一种重叠式无线充电线圈及电能传输系统技术方案

本发明专利技术公开了一种重叠式无线充电线圈，包括发射端、接收端，所述发射端包括发射端磁屏蔽层、发射端导磁层、发射端线圈第一层、发射端支撑层、发射端线圈第二层；所述接收端包括接收端线圈第二层、接收端支撑层、接收端线圈第一层、接收端导磁层、接收端磁屏蔽层。还公开了一种重叠式无线充电线圈的电能传输系统，包括发射端电路和接收端电路；所述发射端电路包括直流电源、高频逆变电路、发射端补偿电路、发射端线圈；所述接收端电路包括接收端线圈、接收端补偿电路、整流滤波电路和负载。本发明专利技术公开的重叠式无线充电线圈及其电能传输系统，提升了能量传输功率和效率，具有较小的水平占用面积，且能降低高频磁场对外界的有害影响。

An Overlapping Wireless Charging Coil and Power Transmission System

The invention discloses an overlapping wireless charging coil, which comprises a transmitter and a receiver. The transmitter includes a magnetic shielding layer at the transmitter, a magnetic conducting layer at the transmitter, a first layer of the transmitter coil, a support layer at the transmitter and a second layer of the transmitter coil. The receiver includes a second layer of the receiver coil, a support layer at the receiver and a connection layer at the transmitter. The first layer of the receiving coil, the magnetic conducting layer of the receiving end and the magnetic shielding layer of the receiving end are provided. An overlapping wireless charging coil power transmission system is also disclosed, which includes a transmitter circuit and a receiver circuit. The transmitter circuit includes a DC power supply, a high frequency inverter circuit, a transmitter compensation circuit and a transmitter coil. The receiver circuit includes a receiver coil, a receiver compensation circuit and a rectifier filter. Circuit and load. The overlapping wireless charging coil and its power transmission system disclosed by the invention enhance the power and efficiency of energy transmission, have smaller horizontal occupied area, and can reduce the harmful effect of high frequency magnetic field on the outside world.

