长距离WPT系统、长距离WPT电池负载状态识别方法

长距离wpt系统、长距离wpt电池负载状态识别方法
技术领域
1.本技术涉及无线电能传输技术领域，尤其是一种长距离wpt系统、长距离wpt电池负载状态识别方法、数据处理装置、介质。


背景技术：

2.wpt(wireless power transfer，无线电能传输)是一种无接触式能量传递技术，近年来被广泛运用在智能家居、移动设备充电、电动汽车以及生物医疗当中。现有无线电能传输主要使用两线圈系统，存在有效传输距离不足的明显缺点。为满足长距离传输需求，有学者提出多米诺wpt结构。然而，传统多米诺wpt结构需要在发射线圈和接收线圈之间设置任意数量的中继线圈，从而实现长距离无线电能传输，在距离发生变化后需要重新调整中继线圈的数量，给无线电能的传输造成不便。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供了一种长距离wpt系统、长距离wpt电池负载状态识别方法、数据处理装置、介质，通过设置目标阻抗，从而取代中继线圈实现长距离无线电能传输，提高了无效电能传输的便捷性。
4.第一方面，本技术实施例提供了一种长距离wpt系统，包括：
5.直流电源，用于产生直流电；
6.逆变器；用于将所述直流电转换为交流电；
7.二端口等效网络模型，包括有发射线圈、目标阻抗和接收线圈，所述目标阻抗用于实现长距离无线电能传输；
8.整流器及电池负载电路，用于对所述交流电进行整流及对电池充电。
9.第二方面，本技术实施例提供了一种长距离wpt电池负载状态识别方法，应用于长距离wpt系统，所述wpt系统包括用于供电的直流电源、用于将所述直流电源中的直流电转为交流电的逆变器、二端口等效网络模型、整流器及电池负载电路，所述二端口等效网络模型包括有发射线圈、目标阻抗和接收线圈，所述目标阻抗用于实现长距离无线电能传输；所述整流器及电池负载电路用于对所述交流电进行整流及对电池充电；所述识别方法包括：
10.获取所述发射线圈的发射电流和所述接收线圈的接收电流；
11.根据所述发射电流，得到所述接收线圈的输出电压；
12.根据所述接收线圈的输出电压，得到所述整流器的整流输入电压；
13.根据所述整流输入电压和所述接收电流，得到所述整流器的输入阻抗；
14.根据所述整流器的输入阻抗，得到所述电池负载电路的电压和所述电池负载电路的充电电流。
15.第三方面，本技术实施例还提供了一种数据处理装置，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的长距离wpt电池负载状态识别方法。
16.第四方面，本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如上所述的长距离wpt电池负载状态识别方法。
17.本技术实施例包括：直流电源、逆变器、二端口等效网络模型和整流器及电池负载电路，直流电源用于产生直流电；逆变器用于将所述直流电转换为交流电；二端口等效网络模型包括有发射线圈、目标阻抗和接收线圈，所述目标阻抗用于实现长距离无线电能传输；整流器及电池负载电路用于对所述交流电进行整流及对电池充电，根据本技术的技术方案，通过设置目标阻抗，从而取代中继线圈实现长距离无线电能传输，提高了无效电能传输的便捷性。
附图说明
18.图1是相关技术中的的长距离多米诺wpt系统的结构示意图；
19.图2是本技术一个实施例提供的长距离wpt系统中二端口等效网络模型的结构示意图；
20.图3是本技术另一个实施例提供的长距离wpt系统中二端口等效网络模型的结构示意图；
21.图4是本技术又一个实施例提供的长距离wpt系统中二端口等效网络模型的结构示意图；
22.图5是是本技术一个实施例提供的长距离wpt系统中整流器及电池负载电路的结构示意图；
23.图6是本技术一个实施例提供的长距离wpt电池负载状态识别方法的流程图；
