一种不对称三线圈结构的电动汽车动态无线供电装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公布了一种不对称三线圈结构的电动汽车动态无线供电装置，其特征在于，拓扑结构是由一个发射线圈、一个中继线圈和一个接收线圈组成；所述发射线圈、中继线圈、接收线圈相互平行设置；所述发射线圈围成的面积大于中继线圈围成的面积；所述中继线圈围成的面积大于接收线圈围成的面积；所述接收线圈嵌入在中继线圈中处于同一平面设置，或所述中继线圈设置在接收线圈与发射线圈之间。它可以保证线圈偏移时线圈间互感基本不变，从而保证了输出电压也基本不变，实现了电动车的动态稳定充电。

A Dynamic Wireless Power Supply Device for Electric Vehicle with Asymmetric Three-coil Structure

The utility model discloses a dynamic wireless power supply device for electric vehicles with asymmetric three-coil structure, which is characterized in that the topological structure is composed of a transmitting coil, a relay coil and a receiving coil; the transmitting coil, the relay coil and the receiving coil are arranged in parallel with each other; the area enclosed by the transmitting coil is larger than that enclosed by the relay coil; The area enclosed by the relay coil is larger than that enclosed by the receiving coil; the receiving coil is embedded in the relay coil in the same plane setting, or the relay coil is arranged between the receiving coil and the transmitting coil. It can ensure that the mutual inductance between coils is basically unchanged when the coil is offset, thus ensuring that the output voltage is basically unchanged, and realizing the dynamic and stable charging of the electric vehicle.

