無線充電功率線圈及無線充電系統的製作方法

2023-12-08 20:20:56 2

本實用新型涉及無線充電技術領域，特別涉及一種無線充電功率線圈及無線充電系統。

背景技術：

目前汽車充電主要是採用有線充電和無線充電兩種方式。無線充電省去了電動汽車與充電電源的頻繁接觸、減少人工操作環節，簡化了充電步驟和降低了充電成本，因而得到更廣泛的應用。

無線充電系統包括供電端和車載端，其中供電端設有供電端線圈，車載端設有車輛端線圈。電源輸出電能在供電端管理系統的控制下，經電源變換裝置進行整流、變壓、調製後經供電端線圈發射，在車載端管理系統控制下，車輛端線圈接收無線的電磁能量，經整流、濾波處理後給車載電池充電。

現有的供電端線圈或車輛端線圈通常有兩種類型，即有極性線圈(如DD型線圈)和無極性線圈。當供電端線圈和車輛端線圈類型不一致時，會導致汽車無法正常充電。針對這一問題，現有技術通常是原有兩個線圈基礎上多增加一個線圈，即採用第三線圈來切換供電端線圈的極性，以使供電端線圈和車輛端線圈匹配。

然而，這種切換方法充電效率較低，需額外增加供電端線圈耗銅量，在地球礦產資源日益枯竭的狀況下，這導致了資源的浪費，同時也增加了成本。

技術實現要素：

本實用新型的主要目的是提供一種無線充電功率線圈，旨在提高充電效率、降低成本。

為實現上述目的，本實用新型提出了一種無線充電功率線圈，包括第一線圈、第二線圈、及切換裝置；所述第一線圈與所述第二線圈連接；其中，

所述第一線圈中電流轉動方向與所述第二線圈中電流轉動方向相同為有極充電模式；所述第一線圈中電流轉動方向與所述第二線圈中電流轉動方向相反為無極充電模式；

所述切換裝置，切換該無線充電功率線圈工作於有極充電模式或無極充電模式。

優選地，所述第一線圈包括第一端和第二端，其中第一端位於第一線圈外側，第二端位於第一線圈的內側；所述第二線圈包括第一端和第二端，其中第一端位於第二線圈外側，第二端位於第二線圈的內側；其中第一線圈的第一端為電流輸入端。

優選地，所述無線充電功率線圈還包括導磁件，所述導磁件同時設於第一線圈與所述第二線圈的上。

優選地，所述第一線圈與所述第二線圈對稱且間隔設置，所述第一線圈與所述第二線圈位於同一平面內。

優選地，所述第一線圈圍成的區域與所述第二線圈圍成的區域部分重疊，且所述第一線圈所在平面與所述第二線圈所在平面互相平行。

優選地，所述第一線圈的部分線圈與所述第二線圈部分線圈相互重合。

優選地，在所述無線充電功率線圈為供電端線圈且車輛端線圈為有極線圈時，所述切換裝置控制第一線圈的第二端與所述第二線圈的第一端之間導通，使得所述第一線圈中的電流轉動方向與所述第二線圈中電流轉動方向相反。

優選地，在所述無線充電功率線圈為供電端線圈且車輛端線圈為無極線圈時，所述切換裝置控制第一線圈的第二端與所述第二線圈的第二端之間導通，使得所述第一線圈中的電流轉動方向與所述第二線圈中轉動電流方向相同。

優選地，在所述無線充電功率線圈為車輛端線圈且供電端線圈為有極線圈時，所述切換裝置控制第一線圈的第二端與所述第二線圈的第一端之間導通，使得所述第一線圈中的電流轉動方向與所述第二線圈中電流轉動方向相反。

優選地，在所述無線充電功率線圈為車輛端線圈且供電端線圈為無極線圈時，所述切換裝置控制第一線圈的第二端與所述第二線圈的第二端之間導通，使得所述第一線圈中的電流轉動方向與所述第二線圈中電流轉動方向相同

