一種組合型平面動態(tài)無線傳能發(fā)射線圈裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種無線傳能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及動態(tài)無線傳能發(fā)射線圈裝置，特別 是一種組合型平面動態(tài)無線傳能發(fā)射線圈裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線傳能技術(shù)在消費電子、醫(yī)療電子、工業(yè)電子中具有廣闊的應(yīng)用前景。磁感應(yīng)耦 合和磁共振耦合是目前無線傳能中使用最廣泛的技術(shù)，它們通過發(fā)送線圈與接收線圈之間 的電磁耦合傳輸電能。
[0003] 磁感應(yīng)耦合和磁共振耦合的電能傳輸效率均與兩個線圈之間的耦合系數(shù)密切相 關(guān)。通常，耦合系數(shù)越大，電能傳輸效率越高。耦合系數(shù)由線圈的形狀、大小、相對位置決定。 在許多應(yīng)用場合，如電動汽車動態(tài)無線充電，線圈的形狀、大小是固定的，而發(fā)送線圈和接 收線圈之間的位置是變化的。由于相對位置的不確定引起的耦合系數(shù)不確定，將使動態(tài)無 線充電系統(tǒng)不能達到最優(yōu)效率傳輸效率，甚至有可能由于接收電壓的波動而損壞系統(tǒng)。雖 然在某一固定耦合系數(shù)下，通過合理的補償電路設(shè)計，并使電路工作在諧振狀態(tài)下可以使 傳輸效率達到最大，但是耦合系數(shù)的不確定將使補償電路失效，除非補償電路能根據(jù)耦合 系數(shù)的變化進行調(diào)整，這大大加大了電路設(shè)計的難度，甚至變得不能實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決動態(tài)無線傳能中，由于發(fā)射線圈和接收線圈之間相對位置不確定使得系統(tǒng) 傳輸效率不能達到最優(yōu)甚至系統(tǒng)不能正常工作的問題，本發(fā)明設(shè)計了一種組合型平面高效 無線傳能發(fā)射線圈機構(gòu)，發(fā)射線圈在一段時間內(nèi)能跟隨接收線圈移動。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種組合型平面動態(tài)無線傳能發(fā)射線圈裝置，用于為無線 傳能系統(tǒng)的接收線圈6提供交變電磁場，包括以下部分， 檢測定位模塊1，用于檢測定位接收線圈6的位置，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)信息，所述信息包括接 收線圈6距組合型發(fā)射線圈5的距離和速度信息； 分析控制模塊2,用于接收檢測定位模塊1發(fā)送的距離和速度信息，對與各個發(fā)射線圈 單元7相連接的X軸方向控制開關(guān)3和Y軸方向控制開關(guān)4將要連通和斷開的時刻做出判 斷，發(fā)送相應(yīng)控制命令，控制X軸方向控制開關(guān)3和Y軸方向控制開關(guān)4工作，使組合型發(fā) 射線圈5向接收線圈6傳遞交變電磁場時，在工作狀態(tài)的發(fā)射線圈單元所構(gòu)成發(fā)射線圈工 作陣列相對于接收線圈處于傳輸效率最大的形態(tài)； X軸方向控制開關(guān)3,用于依據(jù)接收到的控制命令，控制組合型發(fā)射線圈5在標號為X 軸方向上的各條連接線路的通斷； Y軸方向控制開關(guān)4,用于依據(jù)接收到的控制命令，控制組合型發(fā)射線圈5在標號為Y 軸方向上的各條連接線路的通斷； 組合型發(fā)射線圈5,包括若干按行列分布的發(fā)射線圈單元7,各發(fā)射線圈單元7在相應(yīng) X軸方向控制開關(guān)3和Y軸方向控制開關(guān)4均處于連通狀態(tài)時，進入工作狀態(tài)，發(fā)射交變電 磁場。
[0006] 而且，組合型發(fā)射線圈5向接收線圈6傳遞交變電磁場時，通過控制X軸方向控制 開關(guān)3和Y軸方向控制開關(guān)4工作，使在工作狀態(tài)的發(fā)射線圈單元所構(gòu)成發(fā)射線圈工作陣 列的位置發(fā)生移動或形狀發(fā)生改變。
