技术领域

本申请涉及电动装置无线电能传输系统的控制 技术， 尤指一种电动装置 无线电能传输系统的控制方法及装置。

背景技术

相关伴随着无线充电技术的不断发展， 釆用无线充电系统为电动装置提 供能源， 成为电动装置充电的一个发展方向， 相对于有线充电方式， 无线充 电具有显著的优势。

图 1为无线电能传输系统（WPT, Wireless Power Transfer ) 的基本结构 图，如图 1所示，该系统包括：功率发送端及其控制电� �（ PT&C, Power Transmit & Control), 非接触变压器及其补偿电路（CT&C, Contactless Transformer & Compensation ) ,功率接收端及其控制电路（ PP&C, Power Pickup & Control )。 其中， PT&C 包括： 功率因数控制器和全桥逆变器， 其中全桥逆变器釆用逆 变桥的软开关对 CT&C之后包括 CT&C的系统有逆变桥后的输入阻抗特性要 求； CT&C包括： 发送组件和接收组件； 发送组件由磁芯、 线圈 1和电容 C1 串联而成， 接收组件由磁芯、 线圈 2和电容 C2并联而成； PP&C包括： 整流 器和直流-直流变换器。 当釆用无线电能传输系统对电动装置进行无线 充电 时， 通常 CT&C的发送组件安置于地面或者地下， 接收组件安装于电动装置 车体下方。

釆用无线电能传输系统对电动装置进行充电时 ， 其发送组件和接收组件 需要满足一定的位置关系才能保证系统高效稳 定的运行。 以电动车为例， 图 2 是发送组件与接收组件的位置关系图， 如图 2所示， 在实际应用过程中， 由于驾驶员技术差异性和电动车车体差异， 在电动车进行停车充电时， 车体 下面的接收组件 1与发送组件 2在 X轴偏移 a、 Y轴偏移 b和 Z轴偏移 c不 能完全保证其满足进行无线充电时所要求的逆 变桥后的输入阻抗特性和 CT&C 电压增益特性的位置关系。 为了实现无线电能传输系统的正常充电， 目前釆用位置检测系统和机械调整装置， 也就是在每一个无线电能传输系统 处都要设置一个位置检测系统和在一个机械调 整装置， 用于调整发射组件的 高度和前后左右位置， 通过位置检测系统确定发送组件和接收组件之 间的位 置关系， 通过机械调整装置接收组件和发送组件的位置 关系满足无线充电的 要求。

在无线充电过程中， 如果长期使用相关技术的机械调整装置， 其出现故 障时存在维护困难的问题。 而如果将机械调整装置设置在车体调整接收组 件 位置， 则维护问题依然不小； 并且在车体的工业设计上， 需要增加更多的成 本。

通过上述描述， 可以发现， 在对电动装置釆用无线电能传输系统进行无 线充电时， 无线电能传输系统通过机械调整装置的长期使 用来实现发送组件 的位置调整， 存在维护困难的问题。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题是提供一种无 线电能传输系统的控制方 法， 通过非机械调整装置能够为无线电能传输系统 稳定工作提供保障， 无需 通过釆用机械调整装置进行对准和调距， 就可以进行无线充电。

为了达到本发明的目的， 釆用如下技术方案：

一种无线电能传输系统的控制方法， 所述无线电能传输系统包括发送组 件和接收组件， 还包括非接触变压器及其补偿电路 CT&C, 该控制方法包括： 获取所述发送组件和所述接收组件的位置关系 信息；

根据所述位置关系信息调整所述发送组件的线 圈匝数， 使所述无线电能 传输系统的充电的逆变桥后的输入阻抗特性和 所述 CT&C的电压增益特性条 件满足充电条件。

可选地， 所述发送组件和接收组件线圈均釆用平面化分 布式的绕组布置 方式， 绕组分两段分别绕制， 顺向串联， 两段的匝数之和为所述发射组件或 者所述接收组件的总匝数。

可选地， 使所述无线电能传输系统的充电的逆变桥后的 输入阻抗特性和 所述 CT&C的电压增益特性条件满足充电条件的步� ��包括： 使得所述无线电能传输系统充电的逆变桥后的 输入阻抗角降低为零， 且

