CN105515223B - 一种大功率电能的无线传输方法和电路 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无线充电技术领域，具体地说是指一种大功率电能的无线传输方法和电路，该方法为：将原始的大功率电能拆分成若干个初级电能，若干个初级电能同时通过无线电磁能方式传输获得若干个次级电能，若干个次级电能汇合并输出所需的大功率电能，实现该方法的电路，包括发射部分和接收部分，发射部分包括由若干个发射单元模组通过串联、并联或者串并混联中的任一种连接方式构成的发射模组阵列，接收部分包括由若干个接收单元模组串联、并联或者串并混联中的任一种连接方式构成的接收模组阵列，所述发射部分和接收部分通过若干个发射线圈和若干个接收线圈互相耦合同时工作传输电磁能，通过该方法和电路可以实现大功率电能的传输，结构简单，稳定可靠。

Description

一种大功率电能的无线传输方法和电路
技术领域
本发明属于无线充电技术领域，具体地说是指一种大功率电能的无线传输方法和电路。
背景技术
目前，无线充电或者无线电能传输技术在商业上的成功应用主要集中在小功率的充电，如对智能手机或智能手表的充电，常见传输输出功率一般在5W和10W，一般不超过15W。而随着无线充电技术的发展，末来越来越多大功率的设备如电动车、电脑也需要利用无线充电技术，而目前尚没有一个稳定成熟的方案来实现大功率电能的无线传输。
发明内容
本发明为了克服现有技术之不足，提出了一种大功率电能的无线传输方法和电路，通过该方法和电路可以实现大功率电能的传输，结构简单，稳定可靠，利用单个单元模组小功率传输的高效率特性从而实现大功率传输的高效率。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的。
一种大功率电能的无线传输方法，将原始的大功率电能拆分成若干个初级电能，若干个初级电能同时通过无线电磁能方式传输获得若干个次级电能，若干个次级电能汇合并输出所需的大功率电能。
一种大功率电能的无线传输电路，包括发射部分和接收部分，发射部分包括由若干个发射单元模组通过串联、并联或者串并混联中的任一种连接方式构成的发射模组阵列，发射模组阵列具有一电源输入端，每个发射单元模组都包括至少一个发射线圈，若干个发射线圈构成了发射部分的发射线圈阵列，接收部分包括由若干个接收单元模组串联、并联或者串并混联中的任一种连接方式构成的接收模组阵列，接收模组阵列具有一电源输出端，每个接收单元模组均包括至少一个接收线圈，若干个接收线圈构成了接收线圈阵列，所述发射线圈阵列和接收线圈阵列具有对应的空间位置阵列结构，所述发射部分和接收部分通过若干个发射线圈和若干个接收线圈互相耦合同时工作传输电磁能。
作为本发明的无线传输电路的一种改进，发射部分还包括发射控制***。
作为本发明的无线传输电路的一种改进，发射控制***设置在发射单元模组以外，发射控制***通过数据总线连接各个发射单元模组，以实现各个发射单元模组电磁能量的可编程输出，发射控制***为标准逻辑电路或可编程逻辑电路或单片机中的任一种。
作为本发明的无线传输电路的一种改进，发射控制***集成在发射单元模组中，每个发射单元模组能够实现电磁能量的可编程输出。
作为本发明的无线传输电路的一种改进，接收部分还包括接收控制***。
作为本发明的无线传输电路的一种改进，接收控制***设置在接收单元模组以外，通过数据总线连接各个接收单元模组，以实现各个接收单元模组的电流电压的可编程输出，接收控制***为标准逻辑电路、可编程逻辑电路或单片机中的任一种。
作为本发明的无线传输电路的一种改进，接收控制***集成在接收单元模组，每个接收单元模组能够实现电流电压的可编程输出。
作为本发明的无线传输电路的一种改进，接收部分设有一输出总开关，所述输出总开关设有MOS管或者IGBT中的任一项总开关，所述总开关与接收控制***连接，当接收控制***通过数据总线检测到所有接收单元模组工作正常后，打开总开关，对外输出。
作为本发明的无线传输电路的一种改进，接收模组阵列内，互相并联的支路的输出端串联一单向导电的二极管或者MOS管后汇聚，互相串联的每个接收单元模组一侧并联一个用于实现旁路电流的二极管或者MOS管。