24.图7是本技术另一个实施例提供的长距离wpt电池负载状态识别方法的流程图；
25.图8是本技术一个实施例提供的数据处理装置的结构示意图。
具体实施方式
26.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
27.需要说明的是，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
28.需要说明的是，在本技术的各个具体实施方式中，当涉及到需要根据目标对象(例如用户等)的属性信息或属性信息集合等与目标对象的特性相关的数据进行相关处理时，都会先获得目标对象的许可或者同意，而且，对这些数据的收集、使用和处理等，都会遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准。此外，当本技术实施例需要获取目标对象的属性信息时，会通过弹窗或者跳转到确认页面等方式获得目标对象的单独许可或者单独同意，在明确获得目标对象的单独许可或者单独同意之后，再获取用于使本技术实施例能够正常运行的必要的目标对象的相关数据。
29.wpt(wireless power transfer，无线电能传输)是一种无接触式能量传递技术，近年来被广泛运用在智能家居、移动设备充电、电动汽车以及生物医疗当中。现有无线电能
传输主要使用两线圈系统，存在有效传输距离不足的明显缺点。为满足长距离传输需求，有学者提出多米诺wpt结构。然而，传统多米诺wpt结构需要在发射线圈和接收线圈之间设置任意数量的中继线圈，从而实现长距离无线电能传输，在距离发生变化后需要重新调整中继线圈的数量，给无线电能的传输造成不便。
30.并且，传统长距离无线电能传输中需要依赖通信系统实现电池负载充电电压、电流的识别，如何提供一种不需要依赖通信系统就能实现电池负载充电电压、电流的识别的电池负载状态识别方法是亟待解决的技术问题。
31.本技术提供了一种长距离wpt系统、长距离wpt电池负载状态识别方法、数据处理装置、介质，包括直流电源、逆变器、二端口等效网络模型和整流器及电池负载电路，直流电源用于产生直流电；逆变器用于将直流电转换为交流电；二端口等效网络模型包括有发射线圈、目标阻抗和接收线圈，目标阻抗用于实现长距离无线电能传输；整流器及电池负载电路用于对交流电进行整流及对电池充电，根据本技术的技术方案，通过设置目标阻抗，从而取代中继线圈实现长距离无线电能传输，提高了无效电能传输的便捷性。
32.下面结合附图，对本技术实施例作进一步阐述。
33.本技术一个实施例提供的长距离wpt系统，包括直流电源、逆变器、二端口等效网络模型和整流器及电池负载电路，直流电源用于产生直流电，逆变器用于将直流电转换为交流电，二端口等效网络模型包括有发射线圈、目标阻抗和接收线圈，目标阻抗用于实现长距离无线电能传输，整流器及电池负载电路用于对交流电进行整流及对电池充电。
34.可以理解的是，直流电源、逆变器、整流器及电池负载电路均指的是相关技术中常见的直流电源、逆变器、整流器及电池负载电路，从而实现电能的产生、直流电和交流电的转换以及对电池的充电，在此不做具体限定。参照图1，在相关技术中的多米诺耦合机构中，包括有发射线圈、中继线圈和接收线圈，而本技术的二端口等效网络模型通过设置目标阻抗取代中继线圈，参照图2或者图3，从而能够实现长距离的无线电能传输。
35.本技术另一个实施例中，由于二端口等效网络模型包括发射线圈、目标阻抗和接收线圈，发射线圈和接收线圈均是相关技术中的任意形式的线圈，通过设置目标阻抗代替长距离的多个中继线圈，从而能够实现长距离无线电能传输，并且，在本技术的整流器及电池负载电路中，可以通过整流器的输入阻抗得到电池负载电路的电压和电池负载电路的充电电流，克服了传统长距离无线电能传输中依赖通讯系统的不足，实现电池负载充电电压、电流的识别。