本實用新型提出了一種無線充電系統，所述無線充電系統包括供電端電源變換模塊、供電端線圈、供電管理模塊、車輛端線圈、車輛端電源變換模塊、及車輛管理模塊；所述供電端線圈或/和所述車輛端線圈採用如上所述的無線充電功率線圈；其中，

所述供電端電源變換模塊的兩輸入端接入電源，所述供電端電源變換模塊的兩輸出端分別與供電端線圈的兩端連接；所述車輛端線圈的兩端與車端端電源變換模塊的兩輸入端連接，所述車輛端電源變換模塊的兩輸出端與車載電池連接；

在進行充電時，所述供電管理模塊向所述車輛管理模塊發出線圈類型信號，車輛管理模塊接收該線圈類型信號，並根據線圈類型信號，控制切換裝置切換車輛端線圈工作於有極充電模式或無極充電模式。

本實用新型提出了一種無線充電系統，所述無線充電系統包括供電端電源變換模塊、供電端線圈、供電管理模塊、車輛端線圈、車輛端電源變換模塊、及車輛管理模塊；所述供電端線圈或/和所述車輛端線圈採用如上所述無線充電功率線圈；其中，

所述供電端電源變換模塊的兩輸入端接入電源，所述供電端電源變換模塊的兩輸出端分別與供電端線圈的兩端連接；所述車輛端線圈的兩端與車端端電源變換模塊的兩輸入端連接，所述車輛端電源變換模塊的兩輸出端與車載電池連接；

在進行充電時，所述車輛管理模塊向所述供電管理模塊發出線圈類型信號，供電管理模塊接收該線圈類型信號，並根據線圈類型信號，控制切換裝置切換供電端線圈工作於有極充電模式或無極充電模式。

本實用新型技術方案通過設置第一線圈、第二線圈、及切換裝置形成了一種無線充電功率線圈。所述第一線圈與所述第二線圈連接；其中，通過切換裝置改變第一線圈與第二線圈的電氣連接關係，使得該無線充電功率線圈能夠工作於有極充電模式及無極充電模式；在實際充電時，無論另一側的功率線圈為有極性的線圈還是無極性的線圈，都可以通過切換裝置進行切換無線充電功率線圈的極性，使之匹配，提高了充電效率。本實用新型技術方案只需調整第一線圈與第二線圈之間的電氣連接即可實現供電端線圈和車輛端線圈的匹配，方案簡單、效率高且降低了成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖示出的結構獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型無線充電功率線圈一實施例的結構示意圖；

圖2為圖1所示無線充電功率線圈另一視角的結構示意圖；

圖3為本實用新型第一線圈和第二線圈位置關係第一實施例的示意圖；

圖4為本實用新型第一線圈和第二線圈位置關係第二實施例的示意圖；

圖5為本實用新型第一線圈和第二線圈位置關係第三實施例的示意圖；

圖6為本實用新型有極充電模式下第一線圈和第二線圈連接示意圖；

圖7為本實用新型有極充電模式下第一線圈和第二線圈中電流流向示意圖；

圖8為本實用新型有極充電模式下第一線圈和第二線圈產生磁場分布示意圖；

圖9為本實用新型無極充電模式下第一線圈和第二線圈連接示意圖；

圖10為本實用新型無極充電模式下第一線圈和第二線圈中電流流向示意圖；

圖11為本實用新型無極充電模式下第一線圈和第二線圈產生磁場分布示意圖；

圖12為本實用新型無線充電系統一實施例的功能模塊圖。

附圖標號說明：

本實用新型目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

需要說明，本實用新型實施例中所有方向性指示(諸如上、下、左、右、前、後……)僅用於解釋在某一特定姿態(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關係、運動情況等，如果該特定姿態發生改變時，則該方向性指示也相應地隨之改變。

另外，在本實用新型中涉及「第一」、「第二」等的描述僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。另外，各個實施例之間的技術方案可以相互結合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠實現為基礎，當技術方案的結合出現相互矛盾或無法實現時應當認為這種技術方案的結合不存在，也不在本實用新型要求的保護範圍之內。

