无线充电功率线圈及无线充电系统的制作方法

本实用新型涉及无线充电技术领域，特别涉及一种无线充电功率线圈及无线充电系统。

背景技术：

目前汽车充电主要是采用有线充电和无线充电两种方式。无线充电省去了电动汽车与充电电源的频繁接触、减少人工操作环节，简化了充电步骤和降低了充电成本，因而得到更广泛的应用。

无线充电系统包括供电端和车载端，其中供电端设有供电端线圈，车载端设有车辆端线圈。电源输出电能在供电端管理系统的控制下，经电源变换装置进行整流、变压、调制后经供电端线圈发射，在车载端管理系统控制下，车辆端线圈接收无线的电磁能量，经整流、滤波处理后给车载电池充电。

现有的供电端线圈或车辆端线圈通常有两种类型，即有极性线圈(如DD型线圈)和无极性线圈。当供电端线圈和车辆端线圈类型不一致时，会导致汽车无法正常充电。针对这一问题，现有技术通常是原有两个线圈基础上多增加一个线圈，即采用第三线圈来切换供电端线圈的极性，以使供电端线圈和车辆端线圈匹配。

然而，这种切换方法充电效率较低，需额外增加供电端线圈耗铜量，在地球矿产资源日益枯竭的状况下，这导致了资源的浪费，同时也增加了成本。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种无线充电功率线圈，旨在提高充电效率、降低成本。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种无线充电功率线圈，包括第一线圈、第二线圈、及切换装置；所述第一线圈与所述第二线圈连接；其中，

所述第一线圈中电流转动方向与所述第二线圈中电流转动方向相同为有极充电模式；所述第一线圈中电流转动方向与所述第二线圈中电流转动方向相反为无极充电模式；

所述切换装置，切换该无线充电功率线圈工作于有极充电模式或无极充电模式。

优选地，所述第一线圈包括第一端和第二端，其中第一端位于第一线圈外侧，第二端位于第一线圈的内侧；所述第二线圈包括第一端和第二端，其中第一端位于第二线圈外侧，第二端位于第二线圈的内侧；其中第一线圈的第一端为电流输入端。

优选地，所述无线充电功率线圈还包括导磁件，所述导磁件同时设于第一线圈与所述第二线圈的上。

优选地，所述第一线圈与所述第二线圈对称且间隔设置，所述第一线圈与所述第二线圈位于同一平面内。

优选地，所述第一线圈围成的区域与所述第二线圈围成的区域部分重叠，且所述第一线圈所在平面与所述第二线圈所在平面互相平行。

优选地，所述第一线圈的部分线圈与所述第二线圈部分线圈相互重合。

优选地，在所述无线充电功率线圈为供电端线圈且车辆端线圈为有极线圈时，所述切换装置控制第一线圈的第二端与所述第二线圈的第一端之间导通，使得所述第一线圈中的电流转动方向与所述第二线圈中电流转动方向相反。

优选地，在所述无线充电功率线圈为供电端线圈且车辆端线圈为无极线圈时，所述切换装置控制第一线圈的第二端与所述第二线圈的第二端之间导通，使得所述第一线圈中的电流转动方向与所述第二线圈中转动电流方向相同。

优选地，在所述无线充电功率线圈为车辆端线圈且供电端线圈为有极线圈时，所述切换装置控制第一线圈的第二端与所述第二线圈的第一端之间导通，使得所述第一线圈中的电流转动方向与所述第二线圈中电流转动方向相反。

优选地，在所述无线充电功率线圈为车辆端线圈且供电端线圈为无极线圈时，所述切换装置控制第一线圈的第二端与所述第二线圈的第二端之间导通，使得所述第一线圈中的电流转动方向与所述第二线圈中电流转动方向相同

本实用新型提出了一种无线充电系统，所述无线充电系统包括供电端电源变换模块、供电端线圈、供电管理模块、车辆端线圈、车辆端电源变换模块、及车辆管理模块；所述供电端线圈或/和所述车辆端线圈采用如上所述的无线充电功率线圈；其中，

所述供电端电源变换模块的两输入端接入电源，所述供电端电源变换模块的两输出端分别与供电端线圈的两端连接；所述车辆端线圈的两端与车端端电源变换模块的两输入端连接，所述车辆端电源变换模块的两输出端与车载电池连接；

在进行充电时，所述供电管理模块向所述车辆管理模块发出线圈类型信号，车辆管理模块接收该线圈类型信号，并根据线圈类型信号，控制切换装置切换车辆端线圈工作于有极充电模式或无极充电模式。

本实用新型提出了一种无线充电系统，所述无线充电系统包括供电端电源变换模块、供电端线圈、供电管理模块、车辆端线圈、车辆端电源变换模块、及车辆管理模块；所述供电端线圈或/和所述车辆端线圈采用如上所述无线充电功率线圈；其中，