36.在一实施例中，参照图2，目标阻抗包括第一阻抗、第二阻抗、第三阻抗、第四阻抗和第五阻抗，第三阻抗与第一阻抗、第二阻抗串联，第三阻抗与第四阻抗、第五阻抗串联，第一阻抗与第二阻抗并联，第四阻抗与第五阻抗并联。
37.可以理解的是，目标阻抗指的是设置在发射线圈和接收线圈之间的阻抗，目标阻抗的设置能够达到长距离传输无线电能的目的。在一个可选的实施方式中，多米诺耦合机构包含1个发射线圈、n个中继线圈及1个接收线圈。为方便计算，使用下标号x、y、i、j表示对应耦合线圈(x，y，i，j∈num[t，1，2,
…
,n，r])。所有耦合线圈的自感、分布电阻及补偿电容均相同，表示为li＝l，ri＝r，ci＝c。单个耦合线圈的谐振角频率为ω0，对应谐振频率为f0，ω0＝2πf0＝(lc)-0.5
。任意相同距离的两组线圈互感m相同(if|x-y|＝|i-j|,m
xy
＝m
ij
)，m
xy
，m
ij
表示为线圈i与线圈j或线圈x与线圈y之间的互感。按照预设条件可得到中间传输矩阵如
下所示：
[0038][0039]
其中u
in
为多米诺耦合结构输入电压，u
rec
为接收线圈输出电压。令b表示线圈谐振系数，且由于r/ωl非常小，因此可近似认为b满足公式优化中间传输矩阵得到优化矩阵如下所示：
[0040][0041]
其中，kij为线圈i与线圈j的耦合系数，k
ij
＝m
ij
/l。多米诺耦合机构矩阵进一步可等效得到如下等效矩阵：
[0042][0043]
α
t
＝[k
t1kt2
lk
tn
]
[0044]
β
t
＝[k
tnkt(n-1)
lk
t1
]
[0045][0046]
[0047]
其中，x为对称方阵，逆矩阵为x-1
，伴随矩阵x*。可证明：
[0048]
α
t
x-1
α＝β
t
x-1
β
[0049]
α
t
x-1
β＝β
t
x-1
α
[0050]
上述等效矩阵中消去并在等号两边乘以jωl,可得到等效双线圈矩阵，如下所示：
[0051][0052]
其中
[0053]zt
＝jωl(b-α
t
x-1
α)
[0054]
zm＝jωl(k
tr-α
t
x-1
β)
[0055]
基于上述推导过程，可以根据等效双线圈矩阵构建得到如图2的二端口等效网络模型，第一阻抗和第二阻抗为-zm，第三阻抗为zm，第四阻抗和第五阻抗为z
t
。
[0056]
在一实施例中，参照图3，第四阻抗的阻抗值和第五阻抗的阻抗值均为0。
[0057]
可以理解的是，第四阻抗的阻抗值和第五阻抗的阻抗值均为0，即是说z
t
＝0，二端口等效网络模型的目标阻抗如图3所示，二端口等效网络模型具备恒流输出的效果。
[0058]
本技术另一个实施例中，为了实现恒压输出和恒流输出的自适应切换，当输出阻抗z
rec
＝r
rec
为纯阻性时，可知z
in
亦成纯阻性，z
in
＝r
in
，即二端口等效网络模型呈现纯阻性二端口特性，从而能够将二端口等效网络模型等效为如图3所示的结构。
[0059]
在一实施例中，参照图4，还包括有lc振荡电路，lc振荡电路与二端口等效网络模型连接。
[0060]
可以理解的是，lc振荡电路指的是由电感和电容组成的振荡电路，lc振荡电路与二端口等效网络模型连接，lc振荡电路可以为二端口等效网络模型提供特定的工作频率，从而能够使得二端口等效网络模型工作在特定的频率下，具备恒压输出效果。
[0061]
在一实施例中，参照图5，整流器及电池负载电路包括有串联的整流电容和第一电阻、串联的整流电容和第二电阻，第一电阻和第二电阻并联。
[0062]
可以理解的是，传统的多米诺wpt系统中，整流器通过设置四个全桥二极管来达到整流的作用，而本技术的整流器及电池负载电路如图5所示，图5为整流器与电池负载电路的等效电路，u
rec
为整流器输入端口电压，i
rec
为输入端口电流，ud为肖特基二极管正向导通压降，u
lf
