[发明专利]可自主切换恒流/恒压输出模式的无线充电系统

说明书

本发明提供了一种可自主切换恒流/恒压输出模式的无线充电系统，所述直流电压源连接所述感应式电能传输变换器和所述辅助回路，所述感应式电能传输变换器连接所述电池负载；所述感应式电能传输变换器包括初级侧补偿线圈L_f1和次级侧补偿线圈L_f2；所述辅助回路包括辅助线圈L_a；所述初级侧补偿线圈L_f1、所述次级侧补偿线圈L_f2以及所述辅助线圈L_a均为双极性线圈，所述双极性线圈包括四个相同的方形线圈，四个所述方形线圈呈田字格式排列。本发明实现无线充电系统恒流和恒压输出模式的自主切换，同时降低系统对位置偏移的敏感度，提高系统的抗偏移能力，以保证输出的稳定性。

技术领域

本发明涉及大功率无线充电技术领域，具体地，涉及一种可自主切换恒流/恒压输出模式的无线充电系统，尤其是一种具有高抗偏移性能的可自主切换恒流/恒压输 出模式的无线充电系统。

背景技术

面对能源危机，较之传统的有限充电技术，无线充电技术具有独特的优点，如 便利性、安全性和环境友好等，具有广阔的应用范围和发展前景。其中，在无线充 电系统中，初级侧线圈和次级侧线圈之间的耦合是能量传输的重要路径，影响其传 输效率的是初级侧线圈和次级侧线圈之间的相对位置，而实际中，由于定位误差， 无线充电的初级侧和次级侧线圈通常不能完全对准，这会导致初级侧线圈和次级侧 线圈之间的耦合系数下降，从而降低系统的充电效率，甚至产生严重的安全事故。 因此，实际中有必要提高系统的抗偏移性，使系统在偏移发生时仍然具有相对稳定 的输出。

提高系统抗偏移性能的主要方法如下：1、通过额外的机械机构实现线圈的对 准；2、通过控制装置实现偏移发生时输出的稳定；3、采用多个线圈，利用线圈之 间的互感关系等效替代耦合电感，实现一定偏移范围内，等效互感不变，以实现输 出的稳定。

公开号为CN112556637B的专利文献公开了一种基于电子罗盘的无线充电线圈 角度偏移定位系统及方法，其中，在发射线圈和接收线圈上下完全对齐后，分别在 发射线圈的下部中心与接收线圈的上部同向安装一电子罗盘，当线圈发生角度偏移 时，发射线圈与接收线圈的电子罗盘分别测量各自的地磁分量信息；通过滤波和运 放电路进行信号处理后，通过DSP控制器采集并解算上下两个线圈所处的地磁航向 角；将两个地磁航向角相减就是两线圈之间的角度偏移值。该专利文献采用的是通 过额外的机械机构实现线圈的对准，但是该专利文献额外的定位装置增加了制造成 本和维护成本，且无法同时实现恒流和恒压输出的切换。

公开号为CN113300441B的专利文献公开了一种防止输出电流反复调节的无线 充电降额控制方法、装置及系统，包括以下步骤：连通发射端电路，发射端进入工 作状态，检测接收端电路工作状态；监测Buck模块的输入电压值；判断Buck模块 的输入电压值是否在第一电压阈值V1以上到第二电压阈值V2以下之间反复循环； 当Buck模块的输入电压值在第一电压阈值V1以上到第二电压阈值V2以下之间反 复循环时，控制BUCK模块的输出电流稳定在降额电流I3。该专利文献采用的是通 过控制装置实现偏移发生时输出的稳定，但是该专利文献额外的控制装置会导致额 外的功率损耗，模块之间的通信降低了系统的灵活性和可靠性，且无法同时实现恒 流和恒压输出的切换。

公开号为CN112953024A的专利文献公开了一种抗偏移磁耦合机构及其设计方法、电动汽车无线充电系统，所述抗偏移磁耦合机构，用于电动汽车无线充电，包 括：原边磁能发射机构；所述原边磁能发射机构包括：原边线圈；所述原边线圈包 括：原边主线圈和原边抵消线圈；其中，所述原边主线圈和所述原边抵消线圈反向 串联，所述原边主线圈和所述原边抵消线圈均为圆形线圈，所述原边主线圈和所述 原边抵消线圈设置于同一平面且共圆心。该专利文献采用的是采用多个线圈，利用 线圈之间的互感关系等效替代耦合电感，但是该专利文献的初级传输线圈的反串联 导致等效互感减小，相同的等效互感下，所需要的线圈电感值相比其他更大，占用 更多体积，且系统性能受偏移影响大。