CN112436613B - 无线导轨发射及接收装置、行进间导轨式无线充电系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种无线导轨发射及接收装置、行进间导轨式无线充电系统。所述无线导轨发射装置包括沿第一方向设置的至少一个发射导轨和沿所述第一方向延伸缠绕设置于所述发射导轨的外侧壁的至少一条发射线圈。所述发射线圈的缠绕方向与第二方向呈第一角度设置，所述第一角度大于等于0°或者小于90°。当所述发射线圈通电时产生的磁场方向沿所述第一方向。在两个所述发射导轨交界处不会产生绝对的能量传输零点。本申请中，所述无线导轨发射装置解决了两个所述发射导轨交界处的能量传输零点的问题，提升了所述无线导轨发射装置发射能量的均匀性。

Description

无线导轨发射及接收装置、行进间导轨式无线充电系统
技术领域
本申请涉及无线电能传输技术领域，特别是涉及一种无线导轨发射及接收装置、行进间导轨式无线充电系统。
背景技术
电动汽车相对于传统汽车具有节能、环保和低碳经济等优势。但是现实中电动汽车也存在一些发展的瓶颈，比如电动汽车的充电问题。随着电动汽车的发展，便捷多样的充电方式越来越受欢迎。电动汽车的行进间无线充电能够解决电动汽车因需要高功率密度电池来实现长续航里程的局面。如果电动汽车能够达到“边行驶边充电”，车用蓄电池的容量可以大幅降低，这从某种意义上来说解决了电池设计的难题。
行进间导轨式无线充电系统(DWPT，Dynamic Wireless Power Transfer)的能量发射端主要由铁氧体制成的导轨和缠绕在导轨上的高频利兹线圈组成。电动汽车的行进间导轨式无线充电系统的充电效率一方面与导轨的结构设计有关，另一方面也与电动汽车移动过程中存在能量传输零点有关。能量传输零点是次级线圈感应电压接近0V时的位置点。目前因为材料成本和加工难度的限制，导轨只能以分段模块的形式沿电动汽车的前进方向排列放置。这导致当电动汽车行驶到导轨中两个分段模块的交接点时，传输效率接近于0。传输效率为0，将不能均匀的为电动汽车进行充电。电动汽车的电池不能得到均匀的充电，行进间导轨式无线充电系统的充电效率降低，电动汽车的电池也会更容易损坏。
发明内容
基于此，有必要针对当电动汽车行驶到导轨中两个分段模块的交接点时，存在能量传输零点的问题，提供一种能够均匀供电的无线导轨发射及接收装置、行进间导轨式无线充电系统。
一种无线导轨发射装置，包括：
至少一个发射导轨，沿着第一方向延伸设置；
至少一条发射线圈，沿所述第一方向延伸缠绕设置于所述发射导轨的外侧壁，所述发射线圈的缠绕方向与第二方向呈第一角度设置，所述第一角度大于等于0°或者小于90°；
其中，当所述发射线圈通电时产生的磁场方向沿所述第一方向，所述第一方向和所述第二方向垂直。
在一个实施例中，所述无线导轨发射装置还包括：
承载体，沿所述第一方向设置，用于承载所述发射导轨，并限定所述发射导轨在沿所述第一方向延伸的互相平行的两条直线内。
在一个实施例中，沿所述第一方向，所述发射导轨的长度为d1，相邻的两个所述发射导轨之间的直线距离为d2，d1：d2的比例范围为3:2到1:1。
在一个实施例中，所述无线导轨发射装置仅包括一条所述发射线圈；
一条所述发射线圈缠绕所述无线导轨发射装置中的所有所述发射导轨；所述发射线圈缠绕每一个所述发射导轨时的缠绕方向相同。
在一个实施例中，所述无线导轨发射装置包括多条所述发射线圈；
每一条所述发射线圈缠绕相同数量的所述发射导轨，或者每一条所述发射线圈缠绕不同数量的所述发射导轨；所述发射线圈缠绕每一个所述发射导轨时的缠绕方向相同。
一种无线导轨接收装置。所述无线导轨接收装置与上述任一项所述的无线导轨发射装置对应。所述无线导轨接收装置，包括：
多个接收导轨，沿着所述第一方向延伸设置；
多条接收线圈，缠绕设置于所述接收导轨的外侧壁，所述接收线圈的缠绕方向与第二方向呈第二角度设置，所述第二角度大于等于0°或者小于90°；
其中，所述接收线圈用于接收所述第一方向的磁场并转化为电能存储，所述第一方向与所述第二方向垂直。