CT&C电压增益与给定增益相等。

可选地， 所述获取所述发送组件和所述接收组件的位置 关系信息之前， 该方法之前还包括：

生成发送组件和接收组件的位置关系信息与所 述发送组件的线圈匝数的 映射关系， 生成映射关系表。

可选地， 所述根据所述位置关系信息调整所述发送组件 的线圈匝数的步 骤包括：

判断所述映射关系中是否包括所述位置关系信 息，

如果不包括， 从发射组件线圈由最外侧开始逐步短路线圈， 在每短路一 圈线圈时， 判断所述无线电能传输系统的充电的逆变桥后 的输入阻抗特性和 所述 CT&C的电压增益特性条件满足充电条件， 如果满足， 完成调整；

将所述位置关系信息和相应的发送组件的线圈 匝数记入所述映射关系 表。

可选地， 所述调整后的发送组件线圈匝数使两段线圈匝 数差为 0或 1。 可选地， 该方法还包括：

如果判断出所述映射关系中包括所述位置关系 信息， 且与所述获得的位 置关系信息相应的发送组件线圈匝数能够使得 所述无线电能传输系统实现正 常充电， 根据映射关系直接调整发送组件的线圈匝数为 与该位置关系信息对 应的发送组件的线圈匝数；

如果所述映射数据装置中包括所述获得的位置 关系信息， 但是与所述获 得的位置关系信息相应的发送组件线圈匝数不 能使得所述无线电能传输系统 实现正常充电， 放弃充电。

一种无线电能传输系统的控制装置， 所述无线电能传输系统包括发送组 件和接收组件， 还包括非接触变压器及其补偿电路 CT&C, 该控制装置包括： 辅助定位装置和匝数调整装置， 其中： 所述辅助定位装置设置成： 确定所述接收组件的位置， 得出所述发送组 件和所述接收组件的位置关系信息， 并将所述位置关系信息发给所述匝数调 整装置；

所述匝数调整装置设置成： 接收所述位置关系信息， 根据所述位置关系 信息调整发送组件线圈匝数， 使所述无线电能传输系统的充电的逆变桥后的 输入阻抗特性和所述 CT&C的电压增益特性条件满足充电条件。

可选地， 所述匝数调整装置设置在线圈平面中点为起点 的射线上。

可选地， 所述发送组件和接收组件线圈釆用平面化分布 式的绕组布置， 绕组分两段分别绕制， 顺向串联， 两段的匝数之和为发射组件或者接收组件 的总匝数。

可选地， 使所述无线电能传输系统的充电的逆变桥后的 输入阻抗特性和 所述 CT&C的电压增益特性条件满足充电条件的步� ��包括：

使得所述无线电能传输系统充电的逆变桥后的 输入阻抗角降低为零， 且

CT&C电压增益与给定增益相等。

可选地， 该装置还包括映射数据装置， 其中：

所述映射数据装置设置成： 生成发送组件和接收组件的位置关系信息与 发送组件的线圈匝数的映射关系， 生成映射关系表。

可选地， 所述匝数调整装置设置成按照如下方式根据所 述位置关系信息 调整所述发送组件的线圈匝数：

判断所述映射数据装置中是否包括所述位置关 系信息， 如果包括， 从所 述发射组件线圈由最外侧开始逐步短路线圈， 每短路发送组件一圈时， 判断 所述无线电能传输系统的充电的逆变桥后的输 入阻抗特性和所述 CT&C的电 压增益特性条件满足充电条件， 如果满足， 完成调整；

将所述位置关系信息和相应的发送组件的线圈 匝数记入所述映射关系 表。

可选地， 所述调整后的发送组件线圈匝数使两段线圈匝 数差为 0或 1。 可选地， 所述匝数调整装置还设置成： 如果判断出所述映射关系中包括所述位置关系 信息， 且与所述获得的位 置关系信息相应的发送组件线圈匝数能够使得 所述无线电能传输系统实现正 常充电， 根据映射关系直接调整发送组件的线圈匝数为 与该位置关系信息对 应的发送组件的线圈匝数；

如果所述映射数据装置中包括所述获得的位置 关系信息， 但是与所述获 得的位置关系信息相应的发送组件线圈匝数不 能使得所述无线电能传输系统 实现正常充电， 放弃充电。

此外， 上述技术方案通过生成位置关系信息与发送组 件线圈匝数的映射 信息， 当位置关系信息为映射信息中存在的数据时， 满足充电条件的直接加 载线圈匝数； 不满足充电条件的， 放弃充电； 当位置关系信息不存在， 则按 照本发明实施例方法调整线圈匝数， 并更新映射信息。 从而节省充电过程的 调整线圈时长， 提高系统工作效率。 附图概述

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解 ， 并且构成说明书的一部 分， 与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术 方案， 并不构成对本申请 技术方案的限制。

