平稳传输的磁耦合动态无线充电系统及其参数设计方法技术方案

本发明专利技术涉及动态无线充电技术领域，具体公开了一种平稳传输的磁耦合动态无线充电系统及其参数设计方法，该系统包括原边发射导轨和副边接收机构；原边发射导轨包括沿着自身宽度方向等距离排布而成的多个能量发射线圈，副边接收机构包括宽为w、高为h的能量接收线圈。本发明专利技术采用8字型绕组形式绕制能量发射线圈和能量接收线圈，并在能量发射线圈所等效成的上下两个发射子线圈的上下两边线圈向中间凹陷，进一步通过调整凹陷部分的线圈高度h2的大小，使得能量发射线圈中心的磁场强度与相邻两个能量发射线圈之间中心的磁场强度相同，从而达到整个导轨上的磁场强度相同，继而使供电功率在整个导轨上都能保持稳定，实现能量的平稳传输。输。输。

【技术实现步骤摘要】
平稳传输的磁耦合动态无线充电系统及其参数设计方法


[0001]本专利技术涉及动态无线充电
，尤其涉及一种平稳传输的磁耦合动态无线充电系统及其参数设计方法。

技术介绍

[0002]动态无线充电系统是指在电动设备的运动过程中，能够对其实现无线充电的无线能量传输系统，电动汽车无线充电系统则是一种典型应用。
[0003]在动态充电系统中，通常使用两种磁耦合方案实现。一种是长导轨式结构，另一种是分段式导轨结构(多级导轨)。长导轨结构由在拾取端移动方向上且尺寸比拾取线圈长得多的线圈构成。相反，短导轨结构由一系列线圈组成，这些线圈的大小与拾取线圈相同。主要基于方便为多辆电动汽车同时供电和较少的地面供电设备数量需求两个原因，对长导轨结构展开了研究。但是，长导轨结构必然会导致发射端和拾取端之间的耦合系数非常小。长距离的发射端线圈同时也必然会产生很大的寄生电阻。以上两个致命的缺点会导致系统效率较低和严重的电磁干扰问题。相反地，分段式导轨结构使其自身只提供与拾取线圈实际耦合的部分，这有助于提高能量传输效率以及避免来自非耦合轨道部分的电磁场辐射。因此，分段式导轨结构通常被采用作为动态无线充电系统的电磁耦合方案。
[0004]多级导轨无线传能应用场景中，要求供电功率平稳，多级能量发射线圈平铺在导轨上，每两级能量发射线圈平铺有一定的间隙，如果采用常规的单矩形发射线圈方案，能量接收线圈经过两级能量发射线圈中间区域时，供电功率会有极大的跌落。
[0005]专利申请号为202210017721.8的专利技术专利申请《能量发射线圈的绕线方法及多级导轨无线能量传输系统》公开了一种抗功率跌落的技术，在主线圈内按与其相同的绕向绕制有若干补偿线圈，当面向拾取端进行动态无线能量传输时，在补偿线圈的作用下能够适用于主线圈能量传输段较长的场景，抵消因主线圈寄生电阻导致的功率消耗，但其能量发射线圈的绕制方式过于复杂，若应用在实际工程中，自动化绕制该能量发射线圈的难度非常高，工程实施的难度较大。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种平稳传输的磁耦合动态无线充电系统及其参数设计方法，解决的技术问题在于：现有多级导轨无线能量传输系统中能量发射线圈的绕制方式过于复杂，不利于工程实施。
[0007]为解决以上技术问题，本专利技术提供一种平稳传输的磁耦合动态无线充电系统，包括原边发射导轨和副边接收机构；所述原边发射导轨包括沿着自身宽度方向等距离排布而成的多个能量发射线圈，每个所述能量发射线圈的宽为w
p
、高为2h1，所述副边接收机构包括宽为w、高为h的能量接收线圈；
[0008]所述能量发射线圈采用8字型绕组形式，等效成上下分布、大小相同、绕向相反的两个发射子线圈，所述发射子线圈的宽为w
p
、高为h1；
[0009]所述发射子线圈的上下两边线圈向中间凹陷，使得所述发射子线圈的凹陷部分线圈高度为h2、宽度为w2。
[0010]优选的，所述发射子线圈设置为上下对称且左右对称。
[0011]优选的，所述发射子线圈的凹陷部分线圈高度h2设置为：
[0012][0013]s表示相邻两个所述能量发射线圈之间的距离。
[0014]优选的，所述发射子线圈的凹陷部分线圈宽度w2设置为：w
2＝
w
p
‑
w。
[0015]优选的，所述能量接收线圈采用8字型绕组形式，等效成上下分布、大小相同、绕向相反的两个接收子线圈。
[0016]本专利技术还提供一种基于上述平稳传输的磁耦合动态无线充电系统的参数设计方法，包括步骤：
[0017]S1、根据实际工程需求确定所述能量接收线圈的宽w、高h、匝数，所述能量发射线圈的匝数，以及相邻两个所述能量发射线圈之间的距离s；
[0018]S2、根据所述能量接收线圈的宽w、高h确定所述能量发射线圈的宽w
p
、高2h1；