一种行进间导轨式无线充电系统，包括：
上述任一项所述的无线导轨发射装置；
上述所述的无线导轨接收装置，所述无线导轨接收装置沿着所述第一方向延伸设置于待充电装置；
使用过程中，对所述无线导轨发射装置中的所述发射线圈通电，所述发射线圈产生沿所述第一方向的磁场，所述无线导轨接收装置中的所述接收线圈接收沿所述第一方向的磁场，并转化为电能为所述待充电装置进行充电。
本申请中提供一种无线导轨发射及接收装置、行进间导轨式无线充电系统。所述无线导轨发射装置包括沿第一方向设置的至少一个发射导轨和沿所述第一方向延伸缠绕设置于所述发射导轨的外侧壁的至少一条发射线圈。所述发射线圈的缠绕方向与第二方向呈第一角度设置，所述第一角度大于等于0°或者小于90°。当所述发射线圈通电时产生的磁场方向沿所述第一方向。在两个所述发射导轨交界处不会产生绝对的能量传输零点。本申请中，所述无线导轨发射装置解决了两个所述发射导轨交界处的能量传输零点的问题，提升了所述无线导轨发射装置发射能量的均匀性。
附图说明
图1为本申请一个实施例中提供的无线导轨发射装置的结构示意图；
图2为本申请一个实施例中提供的无线导轨发射装置的结构示意图；
图3为本申请一个实施例中提供的无线导轨发射装置的结构示意图；
图4为本申请一个实施例中提供的采用传统技术方案中的无线导轨发射装置产生的磁场的示意图；
图5为本申请一个实施例中提供的采用本申请提供的无线导轨发射装置产生的磁场的示意图；
图6为本申请一个实施例中提供的本申请和传统技术方案中无线导轨发射装置产生磁场的方向和大小的对比示意图；
图7为本申请一个实施例中提供的行进间导轨式无线充电系统的俯视图。附图标号说明：
行进间导轨式无线充电系统10
无线导轨发射装置100
发射导轨110
发射线圈120
承载体130
供电装置140
无线导轨接收装置200
接收导轨210
接收线圈220
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
无线充电导轨一般用于动态无线充电中，一般由铁氧体磁芯和高频利兹线圈组成。高频电流流过利兹线圈会产生高频交变磁场，处于该高频交变磁场的接收线圈会产生感应电流，从而实现能量的传输。其中铁氧体磁芯的作用主要是为了提高穿过次级线圈的磁通量进而提高传输效率。但是传统的技术方案中，电动汽车移动方向和高频交变磁场的方向不同，导致电动汽车在移动充电的过程中存在能量传输零点。能量传输零点会使电动汽车的电池不能得到均匀的充电，行进间导轨式无线充电系统的充电效率降低，电动汽车的电池也会更容易损坏。
目前，移动式无线导轨正向着窄、薄的趋势发展。韩国KAIST(Korea AdvancedInstitute of Science and Technology)多年来详细研究了多种导轨结构，比较分析得到普遍的规律：窄导轨在节省成本的同时更加有利于提升系统的抗偏性能，并且不同的导轨截面形状也对系统性能有较大影响。最新的窄“S”形导轨的宽度只有4cm，相比之前的导轨在保留了较高的性能的同时大幅度降低了材料和加工成本。但是最新的窄“S”形导轨结构，仍然无法避免能量传输零点的存在，无法解决导轨传输能量的均匀性问题。
本申请基于改善磁场沿电动汽车行进方向均匀度的思路，针对行进间导轨式无线充电系统提出了一种避免传输效率出现零点的无线导轨发射装置及对应的无线导轨接收装置。
请参阅图1，本申请提供一种无线导轨发射装置100。所述无线导轨发射装置100包括至少一个发射导轨110和至少一条发射线圈120。
至少一个所述发射导轨110沿着第一方向延伸设置。所述发射导轨110可以是规则形状的铁氧体。铁氧体的电阻率比单质金属或合金磁性材料大得多，而且还有较高的介电性能。铁氧体是在高频弱电领域用途广泛的非金属磁性材料。铁氧体的磁性能还表现在高频时具有较高的磁导率。在一个实施例中，作为所述发射导轨110的铁氧体铁材料可以选用软磁体材料。在电流激励下可产生磁性，撤去电流后磁性消失。本申请实施例中，使用锰锌铁氧体作为所述发射导轨110。
