CN103944281B - 一种能量发射端及无线能量传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能量发射端及无线能量传输方法，涉及无线能量传输技术领域，本发明根据能量接收端的位置信息来选择最佳的分段能量发射线圈，能够提高分段能量发射线圈与接收线圈之间的耦合系数，从而提高了能量传输效率，既降低了病人所受电磁辐射，又使得系统可以通过便携式锂电池进行供能，使得病人更加自由。

Description

一种能量发射端及无线能量传输方法

技术领域

本发明涉及无线能量传输技术领域，特别涉及一种能量发射端及无线能量传输方法。

背景技术

胶囊内窥镜的出现使医学内窥镜技术进入新时代，它不仅解决了传统内窥镜无法检查小肠部位的缺陷，而且让患者的痛苦大大降低。但是，目前现有的可移动的植入式医疗设备仅配备了1个或2个摄像头，且只能依靠肠道的蠕动来被动运动，然后拍摄肠道图像。随着临床需求的不断增加，可移动的植入式医疗设备需要集成更多的功能，例如：通过螺旋桨来实现主动运动的无线内窥镜胶囊、通过针管来施放药物的胶囊、通过机械装置实现活体检测的可移动的植入式医疗设备。更多的功能导致更大的功耗或者更大的空间，这样可移动的植入式医疗设备内部的纽扣电池就不能满足其需求了，与此同时，通过无线能量传输为可移动的植入式医疗设备（为便于简化说法，以下均称其为“能量接收端”）供能是一个较有前途的方向。

通过在能量发射端与能量接收端分别设置一组线圈，发射端的线圈连接功率放大器，并产生交变电磁场，接收端的线圈在交变电磁场中感应出电动势，从而将能量传输给后端电路。目前接收端大多采用三维正交的接收线圈，发射端的主要有两种线圈结构，单一螺旋线圈和亥姆霍兹线圈。上述两种发射线圈与接收线圈间的耦合系数较低，导致无线能量传输效率较低。一方面需要一根电缆与设备进行连接供电，限制了病人的自由；另一方面由低传输效率带来的更大发射功率使得病人暴露在更强的电磁辐射中，导致无线能量传输的安全性下降。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提高无线能量传输效率，使得无需采用电缆供电，并降低无线能量传输的电磁辐射。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种能量发射端，所述能量发射端包括：多组分段能量发射线圈、能量供应单元、多路选择单元、位置信息获取单元和控制单元，所述位置信息获取单元、控制单元、多路选择单元和多组分段能量发射线圈依次连接，所述能量供应单元与所述多路选择单元、控制单元和位置信息获取单元分别连接，

所述位置信息获取单元，用于获取能量接收端的位置信息；

所述控制单元，用于接收并根据所述位置信息控制所述多路选择单元；

所述多路选择单元，用于在所述控制单元的控制下，选择所述多组分段能量发射线圈中的至少一组线圈与所述能量供应单元连通；

所述多组分段能量发射线圈，用于在与所述能量供应单元连通时，发射无线能量，以保证无线传输效率。

其中，所述位置信息获取单元包括：定位子单元和/或无线数据接收子单元，

所述定位子单元，用于获取能量接收端的位置坐标；

所述无线数据接收子单元，用于获取能量接收端的无线能量强度数据。

其中，所述能量供应单元包括：电源、振荡器、功率放大器、阻抗匹配网络和谐振电容，所述电源、振荡器、功率放大器、阻抗匹配网络依次连接，所述电源与所述控制单元、位置信息获取单元和功率放大器分别连接，所述谐振电容设于所述阻抗匹配网络与所述多路选择单元之间、或设于每组分段能量发射线圈与多路选择单元之间。

其中，当所述谐振电容设于所述阻抗匹配网络与所述多路选择单元之间时，所述谐振电容的数量为一个；或，所述谐振电容的数量与所述多组分段能量发射线圈的线圈数量相同、且一一对应。

其中，当P_opt为整数时，则每组分段能量发射线圈的高度H均相同；

当P_opt不为整数时，则总高度为H_T的能量发射线圈分为P_opt1组高度为的分段能量发射线圈；或，所述总高度为H_T的能量发射线圈分为P_opt2组高度为H的分段能量发射线圈及一组高度为H₂的分段能量发射线圈;

其中，H_T为能量发射线圈的总高度，H=0.445R，P_opt1＝int<P_opt>，int<x>为取距离x最近的整数运算符，H₂＝H_T-H·P_opt2，R为能量发射线圈半径，为向下取整运算符。

本发明还公开了一种无线能量传输方法，所述方法包括以下步骤：

A1：每隔预设时间t，位置信息获取单元获取能量接收端的位置坐标；

A2：控制单元判断所述能量接收端是否位于最下方的分段能量发射线圈的范围内，若是，则执行步骤A4，否则执行步骤A3；

A3：所述控制单元根据所述位置坐标确定距离所述能量接收端最近的分段能量发射线圈，并控制多路选择单元，使得所述距离所述能量接收端最近的分段能量发射线圈与所述能量供应单元连通，以使得所述距离所述能量接收端最近的分段能量发射线圈进行工作，并返回步骤A1；

A4：将所述最下方的分段能量发射线圈作为当前线圈，并保持所述当前线圈工作至设定时间后，结束流程。

本发明还公开了一种无线能量传输方法，所述方法包括以下步骤：

B1：控制单元随机选取除最上方的分段能量发射线圈和最下方的分段能量发射线圈之外的任一分段能量发射线圈作为当前线圈J，并将当前线圈J与能量供应单元连通，位置信息获取单元获取当前线圈J对应的无线能量强度数据E_j；

B2：当前线圈J工作预设时间t之后，判断当前线圈J是否为最上方分段能量发射线圈，若是，则执行步骤B3，否则所述控制单元将当前线圈J工作切换至线圈J-1工作，所述位置信息获取单元获取当前线圈J-1对应的无线能量强度数据E_j-1，比较E_j和E_j-1，若E_j-1>E_j，则执行步骤B4，否则执行步骤B3，所述线圈J-1为与所述当前线圈J相邻且位于所述当前线圈J上方的分段能量发射线圈；

B3：所述控制单元切换至线圈J+1工作，所述位置信息获取单元获取当前线圈J+1对应的无线能量强度数据E_j+1，比较E_j和E_j+1，若E_j+1>E_j，则执行步骤B4，否则所述控制单元将线圈J+1工作切换至线圈J工作，并返回步骤B2，所述线圈J+1为与所述当前线圈J相邻且位于所述当前线圈J下方的分段能量发射线圈；

