CN111030318A - 无线电能传输系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种无线电能传输系统，该系统包括发射端和接收端，发射端包括串联连接的DC/AC逆变电路和第一电感和第一电容，接收端包括串联连接的AC/DC整流电路和第二电感和第二电容，发射端的电能通过第一电感和第二电感之间的电磁感应传输至接收端，所述发射端被配置为：检测所述发射端的谐振频率的值；检测所述发射端与所述接收端之间的耦合系数的值；根据所述谐振频率和所述耦合系数计算得到所述发射端的恒压工作频率的值；根据所述计算得到的恒压工作频率，控制所述DC/AC逆变电路的工作频率。该方法可具体应用于无线充电或无线供电场景。

Description

无线电能传输系统
技术领域
本申请涉及电路领域，具体涉及一种无线电能传输系统。
背景技术
客户前置设备(Customer Premise Equipment,CPE)是一种接收移动信号并以无线WIFI信号转发出来的设备。具体的，是一种将4G或者5G信号转换成WiFi信号的设备。如图1所示， CPE包括室外单元(Outdoor Unit，ODU)和室内单元(Indoor Unit，IDU)。信号由室外传输至室内的过程中，由于信号需要穿透墙体或者玻璃，导致移动信号的损耗大。因此移动信号需要由室外单元ODU接收，传给室内单元IDU，由室内单元IDU将移动信号转换为WiFi信号。现有的CPE解决方案中，室内单元和室外单元通过以太网供电(Power overEthernet， POE)有线连接，需要穿墙打洞以布设线缆。
为了解决ODU和IDU之间的供电问题，业界关注于采用无线的方式实现室内单元和室外单元之间的电能传输，免除穿墙打洞安装，节约成本。如图1所示，室内单元可包括无线供电单元101和负载102(例如无线/激光调制解调器)，室外单元可包括无线受电单元103和负载104(例如无线/激光调制解调器)，室内单元为室外单元无线供电。室内单元和室外单元通过无线供电单元101和无线受电单元103之间传输电能。无线供电单元101为无线电能传输系统中的电能的发射端(Transmitter，TX)，无线受电单元103为无线电能传输系统中的电能的接收端(Receiver，RX)
在无线供电单元101与无线受电单元103传输电能的过程中，为了保证接收端的负载的正常工作，需要通过环路控制维持接收端的输出电压保持稳定：当接收端的负载动态变化时，需要不断调整发射端的工作频率，使得接收端的输出电压保持稳定。然而这种无线电能传输的方式需要发射端快速响应，而环路控制的响应较慢，当接收端的负载动态变化时，无线电能传输系统会由于响应不及时出现掉电现象。
发明内容
本申请提供了一种无线电能传输系统，检测并计算得到恒压工作频率，能够提高输出电压的稳定性，其中恒压工作频率为接收端的的输出电压与接收端的负载无关时发射端的工作频率。
第一方面，本申请提供了一种无线电能传输系统，该无线电能传输系统包括发射端和接收端；发射端包括串联连接的DC/AC逆变电路和第一电感和第一电容，接收端包括串联连接的AC/DC整流电路和第二电感和第二电容，发射端的电能通过第一电感和第二电感之间的电磁感应传输至接收端，其中AC/DC整流电路被配置为用于整流发射端传输给接收端的电能。其中电感还可以称为线圈。
其中，发射端被配置为：
检测发射端的谐振频率的值；由于串联谐振电路有选频特性：当输入端接幅度恒定的正弦交流电压源时，若改变输入电压的频率，串联谐振电路的输出电压的信号幅度会随着输入信号频率的改变而改变。f0被称为该串联谐振电路的谐振频率，此时该串联谐振电路中的电感电容两者互相交换能量，对外相当于一条导线。
检测发射端与接收端之间的耦合系数的值；在电路中，耦合系数表示元件间耦合的松紧程度，把两电感元件间实际的互感(绝对值)与其最大极限值之比定义为耦合系数。在无线电能传输系统中，耦合系数可表示发送端的电感发送的能量被接收端的电感接收的比例，耦合系统越大，表示发送端电感发送的能量被接收端的电感接收的比例越大。耦合系数与发送端的电感与接收端的电感之间的距离有关，也与发送端电感与接收端的电感之间的介质有关。
根据谐振频率和耦合系数计算得到发射端的恒压工作频率的值；发射端的恒压工作频率指的是发射端DC/AC逆变电路的工作频率；
根据计算得到的恒压工作频率，控制DC/AC逆变电路的工作频率，恒压工作频率为AC/DC整流电路的输出电压与接收端的负载无关时所述DC/AC逆变电路的工作频率。
通过检测得到发射端的恒压工作频率，由于发射端工作在该恒压工作频率下，因此接收端的输出电压不会因为负载变化而受到影响，可以满足无线电能传输系统对于动态响应的需求。本申请提供的无线电能传输系统，可以提高输出电压的稳定性，降低了该无线电能传输系统的电能传输过程中发生掉电的次数。
在一种实现方式中，接收端被配置为：
检测AC/DC整流电路的输出电压的值；
发射端被配置为：
根据谐振频率和第一电容计算第一电感的值；
检测发射端在第一工作频率下经过第一电感的第一电流的值；其中第一工作频率为在测量发射端的电感时，发射端的DC/AC电路的实际工作频率。
根据AC/DC整流电路的输出电压、第一电感、第一电流和第一工作频率的值，计算得到耦合系数的值。
在一种实现方式中，发射端还被配置为：
根据AC/DC整流电路的输出电压、所述第一电感、所述第一电流、所述第一工作频率以及校准系数的值，计算得到耦合系数的值。由于检测过程中无线电能传输系统的工作状态可以为空载状态、半载状态或满载状态，并且不同工作状态下，检测均可能存在误差，因此不同的工作状态下的系统，可以存在对应的一个校准系统。
在一种实现方式中，发射端被配置为：
在第一电容放电过程中，根据第一电容和第一电感之间的电压的振荡周期，计算出发射端的谐振频率。
在一种实现方式中，接收端被配置为：检测接收端的输出电压；
发射端被配置为：
确定增益的值不等于第一阈值，其中增益为接收端的AC/DC整流电路的输出电压与发射端的DC/AC逆变电路的输入电压的比值；其中，对于空载状态的无线电能传输系统，增益的第一阈值的取值可以为1；
在预设范围内调整计算得到的恒压工作频率直至所述增益的值等于第一阈值；其中，预设范围为以恒压工作频率为基础，设置的小范围调频的范围，该预设范围为DC/AC逆变电路的工作频率的范围的子区间；小范围调频能够增加恒压工作频率的准确性，进而提高无线电能传输系统提供的输出电压的稳定性。
控制DC/AC逆变电路的工作频率为调整后的恒压工作频率；换句话说，控制DC/AC逆变电路在调整后的恒压工作频率下工作。
在一种实现方式中，发射端被配置为：控制DC/AC逆变电路的工作频率为计算得到的恒压工作频率。
在一种实现方式中，接收端被配置为：检测接收端的输出电压；
发射端被配置为：
确定增益的值不等于第一阈值，增益为接收端的AC/DC整流电路的输出电压与发射端的 DC/AC逆变电路的输入电压的比值；其中，对于空载状态的无线电能传输系统，增益的第一阈值的取值可以为1；
基于计算得到的恒压工作频率，在预设范围内扫频直至增益的值等于第一阈值；其中，预设范围为小范围扫频的频率范围，预设范围为DC/AC逆变电路的工作频率的范围的子区间；
控制DC/AC逆变电路的工作频率为调整后的恒压工作频率，调整后的恒压工作频率为增益的值等于第一阈值时的恒压工作频率；换句话说，控制DC/AC逆变电路在调整后的恒压工作频率下工作。
计算得到DC/AC逆变电路的恒压工作频率之后，在计算得到的恒压工作频率的一定范围内扫频，并同时检测系统的增益值，直到增益值达到第一阈值，此时的“扫到”的DC/AC逆变电路的工作频率就调整后的恒压工作频率；控制发射端的DC/AC逆变电路在该调整后的恒压工作频率下工作，能够使得接收端的输出电压保持稳定，不受负载的变化的影响。
在一种实现方式中，发射端还包括DC/DC电路，DC/DC电路与DC/AC逆变电路串联连接；其中，DC/DC电路位于DC/AC逆变电路的前级；
接收端被配置为：检测接收端的输出电压；
发射端被配置为：
确定计算得到的恒压工作频率不在DC/AC逆变电路的工作频率范围内；
控制DC/AC逆变电路的工作频率为工作频率范围的限值，限值为所述工作频率范围的上限和下限中与所述计算得到的恒压工作频率的差值最小的一个；换句话说，计算得到的恒压工作频率更接近那个限值，就控制DC/AC逆变电路在该限值对应的工作频率下工作；
调整DC/DC电路的输出电压直至增益的值等于第一阈值；增益为接收端的AC/DC整流电路的输出电压与发射端的DC/AC逆变电路的输入电压的比值；其中，对于空载状态的无线电能传输系统，增益的第一阈值的取值可以为1；
在一种实现方式中，接收端还包括DC/DC电路，DC/DC电路与AC/DC整流电路串联连接，其中，DC/DC电路位于AC/DC整流电路的后级；
接收端被配置为：检测接收端的输出电压；
发射端被配置为：
确定计算得到的恒压工作频率不在DC/AC逆变电路的工作频率范围内；DC/AC逆变电路的工作频率范围是已知的，可以是根据DC/AC逆变电路的应用场景预设的。
控制DC/AC逆变电路的工作频率为工作频率范围的限值，所述限值为所述工作频率范围的上限和下限中与所述计算得到的恒压工作频率的差值最小的一个；
调整DC/DC电路的输出电压直至增益的值等于第一阈值；增益为接收端的AC/DC整流电路的输出电压与发射端的DC/AC逆变电路的输入电压的比值；其中，对于空载状态的无线电能传输系统，增益的第一阈值的取值可以为1。
在一种实现方式中，接收端被配置为：检测接收端的输出电压；
所述发射端被配置为：
确定计算得到的恒压工作频率不在DC/AC逆变电路的工作频率范围内；
控制DC/AC逆变电路的工作频率为工作频率范围的限值，限值为工作频率范围的上限和下限中与所述计算得到的恒压工作频率的差值最小的一个；
