[发明专利]无线电能传输的补偿网络和无线电能传输系统

说明书

本发明公开了一种无线电能传输的补偿网络和无线电能传输系统，补偿网络包括多个元件组，元件组包括电容或电感中的至少一个；元件组至少具有四个，每个元件组均具有输入端和输出端；第一元件组的输入端和第三元件组的输入端连接；第一元件组的输出端和第四元件组的输入端连接，并形成第一连接点，第一连接点用于连接功率线圈的一端；第二元件组的输入端和第三元件组的输出端连接，并形成第二连接点，第二连接点用于连接功率线圈的另一端；第二元件组的输出端和第四元件组的输出端连接。本发明能有效提高无线充电效率；可以根据设计目标，如最小体积重量或者最低成本等来合理选取元件，能够优化设计，降低制造成本或者减小体积重量。

技术领域

本发明涉及无线充电领域，尤其涉及无线电能传输的补偿网络和无线电能传输系统。

背景技术

无线能量传输，将电能以非接触的方式进行传输，无论是给手机等电子设备充电的小功率产品，还是给电动汽车充电的大功率产品，都日益丰富。这种无线的充电方式，能够消除导线裸露、磨损等问题，安全性和灵活性都有提高。目前存在的无线能量传输方式可以大体分为两种，一种是磁场耦合式无线电能传输系统（MF-WPT，Magnetic Field-Wireless Power Transmission），以线圈作为耦合器件，以磁场作为无线能量传输的物理基础。另有一种是电场耦合式无线电能传输系统（EC-WPT，Electric Field Coupled-Wireless Power Transmission），以电场作为无线能量传输物理基础。

以使用磁场耦合式无线电能传输系统的电动汽车无线充电为例，一般是通过发射端的发射线圈以及接收端的车载线圈，实现电能传输。在发射线圈和接收线圈之间，具有气隙，存在漏感，系统整体的传输效率低。

发明内容

本发明提供一种无线电能传输的补偿网络以及无线电能传输系统，能够提高无线充电的传输效率。

本发明的无线电能传输的补偿网络，所述补偿网络包括多个元件组，所述元件组包括电容或电感中的至少一个；所述元件组分别为第一元件组、第二元件组、第三元件组、第四元件组和第五元件组，且每个所述元件组均具有输入端和输出端；其中，所述第一元件组、所述第二元件组、所述第三元件组和第四元件组均为电容，所述第五元件组为电感；所述第一元件组的输入端和所述第三元件组的输入端连接；所述第一元件组的输出端和所述第四元件组的输入端连接，并形成第一连接点，所述第一连接点用于连接功率线圈的一端；所述第二元件组的输入端和所述第三元件组的输出端连接，并形成第二连接点，所述第二连接点用于连接功率线圈的另一端；所述第二元件组的输出端和所述第四元件组的输出端连接；所述第五元件组的输出端连接所述第一元件组的输入端和所述第三元件组的输入端；所述第一元件组具有第一电抗值A；所述第二元件组具有第二电抗值B；所述第三元件组具有第三电抗值C；所述第四元件组具有第四电抗值D；所述功率线圈具有线圈电抗值L；所述第五元件组具有第五电抗值F；所述第一电抗值A等于所述第二电抗值B；所述第三电抗值C等于所述第四电抗值D；所述第五电抗值F与线圈电抗值L相等；且至少同时满足：L(A+B+C+D)+(A+C)(D+B)=0和AB≠CD两个关系式。

优选的，还包括第六元件组，连接在所述第一连接点和所述第二连接点之间，用于和所述功率线圈串联。

优选的，所述第六元件组和所述功率线圈串联后，具有联合电抗U，从而至少同时满足：U(A+B+C+D)+(A+C)(D+B)=0和AB≠CD两个关系式。

优选的，所述第五电抗值F与所述联合电抗U相等。

本发明的无线电能传输系统，具有发射端和接收端，所述发射端包括：功率发射线圈；上述的无线电能传输的补偿网络；依次连接的电源、整流器和逆变器，所述逆变器连接所述补偿网络；所述功率发射线圈作为功率线圈的一种，连接在所述第一连接点和所述第二连接点之间。