[發明專利]一種恒流恒壓切換輸出的無線電能傳輸系統

在審

• 申請號: 201910048742.4
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109768627A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 李紹輝
• 申請（專利權）人: 易事特集團股份有限公司
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H02J7/02;H01F38/14;H02M3/22
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;唐京橋

本發明公開了一種恒流恒壓切換輸出的無線電能傳輸系統，由發送電路和接收電路組成，可在接收電路設立恒流恒壓切換電路一實現，恒流恒壓切換電路一包括次級并聯補償電容和與次級并聯補償電容串聯的切換開關一，且切換開關一的控制端與控制器一相連；也可在接收電路設立恒流恒壓切換電路二實現，恒流恒壓切換電路二包括次級串聯補償電容和與次級串聯補償電容并聯的切換開關二，且切換開關二的控制端與控制器二相連。本發明提供的技術方案，既能輸出恒定電流也能輸出恒定電壓，系統工作在一個頻率點下，不會出現頻率分叉現象，系統工作穩定，且其控制方便、結構簡單可靠、制造成本低。

技術領域

本發明實施例涉及無線電能傳輸技術領域，尤其涉及一種恒流恒壓切換輸出的無線電能傳輸系統。

背景技術

感應式無線電能傳輸技術是一種利用磁場等軟介質實現非接觸電能傳輸的新型供電技術，其以供電靈活、安全、穩定性高及環境親和力強等優點廣泛運用于醫療、消費電子產品、水下供電、電動車充電和軌道交通等領域。其中，運用感應式無線電能傳輸技術對電池進行無線充電，避免了傳統插拔系統存在的接觸火花和插頭老化等弊端，發展前途巨大。

為了實現電池安全充電，延長電池的使用壽命和充放電次數，通常主要包括恒流和恒壓兩個充電階段。即在充電初期采用恒流模式，電池電壓迅速增加；當電池電壓達到充電設定電壓時，采用恒壓模式充電，充電電流逐漸減小直至達到充電截止電流，充電完成。也即對電池進行充電的感應式無線充電系統應能提供恒定的電流和電壓。

現有的無線充電系統的主要構成及工作過程為：工頻交流電經過整流成為直流，經過逆變器后直流電逆變成高頻交流電，高頻交變電流注入初級線圈，產生高頻交變磁場；次級線圈在初級線圈產生的高頻磁場中感應出感應電動勢，該感應電動勢通過高頻整流后向負載提供電能。由于負載(電池)的等效阻抗是變動的，所以在一定輸入電壓下系統難以輸出負載所需的恒定電流或電壓。

為解決該問題，通常的方法有兩種：

一、在電路系統中引入閉環負反饋控制，如在逆變器前加入控制器調節輸入電壓或者采用移相控制，或者在次級線圈整流后加入DC-DC變換器；其缺陷是，增加了控制成本和復雜性，降低系統穩定性。

二、采用變頻控制，系統工作在兩個不同頻率點實現恒流和恒壓輸出，但是該方法會出現頻率分叉現象，造成系統工作不穩定。

發明內容

本發明提供一種恒流恒壓切換輸出的無線電能傳輸系統，以解決現有技術的不足。

為實現上述目的，本發明提供以下的技術方案：

本發明提供的第一種技術方案為：一種恒流恒壓切換輸出的無線電能傳輸系統，由發送電路和接收電路組成，所述發送電路包括依次連接的直流電源(E)、高頻逆變器(H)和初級線圈(L_P)，所述接收電路包括依次連接的次級線圈(L_S)、次級恒壓補償電容(C_{S_CV})、次級補償電容(C_f)、次級補償電感(L_f)、整流濾波電路(D)和電池負載(Z)，其特征在于，所述次級恒壓補償電容(C_{S_CV})兩端并聯有恒流恒壓切換電路一(Q₁)；

所述恒流恒壓切換電路一(Q₁)包括次級并聯補償電容(C_L)和與所述次級并聯補償電容(C_L)串聯的切換開關一(S₁)，且所述切換開關一(S₁)的控制端與控制器一(K₁)相連。

進一步地，所述系統中，所述次級恒壓補償電容(C_{S_CV})的電容值由如下公式確定：