[发明专利]一种电动车用行进间无线充电磁耦合器

说明书

本发明提出的一种电动车用行进间无线充电磁耦合器，属于新能源电动汽车及电磁学技术领域，包括固定在路面的发射端和固定在电动汽车底部的接收端；所述发射端由磁芯导轨和发射导线构成，磁芯导轨包括埋设在路面的导轨底板和沿该导轨底板轴向固定设置的薄片磁芯阵列，发射导线依次交叉缠绕在薄片磁芯阵列中各薄片磁芯上，且垂直于导轨底板轴向相邻的两块薄片磁芯上的绕线方向一致，沿导轨底板轴向相邻的两块薄片磁芯上的绕向方向相反；接收端包括一水平线圈和多个与路面垂直的接收线圈。本发明可提高对磁场的利用率，减少漏磁，减少对周围环境的电磁辐射；且产生的磁场更强、更均匀，可提高磁耦合器的横向抗偏能力，降低对车辆行驶位置精度的要求。

技术领域

本发明属于新能源电动汽车及电磁学技术领域，特别涉及一种电动车用行进间无线充电磁耦合器。

背景技术

面对电动汽车充电过程，目前主要存在以下方面问题：根据充电设备的功率等级不同，电动汽车单次充电需要花费大约1.5小时到几个小时不等，但是都比燃油车加油的时间多出数倍；同时地面上的充电线会带来充电不便以及触电的危险；大功率快速充电技术的发展受到例如充电枪冷却问题等许多障碍。因此，电动汽车的无线充电将成为解决用户充电问题的关键技术。

评价电动车用行进间无线充电(Dynamic Wireless Power Transfer，DWPT)系统性能的指标有：充电功率、充电效率、能量传输距离以及横向抗偏移能力。车用行进间无线充电系统中，能量的传输主要依靠磁耦合器来完成，因此磁耦合器(线圈及磁芯)的设计成为车用行进间WPT系统中最关键的环节之一。目前已有的磁耦合器由固定在路面的发射端和固定在电动汽车底部的接收端构成，其中发射端主要由发射导线和磁芯构成，接收端采用接收线圈，且接收线圈所在平面平行于路面；电动汽车在沿埋设有发射端的道路上行驶时，接收端处于发射端高频交流电产生的高频磁场中，通过电磁感应而产生电能，该电能被收集后用于电动汽车的充电，即电动汽车在行进过程中完成充电。磁耦合器中发射导线相对磁芯的绕线方式和磁芯的形状等都对车用行进间无线充电系统的上述性能指标有较大影响。

目前的磁耦合器形式主要分为两类，主要体现在发射端的不同：一类是圆线圈或者各种DD(形状如同两个字母“D”)线圈连续排列，发射线圈整体呈盘状，从上至下分别为导线层、铁氧体磁芯层以及铝屏蔽层共计三层，以Auckland大学为代表；另一类发射端的结构如图1所示，其中图(a)为侧视图，图(b)为俯视图(俯视图中，为了更好地反应导线的绕线方式，将T型磁芯顶部的水平段用虚线框表示)，发射端包括磁芯导轨，该磁芯导轨由埋设在路面的导轨底板(图1中未示意出该部件)和一列沿该导轨底板轴向等距排列的磁芯02构成，且磁芯与导轨底板固定连接，发射导线03依次交叉缠绕在各磁芯02上(一般为4-5次重复缠绕，具体缠绕次数可依据成本要求确定)，图(a)中，“×”表示导线中电流方向垂直于纸面向内，“·”表示导线中电流方向垂直于纸面向外，下同)，以韩国KAIST(Korea AdvancedInstitute of Science and Technology)为代表，磁芯02采用“T”型铁氧体，接收线圈采用矩形线圈，但是因为铁氧体横向尺寸较大(以韩国KAIST为例，磁芯顶部水平段的横向尺寸为10cm)，磁通聚集在铁氧体表面。

综上，目前的车用行进间无线充电磁耦合器普遍存在：漏磁严重导致效率较低、横向抗偏移能力(所述横向抗偏移能力即接收线圈在垂直于车辆前进的方向上偏离发射端磁芯导轨轴向的最大距离)弱等缺点。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提出一种车用行进间无线充电磁耦合器，该磁耦合器具有横向抗偏移能力强、磁场利用率高、电磁辐射小等优点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：