B4：将正在工作的线圈记为当前线圈J，并判断当前线圈J是否为最下方的分段能量发射线圈，若是，则保持所述当前线圈工作至设定时间后，结束流程，否则，返回步骤B2。

本发明还公开了一种无线能量传输方法，所述方法包括以下步骤：

C1：控制单元随机选取除最上方的分段能量发射线圈和最下方的分段能量发射线圈之外的任一分段能量发射线圈作为当前线圈J，并将当前线圈J与能量供应单元连通，位置信息获取单元获取当前线圈J对应的无线能量强度数据E_j；

C2：当前线圈J工作预设时间t之后，所述控制单元使得当前线圈J和线圈J-1同时工作，所述位置信息获取单元获取对应的无线能量强度数据E_j,j-1，所述线圈J-1为与所述当前线圈J相邻且位于所述当前线圈J上方的分段能量发射线圈；

C3：比较E_j和E_j,j-1，若E_j,j-1/E_j≥1，则所述控制单元仅使线圈J-1工作，所述位置信息获取单元获取对应的无线能量强度数据E_j-1，并执行步骤C4，否则执行步骤C5；

C4：比较E_j和E_j-1，若E_j-1/E_j≥1，则执行步骤C8，否则所述控制单元仅使线圈J工作，并执行步骤C8；

C5：所述控制单元使得当前线圈J和线圈J+1同时工作，所述位置信息获取单元获取对应的无线能量强度数据E_j,j+1，所述线圈J+1为与所述当前线圈J相邻且位于所述当前线圈J下方的分段能量发射线圈；

C6：比较E_j和E_j,j+1，若E_j,j+1/E_j≥1，则所述控制单元仅使线圈J+1工作，所述位置信息获取单元获取对应的无线能量强度数据E_j+1，并执行步骤C7，否则执行步骤C2；

C7：比较E_j和E_j+1，若E_j+1/E_j≥1，则执行步骤C8，否则所述控制单元仅使线圈J工作，并执行步骤C2；

C8：将正在工作的线圈记为当前线圈J，并判断当前线圈J是否为最下方的分段能量发射线圈，若是，则保持所述当前线圈工作至设定时间后，结束流程，否则，返回步骤C2。

本发明还公开了一种无线能量传输方法，所述方法包括以下步骤：

D1：每隔预设时间t，位置信息获取单元获取能量接收端的位置坐标；

D2：控制单元判断所述能量接收端是否位于最下方的分段能量发射线圈的范围内，若是，则执行步骤D6，否则执行步骤D3；

D3：所述控制单元根据所述位置坐标确定距离所述能量接收端最近的分段能量发射线圈，将所述距离所述能量接收端最近的分段能量发射线圈作为当前线圈，并控制多路选择单元，使得所述当前线圈与所述能量供应单元连通，以使得所述当前线圈进行工作，并执行步骤D4；

D4：所述控制单元根据所述位置坐标确定所述能量接收端是否位于当前线圈的内部，若位于当前线圈的内部，则执行步骤D1，若位于相邻两个分段发射线圈边缘所构成的区域，则所述位置信息获取单元获取对应的无线能量强度数据E₁，并执行步骤D5；

D5：所述控制单元将当前线圈工作切换至所述相邻两个分段发射线圈中的另一个线圈工作，所述位置信息获取单元获取对应的无线能量强度数据E₂，若E₁≥E₂，则所述控制单元将所述另一个线圈工作切换至当前线圈工作，并返回步骤D1，否则返回步骤D1；

D6：将所述最下方的分段能量发射线圈作为当前线圈，并保持所述当前线圈工作至设定时间后，结束流程。

本发明还公开了一种无线能量传输方法，所述方法包括以下步骤：

E1：每隔预设时间t，位置信息获取单元获取能量接收端的位置坐标；

E2：控制单元判断所述能量接收端是否位于最上方的分段能量发射线圈或最下方的分段能量发射线圈的范围内，若是，则执行步骤E3，否则执行步骤E4；

E3：若所述能量接收端位于区域Z₁或Z_P，则所述控制单元使对应的线圈1或线圈P单独工作，并执行步骤E5，若所述能量接收端位于区域Z_1&2或Z_P-1&P，则所述控制单元使对应的线圈1及线圈2或线圈P-1及线圈P同时工作，并执行步骤E5，所述分段能量发射线圈共有P组，且从上至下分别称为线圈1,…,P，所述区域Z₁为从线圈1的中间向下扩展至少一匝与所述线圈1的顶端之间所形成的区域，所述区域Z_P为从线圈P的中间向上扩展至少一匝与所述线圈P的底端之间所形成的区域，所述区域Z_1&2为区域Z₁及区域Z₂之间的区域，区域Z_P-1&P为区域Z_P-1及区域Z_P之间的区域；

E4：将所述能量接收端所处的线圈记为J，若能量接收端位于区域Z_J，则所述控制单元使线圈J-1、线圈J及线圈J+1同时工作，并执行步骤E5，若能量接收端位于区域Z_J-1&J或Z_J&J+1，则所述控制单元使对应的线圈J-1及线圈J或线圈J及线圈J+1同时工作，并执行步骤E5，所述区域Z_J为从线圈J的中间分别向上下扩展至少一匝所形成的区域，J=2,…,P-1，区域Z_J-1&J为区域Z_J-1及区域Z_J之间的区域，区域Z_J&J+1为区域Z_J及区域Z_J+1之间的区域；

E5：工作预设时间t后，判断是否到达设定时间，若是，则结束流程，否则返回步骤E1。

（三）有益效果

本发明根据能量接收端的位置信息来选择最佳的分段能量发射线圈，能够提高分段能量发射线圈与接收线圈之间的耦合系数，从而提高了能量传输效率，既降低了病人所受电磁辐射，又使得系统可以通过便携式锂电池进行供能，使得病人更加自由。

附图说明

图1（a）为本发明第一个实施例的系统结构框图；

图1（b）为本发明第一个实施例的无线能量发射部分的结构框图；

图1（c）为本发明第一个实施例中的一段能量发射线圈结构框图；

图1（d）为本发明第一个实施例中所有能量发射线圈结构框图；

图1（e）为本发明第一个实施例的分段能量发射线圈切换方法步骤流程图；

图2（a）为本发明第二个实施例的系统结构框图；

图2（b）为本发明第二个实施例的分段能量发射线圈切换方法步骤流程图；

图3（a）为本发明第三个实施例的系统结构框图；

图3（b）为本发明第三个实施例的阻抗匹配网络框图；

图3（c）为本发明第三个实施例的分段能量发射线圈切换方法步骤流程图。

图4（a）为本发明第四个实施例的系统结构框图；

图4（b）为本发明第四个实施例的线圈区域划分图；

图4（c）为本发明第四个实施例的分段能量发射线圈切换方法步骤流程图；

图5（a）为本发明第五个实施例的系统结构框图；

图5（b）为本发明第五个实施例的阻抗匹配网络框图；

图5（c）为本发明第五个实施例的发射线圈纵切面视图；

图5（d）为本发明第五个实施例的分段能量发射线圈切换方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施方式的能量发射端包括：多组分段能量发射线圈、能量供应单元、多路选择单元、位置信息获取单元和控制单元，所述位置信息获取单元、控制单元、多路选择单元和多组分段能量发射线圈依次连接，所述能量供应单元与所述多路选择单元、控制单元和位置信息获取单元分别连接，

