[發明專利]位置自適應無線充電耦合器

有效

• 申請號: 201310566386.8
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN103560562A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 張獻;楊慶新;章鵬程;何亞偉;劉維娜;倪衛濤;張廣超;金亮;薛明
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

無線電能傳輸技術是目前電氣工程領域最活躍的熱點研究方向之一，是集基礎研究與應用研究為一體的前沿課題，是當前國內外學術界和工業界探索的一個多學科強交叉的新的研究領域，涵蓋電磁場、電力電子技術、電力系統、控制技術、物理學、材料學、信息技術等諸多技術領域。該技術通過發射線圈與接收線圈之間的非輻射近場區域完成能量的傳輸與轉換，能夠有效克服電線連接方式存在的各類缺陷，實現電子電器的自由供電，具有重要的應用預期和廣闊的發展前景。

本發明——位置自適應無線充電耦合器，基于無線電能傳輸技術原理，采用矩陣型排布的發射線圈，通過行列掃描的方式確定用于無線充電的最佳工作線圈，實現高效率無線充電，能夠充分發揮無線充電系統的電氣特性，可以廣泛應用于公共用電場合或各種移動類設備無線供電的環境。

背景技術

無線電能傳輸技術大致可分為三種：第一種為感應耦合式電能傳輸，它利用松耦合變壓器原理進行傳能，發射端與接收端一般存在降低回路磁阻的鐵心裝置。第二種為電磁耦合諧振式電能傳輸，通過高品質因數的諧振器上電感與分布式電容發生諧振傳輸能量。第三種為電磁輻射式電能傳輸，在該技術中電能被轉換為微波形式，傳輸距離超過數千米，可實現電能的遠程傳送。其中電磁耦合諧振技術利用非輻射電磁場近場區域完成電能傳輸，一方面較之電磁感應式傳能，在傳輸距離上有了很大的擴展；另一方面相比電磁輻射式傳能，近場區域能量具有非輻射的特點，該技術有較好的安全性，因此目前得到很大的關注和研究。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對當系統開始無線充電時，由于移動類線圈位置的軸向偏移而造成充電效率大幅下降的問題，設計矩陣型排布的發射線圈，通過通斷控制開關對發射線圈進行逐一檢測，最終確定工作效率最佳的發射線圈，實現電能的高效可靠無線傳輸。

本發明所采用的技術方案是：位置自適應無線充電耦合器，包括有無線充電電源(1)將高頻電磁功率經由通斷控制開關(2)及自動跟蹤電路(3)加載到陣列發射線圈(4)上，陣列發射線圈(4)在線圈掃描電路(6)的控制下對每一個發射線圈進行開通和關斷，最終確定接收線圈(5)所正對的四個發射線圈，實現接收線圈(5)位置的自動跟蹤。

所述的通斷控制開關(2)由帶控制信號線的空氣開關組成，整體連接成六行九列的矩陣形式，其中每一行空氣開關控制信號線的左端輸入口連接在一起，并引出六個行掃描口，每一列空氣開關控制信號線的右端輸出口連接在一起，并引出九個列掃描口，空氣開關之間的連接導線采用線徑為0.1mm²、匝數為1000匝且相互絕緣的銅質漆包線，六個行掃描口及九個列掃描口均接入線圈掃描電路(6)。

所述的陣列發射線圈(4)由單個發射線圈組成，每個線圈由線徑為0.1mm²、匝數為1000匝且相互絕緣的銅質漆包線繞制而成，線圈具有平面矩形螺旋漸開型結構，最外層邊長為30cm，整體排布成六行九列矩陣，每一個線圈與對應的通斷控制開關相連。

所述的接收線圈(5)采用線徑為0.1mm²、匝數為1000匝且相互絕緣的銅質漆包線繞制而成，線圈具有平面矩形螺旋漸開型結構，最外層邊長為30cm，線圈平鋪在牌號為PC95的高導磁鐵氧體平板之上；當線圈的四個頂點與陣列發射線圈矩陣中的四個相鄰線圈中心重合時為理論最佳工作位置。

本發明的位置自適應無線充電耦合器，通過線圈掃描電路(6)以行列逐一掃描的方式對陣列發射線圈(4)中的每一個線圈進行開斷通電，由自動跟蹤電路(3)獲取接收線圈(5)上獲得的功率，直至找到接收線圈(5)對應的最佳發射線圈，以獲得高效可靠的無線電能傳輸效果。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構圖；

圖2是通斷控制開關(2)的結構圖；

圖3是陣列發射線圈(4)的結構圖；

圖4是接收線圈(5)最佳工作位置圖。

其中：

(1)：無線充電電源；(2)：通斷控制開關；(3)：自動跟蹤電路；(4)：陣列發射線圈；(5)：接收線圈；(6)：線圈掃描電路。

具體實施方式

下面結合實例和附圖對本發明的位置自適應無線充電耦合器做出詳細說明。

如圖1所示，本發明的位置自適應無線充電耦合器，包括有：無線充電電源(1)，通斷控制開關(2)，自動跟蹤電路(3)，陣列發射線圈(4)，接收線圈(5)，線圈掃描電路(6)。