申请/专利权人：中惠创智(深圳)无线供电技术有限公司

申请日：2019-01-29

公开（公告）日：2021-04-09

公开（公告）号：CN109760531B

主分类号：B60L53/12(20190101)

分类号：B60L53/12(20190101);H02J7/02(20160101);H02J50/12(20160101);H02J50/40(20160101);H02J5/00(20160101)

优先权：["20190122 CN 2019100583898"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.04.09#授权;2019.06.11#实质审查的生效;2019.05.17#公开

摘要：本发明公开了一种动态无线充电接收电路及动态无线充电系统，包括设于电动汽车上的N个接收线圈、N个电容、N个同步整流电路、N个用于防止电流反向流动的防反电路及DCDC变换电路；N个接收线圈在至少有一个接收线圈实现满功率接收的条件下按照电动汽车的行驶方向依次设置；同步整流电路用于将输入的交流电转换为直流电，以便于DCDC变换电路将直流电进行电压转换以满足车载电池的充电需求。可见，本申请在电动汽车上设置多个接收线圈，便可依据发射线圈的具体铺设情况，使多个接收线圈中至少有一个接收线圈实现满功率接收，从而减小了车载电池充电功率的波动，避免了车载电池连续性高频率充放电，进而延长了车载电池的使用寿命。

主权项：1.一种动态无线充电接收电路，其特征在于，包括设于电动汽车上的N个接收线圈、N个电容、N个同步整流电路、N个用于防止电流反向流动的防反电路及DCDC变换电路，N为大于1的整数，其中：第N个接收线圈的第一端与第N个同步整流电路的第一输入端连接，第N个接收线圈的第二端与第N个电容的第一端连接，第N个电容的第二端与第N个同步整流电路的第二输入端连接，第N个同步整流电路的输出端与第N个防反电路的输入端连接，第N个防反电路的输出端与所述DCDC变换电路的输入端连接，所述DCDC变换电路的输出端与所述电动汽车的车载电池连接；其中，N个所述接收线圈在至少有一个接收线圈实现满功率接收的条件下按照所述电动汽车的行驶方向依次设置；所述同步整流电路用于将输入的交流电转换为直流电，以便于所述DCDC变换电路将所述直流电进行电压转换以满足所述车载电池的充电需求。