作为本发明的无线传输电路的一种改进，数据总线一般为I2C或GPIO，在汽车领域上会采用汽车标准LIN总线，在对速度有特别要求的应用场景会采用SPI总线。
现对本发明的技术特征的相应有益效果作如下说明：
一、本发明所述的发射模组阵列和接收模组阵列均选用现有的标准化的无线充电方案作为收发单元模组的基础，增加一些为单元组成阵列需要的功能电路构成，这些功能电路包括数据总线接口转换，限压，限流和功率的可编程输出等，这些作为收发单元模组基础的标准化的方案，可以是Qi标准、PMA标准、A4WP标准、iNPOFi技术中的任何一种，随着科技的发展还有可能引入新的标准，目前优选采用无线充电联盟WPC的QI标准作为单元的基础，通过对这些规格完全一致的无线收发单元模组进行串联、并联或串并混联，构成发射模组阵列和接收模组阵列，并且可以根据各种设备的所需功率，配置相应的大功率无线充电电路；
二、当无线传输电能功率较大时，需要较多数量的无线收发单元模组构成模组阵列时，可在发射部分和接收部分分别设置发射控制***和接收控制***，对收发两方的单元模组阵列进行均衡控制，实现无线传输电路的稳定可靠；
三、当无线传输所需组合的收发单元数量不多，且可靠性要求不是太高时，则不必在收发两方设置控制***，直接对收发标准单元模组进行并联或串联，或者只对接收单元状态信号做“与”运算，控制总开关，此种结构较为简单；
四、在接收模组阵列中，通过在互相并联的支路输出端设置二极管或MOS管，利用二极管或MOS管的单向导电性，可以避免多个互相并联的支路之间相互影响；
五、在接收模组阵列中，通过对互相串联的接收单元模组一侧并联二极管或MOS管，实现旁路电流的功能，当串联支路中某一单模组发生故障时，整个串联支路仍可以正常工作，提高了电路的可靠性；
六、对于可靠性要求较高的应用场景，需要在串联支路或者并联支路上额外增加备用的收发单元模组，如一个收发单元模组能够传输10W功率的电能，串联支路总输出要求为60W，则可以采用8个收发单元，当其中1-2个收发单元故障时，整个***仍可以正常工作，并将有故障的单元模组上报给接收控制***，在无故障单元情况下，这个串联支路上的收发单元模组不是满负荷工作，若接收单元阵列拓扑为串并混联，接收控制***通过数据总线，命令其他串联支路降电压，以保证各个串联支路输出电压相近，之间不会产生电能干扰，接收总输出后应接有DC/DC转换恒压或恒流电路，自动适应接收串联支路的输出电压变化；
七、接收部分设有MOS管或者IGBT中的任一项输出总开关，接收控制***在检测所有接收单元模组的工作状态，在满足电能输出条件的情况下，打开总开关对负载供电，在总输出功率比较小时，一般用MOS做总开关，在总输出功率比较大时，用IGBT做总开关，提高了无线充电电路的稳定性和可靠性；
八、发射控制***要比接收控制***简单，不管是发射单元故障还是接收单元故障，最终影响都是接收单元无法正常输出电能，接收控制***协调好每个接收单元模组的输出能量，就是间接协调了发射单元模组的输出能量，整个***的各个单元的均衡依靠接收控制***，所以接收控制***会比较复杂，一般情况下，发射控制***对发射单元模组的管理主要是限压限流和状态上报；
九、可编程输出是指，收发控制***可以通过数据总线对每个发收单元输出的电压和电流检测和改变，从而控制每个单元传输电磁能的大小，以达到接收单元阵列能量汇合时的合理性；
十、对于大多数一般应用场景，每个收发单元模组输出的电压和电流是一样的，即阵列中每个收发单元模组的功率一样的，阵列是将大功率是平均分配成小功率，对于大多数应用场景一个发射单元模组配备一个发射线圈，一个接收单元模组配备一个接收线圈；
十一、对于可靠性要求较高的应用场景，接收单元模组要能够可编程的输出电压和电流，这样当串联支路中个别接收单元模组或发射单元模组出现故障，通过调整接收单元模组输出电压和电流，以保证每个串联支路的电压相近，因为多个串联支路用肖特基二极管方式汇聚时，串联支路电压差不能超过2倍肖特基二极管正向压降，估计2*0.3V，否则二极管截止，无法能量汇聚，这个机制实现上述第六条所述的命令其他串联支路降电压，也可以命令有故障单元的串联支路升电压，由于单元模组输出功率是一定的，要通过这个机制实现这个串联支路的减小输出电流，以保证这个串联支路中的正常收发单元的正常工作；