至少一条所述发射线圈120沿所述第一方向延伸缠绕设置于所述发射导轨110的外侧壁。这里的“延伸缠绕设置”是指所述发射线圈120从所述发射导轨110的一端开始，一圈一圈的缠绕设置于所述发射导轨110的另一端。从所述发射导轨110的一端到所述发射导轨110的另一端是沿着所述第一方向延伸的。所述发射线圈120的缠绕方向与第二方向呈第一角度设置，如图3中所示的θ角。所述第一角度(θ角)大于等于0°或者小于90°。在进行模拟实验时，所述第一角度(θ角)选用0°，得出的模拟实验的结果如图5所示。现实中在缠绕所述发射线圈120时所述第一角度(θ角)可以大于0°。
本申请实施例中，当所述发射线圈120通电时产生的磁场方向沿所述第一方向，所述第一方向和所述第二方向垂直。所述第一方向为电动汽车(或者待充电装置)的行进方向。在所述无线导轨发射装置100中，产生磁场的主要是导轨上的所述发射线圈120里的高频交流电，所述发射导轨110并不产生磁场，只是对磁场起到约束和导向的作用。所述发射线圈120中的高频交流电是由供电装置供给的。
本实施例中，所述无线导轨发射装置100产生的磁场方向沿所述第一方向。在两个所述发射导轨110交界处不会产生绝对的能量传输零点。本申请中，所述无线导轨发射装置100解决了两个所述发射导轨110交界处的能量传输零点的问题，提升了所述无线导轨发射装置100发射能量的均匀性。
传统技术方案中，所述发射线圈120在所述发射导轨110的缠绕方向是图3中的第三方向(z向)。传统技术方案中，所述发射线圈120产生的磁场的方向是沿着图3中所述第三方向(z向)的。本申请的本实施例中，所述无线导轨发射装置100是沿着所述第一方向(x向)充磁。而传统技术方案的发射导轨是沿着所述第三方向(z向)充磁的。传统方案中的充磁方向与本申请提供的充磁方向完全不同。本申请中，所述无线导轨发射装置100解决了两个所述发射导轨110交界处的能量传输零点的问题，提升了所述无线导轨发射装置100发射能量的均匀性。
请参阅图4和图5，给出了传统方案和本申请给出的技术方案中，无线导轨发射装置产生磁场的示意图。图4为采用传统技术方案中的无线导轨发射装置产生的磁场的示意图。图5为采用本申请提供的无线导轨发射装置产生的磁场的示意图。对比之下，明显看出图5中本申请中在接收端的磁场更均匀、磁通量可能大。图5是仿真环境下，采用本申请的技术方案选取所述第一角度为0°时，所述无线导轨发射装置100发射的磁场均匀度示意图。图4和图5中以磁感应强度B为指标，当接收端移动到某一位置时，对比无线导轨发射装置发生磁场的均匀度。
请参阅图1，在一个实施例中，所述无线导轨发射装置100还包括承载体130。所述承载体130沿所述第一方向设置。所述承载体130用于承载所述发射导轨110。所述承载体130还用于限定所述发射导轨110在沿所述第一方向延伸的互相平行的两条直线内。
本申请中，所述承载体130可以包括限位结构。所述限位结构在所述第三方向(图3中的z向)的长度大于所述发射导轨110在所述第三方向的长度。所述限位结构可以将缠绕有所述发射线圈120的所述发射导轨110限定在所述承载体130内。一个所述无线导轨发射装置100可以设置多个缠绕有所述发射线圈120的所述发射导轨110。多个缠绕有所述发射线圈120的所述发射导轨110沿所述第一方向延伸设置。所述第一方向为待充电装置的行进方向。
在一个实施中，所述承载体130上可以设置铝或者铝的合金制作的限位结构。采用所述限位结构将所述发射导轨110包起来。所述限位结构可以是铝或者铝的合金制作的盒子。所述限位结构一方面可以自屏蔽，另一方面可以防止边缘的电磁泄漏。所述限位结构的高度可以高于所述发射导轨110的厚度。一般的，所述无线导轨发射装置100是埋设在地下的。
请再次参阅图1，在一个实施例中，沿所述第一方向，所述发射导轨110的长度为d1。相邻的两个所述发射导轨110之间的直线距离为d2。d1：d2的比例范围为3:2到1:1。
