本發(fā)明涉及一種無線電能傳輸裝置，尤其涉及一種基于溫差發(fā)電的智能無線傳輸裝置。

背景技術(shù)：

隨著社會的快速發(fā)展，智能電子產(chǎn)品的功能在不停的創(chuàng)新，原有的類似的無線充電裝置還沒有成為智能的標準配置，一些無線充電裝置利用通過更換接收端的后殼或使用第三方附件支持無線充電功能，現(xiàn)有的類似的無線充電裝置也大多采用電磁原理，但是效率較低，磁感線在發(fā)射端浪費較多，且沒有設(shè)計保護裝置，例如：新聞中總能有手機爆炸傷人的消息報導。

類似的發(fā)明專利如cn103944214a中公開發(fā)明的無線充電裝置，采用無線供電的方式為充電設(shè)備供電，該發(fā)明僅考慮到如何利用控制方式解決充電器和設(shè)備型號的匹配問題，而忽視了匹配過程中磁感線向線圈以外的環(huán)境無規(guī)則穿過造成能量的損失，伴隨著信息化智能化的快速發(fā)展，如何利用具有保護功能的保護設(shè)備和人身的安全，這些如何利用新能源智能創(chuàng)新性的產(chǎn)品已成為大眾關(guān)注的焦點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上問題，本發(fā)明提出了一種基于溫差發(fā)電的智能無線傳輸裝置，本發(fā)明在發(fā)射端采用線圈陣列串并聯(lián)補償式的發(fā)射形式，避免磁感線向線圈以外的環(huán)境無規(guī)則穿過造成能量的損失，用此陣列串并聯(lián)補償式擺放位置實現(xiàn)發(fā)射端磁場聚焦，為接收端最大化提供能量，利用保護功能保護設(shè)備和人身的安全，利用智能控制滿足產(chǎn)品的智能創(chuàng)新性，此無線裝置無需將產(chǎn)品與任何電源連接就可以充電，還可以避免因電池過溫而發(fā)生爆炸造成人身傷亡，對用戶設(shè)備設(shè)定智能控制模式，對電池有一定的過壓和欠壓保護功能，從而延長產(chǎn)品的壽命，在充電速度上也可以智能的進行選擇快充和慢充，便利高效的滿足人類所需。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于溫差發(fā)電的智能無線傳輸裝置，包括溫差發(fā)電、無線傳輸和智能控制三部分，所述溫差發(fā)電部分包括一個或若干個新型半導體材料組成的溫差發(fā)電芯片以及電源模塊，所述溫差發(fā)電芯片分別包括一個冷端和一個熱端，按照溫差發(fā)電芯片間的冷端對應(yīng)熱端固定方式，串并聯(lián)若干個溫差發(fā)電芯片構(gòu)成teg發(fā)電模組，所述電源模塊包括dc-dc升壓電路，所述teg發(fā)電模組的正負極輸出端分別與dc-dc升壓電路的正負級輸入端相連，所述無線傳輸部分包括逆變電路、發(fā)射線圈模塊、接收線圈模塊、智能伸縮彈簧、整流電路、調(diào)頻模塊、頻率共振模塊和保護模塊，所述逆變電路的輸出端與所述發(fā)射線圈模塊的線圈發(fā)射端相連，所述發(fā)射線圈模塊和接收線圈模塊均與智能伸縮彈簧相連，所述發(fā)射線圈模塊和接收線圈模塊分別與調(diào)頻模塊和頻率共振模塊相連，所述接收線圈模塊輸出端與整流電路相連，所述整流電路輸出端與儲能電池板相連。

進一步的，所述dc-dc升壓電路包括穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路采用ltc3105穩(wěn)壓器，只要有溫差存在的地方，將teg發(fā)電模組放在熱源表面，teg發(fā)電模組即可發(fā)電，通過一個具有穩(wěn)壓作用的dc-dc升壓電路即可為無線傳輸部分提供穩(wěn)定的電源，所述dc-dc升壓電路執(zhí)行最大功率點跟蹤(mppt控制)算法，通過對電流采樣電路采樣的電網(wǎng)電流相位進行跟蹤計算，使所述裝置始工作在最大功率點。

進一步的，所述逆變電路采用單相電壓型半橋llc串聯(lián)諧振逆變電路。經(jīng)過最大功率點跟蹤(mppt)控制后dc-dc電路將溫差發(fā)電部分的電能進行升壓變成適合逆變電路(dc-ac)的直流電，然后送到逆變電路(dc-ac)將直流電變換成交流電，利用llc電路中的諧振電感、諧振電容和勵磁電感組成諧振網(wǎng)絡(luò)，通過變頻技術(shù)來控制諧振網(wǎng)絡(luò)使其在發(fā)射線圈及接收線圈智能伸縮的同時可以一直在共振點下工作，保證其以最大功率(mppt)的效果穩(wěn)定的輸出電能。