十二、发射控制***连接发射单元模组的数据总线，接收控制***连接接收单元模组的数据总线，是两条不同的数据总线，分别控制收发模组阵列，通过耦合线圈的通讯通道或其他通讯方式实现通讯，配合工作。
附图说明
图1为实施例一的发射部分的结构示意图。
图2为实施例一的接收部分的结构示意图。
图3为实施例二的接收部分的结构示意图。
图4为实施例三的结构示意图。
图5为实施例四的原理图。
图6为实施例五的原理图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
实施例一，如图1至图2，包括发射部分和接收部分，发射部分包括15个发射单元模组，其中5个构成串联段，再由3个该串联段并联构成发射模组阵列，每个发射单元模组都包括一个发射线圈，15个发射线圈构成了发射线圈阵列，接收部分具有与发射模组阵列结构相同的接收模组阵列，接收模组阵列具有一电源输出端，每个接收单元模组均包括一个接收线圈，15个接收线圈构成了接收线圈阵列，所述发射线圈阵列和接收线圈阵列具有对应的空间位置阵列结构，所述发射部分和接收部分通过15个发射线圈和15个接收线圈互相耦合同时工作传输电磁能。
发射部分还包括发射控制***，发射控制***设置在发射单元模组以外，本实施例中，可集成在发射部分电路板上，发射控制***通过数据总线连接各个发射单元模组，以实现各个发射单元模组电磁能量的平均输出，发射控制***为标准逻辑电路或可编程逻辑电路或单片机中的任一种。
接收部分还包括接收控制***，接收控制***设置在接收单元模组以外，本实施例中，可集成在接收部分电路板上，通过数据总线连接各个接收单元模组，以实现各个接收单元模组的电流电压的平均输出，接收控制***为标准逻辑电路、可编程逻辑电路或单片机中的任一种。
实施例二，如图3所示，其发射部分结构与实施例一相同，在此不做赘述，不同之处在于，其接收模组阵列中，3个串联段的正极各自与一个二极管串联D1、D2、D3，用于单向单电，在其串联段内，每个接收单元模组均与一个二极管并联D11～D35，实现旁路电流的功能，接收部分具有一输出总开关MOS管，其工作过程描述如下：
a，接收控制***检测各个接收单元模组工作正常，打开MOS总开关，开始对外供电。
b，当接收控制***检测到接收单元模组异常时，可以这样操作接收单元模组：对于消费类电子，没有备用的收发单元模组，将接收单元模组重新启动，使其能正常工作，若还是无法正常工作，***故障，无法工作；对于高可靠应用，如汽车，必须设有备用的收发单元模组，当某些收发单元模组有故障时，启动备用单元，***仍可以正常工作，且提示用户，有收发单元故障，需要维修或更换。
c,接收模组阵列中，可能出现有些接收单元组件已经开始工作，有些没有工作，此时要保证已经工作的接收单元模组必须旁路绕过还没有工作的单元模组，直接向总开关处供电，为实现此目的，本实施例中可以在每个接收单元模组一侧并联二极管，D11，D12，D13，D14，D15，D21，D22，D23，D24，D25，D31，D32，D33，D34，D35，二极管的正极连接与其并联单元的负极，二极管负级连接与其并联单元的正极，当某个接收单元模组不能正常工作时，二极管将其旁路，不影响整个串联支路其它接收单元工作。
d，接收模组阵列中，可能出现互相串联的接收单元模组电压不能完全一致的情形，目前的技术条件可以通过接收控制***使其输出电压很接近，但精度不够，当上述串联段互相并联时可能产生电能干扰，为避免这种情形，本实施例在串联汇聚处加二极管D1,D2,D3，作用是单向导电，同理，也可以将D1，D2，D3替换成MOS管，当接收控制***检测到电压电流异常时，暂时关闭相应的支路，实现反方向电流阻断功能。
e，随着科技的发展，各个串联段可以实现可控制的非常精准的电压和电流输出控制时，上述的二极管或MOS管都不用加，如当检测到电能干扰时，迅速降低相应产生电能干扰的串联单元的输出电压或提升电能被干扰串联单元的输出电压。
