一种自拾取式动态无线充电系统

本发明属于无线充电，尤其是涉及一种自拾取式动态无线充电系统。

背景技术：

1、动态无线电能传输是解决电动汽车充电耗时、减少电池体积重量、降低成本的有效手段。但无线电能传输的传输性能与原副端相对位置密切相关，在动态无线电能传输中，负载端位置的识别和发射单元的快速准确切换，是保证动态无线电能传输高效稳定工作的重要技术基础。

2、目前对于动态无线电能传输负载端位置的识别主要依托于传感器等硬件装备，发射单元的切换依托于快速切除开关，但在面对不同的路段、车速等，需要实时地调整发射单元的切换间隔、预留时间等，适应性不高。特别是面对较高的车速(高于60km/h)、较大的发射功率(高于30kw)时，对发射端切换开关的要求非常高，需要增加传感器对接收端的位置准确快速识别和自动跟踪，增加了系统的投资成本。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种自拾取式动态无线充电系统，以期解决上述部分技术问题中的至少之一。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种自拾取式动态无线充电系统，包括：

4、发射线圈，所述发射线圈的数量为多个，每个所述发射线圈与发射补偿电路连接组成发射单元，多个发射单元与供电电源并联，

5、所述发射线圈安装于地面上，所述发射线圈将高频交流电转换为交变电磁场能发送；

6、接收线圈，所述接收线圈安装于移动装备上，所述接收线圈与接收补偿电路连接组成接收单元；接收单元与负载电连接，所述接收线圈接收交变电磁场能转换为高频交流电；

7、发射线圈与接收线圈处于正对位置时，发射线圈等效自感参数满足谐振拓扑理想谐振所需电气参数，发射线圈与发射补偿电路处于谐振状态。

8、进一步的，所述供电电源包括源端变换电路、市电电源或直流电源，所述源端变换电路与市电电源或直流电源电连接，所述源端变换电路将市电或直流电转换成高频交流电。

9、进一步的，所述负载包括负载端变换电路、车辆负载，所述负载端变换电路与车辆负载电连接，所述负载端变换电路将接收线圈输出的高频交流电转换为适于负载消耗的电能。

10、进一步的，所述发射线圈与接收线圈的结构相同均包括依次绝缘设置的电感线圈、高磁导率板；

11、所述高磁导率板覆盖电感线圈的正投影。

12、进一步的，所述电感线圈远离高磁导率板的一侧设有前向保护板，所述高磁导率板远离电感线圈的一侧设有后向保护板，所述后向保护板与高磁导率板之间设有屏蔽板；

13、所述前向保护板的形状与后向保护板的形状相匹配，且均能覆盖电感线圈、高磁导率板和屏蔽板的正投影；

14、所述屏蔽板覆盖电感线圈及高磁导率板的正投影；

15、进一步的，所述发射线圈的前向极板临近于接收线圈的前向极板设置，发射线圈的后向极板远离接收线圈的后向极板设置。

16、进一步的，所述发射补偿电路与发射线圈组成谐振电路，拓扑形式包含但不限于串联谐振拓扑、并联谐振拓扑、lcc谐振拓扑，发射线圈的等效自感为谐振拓扑其中的1个电感；

17、接收补偿电路与接收线圈组成谐振电路，拓扑形式包含但不限于串联谐振拓扑、并联谐振拓扑、lcc谐振拓扑，接收线圈的等效自感为谐振拓扑其中的1个电感。

18、进一步的，所述高磁导率板影响发射线圈或接收线圈的等效电气参数：

19、当接收线圈相对发射线圈发生水平移动时，发射线圈和接收线圈的等效自感都会发生变化；

20、当接收线圈与发射线圈处于正对位置时接收线圈与发射线圈的等效自感最大，当接收线圈相对发射线圈的偏移大于一定阈值时，发射线圈和接收线圈等效自感会快速减小；

21、当接收线圈与发射线圈处于正对位置时，接收线圈与发射线圈之间的等效互感最大，当接收线圈相对发射线圈发生偏移时，等效互感会随着偏移距离的增大而不断减小。

22、相对于现有技术，本发明所述的一种自拾取式动态无线充电系统具有以下有益效果：

23、(1)本发明所述的一种自拾取式动态无线充电系统，不需要额外的装置实现负载端位置的准确快速识别和自动跟踪，降低了投资成本；无需切换开关和相应控制算法程序，实现多发射单元的功率自适应调节，保证系统传输性能；在发射单元功率调节过程中，系统总功率变动不大，对系统的冲击小，提升了无线电能传输系统的稳定性。

技术特征：

1.一种自拾取式动态无线充电系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种自拾取式动态无线充电系统，其特征在于：所述供电电源包括源端变换电路(2)、市电电源(1)或直流电源，所述源端变换电路(2)与市电电源(1)或直流电源电连接，所述源端变换电路(2)将市电或直流电转换成高频交流电。

3.根据权利要求1所述的一种自拾取式动态无线充电系统，其特征在于：所述负载包括负载端变换电路(5)、车辆负载(6)，所述负载端变换电路(5)与车辆负载(6)电连接，所述负载端变换电路(5)将接收线圈(41)输出的高频交流电转换为适于负载消耗的电能。

4.根据权利要求1所述的一种自拾取式动态无线充电系统，其特征在于：所述发射线圈(31)与接收线圈(41)的结构相同均包括依次绝缘设置的电感线圈(312)、高磁导率板(313)；

5.根据权利要求4所述的一种自拾取式动态无线充电系统，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的一种自拾取式动态无线充电系统，其特征在于：所述发射线圈(31)的前向极板临近于接收线圈(41)的前向极板设置，发射线圈(31)的后向极板远离接收线圈(41)的后向极板设置。

7.根据权利要求1所述的一种自拾取式动态无线充电系统，其特征在于：发射补偿电路(32)与发射线圈(31)构成谐振电路，发射线圈(31)的等效自感为谐振拓扑其中的1个电感；

8.根据权利要求1所述的一种自拾取式动态无线充电系统，其特征在于：高磁导率板(313)影响发射线圈(31)和接收线圈(41)的等效电气参数：

技术总结
本发明提供了一种自拾取式动态无线充电系统，包括：发射线圈，所述发射线圈将高频交流电转换为交变电磁场能发送；接收线圈，所述接收线圈接收交变电磁场能转换为高频交流电；发射线圈与接收线圈处于正对位置时，发射线圈等效自感参数满足谐振拓扑理想谐振所需电气参数，发射线圈与发射补偿电路处于谐振状态。本发明有益效果：不需要额外的装置实现负载端位置的准确快速识别和自动跟踪，降低了投资成本；无需切换开关和相应控制算法程序，实现多发射端的功率自适应调节，保证系统传输性能；在发射单元功率调节过程中，系统总功率变动不大，对系统的冲击小，提升了无线电能传输系统的稳定性。

技术研发人员：代中余,张献,郭彦杰,程敬涵,陈婷,许飞,陆方洲,范泽伟,张梦莹
受保护的技术使用者：河北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13