進一步的，所述發(fā)射模塊包括線圈發(fā)射端、初級線圈、初級一次補償線圈、初級磁芯線圈、初級磁芯一次補償線圈和初級磁芯二次補償線圈，所述線圈發(fā)射端的作用是產(chǎn)生磁場，初級線圈的作用是減小磁感線無規(guī)則發(fā)射的損失，初級一次補償線圈的作用是和初級線圈并聯(lián)在一起，增強對磁感線的聚集功能，初級磁芯線圈的作用是增強磁場，通過與初級一次補償線圈串聯(lián)的方式聚集磁感線均勻的分布，初級磁芯一次補償線圈和初級磁芯二次補償線圈與初級磁芯并聯(lián)的作用是輔助初級磁芯線圈聚焦。

進一步的，所述接收模塊包括接收發(fā)射端、次級磁芯線圈、次級磁芯一次補償線圈、次級磁芯二次補償線圈、次級線圈和次級一次補償線圈。所述線圈接收端的作用是接收發(fā)射端傳來的磁感線進行能量收集，次級磁芯線圈的作用是收集磁感線，次級磁芯一次補償線圈和次級磁芯線圈并聯(lián)的作用是增強對磁感線的收集，次級磁芯二次補償線圈和次級磁芯一次補償線圈并聯(lián)的作用是二次增強對磁感線的收集，次級線圈和次級磁芯二次補償線圈串聯(lián)的作用是阻止初級發(fā)射過來的磁感線無規(guī)則的損失，次級一次補償線圈和次級線圈并聯(lián)作用是加強次級線圈聚集磁場作用。

進一步的，所述整流電路采用橋式lc并聯(lián)諧振整流電路，輸出穩(wěn)定的直流電壓后儲存在儲能電池板中。

進一步的，所述保護模塊包括過溫保護、過壓保護和欠壓保護，從而保證用電裝置不會因為自身電池的問題而導致過溫爆炸，避免了人身傷亡和不必要的損失，而對電池過壓和欠壓的保護使電池的使用壽命得到延長。

進一步的，所述智能控制部分包括mppt控制、彈簧距離控制、過溫保護控制、過壓保護控制、欠壓保護控制、語音模塊控制和模式選擇控制，通過模式選擇可以使用戶更加方便的選擇充電的速度，而且還可以根據(jù)用戶的模式選擇通過彈簧距離控制來實時調(diào)節(jié)初級和次級的線圈距離，進而通過頻率的智能調(diào)節(jié)實現(xiàn)最大功率的輸出。

進一步的，所述儲能電池板分別設(shè)有過壓保護控制和欠壓保護控制，所述儲能電池板還分別與溫度傳感器、語音模塊和液晶顯示屏相連，在儲能電池板充電儲能過程中可通過液晶顯示屏顯示充電的電量和剩余時間，在充滿的時候通過語音模塊還會有相應(yīng)的語音提示，為溫差發(fā)電的無線傳輸功能更加智能化實現(xiàn)最優(yōu)調(diào)控。

本發(fā)明無線傳輸部分采用磁耦合諧振的電磁思想，傳統(tǒng)的磁耦合是在固定頻率，固定傳輸距離下保證其達到共振的效果為負載供電，但是在實際使用過程中由于初級和次級線圈的位置，或者由于外界原因帶來的擾動后，共振點也就不穩(wěn)定從而不能以最大的功率就行輸出，本發(fā)明在原有的理論基礎(chǔ)上進行大膽創(chuàng)新，利用llc電路中的諧振電感，諧振電容和勵磁電感組成諧振網(wǎng)絡(luò)，通過變頻技術(shù)來控制諧振網(wǎng)絡(luò)使其在線圈智能伸縮的同時可以一直在共振點下工作，保證其以最大功率(mppt)的效果穩(wěn)定的輸出電能。

本發(fā)明公開了一種基于溫差發(fā)電的智能無線傳輸裝置，具有以下有益效果：

(1)通過調(diào)頻智能選擇共振最大頻率點，保證以最大功率輸出；

(2)線圈可以根據(jù)模式選擇進行智能伸縮；

(3)初級和次級線圈通過串并聯(lián)補償?shù)男问竭M行磁場能量的集中，集中磁感線，使效率達到最大化；

(4)對用戶裝置設(shè)定過溫保護、過壓保護、欠壓保護、語音提示等優(yōu)化功能，安全，智能，可靠；

(5)通過對新能源熱電的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)了諧振控制、高效能功率傳輸，使電磁傳輸在無線領(lǐng)域可以更進一步；