[0007] 而且，由X軸方向控制開關(guān)3和Y軸方向控制開關(guān)4共同控制各發(fā)射線圈單元7 的工作狀態(tài)，當(dāng)發(fā)射線圈單元7由X軸方向控制開關(guān)3導(dǎo)通且Y軸方向控制開關(guān)4導(dǎo)通時， 發(fā)射線圈單元7在工作狀態(tài)。
[0008] 而且，發(fā)射線圈5和接收線圈6的外部覆蓋電磁屏蔽層。
[0009] 本發(fā)明提出的組合型平面動態(tài)無線傳能發(fā)射線圈裝置，是采用檢測定位模塊1、分 析控制模塊2、X軸方向控制開關(guān)3、Y軸方向控制開關(guān)4、組合型發(fā)射線圈5組成的組合型 平面高效無線傳能發(fā)射線圈機構(gòu)，配合接收線圈6實現(xiàn)動態(tài)無線傳能系統(tǒng)。此外還考慮了 電磁輻射的影響，在發(fā)射線圈外部利用電磁屏蔽技術(shù)進行處理，有效約束了電磁場的輻射 范圍，減小電磁場對環(huán)境的影響，提高了系統(tǒng)能量傳輸效率。本發(fā)明技術(shù)方案避免了傳統(tǒng) 動態(tài)無線傳能發(fā)射線圈靜止導(dǎo)致發(fā)射線圈和接收線圈錯位的影響，克服了線圈錯位導(dǎo)致的 傳輸距離短、傳輸效率低等缺點，同時提高了傳輸能量，對動態(tài)無線傳能發(fā)展提供有力的支 持。采用本發(fā)明技術(shù)方案制造出來的發(fā)射線圈機構(gòu)用于動態(tài)無線傳能系統(tǒng)能有效提高電能 的傳輸效率，解決了動態(tài)無線傳能系統(tǒng)中發(fā)射線圈機構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化問題。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明實施例的整體結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是本發(fā)明實施例的功能示意圖； 圖3是本發(fā)明實施例的發(fā)射線圈單元的結(jié)構(gòu)圖； 圖4是本發(fā)明實施例應(yīng)用時的接收線圈的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0011] 以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明技術(shù)方案進行具體描述。
[0012] 考慮到如果能使發(fā)送線圈在對接收線圈傳輸電能的時間段內(nèi)保持相對位置靜止， 接收線圈在這段時間內(nèi)與發(fā)送線圈之間的耦合系數(shù)也將是固定的，本發(fā)明提出一種組合型 平面高效動態(tài)無線傳能發(fā)射線圈機構(gòu)設(shè)計，將無線傳能系統(tǒng)中的發(fā)射線圈設(shè)計成由多個發(fā) 射線圈單元組合而成的組合型發(fā)射線圈，通過控制各個發(fā)射線圈單元的工作狀態(tài)，實現(xiàn)由 處于工作狀態(tài)的發(fā)射線圈單元構(gòu)成的發(fā)射線圈工作陣列發(fā)生移動，使發(fā)射線圈工作陣列和 接收線圈在進行能量傳輸?shù)囊欢螘r間內(nèi)的相對位置保持在傳輸效率最大的位置，進而能較 大地提高系統(tǒng)的能量傳輸效率。
[0013] 其中，所述的組合型發(fā)射線圈由多個發(fā)射線圈單元組合構(gòu)成。
[0014] 本發(fā)明進一步提出，所述組合型發(fā)射線圈中各發(fā)射線圈單元的工作狀態(tài)由X軸方 向控制開關(guān)和Y軸方向控制開關(guān)共同控制。
[0015] 本發(fā)明進一步提出，控制發(fā)射單元的工作狀態(tài)可實現(xiàn)由處于工作狀態(tài)的發(fā)射線圈 單元構(gòu)成的發(fā)射線圈工作陣列位置發(fā)生移動。例如，如有一排10個發(fā)射線圈單元，從第一 個到最后一個標號為1到10,每次有3個發(fā)射線圈單元處于工作狀態(tài)構(gòu)成發(fā)射線圈工作陣 列，處于工作狀態(tài)的發(fā)射線圈單元由123變成234,等同發(fā)射線圈工作陣列的位置發(fā)生移 動。