在一个实施例中，所述发射导轨110沿所述第一方向的长度为30cm至80cm。优选地，所述发射导轨110沿所述第一方向的长度为50cm至80cm。较长的所述发射导轨110可以使得所述发射线圈120形成的磁场的传输更加顺畅。参考以上所述发射导轨110的长度范围，相邻的两个所述发射导轨110之间的直线距离为20cm-50cm。在一个实施例中，所述发射导轨110沿所述第一方向的长度为70cm。相邻的两个所述发射导轨110之间的直线距离为25cm。
本实施例中，限定了所述无线导轨发射装置100中所述发射导轨110的长度和相邻的所述发射导轨110之间的可选距离，进一步完善所述无线导轨发射装置100的具体结构。所述无线发射导轨100在两个所述发射导轨110交界处不会产生绝对的能量传输零点。本申请中，所述无线导轨发射装置100解决了两个所述发射导轨110交界处的能量传输零点的问题，提升了所述无线导轨发射装置发射能量的均匀性。
在一个实施例中，所述发射线圈120在所述第二方向上的延伸长度为10cm至18cm。比如，所述发射线圈120在所述第二方向上的延伸长度为10cm。所述发射导轨110的宽度小于或等于10cm。本实施例中，设置所述发射线圈120在所述第二方向上的延伸长度，可以间接的限定所述发射导轨110的宽度。所述发射导轨110的宽度可以理解为所述发射导轨110在所述第二方向上的长度。
本实施例中，综合整套所述无线导轨发射装置100设施的成本和传输效果，合理设定所述发射导轨110和所述发射线圈120。所述无线导轨发射装置100可以在施加有效成本的前提下，解决了相邻的两个所述发射导轨110交界处的能量传输零点的问题，提升了所述无线导轨发射装置发射能量的均匀性。
在一个实施例中，所述无线导轨发射装置100还包括供电装置140。如图2中示出了4个所述供电装置140。所述供电装置140与所述发射线圈120电连接。在如图1所示的实施例中，所述无线导轨发射装置100仅包括一条所述发射线圈120，图1中一条所述发射线圈120缠绕设置于多个所述发射导轨110。图1中示出的实施例，在一条所述发射线圈120的始末段电连接一个所述供电装置140。本实施例中，一条所述发射线圈120缠绕所述无线导轨发射装置100中的所有所述发射导轨110。所述发射线圈120缠绕每一个所述发射导轨110时的缠绕方向相同。所述发射线圈120的缠绕方向相同，产生的磁场方向相同，有利于所述无线导轨接收装置200接收电能。
本实施例中，一条所述发射线圈120缠绕所述无线导轨发射装置100中的所有所述发射导轨110。在所述无线导轨发射装置100中，可以对一条所述发射线圈120配置一个所述供电装置140产生高压电来供电所述发射线圈120。具体的所述供电装置140可以包括连接线、整流器和逆变器。所述供电装置140可以将220V的市电转变为300V-400V左右的直流电。本实施例中，一条所述发射线圈120缠绕所述无线导轨发射装置100中的所有所述发射导轨110，可以节约所述发射线圈120的材料，也可以节约所述供电装置140的使用量，使得所述无线导轨发射装置100的效率更高。
请参阅图2，在一个实施例中，所述无线导轨发射装置100包括多条所述发射线圈120。每一条所述发射线圈120缠绕相同数量的所述发射导轨110。比如在一个实施例中，每一条所述发射线圈120缠绕5个所述发射导轨110，每5个所述发射导轨110和一个所述发射线圈120形成一个发射单元。本实施例中，对每一个所述发射单元设置一个所述供电装置140。比如在另一个实施例中，每一条所述发射线圈120缠绕不同数量的所述发射导轨110。所述无线导轨发射装置100包括多个不同能力的发射单元。所述发射线圈120缠绕每一个所述发射导轨110时的缠绕方向相同。
进一步的，在一个实施例中，所述无线导轨发射装置100包括一个所述发射导轨110和一条所述发射线圈120，该一条所述发射线圈120缠绕设置于所有的所述发射导轨110上。在一个实施例中，所述无线导轨发射装置100包括M个发射单元。每一个发射单元包括m个所述发射导轨110和一条发射线圈120，M和m均大于或等于1。在一个实施例中，所述无线导轨发射装置100包括N个所述发射导轨110和N条所述发射线圈120，每一个所述发射导轨110上缠绕一条所述发射线圈120。在以上的实施例中，每对应一条所述发射线圈120设置一个所述供电装置140。所述供电装置140的个数越少，越节省所述发射线圈120的材料。所述供电装置140的个数越多，所述无线导轨发射装置100的精度越高。具体选择哪一种实施方式进行设置需要综合考虑所述无线导轨发射装置100的整体设计需求进行选择。