所述位置信息获取单元，用于获取能量接收端的位置信息；

所述控制单元，用于接收并根据所述位置信息控制所述多路选择单元；

所述多路选择单元，用于在所述控制单元的控制下，选择所述多组分段能量发射线圈中的至少一组线圈与所述能量供应单元连通；

所述多组分段能量发射线圈，用于在与所述能量供应单元连通时，发射无线能量，以保证无线传输效率。

为便于获取位置信息，优选地，所述位置信息获取单元包括：定位子单元和/或无线数据接收子单元，

所述定位子单元，用于获取能量接收端的位置坐标；

所述无线数据接收子单元，用于获取能量接收端的无线能量强度数据。

为便于向多组分段能量发射线圈选择性供能，优选地，所述能量供应单元包括：电源、振荡器、功率放大器、阻抗匹配网络和谐振电容，所述电源、振荡器、功率放大器、阻抗匹配网络和谐振电容依次连接，所述电源与所述控制单元、位置信息获取单元和功率放大器分别连接，所述谐振电容与所述多路选择单元连接。

为便于产生无线能量，优选地，所述谐振电容的数量为一个；或，

所述谐振电容的数量与所述多组分段能量发射线圈的线圈数量相同、且一一对应，以便于选通多组线圈，。

为便于选通多组线圈，优选地，所述能量供应单元包括：电源、振荡器、功率放大器和阻抗匹配网络，所述电源、振荡器、功率放大器和阻抗匹配网络依次连接，所述电源与所述控制单元、位置信息获取单元和功率放大器分别连接；

每组分段能量发射线圈与多路选择单元之间均设有谐振电容。

实施例1

如图1(a)所示，本实施例的能量发射端包括：多组分段能量发射线圈、能量供应单元、多路选择单元、定位子单元和控制单元。其中，多组分段能量发射线圈，用于无线能量的产生；多路选择单元，用于控制多组分段发射线圈的有序接入；

定位子单元，用于获取能量接收端（即可移动的植入式医疗设备）的位置坐标；目前已知的定位技术有无线电定位、声波定位、磁场定位等，定位精度1cm以内，由于定位功能的具体实现为已知技术，所以在本发明不作具体描述，另外考虑定位子单元的实现相对独立，为了便于实施例的清楚说明，定位子单元虽然一般涉及植入式部分与体外部分，本发明为叙述清楚，重点突出，仅把定位子单元看作一个模块，不分开描述。

控制单元，用于控制各个单元之间的有序协同工作，根据定位子单元输出的位置坐标，产生相应的控制指令，并通过I/O端口传输控制命令来控制能量发射单元、多路选择单元的正常工作，保证系统高效运行，它可由嵌入式处理单元、专用集成电路、或计算机等构成。

多组分段能量发射线圈是由多个相同的分段发射线圈构成，并且每组分段发射线圈可由不同材质、不同线径、不同截面形状、不同股数的导线绕制而成，且分段发射线圈的横截面可以为圆形，也可以为其他形状。

多路选择单元，作为切换装置，设置于分段能量发射线圈与功率放大器之间，用于根据控制单元的控制信号选择最佳的分段能量发射线圈工作，其中控制信号是基于能量接收端的位置信息产生的，并且多路选择单元可以由通过大电流的多路选择器或继电器构成。

为了更方便和清晰地描述工作原理，把图1(a)中的无线能量发射部分独立出来说明，如图1(b)所示，无线能量发射部分包括：多组相同的分段能量发射线圈、与所述分段能量发射线圈匹配的谐振电容、多路选择单元、振荡器、电源、功率放大器、用于分段发射线圈与功率放大器的阻抗匹配网络，因为每次都接入分段发射线圈的尺寸完全相同、匝数相同、间隔相同，所以阻抗匹配网络不需要进行调整，当然，如果在生产制造中，每个分段发射线圈略有不同时，可采用不同的匹配网络，这是本领域成熟技术，本发明为叙述说明方便，仅针对前者的情况进行描述，即每个分段发射线圈假设都由相同尺寸、相同匝数、相同间隔的导线组成，并且各个分段发射线圈均匀地纵向分布，也即本发明设计的分段能量发射线圈是由若干相同匝数、相同间隔的螺旋天线构成（单独每个螺旋天线称为分段发射线圈），每个分段能量发射线圈间的间隔也相同。

工作时，控制单元会根据能量接收端的位置选择其中一个分段发射线圈来完成无线能量传输。对于要设计的无线能量发射天线的高度和半径一定时，无线能量发射天线的分段数P选择依据是使得最差情况的耦合系数最大化，其最差情况如图1(c)所示，即能量接收端中接收线圈位于分段发射线圈轴线与其两个端面的交点（A和B）。其中一个分段能量发射线圈与接收线圈之间的耦合系数计算如公式（1～4）所示。

$k=\frac{M_{21}}{\sqrt{L_T{L}_R}}---\left(1\right)$

其中，M₂₁为分段能量发射线圈与接收线圈之间的互感，L_T、L_R分别为分段能量发射线圈与接收线圈的自感，分段能量发射线圈与接收线圈的参数定义如表1所示。

表1发射能量发射线圈与接收线圈的参数定义

参数	定义
		R&r	分段能量发射线圈与接收线圈的半径6 -->
NT&n	分段能量发射线圈与接收线圈的匝数
		HT&hR	分段能量发射线圈与接收线圈的高度
P	分段能量发射线圈的段数
		H	分段能量发射线圈中每段线圈的高度
N	分段能量发射线圈中每段线圈的匝数
		μ0μr	磁导率

对于M₂₁、L_T和L_R的计算，如公式（2）所示：

$M_{21}=\frac{{\mathrm{\&phi;}}_{21}}{I_R},L_T=\frac{{4R}^2{N}^2}{0.9R+H},L_R=\frac{{4r}^2{n}^2}{0.9r+h}---\left(2\right)$

