(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111524549.7 (22)申请日 2021.12.14 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 唐春森　史可　王智慧　李小飞　 戴欣　孙跃　苏玉刚　周远钊　 费迎军　 (74)专利代理 机构 重庆敏创专利代理事务所 (普通合伙) 50253 代理人 陈千 (51)Int.Cl. B60L 53/12(2019.01) H02J 50/12(2016.01) H02J 50/00(2016.01) H02J 50/40(2016.01)H02M 7/44(2006.01) H02M 7/537(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 通过磁集成抑制功率波动的电动汽车动态 无线充电系统 (57)摘要 本发明涉及磁耦合无线充电技术领域， 具体 公开了一种通过磁集成抑制功率波动的电动汽 车动态无线充电系统， 提出了一种磁集成结构， 包括与发射线圈反向串联的集成反向线圈和连 接在接收器补偿电路中的集 成电感线圈， 集成反 向线圈可以减轻充电距离或未对准引起的互感 变化， 实现道路上接收线圈和发射线圈之间稳定 的等效互感， 实现EVDWC系统中功率波动的抑制， 集成电感线圈实现了耦合器的紧凑性并实现零 电压开关(ZVS)条件配置； 集成电感线圈替代了 LCC谐振补偿网络中外部笨重的补偿电感， 另外 使系统的总输入阻抗呈现出微 感性， 有利于逆变 器工作在ZVS条件下； 提出了一种耦合器的参数 设计方法， 不仅能有效抑制输出功率波动， 还实 现了更好的ZVS工作条件。 权利要求书2页 说明书12页 附图11页 CN 114161952 A 2022.03.11 CN 114161952 A 1.通过磁集成抑制功率波动的电动汽车动态无线充电系统， 包括路轨发射端和汽车接 收端， 其特 征在于， 所述路轨发射端包括沿道路方向等距离平铺的N个发射器， N≥2； 每个发射器结构相同， 均包括平面型的发射线圈、 集成反向线圈和发射端磁芯板， 所述 集成反向线圈反向串联在所述发射线圈的中空 区域， 所述发射端磁芯板嵌设在所述 发射线 圈与所述 集成反向线圈之间； 所述汽车接收端包括接收器， 所述接收器包括平面型的接收线圈(Ls)、 集成电感线圈 (Lf3)、 接收端磁芯板， 所述集成电感线圈(Lf3)位于所述接收线圈(Ls)的中空区域， 所述接收 端磁芯板覆盖所述接收线圈(Ls)及所述集成电感线圈(Lf3)； 当所述接收线圈(Ls)到达一个发射器的中心时， 下一个发射器被激活， 前一个发射器断 开， 在同一时间只有相邻的两个发射器 被激活。 2.根据权利要求1所述的通过磁集成抑制功率波动的电动汽车动态无线充电系统， 其 特征在于： 所述路轨发射端还包括N个交流逆变源及N个LCC原 边补偿网络， 一个所述交流逆 变源通过一个所述 LCC原边补偿网络连接一个所述发射器； 所述汽车接收端还包括副 边补偿网络及后级负载电路， 所述副 边补偿网络包括副 边串 联补偿电容(Cs)及副边并联补偿电容(Cf3)； 所述后级负载电路连接在所述集成电感线圈 (Lf3)的一端与所述接收线圈(Ls)的一端之间， 所述副边串联补偿电容(Cs)串联在所述集成 电感线圈(Lf3)的另一端与所述接收线圈(Ls)的另一端之间； 所述副边并联补偿电容(Cf3)的 一端连接所述副边串 联补偿电容(Cs)与所述集 成电感线圈(Lf3)的公共端， 另一端 连接所述 后级负载电路与所述接收线圈(Ls)的公共端， 所述集成电感线圈(Lf3)与所述接收线圈(Ls) 同向。 3.