一种动态无线充电系统

本技术属于无线充电，具体涉及一种动态无线充电系统。

背景技术：

1、目前，电动汽车充电都是采用的静态充电技术，即通过充电桩等充电基础设施有线连接电动汽车来实现对电动汽车的充电。静态充电技术对充电桩数量等充电基础设施要求高，并且适用范围较为局限，在高速路长途行驶等情形中无法满足电动汽车续航问题。为解决电动汽车续航问题，当前的主要研究方向在于电动汽车电池的升级，然而，传统电池技术已接近瓶颈，设计新型电池需要更高精度的纳米材料研究，电池技术进步缓慢，虽然锂离子电池开发后能量密度等性能有了很大提高，但根据目前汽车油箱的位置和尺寸，动力电池的比能量应达到500-700wh/kg，电池重量要满足汽车承载能力和轴重分布的要求，而目前锂离子电池的能量密度远低于这个值。因此，提高动力电池的能量密度是制约锂离子电池发展的瓶颈问题，其研发投入成本很大，形成产业化的时间还很长，仍然难以满足快速增长的电子产品和电动汽车的需求。由此，亟需一种可有效解决传统静态充电技术充电慢、充电难、长途续航不足等问题的充电技术。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种动态无线充电系统，用以解决现有技术中存在的上述问题。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

3、本实用新型提供一种动态无线充电系统，包括能量发射端、能量接收端和四线圈磁耦合共振电路，所述能量发射端包括依次连接的第一整流滤波电路、直流稳压电路和高频逆变电路，所述四线圈磁耦合共振电路包括依次耦合对接的激励线圈、发射线圈、接收线圈和负载线圈，所述能量接收端包括相互连接的第二整流滤波电路和直流调压电路，所述激励线圈的输入端连接高频逆变电路的输出端，所述负载线圈的输出端连接第二整流滤波电路的输入端，所述第一整流滤波电路用于接入交流电源，并对交流电源进行整流滤波处理，输出第一直流电，所述直流稳压电路用于对第一整流滤波电路输出的第一直流电进行稳压处理，输出稳压直流电，所述高频逆变电路用于对直流稳压电路输出的稳压直流电进行转换处理，输出第一高频交流信号，并将第一高频交流信号传输至激励线圈，所述第二整流滤波电路用于对负载线圈输出的第二高频交流信号进行整流滤波处理，输出第二直流电，所述直流调压电路用于对第二整流滤波电路输出的第二直流电进行调压处理，输出充电电源。

4、其应用时，可将能量发射端及四线圈磁耦合共振电路的激励线圈和发射线圈部分铺设在地面中，将能量接收端及四线圈磁耦合共振电路的接收线圈和负载线圈设置在电动汽车上；通过第一整流滤波电路接入交流电源，并对交流电源进行整流滤波处理，输出第一直流电，通过直流稳压电路对第一直流电进行稳压处理，输出稳压直流电，通过高频逆变电路对稳压直流电进行转换处理，输出第一高频交流信号，并将第一高频交流信号传输至激励线圈，激励线圈中的高频交流电可产生相同频率的交变磁场，发射线圈通过电磁感应作用生成相同频率的电压，发射线圈可以通过阵列排布的方式铺设于地面中；当电动汽车移动至地面上相应位置时，接收线圈与发射线圈对位耦合，两线圈便会产生共振，发射线圈的能量传输至接收线圈，同样地，负载线圈将通过电磁感应作用产生第二高频交流信号；通过第二整流滤波电路对负载线圈输出的第二高频交流信号进行整流滤波处理，输出第二直流电，通过直流调压电路对第二直流电进行调压处理，输出充电电源，来为电动汽车的待充电器件进行充电，实现对电动汽车的动态无线充电。