其中，φ₂₁为发射线圈在接收线圈内产生的磁通，I_R为发射线圈中的电流，对于φ₂₁的计算，有公式（3）的近似计算过程。

$\begin{array}{c}{\mathrm{\&phi;}}_{21}=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{B}_i\&CenterDot;{\mathrm{n\&pi;r}}^2=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{{\mathrm{\&mu;}}_0{\mathrm{\&mu;}}_r{I}_R{\mathrm{n\&pi;r}}^2}{2R}\&CenterDot;\frac{1}{{(1+{(d_i/R)}^2)}^{3/2}}\\ \&ap;\frac{{\mathrm{\&mu;}}_0{\mathrm{\&mu;}}_r{I}_R{\mathrm{n\&pi;r}}^2}{2R}\&CenterDot;\underset{0}{\overset{N}{\&Integral;}}\frac{1}{{(1+{\left(\frac{x}{N}\right)}^2\&CenterDot;{\left(\frac{H}{R}\right)}^2)}^{\frac{3}{2}}}\mathrm{dx}=\frac{{\mathrm{\&mu;}}_0{\mathrm{\&mu;}}_r{I}_R{\mathrm{n\&pi;r}}^2}{2R}\&CenterDot;\frac{N}{\sqrt{1+{\left(\frac{H}{R}\right)}^2}}\end{array}---\left(3\right)$

将公式（2～3）代入公式（1）中，可得：

$k\&ap;\frac{{\mathrm{\&mu;}}_0{\mathrm{\&mu;}}_r\mathrm{\&pi;r}\sqrt{0.9r+h_R}\sqrt{0.9R+H}}{8R^2\sqrt{1+{\left(\frac{H}{R}\right)}^2}}---\left(4\right)$

由公式（4）可得当H＝0.445R时，耦合系数k可获得最大值，在实际应用时，在总高度为H_T情况下的最佳分段数为如果所得段数P_opt为非整数，则有两种解决方案：①若将能量发射线圈分成长度相同的情况，则需要对最佳段数P_opt取整，即其中运算intx为取距离x最近的整数；②若将能量发射线圈分成长度不完全相同的情况，则需要有个长度为H＝0.445R的分段发射线圈，其中运算为取比x小的最大的整数，以及一个长度为H₂＝H_T-0.445R·P_opt2的特殊分段发射线圈，至于该特殊长度发射线圈的位置，可以选择任何位置也可以简单地放置在最上边。

对于每个分段能量发射线圈的匝数选择有如下的折中：在工作频率未确定的前提下，每个分段无线能量发射线圈内匝与匝之间的间隔越小越好（即能量发射效率更高），但随着匝间距的减小，分段无线能量发射线圈的匝数会随之增加，导致能量发射线圈总重量过重，对患者负担过重，因此发射线圈的总匝数上限由线圈总重量限制。

如图1（d）所示，分段能量发射线圈的总高度为H_T、总匝数为N_T，当能量接收端位于线圈的A端时，较远端B端的线圈对能量接收端的贡献相对较小，但是分段能量发射线圈的磁场能量是均匀分布在整个线圈中的，这样就会造成能量不必要的浪费，所以根据上述考虑提出一种能够节省能量的方法：在工作过程中，控制距离能量接收端较远的数匝线圈不工作，让磁场能量集中在距离能量接收端较近的数匝线圈中，这样的集中式供能会提高能量传输效率，具体实施时可以将N_T匝发射线圈分成P段，并根据能量接收端的位置选择相应的一段。例如当能量发射线圈总高度为30cm、直径为40cm、匝数为45、线径为2.2mm时，将能量发射线圈均匀地分为3段、每段15匝，仅以空气为介质，在输入功率同为1W的情况下，分段式无线能量发射天线（即分段的螺旋天线）的磁场强度与未分段能量发射天线（未分段的螺旋天线）的磁场强度对比如表2所示(磁场能量与磁场强度平方成正比)。通过对比可知，分段的方案比未分段的方案平均磁场能量高62.8%。

表2分段情况与未分段情况的效率对比

	最小磁场强度(A/m)	平均磁场强度(A/m)	最大磁场强度(A/m)
				分段情况	14.24	19.05	33.34
未分段情况	9.599	14.93	18.98

在实际测试中(生理盐水环境)，采用分段能量发射线圈可以获得的AC-AC传输效率为：最高26.1%、平均8.92%、最低5.09%(空心接收线圈高度为1.5cm、直径为1cm、匝数为27、线径为0.5mm)，最高49.2%、平均44.3%、最低38.7%(含Mn-Zn铁氧体磁芯的接收线圈高度为1.6cm、直径为1cm、匝数为29、外径为0.5mm的利兹线Φ0.07mm×27匝)。当功率放大器和整流器转换效率可以达到90%以上，且体内能量接收端的功耗为50mW时，体外发射端的所需的平均发射功率<1W（空心接收线圈），这样的话，整个能量发射端就可以通过一个类似于笔记本电池的锂电池（10.8V×5.4Ah）供能8小时以上。

分段式无线供能的核心思想就是：随着能量接收端位置的变化，选择距离能量接收端最近的分段能量发射线圈来供能，这样分段能量发射线圈与接收线圈之间的耦合系数才能达到最大。具体实施时，可以把分段能量发射线圈绕在人体穿着的衣服上，或者直接和衣服做在一起，如图1（a）所示。假设开始时能量接收端位于分段能量发射线圈2所包围的区域，分段能量发射线圈2为工作线圈，然而随着检测时间的推移，能量接收端将会运动至分段能量发射线圈3所包围的区域，这样的位置转移，就需要选择分段能量发射线圈3成为工作线圈，即以采用距离能量接收端最近的分段能量发射线圈进行无线能量传输为原则，提高无线能量传输的效率。

定位子单元会每隔时间t对能量接收端进行定位，位置坐标至少包含能量接收端位于哪个分段发射线圈范围，以作为切换分段发射线圈的依据。控制单元根据位置坐标产生相应控制信号，控制多路选择单元将分段发射线圈3与功率放大器相连接，以达到最佳的传输效率。

对应上述系统及其动作，本实施例的无线能量传输方法如图1（e）所示，包括步骤如下：

（1）定位子单元每隔时间t，获得能量接收端相对于分段能量发射线圈的位置坐标，判断能量接收端是否位于最下方的分段能量发射线圈的范围内：若是，则转至步骤（3）；如果否，则转至步骤（2）。

（2）控制单元根据位置坐标，确定距离能量接收端最近的分段发射线圈，并由控制单元产生控制多路选择单元的控制信息，多路选择单元完成距离能量接收端最近的分段能量发射线圈的选择，以使得所述距离所述能量接收端最近的分段能量发射线圈进行工作，并执行步骤（1）。

