[发明专利]无线电能传输系统分段供电的交接排布发射线圈

说明书

本发明属于无线电能传输领域，具体涉及了一种无线电能传输系统分段供电的交接排布发射线圈，旨在解决接收线圈在经过分段发射线圈交接处出现的接收线圈电压波动的问题。本发明包括：提出新型多发射线圈排布与装配方法，来消除或减少发射侧磁场在不同发射线圈交接处的变化。基于上述条件提出了两种方案，第一种方案将两个相邻矩形发射线圈的电缆在邻近的矩形公共边上进行交叉编织，第二种方案是将两个发射线圈在交接处进行部分交叠。本发明的两种无线电能传输系统分段供电发射线圈排布与装配方法能够增强接收线圈过分区时输出电压的稳定性，且无需增设稳压用设备或进行主动稳压控制。

技术领域

本发明属于无线电能传输领域，具体涉及了一种无线电能传输系统分段供电的交接排布发射线圈。

背景技术

应用于轨道交通车辆的无线电能传输系统因供电距离较长，其发射线圈长度也较长。采用单个发射线圈时线圈内阻损耗较大，系统效率较低。为了减少发射线圈损耗，可以采用发射线圈分段供电的方案，将多个长度较短的发射线圈前后相邻组成发射线圈系统。当无线电能传输系统的接收线圈位于某个或某几个发射线圈的发射区域时，仅将相应区域的发射线圈通电，其余发射线圈不通电，从而减小发射线圈损耗，提高系统效率。

矩形发射线圈结构简单制作方便，是一种常见的无线供电发射线圈。多矩形发射线圈分段供电时，由于发射电缆外层绝缘存在一定厚度，当电缆绝缘电压较高绝缘厚度较大时，相邻的两个矩形线圈的导体不能紧贴而是存在一定间隙。该间隙附近的发射线圈磁场与矩形线圈中间区域的发射线圈磁场相比有较大改变，导致接收线圈移动到相邻发射线圈交接区域附近时的接收线圈捕获的磁链会发生较大变化，接收线圈感应电压发生较大波动，降低了无线电能传输系统的供电质量。另外发射电缆较粗时难以绕制出较理想的直角，实际制作的矩形线圈的四个角存在一定弧度，相邻矩形线圈的公共边难以完全贴合，这也会造成接收线圈移动到相邻发射线圈交界区域时接收磁通和感应电压发生变化。

现有技术为了解决无线电能传输系统经过发射线圈不同分段时的接收电压波动，可以在接收端增加输出稳压用DC/DC、或者动态调整发射线圈电流、或者在发射线圈的首尾部分绕制特殊形状和匝数的线圈等。上述方法需要增加额外的稳压设备、稳压控制系统或稳压线圈，增加了系统的成本和复杂性。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即接收线圈在经过分段发射线圈交接处出现的接收线圈电压波动的问题，本发明提供了一种无线电能传输系统分段供电的交接排布发射线圈，所述交接排布发射线圈包括N个矩形发射线圈；

所述N个矩形发射线圈前后相邻，N个所述矩形发射线圈所在平面与接收线圈所在平面平行，且沿接收线圈移动方向的发射线圈中心线与接收线圈中心线对齐；

其中，第n和第n+1个矩形发射线圈通过第一装配方法或第二装配方法连接。

在一些优选的实施例中，所述第一装配方法为：

定义矩形线圈的长边为沿着接收板移动方向的矩形边，矩形线圈的短边为垂直于接收板移动方向的矩形边；

依次绕制或铺设相邻的左右两矩形发射线圈，将左矩形发射线圈右短边的一段电缆与右矩形发射线圈左短边的一段电缆进行紧密交叉编织，形成左右矩形发射线圈的公共短边。

在一些优选的实施例中，系统运行时，所述接收线圈位于某个发射线圈上方，所述发射线圈通有高频电流：

当所述接收线圈从所述发射线圈中间部分的上方位置移动至与所述发射线圈端部的上方位置的距离小于设定第一阈值时，对沿接收线圈移动方向上的下一个发射线圈注入高频交流电流，且电流幅值、频率及相位与上一个发射线圈电流保持一致；

当所述接收线圈离开所述发射线圈上方区域的距离大于设定第二阈值时，停止对所述发射线圈注入高频电流；