图 1是相关技术的无线电能传输系统 WPT的基本结构图；

图 2 是相关技术的发送组件与接收组件的位置关系 图；

图 3是本发明实施例的无线电能传输系统的控制� �法流程图；

图 4是本发明实施例的无线电能传输系统的控制� �置框图；

图 5是本发明实施例的无线电能传输系统的控制� �置线圈绕组布置示意 图；

图 6是本发明实施例的无线电能传输系统的控制� �置的匝数调整装置为 开关类装置示意图。 本发明的较佳实施方式 下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细 说明。 需要说明的是， 在 不冲突的情况下， 本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互 任意组合。

本发明实施例提供一种无线电能传输系统的控 制方法， 包括： 获取发送 组件和接收组件的位置关系信息；

根据位置关系信息调整发送组件的线圈匝数， 使系统满足充电的逆变桥 后的输入阻抗特性和非接触变压器及其补偿电 路 CT&C电压增益特性条件。

可选地， 所述发送组件和接收组件线圈均釆用平面化分 布式的绕组布置 方式， 绕组分两段分别绕制， 顺向串联， 两段的匝数之和为发射组件或者接 收组件的总匝数。

可选地， 该方法之前还包括： 生成位置关系信息与发送组件的线圈匝数 的映射关系。

可选地， 所述调整发送组件的线圈匝数包括： 判断所述获得的位置关系 信息是否在所述映射关系中存在，

如果不存在， 从发射组件线圈由最外侧开始逐步短路线圈， 在每短路一 圈线圈时， 才艮据所述系统逆变桥后的输入阻抗特性和 CT&C电压增益特性判 断是否满足充电条件， 当满足充电条件， 完成调整；

更新所述映射关系。

可选地， 所述调整后的发送组件线圈匝数使两段线圈匝 数差为 0或 1。 可选地， 所述判断出获得的位置关系信息在映射关系中 存在， 该方法还 包括：

如果映射关系中的调整发送组件线圈匝数满足 充电位置关系， 直接加载 线圈匝数；

如果映射关系中的调整发送组件线圈匝数不满 足充电位置关系， 放弃充 电。

另一方面， 本发明还提供一种电动车无线电能传输系统的 控制装置， 包 括：

辅助定位装置， 用于确定接收组件的位置， 得出发送组件和接收组件的 位置关系信息， 发给匝数调整装置；

匝数调整装置， 用于接收发送组件与接收组件的位置关系信息 ， 调整发 送组件线圈匝数， 满足无线充电所必需的逆变桥后的输入阻抗特 性和 CT&C 电压增益特性要求。

可选地， 所述匝数调整装置设置在线圈平面中点为起点 的射线上。

可选地， 所述发送组件和接收组件线圈釆用平面化分布 式的绕组布置， 绕组分两段分别绕制， 顺向串联， 两段的匝数之和为发射组件或者接收组件 的总匝数。

可选地， 该装置还包括映射数据装置， 用于生成位置关系信息与发送组 件的线圈匝数的映射关系。

可选地， 所述调整发送组件的线圈匝数包括： 判断所述获得的位置关系 信息是否在所述映射数据装置中存在，

如果不存在， 从发射组件线圈由最外侧开始逐步短路线圈， 每短路发送 组件一圈时， 判断其逆变桥后的输入阻抗特性和 CT&C电压增益特性是否满 足系统充电条件， 当满足充电条件， 完成调整；

更新所述映射关系。

可选地， 所述调整后的发送组件线圈匝数使两段线圈匝 数差为 0或 1。 可选地， 所述判断出获得的位置关系信息在映射数据装 置中存在， 该装 置还用于：

如果映射数据装置中的调整发送组件线圈匝数 满足充电位置关系， 直接 加载线圈匝数；

如果映射关系中的调整发送组件线圈匝数不满 足充电位置关系， 放弃充 电。

上述技术方案的电动车无线电能传输系统的控 制方法， 包括： 获取发送 组件和接收组件的位置关系信息； 根据位置关系信息调整发送组件的线圈匝 数,使系统满足充电的逆变桥后的输入阻抗特� �和 CT&C电压增益特性条件。 釆用本发明实施例方法只要逐步调整线圈匝数 ， 可以实现获得满足充电条件 的控制输出， 无需通过釆用机械调整装置进行对准和调距， 就可以进行无线 充电。