（3）将所述最下方的分段能量发射线圈作为当前线圈，并保持所述当前线圈工作至设定时间后，结束流程。

实施例2

如图2（a）所示，本实施例与实施例1中的区别是：能量发射端没有定位子单元，但增加了无线数据接收子单元，并且需要能量接收端内部包含能量获取单元和无线数据发送单元。体外的无线数据接收子单元和体内的无线数据发送单元可以和可移动的植入式系统（比如无线胶囊系统）中原本含有的无线收发系统共用，只需把传输的无线能量强度数据和能量接收端要传输的数据整合在一起传输即可。

假设最初能量接收端位于分段能量发射线圈2所包围的区域，分段发射线圈2为工作线圈，然而随着检测时间的推移，能量接收端将会运动至分段发射线圈3或线圈1所包围的区域（肠道可能会上下浮动，由于没有定位，必须把情况都考虑到），这就需要能够实时切换相应的分段能量发射线圈。在没有能量接收端位置坐标的情况下，每隔一段时间t，将与当前工作线圈上下相邻的分段发射线圈快速切换，然后选择可以使接收到能量相对大的分段发射线圈，该分段发射线圈即为距离能量接收端最近的分段发射线圈。控制单元产生相应控制信号，控制多路选择单元将最近的发射线圈与功率放大器相连接，以达到系统有最佳的传输效率。

对应上述系统及切换方式一，本实施例的无线能量传输方法如图2(b)所示，包括步骤如下：

（1）控制单元随机选取除最上方的分段能量发射线圈和最下方的分段能量发射线圈之外的任一分段能量发射线圈作为当前线圈J。

（2）在当前线圈J工作时间t后，判断当前线圈J是否为最上方分段能量发射线圈，若是，则直接切换至线圈J+1，并转至步骤（3），否则切换至线圈J-1，根据能量反馈做出选择：如果能量增加，则选择线圈J-1为工作线圈，并转至步骤（4）；如果能量降低，切换至线圈J+1，并转至步骤（3）。

（3）根据能量反馈做出选择：如果能量增加，则选择线圈J+1为工作线圈，并转至步骤（4）；如果能量降低，则线圈J继续为工作线圈，并转至步骤（2）。

（4）将正在工作的线圈记为当前线圈J，判断当前线圈J是否为最下方的分段能量发射线圈：如果是，则保持当前线圈工作至设定时间，然后结束流程；如果否，则转至步骤（2）。

实施例3

如图3（a）所示，该实施例与实施例2中的区别是：每一个分段能量发射线圈都配有一个与之谐振的电容，这样就可以通过多路选择单元同时接入两个分段能量发射线圈，并且两个分段发射线圈中的电流需要保持相同的相位。接入线圈的变化使得其阻抗发生变化，所以其阻抗匹配网络就需要进行相应调整，如图3（b）所示，有两种匹配网络。在接入单个分段发射线圈时，控制单元将“单个分段发射线圈工作时的匹配网络”连接至功率放大器与多路选择单元之间；在接入两个分段发射线圈时，控制单元将“两个分段发射线圈工作时的匹配网络”连接至功率放大器与多路选择单元之间。并且控制单元控制多路选择单元与分段能量发射线圈的连接，使得功率放大器的能量能够通过相应的匹配网络传输到各分段发射线圈。假设最初能量接收端位于分段能量发射线圈2所包围的区域，分段能量发射线圈2为工作线圈，然而随着检测时间的推移，能量接收端将会运动至分段能量发射线圈3或线圈1所包围的区域（肠道可能会上下浮动，由于没有定位，必须把情况都考虑到），这就需要切换至相应的分段能量发射线圈。在没有位置坐标的情况下，每隔一段时间t，分别尝试与当前工作线圈2相邻的两个分段能量发射线圈（线圈1、线圈3），即分别让线圈1、线圈3与当前工作线圈2同时工作，并根据接收到能量判断哪一个线圈贡献最大，该线圈即为距离能量接收端最近的分段能量发射线圈。控制单元产生相应控制信号，控制多路选择单元将最佳分段发射线圈与功率放大器相连接。另外，对于实施例2中的分段能量发射线圈，既可以采用2（a）中的结构，也可以采用3（a）中的结构。该情景中的同时接入两个分段能量发射线圈的方式避免了如实施例2中在单一能量发射线圈切换时系统会有瞬间掉电的弊端。

对应上述系统及切换方式，本实施例的无线能量传输方法如图3（c）所示，包括步骤如下：

（1）控制单元随机选取除最上方的分段能量发射线圈和最下方的分段能量发射线圈之外的任一分段能量发射线圈作为当前线圈J

（2）在当前工作线圈J工作时间t后让线圈J与线圈J-1同时工作，并转至步骤（3）。

（3）根据能量反馈做出选择：如果E_j,j-1/E_j≥1（E_j为J线圈工作时接收到的无线能量强度数据，E_j,j-1为线圈J与线圈J-1同时工作时接收到的无线能量强度数据），则让线圈J-1为工作线圈，并转至步骤（4）；如果E_j,j-1/E_j＜1，则转至步骤（5）。

（4）根据能量反馈做出选择：如果E_j-1/E_j≥1（E_j-1为线圈J-1工作时接收到的无线能量强度数据），则让线圈J-1为工作线圈，并转至步骤（8）；如果E_j-1/E_j＜1，则继续让线圈J为工作线圈，并转至步骤（8）。

（5）让线圈J与线圈J+1同时工作，并获得E_j,j+1（E_j,j-1为线圈J与线圈J+1同时工作时接收到的无线能量强度数据）。

（6）根据能量反馈做出选择：如果E_j,j+1/E_j≥1，则选择线圈J+1为工作线圈，并转至步骤（7）；如果E_j,j+1/E_j＜1，则线圈J继续为工作线圈，并转至步骤（2）。

（7）根据能量反馈做出选择：如果E_j+1/E_j≥1（E_j+1为线圈J+1工作时接收到的无线能量强度数据），则让线圈J+1为工作线圈，并转至步骤（8）；如果E_j+1/E_j＜1，则继续让线圈J为工作线圈，并转至步骤（2）。

（8）当前工作线圈记为J，如果当前线圈为最下方的分段发射线圈，则保持当前线圈工作至设定时间；如果当前线圈不是最下面分段发射线圈，则转至步骤（2）。

实施例4

如图4（a）所示，该结构与前面实施例1、2、3中的区别是：系统既包含定位子单元，又包含无线数据接收子单元，并且分段能量发射线圈的切换方法也随之改变。在应用时，首先采用位置坐标，然而当定位误差可能会导致判断不准时，例如当能量接收端运动至两个线圈之间的位置时，这时就需要根据从能量接收端反馈回的能量信息判断能量是否足够，这样两次判断使系统更加可靠。