所述供电端电源变换模块的两输入端接入电源，所述供电端电源变换模块的两输出端分别与供电端线圈的两端连接；所述车辆端线圈的两端与车端端电源变换模块的两输入端连接，所述车辆端电源变换模块的两输出端与车载电池连接；

在进行充电时，所述车辆管理模块向所述供电管理模块发出线圈类型信号，供电管理模块接收该线圈类型信号，并根据线圈类型信号，控制切换装置切换供电端线圈工作于有极充电模式或无极充电模式。

本实用新型技术方案通过设置第一线圈、第二线圈、及切换装置形成了一种无线充电功率线圈。所述第一线圈与所述第二线圈连接；其中，通过切换装置改变第一线圈与第二线圈的电气连接关系，使得该无线充电功率线圈能够工作于有极充电模式及无极充电模式；在实际充电时，无论另一侧的功率线圈为有极性的线圈还是无极性的线圈，都可以通过切换装置进行切换无线充电功率线圈的极性，使之匹配，提高了充电效率。本实用新型技术方案只需调整第一线圈与第二线圈之间的电气连接即可实现供电端线圈和车辆端线圈的匹配，方案简单、效率高且降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型无线充电功率线圈一实施例的结构示意图；

图2为图1所示无线充电功率线圈另一视角的结构示意图；

图3为本实用新型第一线圈和第二线圈位置关系第一实施例的示意图；

图4为本实用新型第一线圈和第二线圈位置关系第二实施例的示意图；

图5为本实用新型第一线圈和第二线圈位置关系第三实施例的示意图；

图6为本实用新型有极充电模式下第一线圈和第二线圈连接示意图；

图7为本实用新型有极充电模式下第一线圈和第二线圈中电流流向示意图；

图8为本实用新型有极充电模式下第一线圈和第二线圈产生磁场分布示意图；

图9为本实用新型无极充电模式下第一线圈和第二线圈连接示意图；

图10为本实用新型无极充电模式下第一线圈和第二线圈中电流流向示意图；

图11为本实用新型无极充电模式下第一线圈和第二线圈产生磁场分布示意图；

图12为本实用新型无线充电系统一实施例的功能模块图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种无线充电功率线圈。

参照图1、图2、图6及图8，在本实用新型实施例中，该无线充电功率线圈，包括第一线圈1、第二线圈2、及切换装置(未示出)；所述第一线圈1与所述第二线圈2连接。

所述第一线圈1中电流转动方向与所述第二线圈2中电流转动方向相同为有极充电模式；所述第一线圈1中电流转动方向与所述第二线圈2中电流转动方向相反为无极充电模式。

需要说明的是，该无线充电功率线圈可以被用于车辆端的功率线圈，也可以被用于供电端的功率线圈。本实施例中，无线充电功率线圈包括两个形状相似并且独立的长方形线圈。长方形线圈的长宽比例接近2:1。本实施例中第一线圈1和第二线圈2均采用利兹线绕制而成。

本实施例中，第一线圈1的第一端和第二线圈2中的某一端作为该无线充电功率线圈的两端接入电源。在实际切换时，改变了第一线圈1和第二线圈2的电气连接。因此第一线圈1和第二线圈2中的流动的电流方向改变，第一线圈1和第二线圈2的建立的电场方向随之改变，基于该电场产生的磁场也发生改变，最终实现了无线充电功率线圈的极性的切换。

本实用新型技术方案通过设置第一线圈1、第二线圈2、及切换装置形成了一种无线充电功率线圈。所述第一线圈1与所述第二线圈2连接；其中，通过切换装置改变第一线圈1与第二线圈2的电气连接关系，使得该无线充电功率线圈能够工作于有极充电模式及无极充电模式；在实际充电时，无论另一侧的功率线圈为有极性的线圈还是无极性的线圈，都可以通过切换装置进行切换无线充电功率线圈的极性，使之匹配，提高了充电效率。本实用新型技术方案只需调整第一线圈与第二线圈之间的电气连接即可实现供电端线圈和车辆端线圈的匹配，方案简单、效率高且降低了成本。

所述第一线圈1包括第一端A和第二端B，其中第一端A位于第一线圈外侧，第二端B位于第一线圈的内侧；所述第二线圈2包括第一端C和第二端D，其中第一端C位于第二线圈2外侧，第二端D位于第二线圈2的内侧。所述第一线圈1的第二端B与所述第二线圈2的第一端C的连接为有极充电模式。

进一步地，所述无线充电功率线圈还包括导磁件3，所述导磁件设于第一线圈1与所述第二线圈2的同一侧。该无线充电功率线圈可以设置多个导磁件3，多个导磁件3并排设置，均同时位于第一线圈1与所述第二线圈2的表面。该导磁件3用于增强磁场，本实施例采用铁素体磁心。

