[发明专利]一种基于正交叠层式磁耦合机构的三传能通道型无线充电系统

说明书

本发明公开了一种基于正交叠层式磁耦合机构的三传能通道型无线充电系统，属于无线充电技术领域。发射端包括：直流电源、全桥逆变器、谐振补偿拓扑和三路发射线圈，直流电源、全桥逆变器、谐振补偿电路和三路发射线圈依次连接；接收端包括：三路接收线圈、谐振补偿拓扑、可控整流电路和系统负载，三路接收线圈、谐振补偿拓扑、可控整流电路和系统负载依次连接，三路发射线圈和三路接收线圈一一对应构成三个传能通道，且三路发射线圈和三路接收线圈均为正交叠层设置。本发明的一种基于正交叠层式磁耦合机构的三传能通道型无线充电系统，以正交叠层式磁耦合机构中三个传能通道作为能量传输载体，并且三个传能通道采用输入串联输出串联模式降低电压应力。

技术领域

本发明涉及基于一种基于正交叠层式磁耦合机构的三传能通道型无线充电系统，属于无线充电技术领域。

背景技术

由于电动车动力电池组的容量受限并且成本较高，为缓解里程焦虑问题，传导式充电机采用多模块串联或者并联方式实现几十千瓦到几百千瓦的输出功率，通过缩短充电时间提升续航里程以及用户体验度。通常而言，较大的输出功率意味着较高的充电电压或者电流，从而要求功率器件具备较高的耐压或耐流性能并且线材具备良好的绝缘性和热稳定性。

现阶段，电动车无线充电标准SAEJ2954的输出功率范围为3.3kW～22kW，远低于具备快速充电功能的传导式充电机。通常而言，单传能通道型无线充电系统在高压大功率运行时存在如下问题：较高的电压应力不仅增加器件的选型难度与成本，而且易于导致线材的绝缘失效和老化；单一能量传输载体降低了系统的故障容错性与功率拓展性。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于正交叠层式磁耦合机构的三传能通道型无线充电系统，以解决现有技术中存在的较高的电压应力不仅增加器件的选型难度与成本，而且易于导致线材的绝缘失效和老化的问题，和单一能量传输载体降低了系统的故障容错性与功率拓展性的问题。

一种基于正交叠层式磁耦合机构的三传能通道型无线充电系统，所述三传能通道型无线充电系统包括发射端和接收端，

其中，所述发射端包括：直流电源、全桥逆变器、发射端谐振补偿拓扑和三路发射线圈，所述直流电源、全桥逆变器、发射端谐振补偿拓扑和三路发射线圈依次连接；

所述接收端包括：三路接收线圈、接收端谐振补偿拓扑、可控整流电路和负载，所述三路接收线圈、接收端谐振补偿拓扑、可控整流电路和系统负载依次连接，

所述三路发射线圈和三路接收线圈一一对应构成三个传能通道，且所述三路发射线圈和三路接收线圈均为正交叠层设置。

进一步的，所述三路发射线圈和三路接收线圈各包括第一DD型线圈、第二DD型线圈和方形线圈，两个方形线圈邻近，所述第一DD型线圈、第二DD型线圈和方形线圈依次交叠，且所述三路发射线圈和三路接收线圈的线圈交叠顺序相反。

进一步的，所述全桥逆变器包括开关管Q₁、开关管Q₂、开关管Q₃、开关管Q₄，二极管D₁、二极管D₂、二极管D₃和二极管D₄，所述二极管D₁和开关管Q₁反并联，所述二极管D₂和开关管Q₂反并联，所述二极管D₃和开关管Q₃反并联，所述二极管D₄和开关管Q₄反并联，开关管Q₁和开关管Q₄串联成一组桥臂，开关管Q₂和开关管Q₃串联成一组桥臂，两组桥臂并联。