CN207283274U - 一种动态多级的无线充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动态多级的无线充电系统，包括：发射端和接收端，发射端包括：无线充电装置，以及和无线充电装置相连的感应电路；接收端包括：控制器，与其相连的电能接收电路、驱动装置。具有以下有益效果：通过感应电路中方形线圈和电能接收电路的配合，容许较大的侧向位移并具有较高的耦合系数，进而无需通过手动方法重新调整充电所需电路的参数，使该参数一直保持在一个最佳状态，充电效率保持恒定；通过发射端中的多个导轨线圈与方形线圈的配合，实现导轨分段供电模式，进而使导轨线圈的自感较小，系统整体稳定性较高；通过电能调整电路的电路组的并联，大大降低单路的功率要求。

Description

一种动态多级的无线充电系统

技术领域

本实用新型涉及无线充电领域，具体涉及一种动态多级的无线充电系统。

背景技术

为了实现能源的可持续发展，人类实用新型了新能源汽车；然后又为了解决新能源汽车高效、便捷的续航能力问题，人类更是绞尽脑汁，实用新型了燃料电池、太阳能充电、充电桩、换电站等，通过上述设备为新能源汽车提供电能。

然而，目前市面上的大部分电动汽车普遍存在续航的问题，而电动汽车充电站的数量远远不如加油站的数量多，如果电动汽车在到达充电站之前就将电力耗尽，车辆就将陷入非常尴尬的境地。在现有技术中，为了解决这样的问题，研发人员门对于电动汽车的未来更富狂想：将来再也看不到加油站、充电站，无线充电道路全面覆盖，汽车无需加油，也不用停车充电，在道路上边奔跑边充电，可无休止的开下去。提出了无线充电公路这个概念，使得电动汽车可以边行驶边充电。

现有技术的不足之处在于，能量传输效率与充电传输距离直接相关，最佳充电参数取决于充电传输距离，若因为需要充电的物体移动而导致充电距离发生变化，充电所需电路的参数就得通过手动方法重新调整，这大大增加了电路的复杂性以及相应的高额成本。

因而，急需研究出一种使传输系统在传输距离不断变化的情况下，可以自动调整到传输能量所需的最佳状态，充电效率保持恒定的系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种动态多级的无线充电系统，以解决上述不足之处。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供了一种动态多级的无线充电系统，包括：发射端和接收端，

