[实用新型]单发射对四接收线圈电动汽车静态无线供电装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线电能传输领域，尤其涉及电动汽车静态无线充电系统拓扑结构的设计。

背景技术

充电系统是电动汽车的核心部件之一，其性能的好坏直接影响着电动汽车的安全性和便利性。当前，电动汽车的充电方式主要有两种：插拔式有线充电方式和无线充电方式。插拔式有线充电方式的主要问题如下：(1)由于充电插座和电缆的存在而极大地降低了电动汽车充电的灵活性；(2)较大的充电电流构成了漏电及电击的潜在危险，容易产生接触火花，安全性不强。无线充电方式主要是通过磁场来传输电能，供电端和负载端不需要导线的直接连接，进而可以省去插座和插头。负载端和供电端可以通过网络指令来进行智能连接，更容易实现智能供电。然而，在电动汽车停车充电时，发射线圈和接收线圈不可避免会产生偏移，导致线圈之间的磁场分布发生变化，进而引起输出端电压剧烈波动及效率下降，危及电动汽车动态无线供电系统的安全性与稳定性。所以，如何保证线圈发生偏移时线圈之间磁场的相对均匀、维持输出电压的稳定及较高的效率是一个难题。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电动汽车静态无线充电系统拓扑结构的设计。

1、一种单发射四接收线圈电动汽车静态无线供电装置，拓扑结构是由一个大的发射线圈和四个小的接收线圈构成，四个小的接收线圈放置于同一平面，平行于发射线圈。

2、所述结构的优点是：当四个小接收线圈与单个大发射线圈发生偏移时，各接收线圈与发射线圈之间的叠加磁场基本恒定，系统的输出电压基本恒定。

3、发射线圈是由圆形或方形多匝线圈构成，接收线圈也是由圆形或方形多匝线圈构成。

4、各接收线圈经整流后采用串联的方式依次相连，保证后端输出电压的稳定，本发明的有益效果是：结构简单、可靠性强、输出电压基本恒定、系统效率高，非常适用于电动汽车静态无线充电。

附图说明

图1是新型电动汽车静止无线供电系统的准均匀磁场拓扑结构图；

图2是发生偏移时新型单发射对四接收型准均匀磁场拓扑结构图；

图3是新型单发射对四接收后端级联型拓扑结构图；

图4是新型单发射对四接收后端级联型等效电路图；

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明。

本发明一种新型电动汽车静止无线供电系统的准均匀磁场拓扑结构如图1所示，它由一个大的圆形（或方形多匝线圈）发射线圈（Tx）和四个小的圆形（或方形多匝线圈）接收线圈（Rx_1, Rx_2, Rx_3和 Rx_4）组成。四个接收线圈的结构和大小都相同，Rx_1和Rx_3关于Y轴对称，Rx_2和Rx_4也是关于Y轴对称，Rx_1和Rx_2关于Z轴对称，Rx_1和Rx_4也是关于Z轴对称，四个接收线圈放置于同一个平面，接收线圈与发射线圈平行放置。O^’是接收线圈的中心，O_i(i=1, 2, 3, 4)分别是各个接收线圈的中心。Δ₁是Rx_1的中心与Z轴的水平垂直距离，Δ₂是Rx_2的中心与Z轴的水平垂直距离。a是发射线圈的半径，b是接收线圈的半径，D是接收线圈与发射线圈之间的距离。

图2显示了接收装置向Y轴方向移动的示意图，Δ是接收装置向右移动的水平距离。当Δ<2b，Δ越大时，Δ₁越小，此时Rx_1 或Rx_3与Tx圆心的水平偏移越小，它们之间的互感会变大；Δ越大时，Δ₂越小，此时Rx_2 或Rx_4与Tx圆心的水平偏移越大，它们之间的互感会变小。其总的互感可以维持基本不变，所以系统的输出电压可以基本维持不变。

图3显示了新型单发射对四接收后端级联型的拓扑结构图，发射线圈是一个大的圆形或方形多匝线圈，接收线圈也是由圆形或方形多匝线圈构成。四个接收线圈经整流后以串联方式依次联接，R_L是负载电阻。每个线圈都可以等效成RLC（电阻、电感、电容）电路，其等效电路图如图4所示。