一种多输出无线充电耦合系统、电能传输系统及充电设备技术方案

本发明专利技术公开了一种多输出无线充电耦合系统、电能传输系统及充电设备，属于无线电能传输技术领域；所述多输出无线充电耦合系统包括：能量发射线圈；所述能量发射线圈两侧的激励磁场范围内均设有能量接收线圈容置空间。能量接收线圈能够分布于能量发射线圈的两侧，实现了能量发射线圈的双面复用，提升了能量发射线圈的利用率，可以实现为更多的负载进行无线充电，缩小了多负载系统的占用空间，同时发射磁场分布均匀。磁场分布均匀。磁场分布均匀。

【技术实现步骤摘要】
一种多输出无线充电耦合系统、电能传输系统及充电设备


[0001]本专利技术涉及无线电能传输
，更具体地说，涉及一种多输出无线充电耦合系统以及无线电能传输系统。

技术介绍

[0002]无线电能传输(Wireless Power Transfer，WPT)技术为解决用电设备安全可靠、灵活便捷的电能补给问题提供了思路。目前，单输入单输出的WPT技术相对成熟，被广泛应用于电动汽车充电、无人化设备充电以及植入式医疗设备等领域。多负载WPT系统是指原边电能发射部分只有一组，副边电能接收部分有多组的系统，该系统能实现一个供电源对多个用电设备的非接触式供电，对于发射线圈的利用率要高于单输入单输出WPT系统，有着越来越广泛的用途。
[0003]目前的多负载WPT系统大多使用一组较大的发射线圈和停靠在发射线圈所在平台上的多组较小的接收线圈结构，这种方式对于发射线圈利用率不高，而且发射线圈磁场分布不均匀。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种多输出无线充电耦合系统、电能传输系统及充电设备，以解决现有技术中，多负载WPT系统大多使用一组较大的发射线圈和停靠在发射线圈所在平台上的多组较小的接收线圈结构，导致发射线圈利用率不高，而且发射线圈磁场分布不均匀的技术问题。
[0005]为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种多输出无线充电耦合系统，包括：
[0007]能量发射线圈；所述能量发射线圈两侧的激励磁场范围内均设有能量接收线圈容置空间。
[0008]作为本专利技术的一种优选方案，所述一种多输出无线充电耦合系统还包括至少一个能量接收线圈，所述至少一个能量接收线圈分布于能量发射线圈的一侧或两侧，所述能量发射线圈与每个所述能量接收线圈之间相互耦合，其中：
[0009]位于相对侧的能量接收线圈之间相互解耦；
[0010]和\或
[0011]位于同侧的能量接收线圈之间相互解耦。
[0012]本专利技术的目的在于提供一种多输出无线充电耦合系统以及无线电能传输系统，以解决现有技术中，多负载WPT系统大多使用一组较大的发射线圈和停靠在发射线圈所在平台上的多组较小的接收线圈结构，导致发射线圈利用率不高，而且发射线圈磁场分布不均匀的技术问题。
[0013]作为本专利技术的一种优选方案，通过控制所述能量接收线圈与所述能量发射线圈之间的间距以实现位于相对侧的能量接收线圈之间相互解耦。
[0014]作为本专利技术的一种优选方案，所述能量接收线圈的中轴线与所述能量发射线圈之间的距离大于等于第二预设距离且小于等于第三预设距离，以实现位于相对侧的能量接收线圈之间相互解耦。
[0015]作为本专利技术的一种优选方案，通过在位于同侧的能量接收线圈之间设置磁屏蔽器件或者通过控制位于同侧的能量接收线圈之间的间距以实现位于同侧的能量接收线圈之间相互解耦。
[0016]作为本专利技术的一种优选方案，位于同侧且相邻的两个所述能量接收线圈之间均设置有磁屏蔽器件以实现相互解耦。
[0017]作为本专利技术的一种优选方案，所述磁屏蔽器件为铝板或铜板。
[0018]作为本专利技术的一种优选方案，位于同侧且相邻的两个所述能量接收线圈中轴线之间的间距大于等于第一预设距离以实现相互解耦。
[0019]作为本专利技术的一种优选方案，所述能量发射线圈为上下对称的双极型线圈，所述能量接收线圈均为螺线管型接收线圈。
[0020]作为本专利技术的一种优选方案，所有能量接收线圈的直径、高度、绕线匝数、绕线匝间距、以及绕线线径均相同。
[0021]作为本专利技术的一种优选方案，所述能量发射线圈竖直设置。
[0022]作为本专利技术的一种优选方案，还包括：
[0023]若干磁芯，能量接收线圈中的部分或者全部中设有磁芯，用以增强与能量发射线圈之间的耦合度。
[0024]第二方面，本专利技术提供一种无线电能传输系统，包括：
[0025]原边电能发射电路，所述原边电能发射电路包括依次连接的电源、全桥逆变器、原边谐振补偿网络以及能量发射线圈；所述能量发射线圈两侧的激励磁场范围内均设有能量接收线圈容置空间；
[0026]至少一个副边电能接收电路，每个所述副边电能接收电路均包括依次连接的能量接收线圈、副边谐振补偿网络、整流滤波电路以及负载；
