[发明专利]用于阵列式无线电能传输系统、3D磁场调控方法及应用

说明书

本发明属于无线电能传输技术领域，公开了用于阵列式无线电能传输系统、3D磁场调控方法及应用。对不同工作模式下阵列发射线圈对应的逆变器的调控实现对应阵列线圈上电流大小与相位的控制，在阵列发射线圈上方形成不同磁场调节空间范围以及磁场强度的磁场；利用形成的磁场，对不同空间层面上不同位置的接收线圈进行充电。阵列发射线圈为单线圈、双线圈、四线圈中一种。本发明可通过阵列式无线电能传输的发射结构，改变其中发射单元上的线圈电流大小以及相位，控制收发线圈间的磁场成型。该方法相比于传统的三维磁场调控方法，其控制相对简单，且其磁场调制的范围较广，可满足多位置多角度多强度的磁场成型与控制。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，尤其涉及一种用于阵列式无线电能传输系统的3D磁场调控方法、3D磁场调控方法的阵列式无线电能传输系统、在电动汽车充电上的应用。

背景技术

目前，现阶段通过两个垂直正交的发射线圈，实现在二维平面上的任意方向上的磁场，实现了磁场的定向发射。相比于传统的双线圈无线电能传输系统，其传输效率提高了20％，传输距离增加了30％。同时还可通过对于发射线圈中电流控制磁场矢量的方法，调整输入磁场矢量的所有角度系数调整磁场大小和方向，进而实现磁场的定向控制。

三维无线电能传输技术由三个空间相互垂直正交的发射线圈组成，提高了接收线圈的空间自由度。通过对于发射线圈控制励磁电流的相位以及幅值的控制，可以实现对于空间内任意位置形成大小和方向可调三维全向磁场。进而有助于实现将磁场集中于目标位置，减小发射线圈间的互耦，且可以增加无线电能传输系统的传输效率与传输距离。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现阶段无线电能传输的应用中，大多数为单发射单接收线圈采用固定的接收线圈位置和方向。而当收发线圈间的垂直距离以及水平对准发生改变时，会导致线圈的漏磁通增加，进而降低传输效率。而为了解决双线圈式无线电能传输系统在空间自由度不高的问题，需要设计并控制收发线圈间的磁场，进而实现不同位置不同角度下目标负载的供电。

(2)现有技术无线电能传输的发射结构中，控制收发线圈间的磁场成型效果差。

(3)现有技术三维磁场调控方法中，控制相对复杂，且其磁场调制的范围较窄，不能满足多位置多角度多强度的磁场成型与控制。造成实用性差。

解决以上问题及缺陷的难度为：控制相对复杂，且其磁场调制的范围较窄，不能满足多位置多角度多强度的磁场成型与控制。造成实用性差。

解决以上问题及缺陷的意义为：有利于实现通过2D平面线圈结构上发射线圈电流大小以及相位的调整，实现对于发射线圈上方3D磁场的调控，进而有利于实现3D空间无线充电。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种用于阵列式无线电能传输系统的3D磁场调控方法、3D磁场调控方法的阵列式无线电能传输系统、在电动汽车充电上的应用。

所述技术方案如下：一种用于阵列式无线电能传输系统的3D磁场调控方法，包括：

对不同工作模式下阵列发射线圈对应的逆变器的调控实现对应阵列线圈上电流大小与相位的控制，在阵列发射线圈上方形成不同磁场调节空间范围以及磁场强度的磁场；利用形成的磁场，对不同空间层面上不同位置的接收线圈进行充电。

在本发明中，对应于不同大小与相位的阵列发射线圈电流会导致阵列发射线圈上方形成的磁场的空间大小与磁场强度不同，通过调整对应阵列线圈上的阵列发射线圈电流大小与相位，实现对于其上方磁场范围以及强度的修正与调控。

在一个实施例中，所述不同工作模式包括单线圈工作模式、双线圈工作模式、以及四线圈工作模式。

在一个实施例中，所述阵列发射线圈为单线圈、双线圈、四线圈中的一种。