[發(fā)明專(zhuān)利]一種可自動(dòng)切換的“一帶多”動(dòng)態(tài)無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010739903.7
• 申請(qǐng)日: 2020-07-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112018900B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘文興;紀(jì)征鴻;林平;徐德鴻
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J50/00
• 分類(lèi)號(hào): H02J50/00;H02J50/12;H02J50/40;H02J50/50
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 萬(wàn)尾甜;韓介梅

本發(fā)明公開(kāi)了一種可自動(dòng)切換的“一帶多”動(dòng)態(tài)無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，該系統(tǒng)中一個(gè)逆變器并聯(lián)有N個(gè)發(fā)射線圈支路，其中N≥3，且所有發(fā)射線圈呈單排放置且同時(shí)與逆變器輸出接通；該方法利用三線圈結(jié)構(gòu)，以及讓相鄰的兩組發(fā)射線圈通入反向電流的方式，經(jīng)過(guò)對(duì)補(bǔ)償電容的設(shè)計(jì)，減小多個(gè)發(fā)射線圈同時(shí)通電時(shí)整體的損耗。采用本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)線充電中同一個(gè)逆變器帶的多個(gè)發(fā)射線圈之間的自動(dòng)切換，不再需要進(jìn)行切換線圈的控制，且整個(gè)系統(tǒng)仍可保持較高的效率，本發(fā)明對(duì)降低動(dòng)態(tài)無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)控制難度、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線電能傳輸技術(shù)，尤其涉及一種可自動(dòng)切換的“一帶多”動(dòng)態(tài)無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

無(wú)線電能傳輸技術(shù)應(yīng)用廣泛，其中電動(dòng)汽車(chē)是一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域。動(dòng)態(tài)無(wú)線電能傳輸是要在道路下鋪設(shè)發(fā)射線圈并且在電動(dòng)汽車(chē)上安裝接收線圈可以讓電動(dòng)汽車(chē)在行駛過(guò)程中從道路上直接獲取電力。這解決了傳統(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)的電池問(wèn)題以及里程焦慮。

目前對(duì)動(dòng)態(tài)無(wú)線充電的研究中在線圈切換問(wèn)題上采取的方式往往是對(duì)相鄰鋪設(shè)的發(fā)射線圈進(jìn)行解耦，然后利用一套控制系統(tǒng)控制各個(gè)發(fā)射線圈之間的切換以實(shí)現(xiàn)向移動(dòng)中的接收線圈傳輸能量的目的。線圈之間切換的控制往往會(huì)使得整個(gè)系統(tǒng)變得復(fù)雜且可能降低其可靠性。而現(xiàn)有的另一些方法可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，但往往使用了更多數(shù)量的電感，提高了成本，此外還存在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、整體效率較低等問(wèn)題。

因此，本發(fā)明提供一種相應(yīng)方法，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)單個(gè)逆變器帶多個(gè)線圈之間的自動(dòng)切換且系統(tǒng)可保持較高效率，以此簡(jiǎn)化控制并且提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種可自動(dòng)切換的“一帶多”動(dòng)態(tài)無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，所述的“一帶多”是指動(dòng)態(tài)無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)中單個(gè)逆變器帶多個(gè)發(fā)射線圈。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種可自動(dòng)切換的“一帶多”動(dòng)態(tài)無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)，所述系統(tǒng)采用三線圈結(jié)構(gòu)，包括發(fā)射器和接收器；所述發(fā)射器包括直流電源、逆變器、N個(gè)發(fā)射線圈支路、N個(gè)中繼線圈閉合回路，其中N≥3。逆變器輸入端連接直流電源，輸出端并聯(lián)N個(gè)發(fā)射線圈支路。所述發(fā)射線圈支路由發(fā)射線圈與發(fā)射線圈補(bǔ)償電容串聯(lián)構(gòu)成；所述中繼線圈閉合回路由中繼線圈與中繼線圈補(bǔ)償電容串聯(lián)構(gòu)成。所述的所有發(fā)射線圈單排放置，緊密排列，且相鄰兩組發(fā)射線圈通入電流的方向相反，所述發(fā)射線圈與其對(duì)應(yīng)的中繼線圈處于同一平面上且同軸對(duì)稱(chēng)。此外，所有中繼線圈補(bǔ)償電容的容值相等，對(duì)于發(fā)射線圈而言，位于首尾的兩個(gè)發(fā)射線圈的補(bǔ)償電容容值相等，其余所有發(fā)射線圈的補(bǔ)償電容容值相等；

所述接收器包括接收線圈、接收線圈補(bǔ)償電容、整流器、濾波電容以及電池負(fù)載。接收線圈串聯(lián)補(bǔ)償電容后接入整流器的輸入端，而整流器的輸出端經(jīng)過(guò)濾波電容連接電池負(fù)載。

對(duì)所述各補(bǔ)償電容進(jìn)行配置后，系統(tǒng)可以滿足當(dāng)接收器移動(dòng)至與某一發(fā)射線圈正對(duì)時(shí)，該發(fā)射線圈正常工作，其他發(fā)射線圈所在支路電流很小，只消耗極少的有功功率，基本不工作，即實(shí)現(xiàn)同一逆變器并聯(lián)的多組線圈之間的自動(dòng)切換。

所述的補(bǔ)償電容配置方法如下：

所述的N個(gè)發(fā)射線圈編號(hào)分別為1、3、…、2N-1，其電感值分別為L(zhǎng)₁、L₃、…、L_2N-1，對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電容分別為C₁、C₃、…、C_2N-1；N個(gè)中繼線圈編號(hào)分別為2、4、…、2N，其電感值分別為L(zhǎng)₂、L₄、…、L_2N，對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電容分別為C₂、C₄、…、C_2N；接收線圈S的電感為L(zhǎng)_S，接收線圈補(bǔ)償電容為C_S。

所述接收線圈補(bǔ)償電容C_S由下式確定：