【技术实现步骤摘要】
一种重叠式无线充电线圈及电能传输系统
本专利技术涉及无线电能传输
，尤其涉及一种重叠式无线充电线圈及电能传输系统。
技术介绍
无线能量传输技术是一种新兴技术，是指在不发生物理接触的条件下，使用电磁场实现能量的远距离传输。与传导式能量传输技术相比，无线能量传输技术具有工作便捷、安全性高、节省空间等优点。无线能量传输技术应用于电动汽车领域可部分解决车载电池容量过大，成本过高等问题，可有力推动电动汽车的普及。通过在地下铺设发射端线圈，电动汽车底盘装配接收端线圈，驾驶员仅需将汽车停到充电位置即可进行充电。目前，通过一对耦合线圈实现的磁耦合式电能传输技术是一种主流的无线电能传输方案，广泛应用于电动汽车领域。但发射端线圈与接收端线圈间隙较大，耦合系数较低，为了提高能量传输效率，需要提高两侧线圈间的耦合系数。线圈形状和大小直接影响了线圈间的耦合系数，目前常用的线圈结构有圆形线圈、双联型矩形线圈和螺线管型线圈等，其漏感较大，耦合系数较低，因而能量传输效率较低。此外，在电动汽车停车充电的过程中，安装在汽车底盘上的接收端线圈与地面上的发射端线圈不容易严格对正，位置误差的发生会导致能量传输功率和效率的严重下降。因此，本领域的技术人员致力于开发一种重叠式无线充电线圈及电能传输系统，将两个双联型线圈以一定角度交叉重叠且以串联的方式连接构成发射端线圈和接收端线圈，能提高发射端线圈和接收端线圈间的耦合系数，同时当发射端线圈和接收端线圈没有准确对正时，使用该方案能获得较高的耦合系数和能量传输功效。
技术实现思路
为实现上述目的，根据本专利技术的一方面，提供了一种重叠式无线充电线圈，包括发射端、接收端，所述发射端包括发射端磁屏蔽层、发射端导磁层、发射端线圈第一层、发射端支撑层、发射端线圈第二层；所述接收端包括接收端线圈第二层、接收端支撑层、接收端线圈第一层、接收端导磁层、接收端磁屏蔽层。进一步地，所述发射端导磁层固定在所述发射端磁屏蔽层的上表面；所述发射端线圈第一层与所述发射端线圈第二层固定在所述发射端支撑层上；所述发射端线圈第一层和所述发射端线圈第二层以串联的方式连接构成发射端线圈；所述接收端线圈第二层与所述接收端线圈第一层固定在所述接收端支撑层上；所述接收端线圈第二层和所述接收端线圈第一层以串联的方式连接构成接收端线圈；所述接收端导磁层固定在所述接收端磁屏蔽层的下表面。进一步地，所述发射端支撑层外廓范围不小于所述发射端线圈第一层与所述发射端线圈第二层的外廓包络范围；所述接收端支撑层外廓范围不小于所述接收端线圈第一层与所述接收端线圈第二层的外廓包络范围。进一步地，所述发射端线圈第一层、所述发射端线圈第二层、所述接收端线圈第一层和所述接收端线圈第二层都按8字形缠绕形成双联型结构；所述发射端线圈第一层与所述发射端线圈第二层呈90°交叉放置，所述90°是指所述发射端线圈第一层的长边与所述发射端线圈第二层的长边垂直；所述接收端线圈第一层与所述接收端线圈第二层呈90°交叉放置，所述90°是指所述接收端线圈第一层的长边与所述接收端线圈第二层的长边垂直。进一步地，所述发射端线圈第一层与所述发射端线圈第二层的几何中心在同一竖直线上；所述接收端线圈第一层与所述接收端线圈第二层的几何中心在同一竖直线上；所述发射端线圈第一层的长边与所述接收端线圈第一层的长边平行放置；所述发射端线圈第二层的长边与所述接收端线圈第二层的长边平行放置。进一步地，所述发射端线圈的几何中心与所述接收端线圈的几何中心在同一竖直线上；所述发射端线圈第一层的长边方向、所述发射端线圈第二层的长边方向、所述接收端线圈第一层的长边方向、所述接收端线圈第二层的长边方向都与X轴、Y轴呈45°放置，所述X轴和Y轴是指以期望获得较高位置对正容错度的两个互相垂直且平行于所述发射端线圈的方向。进一步地，所述发射端导磁层和所述接收端导磁层均由功率铁氧体组成，所述功率铁氧体的横截面呈长方形形状；所述发射端磁屏蔽层和所述接收端磁屏蔽层由铝板制成。进一步地，所述发射端导磁层和所述接收端导磁层的功率铁氧体呈网格状排列，构成所述发射端导磁层的功率铁氧体网格的横向和纵向分别与所述发射端线圈第一层的长边方向、所述发射端线圈第二层的长边方向平行；构成所述接收端导磁层的功率铁氧体网格的横向和纵向分别与所述接收端线圈第一层的长边方向、所述接收端线圈第二层的长边方向平行；构成所述发射端导磁层的功率铁氧体与构成所述接收端导磁层的功率铁氧体沿横向和纵向等间距排列。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种包括如上所述重叠式无线充电线圈的电能传输系统，包括发射端电路和接收端电路；所述发射端电路包括直流电源、高频逆变电路、发射端补偿电路、发射端线圈；所述接收端电路包括接收端线圈、接收端补偿电路、整流滤波电路和负载。进一步地，所述发射端补偿电路和所述接收端补偿电路都由补偿电感和补偿电容连接组成。本专利技术提供了一种重叠式无线充电线圈及其电能传输系统，从三个方面提升能量传输功率和效率：一是发射端线圈和接收端线圈的绕线方式，有效提高发射端线圈和接收端线圈间的耦合系数；二是呈网格状的功率铁氧体排列方式，对发射端线圈和接收端线圈所产生的磁场起引导作用，也增强了发射端线圈和接收端线圈的耦合程度；三是较优的装配位置关系，可降低两个主要方向上的对正位置误差对传输功率和效率的影响。并且绕线方式有效利用竖直方向空间，具有较小的水平占用面积。由铝板制成的发射端磁屏蔽层和接收端磁屏蔽层可有效屏蔽磁场辐射，降低高频磁场对外界的有害影响。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术提供的重叠式无线充电线圈一个较佳实施例的立体结构示意图；图2是本专利技术提供的重叠式无线充电线圈的电能传输系统一个较佳实施例的示意图；图3是本专利技术提供的重叠式无线充电线圈一个较佳实施例的发射端线圈的绕线方式和电流流向示意图；图4是本专利技术提供的重叠式无线充电线圈一个较佳实施例的发射端导磁层的功率铁氧体网格排列示意图；图5是本专利技术提供的重叠式无线充电线圈一个较佳实施例的接收端线圈的绕线方式和电流流向示意图；图6是本专利技术提供的重叠式无线充电线圈一个较佳实施例的接收端导磁层的功率铁氧体网格排列示意图；其中，1-发射端磁屏蔽层，2-发射端导磁层，3-发射端线圈第一层，4-发射端支撑层，5-发射端线圈第二层，6-接收端线圈第二层，7-接收端支撑层，8-接收端线圈第一层，9-接收端导磁层，10-接收端磁屏蔽层，101-直流电源，102-高频逆变电路，103-发射端补偿电路，104-发射端线圈，105-接收端线圈，106-接收端补偿电路，107-整流滤波电路，108-负载。具体实施方式以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本专利技术并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。实施例1图1是本专利技术提供的重叠式无线充电线圈一个较佳实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重叠式无线充电线圈，其特征在于，包括发射端、接收端，所述发射端包括发射端磁屏蔽层、发射端导磁层、发射端线圈第一层、发射端支撑层、发射端线圈第二层；所述接收端包括接收端线圈第二层、接收端支撑层、接收端线圈第一层、接收端导磁层、接收端磁屏蔽层。