本實用新型提出一種無線充電功率線圈。

參照圖1、圖2、圖6及圖8，在本實用新型實施例中，該無線充電功率線圈，包括第一線圈1、第二線圈2、及切換裝置(未示出)；所述第一線圈1與所述第二線圈2連接。

所述第一線圈1中電流轉動方向與所述第二線圈2中電流轉動方向相同為有極充電模式；所述第一線圈1中電流轉動方向與所述第二線圈2中電流轉動方向相反為無極充電模式。

需要說明的是，該無線充電功率線圈可以被用於車輛端的功率線圈，也可以被用於供電端的功率線圈。本實施例中，無線充電功率線圈包括兩個形狀相似並且獨立的長方形線圈。長方形線圈的長寬比例接近2:1。本實施例中第一線圈1和第二線圈2均採用利茲線繞制而成。

本實施例中，第一線圈1的第一端和第二線圈2中的某一端作為該無線充電功率線圈的兩端接入電源。在實際切換時，改變了第一線圈1和第二線圈2的電氣連接。因此第一線圈1和第二線圈2中的流動的電流方向改變，第一線圈1和第二線圈2的建立的電場方向隨之改變，基於該電場產生的磁場也發生改變，最終實現了無線充電功率線圈的極性的切換。

本實用新型技術方案通過設置第一線圈1、第二線圈2、及切換裝置形成了一種無線充電功率線圈。所述第一線圈1與所述第二線圈2連接；其中，通過切換裝置改變第一線圈1與第二線圈2的電氣連接關係，使得該無線充電功率線圈能夠工作於有極充電模式及無極充電模式；在實際充電時，無論另一側的功率線圈為有極性的線圈還是無極性的線圈，都可以通過切換裝置進行切換無線充電功率線圈的極性，使之匹配，提高了充電效率。本實用新型技術方案只需調整第一線圈與第二線圈之間的電氣連接即可實現供電端線圈和車輛端線圈的匹配，方案簡單、效率高且降低了成本。

所述第一線圈1包括第一端A和第二端B，其中第一端A位於第一線圈外側，第二端B位於第一線圈的內側；所述第二線圈2包括第一端C和第二端D，其中第一端C位於第二線圈2外側，第二端D位於第二線圈2的內側。所述第一線圈1的第二端B與所述第二線圈2的第一端C的連接為有極充電模式。

進一步地，所述無線充電功率線圈還包括導磁件3，所述導磁件設於第一線圈1與所述第二線圈2的同一側。該無線充電功率線圈可以設置多個導磁件3，多個導磁件3並排設置，均同時位於第一線圈1與所述第二線圈2的表面。該導磁件3用於增強磁場，本實施例採用鐵素體磁心。

第一線圈1和第二線圈2的根據位置關係的不同，包括以下：

參照圖3，實施例一，所述第一線圈1與所述第二線圈2對稱且間隔設置，且所述第一線圈1與所述第二線圈2位於同一平面內。此時第一線圈1和第二線圈2沒有直接接觸，第一線圈1和第二線圈2間隔設置。

參照圖4，實施例二，所述第一線圈1圍成的區域與所述第二線圈2圍成的區域部分重疊，且所述第一線圈1所在平面與所述第二線圈2所在平面互相平行。此時第一線圈1部分貼合於第二線圈2。

參照圖5，實施例三，所述第一線圈1的部分線圈與所述第二線圈2部分線圈相互重合。本實施例中，第一線圈1和第二線圈2近似為長方形，第一線圈1的一長邊和第二線圈2的一長邊重合，即第一線圈1和第二線圈2共用中間的一邊。此時第一線圈1和第二線圈2圍成近似正方形。

進一步地，參照圖6、圖7及圖8，在所述無線充電功率線圈為供電端線圈且車輛端線圈為有極線圈時，所述切換裝置控制第一線圈1的第二端與所述第二線圈2的第一端之間導通，第一線圈1和第二線圈2之間的連接為A-B-D-C依連接，此時所述無線充電功率線工作於有極充電模式，使得所述第一線圈1中的電流轉動方向與所述第二線圈2中電流轉動方向相同。

