an電容陣列，多個(gè)第二繼電器(A₁...A_n)之一閉合，多個(gè)第四繼電器(D₁...D_m)之一閉合，第八繼電器(H2)閉合，使得第一電容與兩個(gè)電感支路(11)中的第二電感(L2)組成串聯(lián)等效電感，則該串聯(lián)等效電感的感抗值X_N為：

$X_N={\mathrm{\ωL}}_1-\frac{1}{{\mathrm{\ωC}}_{aN}},(N=1...n);$

所述控制單元(4)計(jì)算出每個(gè)第一電容接入時(shí)串聯(lián)等效電感的感抗值X_N(N＝1…n)，再將每個(gè)感抗值X_N(N＝1…n)分別與步驟S23中串聯(lián)電感的感抗目標(biāo)值X作差平方運(yùn)算，將差平方最小的感抗X_N確定為反L型阻抗匹配支路所需的串聯(lián)等效電感，指定該感抗值X_N所對(duì)應(yīng)的第一電容，并將該第一電容所串聯(lián)的第二繼電器接通；

步驟S231，將多個(gè)第二電容支路(12)中的多個(gè)第二電容記為C_b1…C_bm陣列，所述控制單元(4)計(jì)算多個(gè)第二電容的容抗值BM：

B_M＝ωC_bm(M＝1…m)；

之后，所述控制單元(4)將每個(gè)容抗值B_M(M＝1…m)與步驟S23中并聯(lián)電容的容抗值目標(biāo)值B作差平方運(yùn)算，將差平方最小的容抗值B_M確定為阻抗匹配支路所需的容抗，指定該容抗值B_M所對(duì)應(yīng)的第二電容，并將該第二電容所串聯(lián)的第四繼電器接通。