[0016] 本發(fā)明進一步提出，控制發(fā)射單元的工作狀態(tài)可實現(xiàn)由處于工作狀態(tài)的發(fā)射線圈 單元構(gòu)成的發(fā)射線圈工作陣列形狀發(fā)生改變。例如有三排共30個發(fā)射線圈單元，第一排發(fā) 射線圈單元從第一個到最后一個標號為Al到A10,第二排發(fā)射線圈單元從第一個到最后一 個標號為Bl到B10,第三排發(fā)射線圈單元從第一個到最后一個標號為Cl到C10,每次有6個 發(fā)射線圈單元處于工作狀態(tài)構(gòu)成發(fā)射線圈工作陣列，處于工作狀態(tài)的發(fā)射線圈單元由A2、 B2、C2、A3、B3、C3變成A2、B2、A3、B3、A4、B4,等同發(fā)射線圈工作陣列形狀發(fā)生改變。
[0017] 位置發(fā)生移動和形狀發(fā)生改變都可用于適應(yīng)接收線圈的狀況。
[0018] 本發(fā)明進一步提出，所述的由處于工作狀態(tài)的發(fā)射線圈單元構(gòu)成的發(fā)射線圈工作 陣列在某一段時間內(nèi)（即發(fā)射線圈向接收線圈傳遞交變電磁場這段時間）與接收線圈的相 對位置處于傳輸效率最大的位置。
[0019] 如圖1所示，本發(fā)明實施例所提供組合型平面高效無線傳能發(fā)射線圈裝置，設(shè)置 有如下部分： 檢測定位模塊1，檢測定位接收線圈6的位置，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)信息，所述信息包括接收線 圈6距組合型發(fā)射線圈5的距離和速度信息； 分析控制模塊2,接收檢測定位模塊1發(fā)送的距離和速度信息，對與各個發(fā)射線圈單元 7相連接的X軸方向控制開關(guān)3和Y軸方向控制開關(guān)4將要連通和斷開的時刻做出判斷，發(fā) 送相應(yīng)控制命令，控制下一級（X軸方向控制開關(guān)3和Y軸方向控制開關(guān)4)工作，使組合型 發(fā)射線圈5向接收線圈6傳遞交變電磁場時，其中在工作狀態(tài)的發(fā)射線圈單元所構(gòu)成發(fā)射 線圈工作陣列相對于接收線圈處于傳輸效率最大的形態(tài)； X軸方向控制開關(guān)3,依據(jù)接收到的控制命令，控制組合型發(fā)射線圈5在標號為X軸方 向上的各條連接線路的通斷； Y軸方向控制開關(guān)4,依據(jù)接收到的控制命令，控制組合型發(fā)射線圈5在標號為Y軸方 向上的各條連接線路的通斷； 組合型發(fā)射線圈5,包括若干按行列分布的發(fā)射線圈單元7,各發(fā)射線圈單元7在相應(yīng) X軸方向控制開關(guān)3和Y軸方向控制開關(guān)4均處于連通狀態(tài)時，進入工作狀態(tài)，發(fā)射交變電 磁場。
[0020] 所述接收線圈6,接收交變電磁場，為負載供能。
[0021] 具體實施時，可利用現(xiàn)有的成熟設(shè)備實現(xiàn)方法過程，例如可采用單片機等微處理 器實現(xiàn)分析控制模塊2,可采用繼電器開關(guān)等設(shè)備實現(xiàn)X軸方向控制開關(guān)3和Y軸方向控制 開關(guān)4。
[0022] 所述的檢測定位模塊4用于檢測定位接收線圈的位置和速度，并轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的信 息。本實施例中檢測定位模塊4由GPS定位裝置和紅外傳感器、超聲波傳感器組成。在接 收線圈6距離組合型發(fā)射線圈5 -定距離之外，由GPS定位裝置定位接收線圈6的行駛位 置；在接收線圈6移動到距離組合型發(fā)射線圈5-定距離之內(nèi)，由紅外傳感器和超聲波傳感 器精確定位接收線圈6的位置和移動速度。具體實施時，該距離可設(shè)置為經(jīng)驗值。所采用 的檢測定位手段和方法均可依照具體情況進行調(diào)整，例如任選紅外傳感器和超聲波傳感器 其中一種進行精確定位。
[0023] 具體實施時，組合型發(fā)射線圈5中的發(fā)射線圈單元7可按行列分布，類似矩陣元 素，因此可以不需為每個發(fā)射線圈單元7單獨設(shè)置控制開關(guān)，而是根據(jù)行列分布，設(shè)置X軸 方向控制開關(guān)3控制X軸方向上的通斷，Y軸方向控制開關(guān)4控制Y方向上的通斷。例如， 對于處于第X行第y列的發(fā)射線圈單元7, X軸方向控制開關(guān)3控制X軸方向上第y列連 通，Y軸方向控制開關(guān)3控制Y軸方向上第X行連通時，即可處于工作狀態(tài)。
[0024] 所述的組合型平面高效無線傳能發(fā)射線圈裝置設(shè)置有檢測定位模塊1，檢測定位 接收線圈6在將要到達組合型發(fā)射線圈5所在位置一定距離范圍內(nèi)移動的位置和速度，轉(zhuǎn) 換成接收線圈6距組合型發(fā)射線圈5的距離和速度信