在一个实施例中，所述第一角度为大于或等于0°且小于或等于60°之间的角度值。优选地，所述第一角度为大于0°小于15°之间的角度值。所述第一角度一般限定在不超过10°的范围内，因为要尽量使励磁方向与图3中的x方向(本申请中提到的所述第一方向，也是所述待充电装置的行进方向)重合。理论上所述第一角度可以是0°，这样所述发射线圈120产生的磁场是完全沿着所述第一方向的。当所述第一角度大于0°时，所述发射线圈120产生的磁场会沿着所述第一方向有一定的弧度。
在一个实施例中，所述发射导轨110沿所述第三方向的厚度为0.8cm至1.5cm。所述第三方向与所述第一方向垂直，所述第三方向与所述第二方向垂直。优选地，所述发射导轨110沿所述第三方向的厚度为1cm。所述发射导轨110设置合适的厚度有利于所述无线导轨发射装置100产生沿所述第一方向的磁场。
在一个实施例中，所述发射线圈120为直径为10mm至20mm的利兹线圈，所述利兹线圈按照单层五匝至单层八匝的绕线方式形成，或者所述利兹线圈按照双层三匝至双层五匝的绕线方式形成。本实施例中，所述发射线圈120的设置方式可以单层绕线或者双层绕线的设置方式。具体选择单层绕线还是双层绕线要根据所述无线导轨发射装置100产生磁场的大小和方向进行确定。
请参阅图7，本申请还提供一种无线导轨接收装置200。所述无线导轨接收装置200与所述无线导轨发射装置100配合使用。所述无线导轨接收装置200包括多个接收导轨210和多条接收线圈220。
多个所述接收导轨210沿着第一方向延伸设置。多条接收线圈220缠绕设置于一个所述接收导轨210的外侧壁，所述接收线圈220的缠绕方向与第二方向呈第二角度设置。其中，所述接收线圈220接收沿所述第一方向的磁场，所述第一方向与所述第二方向垂直。
本实施例中，所述无线导轨接收装置200一般放置在车辆的底盘。所述无线导轨接收装置200的摆放方向与所述无线导轨发射装置100的摆放方向一致。所述无线导轨发射装置100产生的磁场方向沿所述第一方向。所述无线导轨接收装置200通过接收所述第一方向的磁场，并将所述第一方向的磁场转换为电能(或者电场)进行存储。所述无线导轨发射装置100在两个所述发射导轨110交界处不会产生绝对的能量传输零点。所述无线导轨接收装置200在两个所述接收导轨210交界处不会产生绝对的能量传输零点。本申请中，解决了所述无线导轨接收装置200中，在两个所述接收导轨210交界处产生能量传输零点的问题，提升了所述无线导轨接收装置200接收能量的均匀性。
在一个具体的实施例中，所述无线导轨发射装置100设计为：所述发射导轨110全部采用厚度1cm的长方形铁氧体条。所述发射线圈120以所述待充电装置的前进方向(本申请中的第一方向)为轴缠绕在所述发射导轨110上，可参见图1-3。与传统的绕线方式不同，图1至图3中示出的缠绕方式能够使所述无线导轨发射装置100沿x向(本申请中的第一方向)充磁。而传统的发射端充磁方向为z轴(本申请中的第三方向)。二者差异在于采用传统的z向充磁的发射端，会在电动汽车前进方向(本申请中的第一方向)上形成巨大的磁场不均匀度，可以以磁感应强度B为指标。本申请提供的沿x向(所述第一方向)充磁的所述无线导轨发射装置100则在前进方向上的磁场要更加均匀，可以以磁感应强度B为指标。