定位子单元会每隔时间t对能量接收端进行定位，位置坐标包含能量接收端位于哪个线圈范围以及何种位置(分段能量发射线圈内部或边缘)，由于目前定位误差<1cm，所以设定边缘的高度为1cm，则分段发射线圈包围的空间除去上下两个边缘的区域为内部，如图4（b）所示，分段能量发射线圈的纵切面视图中以分段发射线圈1为例进行了区域划分。假设能量接收端位于分段发射线圈2所包围的区域，分段能量发射线圈2为工作线圈，然而随着检测时间的推移，能量接收端将会运动至分段能量发射线圈3所包围的区域，这样的位置转移，就需要选择分段能量发射线圈3成为工作线圈，控制单元根据位置信息产生相应控制信号，控制多路选择单元将分段能量发射线圈3与功率放大器相连接，以达到系统有最佳的传输效率。但是当能量接收端位于分段能量发射线圈2和3之间的位置时(即两个线圈相邻的边缘构成的区域)，定位可能出现误差，这时就需要根据由能量接收端反馈回的能量信息进行检验，若在根据定位信息完成切换后，能量信息显示接收到的能量增加，则说明该次切换有效；若能量信息显示能量降低，则说明该次定位信息有误差（前提是能量接收端不会在短时间内大范围转移，所以能量接收端必定位于切换前或将要切换的线圈内），需要继续使用切换前的分段能量发射线圈。

对应上述系统及其动作，本实施例的无线能量传输方法如图4（c）所示，包括步骤如下：

（1）定位子单元每隔时间t，获得能量接收端相对于分段能量发射线圈的位置坐标，判断能量接收端是否位于最下方线圈范围内：如果是，则转至步骤（4）；如果否，则转至步骤（2）。

（2）控制单元根据位置坐标控制多路选择单元完成分段能量发射线圈的切换，并执行步骤（3）。

（3）如果定位信息为分段线圈的内部，则执行步骤（1）；如果位置信息为分段能量发射线圈的边缘，则对比分段能量发射线圈切换前后接收到的无线能量强度数据：如果切换后能量降低，则继续使用切换前的分段能量发射线圈，并执行步骤（1）；如果切换后能量增加，则执行步骤（1）。

（4）保持最下方线圈运行至设定时间，然后结束流程。

实施例5

如图5（a）所示，该实施例与实施例4中的区别是：每组无线分段能量发射线圈都配有一个与之谐振的电容，这样在多路选择器在尝试切换时，就可以接通一个、两个，或多个分段能量发射线圈。核心思想是无论能量接收端位于哪个位置，都尽量让其处于多个分段能量发射线圈的中部，或者让其处于多个分段能量发射线圈构成的整体线圈的中部，这样分段能量发射线圈与接收线圈之间最差情况的耦合系数才能达到最大由于不能让分段能量发射线圈随着能量接收端的位置变化而移动，所以选择随着能量接收端的位置变化对多组分段发射线圈进行相应的控制。介绍两种基于上述思想的线圈切换方式：第一种，当能量接收端位于一个发射线圈的中部时，就选择相应的单组分段能量发射线圈工作，当能量接收端位于两个线圈中部时，就选择相应的两个线圈工作；第二种，当能量接收端位于最上面或最下面的分段能量发射线圈中部时，只选择对应的单组分段能量发射线圈工作，当能量接收端位于其他单组线圈的中部时，就选择当前线圈以及与其上下相邻的两组分段能量发射线圈同时工作，当能量接收端位于两个线圈中部时，就选择相应的两个分段能量发射线圈工作。两种方式的主要区别就是，当能量接收端位于单组分段能量发射线圈的中部时，选择单组分段能量发射线圈工作还是选择三个发射线圈工作。接入线圈的变化使得其阻抗发生变化，所以其阻抗匹配网络就需要进行相应调整，如图5（b）所示，有三种匹配网络。在接入单个分段发射线圈时，控制单元将“单组分段能量发射线圈工作时的匹配网络”连接至功率放大器与多路选择单元之间；在接入两个分段发射线圈时，控制单元将“两组分段能量发射线圈工作时的匹配网络”连接至功率放大器与多路选择单元之间；在接入三个分段能量发射线圈时，控制单元将“三组分段能量发射线圈工作时的匹配网络”连接至功率放大器与多路选择单元之间，并且控制单元控制多路选择单元与分段能量发射线圈的连接，使得功率放大器的能量能够通过相应的匹配网络传输到各分段能量发射线圈并且每个分段能量发射线圈的电流保持相同相位。在切换分段能量发射线圈时，可以是只根据位置坐标，也可以只根据无线能量强度数据，也可以两者结合。

分段能量发射线圈的纵切面如图5（c）所示，最上部分段能量发射线圈序号为1，最下方分段能量发射线圈序号为P，并且在竖直方向上将空间划分为不同的区域。假设最初能量接收端位于分段能量发射线圈1的中部区域Z₁（为保证系统有充分的裕度，P组分段能量发射线圈覆盖范围比能量接收端运动范围稍大，即能量接收端不会运动至线圈1、线圈P的边缘），分段发射线圈1为工作线圈，然而随着检测时间的推移，能量接收端将会运动至分段发射线圈1与线圈2中间的区域Z_1&2(相邻两线圈的中间区域为上面线圈的下1/4部分与下面线圈的上1/4部分组成的区域)，这时就需要分段发射线圈1、线圈2同时工作，该种切换方式的优点可以从表3得到，当能量接收端位于单个分段发射线圈的下部1/4区域时(例如Z_1&2)，其单个线圈产生的磁场强度的最小值和平均值都比用两个分段发射线圈产生的磁场强度低，并且用两个分段发射线圈同时工作可以让Z_1&2区域内磁场强度一致性更好；当能量接收端运动至线圈2的中部区域Z₂时(一个线圈的中部区域为占该线圈总空间1/2的中间区域)，需要线圈2单独工作还是需要分段发射线圈1、线圈2、线圈3同时工作，可以从表4得到结论，可见三个线圈同时工作能使最小磁场强度稍有提升，但平均磁场强度不如单个分段发射线圈工作的情况，两种应用方式各有优势，所以该种情况下可以选择单个分段发射线圈工作，也可以选择三个分段发射线圈同时工作，考虑到实际应用时，系统可能以满足最低传输效率的功率进行无线能量发射，所以在该实施例中当能量接收端位于分段发射线圈中部时，选择让三个分段发射线圈同时工作的方案；当线圈运动至线圈2与线圈3中间的区域Z_2&3时，就需要分段发射线圈2、线圈3同时工作；其他情况依上述内容类推。