实施例三，用于IPAD 10W 5V2A充电功率的无线电能传输电路，如图4，发射部分和接收部分分别采用两个发射单元模组和两个接收单元模组并联，图中的每个无线收发单元包括一对互相耦合的发射单元模组和接收电源模组，每个无线收发单元实际最大输出5.3V*1A＝5.3W，由于肖特基二极管0.3V压降，两路汇聚后实际输出为5V*2A＝10W，本实施例可以实现给IPAD 10W 5V2A实现无线充电解决方案，对于这种发射单元模组和接收电源模组阵列很少的且是消费类电子不需要高可靠性要求的解决方案，不需要总开关，也不需要专门外置收发控制***，各个收发单元模组自己做好限压限流，各个接收单元模组直接汇聚输出。
实施例三中，5W收发单元模组技术标准采用无线充电联盟WPC 1.1.2版Qi标准，发射单元模组包括艾迪悌(IDT)公司P9038-RNDGI芯片，接收单元模组包括艾迪悌(IDT)的P9025AC-RNBGI芯片和芯源(MPS)的MP5010SDQ芯片，其中P9038-RNDGI芯片和P9025AC-RNBGI芯片功能是完成5W无线电能的传输，MP5010SDQ是可编程电流限制器件，通过它保证P9025AC输出电流不大于1A，上述3个芯片、伺服料电阻电容和收发线圈等一起构成收发单元模组，两个接收单元模组各自与肖特基二极管串联后，再并联进行汇聚输出。
实施例四是用于TYPE-C、笔记本电脑或智能扫地机器人的无线电能传输电路，如图5所示，其发射部分为10个发射单元模组的全并联结构，其接收部分为5个接收单元模组串联构成串联段，再将2个所述的串联段进行并联构成接收模组阵列，串联段内每个接收单元模组均与一个旁路二极管(D1～D10)并联；2个串联段的正极各自串联一个用于单向导电的二极管(D21和D22)；每个接收单元模组通过另一个二极管(D11～D20)连接至与门，对与门供电；发射部分还设有电源输入管理模块和DC/DC转换电路，其目的在于，当发射单元模组比较多时传输线路长，为减少线路损耗，先高电压传输，再经DC/DC变换电路变换后，给各发射单元模组供电，本实施例中，10个并联的发射单元模组共用两个DC/DC变换电路，接收部分在输出端之前同样设置一个DC/DC变换电路，以转换成相应的电流电压来适配TYPE-C、笔记本电脑或智能扫地机器人之类的100W左右或以内的需求功率。
本电路的功能说明如下：
a.每个收发单元模组为可输出10W能量，10V1A，10W收发单元模组技术标准采用无线充电联盟WPC 1.2版Qi标准，收发单元电路所用集成电路是，发射单元模组选用艾迪悌(IDT)公司P9240，接收单元模组选用艾迪悌(IDT)P9220和芯源(MPS)MP5010，MPS5010芯片是可编程电流限制器件，通过它保证P9220输出电流不大于1.2A，上述的3个芯片、伺服料电阻电容，收发线圈等一起构成收发单元模组。
b.每个接收单元模组均通过图中的S线输出一个“状态”信号，通过两级“与门”连接总开关，当所有接收单元模组都正常工作时，总开关打开，向外供电。
c，二极管D1-D10功能是：在接收单元模组没有正常工作时，将其旁路。
d，二极管D11-D20功能是：只要有一路接收单元模组可以正常工作，就可以给“与门”供电，为“或”的关系，图中的“V”线为供电线。
e，二极管D21-D22功能是：单向导电，防止两个串联电路在并联时串扰。
f，本实施例的接收部分的输出总开关采用MOS管。
g，本电路总输入功率120W,总输出功率100W,传输效率约为80％。
实施例五是用于电动汽车的无线电能传输电路，如图6所示，该无线传输电路的发射部分和接收部分均由10个收发单元模组串联构成串联段后，再由10个所述的串联段并联构成10*10的矩形阵列，每个发射单元模组和接收单元模组配合可输出10W能量，即10V1A，技术标准采用无线充电联盟WPC 1.2版Qi标准，发射单元模组包括艾迪悌公司IDT_P9240芯片、AC/DC变换电路、数据总线接口转换电路，伺服料电阻电容和发射线圈等；发射单元模组增加数据总线接口转换电路(图6中未示出)，是为了保证发射控制***对发射单元模组的有效控制，不过这个需要具体问题具体分析，有可能I2C转GPIO,也有可能I2C转LIN等等。