调整DC/AC逆变电路的占空比直至增益的值等于第一阈值；增益为接收端的AC/DC整流电路的输出电压与发射端的DC/AC逆变电路的输入电压的比值；其中，对于空载状态的无线电能传输系统，增益的第一阈值的取值可以为1。占空比(Duty Ratio/Duty Cycle)，是频射、微波电路、低频交流和直流电流等多个领域的一个概念，表示在一个周期内工作时间与总时间的比值。
第二方面，本申请提供了一种无线电能传输方法，该方法应用于无线电能传输系统，系统包括发射端和接收端，发射端包括DC/AC逆变电路和第一电感和第一电容，接收端包括 AC/DC整流电路和第二电感和第二电容，发射端的电能通过所述第一电感和所述第二电感之间的电磁感应传输至所述接收端；AC/DC整流电路用于整流所述发射端传输给所述接收端的电能，然后将电能提供给接收端的负载；该方法包括：
方法包括：
发射端检测发射端的谐振频率的值；
发射端检测发射端与所述接收端之间的耦合系数的值；
发射端根据谐振频率和所述耦合系数计算得到所述发射端的恒压工作频率的值；
发射端根据计算得到的恒压工作频率，控制所述DC/AC逆变电路的工作频率。
在一种实现方式中，检测所述发射端与所述接收端之间的耦合系数的值，具体包括：
所述接收端检测所述AC/DC整流电路的输出电压的值；
所述发射端根据所述谐振频率和所述第一电容计算所述第一电感的值；
所述发射端检测所述发射端在第一工作频率下经过所述第一电感的第一电流的值；
所述发射端根据所述AC/DC整流电路的输出电压、所述第一电感、所述第一电流和所述第一工作频率的值，计算得到所述耦合系数的值。
在一种实现方式中，所述发射端计算得到所述耦合系数的值，包括：
根据所述AC/DC整流电路的输出电压、所述第一电感、所述第一电流、所述第一工作频率以及校准系数的值，计算得到所述耦合系数的值。
在一种实现方式中，所述发射端检测所述发射端的谐振频率的值，包括：
所述发射端根据所述第一电容和所述第一电感之间的电压的振荡周期，计算出所述发射端的谐振频率。
在一种实现方式中，所述发射端检测所述发射端的谐振频率的值，包括：
所述发射端根据所述第一电容和所述第一电感之间的电压的振荡周期，计算出所述发射端的谐振频率。
在一种实现方式中，所述方法还包括：
所述接收端检测所述接收端的输出电压；
所述发射端确定增益的值不等于第一阈值；所述增益为所述接收端的输出电压与所述发射端的输入电压的比值；
所述发射端在预设范围内调整所述计算得到的恒压工作频率直至所述增益的值等于所述第一阈值；
相应的，
所述发射端根据所述计算得到的恒压工作频率，控制所述DC/AC逆变电路的工作频率，包括：
控制所述DC/AC逆变电路的工作频率为调整后的恒压工作频率。
在一种实现方式中，所述发射端根据所述计算得到的恒压工作频率，控制所述DC/AC逆变电路的工作频率，包括：控制所述DC/AC逆变电路的工作频率为所述计算得到的恒压工作频率。
在一种实现方式中，所述方法还包括：
所述接收端检测所述接收端的输出电压；
所述发射端确定增益的值不等于第一阈值；所述增益为所述接收端的输出电压与所述发射端的输入电压的比值；
所述发射端基于所述计算得到的恒压工作频率，在预设范围内扫频直至所述增益的值等于所述第一阈值；
相应的，
所述发射端根据所述计算得到的恒压工作频率，控制所述DC/AC逆变电路的工作频率，包括：
控制所述DC/AC逆变电路的工作频率为调整后的恒压工作频率，所述调整后的恒压工作频率为所述增益的值等于所述第一阈值时的恒压工作频率。
在一种实现方式中，所述发射端还包括DC/DC电路，所述DC/DC电路与所述DC/AC逆变电路串联连接，所述方法还包括：
所述接收端检测所述接收端的输出电压；
所述发射端确定所述恒压工作频率不在所述DC/AC逆变电路的工作频率范围内；
所述发射端控制所述DC/AC逆变电路的工作频率为所述工作频率范围的限值，所述限值为所述工作频率范围的上限和下限中与所述计算得到的恒压工作频率的差值最小的一个；
所述发射端调整所述DC/DC电路的输出电压直至所述增益的值等于第一阈值；所述增益为所述接收端的输出电压与所述发射端的输入电压的比值。
在一种实现方式中，所述方法还包括：
所述接收端检测所述接收端的输出电压；
所述发射端确定所述计算得到的恒压工作频率不在所述DC/AC逆变电路的工作频率范围内；
所述发射端控制所述DC/AC逆变电路的工作频率为所述工作频率范围的限值，所述限值为所述工作频率范围的上限和下限中与所述计算得到的恒压工作频率的差值最小的一个；
所述发射端调整DC/AC逆变电路的占空比直至所述增益的值等于第一阈值；所述增益为所述接收端的输出电压与所述发射端的输入电压的比值。
第三方面，本申请提供了一种无线电能传输系统，该系统包括发射端、接收端、第一处理器和第一存储器，第一处理器用于控制所述发射端，发射端包括串联连接的DC/AC逆变电路和第一电感和第一电容，接收端包括串联连接的AC/DC整流电路和第二电感和第二电容，发射端的电能通过所述第一电感和所述第二电感之间的电磁感应传输至所述接收端，所述 AC/DC整流电路被配置为整流所述发射端传输给所述接收端的电能，第一存储器存储计算机程序，计算机程序被所述第一处理器调用后执行如前述第二方面以及多种实现方式中任一种实现方式中发射端执行的步骤。
在一种实现方式中，该系统还包括第二处理器和第二存储器，所述第二处理器用于控制所述接收端，所述第二存储器存储计算机程序，所述计算机程序被所述第二处理器调用后执行前述第二方面的多种实现方式中的任一种实现方式中接收端执行的步骤。
第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，处理器调用所述计算机程序以执行前述第二方面以及多种实现方式中任一种实现方式中所述发射端执行的步骤。
第五方面，本申请提供了所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，处理器调用所述计算机程序以执行前述第二方面的多种实现方式中的任一种实现方式中所述接收端执行的步骤。
第六方面，本申请提供了一种无线电能传输系统，该无线电能传输系统包括发射端和接收端；发射端包括串联连接的DC/AC逆变电路和第一电感和第一电容，接收端包括串联连接的AC/DC整流电路和第二电感和第二电容，发射端的电能通过第一电感和第二电感之间的电磁感应传输至接收端，其中AC/DC整流电路被配置为用于整流发射端传输给接收端的电能。其中电感还可以称为线圈。
其中，发射端被配置为：
在DC/AC逆变电路的工作频率范围内扫频，确定发射端的恒压工作频率；其中发射端的恒压工作频率指的是发射端DC/AC逆变电路的工作频率；恒压工作频率为AC/DC整流电路的输出电压与接收端的负载无关时所述DC/AC逆变电路的工作频率。
根据计算得到的恒压工作频率，控制DC/AC逆变电路的工作频率。
在一种实现方式中，接收端被配置为：检测接收端的输出电压；
发射端被配置为：
确定增益的值不等于第一阈值，其中增益为接收端的AC/DC整流电路的输出电压与发射端的DC/AC逆变电路的输入电压的比值；其中，对于空载状态的无线电能传输系统，增益的第一阈值的取值可以为1；
在预设范围内调整计算得到的恒压工作频率直至所述增益的值等于第一阈值；其中，预设范围为以恒压工作频率为基础，设置的小范围调频的范围，该预设范围为DC/AC逆变电路的工作频率的范围的子区间；小范围调频能够增加恒压工作频率的准确性，进而提高无线电能传输系统提供的输出电压的稳定性。
控制DC/AC逆变电路的工作频率为调整后的恒压工作频率；换句话说，控制DC/AC逆变电路在调整后的恒压工作频率下工作。
在一种实现方式中，发射端被配置为：控制DC/AC逆变电路的工作频率为计算得到的恒压工作频率。
在一种实现方式中，发射端还包括DC/DC电路，DC/DC电路与DC/AC逆变电路串联连接；其中，DC/DC电路位于DC/AC逆变电路的前级；
接收端被配置为：检测接收端的输出电压；
发射端被配置为：
确定计算得到的恒压工作频率不在DC/AC逆变电路的工作频率范围内；
控制DC/AC逆变电路的工作频率为工作频率范围的限值，限值为所述工作频率范围的上限和下限中与所述计算得到的恒压工作频率的差值最小的一个；换句话说，计算得到的恒压工作频率更接近那个限值，就控制DC/AC逆变电路在该限值对应的工作频率下工作；
调整DC/DC电路的输出电压直至增益的值等于第一阈值；增益为接收端的AC/DC整流电路的输出电压与发射端的DC/AC逆变电路的输入电压的比值；其中，对于空载状态的无线电能传输系统，增益的第一阈值的取值可以为1；
在一种实现方式中，接收端还包括DC/DC电路，DC/DC电路与AC/DC整流电路串联连接，其中，DC/DC电路位于AC/DC整流电路的后级；
接收端被配置为：检测接收端的输出电压；
发射端被配置为：
确定计算得到的恒压工作频率不在DC/AC逆变电路的工作频率范围内；
控制DC/AC逆变电路的工作频率为工作频率范围的限值，所述限值为所述工作频率范围的上限和下限中与所述计算得到的恒压工作频率的差值最小的一个；
调整DC/DC电路的输出电压直至增益的值等于第一阈值；增益为接收端的AC/DC整流电路的输出电压与发射端的DC/AC逆变电路的输入电压的比值；其中，对于空载状态的无线电能传输系统，增益的第一阈值的取值可以为1。
在一种实现方式中，接收端被配置为：检测接收端的输出电压；
所述发射端被配置为：
确定计算得到的恒压工作频率不在DC/AC逆变电路的工作频率范围内；
控制DC/AC逆变电路的工作频率为工作频率范围的限值，限值为工作频率范围的上限和下限中与所述计算得到的恒压工作频率的差值最小的一个；