全文数据：一种动态无线充电接收电路及动态无线充电系统技术领域本发明涉及无线充电领域，特别是涉及一种动态无线充电接收电路及动态无线充电系统。背景技术随着无线电能传输技术的发展，电动汽车的动态无线充电系统逐渐得到广泛应用。目前，动态无线充电系统中发射线圈主要以依次排列的方式进行铺设，如图1所示。而电动汽车上只设有一个接收线圈，用于在电动汽车行驶在动态无线充电系统的充电道路时接收对应发射线圈发出的功率，以实现电动汽车的自主充电。通常情况下，为了提高动态无线充电系统的发射端磁场强度的均匀性，相邻发射线圈之间存在一定间隔，当电动汽车行驶至相邻发射线圈之间时，接收线圈无法实现满功率接收，甚至可能存在功率传输零点，从而使得电动汽车的车载电池的充电功率波动较大，这将导致车载电池连续性高频率充放电，进而降低了车载电池的使用寿命。因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。发明内容本发明的目的是提供一种动态无线充电接收电路及动态无线充电系统，在电动汽车上设置多个接收线圈，便可依据动态无线充电系统中发射线圈的具体铺设情况，使多个接收线圈中至少有一个接收线圈实现满功率接收，从而减小了车载电池充电功率的波动，避免了车载电池连续性高频率充放电，进而延长了车载电池的使用寿命。为解决上述技术问题，本发明提供了一种动态无线充电接收电路，包括设于电动汽车上的N个接收线圈、N个电容、N个同步整流电路、N个用于防止电流反向流动的防反电路及DCDC变换电路，N为大于1的整数，其中：第N个接收线圈的第一端与第N个同步整流电路的第一输入端连接，第N个接收线圈的第二端与第N个电容的第一端连接，第N个电容的第二端与第N个同步整流电路的第二输入端连接，第N个同步整流电路的输出端与第N个防反电路的输入端连接，第N个防反电路的输出端与所述DCDC变换电路的输入端连接，所述DCDC变换电路的输出端与所述电动汽车的车载电池连接；其中，N个所述接收线圈在至少有一个接收线圈实现满功率接收的条件下按照所述电动汽车的行驶方向依次设置；所述同步整流电路用于将输入的交流电转换为直流电，以便于所述DCDC变换电路将所述直流电进行电压转换以满足所述车载电池的充电需求。优选地，所述防反电路包括二极管，其中：所述二极管的阳极作为所述防反电路的输入端，所述二极管的阴极作为所述防反电路的输出端。优选地，N个所述接收线圈设置在一条直线上。优选地，所述接收线圈的个数为2。优选地，动态无线充电系统中相邻发射线圈之间的间隔长度＜单一所述接收线圈的长度＜单一所述发射线圈的长度。为解决上述技术问题，本发明还提供了一种动态无线充电系统，包括动态无线充电发射电路，还包括上述任一种动态无线充电接收电路。优选地，所述动态无线充电发射电路的电路结构具体为LCCL拓扑结构。本发明提供了一种动态无线充电接收电路，包括设于电动汽车上的N个接收线圈、N个电容、N个同步整流电路、N个用于防止电流反向流动的防反电路及DCDC变换电路，其中：第N个接收线圈的第一端与第N个同步整流电路的第一输入端连接，第N个接收线圈的第二端与第N个电容的第一端连接，第N个电容的第二端与第N个同步整流电路的第二输入端连接，第N个同步整流电路的输出端与第N个防反电路的输入端连接，第N个防反电路的输出端与DCDC变换电路的输入端连接，DCDC变换电路的输出端与电动汽车的车载电池连接；N个接收线圈在至少有一个接收线圈实现满功率接收的条件下按照电动汽车的行驶方向依次设置；同步整流电路用于将输入的交流电转换为直流电，以便于DCDC变换电路将直流电进行电压转换以满足车载电池的充电需求。可见，本申请在电动汽车上设置多个接收线圈，便可依据动态无线充电系统中发射线圈的具体铺设情况，使多个接收线圈中至少有一个接收线圈实现满功率接收，从而减小了车载电池充电功率的波动，避免了车载电池连续性高频率充放电，进而延长了车载电池的使用寿命。本发明还提供了一种动态无线充电系统，与上述具有相同的有益效果。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中的一种动态无线充电系统中发射线圈的铺设示意图；图2为本发明提供的一种动态无线充电接收电路的结构示意图；图3为本发明提供的一种动态无线充电发射电路的结构示意图；图4为本发明提供的一种动态无线充电系统中发射线圈和接收线圈的设置示意图。具体实施方式本发明的核心是提供一种动态无线充电接收电路及动态无线充电系统，在电动汽车上设置多个接收线圈，便可依据动态无线充电系统中发射线圈的具体铺设情况，使多个接收线圈中至少有一个接收线圈实现满功率接收，从而减小了车载电池充电功率的波动，避免了车载电池连续性高频率充放电，进而延长了车载电池的使用寿命。为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。请参照图2，图2为本发明提供的一种动态无线充电接收电路的结构示意图。该动态无线充电接收电路包括：设于电动汽车上的N个接收线圈L、N个电容C、N个同步整流电路1、N个用于防止电流反向流动的防反电路2及DCDC变换电路3，N为大于1的整数，其中：第N个接收线圈L的第一端与第N个同步整流电路1的第一输入端连接，第N个接收线圈L的第二端与第N个电容C的第一端连接，第N个电容C的第二端与第N个同步整流电路1的第二输入端连接，第N个同步整流电路1的输出端与第N个防反电路2的输入端连接，第N个防反电路2的输出端与DCDC变换电路3的输入端连接，DCDC变换电路3的输出端与电动汽车的车载电池连接；其中，N个接收线圈L在至少有一个接收线圈L实现满功率接收的条件下按照电动汽车的行驶方向依次设置；同步整流电路1用于将输入的交流电转换为直流电，以便于DCDC变换电路3将直流电进行电压转换以满足车载电池的充电需求。