根据权利要求2所述的通过磁集成抑制功率波动的电动汽车动态无线充电系统， 其 特征在于： 将相邻的发射器即第一发射器、 第二发射器作为耦合器的发射端， 其中， 第一发 射器的发射线圈(LA1)、 集成反向线圈(LA2)分别称作第一发射线圈(LA1)和第一集成反向线 圈(LA2)， 第二发射器的发射线圈(LB1)、 集成反向线圈(LB2)分别称作第二发射线圈(LB1)和第 二集成反向线圈(LB2)， 则所述耦合器的发射端的设计过程具体包括 步骤： 根据电动汽车的要求设计所述接收线圈(Ls)的尺寸和匝数； 根据与接收线圈(Ls)的耦合要求及道路应用需求设计所述第一发射线圈(LA1)的尺寸 和匝数， 也即所述第二发射线圈(LB1)的尺寸和匝数； 以获得稳定的MABs为目标， 设计所述第一集成反向线圈(LA2)的尺寸和匝数， 也即所述第 二集成反向线 圈(LB2)的尺寸和匝数， 其中MABs＝MAs+MBs， MAs＝MA1s‑MA2s， MBs＝MB1s‑MB2s， MA1s、 MA2s分别表示所述第一发射线圈(LA1)、 所述第一集成反向线圈(LA2)与所述接收线圈(Ls)之 间的互感， MB1s、 MB2s分别表示所述第二发射线圈(LB1)、 所述第二集成反向线圈(LB2)与所述 接收线圈(Ls)之间的互感。 4.根据权利要求3所述的通过磁集成抑制功率波动的电动汽车动态无线充电系统， 其 特征在于， 所述 集成电感线圈(Lf3)的设计过程具体包括 步骤： 以确保所述接收器在不同位置时MABf≤εMABs为目标， 设计所述集成电感线圈(Lf3)的尺 寸和匝数， 其中MABf＝MAf+MBf， MAf＝MA1f3‑MA2f3， MBf＝MB1f3‑MB2f3， MA1f3、 MA2f3分别表示所述第一 发射线圈(LA1)、 所述第一集成反向线圈(LA2)与所述集成电感线圈(Lf3)之间的互感， MB1f3、 MB2f3分别表示所述第二发射线圈(LB1)、 所述第二集成反向线圈(LB2)与所述集成电感线圈权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114161952 A 2(Lf3)之间的互感， ε是保证系统实现ZVS工作状态的最小程度指标。 5.根据权利要求2所述的通过磁集成抑制功率波动的电动汽车动态无线充电系统， 其 特征在于： 将反向串 联的所述 发射线圈与所述集成电感线圈等效为原 边发射线圈， 所述LCC 原边补偿网络包括顺序串联在所述交流逆变源的一端与所述原边发射线圈的一端之间的 原边补偿电感、 第一原边补偿电容、 第二原边补偿电容， 还包括第三原边补偿电容； 所述第 三原边补偿电容的一端连接所述第一原 边补偿电容与所述第二原边补偿电容的公共端， 另 一端连接所述交流逆变源的另一端也即所述原边发射线圈的另一端。 6.根据权利要求2所述的通过磁集成抑制功率波动的电动汽车动态无线充电系统， 其 特征在于： 所述后级负载电路包括整流器、 滤波电容(Co)和负载(RL)； 所述整流器包括第一 二极管(D1)、 第二二极管(D2)、 第三二极管(D3)、 第四二极管(D4)， 其中所述第一二极管(D1) 的正极连接所述第 二二极管(D2)的负极， 所述第 一二极管(D1)的负极连接所述第 三二极管 (D3)的负极， 所述第三二极管(D3)的正极连接所述第四二极管(D4)的负极， 所述第四二极管 (D4)的正极连接所述第二二极管(D2)的正极， 所述第一二极管(D1)与所述第二二极管(D2) 的公共端连接所述集成电感线圈(Lf3)， 所述第三二极管(D3)与所述第四二极管(D4)的公共 端连接所述副边并联补偿电容(Cf3)与所述接收线圈(Ls)的公共端； 所述滤波电容(Co)和所 述负载(RL)并联在所述第一二极管(D1)与所述第三二极管(D3)的公共端和所述第二二极管 (D2)与所述第四二极管(D4)的公共端之间。 7.根据权利要求1～6任一项所述的通过磁集成抑制功率波动的电动汽车动态无线充 电系统， 其特征在于： 所述发射线圈、 所述集成反向线圈、 所述接收线圈(Ls)和所述集成电 感线圈(Lf3)均为矩形线圈。 8.根据权利要求7所述的通过磁集成抑制功率波动的电动汽车动态无线充电系统， 其 特征在于： 所述接收器还 包括覆盖在所述接收端磁芯板上的屏蔽板 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114161952 A 3