调整DC/AC逆变电路的占空比直至增益的值等于第一阈值；增益为接收端的AC/DC整流电路的输出电压与发射端的DC/AC逆变电路的输入电压的比值；其中，对于空载状态的无线电能传输系统，增益的第一阈值的取值可以为1。占空比(Duty Ratio/Duty Cycle)，是频射、微波电路、低频交流和直流电流等多个领域的一个概念，表示在一个周期内工作时间与总时间的比值。
终端常用无线充电系统的工作方式为在固定频率点定频调压工作或者在频率范围内调频工作保证输出电压为设定值，并不会根据位置信息来调整工作状态；当负载剧烈变化时可能会导致系统宕机、重启；但因为手机等终端设备自带电池，因此不会导致手机等终端设备重启，但会降低终端用户的充电体验。终端常用无线充电系统的工作方式应用于接收端设备不带电池的场景，将无法保证给接收端设备稳定供电。
在终端无线充电场景下，接收端的电感与发射端的电感之间的距离往往处于3mm-8mmz范围内。而在本申请的无线电能传输系统应用在远距离场景时，发射端的电感与接收端的电感之间的距离大概位于8mm-34mm(发射端与接收端之间的介质是玻璃)范围内或者位于50mm- 300mm(发射端与接收端之间的介质是墙体)。当然本申请也可以适用于无线充电场景。本申请的无线电能传输系统通过在线检测确定发射端线圈与接收端线圈的相对位置、确定与相对位置相关的恒压工作频率：通过工作在恒压工作频率时接收端输出电压与负载变化无关的特性，实现接收端恒定输出电压；或者通过工作在恒压工作频率附近的小频率范围调频状态，实现接收端输出电压具有优越的负载动态响应。本申请的无线电能传输系统的上述特点，能够保证无线电能传输系统稳定工作，避免因为负载剧烈变化导致系统宕机、重启，尤其是在接收端设备不带电池时，本发明仍然能够保证给接收端设备稳定供电。
附图说明
图1为本申请实施例提供的CPE结构示意图；
图2A-1为本申请实施例提供的无线电能传输系统的结构示意图；
图2A-2为本申请实施例提供的线圈电感与相对位置关系的函数关系；
图2A-3为本申请实施例提供的耦合系数与相对位置关系的函数关系；
图2A-4为本申请实施例提供的线圈电流与相对位置关系的函数关系；
图2A-5为本申请实施例提供的系统效率与相对位置关系的函数关系；
图2B为本申请实施例提供的无线电能传输系统的结构示意图；
图3A为本申请实施例提供的无线电能传输方法的流程示意图；
图3B为本申请实施例提供的无线电能传输方法的流程示意图；
图3C为本申请实施例提供的无线电能传输方法的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的无线电能传输系统的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的检测发射端的谐振频率和电感的流程图；
图6为本申请实施例提供的无线电能传输系统的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的检测耦合系数的流程图；
图8为本申请实施例提供的无线电能传输方法的流程示意图；
图9为本申请实施例提供的无线电能传输系统的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的无线电能传输方法的流程示意图；
图11为本申请实施例提供的无线电能传输方法的流程示意图；
图12为本申请实施例提供的无线电能传输系统的结构示意图；
图13为本申请实施例提供的无线电能传输系统的等效电路模型；
图14为本申请实施例提供的无线电能传输系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，室内单元可包括无线供电单元101和负载102(例如无线/激光调制解调器)，室外单元可包括无线受电单元103和负载104(例如无线/激光调制解调器)，室内单元为室外单元无线供电。室内单元和室外单元通过无线供电单元101和无线受电单元103之间传输电能。在其他实现方式中，无线供电单元101位于室外单元，无线受电单元位于室内单元，即由室外单元为室内单元提供电能。
需要注意的是，本申请各个实施例所提供的无线电能传输系统，不仅可应用于室内单元与室外单元这种远距离电能传输场景，还可适用于无线充电场景。在无线充电场景下，无线供电单元101位于无线充电器上，无线受电单元103位于电子设备上，无线充电器通过无线供电单元101将电能传输给电子设备，为电子设备充电。换句话说，发射端位于无线充电器上，接收端位于电子设备上。其中，电子设备可以具体为终端设备，例如手机、平板电脑或可穿戴设备等任一种支持无线充电的设备。
如图2A-1所示，无线电能传输系统200中的无线电能发射端TX 201为无线供电单元 101，无线电能传输系统200中的无线电能接收端RX 202为无线受电单元103。发射端TX201和接收端RX 202之间的能量传输通过电感L1和电感L2之间的电磁感应实现。无线电能传输系统指的是通过无线的方式传输电能。
无线电能发射端TX 201包括了由直流/交流(Direct Current/AlternatingCurrent,DC/AC) 逆变电路213、电容C1与线圈L1串联形成的谐振电路，其中DC/AC逆变电路213可以采用半桥或者全桥的拓扑。无线电能TX 201的一端211可以连接负载(如图1中的负载102)，进而连接上电源；无线电能TX 201的一端211也可以直接连接电源。Vin表示无线电能TX 的输入电压，GND 212表示电线接地端(ground)。
无线电能TX201包括DC/AC电路213和电容C1以及电感L1，DC/AC电路213与电容 C1以及电感L1串联连接。
无线电能RX202包括AC/DC电路223和电容C2以及电感L2，AC/DC电路223与电容 C2以及电感L2串联连接。
无线电能接收端RX 202包括了由交流/直流(Alternating Current/DirectCurrent，AC/DC) 整流电路223、电容C2与线圈L2串联形成的谐振电路，其中AC/DC整流电路可以采用半桥或全桥的拓扑，同步或二极管的整流方式。无线电能RX 201的一端221可以连接负载 (如图1中的负载104)。Vout表示无线电能RX的输出电压，GND表示电线接地端(ground)。
为了保证接收端RX 201连接的负载的正常工作，需要维持接收端的输出电压Vout保持稳定。现有技术中采用环路控制来实现较为稳定的输出电压：当接收端的负载动态变化时，不断调整发送端的工作频率，使得接收端的输出电压保持稳定。然而由于环路控制的响应较慢，当接收端的负载动态变化时，无线电能传输系统会因为响应不及时出现掉电现象。
本申请各个实施例利用了串联谐振电路的电路特性来实现稳定的电压输出。
串联谐振电路是谐振电路中的一种。在具有电感L(通常还被称为线圈)和电容C元件的交流电路中，电路两端的电压与其中电流相位一般是不同的。如果调节电路元件(L或C) 的参数或电源频率，可以使它们相位相同，整个电路呈现为纯电阻性。达到这种状态的电路称为谐振电路。在谐振状态下，电路的总阻抗达到极值或近似达到极值。按电路联接的不同，有串联谐振电路和并联谐振电路两种。串联谐振电路有选频特性：当输入端接幅度恒定的正弦交流电压源时，若改变输入电压的频率，串联谐振电路的输出电压的信号幅度会随着输入信号频率的改变而改变。当输出电压的频率为某频率f0时，输出电压的幅度达到最大值；当输出电压的频率远离f0时，输出电压的输出幅度值会递减。f0被称为该串联谐振电路的谐振频率，此时该串联谐振电路中的电感电容两者互相交换能量，对外相当于一条导线。
在一种实现方式中，无线电能传输系统200中的发射端TX 201和接收端RX 202均为串联谐振电路。当无线电能传输系统以特定的频率f工作时，无线电能传输系统可以呈现出输出电压Vout与接收端RX 202的负载无关的恒压输出特性，可以满足无线电能传输系统对动态响应的需求。
当无线电能传输系统的发射端和接收端有相同的线圈电感和谐振电容时，即L1＝L2且 C1＝C2，恒压工作频率f定义如下：
Figure BDA0002353291320000111
其中f0为发射端TX的谐振频率，k为发射端的电感与接收端的电感之间的耦合系数。
当发送端和接收端具有不同的电感和电容时，为了保证无线电能传输系统存在恒压工作频率，发射端电感L1、电容C1和接收端电感L2、电容C2之间应该满足以下关系：
L1*C1＝L2*C2
当上述关系满足时，恒压工作频率f的定义仍然如公式1.1所示。
在电路中，耦合系数表示元件间耦合的松紧程度，把两电感元件间实际的互感(绝对值) 与其最大极限值之比定义为耦合系数。在无线电能传输系统中，耦合系数可表示发送端电感 L1发送的能量被接收端的电感L2接收的比例，耦合系统越大，表示发送端电感L1发送的能量被接收端的电感L2接收的比例越大。耦合系数与发送端电感L1与接收端的电感L2之间的距离有关，也与发送端电感L1与接收端的电感L2之间介质有关。无线电能传输系统中，发送端电感L1与接收端的电感L2之间的距离可能是玻璃或者墙体的厚度，对应的耦合系数的变化范围会更宽，这也为系统设计提出了新的挑战。当无线电能传输系统中发射端与接收端的相对位置固定好之后，恒压工作频率不会变化。但是对于同一套无线电能传输系统的发射端和接收端，当发射端和接收端的相对位置改变时，恒压工作频率会随之改变。发射端与接收端在实际使用时摆放或安装的相对位置是不同的，因此可以在线测试发射端与接收端的相对位置，进而得出f0、耦合系数k，进而得出恒压工作频率；当然也可以采用直接检测f0、耦合系数k，进而得出恒压工作频率。除了谐振频率f0和耦合系数k之外，发射端与接收端的相对位置还会影响无线电能传输系统的诸多参数，如系统效率、经过发射端的电感的电流、接收端的电压(即AC/DC输出电压)等。