所述发射端包括：无线充电装置，以及和所述无线充电装置相连的感应电路，

通过所述感应电路为所述无线充电装置提供电能；

所述接收端包括：控制器，与其相连的电能接收电路、驱动装置，

通过所述电能接收电路接收所述无线充电装置转换并发出的无线电能，并传输至控制器控制所述驱动装置动作。

上述无线充电系统，所述无线充电装置包括：无线充电电路，和与所述无线充电电路相连并位于其底部的磁芯。

上述无线充电系统，所述感应电路包括：导轨线圈，与所述导轨线圈相连的谐振补偿电路和换流器，所述导轨线圈环绕所述无线充电装置中的磁芯分布。

上述无线充电系统，所述无线充电装置为多个，所述导轨线圈交叉环绕多个所述无线充电装置中的磁芯分布。

上述无线充电系统，所述接收端还包括：与所述控制器和驱动装置相连的电能调整电路，所述电能调整电路，用以调节接收到的无线电能的电压大小。

上述无线充电系统，所述电能调整电路包括：多个相互并联的电路组，和一个与多个所述电路组连接的电池组。

上述无线充电系统，所述电路组包括：电能提取线圈，与所述电能提取线圈相连的整流器以及与所述整流器相连的脉宽调制器，所述脉宽调制器与所述电池组连接。

上述无线充电系统，所述发射端还包括：供电电网，与所述供电电网连接的初级电能调整电路、控制电路。

上述无线充电系统，所述驱动装置为电动机，所述电能接收电路为方形线圈。

上述无线充电系统，所述发射端为用以行驶车辆的无线充电公路，所述接收端为用以在所述无线充电公路上行驶，并且在其上进行充电的无线充电电动车。

上述技术方案中，本实用新型实施例提供的一种动态多级的无线充电系统，包括：发射端和接收端，所述发射端包括：无线充电装置，以及和所述无线充电装置相连的感应电路，通过所述感应电路为所述无线充电装置提供电能；所述接收端包括：控制器，与其相连的电能接收电路、驱动装置，通过所述电能接收电路接收所述无线充电装置转换并发出的无线电能，并传输至控制器控制所述驱动装置动作。具有以下有益效果：通过感应电路中方形线圈和电能接收电路的配合，容许较大的侧向位移并具有较高的耦合系数，进而无需通过手动方法重新调整充电所需电路的参数，使该参数一直保持在一个最佳状态，充电效率保持恒定；通过发射端中的多个导轨线圈与方形线圈的配合，实现导轨分段供电模式，进而使导轨线圈的自感较小，系统整体稳定性较高；通过电能调整电路的电路组的并联，大大降低单路的功率要求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的无线充电系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的无线充电电动车和无线充电公路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的无线充电系统的结构示意图。

附图标记说明：

1、发射端；11、无线充电装置；111、无线充电电路；112、磁芯；12、感应电路；121、导轨线圈；122、谐振补偿电路；123、换流器；131、供电电网；132、初级电能调整电路；133、控制电路；2、接收端；21、控制器；22、电能接收电路；23、驱动装置；24、电能调整电路；241、电路组；242、电池组；2411、电能提取线圈；2412、整流器；2413、脉宽调制器。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

如图1-3所示，本实用新型实施例提供的一种动态多级的无线充电系统，包括：发射端和接收端，所述发射端包括：无线充电装置，以及和所述无线充电装置相连的感应电路，通过所述感应电路为所述无线充电装置提供电能；所述接收端包括：控制器，与其相连的电能接收电路、驱动装置，通过所述电能接收电路接收所述无线充电装置转换并发出的无线电能，并传输至控制器控制所述驱动装置动作。

具体的，发射端是指生成并发出无线电能的设备；该设备可以为一无线充电桩，也可以为一无线充电电板，作为本实施例中优选的，所述发射端为用以行驶车辆的无线充电公路；接收端是指接收发射端发出的无线电能的设备；作为本实施例中优选的，所述接收端为用以在所述无线充电公路上行驶，并且在其上进行充电的无线充电电动车；从而电动车在公路上行驶时，也能接收到发射端的电能进行充电，大幅提升了自身的续航能力，避免了在公路行驶因为没电而处于尴尬境地的情况。无线充电装置，用以将生成的电能转换为无线电能(即电生磁)，使电能在非接触的情况下，可以传输至接收端，并通过该电能驱动电动车运动。感应电路，用以生成电能，并将其传输至无线充电装置。电能接收电路，用以接收无线电能(即通过磁场感应的生成电能)，从而实现电能的无线传输，并传输至控制器通过控制器控制驱动装置动作，从而能够使电动车运动。作为本实施例中优选的，所述驱动装置为电动机，所述电能接收电路为方形线圈；通过电动机带动电动车的轮子转动，进而达到行驶的目的。作为本实施例中优选的，所述无线充电装置包括：无线充电电路，和与所述无线充电电路相连并位于其底部的磁芯；进一步的，所述感应电路包括：导轨线圈，与所述导轨线圈相连的谐振补偿电路和换流器，所述导轨线圈环绕所述无线充电装置中的磁芯分布；具体而言，发射端使用“I”字型磁芯配合绕线，接收端则为两个方形线圈，这种设计方式通过方形线圈和导轨线圈的配合，容许较大的侧向位移并具有较高的耦合系数，保证了无线充电的高效率，进而无需通过手动方法重新调整充电所需电路的参数，使该参数一直保持在一个最佳状态，充电效率保持恒定。更进一步的，所述无线充电装置为多个，所述导轨线圈交叉环绕多个所述无线充电装置中的磁芯分布；导线以交叉环绕的形式绕磁芯分布，从而使得路面上分形成高频磁场域，当无线充电电动车经过该路面时，底盘的方形线圈在感应磁场域中通过电磁感应接收电能，通过电能调整电路及控制器将能量传输给驱动电机，对其进行供电带动电动车运动。上述模式为导轨分段供电模式，即是将导轨线圈进行分段且按照一定的控制策略依次得失电的供电模式，任何时刻，该供电模式有且仅有一个导轨线圈得电。导轨分段供电模式所需的电能变换装置较少，导轨线圈自感较小，系统整体稳定性较高，该模式可以较好地解决导轨集中供电模式存在的效率低、能耗大、稳定性弱等问题，工程实用性较强。作为本实施例中优选的，所述接收端还包括：与所述控制器和驱动装置相连的电能调整电路，所述电能调整电路，用以调节接收到的无线电能的电压大小。进一步的，所述电能调整电路包括：多个相互并联的电路组，和一个与多个所述电路组连接的电池组。具体而言，当方形线圈与导轨线圈的互感不变时，方形线圈上得到的感应电压与初级线圈的电流成正比。为了保证系统输出电压的稳定，当导轨线圈采用恒流(交流)的方式，可以很好的满足这种要求，也不需要有来自接收端的反馈通道。电能调整电路仅需要在整流输出端加上DC-DC(电路组)，即可满足充电电路的输入电压要求，若系统的功率较高，电能调整电路可采用多路并联的方式来进行处理，降低单路的功率要求。