接收单元模组包括艾迪悌公司的IDT_P9220芯片、芯源(MPS)MP5010芯片、英特矽尔(Intersil)ZL6105芯片、数据总线接口转换电路、伺服料电阻电容和接收线圈等，受接收控制***控制。
IDT_P9220功能是输出10W电能，MP5010S的功能是使P9220输出电流严格限制在1.2A以内，ZL6105是I2C接口数字电源，IDT_P9220输出的10W 10V1A的电能量，经MP5010S严格限制电流保护通道后进入ZL6105，ZL6105可以在I2C、SMBus或PMBus控制下，将10W电能量直接转换为5.5V 1.8A模式，或3.3V3A等模式，当接收单元模组出现故障时，会造成构成的串联支路电压变化，产生电能干扰时，ZL6105可以有效控制有故障的接收单元模组构成的串联支路升电压降电流，或无故障的接收单元模组构成的串联支路降电压升电流，接收单元模组还需要增加总线的接口转换电路，以保证接收控制***对接收单元模组的有效控制，不过这个需要具体问题具体分析，有可能I2C转GPIO,有可能I2C转LIN等等。
实施例五中，接收模组阵列和发射模组阵列可以在需求功率以外额外增加一些备用的收发单元模组，各个收发单元模组采用成熟的小功率无线充电方案，整体性能稳定可靠；目前在小功率无线充电方案传输10W的效率可以达到83％，用本发明方案，采用比较大型的阵列方式传输，效率会比各单元稍差，估计在80％以上。随着技术的发展，各收发单元效率会更高，整体效率也会更高，能够在大功率传输上实现小功率的高效率。
现对该电路的结构和特征在如下说明：
a.每个发射单元模组都通过数据总线(发射总线)与发射控制***连接，发射总线用汽车标准的LIN总线，也可以是I2C总线；发射控制***通过发射总线控制每个发射单元模组的均衡输出，并可以上报故障发射单元模组。
b，每个接收单元模组都通过数据总线(接收总线)与接收控制***连接，接收控制***装在电动汽车内部，接收总线采用汽车标准的LIN总线和GPIO，接收控制***通过LIN总线与每个接收单元模组通讯，接收控制***通过GPIO控制各个MOS和IGBT，所述的GPIO是指通用输入输出，它可以是总线中带有GPIO部分，也可以是由LIN总线转换出来的。
c，MOS管(M1，1～M10，10)与每个接收单元模组并联(即将MOS管的源极和漏极与接收控制***正负极连接，MOS管的栅极连接接收控制***)，其功能是：接收控制***检测相应的接收单元模组，在其没有正常工作时，控制MOS处于导通状态，将相应的接收单元模组旁路，从而不影响其他接收单元工作；在相应的接收单元模组正常工作时，MOS处于截止状态，相应的接收单元模组对外供电。
d，没有接收正常工作的原因可能是上电的先后顺序造成，也可能是故障,接收控制***可以上报相应接收单元故障。目前的技术条件是检测接收单元电能输出情况，只能上报收发单元故障，无法上报具体是接收单元故障还是发射单元故障。
e，MOS管(M1～M10)设置在10个串联段的正极，与串联段内的接收单元模组为串联连接，其功能是：防止互相并联的串联段之间电能干扰；当接收控制***检测到电能干扰时，断开产生干扰电能的串联单元组，电能干扰消失后恢复连接，或者降低相应产生电能干扰的串联段中的接收单元的输出电压或提升电能被干扰串联段中的接收单元的输出电压。
f，二极管D(1，1)-D(10,10)功能是：只要有一路接收单元模组可以正常供电，就可以给接收控制***供电，为“或”的关系。
g，这个电路中的输出总开关因功率较大，采用IGBT实现，对于汽车的高可靠应用场景，需要设有足够多的备用收发单元，如：只要有80％收发单元可以正常工作，就能满足输出的电能需求，接收控制***就可以打开IGBT，对外供电。
h，对于故障收发单元，发射和接收控制部分可以检测且上报是具体是那个接收或发射单元故障，及时维修更换。