为滤波电感压降，cf为用于稳压的整流电容，esr为第二电阻，即稳压电容的高频电阻，lf为滤波的整流电感，r
l
为第一电阻，即整流电感的高频电阻，ub为电池负载端电压，ib为电池负载充电电流。在整流电容及整流电感值足够大的情况下，可近似认为ib、udc周期时间内恒定，故此可以便于得到整流器的输入电压。
[0063]
如图6所示，图6是本技术另一个实施例提供的长距离wpt电池负载状态识别方法的流程图，该识别方法应用于长距离wpt系统，wpt系统包括用于供电的直流电源、用于将直流电源中的直流电转为交流电的逆变器、二端口等效网络模型、整流器及电池负载电路，二端口等效网络模型包括有发射线圈、目标阻抗和接收线圈，目标阻抗用于实现长距离无线电能传输；整流器及电池负载电路用于对交流电进行整流及对电池充电；该识别方法可以包括但不限于有步骤s110、步骤s120、步骤s130、步骤s140、步骤s150。
[0064]
可以理解的是，长距离wpt系统中，直流电源、逆变器、整流器及电池负载电路均指的是相关技术中常见的直流电源、逆变器、整流器及电池负载电路，从而实现电能的产生、直流电和交流电的转换以及对电池的充电，在此不做具体限定。参照图1，在相关技术中的多米诺耦合机构中，包括有发射线圈、中继线圈和接收线圈，而本技术的二端口等效网络模型通过设置目标阻抗取代中继线圈，从而实现长距离无线电能传输。
[0065]
步骤s110：获取发射线圈的发射电流和接收线圈的接收电流。
[0066]
本步骤中，发射线圈的发射电流可以是通过直流电源供电后，经过逆变器得到的交流电对应的电流，接收线圈的接收电流可以是根据发射电流得到。获取发射线圈的发射电流和接收线圈的接收电流是为了便于后续步骤中得到接收线圈的输出电压。
[0067]
在一个可选的实施方式中，经傅里叶分解可将逆变器的输出电压u
ac
(t)表示为：
[0068][0069]
其中e
dc
为输入直流电压源幅值。由于多米诺耦合机构抑制倍频传输的特点，二端口等效网络模型参考多米诺耦合机构得到，这里可以只考虑电压的基波分量，逆变器的输出电压为：
[0070][0071]
步骤s120：根据发射电流，得到接收线圈的输出电压。
[0072]
本步骤中，发射电流指的是发射线圈对应的电流，发射线圈和接收线圈之间设置有目标阻抗，根据发射电流，得到接收线圈的输出电压，在一个可选的实施方式中，二端口等效网络模型的输出阻抗和输入阻抗均呈纯阻性，则发射线圈的发射电流根据电压源电流源变换可知：联立上述电流公式及变换公式，可以得到接收线圈的输出电压得到接收线圈的输出电压是为了便于后续步骤中得到整流输入电压。
[0073]
步骤s130：根据接收线圈的输出电压，得到整流器的整流输入电压。
[0074]
本步骤中，由于在二端口等效网络模型中，接收线圈与整流器之间是电连接，在恒压输电的情况下，可以是将接收线圈的输出电压直接作为整流器的整流输入电压，从而能够得到整流输入电压。
[0075]
本技术另一个实施例中，参照图5，图5为整流器与电池负载电路的等效电路，u
rec
为整流桥输入端口电压，i
rec
为输入端口电流，ud为肖特基二极管正向导通压降，u
lf
为滤波电感压降，cf为稳压电容，esr为稳压电容高频电阻，lf为滤波电感，r
l
为电感高频电阻，ub为电池负载端电压，ib为电池负载充电电流。整流器稳压电容及滤波电感值足够大，可近似认为ib、u
dc
周期时间内恒定，故此稳定之后的整流输入电压u
rec
幅值近似为：
[0076]urec+
＝ub+2ud[0077]urec-＝-(ub+2ud)
[0078]
根据能量守恒定律可得基波下整流输入电压：
[0079][0080]
步骤s140：根据整流输入电压和接收电流，得到整流器的输入阻抗。
[0081]
本步骤中，在恒流输电的情况下，整流器的输入阻抗可以呈纯阻性，根据接收电流，从而能够得到整流器处的电流，根据整流输入电压和接收电流，从而能够得到整流器的输入阻抗。得到整流器的输入阻抗是为了便于后续步骤中得到电池负载的电压和电池负载的充电电流。
