一种远程无线电能接收装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无线电能传输技术领域，尤其是涉及一种远程无线电能接收装置及方法。
【背景技术】
[0002]发展电动汽车，是世界公认的缓解能源短缺和环境污染的有效策略，而对于我国又显得至关重要。以我国的石油消耗为例，2014年我国原油消费量为5.08亿吨左右，国内原油产量为2.1亿吨左右，原油进口量约为2.98亿吨，对外依存度为58.66%，逼近59%，远超过国际警戒线标准35%。其中，车用燃油消耗占总石油消耗的三分之一以上。因此，开发、推广汽车代用燃料和电动汽车，降低燃料消耗，对缓解我国环境污染、保障能源安全和供给以及国家可持续发展具有重要的战略意义。但是，受供电方式以及动力电池容量的限制，目前电动汽车的续驶里程短，供电方式和动力电池的充电方法成为制约电动汽车应用、发展的最大瓶颈。
[0003]现有技术中还没有合适的直接为电动汽车无线供电的方式，更没有直接无线供电和充电电池供电相结合的供电方式，现有技术中只具有单一的为充电电池充电，由充电电池供电的功能，而现有技术中的充电电池的充电方法包括接触式充电和无线充电两种方式。接触式充电采用插头与插座的金属接触来导电；无线充电是以耦合的电磁场为媒介实现电能传递。对于电动车用无线充电，即将变压器原、副边绕组分置于车外和车内，通过高频磁场的親合传输电能。与接触式充电相比，无线充电使用方便、安全，无火花及触电危险，无积尘和接触损耗，无机械磨损和相应的维护问题，但是，现有技术中的无线充电方法仍存在许多技术盲点，存在着成本高、充电效率低、能量损耗大、安全性差等诸多缺陷和不足，限制了其推广应用。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种远程无线电能接收装置，其重量轻、接收面积大、增益高、寄生常数影响小，安装使用方便，电能转化效率高，输出功率高，易实现最大电能传输。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种远程无线电能接收装置，其特征在于:包括用于捕捉吸收太阳辐射能或激光能量束并转换成电能的光伏电池阵列和用于捕捉吸收微波输电系统发射端发射的微波辐射能并转换为电能的微波射频整流天线阵列，以及用于汇集并传输电能的汇集输电电路、用于存储电容的锂动力蓄电池组和用于对锂动力蓄电池组的充放电过程进行智能控制的电源智能控制器，所述汇集输电电路与电源智能控制器、光伏电池阵列的输出端和微波射频整流天线阵列的输出端均相接，所述电源智能控制器与光伏电池阵列的输出端和微波射频整流天线阵列的输出端均相接，所述锂动力蓄电池组与汇集输电电路相接。
[0006]上述的一种远程无线电能接收装置，其特征在于:所述光伏电池阵列、微波射频整流天线阵列、汇集输电电路、蓄电池组和电源智能控制器分三层布设，所述光伏电池阵列布设在第一层，所述微波射频整流天线阵列布设在第二层，所述汇集输电电路、蓄电池组和电源智能控制器均布设在第三层。
[0007]上述的一种远程无线电能接收装置，其特征在于:所述微波输电系统发射端包括与电源相接且用于将工频交流电变换成微波的微波转换器、用于对微波功率进行放大的多级功率放大器和用于将功率放大后的微波辐射至自由空间的微波发射天线。
[0008]上述的一种远程无线电能接收装置，其特征在于:所述光伏电池阵列为II1-V族多结太阳能电池阵列。
[0009]上述的一种远程无线电能接收装置，其特征在于:所述微波射频整流天线阵列为64单元半波偶极子天线阵列。
[0010]上述的一种远程无线电能接收装置，其特征在于:所述汇集输电电路由直流稳压电源电路和蓄电池充放电控制电路组成，所述直流稳压电源电路与光伏电池阵列的输出端、微波射频整流天线阵列和电源智能控制器的输出端均相接，所述蓄电池充放电控制电路与电源智能控制器和锂动力蓄电池组均相接。
[0011]上述的一种远程无线电能接收装置，其特征在于:所述直流稳压电源电路由芯片FR9809、电阻R1、电容C2和电容C3组成，所述芯片FR9809的VIN引脚与电源智能控制器的输出端相接，且通过电阻Rl与光伏电池阵列的输出端和微波射频整流天线阵列的输出端均相接，且通过电容C2接地；所述芯片FR9809的VCC引脚为直流稳压电源电路的输出端VOUTl，且通过电容C3接地；所述芯片FR9809的GND引脚接地；所述蓄电池充放电控制电路由电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、整流二极管Dl、电位器RPl、电位器RP2和电容Cl组成，所述整流二极管Dl的阳极通过电阻R2与电源智能控制器的输出端相接，所述整流二极管Dl的阴极与锂动力蓄电池组的正极相接；所述电阻R3的一端和电阻R4的一端均与锂动力蓄电池组的正极相接，所述电阻R3的另一端与电位器RPl的一个固定端相接，所述电位器RPl的滑动端与电源智能控制器的输入端相接，且通过电容Cl接地，所述电位器RPl的另一个固定端接地；所述电阻R4的另一端与电位器RP2的一个固定端相接，所述电位器RP2的滑动端与电源智能控制器的输入端相接，所述电位器RP2的另一个固定端通过电阻R5接地，所述锂动力蓄电池组的负极接地。
[0012]上述的一种远程无线电能接收装置，其特征在于:所述电源智能控制器主要包括单片机STC12C5A60S2和电源适配器，所述单片机STC12C5A60S2的第40引脚通过电源适配器与光伏电池阵列的输出端和微波射频整流天线阵列的输出端均相接，所述单片机STC12C5A60S2的第20引脚和第12引脚均接地；所述芯片FR9809的VIN引脚与所述单片机STC12C5A60S2的第4引脚和第8引脚均相接，所述整流二极管Dl的阳极通过电阻R2与所述单片机STC12C5A60S2的第36引脚相接，所述电位器RPl的滑动端与所述单片机STC12C5A60S2的第37引脚相接，所述电位器RP2的滑动端与所述单片机STC12C5A60S2的第27引脚相接。
[0013]上述的一种远程无线电能接收装置，其特征在于:所述锂动力蓄电池组为脉冲充电式锂动力蓄电池组。
[0014]本发明还提供了一种能够很好满足负载不同工况下的不同需求、适应性强、且能够实现连续不间断供电的远程无线电能接收方法，其特征在于该方法包括以下步骤:
[0015]步骤一、电能转换:光伏电池阵列捕捉吸收太阳辐射能或激光能量束并转换成电能，微波射频整流天线阵列捕捉吸收微波输电系统发射端发射的微波辐射能并转换为电會K ;
[0016]步骤二、分以下五种工况进行电能汇集及传输:
[0017]工况一、汇集输电电路汇集来自光伏电池阵列和微波射频整流天线阵列的电能，并在电源智能控制器的控制下，直接为负载供电；
[0018]工况二、汇集输电电路汇集来自光伏电池阵列和微波射频整流天线阵列的电能，并在电源智能控制器的控制下，为锂动力蓄电池组充电，同时为负载供电；
[0019]工况三、汇集输电电路汇集来自光伏电池阵列和微波射频整流天线阵列的电能，并在电源智能控制器的控制下，为锂