i，当某个收发单元故障时，其所在串联段输出电压会下降，接收控制***通过接收控制总线，控制其他串联支路降电压或者控制有故障单元的串联段中的正常工作单元升电压并且要减小该支路电流输出，以保证各个串联支路输出电压相当，各个串联段之间不会电能干扰，顺利汇聚电能。
j，对于目前的收发单元模组为10W的情况，100个收发单元模组阵列，其中20％为备用，可以提供800W电能。随着科技的发展，收发单元功率提升或组合更多收发单元阵列，可以做更大功率的电能传输。
k,发射模组阵列的输入端设置有电源输入管理模块，发射模组阵列通过电源输入管理模块接交流电，在中国为220V交流电，在某些国家为110V交流电，因此需要在发射单元模组的输入端前串联一个AC/DC转换模块，用于将交流电转换成直流电，如图6所示，是每个发射单元都有一个AC/DC转换模块，但实际操作中根据具体情况可以多个发射单元公用一个AC/DC转换模块。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种大功率电能的无线传输电路，其特征在于，包括发射部分和接收部分，发射部分包括由若干个发射单元模组通过串联或者串并混联中的任一种连接方式构成的发射模组阵列，发射模组阵列具有一电源输入端，每个发射单元模组都包括至少一个发射线圈，若干个发射线圈构成了发射线圈阵列，接收部分包括由若干个接收单元模组通过串联或者串并混联中的任一种连接方式构成的接收模组阵列，接收模组阵列具有一电源输出端，每个接收单元模组均包括至少一个接收线圈，若干个接收线圈构成了接收线圈阵列，所述发射线圈阵列和接收线圈阵列具有对应的空间位置阵列结构，所述发射部分和接收部分通过若干个发射线圈和若干个接收线圈互相耦合同时工作传输电磁能；接收模组阵列内，互相串联的每个接收单元模组一侧并联一个用于实现旁路电流的二极管或者MOS管。
2.根据权利要求1所述的大功率电能的无线传输电路，其特征在于，接收部分还包括接收控制***。
3.根据权利要求2所述的大功率电能的无线传输电路，其特征在于，接收控制***设置在接收单元模组以外，通过数据总线连接各个接收单元模组，以实现各个接收单元模组电流电压的可编程输出，接收控制***为标准逻辑电路、可编程逻辑电路或单片机中的任一种。
4.根据权利要求2所述的大功率电能的无线传输电路，其特征在于，接收控制***集成在接收单元模组中，每个接收单元模组能够实现电流电压的可编程输出。
5.根据权利要求1所述的大功率电能的无线传输电路，其特征在于，发射部分还包括发射控制***。
6.根据权利要求5所述的大功率电能的无线传输电路，其特征在于，发射控制***设置在发射单元模组以外，发射控制***通过数据总线连接各个发射单元模组，以实现各个发射单元模组电磁能量的可编程输出，发射控制***为标准逻辑电路、可编程逻辑电路或单片机中的任一种。
7.根据权利要求5所述的大功率电能的无线传输电路，其特征在于，发射控制***集成在发射单元模组中，每个发射单元模组能够实现电磁能量的可编程输出。
8.根据权利要求2～7中任一项所述的大功率电能的无线传输电路，其特征在于，接收部分具有一输出总开关，所述输出总开关为MOS管或者IGBT中的任一项总开关，所述总开关与接收控制***连接，当接收控制***通过数据总线检测到所有接收单元模组工作正常后，打开总开关，对外输出。
9.一种大功率电能的无线传输电路，其特征在于，包括发射部分和接收部分，发射部分包括由若干个发射单元模组通过并联或者串并混联中的任一种连接方式构成的发射模组阵列，发射模组阵列具有一电源输入端，每个发射单元模组都包括至少一个发射线圈，若干个发射线圈构成了发射线圈阵列，接收部分包括由若干个接收单元模组通过并联或者串并混联中的任一种连接方式构成的接收模组阵列，接收模组阵列具有一电源输出端，每个接收单元模组均包括至少一个接收线圈，若干个接收线圈构成了接收线圈阵列，所述发射线圈阵列和接收线圈阵列具有对应的空间位置阵列结构，所述发射部分和接收部分通过若干个发射线圈和若干个接收线圈互相耦合同时工作传输电磁能；接收模组阵列内，互相并联的多个支路的输出端各串联一单向导电的二极管或者MOS管后汇聚。
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