表3单个分段线圈与两个分段线圈在区域Z_1&2的磁场能量对比

	最小磁场强度	平均磁场强度	最大磁场强度
				单个分段发射线圈工作	14.24(A/m)	18.42(A/m)	32.40(A/m)
两个分段发射线圈同时工作	15.59(A/m)	18.57(A/m)	23.68(A/m)

表4单个分段线圈与三个分段线圈在区域Z2的磁场能量对比

	最小磁场强度	平均磁场强度	最大磁场强度
				单个分段发射线圈工作	14.24(A/m)	19.35(A/m)	33.1(A/m)
三个分段发射线圈同时工作	14.91(A/m)	16.38(A/m)	18.93(A/m)

当只应用定位子单元时，定位子单元会每隔时间t对能量接收端进行定位，位置坐标为能量接收端位于那个线圈的何种区域，以作为切换线圈的依据。控制单元根据位置信息产生相应控制信号，控制多路选择单元将相应分段发射线圈与功率放大器相连接，以达到系统有最佳的传输效率。当只应用无线数据收发单元时，每隔一段时间t，将分别尝试接入与当前工作线圈上、下相邻的分段发射线圈，让其中一个与当前工作线圈同时工作，如果反馈回的能量信息显示接收到的能量增加，则切换正确，如果反馈回的能量信息显示接收到的能量降低甚至没反馈，则切换错误，需要让当前工作线圈继续单独工作。当既应用定位子单元，又有无线数据接收子单元时，首先采用位置坐标，当定位误差可能会导致判断不准时，例如当能量接收端运动至两个区域的分界线时，这时就需要根据从能量接收端反馈回的切换前后能量信息判断切换是否有效，这样两次判断使系统更加可靠。本实施例以仅用定位子单元为例进行详细说明。

本实施例的无线能量传输方法如图5（d）所示，包括步骤如下：

（1）初始判断，能量接收端是否位于线圈1(最上方的线圈)或P(最下方的线圈)范围内：如果是，则执行步骤（2）；如果否，则执行步骤（3）。

（2）对能量接收端进行定位：如果能量接收端位于区域Z₁或Z_P，则让相应线圈单独工作，并转向步骤（4）；如果能量接收端位于区域Z_1&2或Z_P-1&P（线圈P-1与线圈P之间），则让线圈1&2或线圈P-1&P同时工作，并转向步骤（4）。

（3）能量接收端所处线圈记为J，对能量接收端进行定位：如果能量接收端位于线圈J的中部区域Z_J(J线圈的中部区域为占该线圈总空间1/2的中间区域)，则让线圈J-1、J、J+1同时工作，并转向步骤（4）；如果能量接收端位于线圈J与J-1或J+1之间的区域Z_J-1&J(J-1线圈的下1/4部分与J线圈的上1/4部分组成的区域)、Z_J&J+1(J线圈的下1/4部分与J+1线圈的上1/4部分组成的区域)，则让线圈J与J-1或J+1同时工作，并转向步骤（4）。

（4）工作时间t后，判断运行时间是否到达设定时间：如果是，则结束流程；如果否，则执行步骤（1）。

在一些实施例中，可以同时利用能量接收端的位置坐标与无线能量强度数据作为能量功率调节的依据，能量接收端的位置坐标可以提供能量功率调节的方向（增大或者减小），无线能量强度数据可以提供反馈，使功率调节更加精细与准确，系统更加稳定。并且相邻两次功率调节的间隔可以依据不同情况进行调整。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种能量发射端，其特征在于，所述能量发射端包括：多组分段能量发射线圈、能量供应单元、多路选择单元、位置信息获取单元和控制单元，所述位置信息获取单元、控制单元、多路选择单元和多组分段能量发射线圈依次连接，所述能量供应单元与所述多路选择单元、控制单元和位置信息获取单元分别连接，

所述位置信息获取单元，用于获取能量接收端的位置信息；

所述控制单元，用于接收并根据所述位置信息控制所述多路选择单元；

所述多路选择单元，用于在所述控制单元的控制下，选择所述多组分段能量发射线圈中的至少一组线圈与所述能量供应单元连通；

所述多组分段能量发射线圈，用于在与所述能量供应单元连通时，发射无线能量，以保证无线传输效率；

其中，当P_opt为整数时，则每组分段能量发射线圈的高度H均相同；

当P_opt不为整数时，则总高度为H_T的能量发射线圈分为P_opt1组高度为的分段能量发射线圈；或，所述总高度为H_T的能量发射线圈分为P_opt2组高度为H的分段能量发射线圈及一组高度为H₂的分段能量发射线圈；

其中，H_T为能量发射线圈的总高度，H＝0.445R，R为能量发射线圈半径，P_opt1＝int<P_opt>，int<x>为取距离x最近的整数运算符， 为向下取整运算符，H₂＝H_T-H·P_opt2。

2.如权利要求1所述的能量发射端，其特征在于，所述位置信息获取单元包括：定位子单元和/或无线数据接收子单元，

所述定位子单元，用于获取能量接收端的位置坐标；

所述无线数据接收子单元，用于获取能量接收端的无线能量强度数据。

3.如权利要求1或2所述的能量发射端，其特征在于，所述能量供应单元包括：电源、振荡器、功率放大器、阻抗匹配网络和谐振电容，所述电源、振荡器、功率放大器、阻抗匹配网络依次连接，所述电源与所述控制单元、位置信息获取单元和功率放大器分别连接，所述谐振电容设于所述阻抗匹配网络与所述多路选择单元之间、或设于每组分段能量发射线圈与多路选择单元之间。

4.如权利要求3所述的能量发射端，其特征在于，当所述谐振电容设于所述阻抗匹配网络与所述多路选择单元之间时，所述谐振电容的数量为一个；或，所述谐振电容的数量与所述多组分段能量发射线圈的线圈数量相同、且一一对应。

5.一种基于权利要求1～4中任一项所述的能量发射端的无线能量传输方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

A1：每隔预设时间t，位置信息获取单元获取能量接收端的位置坐标；

A2：控制单元判断所述能量接收端是否位于最下方的分段能量发射线圈的范围内，若是，则执行步骤A4，否则执行步骤A3；

A3：所述控制单元根据所述位置坐标确定距离所述能量接收端最近的分段能量发射线圈，并控制多路选择单元，使得所述距离所述能量接收端最近的分段能量发射线圈与所述能量供应单元连通，以使得所述距离所述能量接收端最近的分段能量发射线圈进行工作，并返回步骤A1；

A4：将所述最下方的分段能量发射线圈作为当前线圈，并保持所述当前线圈工作至设定时间后，结束流程。

6.一种基于权利要求1～4中任一项所述的能量发射端的无线能量传输方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