[0082]
在一个可选的实施方式中，在恒流输电的情况下，联立接收电流和整流输入电压可求得整流器的输入阻抗
[0083]
步骤s150：根据整流器的输入阻抗，得到电池负载电路的电压和电池负载电路的充电电流。
[0084]
本步骤中，根据整流器的输入阻抗，从而得到电池负载电路的电压和电池负载电路的充电电流，实现在不依赖通信系统的情况下，识别得到电池负载的电压和电池负载的充电电流。
[0085]
本技术另一个实施例中，恒流输电模式下，根据发射电流的公式和整流器的输入阻抗可得到电池负载的电压ub＝rms(i
t
)|zm|-2ud。同理，可推得在恒压输电模式下电池充电电压ub也符合该公式，根据能量守恒定律可近似计算电池负载充电电流
[0086]
本实施例中，通过采用包括有上述步骤s110至步骤s150的长距离wpt电池负载状态识别方法，获取发射线圈的发射电流和接收线圈的接收电流；根据发射电流，得到接收线圈的输出电压；根据接收线圈的输出电压，得到整流器的整流输入电压；根据整流输入电压和接收电流，得到整流器的输入阻抗；根据整流器的输入阻抗，得到电池负载电路的电压和电池负载电路的充电电流，根据本技术实施例的方案，通过目标阻抗实现长距离无线电传输，提高了无效电能传输的便捷性，并且，能够在不依赖通信系统的情况下实现对电池负载状态的识别，达到提高对电池负载状态识别的便捷性的目的。
[0087]
在一实施例中，如图7所示，对长距离wpt电池负载状态识别方法进行进一步的说明，二端口等效网络模型通过以下步骤得到。
[0088]
步骤s210：构建多米诺耦合机构，其中，多米诺耦合机构包括发射线圈、中继线圈和接收线圈。
[0089]
本步骤中，多米诺耦合机构指的是相关技术中的多米诺耦合机构，多米诺耦合机
构包括发射线圈、中继线圈和接收线圈，在一个可选的实施方式中，参照图1，多米诺耦合机构可以包括一个发射线圈、多个中继线圈和一个接收线圈，从而实现长距离的无线电能传输。构建多米诺耦合机构是为了便于后续步骤中推导得到二端口等效网络模型。
[0090]
步骤s220：根据发射线圈的输入电压、接收线圈的输出电压和中继线圈的互感信息，得到中间传输矩阵。
[0091]
本步骤中，中间传输矩阵指的是用于表征在传输无线电能时，发射线圈、接收线圈和中继线圈之间的关系的传输矩阵，得到中间传输矩阵从而便于后续步骤中得到二端口等效网络模型。
[0092]
在一个可选的实施方式中，多米诺耦合机构包含1个发射线圈、n个中继线圈及1个接收线圈。为方便计算，使用下标号x、y、i、j表示对应耦合线圈(x，y，i，j∈num[t，1，2,
…
,n，r])。所有耦合线圈的自感、分布电阻及补偿电容均相同，表示为li＝l，ri＝r，ci＝c。单个耦合线圈的谐振角频率为ω0，对应谐振频率为f0，ω0＝2πf0＝(lc)-0.5
。任意相同距离的两组线圈互感m相同(if|x-y|＝|i-j|,m
xy
＝m
ij
)，m
xy
，m
ij
表示为线圈i与线圈j或线圈x与线圈y之间的互感。按照预设条件可得到中间传输矩阵如下所示：
[0093][0094]
其中u
in
为多米诺耦合结构输入电压，u
rec
为接收线圈输出电压。
[0095]
步骤s230：根据预设的线圈谐振系数优化中间传输矩阵，得到等效双线圈矩阵。
[0096]
本步骤中，线圈谐振系数可以是通过预先设置的任意系数值，根据预设的线圈谐振系数优化中间传输矩阵，即是说，根据线圈谐振系数对中间传输矩阵中的中继线圈进行替换，从而形成等效双线圈矩阵，可以理解的是，等效双线圈矩阵只包括发射线圈和接收线圈以及目标阻抗。
[0097]
在一个可选的实施方式中，令b表示线圈谐振系数，且由于r/ωl非常小，因此可近似认为b满足公式优化中间传输矩阵得到优化矩阵如下所示：
[0098]
