[发明专利]无线充电线圈组件及使用该组件的电能传输系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术领域，特别是涉及一种无线充电线圈组件及使用该组件的电能传输系统。

背景技术

近年来，随着电力电子技术的不断发展，无线充电系统的效率和功率不断提高，应用范围不断扩大。无线充电，目前主要的一个应用是电动汽车领域。由于电池技术瓶颈，相比较于内燃机汽车，电动汽车存在续航时间短、成本高昂等短期内无法解决的问题。利用无线充电技术可以避开电池的技术问题。通过在地下铺设发射线圈，电动汽车底盘固定接收线圈，电动汽车在停车场或者在道路上行驶时便可以实现充电。

无线电能传输目前采用的主流方法是将能量通过一对耦合的线圈进行传输。目前常见的线圈结构有圆形线圈、矩形线圈、螺线管型线圈等等。普通结构的线圈漏感较大、耦合系数较低，因而传输效率较低。普通结构的线圈发射端和接收端一般只有一个线圈，如果相应的电路拓扑结构有两个电感或多个电感的话，需要额外制作电感，增加了系统的复杂性。此外，由于电动汽车在充电的过程中，汽车底盘上的接收线圈与铺在地下的发射线圈不容易对齐，容易发生偏移。这种情况下普通结构的线圈传输效率会进一步降低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明目的在于提供一种在增大两侧线圈耦合系数的同时，可以适用于多电感的电路拓扑中，提高线圈的集成度，应用于电动汽车无线充电时，能够更好的适应两侧线圈发生偏移的情况，从而可以提高传输效率的无线充电线圈组件及使用该组件的电能传输系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种无线充电线圈组件，包括：第一无线充电圈单元及第二无线充电圈单元；其中所述第一无线充电圈单元包括初级侧主线圈和初级侧副线圈，所述初级侧副线圈与所述初级侧主线圈串联；所述第二无线充电圈单元包括次级侧主线圈和次级侧副线圈，所述次级侧副线圈与所述次级侧主线圈串联；所述第一无线充电圈单元与所述第二无线充电圈单元对称设置。

优选地，所述初级侧主线圈、所述初级侧副线圈、所述次级侧主线圈及所述次级侧副线圈为双矩形结构。

优选地，所述初级侧主线圈及所述次级侧主线圈的左右两个矩形线圈按照形串联。

优选地，所述初级侧副线圈和所述次级侧副线圈的左右两个矩形线圈按照形串联。

优选地，所述初级侧副线圈位于所述初级侧主线圈的正中央，所述初级侧副线圈的侧边分别与所述初级侧主线圈的侧边平行。

优选地，所述次级侧副线圈位于所述次级侧主线圈的正中央，所述次级侧副线圈的侧边分别与所述次级侧主线圈的侧边平行。

一种电能传输系统，包括原边电路及副边电路；所述原边电路包括直流电源、直流到交流变换器、初级侧副线圈、初级侧补偿电容及初级侧主线圈；所述副边电路包括次级侧主线圈、次级侧补偿电容、次级侧副线圈、整流滤波装置及负载。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：初级侧主线圈和次级侧主线圈采用了按照形串联的双矩形结构。由于双矩形结构的线圈磁场耦合程度较大，因而耦合系数较大，有效提高了线圈的传输效率。初级侧副线圈和次级侧副线圈采用了按照形串联的双矩形结构。采用这样的排布方式，可以消除主线圈和副线圈之间的互感，而且初级侧副线圈和次级侧副线圈由于距离较远，它们之间的互感可以忽略不计，使得该线圈在多电感谐振电路中使用时在提高线圈集成度的情况下主电感和副电感之间不会相互产生影响。此外，本发明能够更好地适应汽车在充电过程中发生偏移的情况。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明无线充电线圈组件结构示意图；

图2为本发明电能传输系统原理框图；

图3为本发明无线充电线圈组件初级侧主线圈中电流流向示意图；

图4为本发明无线充电线圈组件初级侧副线圈中电流流向示意图。

图中：

1-直流电源2-直流到交流变换器3-初级侧副线圈

4-初级侧补偿电容5-初级侧主线圈6-次级侧主线圈

7-次级侧补偿电容8-次级侧副线圈9-整流滤波装置

10-负载

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。