(6)可以將該裝置安裝在有溫差的環(huán)境如旅游景點或者使其他人流量大且遠離市電的情況下，這樣為用戶的一些隨身充電裝置(手機或其他電子產(chǎn)品)帶來更便捷的服務(wù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的原理模型圖；

圖2是本發(fā)明的流程設(shè)計圖；

圖3是本發(fā)明的線圈設(shè)計圖；

圖4是本發(fā)明的磁耦合諧振式傳輸圖；

圖5是本發(fā)明的半導體溫差發(fā)電圖；

圖6是本發(fā)明的線圈智能伸縮圖；

圖7是本發(fā)明的村莊熱炕溫差使用圖；

圖8是本發(fā)明的宿舍暖氣管道使用圖；

圖9是本發(fā)明的旅游景區(qū)使用圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

一種基于溫差發(fā)電的智能無線傳輸裝置，如圖1至圖9所示，包括溫差發(fā)電、無線傳輸和智能控制三部分，根據(jù)如圖1所示原理模型圖和如圖2所示流程設(shè)計圖的理論思想將如圖5所示半導體溫差發(fā)電部分13作為電源，將圖4和圖6連接到一起作為一個系統(tǒng)，然后將溫差發(fā)電的電能進行傳輸變換，應(yīng)用到如圖7至圖9所示的應(yīng)用領(lǐng)域。如圖5所示，所述溫差發(fā)電部分包括一個或若干個新型半導體材料組成的溫差發(fā)電芯片16以及電源模塊，所述溫差發(fā)電芯片分別包括一個冷端14和一個熱端15，按照溫差發(fā)電芯片間的冷端對應(yīng)熱端固定方式，串并聯(lián)若干個溫差發(fā)電芯片16構(gòu)成teg發(fā)電模組18，所述電源模塊包括dc-dc升壓電路，所述teg發(fā)電模組的正極輸出端19、負極輸出端20分別與dc-dc升壓電路的正負級輸入端相連，所述半導體溫差發(fā)電部分13溫差發(fā)電芯片16的熱端15的作用是收集熱量；溫差發(fā)電芯片16的冷端14的作用是收集低溫熱源；溫差發(fā)電芯片的聚熱層17作用是對teg模組(片1和片2并聯(lián)，片3和片4的并聯(lián)后再串聯(lián))吸收熱源，通過溫差發(fā)電芯片16正極輸出端19和溫差發(fā)電芯片負極輸出端20輸出。所述無線傳輸部分包括逆變電路、發(fā)射線圈模塊、接收線圈模塊、智能伸縮彈簧、整流電路、調(diào)頻模塊、頻率共振模塊和保護模塊，所述逆變電路的輸出端與所述發(fā)射線圈模塊的線圈發(fā)射端相連，如圖6所示，所述發(fā)射線圈模塊和接收線圈模塊均與智能伸縮彈簧相連，所述發(fā)射線圈模塊和接收線圈模塊分別與調(diào)頻模塊和頻率共振模塊相連，所述接收線圈模塊輸出端與整流電路相連，所述整流電路輸出端與儲能電池板相連。其中發(fā)射線圈模塊和接收線圈模塊不用通過外電路就能夠?qū)嵭心芰總鬏數(shù)哪康?，在共振條件下進而實現(xiàn)效率的最大化。

作為優(yōu)選的實施方式，所述dc-dc升壓電路包括穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路采用ltc3105穩(wěn)壓器，只要有溫差存在的地方，將teg發(fā)電模組放在熱源表面，teg發(fā)電模組即可發(fā)電，通過一個具有穩(wěn)壓作用的dc-dc升壓電路即可為無線傳輸部分提供穩(wěn)定的電源，所述dc-dc升壓電路執(zhí)行最大功率點跟蹤(mppt控制)算法，通過對電流采樣電路采樣的電網(wǎng)電流相位進行跟蹤計算，使所述裝置始工作在最大功率點。

作為優(yōu)選的實施方式，所述逆變電路采用單相電壓型半橋llc串聯(lián)諧振逆變電路，如圖4所示。經(jīng)過最大功率點跟蹤(mppt)控制后dc-dc電路將溫差發(fā)電部分的電能進行升壓變成適合逆變電路(dc-ac)的直流電，然后送到逆變電路(dc-ac)將直流電變換成交流電，利用llc電路中的諧振電感、諧振電容和勵磁電感組成諧振網(wǎng)絡(luò)，通過變頻技術(shù)來控制諧振網(wǎng)絡(luò)使其在發(fā)射線圈及接收線圈智能伸縮的同時可以一直在共振點下工作，保證其以最大功率(mppt)的效果穩(wěn)定的輸出電能。

