本發(fā)明涉及一種無線充電領(lǐng)域，尤其涉及一種基于空間式耦合裝置的無線充電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、無線電能傳輸技術(shù)(wireless?power?transfer,wpt)以其無需物理連接即可將電能傳輸至設(shè)備的特性，極大地提升了現(xiàn)代技術(shù)系統(tǒng)的靈活性和便捷性。這種技術(shù)能夠消除傳統(tǒng)電纜連接時(shí)，插口插拔所帶來的限制和隱患，還能在復(fù)雜環(huán)境中實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)距離供電，從而極大地增強(qiáng)了設(shè)備的可靠性和耐用性。

2、在無線能量傳輸系統(tǒng)中，線圈在接收端和發(fā)射端扮演著關(guān)鍵角色，直接影響著無線電能傳輸?shù)男?。研究線圈時(shí)，需要考慮其具備高耦合系數(shù)和高傳輸效率的特性。另外，不同的線圈結(jié)構(gòu)具有不同的抗偏移能力。目前，無線電能傳輸?shù)木€圈耦合機(jī)構(gòu)研究已經(jīng)非常深入，尤其在電動(dòng)汽車領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)提出了多種類型的線圈結(jié)構(gòu)，包括圓形、矩形、dd型和ddq型等，這四種線圈中，發(fā)射線圈和接收線圈均采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。當(dāng)發(fā)射和接收線圈完全對(duì)準(zhǔn)時(shí)，才能夠?qū)崿F(xiàn)最高的傳輸效率，在發(fā)射線圈和接收線圈存在一定距離時(shí)，電能傳輸效果不是很理想。dd和ddq結(jié)構(gòu)由橫向排布的兩個(gè)和三個(gè)線圈組成，增強(qiáng)了線圈之間的耦合系數(shù)，并提高了對(duì)橫向偏移的容忍度。然而，如果發(fā)生縱向偏移，將嚴(yán)重影響線圈的耦合系數(shù)，進(jìn)而影響無線電能傳輸?shù)馁|(zhì)量。

3、因此，為解決上述技術(shù)問題，亟需提出一種新的技術(shù)手段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為在復(fù)雜環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高效的能量傳輸，提高充電線圈的抗偏移能力，本發(fā)明提出了一種基于空間式耦合裝置的無線充電系統(tǒng)。

2、本發(fā)明提供的一種基于空間式耦合裝置的無線充電系統(tǒng)，包括用于諧振補(bǔ)償?shù)目臻g式耦合裝置、接收端整流濾波電路和負(fù)載；

3、所述空間式耦合裝置輸入交流電，所述空間式耦合裝置的輸出端連接于所述接收端整流濾波電路的輸入端，所述接收端整流濾波電路的輸出端連接于負(fù)載；

4、所述空間式耦合裝置包括發(fā)射端諧振器、磁耦合裝置和接收端諧振器，所述發(fā)射端諧振器的輸出端連接于所述磁耦合裝置的輸入端，所述磁耦合裝置的輸出端連接于所述接收端諧振器的輸入端，所述接收端諧振器的輸出端連接于所述接收端整流濾波電路的輸入端；

5、所述磁耦合裝置由發(fā)射體和接收體組成，所述發(fā)射體由m個(gè)面組成，m≥4，所述發(fā)射體的m個(gè)面依次橫向串聯(lián)，每一個(gè)面內(nèi)設(shè)置有一個(gè)同心式連接的線圈且每個(gè)面內(nèi)線圈的匝數(shù)相同，所述接收體與所述發(fā)射體結(jié)構(gòu)相同，所述接收體的尺寸小于所述發(fā)射體的尺寸且所述接收體內(nèi)置于所述發(fā)射體的m個(gè)面形成的空間內(nèi)；所述發(fā)射體相鄰面的頂部電流方向和底部電流方向均相反，并且所述發(fā)射體每個(gè)面的頂部電流方向與所述接收體對(duì)應(yīng)面的頂部電流方向相同，以及所述發(fā)射體每個(gè)面的底部電流方向與所述接收體對(duì)應(yīng)面的底部電流方向相同。