【技术实现步骤摘要】
一种不对称三线圈结构的电动汽车动态无线供电装置
本技术涉及无线电能传输领域，尤其涉及一种不对称三线圈结构的电动汽车动态无线供电装置。
技术介绍
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：一、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；二、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，每次停车的位置都是变化的，所以无线充电系统的接收线圈与发射线圈位置会产生偏移，从而引起接收线圈与发射线圈间互感的的变化。导致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。如何保证线圈偏移时互感不变，维持输出电压的稳定及较高的效率是一个难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对以上问题，提供一种不对称三线圈结构的电动汽车动态无线供电装置，它可以保证线圈偏移时线圈间互感基本不变，从而保证了输出电压也基本不变，实现了电动车的动态稳定充电。为实现以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种不对称三线圈结构的电动汽车动态无线供电装置，拓扑结构是由一个发射线圈、一个中继线圈和一个接收线圈组成；所述发射线圈、中继线圈、接收线圈相互平行设置；所述发射线圈、中继线圈、接收线圈为等比放大或缩小的相同形状；所述发射线圈围成的面积大于中继线圈围成的面积；所述中继线圈围成的面积大于接收线圈围成的面积；所述接收线圈嵌入在中继线圈中处于同一平面设置，或所述中继线圈设置在接收线圈与发射线圈之间。优选的，所述发射线圈围成的面积大于10倍于中继线圈围成的面积；所述中继线圈围成的面积大于2倍于接收线圈围成的面积。根据毕奥-萨伐尔定律，当发射线圈围成的面积远大于于中继线圈围成的面积时，中继线圈与发射线圈可以维持基本恒定，而当中继线圈围成的面积大于2倍于接收线圈围成的面积时，基本上可以忽略发射线圈与接收线圈之间的耦合系数对系统的不利影响。优选的，所述发射线圈、中继线圈、接收线圈为多匝或单匝线圈。优选的，所述发射线圈、中继线圈、接收线圈的形状为圆形或椭圆形或矩形。优选的，所述发射线圈、中继线圈、接收线圈为等比放大或缩小的相同形状。优选的，所述发射线圈与电容C1、电源串联；所述中继线圈与电容C2串联；所述接收线圈与电容C3、AC/DC串联；所述AC/DC输出端连接负载。本技术的有益效果：线圈偏移时互感基本恒定、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动态无线充电，使得电动汽车充电时受位置影响较小，使得输出电压稳定较高，保持较高的电能转换效率。附图说明图1是不对称三线圈拓扑结构示意图；图2是不对称三线圈结构的无线充电系统框图；图3为不对称三线圈电动汽车动态无线供电系统电路图；图中：1、发射线圈；2、中继线圈；3、接收线圈；4、AC/DC；5、负载；6、电源。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本专利技术的保护范围有任何的限制作用。如图1-3所示，一种不对称三线圈结构的电动汽车动态无线供电装置，拓扑结构是由一个发射线圈1、一个中继线圈2和一个接收线圈3组成；所述发射线圈1、中继线圈2、接收线圈3相互平行设置；所述发射线圈1、中继线圈2、接收线圈3为等比放大或缩小的相同形状；所述发射线圈1围成的面积大于中继线圈2围成的面积；所述中继线圈2围成的面积大于接收线圈3围成的面积；所述接收线圈3嵌入在中继线圈2中处于同一平面设置，或所述中继线圈2设置在接收线圈3与发射线圈1之间。优选的，所述发射线圈1围成的面积大于10倍于中继线圈2围成的面积；所述中继线圈2围成的面积大于2倍于接收线圈3围成的面积。优选的，所述发射线圈1、中继线圈2、接收线圈3为多匝或单匝线圈。优选的，所述发射线圈1、中继线圈2、接收线圈3的形状为圆形或椭圆形或矩形。优选的，所述发射线圈1、中继线圈2、接收线圈3为等比放大或缩小的相同形状。优选的，所述发射线圈1与电容C1、电源6串联；所述中继线圈2与电容C2串联；所述接收线圈3与电容C3、AC/DC串联；所述AC/DC输出端连接负载5。本技术原理：l1为发射线圈的长度，l2为中继线圈长度，l3为接收线圈长度，w1为发射线圈宽度，w2为中继线圈宽度，w3为接收线圈宽度。一种不对称三线圈电动汽车无线供电系统的拓扑结构设计如附图1所示，它主要由发射线圈1，中继线圈2和接收线圈3组成。发射线圈的尺寸远大于中继线圈的尺寸（即l1>>l2，w1>w2），中继线圈的尺寸大于接收线圈的尺寸（即l2>l3,w2>w3）。接收线圈既可嵌入在中继线圈中，也可放在中继线圈的上面（远离发射线圈的位置）。中继线圈和接收线圈固定在一起。发射线圈、中继线圈和接收线圈都平行放置。发射线圈是由圆形或方形多匝或单匝线圈构成，中继线圈和接收线圈也是由圆形或方形多匝或单匝线圈构成。D是接收线圈与发射线圈之间的距离。附图2显示了不对称三线圈电动汽车动态无线供电系统框图，从图中可知，系统由电源6、发射线圈1，中继线圈2、接收线圈3、AC/DC4和负载5，电容C1、C2和C3组成。kij表示第i和j个线圈之间的耦合系数(i,j=1,2,3;)。系统通过以下两条路径把电能传输给负载。第一条路径：首先，电源6经电容C1与发射线圈1相连，发射线圈1经磁场耦合把电能传输给中继线圈2；其次，中继线圈2经磁场耦合把电能传输给接收线圈3；然后，接收线圈3经电容C3与AC/DC4相连；最后，AC/DC4把交流电转换成直流电给负载5供电。第二条路径：首先，电源模块6经电容C1与发射线圈1相连，发射线圈1经磁场耦合把电能传输给接收线圈3；其次，接收线圈3经电容C3与AC/DC4相连；最后，AC/DC4把交流电转换成直流电给负载5供电。附图3显示了不对称三线圈电动汽车动态无线供电系统电路图，从图中可知，系统由电源6、发射线圈1，中继线圈2、接收线圈3、AC/DC4和负载5，电容C1、C2和C3组成。kij表示第i和j个线圈之间的耦合系数(i,j=1,2,3;)。各个线圈可以等效成电感和电阻。Li是各个线圈的电感，Ri是各个线圈的电阻，Vs是电源电压，Rs是电源内阻，AC/DC4由四个二极管组成。AC/DC为电源变换器，即输入为交流，输出为直流的电源变换器。由于发射线圈远大于中继和接收线圈，当中继线圈与发射线圈之间偏移时，它们之间的磁场强度基本不变，而接收线圈与中继线圈的位置是固定的，所以它们之间的磁场强度也基本不变。所以该结构可以用于动态无线供电系统，保证动态无线供电的稳定性能。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不对称三线圈结构的电动汽车动态无线供电装置，其特征在于，拓扑结构是由一个发射线圈（1）、一个中继线圈（2）和一个接收线圈（3）组成；所述发射线圈（1）、中继线圈（2）、接收线圈（3）相互平行设置；所述发射线圈（1）围成的面积大于中继线圈（2）围成的面积；所述中继线圈（2）围成的面积大于接收线圈（3）围成的面积；所述接收线圈（3）嵌入在中继线圈（2）中处于同一平面设置，或所述中继线圈（2）设置在接收线圈（3）与发射线圈（1）之间。

【技术特征摘要】
1.一种不对称三线圈结构的电动汽车动态无线供电装置，其特征在于，拓扑结构是由一个发射线圈（1）、一个中继线圈（2）和一个接收线圈（3）组成；所述发射线圈（1）、中继线圈（2）、接收线圈（3）相互平行设置；所述发射线圈（1）围成的面积大于中继线圈（2）围成的面积；所述中继线圈（2）围成的面积大于接收线圈（3）围成的面积；所述接收线圈（3）嵌入在中继线圈（2）中处于同一平面设置，或所述中继线圈（2）设置在接收线圈（3）与发射线圈（1）之间。2.根据权利要求1所述的一种不对称三线圈结构的电动汽车动态无线供电装置，其特征在于，所述发射线圈（1）围成的面积大于10倍于中继线圈（2）围成的面积；所述中继线圈（2）围成的面积大于2倍于接收线圈（3）围成的面积。3.根据权利要求1所述的一种不对称...

【专利技术属性】
技术研发人员：李中启，潘梦豪，薛磊，易吉良，李军军，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：新型
国别省市：湖南,43