如圖7中所示，箭頭代表電流的流向。兩個線圈相鄰邊際的電流走向相相同，因此產生的磁場基本抵消。這樣兩個線圈產生的磁場總和接近於一個正方形線圈單獨產生的磁場。所述無線充電功率線圈與車輛端的無極線圈相兼容，磁場在兩個線圈之間只有單個走向。(另一個走向在線圈外的空氣中)，避免了採樣DD型線圈與無極線圈中心對準時導致的磁場抵消和低效率傳輸。

參照圖9、圖10及圖11，在所述無線充電功率線圈為供電端線圈且車輛端線圈為無極線圈時，所述切換裝置控制第一線圈1的第二端與所述第二線圈2的第二端之間導通，第一線圈1和第二線圈2之間的連接為A-B-C-D依連接此時所述無線充電功率線工作於無極充電模式，使得所述第一線圈1中的電流轉動方向與所述第二線圈2中電流轉動方向相同。可見在這種連接方式下，此無線充電功率線圈與車輛端的無極線圈相兼容，磁場成閉路。閉路的磁場既增加了充電效率，也減小了向外發出的電磁波。

類似的，繼續參照圖6、圖7及圖8，在所述無線充電功率線圈為車輛端線圈且供電端線圈為有極線圈時，所述切換裝置控制第一線圈1的第二端與所述第二線圈2的第一端之間導通，此時所述無線充電功率線工作於有極充電模式，使得所述第一線圈1中的電流轉動方向與所述第二線圈2中電流轉動方向相反。

類似的，參照圖9、圖10及圖11，在所述無線充電功率線圈為車輛端線圈且供電端線圈為無極線圈時，所述切換裝置控制第一線圈1的第二端與所述第二線圈2的第二端之間導通，此時所述無線充電功率線工作於無極充電模式，使得所述第一線圈1中的電流方向與所述第二線圈2中電流方向相同。

參照圖12，根據無線充電功率線圈設置的位置，無線充電系統包括如下兩個實施例，

實施例一，本實用新型提出了一種無線充電系統，所述無線充電系統包括供電端電源變換模塊10、供電端線圈20、供電管理模塊30、車輛端線圈40、車輛端電源變換模塊50、及車輛管理模塊60；所述供電端線圈20或/和所述車輛端線圈40採用如上所述無線充電功率線圈；其中，

所述供電端電源變換模塊10的兩輸入端接入電源VS，所述供電端電源變換模塊10的兩輸出端分別與供電端線圈20的兩端連接；所述車輛端線圈40的兩端與車輛端電源變換模塊50的兩輸入端連接，所述車輛端電源變換模塊50的兩輸出端與車載電池連接；

在進行充電時，所述供電管理模塊30向所述車輛管理模塊60發出線圈類型信號，車輛管理模塊60接收該線圈類型信號，並根據線圈類型信號，控制切換裝置切換車輛端線圈40工作於有極充電模式或無極充電模式。

實施例二本實用新型還提出了另一種無線充電系統，所述無線充電系統包括供電端電源變換模塊10、供電端線圈20、供電管理模塊30、車輛端線圈40、車輛端電源變換模塊50、及車輛管理模塊60；所述供電端線圈20或/和所述車輛端線圈40採用如上所述無線充電功率線圈；其中，

所述供電端電源變換模塊10的兩輸入端接入電源，所述供電端電源變換模塊10的兩輸出端分別與供電端線圈20的兩端連接；所述車輛端線圈40的兩端與車端端電源變換模塊50的兩輸入端連接，所述車輛端電源變換模塊50的兩輸出端與車載電池連接；

在進行充電時，所述車輛管理模塊60向所述供電管理模塊30發出線圈類型信號，供電管理模塊30接收該線圈類型信號，並根據線圈類型信號，控制切換裝置切換供電端線圈20工作於有極充電模式或無極充電模式。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是在本實用新型的實用新型構思下，利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接/間接運用在其他相關的技術領域均包括在本實用新型的專利保護範圍內。