6、進(jìn)一步，所述發(fā)射體和所述接收體由四個(gè)面組成。

7、進(jìn)一步，所述發(fā)射體和所述接收體中的每個(gè)面以及每個(gè)面內(nèi)線圈繞制的形狀均為等腰梯形。

8、進(jìn)一步，所述發(fā)射體和所述接收體內(nèi)的等腰梯形線圈的尺寸由內(nèi)到外逐漸增大。

9、進(jìn)一步，所述接收體內(nèi)置于所述發(fā)射體空間內(nèi)時(shí)，所述接收體與所述發(fā)射體的設(shè)置方向相反；所述接收體的下底面與所述發(fā)射體的上底面相對(duì)應(yīng)；所述接收體的下底面與所述發(fā)射體的上底面相對(duì)應(yīng)。

10、進(jìn)一步，所述接收體的上底面至少高于所述發(fā)射體下底面b米。

11、進(jìn)一步，還包括鐵氧體磁芯，所述鐵氧體磁芯設(shè)置于所述接收體內(nèi)。

12、本發(fā)明的有益效果，本發(fā)明通過將m個(gè)面的線圈串聯(lián)形成發(fā)射體，由發(fā)射體內(nèi)各個(gè)線圈在各段回路上的驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生全方位磁場(chǎng)，使得產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直于接收體中線圈的每個(gè)循環(huán)回路，從而使得接收體中任意方向上的線圈均能與發(fā)射線圈形成耦合系統(tǒng)，提高了充電線圈的抗偏移性能，進(jìn)而提高了無線充電系統(tǒng)的充電效率。

技術(shù)特征：

1.一種基于空間式耦合裝置的無線充電系統(tǒng)，其特征在于：包括用于諧振補(bǔ)償?shù)目臻g式耦合裝置、接收端整流濾波電路和負(fù)載；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間式耦合裝置的無線充電系統(tǒng)，其特征在于：所述發(fā)射體和所述接收體由四個(gè)面組成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的基于空間式耦合裝置的無線充電系統(tǒng)，其特征在于：所述發(fā)射體和所述接收體中的每個(gè)面以及每個(gè)面內(nèi)線圈繞制的形狀均為等腰梯形。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于空間式耦合裝置的無線充電系統(tǒng)，其特征在于：所述發(fā)射體和所述接收體內(nèi)的等腰梯形線圈的尺寸由內(nèi)到外逐漸增大。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于空間式耦合裝置的無線充電系統(tǒng)，其特征在于：所述接收體內(nèi)置于所述發(fā)射體空間內(nèi)時(shí)，所述接收體與所述發(fā)射體的設(shè)置方向相反；所述接收體的下底面與所述發(fā)射體的上底面相對(duì)應(yīng)；所述接收體的下底面與所述發(fā)射體的上底面相對(duì)應(yīng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于空間式耦合裝置的無線充電系統(tǒng)，其特征在于：所述接收體的上底面至少高于所述發(fā)射體下底面b米。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于空間式耦合裝置的無線充電系統(tǒng)，其特征在于：還包括鐵氧體磁芯，所述鐵氧體磁芯設(shè)置于所述接收體內(nèi)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供的一種基于空間式耦合裝置的無線充電系統(tǒng)，包括用于諧振補(bǔ)償?shù)目臻g式耦合裝置、接收端整流濾波電路和負(fù)載；所述空間式耦合裝置輸入交流電，所述空間式耦合裝置的輸出端連接于所述接收端整流濾波電路的輸入端，所述接收端整流濾波電路的輸出端連接于負(fù)載；所述空間式耦合裝置包括發(fā)射端諧振器、磁耦合裝置和接收端諧振器，所述發(fā)射端諧振器的輸出端連接于所述磁耦合裝置的輸入端，所述磁耦合裝置的輸出端連接于所述接收端諧振器的輸入端，所述接收端諧振器的輸出端連接于所述接收端整流濾波電路的輸入端。通過上述系統(tǒng)，能夠減少充電線圈的偏移，從而減少無線充電系統(tǒng)的能量傳輸損耗，提高充電效率。

技術(shù)研發(fā)人員：耿宇宇,陳亞飛,沈衛(wèi)東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19