无线充电系统技术方案

本发明专利技术公开了无线充电系统，分为发射端和接收端，在发射端具有发射端谐振网络，发射端谐振网络至少包含发射线圈以及第一电容，在接收端具有接收端谐振网络，接收端谐振网络至少包括接收线圈以及第二电容，发射端和接收端中至少一端具有修正器件，修正器件是修正电感和修正电容中的一个或两个；当修正器件是修正电感时，与发射线圈串联或者与接收线圈串联；当修正器件是修正电容时，与第一电容并联或者与第二电容并联。本发明专利技术的无线充电系统，通过修正器件，调整发射端谐振网络和接收端谐振网络的总电容值或总电感值，从而保证谐振的稳定，减少环境电磁场的干扰，获得最大的效率传输和最低的干扰噪声。

【技术实现步骤摘要】
无线充电系统
本专利技术涉及无线充电领域，尤其涉及无线充电系统。
技术介绍
无线充电是一种非接触式的能量传输方式，可实现能源的安全、高效利用，特别是自动驾驶、自动泊车的电动汽车采用无线充电可有效支撑车辆的全程无人化操作，是新能源汽车发展的重要方向。电能的无线传输通过激励交变的电磁场方式实现，为获得较大的功率传输势必需要提高电磁场的强度；而另一方面由于是在开放空间中激励电磁场能量，无线充电又不可避免的会涉及到电磁兼容（EMC）问题。专利CN110126648A《电动汽车无线充电最大电流跟踪的自寻优调谐控制方法》提出了一种通过变频控制调整逆变器的工作频率以获得最大输出电流的方法，由于变频调整会使电压、电流均含有丰富的高次谐波，并且由于工作频率的频繁调整造成谐波的组成非常复杂，这些谐波的电磁噪声能量会通过电路连接或电磁波空间耦合形成电磁干扰，对系统自身和周围环境产生较大的电磁兼容问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种无线充电系统，能够减少环境电磁场的干扰，获得更高的效率传输和低干扰噪声。本专利技术的无线充电系统，分为发射端和接收端，在所述发射端具有逆变器和发射端谐振网络，所述发射端谐振网络至少包含发射线圈以及第一电容，在所述接收端具有整流器和接收端谐振网络，所述接收端谐振网络至少包括接收线圈以及第二电容，所述发射端和所述接收端中至少一端具有修正器件，所述修正器件是修正电感和修正电容中的一个或两个；当修正器件是修正电感时，向所在端提供可变的电感值；当修正器件是修正电容时，向所在端提供可变的电感值。优选的，当修正器件是修正电感，且设置在所述发射端时，所述修正电感与所述发射线圈连接；当修正器件是修正电感，且设置在所述接收端时，所述修正电感与所述接收线圈连接；当修正器件是修正电容，且设置在所述发射端时，所述修正电容与所述第一电容连接；当修正器件是修正电容，且设置在所述接收端时，所述修正电容与所述第二电容连接。优选的，当修正器件是修正电感，且设置在所述发射端时，所述修正电感与所述发射线圈串联连接；当修正器件是修正电感，且设置在所述接收端时，所述修正电感与所述接收线圈串联连接；当修正器件是修正电容，且设置在所述发射端时，所述修正电容与所述第一电容并联连接；当修正器件是修正电容，且设置在所述接收端时，所述修正电容与所述第二电容并联连接。优选的，所述发射端具有所述修正电感和所述修正电容，设置在所述发射端的所述修正电容为：发射端修正电容；设置在所述发射端的所述修正电感为：发射端修正电感；所述接收端也具有所述修正电感和所述修正电容，设置在所述接收端的所述修正电容为：接收端修正电容；设置在所述接收端的所述修正电感为：接收端修正电感；所述发射端修正电容，与所述第一电容并联；所述发射端修正电感，与所述发射线圈串联；所述接收端修正电容，与所述第二电容并联；所述接收端修正电感，与所述接收线圈串联。优选的，所述接收端修正电容提供电容变化值△C；所述逆变器输出的电流I1为：其中，UAB是所述逆变器的输出电压；Uab是所述整流器的输入电压；ω0是系统的谐振角频率；M是互感系数。优选的，电容变化值△C小于0时，逆变器输出的电流产生相位。优选的，所述逆变器的金属-氧化物半导体场效应晶体开关管为：零电压开关和/或零电流开关。优选的，工作频率处于环境中电磁场的下边带和上边带之间的间隙。优选的，工作频率为79-90kHz。优选的，当修正器件是修正电感时，所述修正电感具有控制输入端口，用于控制电感值的变化；当修正器件是修正电容时，所述修正电容的极板之间充满磁流变液的电解质，且极板外缠绕有线圈。本专利技术的无线充电系统，通过修正器件，调整发射端谐振网络和接收端谐振网络的总电容值或总电感值，从而保证谐振的稳定，减少环境电磁场的干扰，获得最大的效率传输和最低的干扰噪声。附图说明图1为本专利技术无线充电系统的整体拓扑图。图2为本专利技术无线充电系统的局部拓扑图。图3为本专利技术无线充电系统中发射线圈和接收线圈的结构示意图。图4为本专利技术无线充电系统中工作频率范围与广播频段的示意图。图5a-5d为本专利技术无线充电系统中发射端谐振网络和接收端谐振网络的四种结构示意图。附图标记：电源1；直流变换器2；逆变器3；发射端谐振网络4；发射端控制器5；发射端通信模块6；接收端谐振网络7；整流器8；滤波器9；负载10；接收端控制器11；接收端通信模块12；上壳体13；线圈托架14；线圈15；铁氧体16；屏蔽板17；下壳体18；发射端Tx；接收端Rx；发射线圈L1；接收线圈L2；滤波电感L0；发射端修正电感Lm1；接收端修正电感Lm2；第一电感C1；第二电感C2；发射端修正电容Cm1；接收端修正电容Cm2；滤波电容C0；控制输入端口IP；Mosfet开关管S1、S2、S3、S4；整流二极管D1、D2、D3、D4。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。参见图1和图2，本专利技术的无线充电系统具有发射端Tx和接收端Rx。发射端Tx将电源1提供的工频交流电经过直流变换器2进行整流和功率因数调整后，变换为直流电。然后利用逆变器3将直流电转换为高频交流电。高频交流电经发射端谐振网络4，驱动发射线圈L1工作。发射端谐振网络4具有第一电容C1（补偿电容，本申请中没有独立的描述补偿网络，该第一电容C1起到了补偿网络的功能），其与发射线圈L1构成发射端谐振回路，从而产生相应频率的交变磁场，以耦合到接收端Rx的接收线圈L2，接收线圈L2可以感应出交变电流。接收端谐振网络7中的第二电容C2（补偿电容，与上述U仙童，第二电容C2起到了补偿网络的功能）和接收线圈L2形成谐振回路。接收端Rx接收的电流经过整流器8转换成直流，再经滤波器9滤波后为负载10供电，通常是给电池充电。发射端Tx具有发射端控制器5，接收端Rx具有接收端控制器11，无线充电工作时，发射端控制器5和接收端控制器11采集各部分的电流、电压等参数，控制各部件的工作，并通过发射端通信模块6和接收端通信模块12交互，实现双侧控制器的指令和信息传输共享。工作过程中，为了减小无线充电系统对电网的冲击，以及谐波干扰问题，在发射端Tx设置的直流变换器2中，具有整流桥和功率因数校正电路。发射端控制器5控制补偿的电流和电压的相位差，使输入电流正弦化，降低输入电流的总谐波因数，提高功率因数。发射线圈L1和接收线圈L2的整体结构相似，参见图3，依次为包括：上壳体13、线圈托架14、线圈15、铁氧体16、屏蔽板17和下壳体18。上壳体13和下壳体18两部分位于整体结构的最顶层和最底层，主要用于封装线圈。线圈15敷设在铁氧体16上，铁氧体16一般是高磁导率的铁氧材料。铁氧体16和下壳体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线充电系统，分为发射端（Tx）和接收端（Rx），在所述发射端（Tx）具有逆变器（3）和发射端谐振网络（4），所述发射端谐振网络（4）至少包含发射线圈（L1）以及第一电容（C1），在所述接收端（Rx）具有整流器（8）和接收端谐振网络（7），所述接收端谐振网络至少包括接收线圈（L2）以及第二电容（C2），其特征在于，/n所述发射端（Tx）和所述接收端（Rx）中至少一端具有修正器件，所述修正器件是修正电感和修正电容中的一个或两个；/n当修正器件是修正电感时，向所在端提供可变的电感值；/n当修正器件是修正电容时，向所在端提供可变的电感值。/n

