[发明专利]带有移动式中间线圈的电动汽车无线充电磁耦合器及应用

说明书

本发明公开了属于电动汽车充电技术领域的一种带有移动式中间线圈的电动汽车无线充电磁耦合器及应用，该磁耦合器包括1号发射线圈、2号中间线圈和3号接收线圈，各线圈依次平行铺设在绝缘且不导磁的平板上；2号中间线圈与3号接收线圈之间的平行距离大于2号中间线圈与1号发射线圈之间的平行距离，承载2号中间线圈的平板可沿着滑轨移动；在磁耦合器能量传输线圈发生不同程度偏移时，通过对拟合出来的三线圈磁耦合器效率最大值曲线进行研究后发现，当中间线圈和接收线圈间的耦合系数不变时，磁耦合器的效率更容易达到最大值，因而本发明提出了一种新型电动汽车无线充电用磁耦合器，提高了无线充电系统的抗偏移能力。

技术领域

本发明属于电动汽车充电技术领域，特别涉及一种带有移动式中间线圈的电动汽车无线充电磁耦合器及应用。

背景技术

燃油汽车的尾气排放已经成为大型城市的重要污染源，而新能源电动汽车作为传统燃油车的替代品，能够很好解决由于尾气排放带来的污染问题，但是电动汽车自身仍然存在着续航里程短、充电设施不完备等问题。无线充电技术以其可实现无接触式静态充电以及行驶过程中动态充电的独特优势，成为解决上述问题的有效方案。

在现有的无线充电系统中，感应式静态无线充电系统以其自身充电距离远、充电效率高等优点，得到电动汽车行业的广泛青睐。但这类系统仍存在着许多技术瓶颈有待突破，其中，系统抗偏移能力差的问题尤为突出。所谓抗偏移能力，是指当无线充电系统磁耦合器能量传输线圈间的相对位置出现偏差时，系统效率的下降程度。系统效率下降的少，系统抗偏移能力强，反之，则较弱。由于电动汽车的车身宽度与车位之间的尺寸并不统一，通常会导致磁耦合器能量传输线圈之间产生不同程度的偏移，继而使得磁耦合器能量传输线圈之间的耦合程度降低，并最终导致整个无线充电系统效率下降。

针对这一问题，目前通常采用DD型或DDQ型(如图4中所示，图中不同的线型代表不同的线圈)能量传输线圈来提高系统的抗偏移能力，这类线圈结构可以有效地提高系统在水平方向上的抗偏移能力，但由于无线充电系统尺寸的限制，采用DD型或DDQ型线圈会减小单个线圈的有效电能发射或接受面积，从而使得系统在垂直方向上的抗偏移能力较差。本发明通过对不同线圈位置关系下，线圈间耦合系数与系统效率的变化情况的研究，提出了一种带有移动式中间线圈的电动汽车无线充电磁耦合器，该耦合器的结构可以有效地增强无线充电系统的抗偏移能力，提高系统效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有移动式中间线圈的电动汽车无线充电磁耦合器及应用，其特征在于，该电动汽车无线充电磁耦合器包括1号发射线圈、2号中间线圈和3号接收线圈；3号接收线圈平行铺设在绝缘且不导磁的3号平板支架4上；2号中间线圈铺设在绝缘且不导磁的2号平板5上，1号发射线圈铺设在绝缘且不导磁的1号平板6上，各线圈水平平行布置；3号接收线圈与2号中间线圈之间的平行距离大于2号中间线圈与1号发射线圈之间的平行距离；其中，3号平板支架4固定在电动汽车底架上；在1号平板6上铺设两根平行滑轨7和固定支座8，2号平板5底面卡在滑轨7上，带动2号中间线圈沿着滑轨移动。

所述磁耦合器的三个线圈只用多股电磁线，采用平面圆角矩形空心缠绕；中间没有任何导磁金属介质，完全依靠空气进行能量传递。

所述磁耦合器的三个线圈的结构尺寸按照下面的公式确定：

(1)确定磁耦合器尺寸，首先需要确定的是线圈的边长，根据公式(1)：

l≤4d₁₃ (1)

其中，l为线圈边长，d₁₃为1号发射线圈与3号接收线圈之间的间距，根据实际需要，将d₁₃取为200mm，因而线圈边长需小于等于800mm，又因为线圈边长过小会导致磁耦合器耦合系数过小，从而导致效率过低，因而线圈边长最低应不小于600mm，故边长的取值范围为600～800mm之间。