在一种实现方式中，当谐振频率f0与耦合系数k测量不方便时，也可以通过上述这些相关量或者它们之间的组合来表征当前发射端与接收端的距离，从而得到对应的恒压工作点。图2A-2示意了线圈的电感随着相对位置变化而变化的关系；图2A-3示意了耦合系数随着相对位置变化而变化的关系；图2A-4示意了发射线圈的电流随着相对位置变化而变化的关系；图2A-5示意了系统效率随着相对位置变化而变化的关系。这些参数随着位置变化均呈现单一趋势的变化，可以用来做当前位置的判断。
其它类型的谐振电路跟串联谐振电路类似，也有其恒压工作频率。图2B所示的无线电能传输系统300中，发射端为并联谐振电路谐振电路，接收端为串联谐振电路。
无线电能传输系统300中的无线电能发射端TX为无线供电单元，无线电能接收端RX 为无线受电单元103。发射端TX和接收端RX之间的能量传输通过电感L1和电感L2之间的电磁感应实现。无线电能传输系统指的是通过无线的方式传输电能。
无线电能发射端TX包括了直流/交流(Direct Current/Alternating Current,DC/AC)逆变电路313、电容C1、电感L1和电感L1’，其中DC/AC逆变电路313可以采用半桥或者全桥的拓扑。无线电能TX的一端311可以连接负载(如图1中的负载102)；无线电能TX的一端311也可以直接连接电源。Vin表示无线电能TX的输入电压，GND 312表示电线接地端(ground)。
无线电能TX这一侧，电感L1和电容C1并联连接，电感L1和电容C1的一端均与电感L1’连接，电感L1’与DC/AC电路313的输出端连接。电感L1和电容C1的另一端均与DC/AC电路313的输出端连接
无线电能RX包括AC/DC电路323和电容C2以及电感L2，AC/DC电路323与电容C2 以及电感L2串联连接。
无线电能接收端RX包括了由交流/直流(Alternating Current/Direct Current，AC/DC)整流电路323、电容C2与线圈L2串联形成的谐振电路，其中AC/DC整流电路可以采用半桥或全桥的拓扑，同步或二极管的整流方式。无线电能RX的一端321可以连接负载(如图1中的负载104)。Vout表示无线电能RX的输出电压，GND表示电线接地端(ground)。
L1′＝L1＝L2
C1＝C2
当满足以上关系时，无线电能传输系统300具有恒压工作频率f：
Figure BDA0002353291320000121
在恒压工作频率工作时，系统增益G为：
G＝k
其中，k为发射端的电感L1与接收端的电感L2之间的耦合系数。
本申请实施例提供了一种无线电能传输方法，该无线电能传输方法可应用在如图2A-1 或2B或图12所示的无线电能传输系统中，该无线电能传输方法的流程如图3A所示，该方法包括以下步骤：
步骤301：检测发射端的谐振频率f0，计算发射端的电感L1；
首先给发射端的电容C1充电，再给电容C1放电，记录电容C1放电过程中电容C1与电管L1之间的电压Vcoil的振荡衰减；根据电压Vcoil的振荡衰减计算电压Vcoil的振荡周期，进而得到电压Vcoil的频率，该频率就是发射端的谐振频率f0。
可选的，提前记录发射端电容C1的值，然后根据计算得到的谐振频率f0计算发射端的电感L1的值。
步骤302：检测发射端与接收端之间的耦合系数k；
因为恒压工作频率f决定于发射端的谐振频率f0以及发射端与接收端之间的耦合系数k，因而受到无线电能传输系统的发射端与接收端相对距离的影响。在室内单元和室外单元安装完毕并上电后，无线电能传输系统的发射端与接收端的相对距离是固定的。因此，安装完毕后，无线电能传输系统中发射端与接收端之间的耦合系数也就是固定的。发射端与接收端之间的耦合系数与空载状态下接收端的整流电路的输出电压、发射端电感L1处的电流、发射端电感L1以及发射端的工作频率有关。
步骤303：确立工作点；
检测得到发射端的谐振频率f0以及发射端与接收端之间的耦合系数k之后，可以根据公式1.1计算出恒压工作频率f(恒压工作频率f也可称为恒压工作点)。工作频率指交流电的频率。
可选的，恒压工作频率的计算可以由发射端执行，也可以由接收端执行，还可以由独立于发射端于接收端之外的第三方设备执行，在此不做限定。
可选的，由于检测谐振频率f0和耦合系数k的过程可能存在偏差，因此根据检测结果计算得到的恒压工作频率与实际恒压工作频率之间可能存在偏差。因此在进入能量传输阶段前可以判断恒压工作频率的计算结果的准确性。无线电能传输系统检测发射端DC/AC的Vin、接收端整流电压Vrect以计算得到恒压工作频率进行工作时的增益，并以此判断是否需要调整工作点。
可选的，通过扫频确定调整后的工作点，即调整后的恒压工作频率。无线电能传输系统通过在计算得到的恒压工作频率附近小范围内以一定步进扫频，通过扫频不断调整发送端的工作频率，寻找增益达到阈值时的工作频率，增益达到该阈值时的工作频率为调整后的恒压工作频率。其中，增益为接收端的输出电压与发射端的输入电压的比值，还可称为恒定电压增益。不同的工作状态下的无线电能传输系统对应的增益的阈值可以为不同的值，无线电能传输系统的工作状态可以为空载状态、半载状态或满载状态，例如空载状态下的无线电能传输系统的增益的阈值可以为1。
以处于空载状态下的无线电能传输系统为例，通过扫频确定调整后的恒压工作频率可以采取以下两种模式：
(一)若接收端以计算得到的恒压工作频率为工作频率工作时，实际增益小于1，则从计算得到的恒压工作频率起，以一定步长减小工作频率，寻找增益为1时对应的工作频率；若接收端以计算得到的恒压工作频率工作为工作频率时，实际增益大于1，则从计算得到的恒压工作频率起，以一定步长增大工作频率，寻找增益为1时对应的工作频率。
(二)在计算得到的恒压工作频率附近的一定频率范围内，从频率范围的上限开始，以一定步长逐步减小频率，寻找增益为1时对应的工作频率。
步骤304：进入能量传输阶段；
完成前述参数检测及扫频得到恒压工作频率后，可以在能量传输阶段开环工作。控制无线电能传输系统的工作频率为步骤303中确定的工作点，也就是说控制发射端的DC/AC电路213输出的交流电的频率维持在恒压工作频率f。由于发射端的工作频率维持在恒压工作频率f，无线电能传输系统可以呈现出接收端的输出电压Vout与接收端RX 202的负载无关的恒压输出特征。因此无线电能传输系统中接收端的输出电压不会因为接收端的负载的变化而大幅度变化，同时可以满足无线电能传输系统对动态响应的需求。
如图4所示为本申请实施例提供的无线电能传输系统的示意图，检测谐振频率的过程发生在发射端侧。图4具体描述了图2A-1中无线电能TX中的DC/AC电路213的结构，对于无线电能RX这一侧，图4中仅显示了电感L2，其余的部分未在图中显示。图4中的 DC/AC电路213包括四个开关：S1-S4，其中S1-S4可以具体为金属氧化物半导体(MOS) 晶体管。
对于步骤301，图5为检测发射端的谐振频率和电感的具体流程图，步骤301可以包括以下步骤。
步骤401：为发射端的全桥母线提供直流电压，开启S1和S4，给电容C1充电；
发射端上电后，控制开启S1和S4，此时S1和S4导通，S2和S3断开。为发射端的全桥母线提供直流电压V1，为电容C1充电。此时接收端可以保持负载断开，具体的，可以由发射端向接收端发送信号，信号用于指示接收端的处理器控制接收端的负载保持断开状态。
步骤402：关闭S1，导通S2；
当发射端处于稳态时，发射端控制关闭S1，打开S2，此时S3仍然保持断开，S4仍然保持导通。具体的，发射端的处理器可以发送控制信号用于控制开关的导通与断开。L1、C1、S2和S4构成的回路，电容C1中存储的电能将会在该回路中释放。其中，当发射端的电容 C1的两端电压不在变化或者变化率低于一定阈值时，发射端为稳态。
步骤403：根据电容C1和电感L1之间的电压Vcoil的振荡衰减，计算得到发射端的谐振频率f0；
在电容C1在L1、C1、S2和S4构成的回路中放电的过程中，电容C1和电感L1之间的电压Vcoil会随着时间而衰减，电压Vcoil的振荡衰减的情况可如图4中右边所示。
将每个时刻下的电压Vcoil的值与比较器中的设定值进行比较；当振荡波形的电压值 Vcoil每达到一次比较器的设定值的时候，比较器会反转一次，即电压Vcoil完成一次振荡；计算比较器在一定时间内反转的次数，从而知道电压Vcoil的振荡频率，电压Vcoil的振荡频率即发射端的谐振频率f0。电压Vcoil的振荡周期为相邻的两次反转的时间的差值，发送端的谐振频率f0为电压Vcoil振荡周期的倒数。假设T1时刻检测到电压Vcoil达到比较器的设定值，与T1时刻这一次相邻的一次是在T2时刻检测到电压Vcoil达到比较器的设定值，则T1和T2之间的差值为电压Vcoil的振荡周期。
可选的，发射端的处理器中设置有计数器，当振荡波形的电压值Vcoil每达到一次比较器的设定值的时候，计数器增加计数次数，两次计数之间的时间差为振荡波形的振荡周期，该振荡周期的倒数就为电压Vcoil的振荡频率，电压Vcoil的振荡频率即发送端的谐振频率 f0。
步骤404：计算发射端的电感L1；
由于发射端的电容C1的值是已知的，则发射端可以根据计算得到的发送端的谐振频率f0计算得到电感L1：
Figure BDA0002353291320000141
图6具体描述了图2A-1中无线电能TX中的DC/AC电路213的结构，图7中的DC/AC 电路213包括四个开关：S1-S4，其中S1-S4可以具体为金属氧化物半导体(MOS)晶体管；图7中整流电路224包括有图2中的AC/DC电路223和电容C1，整流电路224输出的电压值为Vrect。
对于步骤302，如图7所示为本申请实施例提供的检测耦合系数的具体流程，该步骤具体可以包括以下步骤。
步骤501：设置发射端在工作频率ω下工作；