具体地，动态无线充电系统包括动态无线充电发射电路设于动态无线充电系统的充电道路上和动态无线充电接收电路设于电动汽车上，其中，动态无线充电发射电路可选用如图3所示的电路结构LCCL拓扑结构；动态无线充电接收电路包括多个接收线圈L、多个电容C、多个同步整流电路1、多个防反电路2及DCDC变换电路3。接下来对动态无线充电系统的工作原理进行说明：由图3可知，动态无线充电发射电路中任一发射线圈所在的电路结构包括：由第一功率管K1、第二功率管K2、第三功率管K3及第四功率管K4所组成的H桥逆变器，由电感Lp、第一电容C1及第二电容Cp所组成的LCCL阻抗匹配电路简称阻抗匹配电路，其空载损耗低，有利于系统的预开启，及发射线圈在工作时进行发射功率。而动态无线充电接收电路中，一个接收线圈L和一个电容C组成谐振电路，从而使接收线圈L可接收到对应发射线圈发射的功率。在接收线圈L接收到对应发射线圈发射的功率后，自身会有交流电通过。接收线圈L中的交流电会流入同步整流电路1，使同步整流电路1将输入的交流电转换为直流电。考虑到各接收线圈L所接收的发射线圈的功率可能有所不同，导致接收不同功率的接收线圈L对应的同步整流电路1转换的直流电大小也各不相同，所以为了防止电流从一个较高输出电压的同步整流电路1的输出端流向一个较低输出电压的同步整流电路1此时作为逆变电路的输出端，本申请在各同步整流电路1的输出端加入用于防止电流反向流动的防反电路2，从而使各同步整流电路1转换的直流电均经防反电路2输出至DCDC变换电路3需要说明的是，各防反电路2的输出端为并联连接，共同接入DCDC变换电路3的输入端。DCDC变换电路3便可以根据电动汽车的车载电池的充电需求，将输入的直流电进行电压转换，从而满足车载电池的充电需求。可以理解的是，接收线圈L的设置方向与发射线圈的设置方向相同，均按照电动汽车的行驶方向依次设置。而且，为了降低车载电池充电功率的波动，本申请在设置多个接收线圈L时，应依据发射线圈的具体铺设情况一个发射线圈的长度和相邻发射线圈的间隔长度，保证至少有一个接收线圈L可实现满功率接收，从而相比于单一接收线圈设置，减小了车载电池充电功率的波动，避免了车载电池连续性高频率充放电，进而延长了车载电池的使用寿命。此外，在实际的安装时，为了提高动态无线充电系统的接收端磁场强度的均匀性，相邻接收线圈L之间应保持一定的距离。则根据动态无线充电系统的结构电路相邻接收线圈L之间的耦合忽略不计，可得同步整流电路1的输出电压为：其中，M为发射线圈与接收线圈L之间的互感，Uin为发射线圈发出的电压，Ltrans为发射线圈的电感。从此关系式可以看出，同步整流电路1的输出电压与负载无关，从而减小了接收端与发射端之间对通信实时性的依赖，而且，这样再经过后面的DCDC变换电路3就可以完全满足车载电池的充电需求。本发明提供了一种动态无线充电接收电路，包括设于电动汽车上的N个接收线圈、N个电容、N个同步整流电路、N个用于防止电流反向流动的防反电路及DCDC变换电路，其中：第N个接收线圈的第一端与第N个同步整流电路的第一输入端连接，第N个接收线圈的第二端与第N个电容的第一端连接，第N个电容的第二端与第N个同步整流电路的第二输入端连接，第N个同步整流电路的输出端与第N个防反电路的输入端连接，第N个防反电路的输出端与DCDC变换电路的输入端连接，DCDC变换电路的输出端与电动汽车的车载电池连接；N个接收线圈在至少有一个接收线圈实现满功率接收的条件下按照电动汽车的行驶方向依次设置；同步整流电路用于将输入的交流电转换为直流电，以便于DCDC变换电路将直流电进行电压转换以满足车载电池的充电需求。可见，本申请在电动汽车上设置多个接收线圈，便可依据动态无线充电系统中发射线圈的具体铺设情况，使多个接收线圈中至少有一个接收线圈实现满功率接收，从而减小了车载电池充电功率的波动，避免了车载电池连续性高频率充放电，进而延长了车载电池的使用寿命。在上述实施例的基础上：作为一种可选地实施例，防反电路2包括二极管，其中：二极管的阳极作为防反电路2的输入端，二极管的阴极作为防反电路2的输出端。具体地，本申请的防反电路2可以选用用于单向传导电流的二极管只允许电流从阳极流向阴极，从而防止电流从一个较高输出电压的同步整流电路1的输出端流向一个较低输出电压的同步整流电路1的输出端。作为一种可选地实施例，N个接收线圈L设置在一条直线上。具体地，请参照图4，图4为本发明提供的一种动态无线充电系统中发射线圈和接收线圈的设置示意图。通常情况下，在动态无线充电系统的直线充电道路上，多个发射线圈设置在同一直线上。同样地，本申请也将多个接收线圈L设置在同一直线上，由于接收线圈L是按照电动汽车的行驶方向依次设置，所以设置在同一直线上的接收线圈L与充电地面的距离相同，从而使功率传输更加稳定。作为一种可选地实施例，接收线圈L的个数为2。具体地，本申请可以在电动汽车上仅设置2个接收线圈L，相应的，电容C、同步整流电路1及防反电路2的个数均为2个，从而节约了动态无线充电接收电路的成本。作为一种可选地实施例，动态无线充电系统中相邻发射线圈之间的间隔长度＜单一接收线圈L的长度＜单一发射线圈的长度。具体地，本申请在选择单个接收线圈L的长度时，可使其大于相邻发射线圈之间的间隔长度、小于单个发射线圈的长度。本申请对此不做特别地限定，只要保证至少有一个接收线圈L实现满功率接收即可。本发明还提供了一种动态无线充电系统，包括动态无线充电发射电路，还包括上述任一种动态无线充电接收电路。作为一种可选地实施例，动态无线充电发射电路的电路结构具体为LCCL拓扑结构。本发明提供的动态无线充电系统的介绍请参考上述动态无线充电接收电路的实施例，本发明在此不再赘述。还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

