[发明专利]基于电感集成式LCC补偿拓扑的无线充电耦合机构

说明书

本发明公开了一种基于电感集成式LCC补偿拓扑的无线充电耦合机构，包括发射端和接收端两个部分，所述发射端包括DD型发射线圈层、发射端铁氧体层、发射端补偿线圈、发射端屏蔽层，以及发射端隔直电容、发射端谐振电容；所述接收端包括DD型接收线圈层、接收端铁氧体层、接收端补偿线圈、接收端屏蔽层，以及接收端隔直电容、接收端谐振电容，所述发射端补偿线圈缠绕在发射端铁氧体上；所述接收端补偿线圈缠绕在接收端铁氧体上。本发明将传统LCC补偿电路的附加谐振电感用补偿线圈替换且与主线圈集成，节省了收发端用于放置附加谐振电感的空间，同时保持了传统LCC拓扑的电路特征以及输出功率不变。

技术领域

本发明涉及无线充电技术，特别涉及一种基于电感集成式LCC补偿拓扑的无线充电耦合机构。

背景技术

在电动汽车无线充电方面，由于磁耦合谐振技术具有较高的能量传输功率和效率、较远的传输距离，以及传输方向要求不严格等优势，已成为主要的充电方式。电动汽车磁耦合谐振式无线充电系统耦合机构中，能量通过收发线圈之间的互感传递，但由于线圈之间的间隙较大，耦合系数通常在0.1至0.3的范围内，这使得系统存在相当大的漏电感。为了解决这个问题，现有技术将线圈设计为双极型DD结构，增加了收发线圈之间的耦合，在类似尺寸下，获得了比圆盘式线圈更好的水平抗偏移性能；同时采用LCC补偿电路，极大地简化了系统控制的复杂性，使得无论负载变化如何，负载电池的充电电流仅取决于系统的输入电压。然而，LCC补偿网络一般设置在由DD型线圈组成的耦合机构外部，而且LCC补偿网络需要额外配置电感，这使得整个系统变得复杂且占用较大空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电感集成式LCC补偿拓扑的无线充电耦合机构，改善了系统复杂且占用空间大的情况。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于电感集成式LCC补偿拓扑的无线充电耦合机构，包括发射端和接收端两个部分，所述发射端包括DD型发射线圈层、发射端铁氧体层、发射端补偿线圈、发射端屏蔽层，以及发射端隔直电容、发射端谐振电容；所述接收端包括DD型接收线圈层、接收端铁氧体层、接收端补偿线圈、接收端屏蔽层，以及接收端隔直电容、接收端谐振电容，所述发射端补偿线圈缠绕在发射端铁氧体上；所述接收端补偿线圈缠绕在接收端铁氧体上。

所述发射端屏蔽层和接收端屏蔽层均采用厚度为2mm-3mm的铝板。

所述发射端铁氧体层包括5根铁氧体条，沿发射线圈长边横向均匀间隙排布。

所述发射端补偿线圈缠绕在发射端一根或者多根铁氧体条上。

发射端的铁氧体条的长度小于发射线圈长边。

所述接收端铁氧体层包括3根铁氧体条，沿接收线圈长边横向均匀间隙排布。

所述接收端补偿线圈缠绕在接收端一根或者多根铁氧体条上。

接收端氧体条的长度小于接收线圈长边。

所述发射端补偿线圈自感L_1a、接收端补偿线圈自感L_2a按照下式设计：

式中，L₁、L_T分别为传统LCC补偿网络的发射端附加谐振电感、发射线圈自感；L₂、L_R分别为传统LCC补偿网络的接收端附加谐振电感、接收线圈自感；k₁、k₂分别为发射端补偿线圈与发射线圈以及接收端补偿线圈与接收线圈之间的耦合系数。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：通过在主线圈铁氧体条上缠绕补偿线圈的方式，将传统LCC补偿电路的附加谐振电感用补偿线圈替换且与主线圈集成，节省了收发端用于放置附加谐振电感的空间，同时保持了传统LCC拓扑的电路特征以及输出功率不变。

附图说明