[發明專利]無線電能傳輸的電磁屏蔽裝置及方法、無線電能傳輸系統

在審

• 申請號: 201710385014.3
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN108964296A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 梅營;蔡驪;李巖;羅雪肖
• 申請（專利權）人: 樂金電子研發中心（上海）有限公司
• 主分類號: H02J50/70
• 分類號: H02J50/70
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王天堯;賈磊

本發明實施例提供了一種無線電能傳輸的電磁屏蔽裝置及方法、無線電能傳輸系統，其中，該裝置包括：多個屏蔽線圈，多個所述屏蔽線圈分布在無線電能傳輸系統的發射線圈和/或接收線圈四周，每個所述屏蔽線圈的磁場方向與所述發射線圈和所述接收線圈的輻射磁場方向相反，用于抵消所述發射線圈和所述接收線圈的輻射磁場。該方案無論是發射線圈和接收線圈對齊情況下的漏磁場產生的輻射磁場，還是發射線圈和接收線圈不對齊情況下的漏磁場產生的嚴重的磁場輻射，都可以通過設置在發射線圈和/或接收線圈四周的多個屏蔽線圈來抵消掉，不會增大發射裝置與接收裝置的厚度，同時，有助于改善使用者的用戶體驗。

技術領域

本發明涉及新能源技術領域，特別涉及一種無線電能傳輸的電磁屏蔽裝置及方法、無線電能傳輸系統。

背景技術

隨著節能減排政策的落實，新能源汽車市場，特別是電動汽車或者混合動力汽車得以快速發展。相應地，市場對充電設備的需求也與日俱增。無線充電由于其自動化、無需人工操作、不受惡劣天氣影響等優勢，在電動汽車充電領域具有廣闊的應用前景。目前無線充電已經在小功率領域得到了應用，如手機、平板電腦等。但由于電動汽車對充電功率要求較高(例如，3.3kW以上)，大功率無線充電所產生的電磁輻射成為使用者的主要安全隱患和顧慮，也使得無線充電設備制造商難以獲得相關部門的安規許可，最終難以在市場上推廣應用。

目前，無線電能傳輸主要包括充電電源裝置、發射裝置、接收裝置、位置檢測與控制裝置、機械結構以及功率傳輸線。能量傳輸主要依靠發射裝置與接收裝置之間的電磁耦合，但是，這種電磁耦合強度一般比較低(耦合系數多小于0.5)，有大量電磁能輻射在發射裝置與接收裝置周圍的空間。

為了減小發射裝置與接收裝置因為電能傳輸造成的電磁輻射，現有技術中主流的做法有以下三種：

1、采用特別形狀的磁芯，來優化磁場路徑，增加耦合，減少漏磁和空間電磁輻射；

2、增加金屬屏蔽層，通過金屬屏蔽層的感應渦流場來抵消電磁輻射；

3、限制傳輸功率來限制電磁輻射，使其低于法規要求的水平，簡言之，輻射大就降額運行。

在上述現有技術中，無論是加金屬屏蔽層還是使用特殊形狀的磁芯，都屬于被動措施，其存在以下問題：

1、都不能改善在發射裝置與接收裝置不對齊情況下的電磁輻射問題，因為在不對齊情況下，總是有一側的電磁泄露比較嚴重，而被動措施無法針對性的消除相對惡劣一側的電磁輻射問題；

2、采用特殊形狀的磁芯將會增大發射裝置與接收裝置的厚度，也使得發射裝置與接收裝置可允許的間隙變大，不利于電動汽車的大氣隙無線電能傳輸要求。

如果采用上述第3種電磁輻射限制方法，則需要通過安裝磁通傳感器來檢測輻射強度，毫無疑問會增加成本；另外，降額運行，則會以犧牲充電速度為代價，嚴重影響使用者的用戶體驗。

發明內容

本發明實施例提供了一種無線電能傳輸的電磁屏蔽裝置，以解決現有技術中在消除電磁輻射時會增大發射裝置與接收裝置的厚度、犧牲充電速度導致影響使用者的用戶體驗以及在發射裝置與接收裝置不對齊情況下無法有效消除電磁輻射的技術問題。該裝置包括：多個屏蔽線圈，多個所述屏蔽線圈分布在無線電能傳輸系統的發射線圈和/或接收線圈四周，每個所述屏蔽線圈的磁場方向與所述發射線圈和所述接收線圈的輻射磁場方向相反，用于抵消所述發射線圈和所述接收線圈的輻射磁場。

在一個實施例中，還包括：供電驅動設備，與每個所述屏蔽線圈連接，用于在有屏蔽線圈感應到輻射磁場且感應磁場大于預設值時，為感應到輻射磁場的屏蔽線圈供電，并根據所述感應磁場的方向和強度控制該屏蔽線圈的電流方向和電流強度，抵消所述感應磁場。

在一個實施例中，每個所述屏蔽線圈包括第一線圈部和第二線圈部，所述第一線圈部水平放置，所述第二線圈部與水平面形成預設夾角，所述屏蔽線圈的磁場方向向著所述發射線圈或所述接收線圈集中。