给发射端的全桥母线提供一个直流电压V1，使得DC/AC电路213处于逆变工作状态。将发射端的工作频率设置为ω，且将接收端的负载状态设置为空载状态、轻载状态或者某一固定负载状态中的一个状态。发射端的工作频率指的是发射端DC/AC电路213输出的交流电的频率。
步骤502：发射端检测经过发射端电感L1的电流I1；
具体的，发射端的处理器可以通过检测电路来检测通过发射端电感L1的电流I1。
步骤503：接收端检测整流后的电压Vrect；
经过电感L1和电感L2之间的能量传输，电能从发射端传递到接收端。接收端的电感 L2接收到电能后，将电能输入整流电路224。接收端的处理器检测整流电路224的输出电压 Vrect。
进一步的，接收端可将检测得到的整流电压Vrect的值发送给发射端。
步骤504：发射端根据Vrect、L1、I1和ω计算得到耦合系数；
根据接收端的输出电压Vrect、发射端的工作频率ω、计算得到的发送端的电感L1以及经过发射端电感L1的电流I1，计算得到耦合系数k：
Figure BDA0002353291320000151
可选的，耦合系数为k：
Figure BDA0002353291320000152
其中，系数α为一个校准系数，可以取值为
Figure BDA0002353291320000153
由于求耦合系数需要用开路交流电压，但实际测试中Vrect为直流电压，因此需要一个校准系数。
在一个实施例中，在确定出恒压工作点(恒压工作频率)之后，若确定出的恒压工作频率处于DC/AC电路的工作频率范围的上限或超过上限时。在一种实现方式中，可以控制DC/AC电路工作在工作频率的上限，并调节占空比，以实现系统覆盖更大的距离范围；在另一种实现方式中，在发射端增加一个前级DC/DC电路或者在接收端增加一个后级DC/DC 电路，以实现系统覆盖更大的距离范围。其中，确定的恒压工作频率可以为计算得到的恒压工作频率，还可以为基于计算得到的恒压工作频率进行调整后得到的工作频率，即调整后的恒压工作频率。
在另一个实施例中，考虑接收端的负载变化对系统增益的影响，在确定出的恒压工作频率的一定范围内调整DC/AC逆变电路的实际工作频率，发射端的处理器控制所述DC/AC逆变电路在确定出的恒压工作频率的小范围内调整实际工作频率。调频范围使得无线电能传输系统的增益范围处于增益阈值的范围内，例如范围在0.9-1.2之间(可以包括0.9和1.2两个端点取值)。
如图3B所示，在步骤303之后，还包括步骤303-1：确定小范围调频的频率范围。
确定小范围调频的频率范围(fmin2，fmax2)，小范围调频的范围为DC/AC逆变电路的工作频率范围(fmin1，fmax1)的子区间。确定小范围调频的频率范围的方式有两种：一种是根据303确立的工作点，按照预定算法计算得到；一种是通过前述303中的提到的小范围扫频得到。
进入能量传输阶段后，接收端的处理器持续或周期性的检测接收端的AC/DC电路的输出电压，并将检测到的输出电压的值发送给发射端。发射端的处理器根据接收端的输入电压计算增益值，判断增益是否为预设阈值。若增益为预设阈值，则不动作，返回输出电压检测。若增益不为预设阈值，则发射端控制DC/AC电路的工作频率在工作点的小范围内调整频率，使得电压增益达到预设阈值，流程图示意见图3C。
在另一个实施例中，本申请提供了一种无线电能传输方法，该无线电能传输方法可适用于如图2A-1、图2B或图12所示的无线电能传输系统。该无线电能传输方法的流程如图8 所示，该方法包括以下步骤：
步骤601：发射端上电，芯片参数初始化；
在无线电能传输系统中发射端上电后，发射端的处理器进行初始化。
步骤602：检测谐振频率；
发射端检测谐振频率的具体步骤可以参考步骤401-404。在接收端保持负载断开的情况下，发射端的处理器控制先通过控制DC/AC电路213中的开关的闭合对电容C1先充电，再通过控制DC/AC电路213中的开关的闭合将电容C1中的电能释放。在电容C1放电过程中，发射端的处理器检测发射端电容C1和电感L1之间的电压Vcoil，计算电压Vcoil的振荡频率，即得到发射端的谐振频率f0。进一步的，发射端的处理器根据计算得到的发射端的谐振频率f0以及已知的发射端的电容C1，计算得到发射端的电感L1的值。
步骤603：检测耦合系数，计算恒压工作点；
检测耦合系数的具体流程可以参考前述步骤501-504。
首先发射端的处理器控制发射端DC/AC电路213输出的交流电的频率为工作频率ω，且接收端的处理器控制接收端处于空载状态或轻载状态或者某一固定负载状态中的一种。其次，发射端的处理器检测通过发射端的电感L1的电流I1。电能通过电感L1和电感L2，从发射端传递到接收端，接收端将通过电感L1和电感L2之间的电磁感应传递来的交流电，输入接收端的整流电路224，输出直流电提供给接收端的负载。接收端的处理器检测整流电路的输出电压Vrect，将输出电压Vrect的值发送给发射端。最终，发射端的处理器根据接收端发送的输出电压Vrect、发射端的电感L1、发射端检测到的电流I1和发射端的工作频率ω计算得到耦合系数。
进一步的，发射端的处理器根据计算得到的发射端的谐振频率f0以及发射端与接收端之间的耦合系数k，根据公式1.1计算出恒压工作点f(恒压工作频率)。
步骤604：控制发射端在恒压工作点工作，检测接收端输出电压；
发射端的处理器控制发射端的DC/AC电路213输出的交流电的频率为恒压工作点的值；同时，接收端的处理器检测接收端的整流电路224(或者AC/DC电路223)的输出电压，并将输出电压的值发送给发射端。
步骤605：判断增益是否为1；
发射端的处理器根据接收端的输出电压与接收端的输入电压的比值，计算得到增益，判断增益是否为1。
若确定增益不为1，则执行步骤606；若确定增益为1，则执行步骤607。
步骤606：在恒压工作点附近扫频使得增益达到1，确定调整后的恒压工作点；
发射端的处理器基于计算得到的恒压工作点的值调整恒压工作点，确定调整后的恒压工作点。发射端在恒压工作点下工作时，接收端的输出电压与接收端的输入电压的比值(增益) 为1。
步骤607：进入能量传输阶段；
发射端的处理器控制DC/AC电路213输出的交流电的频率为调整后的恒压工作点的值，或者处理器控制DC/AC电路213输出的交流电的频率依旧为步骤603确定的恒压工作点的值。发射端输出的电能通过电感L1和电感L2之间的电磁感应传递给了接收端，接收端通过 AC/DC电路整流后，为接收端的负载提供电能。此时，发射端的工作频率为恒压工作频率，无线电能传输系统呈现出恒压特性，接收端的输出电压不会因为接收端负载的变化而发生改变。
步骤608：检测接收端的输出电压；
在能量传输阶段，接收端的处理器持续或周期性的检测接收端的AC/DC电路的输出电压，并将检测到的输出电压的值发送给发射端。
步骤609：确定增益是否为1；
发射端的处理器根据接收端的输出电压和接收端的输入电压计算增益值，判断增益是否为1。
若确定增益不为1，则执行步骤610：恒压工作点附近小范围调频；调整恒压工作点的具体实现可参加步骤606以及步骤303。
若确定增益为1，则执行返回步骤608。
本申请实施例提供了一种无线电能传输系统，如图9所示为无线电能传输系统300的结构示意图。无线电能传输系统300是在图2A-1所示的无线电能传输系统200中的无线电能 TX 201中增加了DC/DC电路214。
DC/DC电路214可以位于DC/AC电路213的前级(如图9所示)，也可位于DC/AC电路213的后级。DC/DC电路214、DC/AC电路213、电容C1与电感L1串联连接。
电路一般会有工作频率范围的限制，例如无线充电Qi方案的一般工作频率范围为110khz～148.5khz。而在无线电能传输系统中，恒压工作频率取决于发射端电感L1、发射端电容C1及发射端与接收端之间的耦合系数k，其中电感L1、耦合系数k受到发射端和接收端的之间的安装距离影响。所以当发射端和接收端的之间的安装距离在一定范围内变化时，系统的恒压工作频率也会相应的变化，恒压工作频率可能会落在指定的工作频率范围之外。
如图9所示，在图2A-1的基础上添加了DC/DC电路214，当发射端的处理器最终计算得到的恒压工作频率超出了工作频率范围，则发射端的处理器调整发射端的DC/AC电路213的工作频率为最接近计算得到的恒压工作频率的工作频率范围的上限或下限值。发射端还可以通过调节DC/DC电路214的输出电压，使得能量传输阶段的增益值保持等于1。
本申请提供了一种无线电能传输方法，该无线电能传输方法可适用于如图2A-1、图2B 或图12所示的无线电能传输系统。该无线电能传输方法的流程如图10所示，该方法包括以下步骤：
步骤701：发射端上电，芯片参数初始化；
在无线电能传输系统中发射端上电后，发射端的处理器进行初始化。
步骤702：检测谐振频率；
发射端检测谐振频率的具体步骤可以参考步骤401-404或步骤602。
步骤703：检测耦合系数，计算恒压工作点；
检测耦合系数的具体流程可以参考前述步骤501-504或步骤603。
步骤704：判断恒压工作点是否在电路的工作频率的范围内。
若在范围内，执行步骤705；若不在范围内，执行步骤708；
步骤705：控制发射端在恒压工作点工作，检测接收端输出电压；
发射端的处理器控制发射端的DC/AC电路213输出的交流电的频率为恒压工作点的值；同时，接收端的处理器检测接收端的整流电路224(或者AC/DC电路223)的输出电压，并将输出电压的值发送给发射端。
步骤706：判断增益是否为1；
发射端的处理器根据接收端的输出电压与接收端的输入电压的比值，计算得到增益，判断增益是否为1。
若确定增益不为1，则执行步骤707；若确定增益为1，则执行步骤708。
步骤707：在恒压工作点附近扫频使得增益达到1，确定调整后的恒压工作点；