作為優(yōu)選的實施方式，如圖3所示，所述發(fā)射模塊包括線圈發(fā)射端1、初級線圈3、初級一次補償線圈4、初級磁芯線圈5、初級磁芯一次補償線圈6和初級磁芯二次補償線圈7，所述線圈發(fā)射端1的作用是產(chǎn)生磁場，初級線圈3的作用是減小磁感線無規(guī)則發(fā)射的損失，初級一次補償線圈4的作用是和初級線圈3并聯(lián)在一起，增強對磁感線的聚集功能，初級磁芯線圈5的作用是增強磁場，通過與初級一次補償線圈4串聯(lián)的方式聚集磁感線均勻的分布，初級磁芯一次補償線圈4和初級磁芯二次補償線圈7與初級磁芯線圈5并聯(lián)的作用是輔助初級磁芯線圈5聚焦。

作為優(yōu)選的實施方式，如圖3所示，所述接收模塊包括線圈接收端2、次級磁芯線圈8、次級磁芯一次補償線圈9、次級磁芯二次補償線圈10、次級線圈11和次級一次補償線圈12。所述線圈接收端2的作用是接收線圈發(fā)射端1傳來的磁感線進行能量收集，次級磁芯線圈8的作用是收集磁感線，次級磁芯一次補償線圈9和次級磁芯線圈8并聯(lián)的作用是增強對磁感線的收集，次級磁芯二次補償線圈10和次級磁芯一次補償線圈9并聯(lián)的作用是二次增強對磁感線的收集，次級線圈11和次級磁芯二次補償線圈10串聯(lián)的作用是阻止初級發(fā)射過來的磁感線無規(guī)則的損失，次級一次補償線圈12和次級線圈11并聯(lián)作用是加強次級線圈11聚集磁場作用。

作為優(yōu)選的實施方式，所述整流電路采用橋式lc并聯(lián)諧振整流電路，輸出穩(wěn)定的直流電壓后儲存在儲能電池板中。

作為優(yōu)選的實施方式，所述保護模塊包括過溫保護、過壓保護和欠壓保護，從而保證用電裝置不會因為自身電池的問題而導致過溫爆炸，避免了人身傷亡和不必要的損失，而對電池過壓和欠壓的保護使電池的使用壽命得到延長。

作為優(yōu)選的實施方式，所述智能控制部分包括mppt控制、彈簧距離控制、過溫保護控制、過壓保護控制、欠壓保護控制、語音模塊控制和模式選擇控制，通過模式選擇可以使用戶更加方便的選擇充電的速度，如圖6所示，還可以根據(jù)用戶的模式選擇通過彈簧距離控制來實時調(diào)節(jié)初級和次級的線圈距離，進而通過頻率的智能調(diào)節(jié)實現(xiàn)最大功率的輸出。

作為優(yōu)選的實施方式，所述儲能電池板分別設(shè)有過壓保護控制和欠壓保護控制，所述儲能電池板還分別與溫度傳感器、語音模塊和液晶顯示屏相連，在儲能電池板充電儲能過程中可通過液晶顯示屏顯示充電的電量和剩余時間，在充滿的時候通過語音模塊還會有相應(yīng)的語音提示，為溫差發(fā)電的無線傳輸功能更加智能化實現(xiàn)最優(yōu)調(diào)控。

本發(fā)明無線傳輸部分采用磁耦合諧振的電磁思想，傳統(tǒng)的磁耦合是在固定頻率，固定傳輸距離下保證其達到共振的效果為負載供電，但是在實際使用過程中由于初級和次級線圈的位置，或者由于外界原因帶來的擾動后，共振點也就不穩(wěn)定從而不能以最大的功率就行輸出，本發(fā)明在原有的理論基礎(chǔ)上進行大膽創(chuàng)新，發(fā)明中的發(fā)射線圈模塊和接收線圈模塊不用通過外電路就能夠?qū)嵭心芰總鬏數(shù)哪康?，基于電磁耦合諧振的原理，利用llc電路中的諧振電感，諧振電容和勵磁電感組成諧振網(wǎng)絡(luò)，通過變頻技術(shù)來控制諧振網(wǎng)絡(luò)使其在線圈智能伸縮的同時可以一直在共振點下工作，前級線圈實現(xiàn)llc串聯(lián)諧振功能，后級線圈實現(xiàn)lc并聯(lián)諧振功能，前后兩級利用共振的特性實現(xiàn)能量的最大化輸出，進而實現(xiàn)效率的最大化，保證其以最大功率(mppt)的效果穩(wěn)定的輸出電能。