一种适应不同传输距离的无位置传感器动态无线充电系统

本发明涉及无线充电领域，尤其涉及一种适应不同传输距离的无位置传感器动态无线充电系统。

背景技术：

1、电动装载工具是工业生产中广泛使用的重要设备，其具有绿色、高效、低碳的特点，可以提高生产效率，减少环境污染。然而，电动装载工具的电池容量有限，需要频繁充电，影响了其使用效率和生产效率。

2、动态无线充电技术可以在充电设备和接收设备之间建立无线电磁耦合，将电能传输到接收设备中，从而实现无线充电。相比于传统的有线充电方式，动态无线充电技术不需要物理接触，不受充电接口和电缆的限制，更加方便和安全。动态无线充电系统通常由充电设备、接收设备、充电控制器和充电电源等部分组成。其中，充电设备是发射端，接收设备是接收端，充电控制器是中间的控制器，用于控制充电的过程，充电电源为整个系统提供能量。

3、传统动态无线充电系统需要安装位置传感器来检测充电设备和接收设备之间的位置关系，但这种传感器有时会受到环境影响和噪声干扰，降低了充电效率和稳定性。例如，在电动车的充电过程中，传统的位置传感器容易受到路面颠簸和温度变化等因素的影响，从而导致充电效率和稳定性下降。

技术实现思路

1、本发明的目的就是提供一种适应不同传输距离的无位置传感器动态无线充电系统。用于解决现有技术中动态无线充电系统依靠位置传感器有时会受到环境影响和噪声干扰且在特殊环境下传输距离发生变化导致传输功率发生变化的问题。

2、一种适应不同传输距离的无位置传感器动态无线充电系统，包括n个发射线圈模块、接收线圈模块，所述接收线圈模块设置在移动负载上，n个发射线圈模块沿所述移动负载的运动路径依次排列，相邻两个所述发射线圈模块采用最外层单匝线圈交叉的方式排列，且n个发射线圈模块均位于同一水平面上；

3、所述移动负载运动路径与所述发射线圈模块所在平面的竖直距离为渐变距离时，该渐变路径对应的发射线圈模块采用过渡绕线方式渐进增加或减少线圈匝数。

4、作为优选，所述发射线圈模块均包括依次连接的高频逆变电路、原边变压器、发射侧lcc补偿网络模块和发射线圈，所述高频逆变电路与外部的直流电源连接；

5、所述接收线圈模块包括依次连接的接收线圈、接收侧串联补偿网络模块、副边变压器、全波整流器和稳压电路，所述稳压电路的输出端与移动负载的输入端连接，所述接收线圈与发射线圈耦合进行电能的传输。

6、作为优选，所述高频逆变电路为高频逆变器，所述高频逆变器包括两个直流输入端口p和n，以及两个交流输出端口为m和g，以及两个可控开关s1、s2；

7、所述可控开关s1的漏极与直流输入端口p连接，所述可控开关s2的源极与直流输入端口n连接，两个直流输入端口p和n分别与直流电源模块的正负极连接；

8、所述可控开关s1的源极和可控开关s2的漏极连接后为交流输出端口m，所述可控开关s2的源极作为交流输出端口g。

9、作为优选，所述原边变压器包括两个输入端口t1和t2，以及两个输出端口t3和t4；

10、所述交流输出端口m与原边变压器输入端口t1连接，所述交流输出端口g与原边变压器输入端口t2连接，所述原边变压器的输出端口t3和输出端口t4均与发射侧lcc补偿网络模块连接。

11、作为优选，所述发射侧lcc补偿网络模块包括补偿电感lf、补偿电容cf和补偿电容cp；

12、所述补偿电感lf的输入端与所述原边变压器的输出端口t3连接，所述补偿电感lf的输出端分别与补偿电容cf的输入端和补偿电容cp的输入端连接；

13、所述补偿电容cp的输出端与发射线圈lp的一侧连接，所述补偿电容cf的输出端与原边变压器的输出端口t4连接后与发射线圈lp的另一侧连接。

14、作为优选，所述的接收侧串联补偿网络模块包括补偿电容cs；

15、所述副边变压器包括两个输入端口j1和j2，以及三个输出端口j3、j4和j5，接收线圈ls的两端分别与补偿电容cs的输入端和副边变压器的输入端口j1连接，所述补偿电容cs的输出端与副边变压器的输入端口j2连接。

16、作为优选，全波整流器包括两个整流二极管d1和d2，以及输出电容cd，以及两个整流输出端a和b；

17、所述副边变压器的输出端口j3和j4分别与两个整流二极管d1和d2的输入端连接，两个整流二极管d1和d2的输出端均与全波整流器的整流输出端a连接，所述副边变压器的输出端口j5与全波整流器的整流输出端b连接；

18、所述输出电容cd的两端分别与所述全波整流器的两个整流输出端a和b连接。

19、作为优选，所示稳压电路为同步buck电路，所述同步buck电路包括两个输入端口s和h，以及两个输出端口p和n，以及两个可控开关s3和s4，以及接滤波电感lo，以及滤波电容co；