B1：控制单元随机选取除最上方的分段能量发射线圈和最下方的分段能量发射线圈之外的任一分段能量发射线圈作为当前线圈J，并将当前线圈J与能量供应单元连通，位置信息获取单元获取当前线圈J对应的无线能量强度数据E_j；

B2：当前线圈J工作预设时间t之后，判断当前线圈J是否为最上方分段能量发射线圈，若是，则执行步骤B3，否则所述控制单元将当前线圈J工作切换至线圈J-1工作，所述位置信息获取单元获取当前线圈J-1对应的无线能量强度数据E_j-1，比较E_j和E_j-1，若E_j-1>E_j，则执行步骤B4，否则执行步骤B3，所述线圈J-1为与所述当前线圈J相邻且位于所述当前线圈J上方的分段能量发射线圈；

B3：所述控制单元切换至线圈J+1工作，所述位置信息获取单元获取当前线圈J+1对应的无线能量强度数据E_j+1，比较E_j和E_j+1，若E_j+1>E_j，则执行步骤B4，否则所述控制单元将线圈J+1工作切换至线圈J工作，并返回步骤B2，所述线圈J+1为与所述当前线圈J相邻且位于所述当前线圈J下方的分段能量发射线圈；

B4：将正在工作的线圈记为当前线圈J，并判断当前线圈J是否为最下方的分段能量发射线圈，若是，则保持所述当前线圈工作至设定时间后，结束流程，否则，返回步骤B2。

7.一种基于权利要求1～4中任一项所述的能量发射端的无线能量传输方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

C1：控制单元随机选取除最上方的分段能量发射线圈和最下方的分段能量发射线圈之外的任一分段能量发射线圈作为当前线圈J，并将当前线圈J与能量供应单元连通，位置信息获取单元获取当前线圈J对应的无线能量强度数据E_j；

C2：当前线圈J工作预设时间t之后，所述控制单元使得当前线圈J和线圈J-1同时工作，所述位置信息获取单元获取对应的无线能量强度数据E_j,j-1，所述线圈J-1为与所述当前线圈J相邻且位于所述当前线圈J上方的分段能量发射线圈；

C3：比较E_j和E_j,j-1，若E_j,j-1/E_j≥1，则所述控制单元仅使线圈J-1工作，所述位置信息获取单元获取对应的无线能量强度数据E_j-1，并执行步骤C4，否则执行步骤C5；

C4：比较E_j和E_j-1，若E_j-1/E_j≥1，则执行步骤C8，否则所述控制单元仅使线圈J工作，并执行步骤C8；

C5：所述控制单元使得当前线圈J和线圈J+1同时工作，所述位置信息获取单元获取对应的无线能量强度数据E_j,j+1，所述线圈J+1为与所述当前线圈J相邻且位于所述当前线圈J下方的分段能量发射线圈；

C6：比较E_j和E_j,j+1，若E_j,j+1/E_j≥1，则所述控制单元仅使线圈J+1工作，所述位置信息获取单元获取对应的无线能量强度数据E_j+1，并执行步骤C7，否则执行步骤C2；

C7：比较E_j和E_j+1，若E_j+1/E_j≥1，则执行步骤C8，否则所述控制单元仅使线圈J工作，并执行步骤C2；

C8：将正在工作的线圈记为当前线圈J，并判断当前线圈J是否为最下方的分段能量发射线圈，若是，则保持所述当前线圈工作至设定时间后，结束流程，否则，返回步骤C2。

8.一种基于权利要求1～4中任一项所述的能量发射端的无线能量传输方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

D1：每隔预设时间t，位置信息获取单元获取能量接收端的位置坐标；

D2：控制单元判断所述能量接收端是否位于最下方的分段能量发射线圈的范围内，若是，则执行步骤D6，否则执行步骤D3；

D3：所述控制单元根据所述位置坐标确定距离所述能量接收端最近的分段能量发射线圈，将所述距离所述能量接收端最近的分段能量发射线圈作为当前线圈，并控制多路选择单元，使得所述当前线圈与所述能量供应单元连通，以使得所述当前线圈进行工作，并执行步骤D4；

D4：所述控制单元根据所述位置坐标确定所述能量接收端是否位于当前线圈的内部，若位于当前线圈的内部，则执行步骤D1，若位于相邻两个分段发射线圈边缘所构成的区域，则所述位置信息获取单元获取对应的无线能量强度数据E₁，并执行步骤D5；

D5：所述控制单元将当前线圈工作切换至所述相邻两个分段发射线圈中的另一个线圈工作，所述位置信息获取单元获取对应的无线能量强度数据E₂，若E₁≥E₂，则所述控制单元将所述另一个线圈工作切换至当前线圈工作，并返回步骤D1，否则返回步骤D1；

D6：将所述最下方的分段能量发射线圈作为当前线圈，并保持所述当前线圈工作至设定时间后，结束流程。

9.一种基于权利要求1～4中任一项所述的能量发射端的无线能量传输方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

E1：每隔预设时间t，位置信息获取单元获取能量接收端的位置坐标；

E2：控制单元判断所述能量接收端是否位于最上方的分段能量发射线圈或最下方的分段能量发射线圈的范围内，若是，则执行步骤E3，否则执行步骤E4；

E3：若所述能量接收端位于区域Z₁或Z_P，则所述控制单元使对应的线圈1或线圈P单独工作，并执行步骤E5，若所述能量接收端位于区域Z_1&2或Z_P-1&P，则所述控制单元使对应的线圈1及线圈2或线圈P-1及线圈P同时工作，并执行步骤E5，所述分段能量发射线圈共有P组，且从上至下分别称为线圈1,…,P，所述区域Z₁为从线圈1的中间向下扩展至少一匝与所述线圈1的顶端之间所形成的区域，所述区域Z_P为从线圈P的中间向上扩展至少一匝与所述线圈P的底端之间所形成的区域，所述区域Z_1&2为区域Z₁及区域Z₂之间的区域，区域Z_P-1&P为区域Z_P-1及区域Z_P之间的区域；

E4：将所述能量接收端所处的线圈记为J，若能量接收端位于区域Z_J，则所述控制单元使线圈J-1、线圈J及线圈J+1同时工作，并执行步骤E5，若能量接收端位于区域Z_J-1&J或Z_J&J+1，则所述控制单元使对应的线圈J-1及线圈J或线圈J及线圈J+1同时工作，并执行步骤E5，所述区域Z_J为从线圈J的中间分别向上下扩展至少一匝所形成的区域，J＝2,…,P-1，区域Z_J-1&J为区域Z_J-1及区域Z_J之间的区域，区域Z_J&J+1为区域Z_J及区域Z_J+1之间的区域；

E5：工作预设时间t后，判断是否到达设定时间，若是，则结束流程，否则返回步骤E1。