作为本实施例中优选的，所述电路组包括：电能提取线圈，与所述电能提取线圈相连的整流器以及与所述整流器相连的脉宽调制器，所述脉宽调制器与所述电池组连接。通过电能提取线圈提取电能，通过整流器对输入的电流进行变换，通过脉宽调制器实现稳压的效果，从而为电池组进行充电时，能够得到相应的电压输入。

作为本实施例中优选的，所述发射端还包括：供电电网，与所述供电电网连接的初级电能调整电路、控制电路。通过上述设备的配合使输入的电压满足导轨线圈的额定电压条件，从而可以防止电路烧坏或产生的互感不足以为电池组充电。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种动态多级的无线充电系统，其特征在于，包括：发射端和接收端，

所述发射端包括：无线充电装置，以及和所述无线充电装置相连的感应电路，

通过所述感应电路为所述无线充电装置提供电能；

所述接收端包括：控制器，与其相连的电能接收电路、驱动装置，

通过所述电能接收电路接收所述无线充电装置转换并发出的无线电能，并传输至控制器控制所述驱动装置动作。

2.根据权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，所述无线充电装置包括：无线充电电路，和与所述无线充电电路相连并位于其底部的磁芯。

3.根据权利要求1或2所述的无线充电系统，其特征在于，所述感应电路包括：导轨线圈，与所述导轨线圈相连的谐振补偿电路和换流器，所述导轨线圈环绕所述无线充电装置中的磁芯分布。

4.根据权利要求3所述的无线充电系统，其特征在于，所述无线充电装置为多个，所述导轨线圈交叉环绕多个所述无线充电装置中的磁芯分布。

5.根据权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，所述接收端还包括：与所述控制器和驱动装置相连的电能调整电路，所述电能调整电路，用以调节接收到的无线电能的电压大小。

6.根据权利要求5所述的无线充电系统，其特征在于，所述电能调整电路包括：多个相互并联的电路组，和一个与多个所述电路组连接的电池组。

7.根据权利要求6所述的无线充电系统，其特征在于，所述电路组包括：电能提取线圈，与所述电能提取线圈相连的整流器，以及与所述整流器相连的脉宽调制器，所述脉宽调制器与所述电池组连接。

8.根据权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，所述发射端还包括：供电电网，与所述供电电网连接的初级电能调整电路、控制电路。

9.根据权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，所述驱动装置为电动机，所述电能接收电路为方形线圈。

10.根据权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，所述发射端为用以行驶车辆的无线充电公路，所述接收端为用以在所述无线充电公路上行驶，并且在其上进行充电的无线充电电动车。