20、所示稳压电路采用同步buck电路，所述同步buck电路包括两个输入端口h和s分别与全波整流器的两个整流输出端a和b连接，所述可控开关s3的漏极与输入端口h连通，所述可控开关s4的源极与同步buck电路的输入端口s连通；

21、所述可控开关s3的源极和可控开关s4的漏极连接后与滤波电感lo的输入端连接，所述滤波电感lo输出端与滤波电容co输入端连接后与同步buck电路输出端口p连接，所述滤波电容co输出端与可控开关s4的源极连通后与同步buck电路输出端口n连接；

22、所述同步buck电路的两个输出端口p和n分别与移动负载的电池正负极连接。

23、作为优选，还包括中央控制器，所述中央控制器用于给各个发射线圈模块的逆变器发送pwm驱动信号、处理采样数据和控制各个线圈。

24、作为优选，还包括电流检测电路，所述电流检测电路采集发射线圈的直流输入电流，中央控制器通过直流输入电流控制该发射线圈的启闭。

25、由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

26、1、本申请无需安装位置传感器，降低了系统的成本和复杂度；同时该系统能够满足接收端在带坡度的路径上行驶时，功率均匀的传输，充电效果好。

27、2、本申请的移动负载小车可以在任意位置启动、在任意方向运行，可支持多辆移动负载小车同时运行，同时系统能够在较低的直流输电电压情况下为接收端提供足够的能量。

28、3、本申请位置检测电路的检测系统功耗低，可降低静态损耗。

29、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

技术特征：

1.一种适应不同传输距离的无位置传感器动态无线充电系统，包括n个发射线圈模块、接收线圈模块，所述接收线圈模块设置在移动负载上，其特征在于，n个发射线圈模块沿所述移动负载的运动路径依次排列，相邻两个所述发射线圈模块采用最外层单匝线圈交叉的方式排列，且n个发射线圈模块均位于同一水平面上；

2.如权利要求1所述的一种适应不同传输距离的无位置传感器动态无线充电系统，其特征在于，所述发射线圈模块均包括依次连接的高频逆变电路、原边变压器、发射侧lcc补偿网络模块和发射线圈，所述高频逆变电路与外部的直流电源连接；

3.如权利要求2所述的一种适应不同传输距离的无位置传感器动态无线充电系统，其特征在于，所述高频逆变电路为高频逆变器，所述高频逆变器包括两个直流输入端口p和n，以及两个交流输出端口为m和g，以及两个可控开关s1、s2；

4.如权利要求3所述的一种适应不同传输距离的无位置传感器动态无线充电系统，其特征在于，所述原边变压器包括两个输入端口t1和t2，以及两个输出端口t3和t4；

5.如权利要求4所述的一种适应不同传输距离的无位置传感器动态无线充电系统，其特征在于，所述发射侧lcc补偿网络模块包括补偿电感lf、补偿电容cf和补偿电容cp；

6.如权利要求5所述的一种适应不同传输距离的无位置传感器动态无线充电系统，其特征在于，所述的接收侧串联补偿网络模块包括补偿电容cs；

7.如权利要求6所述的一种适应不同传输距离的无位置传感器动态无线充电系统，其特征在于，全波整流器包括两个整流二极管d1和d2，以及输出电容cd，以及两个整流输出端a和b；

8.如权利要求7所述的一种适应不同传输距离的无位置传感器动态无线充电系统，其特征在于，所示稳压电路采用同步buck电路，所述同步buck电路包括两个输入端口s和h，以及两个输出端口p和n，以及两个可控开关s3和s4，以及接滤波电感lo，以及滤波电容co；

9.如权利要求1所述的一种适应不同传输距离的无位置传感器动态无线充电系统，其特征在于，还包括中央控制器，所述中央控制器用于给各个发射线圈模块的逆变器发送pwm驱动信号、处理采样数据和控制各个线圈。

10.如权利要求9所述的一种适应不同传输距离的无位置传感器动态无线充电系统，其特征在于，还包括电流检测电路，所述电流检测电路采集发射线圈的直流输入电流，中央控制器通过直流输入电流控制该发射线圈的启闭。

技术总结
本申请提供一种适应不同传输距离的无位置传感器动态无线充电系统，用于解决现有无线充电系统依靠位置传感器有时会受到干扰且在传输距离发生变化时导致传输功率发生变化的问题。包括N个发射线圈模块、接收线圈模块，所述接收线圈模块设置在移动负载上，N个发射线圈模块沿所述移动负载的运动路径依次排列，相邻两个所述发射线圈模块采用最外层单匝线圈交叉的方式排列，且N个发射线圈模块均位于同一水平面上；所述移动负载运动路径与所述发射线圈模块所在平面的竖直距离为渐变距离时，该渐变路径对应的发射线圈模块采用过渡绕线方式渐进增加或减少线圈匝数。本申请无需安装位置传感器，同时能够满足接收端在带坡度的路径上行驶时，功率均匀的传输。

技术研发人员：李思奇,肖庄胜,刘哲,袁娅局,喻兴鹏,方彦昭,孙壮,鲁思兆,李通
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11