[发明专利]一种双端磁集成的无线充电系统磁耦合机构

权利要求书

1.一种双端磁集成的无线充电系统磁耦合机构，其特征是：包括无线充电系统和磁耦合机构构成，其中：

所述无线充电系统：采用LCC-S补偿拓扑，即发射端采用LCC结构，接收端采用串联补偿；以发射线圈和接收线圈为界分为发射端和接收端两部分，发射端固定连接于充电装置附近，接收端搭载于电池用电器设备上；在接收端侧，采用附加的两相交错并联Buck变换器结构，通过副边控制实现恒压/恒流输出；

所述磁耦合机构的发射线圈与接收线圈围绕全铺式磁芯进行绕制，发射线圈和接收线圈绕制完成后，分别将LCC-S补偿拓扑中发射端LCC部分的补偿电感和接收端交错并联Buck变换器中的两个电感均以“四圆形线圈串联”的结构集成绕制于磁芯的空白区域内。

2.根据权利要求1所述的一种双端磁集成的无线充电系统磁耦合机构，其特征是：所述发射端由直流稳压电源U_bus、全桥逆变器、补偿拓扑发射端LCC部分组成；U_bus直流电压输入全桥逆变器，经逆变控制后输出85kHz交流电输入LCC补偿拓扑。所述接收端由LCC-S接收端串联谐振部分、不控整流桥、滤波电容C_e和C_o、两相交错并联的Buck直流变换器、等效电池负载R₀组成。串联补偿拓扑感应出与发射端相同频率的85kHz交流电输入不控整流桥，经整流桥滤波电容C_e后输入两相交错并联的Buck直流变换器；通过变换器滤波电容C_o后为等效电池负载R₀供电。

3.根据权利要求2所述的一种双端磁集成的无线充电系统磁耦合机构，其特征是：所述直流稳压电源U_bus输入经过全桥逆变器后变换为85kHz交流电，该频率通过对控制程序的修改设定为需求值；利用原边LCC和副边S谐振补偿拓扑实现电压与电流之间的零相角差；磁耦合机构以交变磁场的形式将能量从L₁侧发射端传至L₂侧接收端；接收端获得85kHz的交流电后经过不控整流桥；整流滤波后交流电再次变换为电压值恒定的直流电；恒定直流电压作为两相交错并联Buck变换器进行功率变换；基于Buck变换器原理及副边恒压/恒流控制，电压下降为预定值并滤波后为用电器充电。

4.根据权利要求2所述的一种双端磁集成的无线充电系统磁耦合机构，其特征是：所述全桥逆变器包括MOSFET Q₁-Q₄，所述LCC补偿拓扑包括电感L_p和L₁及电容C_p和C₁。

5.根据权利要求2所述的一种双端磁集成的无线充电系统磁耦合机构，其特征是：所述串联补偿拓扑包括电感L₂和电容C₂，所述不控整流桥包括二极管D₁-D₄，所述Buck直流变换器包括MOSFET Q_B1、二极管D_B1、电感L_B1为一相；MOSFET Q_B2、二极管D_B2、电感L_B2为一相。

6.根据权利要求1所述的一种双端磁集成的无线充电系统磁耦合机构，其特征是：所述磁耦合机构的发射线圈与接收线圈主体采用方形线圈结构。

7.根据权利要求1所述的一种双端磁集成的无线充电系统磁耦合机构，其特征是：所述磁耦合机构的接收线圈采用双层结构，

8.根据权利要求1所述的一种双端磁集成的无线充电系统磁耦合机构，其特征是：所述磁耦合机构发射端的线圈采用方形线圈结构，在绕制完成后的中间区域进行补偿电感线圈L_p的四圆形线圈串联方式的磁集成，四个圆形线圈的相邻位置所流过的电流方向相同。