[发明专利]提高移动无线电能输电质量的四线圈接收装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及电路设计及磁路设计技术领域，属于双极性移动无线电能传输领域，具体地，涉及一种提高移动无线电能输电质量的四线圈接收装置及其应用。

背景技术

无线充电技术致力于切除困扰人们生活的“最后一段”电线，将给人们的生活带来巨大的方便性和变革。在未来的智能家居中，家用电器将不再受到电线的束缚而自由摆放，无线充电桌面将会让所有智能终端不再需要拖着电线的充电器。化石能源日渐枯竭，环境污染对人们生活的影响日趋严重，电动汽车替代燃油汽车的呼声越来越高，无线充电公路将会让电动汽车不再具有途中缺电而无法充电的先天不足，使电动汽车更具竞争力。

无线充电技术的改进与完善将会促进我们走向更智能的生活。针对电动汽车无线充电的应用，主要分为两类：一类是定点的无线充电，另一类是在移动中为设备补充电能。对于移动中的无线电能传输而言，因为受电目标(接收电能或者消费电能的设备，如电动自行车、电动汽车等)的位置是快速移动的，在实际应用过程中为了能够改善整体磁路情况常使用分极性的发射机构，但实际运行时会使副边感生的电压产生明显的波动，这严重影响了无线能量传输的质量，同时会损坏储能设备，影响了电动汽车等设备的使用效果。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种提高无线电能输电质量的四线圈接收装置及其应用的设计，以达到降低分极性无线供电方案的电压波动问题。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

根据本一种提高移动无线电能输电质量的四线圈接收装置，包括四线圈接收结构和外侧整流电路，所述四线圈接收结构包括两组线圈组，其中每一组线圈组均包括两个彼此相连、绕向相反的线圈，两个线圈在同一时刻对应于不同的磁场极性；每一组线圈组的输出端均与一个外侧整流电路相连接。

优选地，线圈组与外侧整流电路之间采用如下任一种连接结构：

-串联叠加结构：每一组线圈组的输出端引出线分别连接至一个全桥整流电路上，并将两组线圈组对应的全桥整流电路输出端串联，实现两组线圈组通过磁场得到的电压相互叠加；

-并联叠加结构：每一组线圈组的输出端引出线分别连接至一个全桥整流电路上，并将两组线圈组对应的全桥整流电路输出端并联。

优选地，每一组线圈组内的两个线圈之间设有间距。

优选地，每一组线圈组内的两个线圈正对着不同极性的发射极，使两个线圈在空间磁场中相差180度相位角，从而使得空间磁场在两个线圈上感生出两个相反的电动势，并通过两个线圈之间绕向相反的物理结构，在这两个线圈上产生的电动势得以叠加。

优选地，两组线圈组在空间磁场中相差90度相位角，从而使得在其中一组线圈组通过的磁通量最大时，另一组线圈组通过的磁通量最小。

优选地，两组线圈组在前进方向上相差四线圈接收装置整体长度的四分之一，并在磁场角度上分别对应于空间磁场的峰值处和谷值处。

根据本发明的另一个方面，提供了一种上述提高移动无线电能输电质量的四线圈接收装置的应用，用于电动汽车的移动无线充电，四线圈接收装置安装于车辆底部，当车辆移动在无线充电公路上时，四线圈接收装置的两组线圈组同时获得能量。

根据本发明的第三个方面，提供了一种上述提高移动无线电能输电质量的四线圈接收装置的应用，用于移动用电设备的无线充电，四线圈接收装置安装于移动用电设备上，当设备处于供能轨道铺设方向的任何一个位置时，四线圈接收装置的两组线圈组同时获得能量，使能量直接从供能轨道传输到设备端。

优选地，所述移动用电设备是指不带电池、单纯依靠储能设备运行时间不足和/或储能设备成本过高的移动用电设备。

与现有技术相比，本发明具有如下的显著优点：

1、本发明提供的提高移动无线电能输电质量的四线圈接收装置，应用于无线充电装置的接收(副边)侧，具有提高无线充电副边电压稳定性的显著特点；

2、本发明是根据双极性无线电能发射设备的空间磁场分布情况，设计了一套有针对性的四线圈接收结构，该结构结合副边侧电路保证了副边电压的稳定性，解决了双极性发射设备造成的副边电压波动大的问题，从而提高了电能传输效率，保证了副边的电能质量，大大减小了用电负载的储能设备压力，降低了储能设备的使用成本；

3、本发明副边获得的电压较为稳定，在功率满足要求的情况下可以支持设备在无储能设备情况下的运行，大大减小了用电设备的成本；