[0099]
其中，kij为线圈i与线圈j的耦合系数，k
ij
＝m
ij
/l。多米诺耦合机构矩阵方程进一步可等效为等效矩阵如下所示：
[0100][0101]
α
t
＝[k
t1kt2
lk
tn
]
[0102]
β
t
＝[k
tnkt(n-1)
lk
t1
]
[0103]
ι
xτ
＝[i1i2lin]
[0104][0105]
其中，x为对称方阵，逆矩阵为x-1
，伴随矩阵x*。可证明：
[0106]
α
t
x-1
α＝β
t
x-1
β
[0107]
α
t
x-1
β＝β
t
x-1
α
[0108]
上述等效矩阵中消去并在等号两边乘以jωl,可得到等效双线圈矩阵如下所示：
[0109][0110]
其中
[0111]zt
＝jωl(b-α
t
x-1
α)
[0112]
zm＝jωl(k
tr-α
t
x-1
β)
[0113]
步骤s240：根据等效双线圈矩阵，提取接收线圈的接收线圈电流。
[0114]
本步骤中，由于等效双线圈矩阵能够表征发射线圈和接收线圈之间的关系，根据等效双线圈矩阵，从而能够提取得到接收线圈的接收线圈电流。在一个可选的实施方式中，求解等效双线圈矩阵可知多米诺耦合结构输入电流输入阻抗z
in
，整流器输入电流整流器端输入阻抗z
rec
的关系式如下所示：
[0115][0116]
[0117][0118][0119]
根据上述关系式可知当z
t
＝0时，多米诺耦合机构具备恒流(cc)输电的效果，接收线圈电流
[0120]
步骤s250：根据接收线圈电流，得到发射线圈的发射线圈输入阻抗。
[0121]
本步骤中，参照输入阻抗z
in
的关系式和输入阻抗z
rec
的关系式，从zm的表达式中不难看出zm为纯虚数，因此此时发射线圈输入阻抗得到发射线圈输入阻抗是为了便于后续步骤中得到纯阻性二端口网络。
[0122]
步骤s260：根据接收线圈电流和发射线圈输入阻抗，得到纯阻性二端口网络。
[0123]
本步骤中，参照图2或图3，当输出阻抗z
rec
＝r
rec
为纯阻性时，可知z
in
亦成纯阻性，z
in
＝r
in
，即多米诺耦合结构呈现纯阻性二端口特性，从而根据接收线圈电流和发射线圈输入阻抗，得到纯阻性二端口网络，纯阻性二端口网络如图3所示。
[0124]
本技术另一个实施例中，根据纯阻性二端口网络，可以得到发射线圈电流二端口输出端等效阻抗系统工作频率在系统工作频率下，多米诺耦合机构可等效为一个纯阻性二端口网络，并且当输入端口为电压源时，输出端口具备恒流输出特性。根据互易定理可知，当输入端口为电流源时，输出具备恒压(cv)效果。
[0125]
步骤s270：将纯阻性二端口网络确定二端口等效网络模型。
[0126]
本步骤中，将纯阻性二端口网络确定二端口等效网络模型，从而得到二端口等效网络模型，该二端口等效网络模型能够应用在恒流电源及恒压电源，系统具备恒压/恒流输出的自适应调节能力，满足电池负载的充电需求。
[0127]
本实施例中，通过采用包括有上述步骤s210至步骤s270的长距离wpt电池负载状态识别方法，构建多米诺耦合机构，其中，多米诺耦合机构包括发射线圈、中继线圈和接收线圈；根据发射线圈的输入电压、接收线圈的输出电压和中继线圈的互感信息，得到中间传输矩阵；根据预设的线圈谐振系数优化中间传输矩阵，得到等效双线圈矩阵；根据等效双线圈矩阵，提取接收线圈的接收线圈电流；根据接收线圈电流，得到发射线圈的发射线圈输入阻抗；根据接收线圈电流和发射线圈输入阻抗，得到纯阻性二端口网络；将纯阻性二端口网络确定二端口等效网络模型，根据本技术实施例的方案，通过相关技术中的多米诺耦合机构推导得到本技术的二端口等效网络模型，从而能够便于长距离无线电能运输，无需通信既可以对电池负载状态进行识别，提高了对电池负载状态进行识别的便捷性。
[0128]