5、在一个可能的设计中，所述第一整流滤波电路和第二整流滤波电路均采用桥式整流电路。

6、在一个可能的设计中，所述直流稳压电路包括稳压芯片。

7、在一个可能的设计中，所述高频逆变电路包括由4个igbt开关管组成的igbt逆变器。

8、在一个可能的设计中，所述直流调压电路包括buck-boost变换器。

9、在一个可能的设计中，所述能量发射端连接有发射端控制电路，所述发射端控制电路包括依次连接的第一检测电路、差分放大电路、相位补偿电路、锁相环、第一控制器和第一驱动电路，所述第一检测电路与激励线圈连接，用于对激励线圈的第一高频交流信号进行采样，得到采样信号，所述差分放大电路用于对采样信号进行差分放大处理，得到放大后的采样信号，所述相位补偿电路用于对放大后的采样信号进行相位补偿处理，得到补偿后的信号，所述锁相环用于从补偿后的信号中提取相位信号，所述第一控制器用于接收相位信号，输出第一控制信号，所述第一驱动电路连接高频逆变电路，用于接收第一控制信号，并根据第一控制信号控制高频逆变电路的工作状态。

10、在一个可能的设计中，所述能量接收端连接有接收端控制电路，所述接收端控制电路包括第二检测电路、第二控制器、第二驱动电路和第三驱动电路，所述第二控制器分别与第二检测电路、第二驱动电路和第三驱动电路连接，所述第二检测电路和第二驱动电路均与直流调压电路连接，所述第三驱动电路与负载线圈连接，所述第二检测电路用于对直流调压电路进行输出检测，得到检测信号，所述第二控制器用于接收检测信号，并输出第二控制信号，所述第二驱动电路用于接收第二控制信号，并根据第二控制信号控制直流调压电路的工作状态，所述第三驱动电路用于接收第二控制信号，并根据第二控制信号控制负载线圈的通断。

11、在一个可能的设计中，所述系统还包括供电端，所述供电端包括太阳能电池阵列、逆变器、振荡电路、波形电路和功率放大电路，所述太阳能电池阵列用于将光能转换为电能，并输出直流电源至逆变器，所述逆变器用于将直流电源转换为初始交流电源，所述振荡电路用于接收初始交流电源，输出震荡交流信号，所述波形电路用于对震荡交流信号进行波形处理，输出波形处理后的交流信号，所述功率放大电路用于对波形处理后的交流信号进行放大处理，并输出交流电源至第一整流滤波电路。

12、有益效果：本实用新型可以分设在道路及电动汽车上，实现对电动汽车的动态无线充电，将电动汽车供能问题研究方向从升级电池方向转向移动无线充电方向，使得汽车可在移动过程中进行无线充电，从而降低了对电动汽车电池的技术要求，大大提高了电动汽车的长途续航能力；本实用新型充电稳定性强，可以很方便地完成对电动汽车的充电，实现零等待的充电，同时减轻充电桩等充电基础设施压力；本实用新型可以有效提高充电效率，避免传统有线充电方式的安全隐患，解决传统静态充电技术存在的充电慢、充电难、长途续航不足等一系列问题。

技术特征：

1.一种动态无线充电系统，其特征在于，包括能量发射端、能量接收端和四线圈磁耦合共振电路，所述能量发射端包括依次连接的第一整流滤波电路、直流稳压电路和高频逆变电路，所述四线圈磁耦合共振电路包括依次耦合对接的激励线圈、发射线圈、接收线圈和负载线圈，所述能量接收端包括相互连接的第二整流滤波电路和直流调压电路，所述激励线圈的输入端连接高频逆变电路的输出端，所述负载线圈的输出端连接第二整流滤波电路的输入端，所述第一整流滤波电路用于接入交流电源，并对交流电源进行整流滤波处理，输出第一直流电，所述直流稳压电路用于对第一整流滤波电路输出的第一直流电进行稳压处理，输出稳压直流电，所述高频逆变电路用于对直流稳压电路输出的稳压直流电进行转换处理，输出第一高频交流信号，并将第一高频交流信号传输至激励线圈，所述第二整流滤波电路用于对负载线圈输出的第二高频交流信号进行整流滤波处理，输出第二直流电，所述直流调压电路用于对第二整流滤波电路输出的第二直流电进行调压处理，输出充电电源。