【技术特征摘要】
1.一种重叠式无线充电线圈，其特征在于，包括发射端、接收端，所述发射端包括发射端磁屏蔽层、发射端导磁层、发射端线圈第一层、发射端支撑层、发射端线圈第二层；所述接收端包括接收端线圈第二层、接收端支撑层、接收端线圈第一层、接收端导磁层、接收端磁屏蔽层。2.如权利要求1所述的重叠式无线充电线圈，其特征在于，所述发射端导磁层固定在所述发射端磁屏蔽层的上表面；所述发射端线圈第一层与所述发射端线圈第二层固定在所述发射端支撑层上；所述发射端线圈第一层和所述发射端线圈第二层以串联的方式连接构成发射端线圈；所述接收端线圈第二层与所述接收端线圈第一层固定在所述接收端支撑层上；所述接收端线圈第二层和所述接收端线圈第一层以串联的方式连接构成接收端线圈；所述接收端导磁层固定在所述接收端磁屏蔽层的下表面。3.如权利要求1所述的重叠式无线充电线圈，其特征在于，所述发射端支撑层外廓范围不小于所述发射端线圈第一层与所述发射端线圈第二层的外廓包络范围；所述接收端支撑层外廓范围不小于所述接收端线圈第一层与所述接收端线圈第二层的外廓包络范围。4.如权利要求1所述的重叠式无线充电线圈，其特征在于，所述发射端线圈第一层、所述发射端线圈第二层、所述接收端线圈第一层和所述接收端线圈第二层都按8字形缠绕形成双联型结构；所述发射端线圈第一层与所述发射端线圈第二层呈90°交叉放置，所述90°是指所述发射端线圈第一层的长边与所述发射端线圈第二层的长边垂直；所述接收端线圈第一层与所述接收端线圈第二层呈90°交叉放置，所述90°是指所述接收端线圈第一层的长边与所述接收端线圈第二层的长边垂直。5.如权利要求1所述的重叠式无线充电线圈，其特征在于，所述发射端线圈第一层与所述发射端线圈第二层的几何中心在同一竖直线上；所述接收端线圈第一层与所述接收端线圈第二层的几何...

【专利技术属性】
技术研发人员：张希，张亚蒙，张智敏，张雨亭，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31