值得注意的是，为了满足电池负载的充电需求，系统需具备恒压/恒流输出的自适应调节能力，多米诺耦合机构可等效为一个纯阻性二端口网络，并且当输入端口为电压源时，输出端口具备恒流输出特性，根据互易定理可知，当输入端口为电流源时，输出具备恒压(cv)效果，能够满足电池负载的充电需求。
[0129]
在一实施例中，对长距离wpt电池负载状态识别方法进行进一步的说明，发射电流包括恒流模式下的第一电流和恒压模式下的第二电流；根据发射电流，得到接收线圈的输出电压，步骤s120还可以包括但不限于有步骤s310。
[0130]
步骤s310：根据第一电流和第二电流，得到接收线圈的输出电压。
[0131]
本步骤中，在恒流模式下，z
t
＝0，可以得到第一电流在恒压模式下，根据对第一电流进行电压源电流源变换可以得到第二电流根据第一电流和第二电流，得到接收线圈的输出电压从而便于后续步骤中得到整流器的整流输入电压。
[0132]
本实施例中，通过采用包括有上述步骤s310的长距离wpt电池负载状态识别方法，发射电流包括恒流模式下的第一电流和恒压模式下的第二电流；根据发射电流，得到接收线圈的输出电压，根据第一电流和第二电流，得到接收线圈的输出电压，根据本技术实施例的方案，wpt系统具备恒压/恒流输出的自适应调节能力，从而能够满足电池负载的充电需求。
[0133]
另外，如图8所示，本技术的一个实施例还提供了一种数据处理装置1000，该数据处理装置1000包括：存储器1002、处理器1001及存储在存储器1002上并可在处理器1001上运行的计算机程序。
[0134]
处理器1001和存储器1002可以通过总线或者其他方式连接。
[0135]
存储器1002作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器1002可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器1002可选包括相对于处理器1001远程设置的存储器1002，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器1001。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0136]
实现上述实施例的长距离wpt电池负载状态识别方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器1002中，当被处理器1001执行时，执行上述实施例中的长距离wpt电池负载状态识别方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤s110至s150、图2中的方法步骤s210至s270、图3中的方法步骤s310。
[0137]
此外，本技术的一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个处理器或控制器执行，例如，被上述装置实施例中的一个处理器执行，可使得上述处理器执行上述实施例中的长距离
wpt电池负载状态识别方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤s110至s150、图2中的方法步骤s210至s270、图3中的方法步骤s310。
[0138]
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、基站系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

技术特征：
