[發明專利]一種無線充電耦合機構、無線電能傳輸系統及方法

有效

• 申請號: 202110856139.6
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113629893B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 吳曉銳;肖靜;韓帥;尹立群;龔文蘭;吳寧;陳紹南;陳衛東;盧健斌;阮詩雅;郭敏;郭小璇;孫樂平;趙立夏
• 申請（專利權）人: 廣西電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/40;H02J50/00;H02J7/00
• 代理公司: 南寧東智知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 45117
• 代理人: 黎華艷;裴康明

1.一種無線充電耦合機構，其特征在于：包括能量發射裝置和能量接收裝置；

所述能量發射裝置包括能量發射線圈；所述能量接收裝置包括能量接收線圈；

所述能量發射線圈包括第一線圈組（12）和第二線圈組（13）；所述第一線圈組（12）和第二線圈組（13）分別包括兩個互為軸對稱圖形的線圈；所述第一線圈組（12）的對稱軸為Y軸，所述第二線圈組（13）的對稱軸為X軸；所述第一線圈組（12）和第二線圈組（13）的形狀一樣；

所述第一線圈組（12）產生X水平方向的磁場，所述第二線圈組（13）產生Y水平方向的磁場；

所述能量接收線圈沿X軸方向放置時，所述能量接收線圈與所述第一線圈組（12）相互耦合；所述能量接收線圈沿Y軸方向放置時，所述能量接收線圈與第二線圈組（13）相互耦合；

所述第一線圈組（12）和第二線圈組（13）分別包括兩個互為軸對稱的等腰梯形線圈；四個等腰梯形線圈處于同一平面，并且四個等腰梯形線圈的上底邊靠近坐標原點；

所述能量發射線圈包括發射端補償線圈（14）；

所述四個等腰梯形線圈的上底邊靠近原點，且彼此首尾相連，形成一個未繞制線圈的正方形區域；

所述發射端補償線圈（14）設置在所述正方形區域。

2.根據權利要求1所述的一種無線充電耦合機構，其特征在于：所述四個等腰梯形線圈的參數一致。

3.根據權利要求1所述的一種無線充電耦合機構，其特征在于：所述能量發射裝置還包括磁芯（15）和磁屏蔽器件，所述磁芯和所述磁屏蔽器件均為平面式方形結構，所述磁芯（15）設置在所述磁屏蔽器件和所述能量發射線圈之間。

4.一種無線電能傳輸系統，其特征在于：包括

原邊電能發射電路、副邊電能接收電路；

所述原邊電能發射電路包括順序連接的直流電源、全橋逆變電路、原邊諧振補償網絡、以及如權利要求1至3任一項所述的無線充電耦合機構的所述能量發射線圈；

所述副邊電能接收電路包括順序連接的如權利要求1至3任一項所述的無線充電耦合機構的所述能量接收線圈、副邊諧振補償網絡、整流濾波電路以及負載；

所述能量接收線圈為螺線管型線圈；

所述原邊電能發射電路還包括第一開關和第二開關，所述第一開關和所述第二開關分別與所述第一線圈組（12）、所述第二線圈組（13）連接，所述第一開關和所述第二開關分別用于控制所述第一線圈組（12）的開閉和所述第二線圈組（13）的開閉；

所述能量接收線圈沿X軸方向放置時，所述第一開關打開，所述第二開關關閉，所述能量接收線圈與所述第一線圈組（12）相互耦合；所述能量接收線圈沿Y軸方向放置時，所述第一開關關閉，所述第二開關打開，所述能量接收線圈與所述第二線圈組（13）相互耦合。

5.根據權利要求4所述的一種無線電能傳輸系統，其特征在于：所述第一開關和所述第二開關的驅動信號反相。

6.根據權利要求4所述的一種無線電能傳輸系統，其特征在于：所述第一開關和所述第二開關包括MOSFET管。

7.一種無線電能傳輸方法，其特征在于：應用于如權利要求4至6任一項所述的無線電能傳輸系統，包括以下步驟：

S1：能量接收線圈進入充電區域時，將所述第一開關打開，所述第二開關關閉，獲取第一輸出電壓U_o1；

S2：將所述第一輸出電壓U_o1與預設電壓閾值U_set進行比較；若所述第一輸出電壓U_o1大于等于所述預設電壓閾值U_set，則通過所述第一線圈組（12）向所述能量接收線圈進行無線傳能；

若所述第一輸出電壓U_o1小于所述預設電壓閾值U_set，則將所述第一開關關閉，所述第二開關打開，獲取第二輸出電壓U_o2；

S3：將所述第二輸出電壓U_o2與所述預設電壓閾值U_set進行比較；

若所述第二輸出電壓U_o2大于等于所述預設電壓閾值U_set，則通過所述第二線圈組（13）向所述能量接收線圈進行無線傳能；

若所述第二輸出電壓U_o2小于所述預設電壓閾值U_set，則通知副邊電能接收端調整擺放角度。