在无线电能传输系统进行无线充电过程中， 相关技术中， 系统的发送组 件选择为发射线圈串联电容， 接收组件的接收线圈并联电容， 在系统其它条 件不变的情况下， 短路发送组件线圈匝数会使电压增益变大， 全桥逆变器之 后的输入阻抗角随频率的变化率会变大， 因此要进行无线充电， 需要通过调 整线圈匝数来满足系统充电的逆变桥后的输入 阻抗特性和 CT&C电压增益特 性要求。

图 3是本发明实施例无线电能传输系统的控制方� �流程图，如图 3所示， 一种电动装置的无线电能传输系统的控制方法 ， 包括：

步骤 100、 获取发送组件和接收组件的位置关系信息；

位置关系信息是通过发送组件和接收组件的 X轴偏移量 a、 Y轴偏移量 b 和 Z轴偏移量 c来确定， 其中获取偏移量的方法可以通过无线测距、 激光测 距、 视频测距等方式。

在该步骤之前， 本发明实施例的方法还包括： 生成发送组件和接收组件 的位置关系信息与发送组件的线圈匝数的映射 关系。

需要说明的是， 生成发送组件和接收组件的位置关系信息与发 送组件的 线圈匝数的映射关系的方法为： 当电动装置需要进行充电时， 无线电能传输 系统需要向电动装置提供负载电池所需要的直 流-直流的变换器输出， 无线电 能传输系统工作的逆变桥后的输入阻抗特性和 CT&C电压增益特性将不同。 当获得发送组件和接收组件的位置关系， 需要通过调整线圈匝数， 来满足逆 变桥后的输入阻抗特性和 CT&C电压增益特性要求， 不同的位置关系信息， 对应的在逐渐短路线圈匝数的过程中， 其阻抗角和 CT&T电压增益都将不断 变化， 直到所述无线电能传输系统的充电的逆变桥后 的输入阻抗特性和所述

CT&C 的电压增益特性条件满足充电条件， 即逆变桥后的输入阻抗角降低为 零， 且 CT&C电压增益与给定增益相等， 无线电能传输系统可以正常充电， 此时位置关系信息与线圈匝数之间形成映射关 系。

步骤 101、 根据位置关系信息调整发送组件的线圈匝数， 使所述无线电 能传输系统的充电的逆变桥后的输入阻抗特性 和所述 CT&C的电压增益特性 条件满足充电条件。 所述无线电能传输系统的充电的逆变桥后的输 入阻抗特性和所述 CT&C 的电压增益特性条件满足充电条件是指： 系统充电的逆变桥后的输入阻抗角 降低为零， 且 CT&C电压增益与给定增益相等。

需要说明的是， 进行发送组件的线圈匝数调整主要是根据所述 发送组件 线圈匝数变化与逆变桥后的输入阻抗特性和 CT&C电压增益特性的相应关系 来确定， 通过调节发送组件线圈匝数使输入阻抗角满足 全桥逆变器中逆变桥 后的输入阻抗特性， CT&C电压增益能够满足系统中直流 -直流变换器的输入 电压范围的增益特性要求。 本步骤中，发送组件和接收组件线圈釆用平面 化分布式的绕组布置方式， 绕组分两段分别绕制， 顺向串联， 两段的匝数之和为发射组件或者接收组件 的总匝数。 调整后的发送组件线圈匝数使两段线圈匝数差 为 0或 1。

调整发送组件的线圈匝数包括： 判断所述映射关系中是否包括获得的位 置关系信息， 如果包括， 调整发送组件的线圈匝数， 使系统满足充电的逆变 桥后的输入阻抗特性和 CT&C电压增益特性， 即从发射组件线圈由最外侧开 始逐步短路线圈， 在每短路一路线圈时， 判断系统逆变桥后的输入阻抗特性 和 CT&C电压增益特性是否满足充电条件， 当满足充电条件， 完成调整。 完 成调整线圈匝数后， 更新所述映射关系。

本发明实施例方法还包括， 如果所述映射数据装置中包括所述获得的位 置关系信息， 且与所述获得的位置关系信息相应的发送组件 线圈匝数能够使 得系统实现正常充电， 根据映射关系直接调整发送组件的线圈匝数为 与该位 置关系信息对应的发送组件的线圈匝数； 如果所述映射数据装置中包括所述 获得的位置关系信息， 但是与所述获得的位置关系信息相应的发送组 件线圈 匝数不能够使得系统实现正常充电， 放弃充电。