[0027]所有副边电能接收电路的能量接收线圈分布于能量发射线圈的一侧或两侧的能量接收线圈容置空间中，所述能量发射线圈与每个所述能量接收线圈之间相互耦合，其中：
[0028]位于相对侧的能量接收线圈之间相互解耦；
[0029]和\或
[0030]位于同侧的能量接收线圈之间相互解耦。
[0031]第三方面，本专利技术提供一种能量发射侧无线充电设备，包括：原边电能发射电路；
[0032]所述原边电能发射电路包括依次连接的电源、全桥逆变器和原边谐振补偿网络以及能量发射线圈；所述原边谐振补偿网络的输出端连接所述能量发射线圈；
[0033]所述能量发射线圈两侧的激励磁场范围内均设有能量接收线圈容置空间。
[0034]作为本专利技术的一种优选方案，所述能量发射线圈为上下对称的双极型线圈。
[0035]作为本专利技术的一种优选方案，所述能量发射线圈竖直设置。
[0036]第四方面，本专利技术提供一种能量接收侧无线充电接收设备，用于与所述的一种能量发射侧无线充电设备配合使用，包括：副边电能接收电路；所述副边电能接收电路包括依次连接的能量接收线圈、副边谐振补偿网络、整流滤波电路以及负载；所述能量接收线圈能
够放置于所述能量发射线圈的能量接收线圈容置空间中，并与所述能量发射线圈相互耦合。
[0037]作为本专利技术的一种优选方案，所述能量接收线圈为螺线管型接收线圈。
[0038]相比于现有技术，本专利技术的优点在于：
[0039](1)本专利技术中能量发射线圈两侧的激励磁场范围内均设有能量接收线圈容置空间；能量接收线圈能够分布于能量发射线圈的两侧，实现了能量发射线圈的双面复用，提升了能量发射线圈的利用率，可以实现为更多的负载进行无线充电，缩小了多负载系统的占用空间，同时发射磁场分布均匀。
[0040](2)本专利技术设置每个能量接收线圈之间相互解耦，使其不会相互干扰。
[0041](3)本专利技术通过在若干能量接收线圈内均设置有磁芯以增强与能量发射线圈之间的耦合度。
附图说明
[0042]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0043]图1为实施例提供的一种无线充电耦合机构包括2个能量接收线圈的示意图；
[0044]图2为实施例提供的一种无线充电耦合机构的仿真模型尺寸的示意图；
[0045]图3为实施例提供的一种基于图2的无线充电耦合机构在xy平面的空间磁场分布情况的示意图；其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多输出无线充电耦合系统，其特征在于，包括：能量发射线圈(11)；所述能量发射线圈(11)两侧的激励磁场范围内均设有能量接收线圈容置空间。2.根据权利要求1所述的一种多输出无线充电耦合系统，其特征在于，所述多输出无线充电耦合系统还包括至少一个能量接收线圈(12)，所述至少一个能量接收线圈(12)分布于能量发射线圈(11)的一侧或两侧的能量接收线圈容置空间中，所述能量发射线圈(11)与每个所述能量接收线圈(12)之间相互耦合，其中：位于相对侧的能量接收线圈(12)之间相互解耦；和\或位于同侧的能量接收线圈(12)之间相互解耦。3.根据权利要求2所述的一种多输出无线充电耦合系统，其特征在于，通过控制所述能量接收线圈(12)与所述能量发射线圈(11)之间的间距以实现位于相对侧的能量接收线圈(12)之间相互解耦。4.根据权利要求2所述的一种多输出无线充电耦合系统，其特征在于，通过在位于同侧的能量接收线圈(12)之间设置磁屏蔽器件(13)或者通过控制位于同侧的能量接收线圈(12)之间的间距以实现位于同侧的能量接收线圈(12)之间相互解耦。5.根据权利要求4所述的一种多输出无线充电耦合系统，其特征在于，所述磁屏蔽器件(13)为铝板或铜板。6.根据权利要求2所述的一种多输出无线充电耦合系统，其特征在于，所述能量发射线圈(11)为上下对称的双极型线圈，所述能量接收线圈(12)为螺线管型接收线圈。7.根据权利要求2或6所述的一种多输出无线充电耦合系统，其特征在于，所有能量接收线圈(12)的直径、高度、绕线匝数、绕线匝间距、以及绕线线径均相同。8.根据权利要求2所述的一种多输出无线充电耦合系统，其特征在于，所述能量发射线圈(11)竖直设置。9.根据权利要求2所述的一种多输出无线充电耦合系统，其特征在于，能量接收线圈(12)中的部分或者全部中设有磁芯(14)。10.一种无线电能传输系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋成，徐翀，吴晓康，魏斌，唐春森，王智慧，李小飞，刘建民，刘俊旭，
申请(专利权)人：重庆大学国网山东省电力公司烟台供电公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：