无线传输优化方法、无线传输系统及植入式电子设备

本公开涉及无线功率传输领域，特别涉及一种无线传输优化方法、无线传输系统及植入式电子设备。
背景技术：
：：1、无线功率传输(wireless power transmission，wpt)是一种将能源从一端通过无线的方式传递到另一端的能量传递方式。经过近几十年的深入研究，wpt已应用于汽车设备、家用电子、交通运输、医疗等多个领域。2、植入式生物医学装置(implantable medical device，imd)嵌入人体内，近年来发展用于治疗感觉或运动障碍，imd在目标活动的功能监测和诊断中起着至关重要的作用。3、wpt系统可以消除封装电池有限的寿命和笨重的体积的缺点。为了向imd提供稳定和连续的电源，设计的wpt系统需要具备高功率传输效率(power transfer efficiency，pte)。由于远场技术的整体pte相对较低，将其应用于生物医学的研究很少。4、wpt系统根据传播媒介、传输距离以及传递频率的不同，通常有电感链路、电容链路、超声链路、射频链路以及光链路等方式。其中，在近距离生物医学或者电动汽车领域，电感链路具有更高的传播效率。技术实现思路1、本公开实施例提供一种无线传输优化方法、无线传输系统及植入式电子设备，在考虑负载阻抗的情况下，基于给定的传输频率，以最大传输效率优化线圈。2、本公开一实施例提供了一种无线传输优化方法，用于配置发送设备和接收设备，其中，发送设备和接收设备基于电感耦合，包括：获取目标接收设备的负载阻抗、负载品质因子和接收线圈品质因子；获取选择品质因子，选择品质因子用于判断电感耦合的耦合方式，其中，耦合方式至少包括：发射端串联-接收端串联和发射端串联-接收端并联两种方式；基于选择品质因子与负载品质因子的比较结果，获取电感耦合的耦合方式；基于无线传输中最大传输效率与负载阻抗的传输关系，获取目标发送设备的发射线圈品质因子；基于发射线圈品质因子、负载品质因子、接收线圈品质因子和电感耦合的耦合方式，配置发送设备和接收设备。3、在一些实施例中，获取目标接收设备的负载阻抗、负载品质因子和接收线圈品质因子方法包括：基于目标接收设备的体积大小，配置接收线圈，并获取接收线圈的自感和接收线圈的寄生电阻；基于接收线圈的自感和接收线圈的寄生电阻，获取接收线圈品质因子；获取目标接收设备的负载阻抗，并基于预设无线传输频率获取负载品质因子，预设无线传输频率为发送设备和接收设备进行无线传输的工作频率。4、在一些实施例中，ql＝rl/ωl2，其中，ql为目标接收设备的负载品质因子，ω为预设无线传输角频率，l2为接收线圈的自感。5、在一些实施例中，若负载品质因子大于等于选择品质因子，发送设备和接收设备之间采用发射端串联-接收端并联的耦合方式；若负载品质因子小于等于选择品质因子，发送设备和接收设备之间采用发射端串联-接收端串联的耦合方式。6、在一些实施例中，选择品质因子设置为1。7、在一些实施例中，其中，qlsf为选择品质因子，q1为发射线圈品质因子，q2为接收线圈品质因子，k为发送设备和接收设备的耦合系数。8、在一些实施例中，无线传输中最大传输效率与负载阻抗的传输关系包括：若发送设备和接收设备采用发射端串联-接收端串联的耦合方式，则若发送设备和接收设备采用发射端串联-接收端并联的耦合方式，则其中，rl为负载阻抗，f为预设无线传输频率，l2为接收线圈的自感，q1为发射线圈品质因子，q2为接收线圈品质因子，k为发送设备和接收设备的耦合系数。9、本公开另一实施例提供了一种无线传输系统，发送设备和接收设备，其中，发送设备基于上述实施例提供的无线传输优化方法获取的发射线圈品质因子配置，接收设备基于上述实施例提供的无线传输优化方法获取的负载品质因子和接收线圈品质因子配置；发送设备和接收设备基于电感耦合，且发送设备和接收设备的电感耦合方式基于上述实施例提供的无线传输优化方法确定。10、在一些实施例中，接收设备中的接收线圈为不对称设置的至少两层结构。11、本公开又一实施例提供了一种植入式电子设备，植入式电子设备基于上述实施例提供的无线传输系统中的接收设备设置，且植入式电子设备可基于上述实施例提供的无线传输系统中的发送设备进行充电。12、本公开具有以下优点：通过规格考虑，在发射端串联-接收端并联和发射端串联-接收端串联的拓扑之间进行选择，并提出选择品质因子协助选择，从而对发送设备和接收设备的尺寸、线圈参数等进行全面优化；具体地，先优化接收设备，以使接收设备的接收线圈品质因子达到最大值，进而基于最大传输效率，优化发送设备，以使发送设备与接收设备构成的wpt系统达到传输效率。技术特征：1.一种无线传输优化方法，用于配置发送设备和接收设备，其中，所述发送设备和所述接收设备基于电感耦合，其特征在于，包括：2.根据权利要求1所述的无线传输优化方法，其特征在于，所述获取目标接收设备的负载阻抗、负载品质因子和接收线圈品质因子方法包括：3.根据权利要求2所述的无线传输优化方法，其特征在于，ql＝rl/ωl2，其中，ql为所述目标接收设备的负载品质因子，ω为预设无线传输角频率，l2为所述接收线圈的自感。4.根据权利要求1所述的无线传输优化方法，其特征在于，包括：5.根据权利要求1或4所述的无线传输优化方法，其特征在于，所述选择品质因子设置为1。6.根据权利要求1或4所述的无线传输优化方法，其特征在于，其中，qlsf为所述选择品质因子，q1为发射线圈品质因子，q2为接收线圈品质因子，k为所述发送设备和所述接收设备的耦合系数。7.根据权利要求1所述的无线传输优化方法，其特征在于，所述无线传输中最大传输效率与负载阻抗的传输关系包括：8.一种无线传输系统，其特征在于，包括：9.根据权利要求8所述的无线传输系统，其特征在于，所述接收设备中的接收线圈为不对称设置的至少两层结构。10.一种植入式电子设备，其特征在于，所述植入式电子设备基于权利要求8或9任一项所述的无线传输系统中的接收设备设置，且所述植入式电子设备可基于权利要求8或9任一项所述的无线传输系统中的发送设备进行充电。技术总结本公开涉及无线功率传输领域，特别涉及一种无线传输优化方法、无线传输系统及植入式电子设备，其中，无线传输优化方法用于配置发送设备和接收设备，其中，发送设备和接收设备基于电感耦合，包括：获取目标接收设备的负载阻抗、负载品质因子和接收线圈品质因子；获取选择品质因子，选择品质因子用于判断电感耦合的耦合方式；基于选择品质因子与负载品质因子的比较结果，获取电感耦合的耦合方式；基于无线传输中最大传输效率与负载阻抗的传输关系，获取目标发送设备的发射线圈品质因子；基于发射线圈品质因子、负载品质因子、接收线圈品质因子和电感耦合的耦合方式，配置发送设备和接收设备。技术研发人员：夏芬,默罕默德·萨万受保护的技术使用者：西湖大学技术研发日：技术公布日：2024/6/26