[發(fā)明專利]一種基于多線圈解耦集成的緊湊型無(wú)線充電系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011380924.0
• 申請(qǐng)日: 2020-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112564309B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伍敏;呂雙慶;趙晨旭;楊旭;陳文潔;王來(lái)利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J50/12
• 分類號(hào): H02J50/12;H02J50/40;H02J7/00;B60L53/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于多線圈解耦集成的緊湊型無(wú)線充電系統(tǒng)，包括高頻逆變器電路、諧振網(wǎng)絡(luò)以及整流器電路；高頻逆變器電路，將逆變器輸入側(cè)的直流電壓轉(zhuǎn)為高頻交流電壓，用于激勵(lì)諧振網(wǎng)絡(luò)；諧振網(wǎng)絡(luò)，受高頻交流電壓激勵(lì)后，線圈產(chǎn)生高頻交流電流，激發(fā)高頻電磁場(chǎng)，使得副邊線圈感應(yīng)出高頻電壓，從而實(shí)現(xiàn)能量從原邊傳遞到副邊；整流器電路，將諧振網(wǎng)絡(luò)輸出的高頻交流電壓，經(jīng)全橋整流后再經(jīng)過(guò)濾波電容得到直流電壓用于后級(jí)負(fù)載供電。在本發(fā)明中，無(wú)線充電系統(tǒng)中同一側(cè)的所有線圈均解耦集成，同一側(cè)線圈共用磁芯，且所有線圈中僅主線圈間相互耦合，其它線圈相互解耦，不相干擾，從而減小無(wú)線充電系統(tǒng)的體積，并且節(jié)約磁芯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)線充電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多線圈解耦集成的緊湊型無(wú)線充電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著電動(dòng)汽車(chē)逐漸普及，電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)線充電成為一種非常具有優(yōu)勢(shì)的充電方式，相較于傳統(tǒng)的有線充電方式，具有使用靈活方便、少維護(hù)、可適應(yīng)惡劣環(huán)境、易于實(shí)現(xiàn)無(wú)人自動(dòng)供電和移動(dòng)式供電的優(yōu)點(diǎn)。目前，諸如城市公交，電動(dòng)機(jī)車(chē)等應(yīng)用場(chǎng)合都要求實(shí)現(xiàn)快充的功能。因此為了實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電系統(tǒng)的大功率傳輸，通常采用逆變器級(jí)聯(lián)，同時(shí)采用多線圈傳輸從而增強(qiáng)功率的傳輸能力。然而采用多線圈傳輸能量，會(huì)增加裝置占用的空間，尤其是在常用的LCC或者LCL補(bǔ)償拓?fù)渲校a(bǔ)償線圈會(huì)進(jìn)一步加大裝置占用的空間。因此需要對(duì)系統(tǒng)中的線圈集成以減小充電系統(tǒng)的體積。現(xiàn)有的線圈集成方法，主要分為兩種：1，線圈直接集成，線圈之間相互耦合。2，采用合適的線圈結(jié)構(gòu)與組合方式，實(shí)現(xiàn)僅用于傳輸功率的線圈相互耦合，其余線圈相互不耦合。第一種集成方式，由于多個(gè)線圈間的相互耦合，大大增加電路分析的難度，同時(shí)由于線圈間的相互影響，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)諧振頻率發(fā)生變化，從而丟失諧振拓?fù)湓械暮銐夯蚝懔鞯膬?yōu)良特性，同時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)無(wú)功增加，所以往往采用第二種線圈集成方式。但是采用第二種線圈集成的方式，現(xiàn)有方法只能實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)雙側(cè)LCC補(bǔ)償諧振網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中同一側(cè)補(bǔ)償線圈與主線圈解耦集成。其中同一側(cè)只有一個(gè)補(bǔ)償線圈和一個(gè)主線圈。當(dāng)前沒(méi)有一種方法可以實(shí)現(xiàn)兩并聯(lián)的雙側(cè)LCC諧振網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中同一側(cè)補(bǔ)償線圈與主線圈的解耦集成，同一側(cè)有兩個(gè)補(bǔ)償線圈和兩個(gè)主線圈。

綜上所述，在大功率無(wú)線充電系統(tǒng)中，比如并聯(lián)型雙側(cè)LCC補(bǔ)償拓?fù)涞南到y(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)僅對(duì)應(yīng)的主線圈間相互耦合，其余線圈都相互解耦集成，是非常有意義的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于多線圈解耦集成的緊湊型無(wú)線充電系統(tǒng)。該系統(tǒng)中原副邊變換器并聯(lián)，每個(gè)高頻逆變器驅(qū)動(dòng)一個(gè)雙側(cè)LCC補(bǔ)償?shù)闹C振網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)洹１景l(fā)明中提出了一種線圈集成方法，將同一側(cè)的四個(gè)線圈全部集成在一起，共用磁芯，實(shí)現(xiàn)同一側(cè)線圈間全部相互解耦，同時(shí)兩側(cè)補(bǔ)償線圈間解耦，以及副邊主線圈與原邊補(bǔ)償線圈和原邊主線圈與副邊補(bǔ)償線圈間相互解耦。這樣的線圈集成方法既節(jié)約裝置占用的空間，并且節(jié)約磁芯，同時(shí)不影響LCC補(bǔ)償拓?fù)湓泻懔鞯墓ぷ魈匦浴?/p>

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種基于多線圈解耦集成的緊湊型無(wú)線充電系統(tǒng)，包括高頻逆變器電路、諧振網(wǎng)絡(luò)以及整流器電路；

高頻逆變器電路，將逆變器輸入側(cè)的直流電壓轉(zhuǎn)為高頻交流電壓，用于激勵(lì)諧振網(wǎng)絡(luò)；

諧振網(wǎng)絡(luò)，受高頻交流電壓激勵(lì)后，線圈產(chǎn)生高頻交流電流，激發(fā)高頻電磁場(chǎng)，使得副邊線圈感應(yīng)出高頻電壓，從而實(shí)現(xiàn)能量從原邊傳遞到副邊；

整流器電路，將諧振網(wǎng)絡(luò)輸出的高頻交流電壓，經(jīng)全橋整流后再經(jīng)過(guò)濾波電容得到直流電壓用于后級(jí)負(fù)載供電。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，高頻逆變器電路由兩個(gè)并聯(lián)逆變器組成，逆變器采用的為全橋型逆變器，每個(gè)逆變器由四個(gè)功率管組成。