发射端的处理器基于计算得到的恒压工作点的值调整恒压工作点，确定调整后的恒压工作点。发射端在恒压工作点下工作时，接收端的输出电压与接收端的输入电压的比值(增益) 为1。
步骤708：进入能量传输阶段；
若步骤704确定计算得到的恒压工作点不在发射端的工作频率范围内，则发射端的处理器控制发射端的工作频率为工作频率范围的上限和下限中与计算得到的恒压工作点差值最小的值，发射端在此工作频率下进行发射端与接收端之间的能量传输。例如发射端工作范围为 110khz～148.5khz，上限值为148.5khz，下限值为110khz；假设计算得到的恒压工作点的值为150khz，计算得到的恒压工作点的值与下限的差值大于计算得到的恒压工作点的值与上限的差值，因此发射端的处理器控制发射端的工作频率为工作频率范围的上限。这样即满足了工作频率范围的限定，又能保证发射端的工作频率尽可能的接近计算得到的恒压工作点。
若步骤706确定增益为1，则发射端的处理器控制发射端的工作频率为计算得到的恒压工作点的值，即控制DC/AC电路213输出的交流电的频率依旧为步骤703确定的恒压工作点的值
若步骤707确定调整后的恒压工作点，则发射端的处理器控制DC/AC电路213输出的交流电的频率为调整后的恒压工作点的值。
能量传输过程中，发射端输出的电能通过电感L1和电感L2之间的电磁感应传递给了接收端，接收端通过AC/DC电路整流后，为接收端的负载提供电能。此时，发射端的工作频率为恒压工作频率，无线电能传输系统呈现出恒压特性，接收端的输出电压不会因为接收端负载的变化而发生改变。
步骤709：检测接收端的输出电压；
在能量传输阶段，接收端的处理器持续或周期性的检测接收端的AC/DC整流电路的输出电压，并将检测到的输出电压的值发送给发射端。
步骤710：确定增益是否为1；
发射端的处理器根据接收端的输出电压和接收端的输入电压计算增益值，判断增益是否为1。
若确定增益不为1，则执行步骤711；若确定增益为1，则执行返回步骤709。
步骤711：调整DC/DC电路的输出电压；
发射端的处理器调整DC/DC电路214的输出电压，直至增益为1。
本申请实施例还提供了一种无线电能传输方法，该无线电能传输方法可以应用在如图 2A-1或图2B或图12所示的无线电能传输系统中，流程图如图11所示。
步骤901：在DC/AC逆变电路的工作频率范围进行扫频，通过检测DC/AC逆变电路的输入电压和AC/DC整流电路的输出电压，确定发射端的恒压工作点；
当DC/AC逆变电路的输入电压和AC/DC整流电路的输出电压的比值达到预设阈值时， DC/AC逆变电路此时的实际工作频率就为扫频确定的恒压输出工作频率，即恒压工作点。
可选的，在确定出恒压工作点(恒压工作频率)之后，若确定出的恒压工作频率处于 DC/AC电路的工作频率范围的上限或超过上限时。在一种实现方式中，可以控制DC/AC电路工作在工作频率的上限，并调节占空比，以实现系统覆盖更大的距离范围。在另一种实现方式中，在发射端增加一个前级DC/DC电路或者在接收端增加一个后级DC/DC电路，以实现系统覆盖更大的距离范围。其中，确定的恒压工作频率可以为计算得到的恒压工作频率，还可以为基于计算得到的恒压工作频率进行调整后得到的工作频率，即调整后的恒压工作频率。
可选的，考虑接收端的负载变化对系统增益的影响，在确定出的恒压工作频率的一定范围内调整DC/AC逆变电路的实际工作频率，发射端的处理器控制所述DC/AC逆变电路在确定出的恒压工作频率的小范围内调整实际工作频率。调频范围使得无线电能传输系统的增益范围处于增益阈值的范围内，例如范围在1-2之间(可以包括1和2两个端点取值)。确定小范围调频的频率范围(fmin2，fmax2)，小范围调频的范围为DC/AC逆变电路的工作频率范围(fmin1，fmax1)的子区间。确定小范围调频的频率范围的方式有两种：一种是根据 303确立的工作点，按照预定算法计算得到；一种是通过前述303中的提到的小范围扫频得到。
可选的，在确定出小范围调频的频率范围之后，若确定出的小范围调频的频率范围 fmax2处于DC/AC电路的工作频率范围的上限或超过上限时。在一种实现方式中，可以控制当DC/AC电路工作在工作频率的上限时，可调节占空比，以实现系统覆盖更大的距离范围。
步骤902：进入能量传输阶段。
该步骤的具体描述可以参考前述步骤304。
进入能量传输阶段后，接收端的处理器持续或周期性的检测接收端的AC/DC电路的输出电压，并将检测到的输出电压的值发送给发射端。发射端的处理器根据接收端的输入电压计算增益值，判断增益是否为预设阈值。若增益为预设阈值，则不动作，返回输出电压检测。若增益不为预设阈值，则发射端控制DC/AC电路的工作频率在工作点的小范围内调整频率，使得电压增益达到预设阈值流程图示意见图3C。
在一个实施例中，除了谐振频率f0和耦合系数k之外，还可以通过系统效率、发射线圈电流、接收端电压等参数得到发射端与接收端的相对位置，从而根据相对位置与恒压工作频率的对应关系来计算恒压工作频率。可以用来计算发射端与接收端的相对位置的参数可以为以下中的至少一种：
无线电能传输系统的系统效率、接收端的AC/DC整流电路的输出电压、发射端的电感 L1上的电流、发射端的电感L1的自感感量、接收端的电感L2的自感感量、电感L1和电感L2的互感感量或电感L1和电感L2的耦合系数。
本实施例提供一种无线电能传输系统，该系统包括发射端和接收端，发射端至少包括 DC/AC逆变电路、第一电感L1和第一电容C1；接收端至少包括AC/DC整流电路和第二电感L2和第二电容C2；发射端的电能通过所述第一电感和所述第二电感之间的电磁感应传输至接收端，AC/DC整流电路用于将整流后的电能提供给接收端的负载。其中，电感L1和电容C1可以串联，也可以并联；电感L2和第一电容C2可以串联，也可以并联；无线电能传输系统的结构图可以参考图2A-1或图2B或图12。
检测上述可以用来计算发射端与接收端的相对位置的参数中的一种或多种，根据存储的一种或多种参数的组合与相对位置的对应关系确定接收端与发射端的相对位置；根据存储的相对位置与恒压工作点的对应关系确认恒压工作点的值。一种或多种参数的组合与相对位置的对应关系以及相对位置与恒压工作点的对应关系均提前通过测量得到，并存储在系统中。
可选的，如图2A-2所示，线圈电感与相对位置之间存在函数关系。检测线圈电感(发射端的电感L1的自感感量或接收端的电感L2的自感感量或电感L1和电感L2的互感感量)，根据存储的线圈电感与相对位置的对应关系确定接收端与发射端的相对位置；根据存储的相对位置与恒压工作点的对应关系确认恒压工作点的值。线圈电感与相对位置的对应关系以及相对位置与恒压工作点的对应关系均提前通过测量得到。
可选的，如图2A-3所示，耦合系数与相对位置之间存在函数关系。检测发射端与接收端的耦合系数，根据存储的耦合系数与相对位置的对应关系确定接收端与发射端的相对位置；根据存储的相对位置与恒压工作点的对应关系确认恒压工作点的值。耦合系数与相对位置的对应关系以及相对位置与恒压工作点的对应关系均提前通过测量得到。其中耦合系数的计算方法可以参考图7所示的步骤501-505。
可选的，如图2A-4所示，发射线圈电流与相对位置之间存在函数关系。检测发射线圈电流，根据存储的发射线圈电流与相对位置的对应关系确定接收端与发射端的相对位置；根据存储的相对位置与恒压工作点的对应关系确认恒压工作点的值。发射线圈电流与相对位置的对应关系以及相对位置与恒压工作点的对应关系均提前通过测量得到。
可选的，如图2A-5所示，无线电能传输系统的效率与相对位置之间存在函数关系。检测无线电能传输系统的效率，根据存储的无线电能传输系统的效率与相对位置的对应关系确定接收端与发射端的相对位置；根据存储的相对位置与恒压工作点的对应关系确认恒压工作点的值。无线电能传输系统的效率与相对位置的对应关系以及相对位置与恒压工作点的对应关系均提前通过测量得到。
可选的，接收端整流输出电压与相对位置之间存在函数关系。检测接收端整流输出电压，根据存储的接收端整流输出电压与相对位置的对应关系确定接收端与发射端的相对位置；根据存储的相对位置与恒压工作点的对应关系确认恒压工作点的值。接收端整流输出电压与相对位置的对应关系以及相对位置与恒压工作点的对应关系均提前通过测量得到。
恒压工作频率取决于电感L1、谐振电容C1、耦合系数k，其中电感L1、耦合系数k受到发射端和接收端之间的安装距离影响。
所以当发射端的接收端的相对安装距离在一定范围内变化时，无线供电系统的恒压工作频率也会相应的变化。考虑到线圈传输效率以及电磁兼容性(ElectromagneticCompatibility， EMC)标准的原因，一般会推荐在一定的频率范围内工作。根据欧洲电信标准协会 (European Telecommunications Standards Institute，ETSI)的统一欧洲标准(Harmonized European Standard)对磁场强度H的限制，对工作频率范围为140khz～148.5khz的电路在 10m处检测到的磁场强度H的上限为37.7dBuA/m，对工作频率范围为148.5khz～300khz的电路在10m处检测到的磁场强度H的上限为-5dBuA/m。所以一般来说，千赫兹的无线供电系统的工作频率上限在148.5khz以下，现有方案的工作频率范围一般为110khz～148.5khz。本申请实施例提供的无线供电系统，在恒压工作频率下工作时，考虑到工作频率范围的限制，增加一级DC/DC电路以适应发射端与接收端相对距离的变化所导致的恒压工作频率的变化。
在另一实施例中，本申请提供了一种无线供电系统，如图12所示无线供电系统900为图2A-1中的无线供电系统200的基础上，在接收端和发射端分别增加了补偿电感。