[0019]S3、根据确定所述发射子线圈的凹陷部分线圈高度h2；
[0020]S4、根据w
2＝
w
p
‑
w确定所述发射子线圈的凹陷部分线圈宽度w2。
[0021]优选的，在所述步骤S2中，0.4h＜h1＜0.6h。
[0022]优选的，在所述步骤S2中，2w＜w
p
＜3w。
[0023]本专利技术提供的一种平稳传输的磁耦合动态无线充电系统及其参数设计方法，采用8字型绕组形式绕制能量发射线圈和能量接收线圈，并在能量发射线圈所等效成的上下两个发射子线圈的上下两边线圈向中间凹陷，进一步通过调整凹陷部分的线圈高度h2的大小，使得能量发射线圈中心的磁场强度与相邻两个能量发射线圈之间中心的磁场强度相同，从而达到整个导轨上的磁场强度相同，继而使供电功率在整个导轨上都能保持稳定，实现能量的平稳传输。
附图说明
[0024]图1是本专利技术实施例提供的相邻两个能量发射线圈(发射线圈1和发射线圈2)的俯视图；
[0025]图2是本专利技术实施例提供的能量接收线圈的俯视图；
[0026]图3是本专利技术实施例提供的磁耦合机构的仿真模型图；
[0027]图4是本专利技术实施例提供的仿真结果图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图具体阐明本专利技术的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本专利技术的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本专利技术专利保护范围的限制，因为在不脱离本专利技术精神和范围基础上，可以对本专利技术进行许多改变。
[0029]为了使得供电功率在整个导轨上都能保持平稳，实现能量的平稳传输，本专利技术实施例首先提供一种平稳传输的磁耦合动态无线充电系统，包括原边发射导轨和副边接收机构；原边发射导轨包括沿着自身宽度方向等距离排布而成的多个能量发射线圈。
[0030]图1示出了相邻两个能量发射线圈(发射线圈1和发射线圈2)的俯视图。参见图1，每个能量发射线圈的宽为w
p
、高为2h1。能量发射线圈采用8字型绕组形式，等效成上下分布、大小相同、绕向相反的两个发射子线圈，发射子线圈的宽为w
p
、高为h1。发射子线圈的上下两边线圈向中间凹陷，使得发射子线圈的凹陷部分线圈高度为h2、宽度为w2。图1中的电流方向即代表着绕制方向。每个能量接收线圈的下方还铺设有磁芯。具体的，发射子线圈需要设置为上下对称且左右对称，能量传输则最为平稳。
[0031]如图2所示，副边接收机构包括宽为w、高为h的能量接收线圈，为了更好地拾取能量，能量接收线圈采用与能量发射线圈相同的8字型绕组形式，能量接收线圈等效成上下分布、大小相同、绕向相反的两个接收子线圈。
[0032]通过调整凹陷部分的线圈高度h2的大小，使得能量发射线圈中心的磁场强度与相邻两个能量发射线圈之间中心的磁场强度相同，从而达到整个导轨上的磁场强度相同，继而使供电功率在整个导轨上都能保持稳定，实现能量的平稳传输。能量接收线圈在发射线圈1中间时能量接收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.平稳传输的磁耦合动态无线充电系统，其特征在于，包括原边发射导轨和副边接收机构；所述原边发射导轨包括沿着自身宽度方向等距离排布而成的多个能量发射线圈，每个所述能量发射线圈的宽为w
p
、高为2h1，所述副边接收机构包括宽为w、高为h的能量接收线圈；所述能量发射线圈采用8字型绕组形式，等效成上下分布、大小相同、绕向相反的两个发射子线圈，所述发射子线圈的宽为w
p
、高为h1；所述发射子线圈的上下两边线圈向中间凹陷，使得所述发射子线圈的凹陷部分线圈高度为h2、宽度为w2。2.根据权利要求1所述的平稳传输的磁耦合动态无线充电系统，其特征在于：所述发射子线圈设置为上下对称且左右对称。3.根据权利要求2所述的平稳传输的磁耦合动态无线充电系统，其特征在于，所述发射子线圈的凹陷部分线圈高度h2设置为：s表示相邻两个所述能量发射线圈之间的距离。4.根据权利要求2所述的平稳传输的磁耦合动态无线充电系统，其特征在于，所述发射子线圈的凹陷部分线圈宽度w2设置为：w
2＝
w
p
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭森林，辛芳，苗金龙，袁强，李巍，经廷伟，詹文杰，
申请(专利权)人：重庆前卫无线电能传输研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：