2.根据权利要求1所述的一种动态无线充电系统，其特征在于，所述第一整流滤波电路和第二整流滤波电路均采用桥式整流电路。

3.根据权利要求1所述的一种动态无线充电系统，其特征在于，所述直流稳压电路包括稳压芯片。

4.根据权利要求1所述的一种动态无线充电系统，其特征在于，所述高频逆变电路包括由4个igbt开关管组成的igbt逆变器。

5.根据权利要求1所述的一种动态无线充电系统，其特征在于，所述直流调压电路包括buck-boost变换器。

6.根据权利要求1所述的一种动态无线充电系统，其特征在于，所述能量发射端连接有发射端控制电路，所述发射端控制电路包括依次连接的第一检测电路、差分放大电路、相位补偿电路、锁相环、第一控制器和第一驱动电路，所述第一检测电路与激励线圈连接，用于对激励线圈的第一高频交流信号进行采样，得到采样信号，所述差分放大电路用于对采样信号进行差分放大处理，得到放大后的采样信号，所述相位补偿电路用于对放大后的采样信号进行相位补偿处理，得到补偿后的信号，所述锁相环用于从补偿后的信号中提取相位信号，所述第一控制器用于接收相位信号，输出第一控制信号，所述第一驱动电路连接高频逆变电路，用于接收第一控制信号，并根据第一控制信号控制高频逆变电路的工作状态。

7.根据权利要求1所述的一种动态无线充电系统，其特征在于，所述能量接收端连接有接收端控制电路，所述接收端控制电路包括第二检测电路、第二控制器、第二驱动电路和第三驱动电路，所述第二控制器分别与第二检测电路、第二驱动电路和第三驱动电路连接，所述第二检测电路和第二驱动电路均与直流调压电路连接，所述第三驱动电路与负载线圈连接，所述第二检测电路用于对直流调压电路进行输出检测，得到检测信号，所述第二控制器用于接收检测信号，并输出第二控制信号，所述第二驱动电路用于接收第二控制信号，并根据第二控制信号控制直流调压电路的工作状态，所述第三驱动电路用于接收第二控制信号，并根据第二控制信号控制负载线圈的通断。

8.根据权利要求1所述的一种动态无线充电系统，其特征在于，所述系统还包括供电端，所述供电端包括太阳能电池阵列、逆变器、振荡电路、波形电路和功率放大电路，所述太阳能电池阵列用于将光能转换为电能，并输出直流电源至逆变器，所述逆变器用于将直流电源转换为初始交流电源，所述振荡电路用于接收初始交流电源，输出震荡交流信号，所述波形电路用于对震荡交流信号进行波形处理，输出波形处理后的交流信号，所述功率放大电路用于对波形处理后的交流信号进行放大处理，并输出交流电源至第一整流滤波电路。

技术总结本技术公开了一种动态无线充电系统，包括能量发射端、能量接收端和四线圈磁耦合共振电路，能量发射端包括依次连接的第一整流滤波电路、直流稳压电路和高频逆变电路，四线圈磁耦合共振电路包括依次耦合对接的激励线圈、发射线圈、接收线圈和负载线圈，能量接收端包括相互连接的第二整流滤波电路和直流调压电路。本技术可以实现对电动汽车的动态无线充电，降低对电动汽车电池的技术要求，提高电动汽车的长途续航能力，且充电稳定性强，可以实现零等待的充电，减轻充电桩等充电基础设施压力，同时，可以有效提高充电效率，避免传统有线充电方式的安全隐患。技术研发人员：杨晓帆,杨阳,章治,曹嘉亿受保护的技术使用者：长安大学技术研发日：20231226技术公布日：2024/7/4