图4至图6为试验结果的对比图。以磁感应强度B为指标，当接收端移动到某一位置时，对比无线导轨发射装置发生磁场的均匀度。图4为采用传统技术方案中的无线导轨发射装置产生的磁场的示意图。图5为采用本申请提供的无线导轨发射装置产生的磁场的示意图。对比之下，明显看出图5中本申请中在接收端的磁场更均匀、磁通量可能大。图5是仿真环境下，采用本申请的技术方案选取所述第一角度为0°时，所述无线导轨发射装置100发射的磁场均匀度示意图。图6为本申请一个实施例中提供的本申请和传统技术方案中无线导轨发射装置产生磁场的方向和大小的对比示意图。图6中以虚线表示的“x向充磁”的曲线为本申请实施例中的技术方案得出的结果。图6中以实线表示的“z向充磁”的曲线为传统的技术方案得出的结果。图6可以明显看出，以虚线表示的“x向充磁”的曲线的磁感应强度的均匀性更好。
本申请还提供一种所述无线导轨接收装置200，可以使得接收端的磁通量尽可能大。在接收端的结构同发射端类似，所述接收线圈220以同样的方式缠绕在所述接收导轨210上。
请参阅图7，本申请还提供一种行进间导轨式无线充电系统10。所述行进间导轨式无线充电系统10包括：上述任一项所述的无线导轨发射装置100以及上述任一项所述的无线导轨接收装置200。
所述无线导轨发射装置100可以埋设在地下，比如可以沿着高速道路埋设在地下。高速道路的行进方向沿着所述第一方向，可双向行驶车辆。所述无线导轨接收装置200沿着所述第一方向延伸设置于待充电装置。
所述行进间导轨式无线充电系统10在使用过程中，对所述无线导轨发射装置100中的所述发射线圈120通电，所述发射线圈120产生沿所述第一方向的磁场，所述无线导轨接收装置200中的所述接收线圈220接收沿所述第一方向的磁场，并转化为电能为所述待充电装置进行充电。
本实施例中，所述无线导轨发射装置100产生的磁场方向沿所述第一方向。在两个所述发射导轨110交界处不会产生绝对的能量传输零点。本申请中，所述无线导轨发射装置100解决了两个所述发射导轨110交界处的能量传输零点的问题，提升了所述无线导轨发射装置100发射能量的均匀性。当所述无线导轨发射装置100发射能量的均匀性提高时，有着相似设计的所述无线导轨接收装置200的能量接收效率也会显著的提高。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种无线导轨发射装置，其特征在于，包括：
至少一个发射导轨(110)，沿着第一方向延伸设置，所述第一方向为待充电装置的行进方向；
至少一条发射线圈(120)，沿所述第一方向延伸缠绕设置于所述发射导轨(110)的外侧壁，所述发射线圈(120)的缠绕方向与第二方向呈第一角度设置，所述第一角度大于等于0°或者小于90°；
其中，当所述发射线圈(120)通电时产生的磁场方向沿所述第一方向，所述第一方向和所述第二方向垂直，所述发射导轨(110)的长度为d1，相邻的两个所述发射导轨(110)之间的直线距离为d2，d1：d2的比例范围为3:2到1:1。
2.根据权利要求1所述的无线导轨发射装置，其特征在于，还包括：
承载体(130)，沿所述第一方向设置，用于承载所述发射导轨(110)，并限定所述发射导轨(110)在沿所述第一方向延伸的互相平行的两条直线内。
3.根据权利要求1所述的无线导轨发射装置，其特征在于，所述无线导轨发射装置(100)仅包括一条所述发射线圈(120)；
一条所述发射线圈(120)缠绕所述无线导轨发射装置(100)中的所有所述发射导轨(110)；所述发射线圈(120)缠绕每一个所述发射导轨(110)时的缠绕方向相同。
4.根据权利要求1所述的无线导轨发射装置，其特征在于，所述无线导轨发射装置(100)包括多条所述发射线圈(120)；
每一条所述发射线圈(120)缠绕相同数量的所述发射导轨(110)，或者每一条所述发射线圈(120)缠绕不同数量的所述发射导轨(110)；所述发射线圈(120)缠绕每一个所述发射导轨(110)时的缠绕方向相同。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的无线导轨发射装置，其特征在于，所述第一角度为大于或等于0°且小于或等于60°之间的角度值。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的无线导轨发射装置，其特征在于，所述发射导轨(110)沿第三方向的厚度为0.8cm至1.5cm，所述第三方向与所述第一方向垂直，所述第三方向与所述第二方向垂直。