【技术特征摘要】
1.一种无线充电系统，分为发射端（Tx）和接收端（Rx），在所述发射端（Tx）具有逆变器（3）和发射端谐振网络（4），所述发射端谐振网络（4）至少包含发射线圈（L1）以及第一电容（C1），在所述接收端（Rx）具有整流器（8）和接收端谐振网络（7），所述接收端谐振网络至少包括接收线圈（L2）以及第二电容（C2），其特征在于，
所述发射端（Tx）和所述接收端（Rx）中至少一端具有修正器件，所述修正器件是修正电感和修正电容中的一个或两个；
当修正器件是修正电感时，向所在端提供可变的电感值；
当修正器件是修正电容时，向所在端提供可变的电感值。


2.根据权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，
当修正器件是修正电感，且设置在所述发射端（Tx）时，所述修正电感与所述发射线圈（L1）连接；
当修正器件是修正电感，且设置在所述接收端（Rx）时，所述修正电感与所述接收线圈（L2）连接；
当修正器件是修正电容，且设置在所述发射端（Tx）时，所述修正电容与所述第一电容（C1）连接；
当修正器件是修正电容，且设置在所述接收端（Rx）时，所述修正电容与所述第二电容（C2）连接。


3.根据权利要求2所述的无线充电系统，其特征在于，
当修正器件是修正电感，且设置在所述发射端（Tx）时，所述修正电感与所述发射线圈（L1）串联连接；
当修正器件是修正电感，且设置在所述接收端（Rx）时，所述修正电感与所述接收线圈（L2）串联连接；
当修正器件是修正电容，且设置在所述发射端（Tx）时，所述修正电容与所述第一电容（C1）并联连接；
当修正器件是修正电容，且设置在所述接收端（Rx）时，所述修正电容与所述第二电容（C2）并联连接。


4.根据权利要求1-3任一项所述的无线充电系统，其特征在于，
所述发射端（Tx）具有所述修正电感和所述修正电容，设置在所述发射端（Tx）的所述修正电容为：发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：王哲，陆钧，贺凡波，葛俊杰，马俊超，
申请(专利权)人：北京有感科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11