权利要求：1.一种动态无线充电接收电路，其特征在于，包括设于电动汽车上的N个接收线圈、N个电容、N个同步整流电路、N个用于防止电流反向流动的防反电路及DCDC变换电路，N为大于1的整数，其中：第N个接收线圈的第一端与第N个同步整流电路的第一输入端连接，第N个接收线圈的第二端与第N个电容的第一端连接，第N个电容的第二端与第N个同步整流电路的第二输入端连接，第N个同步整流电路的输出端与第N个防反电路的输入端连接，第N个防反电路的输出端与所述DCDC变换电路的输入端连接，所述DCDC变换电路的输出端与所述电动汽车的车载电池连接；其中，N个所述接收线圈在至少有一个接收线圈实现满功率接收的条件下按照所述电动汽车的行驶方向依次设置；所述同步整流电路用于将输入的交流电转换为直流电，以便于所述DCDC变换电路将所述直流电进行电压转换以满足所述车载电池的充电需求。2.如权利要求1所述的动态无线充电接收电路，其特征在于，所述防反电路包括二极管，其中：所述二极管的阳极作为所述防反电路的输入端，所述二极管的阴极作为所述防反电路的输出端。3.如权利要求1所述的动态无线充电接收电路，其特征在于，N个所述接收线圈设置在一条直线上。4.如权利要求3所述的动态无线充电接收电路，其特征在于，所述接收线圈的个数为2。5.如权利要求1-4任一项所述的动态无线充电接收电路，其特征在于，动态无线充电系统中相邻发射线圈之间的间隔长度＜单一所述接收线圈的长度＜单一所述发射线圈的长度。6.一种动态无线充电系统，其特征在于，包括动态无线充电发射电路，还包括如权利要求1-5任一项所述的动态无线充电接收电路。7.如权利要求6所述的动态无线充电系统，其特征在于，所述动态无线充电发射电路的电路结构具体为LCCL拓扑结构。

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