1.一种长距离wpt系统，其特征在于，包括：直流电源，用于产生直流电；逆变器；用于将所述直流电转换为交流电；二端口等效网络模型，包括有发射线圈、目标阻抗和接收线圈，所述目标阻抗用于实现长距离无线电能传输；整流器及电池负载电路，用于对所述交流电进行整流及对电池充电。2.根据权利要求1所述的长距离wpt系统，其特征在于，所述目标阻抗包括第一阻抗、第二阻抗、第三阻抗、第四阻抗和第五阻抗，所述第三阻抗与所述第一阻抗、所述第二阻抗串联，所述第三阻抗与所述第四阻抗、所述第五阻抗串联，所述第一阻抗与所述第二阻抗并联，第四阻抗与第五阻抗并联。3.根据权利要求2所述的长距离wpt系统，其特征在于，所述第四阻抗的阻抗值和所述第五阻抗的阻抗值均为0。4.根据权利要求1所述的长距离wpt系统，其特征在于，还包括有lc振荡电路，所述lc振荡电路与所述二端口等效网络模型连接。5.根据权利要求1所述的长距离wpt系统，其特征在于，所述整流器及电池负载电路包括有串联的整流电容和第一电阻、串联的整流电容和第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻并联。6.一种长距离wpt电池负载状态识别方法，应用于长距离wpt系统，其特征在于，所述wpt系统包括用于供电的直流电源、用于将所述直流电源中的直流电转为交流电的逆变器、二端口等效网络模型、整流器及电池负载电路，所述二端口等效网络模型包括有发射线圈、目标阻抗和接收线圈，所述目标阻抗用于实现长距离无线电能传输；所述整流器及电池负载电路用于对所述交流电进行整流及对电池充电；所述识别方法包括：获取所述发射线圈的发射电流和所述接收线圈的接收电流；根据所述发射电流，得到所述接收线圈的输出电压；根据所述接收线圈的输出电压，得到所述整流器的整流输入电压；根据所述整流输入电压和所述接收电流，得到所述整流器的输入阻抗；根据所述整流器的输入阻抗，得到所述电池负载电路的电压和所述电池负载电路的充电电流。7.根据权利要求5所述的长距离wpt电池负载状态识别方法，其特征在于，所述二端口等效网络模型通过以下步骤得到：构建多米诺耦合机构，其中，所述多米诺耦合机构包括发射线圈、中继线圈和接收线圈；根据所述发射线圈的输入电压、所述接收线圈的输出电压和所述中继线圈的互感信息，得到中间传输矩阵；根据预设的线圈谐振系数优化中间传输矩阵，得到等效双线圈矩阵；根据所述等效双线圈矩阵，提取所述接收线圈的接收线圈电流；根据所述接收线圈电流，得到所述发射线圈的发射线圈输入阻抗；根据所述接收线圈电流和所述发射线圈输入阻抗，得到纯阻性二端口网络；将所述纯阻性二端口网络确定二端口等效网络模型。
8.根据权利要求5所述的长距离wpt电池负载状态识别方法，其特征在于，所述发射电流包括恒流模式下的第一电流和恒压模式下的第二电流；所述根据所述发射电流，得到所述接收线圈的输出电压，包括：根据所述第一电流和所述第二电流，得到所述接收线圈的输出电压。9.一种数据处理装置，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求6至8任意一项所述的长距离wpt电池负载状态识别方法。10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令用于执行权利要求6至8任意一项所述的长距离wpt电池负载状态识别方法。

技术总结
本申请公开了一种长距离WPT系统、长距离WPT电池负载状态识别方法、数据处理装置、介质，包括直流电源、逆变器、二端口等效网络模型和整流器及电池负载电路，直流电源用于产生直流电；逆变器用于将所述直流电转换为交流电；二端口等效网络模型包括有发射线圈、目标阻抗和接收线圈，所述目标阻抗用于实现长距离无线电能传输；整流器及电池负载电路用于对所述交流电进行整流及对电池充电，根据本申请的技术方案，通过设置目标阻抗，从而取代中继线圈实现长距离无线电能传输，提高了无效电能传输的便捷性。便捷性。便捷性。


技术研发人员：谢从珍 王纪港 余松 梁国龙 黄奕琅 陈伟文 林柏森 周晓静
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/8/5