可选地， 所述电动装置为电动车。

图 4是本发明实施例无线电能传输系统的控制装� �框图， 如图 4所示， 包括：

辅助定位装置 401设置成： 确定接收组件的位置， 得出发送组件和接收 组件的位置关系信息， 发给匝数调整装置； 位置关系包括： X轴偏移量 、 Y轴偏移量 b和 Z轴偏移量0。

匝数调整装置 402设置成： 接收发送组件与接收组件的位置关系， 调整 发送组件线圈匝数， 使发送组件和接收组件位置关系满足充电条件 。

图 5是本发明实施例的无线电能传输系统的控制� �置线圈绕组布置示意 图， 如图 5所示， 发送组件和接收组件线圈釆用平面化分布式的 绕组布置， 绕组分两段分别绕制， 顺向串联， 两段的匝数之和为发射组件或者接收组件 的总匝数。

匝数调整装置设置在线圈平面中点为起点的射 线上。

调整发送组件的线圈匝数的方法： 调整发送组件线圈匝数， 使其满足电 能传输系统充电的逆变桥后的输入阻抗特性和 CT&C电压增益特性。 另外， 调整发送组件线圈匝数， 要使两段线圈匝数差为 0或 1。

图 6是本发明实施例的无线电能传输系统的控制� �置的匝数调整装置为 开关类装置示意图， 图中釆用的是开关类装置来实现。 通过开关 1、 2、 3、 4 实现从外围逐步短路线圈。

本发明实施例的装置还包括映射数据装置 403 , 设置成： 生成位置关系 信息与线圈匝数的映射信息。

调整发送组件的线圈匝数包括： 判断所述映射数据装置中是否包括所述 获得的位置关系信息， 如果不包括， 调整发送组件的线圈匝数， 使系统满足 充电的逆变桥后的输入阻抗特性和 CT&C电压增益特性条件。 是通过从发射 组件线圈由最外侧开始釆用具有图 6功能的开关或电子元件逐步缩小线圈圈 数， 在每缩小一圈， 判断其逆变桥后的输入阻抗特性和 CT&C电压增益特性 是否满足系统充电条件， 当满足充电条件， 完成调整。

当调整发送组件线圈匝数， 满足充电的逆变桥后的输入阻抗特性和

CT&C电压增益特性， 更新映射数据装置的映射关系信息。

该装置还用于：如果所述映射数据装置中包括 所述获得的位置关系信息， 且与所述获得的位置关系信息相应的发送组件 线圈匝数能够使得系统实现正 常充电， 根据映射关系直接调整发送组件的线圈匝数为 与该位置关系信息对 应的发送组件的线圈匝数； 如果所述映射数据装置中包括所述获得的位置 关 系信息， 但是与所述获得的位置关系信息相应的发送组 件线圈匝数不能使得 系统实现正常充电， 放弃充电。

表 1是本发明实施例无线电能传输系统的控制装� �的存储匹配装置记录 数据示意图。 如表 1所示， 当接收组件位置为存储匹配单元中记录数据时 ， 直接设置线圈匝数进行充电； 还用于记录接收组件位置无法通过调整线圈匝 数进行充电时， 记录接收组件位置， 当获取接收组件位置为存储匹配单元数 据时， 不进行充电。

表 1

需要说明的是， 对于无线充电过程中发送组件的线圈数量和开 关数量可 以根据无线充电过程的适应要求进行设计， 另外控制线圈匝数的开关不一定 是图 6所示的开关， 具有图 6所示开关的电子元器件， 芯片等， 都是本发明 所保护的范围。

虽然本申请所揭露的实施方式如上， 但所述的内容仅为便于理解本申请 而釆用的实施方式， 并非用以限定本申请。 任何本申请所属领域内的技术人 员， 在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下 ， 可以在实施的形式及细 节上进行任何的修改与变化， 但本申请的专利保护范围， 仍须以所附的权利 要求书所界定的范围为准。 工业实用性

釆用本发明实施例方法只要逐步调整线圈匝数 ， 可以实现获得满足充电 条件的控制输出， 无需通过釆用机械调整装置进行对准和调距， 就可以进行 无线充电。 此外， 上述技术方案通过生成位置关系信息与发送组 件线圈匝数 的映射信息， 当位置关系信息为映射信息中存在的数据时， 满足充电条件的 直接加载线圈匝数； 不满足充电条件的， 放弃充电； 当位置关系信息不存在， 则按照本发明实施例方法调整线圈匝数， 并更新映射信息。 从而节省充电过 程的调整线圈时长， 提高系统工作效率。 因此本发明具有很强的工业实用性。