CN108695989A - 一种用于动态无线充电的分段式双极型发射导轨 - Google Patents

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姜金海
赵梵丹
周星健
魏国
宋凯
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Abstract

本发明提出了一种用于动态无线充电的分段式双极型发射导轨，属于无线充电技术领域，特别是涉及一种用于动态无线充电的分段式双极型发射导轨。解决了导轨磁芯用量大、散热困难、不易安装、不易拆分检修的问题。它包括电源、磁耦合发射导轨机构及副边功率变换器。它主要用于动态无线充电。

Description

一种用于动态无线充电的分段式双极型发射导轨
技术领域
本发明属于无线充电技术领域，特别是涉及一种用于动态无线充电的分段式双极型发射导轨。
背景技术
双极型动态无线充电发射导轨提高了导轨传输效率和侧移能力，但是存在导轨磁芯用量大的问题，该问题会导致磁滞损耗的提高，降低充电系统的传输功率和传输效率，同时也存在散热困难、不易安装、不易拆分检修的问题。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种用于动态无线充电的分段式双极型发射导轨。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于动态无线充电的分段式双极型发射导轨，它包括电源、磁耦合发射导轨机构及副边功率变换器，所述电源提供双相交流电，所述磁耦合发射导轨机构包括磁芯及供电线，所述磁芯为锰锌铁氧体且长度为60cm，所述磁芯包括导轨磁极顶板及导轨磁极极柱，所述导轨磁极顶板位于导轨磁极极柱顶端，所述磁芯之间留有60cm间隙，所述供电线在一个导轨磁极极柱上绕制若干圈后连接到下一个导轨磁极极柱上反向绕制若干圈，所述电源向磁耦合发射导轨机构供电，电能通过磁耦合发射导轨机构后经过副边功率变换器给电池充电或给电机供电。
更进一步的，所述磁耦合发射导轨机构使用的谐振电路拓扑结构为串-串谐振拓扑、串-并谐振拓扑、并-串谐振拓扑、并-并谐振拓扑、LCL-串谐振拓扑、LCL-并谐振拓扑、串-LCL谐振拓扑、并-LCL谐振拓扑、LCC-串谐振拓扑、LCC-并谐振拓扑、串-LCC谐振拓扑、并-LCL谐振拓扑、LCL-LCL谐振拓扑、LCC-LCC谐振拓扑、单原边谐振拓扑及单副边谐振拓扑结构中的任意一种。
更进一步的，所述磁芯使用电木材料制作骨架及外壳。
更进一步的，所述供电线使用利兹线。
本发明利用电流周围产生磁场和电磁感应的原理，使磁感线在相邻两个磁极和接收端之间形成闭合回路，实现电能的非接触传输。磁芯之间留有很大间隙，可以为安装散热装置，谐振电容等提供很大空间，同时方便拆分检修。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：相对于以往的双极型发射导轨，改变了原副边之间磁场分布和磁感线流向，在传输性能降低不到20％的前提下，将磁芯用量降低了40％，即近乎一半的磁芯用量，同时解决了双极型发射导轨不易检修，谐振电容装配困难，散热慢等问题。
附图说明
图1为本发明所述的一种用于动态无线充电的分段式双极型发射导轨结构示意图
图2为本发明所述的一种用于动态无线充电的分段式双极型发射导轨侧向结构示意图
图3为本发明所述的串-串谐振拓扑型电路结构示意图
图4为本发明所述的串-并谐振拓扑型电路结构示意图
图5为本发明所述的并-串谐振拓扑型电路结构示意图
图6为本发明所述的并-并谐振拓扑型电路结构示意图
图7为本发明所述的LCL-串谐振拓扑型电路结构示意图
图8为本发明所述的LCL-并谐振拓扑型电路结构示意图
图9为本发明所述的串-LCL谐振拓扑型电路结构示意图
图10为本发明所述的并-LCL谐振拓扑型电路结构示意图
图11为本发明所述的LCC-串谐振拓扑型电路结构示意图
图12为本发明所述的LCC-并谐振拓扑型电路结构示意图