无线供电系统900中的无线电能发射端TX 201为室内单元的无线供电单元101，无线供电系统200中的无线电能接收端RX 202为室外单元的无线受电单元103。发射端TX 201和接收端RX 202之间的能量传输通过电感L1和电感L2之间的电磁感应实现。
无线电能发射端TX 201包括了由直流/交流(Direct Current/AlternatingCurrent,DC/AC) 逆变电路213、电容C1以及电感L1、补偿电感L1′串联形成的谐振电路，其中DC/AC逆变电路213可以采用半桥或者全桥的拓扑。无线电能TX 201的一端211可以连接负载(如图1 中的负载102)，进而连接上电源；无线电能TX 201的一端211也可以直接连接电源。Vin 表示无线电能TX的输入电压，GND 212表示电线接地端(ground)。
无线电能接收端RX 202包括了由交流/直流(Alternating Current/DirectCurrent，AC/DC) 整流电路223、电容C2、电感L2以及补偿电感L2’串联形成的谐振电路，其中AC/DC整流电路可以采用半桥或全桥拓扑的同步或二极管的整流方式。无线电能RX 201的一端221可以连接负载(如图1中的负载104)。Vout表示无线电能RX的输出电压，GND表示电线接地端(ground)。
无线电能TX201包括DC/AC电路213和电容C1以及电感L1、补偿电感L1′，DC/AC电路213与电容C1以及电感L1串联连接。为了区分电感L1与补偿电感L1′，电感L1可以称为第一谐振电感。
无线电能RX202包括AC/DC电路223和电容C2以及电感L2、补偿电感L2′，AC/DC电路223与电容C2以及电感L2串联连接。为了区分电感L2与补偿电感L2′，电感L2可称为第二谐振电感。
考虑到DC/AC电路工作频率范围的限制，在设计电路时，可以根据期望的工作频率范围(fmin，fmax)和L1电感因为发射端接收端的相对安装距离变化导致的变化范围 (Lmin，Lmax)，耦合系数的范围(kmin，kmax)来设计谐振电容C1，C2以及补偿电感L1′，L2′的值，使得发射端与接收端的相对安装距离变化时，恒压工作频率能够落在指定的工作频率范围内。本申请实施例通过在原边和副边各添加了一个补偿电感即L1′和L2′从而省去增加的一级DC/DC电路。
根据工作频率的范围(fmin，fmax)和耦合系数的范围(kmin，kmax)，可以得到新增电感L1′以及谐振电容C1的值：
Figure BDA0002353291320000211
Figure BDA0002353291320000212
其中，ωmin为发射端的最小工作频率对应的角速度；
fmin为DC/AC电路的工作频率下限值；fmax为DC/AC电路的工作频率上限值；
kmin为耦合系数的下限值，kmax为耦合系数的上限值，耦合系数的这两个限值是预先测试得到的；例如测试在实际场景下无线电能TX和无线电能RX之间距离的变化范围，或者电感L1与电感L2之间距离的变化范围，距离的变化范围对应的耦合系数的变化范围就是耦合系数的上限和下限。
Lmin和Lmax为预设的下限值和上限值。如图12所示，若电感L1与电感L2之间的距离发生变化时，由于电感L1和电感L2会发生互感，电感L1的实际值会因为距离的变化而发生变化。因此可以测量得到电感L1在不同距离下的实际电感值的上限和下限，即得到 Lmin和Lmax。
图13为图12的等效电路模型，图13中省略了图12中的DC/AC电路213和AC/DC电路223。Ll1，Ll2分别为发射端和接收端的漏感，LM为折射在原边的互感线圈，1：1表示理想变压器。
当发射端漏感Ll1，谐振电容C1及补偿电感L1′的电抗之和以及接收端漏感Ll2，谐振电容 C2及补偿电感L2′的电抗之和均分别为零时，即：
Figure BDA0002353291320000213
Figure BDA0002353291320000214
其中，j表示虚数；ω表示发射端的工作频率对应的角速度。
此时，发射端的输入电压V1，接收端的输出电压V2关系为：
V2＝V1
输出电压V2仅与输入电压V1有关，与接收端的负载无关。使得发射端的漏感Ll1，谐振电容C1及补偿电感L1′的电抗之和以及接收端的漏感Ll2，谐振电容C2及补偿电感L2′的电抗之和均分别为零的工作频率ω即为恒压工作频率f。无线供电系统以恒压工作频率工作时，接收端的输出电压不随接收端的负载变化而变化，具有稳定的输出特性。在实际系统中，考虑到阻容的公差以及线圈的电阻，实际的恒压工作频率可能会需要在计算得到的恒压工作频率附近的小范围内进行调整。
如图14所示，本申请实施例提供了无线电能传输系统800的结构示意图，CPE中包括该无线电能传输系统800。
在一种实现方式中，无线电能传输系统800中的单元801可以为CPE中的室内单元，单元804可以为CPE中的室外单元；在另一种实现方式中无线电能传输系统800中的单元801可以为CPE中的室外单元，单元804可以为CPE中的室内单元。
以无线电能传输系统800中的单元801为CPE中的室内单元，单元804为CPE中的室外单元为例。室内单元801可以包括无线电能发射端TX803和处理器802，还可以包括存储器808，处理器802与无线电能发射端803连接；室外单元804可以包括无线电能接收端 RX806和处理器805，处理器805与无线电能接收端806连接，室外单元804还可以包括负载807，还可以包括存储器809。室内单元801与室外单元804之间的能量传输通过无线电能TX 803和无线电能RX806之间的电磁感应实现。无线电能TX 803和无线电能RX806的结构可以为本申请实施例中提供的任一种结构。
处理器802为前述各个实施例中提到的发射端的处理器，可用于计算无线电能TX803 的恒压工作频率，并控制无线电能TX 803在恒压工作频率下工作，使得无线电能TX803和无线电能RX806呈现恒压输出的特征，无线电能RX806输出的电压不会受负载807的影响。
处理器805为前述各个实施例中提到的接收端的处理器，可用于检测无线电能RX806的输出电压以及增益，并反馈给无线电能发射端TX803用于计算恒压工作频率。
可选的，处理器802可以为无线电能发射端803中的部分组件，也可以为独立于无线电能发射端803的组件。
可选的，处理器805可以为无线电能发射端806中的部分组件，也可以为独立于无线电能发射端806的组件。
可选的，处理器802和处理器805还可以为位于独立于单元801和单元804之外的另一个处理设备上。也就是说，系统800还可以包括该处理设备。
处理器802或805可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路 (Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器808中存储有计算机程序。处理器802可以被配置用于执行对应的存储器808中的计算机程序，从而实现前述各个实施例中提供的发射端所执行的步骤。存储器808为非易失性存储介质，一般包括内存和外存。内存包括但不限于随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)，只读存储器(Read-Only Memory,ROM)，或高速缓存(cache)等。外存包括但不限于闪存(flash memory)、硬盘、光盘、通用串行总线(universal serial bus,USB) 盘等。计算机程序通常被存储在外存上，处理器在执行计算机程序前会将该程序从外存加载到内存。存储器808可以是独立的，通过总线与处理器802相连接；存储器808也可以和处理器802集成到一个芯片子系统。
存储器809与存储器808类似，处理器805可以被配置用于执行对应的存储器809中的计算机程序，从而实现前述各个实施例中提供的接收端所执行的步骤。存储器809可以是独立的，通过总线与处理器805相连接；存储器809也可以和处理器805集成到一个芯片子系统。
需要说明的是，前述实施例中提出模块或单元的划分仅作为一种示例性的示出，所描述的各个模块的功能仅是举例说明，本申请并不以此为限。本领域普通技术人员可以根据需求合并其中两个或更多模块的功能，或者将一个模块的功能拆分从而获得更多更细粒度的模块，以及其他变形方式。
以上描述的各个实施例之间相同或相似的部分可相互参考。本申请中的“多个”若无特殊说明，指两个或两个以上，或“至少两个”。本申请中的“A/B”包括三种情况：“A”、“B”和“A和B”。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本申请提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本申请的一些具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此。

Claims (23)

1.一种无线电能传输系统，所述系统包括发射端和接收端，所述发射端包括串联连接的DC/AC逆变电路和第一电感和第一电容，所述接收端包括串联连接的AC/DC整流电路和第二电感和第二电容，所述发射端的电能通过所述第一电感和所述第二电感之间的电磁感应传输至所述接收端，所述AC/DC整流电路被配置为整流所述发射端传输给所述接收端的电能，其特征在于，
所述发射端被配置为：
检测所述发射端的谐振频率的值；
检测所述发射端与所述接收端之间的耦合系数的值；
根据所述谐振频率和所述耦合系数计算得到所述发射端的恒压工作频率的值；
根据所述计算得到的恒压工作频率，控制所述DC/AC逆变电路的工作频率。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述接收端被配置为：