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的无线导轨发射装置，其特征在于，所述发射导轨(110)沿所述第一方向的长度为30cm至80cm。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的无线导轨发射装置，其特征在于，所述发射线圈(120)为直径为10mm至20mm的利兹线圈，所述利兹线圈按照单层五匝至单层八匝的绕线方式形成，或者所述利兹线圈按照双层三匝至双层五匝的绕线方式形成。
9.一种无线导轨接收装置，其特征在于，所述无线导轨接收装置(200)的设置与权利要求1-8中任一项所述的无线导轨发射装置(100)对应，所述无线导轨接收装置(200)，包括：
多个接收导轨(210)，沿着所述第一方向延伸设置；
多条接收线圈(220)，缠绕设置于所述接收导轨(210)的外侧壁，所述接收线圈(220)的缠绕方向与第二方向呈第二角度设置，所述第二角度大于等于0°或者小于90°；
其中，所述接收线圈(220)用于接收所述第一方向的磁场并转化为电能存储，所述第一方向与所述第二方向垂直。
10.一种行进间导轨式无线充电系统，其特征在于，包括：
权利要求1-8中任一项所述的无线导轨发射装置(100)；
权利要求9中所述的无线导轨接收装置(200)，所述无线导轨接收装置(200)沿着所述第一方向延伸设置于待充电装置；
使用过程中，对所述无线导轨发射装置(100)中的所述发射线圈(120)通电，所述发射线圈(120)产生沿所述第一方向的磁场，所述无线导轨接收装置(200)中的所述接收线圈(220)接收沿所述第一方向的磁场，并转化为电能为所述待充电装置进行充电。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016021795A (ja) * 2014-07-14 2016-02-04 Tdk株式会社 コイルユニットおよびワイヤレス電力伝送装置
CN205871775U (zh) * 2016-07-29 2017-01-11 浙江大学自贡创新中心 电动汽车无线充电系统
CN106469944A (zh) * 2015-08-20 2017-03-01 姚舜 电动汽车行车道路非接触型供电方法
CN109664778A (zh) * 2018-12-19 2019-04-23 国网江苏省电力有限公司 一种基于短分段线圈的电动汽车动态无线充电系统

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI479766B (zh) * 2011-08-04 2015-04-01 Fu Da Tong Technology Co Ltd Electronic charging structure of electronic device
JP5687719B2 (ja) * 2013-01-31 2015-03-18 トヨタ自動車株式会社 受電装置、送電装置および電力伝送システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016021795A (ja) * 2014-07-14 2016-02-04 Tdk株式会社 コイルユニットおよびワイヤレス電力伝送装置
CN106469944A (zh) * 2015-08-20 2017-03-01 姚舜 电动汽车行车道路非接触型供电方法
CN205871775U (zh) * 2016-07-29 2017-01-11 浙江大学自贡创新中心 电动汽车无线充电系统
CN109664778A (zh) * 2018-12-19 2019-04-23 国网江苏省电力有限公司 一种基于短分段线圈的电动汽车动态无线充电系统

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