第一线圈1和第二线圈2的根据位置关系的不同，包括以下：

参照图3，实施例一，所述第一线圈1与所述第二线圈2对称且间隔设置，且所述第一线圈1与所述第二线圈2位于同一平面内。此时第一线圈1和第二线圈2没有直接接触，第一线圈1和第二线圈2间隔设置。

参照图4，实施例二，所述第一线圈1围成的区域与所述第二线圈2围成的区域部分重叠，且所述第一线圈1所在平面与所述第二线圈2所在平面互相平行。此时第一线圈1部分贴合于第二线圈2。

参照图5，实施例三，所述第一线圈1的部分线圈与所述第二线圈2部分线圈相互重合。本实施例中，第一线圈1和第二线圈2近似为长方形，第一线圈1的一长边和第二线圈2的一长边重合，即第一线圈1和第二线圈2共用中间的一边。此时第一线圈1和第二线圈2围成近似正方形。

进一步地，参照图6、图7及图8，在所述无线充电功率线圈为供电端线圈且车辆端线圈为有极线圈时，所述切换装置控制第一线圈1的第二端与所述第二线圈2的第一端之间导通，第一线圈1和第二线圈2之间的连接为A-B-D-C依连接，此时所述无线充电功率线工作于有极充电模式，使得所述第一线圈1中的电流转动方向与所述第二线圈2中电流转动方向相同。

如图7中所示，箭头代表电流的流向。两个线圈相邻边际的电流走向相相同，因此产生的磁场基本抵消。这样两个线圈产生的磁场总和接近于一个正方形线圈单独产生的磁场。所述无线充电功率线圈与车辆端的无极线圈相兼容，磁场在两个线圈之间只有单个走向。(另一个走向在线圈外的空气中)，避免了采样DD型线圈与无极线圈中心对准时导致的磁场抵消和低效率传输。

参照图9、图10及图11，在所述无线充电功率线圈为供电端线圈且车辆端线圈为无极线圈时，所述切换装置控制第一线圈1的第二端与所述第二线圈2的第二端之间导通，第一线圈1和第二线圈2之间的连接为A-B-C-D依连接此时所述无线充电功率线工作于无极充电模式，使得所述第一线圈1中的电流转动方向与所述第二线圈2中电流转动方向相同。可见在这种连接方式下，此无线充电功率线圈与车辆端的无极线圈相兼容，磁场成闭路。闭路的磁场既增加了充电效率，也减小了向外发出的电磁波。

类似的，继续参照图6、图7及图8，在所述无线充电功率线圈为车辆端线圈且供电端线圈为有极线圈时，所述切换装置控制第一线圈1的第二端与所述第二线圈2的第一端之间导通，此时所述无线充电功率线工作于有极充电模式，使得所述第一线圈1中的电流转动方向与所述第二线圈2中电流转动方向相反。

类似的，参照图9、图10及图11，在所述无线充电功率线圈为车辆端线圈且供电端线圈为无极线圈时，所述切换装置控制第一线圈1的第二端与所述第二线圈2的第二端之间导通，此时所述无线充电功率线工作于无极充电模式，使得所述第一线圈1中的电流方向与所述第二线圈2中电流方向相同。

参照图12，根据无线充电功率线圈设置的位置，无线充电系统包括如下两个实施例，

实施例一，本实用新型提出了一种无线充电系统，所述无线充电系统包括供电端电源变换模块10、供电端线圈20、供电管理模块30、车辆端线圈40、车辆端电源变换模块50、及车辆管理模块60；所述供电端线圈20或/和所述车辆端线圈40采用如上所述无线充电功率线圈；其中，

所述供电端电源变换模块10的两输入端接入电源V_S，所述供电端电源变换模块10的两输出端分别与供电端线圈20的两端连接；所述车辆端线圈40的两端与车辆端电源变换模块50的两输入端连接，所述车辆端电源变换模块50的两输出端与车载电池连接；

在进行充电时，所述供电管理模块30向所述车辆管理模块60发出线圈类型信号，车辆管理模块60接收该线圈类型信号，并根据线圈类型信号，控制切换装置切换车辆端线圈40工作于有极充电模式或无极充电模式。

实施例二本实用新型还提出了另一种无线充电系统，所述无线充电系统包括供电端电源变换模块10、供电端线圈20、供电管理模块30、车辆端线圈40、车辆端电源变换模块50、及车辆管理模块60；所述供电端线圈20或/和所述车辆端线圈40采用如上所述无线充电功率线圈；其中，

所述供电端电源变换模块10的两输入端接入电源，所述供电端电源变换模块10的两输出端分别与供电端线圈20的两端连接；所述车辆端线圈40的两端与车端端电源变换模块50的两输入端连接，所述车辆端电源变换模块50的两输出端与车载电池连接；

在进行充电时，所述车辆管理模块60向所述供电管理模块30发出线圈类型信号，供电管理模块30接收该线圈类型信号，并根据线圈类型信号，控制切换装置切换供电端线圈20工作于有极充电模式或无极充电模式。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。