检测所述AC/DC整流电路的输出电压的值；
所述发射端被配置为：
根据所述谐振频率和所述第一电容计算第一电感的值；
检测所述发射端在第一工作频率下经过所述第一电感的第一电流的值；
根据所述AC/DC整流电路的输出电压、所述第一电感、所述第一电流和所述第一工作频率的值，计算得到所述耦合系数的值。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述发射端还被配置为：
根据所述AC/DC整流电路的输出电压、所述第一电感、所述第一电流、所述第一工作频率以及校准系数的值，计算得到所述耦合系数的值。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述发射端被配置为：
根据所述第一电容和所述第一电感之间的电压的振荡周期，计算出所述发射端的谐振频率。
5.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，
所述接收端被配置为：检测所述接收端的输出电压；
所述发射端被配置为：
确定增益的值不等于第一阈值；所述增益为所述接收端的输出电压与所述接收端的输入电压的比值；
在预设范围内调整所述计算得到的恒压工作频率直至所述增益的值等于所述第一阈值；
控制所述DC/AC逆变电路的工作频率为调整后的恒压工作频率。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发射端被配置为：控制所述DC/AC逆变电路的工作频率为所述计算得到的恒压工作频率。
7.根据权利要求1或5或6所述的系统，其特征在于，
所述接收端被配置为：检测所述接收端的输出电压；
所述发射端被配置为：
确定增益的值不等于第一阈值；所述增益为所述接收端的输出电压与所述发射端的输入电压的比值；
基于所述计算得到的恒压工作频率，在预设范围内扫频直至所述增益的值等于所述第一阈值；
控制所述DC/AC逆变电路的工作频率为调整后的恒压工作频率，所述调整后的恒压工作频率为所述增益的值等于所述第一阈值时的恒压工作频率。
8.根据权利要求1或6或7所述的系统，其特征在于，所述发射端还包括DC/DC电路，所述DC/DC电路与所述DC/AC逆变电路串联连接，
所述接收端被配置为：检测所述接收端的输出电压；
所述发射端被配置为：
确定所述计算得到的恒压工作频率不在所述DC/AC逆变电路的工作频率范围内；
控制所述DC/AC逆变电路的工作频率为所述工作频率范围的限值，所述限值为所述工作频率范围的上限和下限中与所述计算得到的恒压工作频率的差值最小的一个；
调整所述DC/DC电路的输出电压直至所述增益的值等于第一阈值；所述增益为所述接收端的输出电压与所述发射端的输入电压的比值。
9.根据权利要求1或5-7任一项所述的系统，其特征在于，
所述接收端被配置为：检测所述接收端的输出电压；
所述发射端被配置为：
确定所述计算得到的恒压工作频率不在所述DC/AC逆变电路的工作频率范围内；
控制所述DC/AC逆变电路的工作频率为所述工作频率范围的限值，所述限值为所述工作频率范围的上限和下限中与所述计算得到的恒压工作频率的差值最小的一个；
调整DC/AC逆变电路的占空比直至所述增益的值等于第一阈值；所述增益为所述接收端的输出电压与所述发射端的输入电压的比值。
10.一种无线电能传输的控制方法，所述方法应用于发射端，所述发射端包括DC/AC逆变电路和第一电感和第一电容，所述发射端的电能通过所述第一电感和接收端中的第二电感之间的电磁感应传输至所述接收端，其特征在于，所述方法包括：
所述发射端检测所述发射端的谐振频率的值；
所述发射端检测所述发射端与所述接收端之间的耦合系数的值；
所述发射端根据所述谐振频率和所述耦合系数计算得到所述发射端的恒压工作频率的值；
所述发射端根据所述计算得到的恒压工作频率，控制所述DC/AC逆变电路的工作频率。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述检测所述发射端与所述接收端之间的耦合系数的值，具体包括：
所述发射端根据所述谐振频率和所述第一电容计算所述第一电感的值；
所述发射端检测所述发射端在第一工作频率下经过所述第一电感的第一电流的值；
所述发射端根据所述接收端的输出电压、所述第一电感、所述第一电流和所述第一工作频率的值，计算得到所述耦合系数的值。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述发射端计算得到所述耦合系数的值，包括：
根据所述AC/DC整流电路的输出电压、所述第一电感、所述第一电流、所述第一工作频率以及校准系数的值，计算得到所述耦合系数的值。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述发射端检测所述发射端的谐振频率的值，包括：
所述发射端根据所述第一电容和所述第一电感之间的电压的振荡周期，计算出所述发射端的谐振频率。
14.根据权利要求10-13任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述发射端确定增益的值不等于第一阈值；所述增益为所述接收端的输出电压与所述发射端的输入电压的比值；
所述发射端在预设范围内调整所述计算得到的恒压工作频率直至所述增益的值等于所述第一阈值；
相应的，
所述发射端根据所述计算得到的恒压工作频率，控制所述DC/AC逆变电路的工作频率，包括：控制所述DC/AC逆变电路的工作频率为调整后的恒压工作频率。
15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述发射端根据所述计算得到的恒压工作频率，控制所述DC/AC逆变电路的工作频率，包括：控制所述DC/AC逆变电路的工作频率为所述计算得到的恒压工作频率。
16.根据权利要求10或14或15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述发射端确定增益的值不等于第一阈值；所述增益为所述接收端的输出电压与所述发射端的输入电压的比值；
所述发射端基于所述计算得到的恒压工作频率，在预设范围内扫频直至所述增益的值等于所述第一阈值；
相应的，
所述发射端根据所述计算得到的恒压工作频率，控制所述DC/AC逆变电路的工作频率，包括：控制所述DC/AC逆变电路的工作频率为调整后的恒压工作频率，所述调整后的恒压工作频率为所述增益的值等于所述第一阈值时的恒压工作频率。
17.根据权利要求10或15或16所述的方法，其特征在于，所述发射端还包括DC/DC电路，所述DC/DC电路与所述DC/AC逆变电路串联连接，所述方法还包括：
所述发射端确定所述恒压工作频率不在所述DC/AC逆变电路的工作频率范围内；
所述发射端控制所述DC/AC逆变电路的工作频率为所述工作频率范围的限值，所述限值为所述工作频率范围的上限和下限中与所述计算得到的恒压工作频率的差值最小的一个；
所述发射端调整所述DC/DC电路的输出电压直至所述增益的值等于第一阈值；所述增益为所述接收端的输出电压与所述发射端的输入电压的比值。
18.根据权利要求10或14-16任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述发射端确定所述计算得到的恒压工作频率不在所述DC/AC逆变电路的工作频率范围内；所述发射端控制所述DC/AC逆变电路的工作频率为所述工作频率范围的限值，所述限值为所述工作频率范围的上限和下限中与所述计算得到的恒压工作频率的差值最小的一个；
所述发射端调整DC/AC逆变电路的占空比直至所述增益的值等于第一阈值；所述增益为所述接收端的输出电压与所述发射端的输入电压的比值。
19.一种无线电能传输的控制方法，所述方法应用于接收端，所述接收端包括AC/DC整流电路和第二电感和第二电容，发射端的电能通过发射端的第一电感和所述第二电感之间的电磁感应传输至所述接收端，所述AC/DC整流电路用于整流所述发射端传输给所述接收端的电能，其特征在于，所述方法包括：
所述接收端检测所述AC/DC整流电路的输出电压的值；
所述接收端将所述输出电压的值发给所述发射端。
20.一种无线电能传输系统，所述系统包括发射端、接收端、第一处理器和第一存储器，所述第一处理器用于控制所述发射端，所述发射端包括串联连接的DC/AC逆变电路和第一电感和第一电容，所述接收端包括串联连接的AC/DC整流电路和第二电感和第二电容，所述发射端的电能通过所述第一电感和所述第二电感之间的电磁感应传输至所述接收端，所述AC/DC整流电路被配置为整流所述发射端传输给所述接收端的电能，其特征在于，所述第一存储器存储计算机程序，所述计算机程序被所述第一处理器调用后执行如权利要求10-18中任一项所述方法中所述发射端执行的步骤。
21.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第二处理器和第二存储器，所述第二处理器用于控制所述接收端，所述第二存储器存储计算机程序，所述计算机程序被所述第二处理器调用后执行如权利要求11-18中任一项所述的方法中所述接收端执行的步骤。
22.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，处理器调用所述计算机程序以执行如权利要求10-18任一项所述的方法中所述发射端执行的步骤。
23.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，处理器调用所述计算机程序以执行如权利要求11-18任一项所述的方法中所述接收端执行的步骤。
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