[发明专利]无线电能传输的电磁屏蔽装置及方法、无线电能传输系统

说明书

本发明实施例提供了一种无线电能传输的电磁屏蔽装置及方法、无线电能传输系统，其中，该装置包括：多个屏蔽线圈，多个所述屏蔽线圈分布在无线电能传输系统的发射线圈和/或接收线圈四周，每个所述屏蔽线圈的磁场方向与所述发射线圈和所述接收线圈的辐射磁场方向相反，用于抵消所述发射线圈和所述接收线圈的辐射磁场。该方案无论是发射线圈和接收线圈对齐情况下的漏磁场产生的辐射磁场，还是发射线圈和接收线圈不对齐情况下的漏磁场产生的严重的磁场辐射，都可以通过设置在发射线圈和/或接收线圈四周的多个屏蔽线圈来抵消掉，不会增大发射装置与接收装置的厚度，同时，有助于改善使用者的用户体验。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，特别涉及一种无线电能传输的电磁屏蔽装置及方法、无线电能传输系统。

背景技术

随着节能减排政策的落实，新能源汽车市场，特别是电动汽车或者混合动力汽车得以快速发展。相应地，市场对充电设备的需求也与日俱增。无线充电由于其自动化、无需人工操作、不受恶劣天气影响等优势，在电动汽车充电领域具有广阔的应用前景。目前无线充电已经在小功率领域得到了应用，如手机、平板电脑等。但由于电动汽车对充电功率要求较高(例如，3.3kW以上)，大功率无线充电所产生的电磁辐射成为使用者的主要安全隐患和顾虑，也使得无线充电设备制造商难以获得相关部门的安规许可，最终难以在市场上推广应用。

目前，无线电能传输主要包括充电电源装置、发射装置、接收装置、位置检测与控制装置、机械结构以及功率传输线。能量传输主要依靠发射装置与接收装置之间的电磁耦合，但是，这种电磁耦合强度一般比较低(耦合系数多小于0.5)，有大量电磁能辐射在发射装置与接收装置周围的空间。

为了减小发射装置与接收装置因为电能传输造成的电磁辐射，现有技术中主流的做法有以下三种：

1、采用特别形状的磁芯，来优化磁场路径，增加耦合，减少漏磁和空间电磁辐射；

2、增加金属屏蔽层，通过金属屏蔽层的感应涡流场来抵消电磁辐射；

3、限制传输功率来限制电磁辐射，使其低于法规要求的水平，简言之，辐射大就降额运行。

在上述现有技术中，无论是加金属屏蔽层还是使用特殊形状的磁芯，都属于被动措施，其存在以下问题：

1、都不能改善在发射装置与接收装置不对齐情况下的电磁辐射问题，因为在不对齐情况下，总是有一侧的电磁泄露比较严重，而被动措施无法针对性的消除相对恶劣一侧的电磁辐射问题；

2、采用特殊形状的磁芯将会增大发射装置与接收装置的厚度，也使得发射装置与接收装置可允许的间隙变大，不利于电动汽车的大气隙无线电能传输要求。

如果采用上述第3种电磁辐射限制方法，则需要通过安装磁通传感器来检测辐射强度，毫无疑问会增加成本；另外，降额运行，则会以牺牲充电速度为代价，严重影响使用者的用户体验。

发明内容

本发明实施例提供了一种无线电能传输的电磁屏蔽装置，以解决现有技术中在消除电磁辐射时会增大发射装置与接收装置的厚度、牺牲充电速度导致影响使用者的用户体验以及在发射装置与接收装置不对齐情况下无法有效消除电磁辐射的技术问题。该装置包括：多个屏蔽线圈，多个所述屏蔽线圈分布在无线电能传输系统的发射线圈和/或接收线圈四周，每个所述屏蔽线圈的磁场方向与所述发射线圈和所述接收线圈的辐射磁场方向相反，用于抵消所述发射线圈和所述接收线圈的辐射磁场。

在一个实施例中，还包括：供电驱动设备，与每个所述屏蔽线圈连接，用于在有屏蔽线圈感应到辐射磁场且感应磁场大于预设值时，为感应到辐射磁场的屏蔽线圈供电，并根据所述感应磁场的方向和强度控制该屏蔽线圈的电流方向和电流强度，抵消所述感应磁场。

在一个实施例中，每个所述屏蔽线圈包括第一线圈部和第二线圈部，所述第一线圈部水平放置，所述第二线圈部与水平面形成预设夹角，所述屏蔽线圈的磁场方向向着所述发射线圈或所述接收线圈集中。