[发明专利]一种在不同传输距离下保持输出功率恒定的接收线圈

说明书

本发明公开了一种在不同传输距离下保持输出功率恒定的接收线圈，在原始接收线圈相邻匝之间设置额外线圈，每匝额外线圈以开关投切的形式与原始接收线圈串联，当传输距离发生变化时，将额外线圈投切进原始接收线圈形成新的接收线圈，对穿过接收线圈的磁通进行削弱或补偿，维持输出功率恒定。本发明克服了无线电能传输系统在传输距离变化时，系统传输功率不稳定的缺点。

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术，特别涉及一种在不同传输距离下保持输出功率恒定的接收线圈。

背景技术

无线电能传输技术(WPT)作为一种方便和安全的有线充电的替代方案，近年来受到全世界科研工作人员越来越多的关注，目前已被广泛应用于电动汽车(EV)、植入式医疗设备、手机和家用电器等领域。

在电动汽车无线充电方面，磁耦合谐振技术凭借着较高的能量传输功率和效率、较远的传输距离，以及传输方向要求不严格等优势成为主要的充电方式。盘式螺旋结构是应用在电动汽车无线充电的一种常用线圈结构，它具有较高的耦合系数和空载品质因数，更小的占用空间，结合磁耦合谐振技术，能量可以通过收发线圈之间的高频交变磁场进行传递。然而，基于传统盘式螺旋结构的无线电能传输系统容易受传输距离变化的影响，导致负载的接收功率不稳定，这可能会影响充电效果和降低电池使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在不同传输距离下保持输出功率恒定的接收线圈。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种在不同传输距离下保持输出功率恒定的接收线圈，在原始接收线圈相邻匝之间设置额外线圈，每匝额外线圈以开关投切的形式与原始接收线圈串联，当传输距离发生变化时，将额外线圈投切进原始接收线圈形成新的接收线圈，对穿过接收线圈的磁通进行削弱或补偿，维持输出功率恒定。

上述接收线圈维持输出功率恒定的控制方法，具体包括如下步骤：

步骤1、确定收发线圈的额定传输距离和系统的额定输出电流，将额定输出电流作为后续比较的初始输出电流；

步骤2、当发射线圈和接收线圈传输距离发生变化，控制投切进接收线圈的附加线圈个数，保持输出功率恒定；

当传输距离增大，增加投切进原始接收线圈的额外线圈匝数，直至补偿后的输出电流和初始输出电流的差值小于设定的阈值；

当传输距离减小，减少投切进原始接收线圈的额外线圈匝数，直至补偿后的输出电流和初始输出电流的差值小于设定的阈值。

本发明与现有线圈结构相比，其显著优点在于：本发明在收发线圈传输距离发生变化时，对穿过接收线圈的磁通进行削弱或补偿，从而维持收发线圈互感的恒定，维持系统传输功率的恒定。

附图说明

图1是本发明在不同传输距离下保持输出功率恒定的接收线圈的设计流程图。

图2是本发明接收线圈的最优半径随传输距离变化关系图。

图3是本发明原始收发线圈以及改进的收发线圈结构图。

图4是本发明投切额外线圈的流程图。

图5是本发明实施例原始收发线圈以及改进的收发线圈的磁链示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步说明本发明方案。

本发明提供一种在不同传输距离下保持输出功率恒定的接收线圈，在原始接收线圈的相邻两匝之间设置若干匝额外线圈，每匝额外线圈以开关投切的形式与对应的原始接收线圈串联。当传输距离发生变化时，将额外线圈投切进原始接收线圈形成新的接收线圈，对穿过接收线圈的磁通进行削弱或补偿，从而维持收发线圈互感的恒定。设计流程如图1所示。

下面介绍保持输出功率恒定的相关理论。