图13为本发明所述的串-LCC谐振拓扑型电路结构示意图
图14为本发明所述的并-LCL谐振拓扑型电路结构示意图
图15为本发明所述的LCL-LCL谐振拓扑型电路结构示意图
图16为本发明所述的LCC-LCC谐振拓扑型电路结构示意图
图17为本发明所述的单原边谐振拓扑型电路结构示意图
图18为本发明所述的单副边谐振拓扑型电路结构示意图
1-导轨磁极顶板，2-导轨磁极极柱，3-供电线，4-导轨磁芯底板
US为系统等效逆变源，RS为逆变源等效内阻，R1，R2，R3，R4分别为对应拓扑中电感的内阻值，RL为系统负载，C0，C1，C2，C3分别为对应的谐振补偿电容器
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。
参见图1-2说明本实施方式，一种用于动态无线充电的分段式双极型发射导轨，它包括电源、磁耦合发射导轨机构及副边功率变换器，所述电源提供双相交流电，所述磁耦合发射导轨机构包括磁芯及供电线3，所述磁芯为锰锌铁氧体且长度为60cm，所述磁芯包括导轨磁极顶板1及导轨磁极极柱2，所述导轨磁极顶板1位于导轨磁极极柱2顶端，所述磁芯之间留有60cm间隙，所述供电线3在一个导轨磁极极柱2上绕制若干圈后连接到下一个导轨磁极极柱2上反向绕制若干圈，所述电源向磁耦合发射导轨机构供电，电能通过磁耦合发射导轨机构后经过副边功率变换器给电池充电或给电机供电。
本发明所述磁耦合发射导轨机构使用图3-18中的任意一种，本发明所述的磁耦合发射导轨机构满足互感计算模型M为耦合装置互感；k为耦合系数，计算公式L1，L2分别为原、副边线圈线圈电感量，本发明所述一种用于动态无线充电的分段式双极型发射导轨的气隙距离变化范围为：0.1mm-1m，耦合系数k变化范围为：0.001-0.99，可适用系统工作频率范围为：50Hz-20MHz，线圈自感L1，L2变化范围为：1μH-5mH，适用负载范围为：0.1Ω-1000Ω。
本发明所述磁芯使用电木材料制作骨架及外壳用于固定磁芯位置提高结构稳定性，供电线3使用利兹线，整个双极型发射导轨由电木板进行封装，根据封装之后的双极型发射导轨几何参数在地面开凿出沟槽，将双极型发射导轨放入沟槽给地面上行驶的车辆进行充电或供电。
以上对本发明所提供的一种用于动态无线充电的分段式双极型发射导轨，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种用于动态无线充电的分段式双极型发射导轨，其特征在于：它包括电源、磁耦合发射导轨机构及副边功率变换器，所述电源提供双相交流电，所述磁耦合发射导轨机构包括磁芯及供电线(3)，所述磁芯为锰锌铁氧体且长度为60cm，所述磁芯包括导轨磁极顶板(1)及导轨磁极极柱(2)，所述导轨磁极顶板(1)位于导轨磁极极柱(2)顶端，所述磁芯之间留有60cm间隙，所述供电线(3)在一个导轨磁极极柱(2)上绕制若干圈后连接到下一个导轨磁极极柱(2)上反向绕制若干圈，所述电源向磁耦合发射导轨机构供电，电能通过磁耦合发射导轨机构后经过副边功率变换器给电池充电或给电机供电。
2.根据权利要求1所述的一种用于动态无线充电的分段式双极型发射导轨，其特征在于：所述磁耦合发射导轨机构使用的谐振电路拓扑结构为串-串谐振拓扑、串-并谐振拓扑、并-串谐振拓扑、并-并谐振拓扑、LCL-串谐振拓扑、LCL-并谐振拓扑、串-LCL谐振拓扑、并-LCL谐振拓扑、LCC-串谐振拓扑、LCC-并谐振拓扑、串-LCC谐振拓扑、并-LCL谐振拓扑、LCL-LCL谐振拓扑、LCC-LCC谐振拓扑、单原边谐振拓扑及单副边谐振拓扑结构中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种用于动态无线充电的分段式双极型发射导轨，其特征在于：所述磁芯使用电木材料制作骨架及外壳。
4.根据权利要求1所述的一种用于动态无线充电的分段式双极型发射导轨，其特征在于：所述供电线(3)使用利兹线。
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