CN203607874U - 初级和次级感应线圈以及包含其的电动汽车感应充电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及汽车电子技术，特别涉及感应充电系统的初级感应线圈、次级线圈和用于电动汽车的感应充电系统。按照本实用新型的一个实施例的初级感应线圈包括：截面呈π形的导轨；以及沿所述导轨延伸方向设置于其上部的一对导线，所述一对导线相互平行，或者包含相互平行的部分和相互缠绕的部分。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车电子技术，特别涉及感应充电系统的初级感应线圈、次级线圈和用于电动汽车的感应充电系统。
背景技术
节能和环保正在成为汽车工业发展的目标，电动汽车和混合动力汽车的发展在此背景下被广泛看好。现有的电动汽车和混合动力汽车通过充电插座从电网获得电能，充电电路直接与蓄电池组固定连接，由于充电插座与电缆的存在而极大地降低了充电的灵活性；另外较大的充电电流也构成了漏电及电击的潜在危险，同时车身上的充电电路增加了车辆的自身质量，这进一步限制了电动汽车特别是纯电动汽车的应用。因此非接触式充电是迫切需要发展的技术。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种初级感应线圈，其具有优化的充电效率。
本实用新型的上述目的可通过下列技术方案实现：
一种感应充电系统的初级感应线圈，所述感应充电系统用于电动汽车，包括：
截面呈π形的导轨；以及
沿所述导轨延伸方向设置于其上部的一对导线，所述一对导线相互平行，或者包含相互平行的部分和相互缠绕的部分。
优选地，在上述初级感应线圈中，所述导轨的长度和一对平行导线之间的间距满足下列关系：
L＝α×D2+β×D+γ×Imax
这里L为所述导轨的长度，D为平行导线之间的间距，Imax为导线中流经的最大电流，α和β为大于零的常数，其由实验确定。
优选地，在上述初级感应线圈中，所述导轨的长度和所述一对导线的平行部分之间的间距满足下列关系：
L＝λ1×D2+λ2×Imax+λ3×R
这里L为所述导轨的长度，D为所述一对导线的平行部分之间的间距，Imax为导线中流经的最大电流，R为所述一对导线的相互平行的部分与相互缠绕的部分的长度之比，λ1、λ2和λ3为大于零的常数，其由实验确定。
本实用新型的还有一个目的是提供一种次级感应线圈，其具有优化的充电效率。
本实用新型的上述目的可通过下列技术方案实现：
一种感应充电系统的次级感应线圈，所述感应充电系统用于电动汽车，包括：
E型磁芯，其中部呈圆锥台形；以及
缠绕在所述E型磁芯中部的导线。
优选地，在上述次级感应线圈中，所述圆锥台形的底面面积与高度满足下列关系：
S＝k1×H2+k3×N
这里S为所述圆锥台形的面积，H为所述圆锥台形的高度，N为缠绕在所述圆锥台形上的导线的匝数，k1和k2为大于零的常数，其由实验确定。
本实用新型的还有一个目的是提供一种用于电动汽车的感应充电系统，其具有优化的充电效率。
本实用新型的上述目的可通过下列技术方案实现：
一种用于电动汽车的感应充电系统，包括：
第一单元，包括：
第一整流滤波电路，用于将交流电转换为直流电；
与所述第一整流滤波电路耦合的高频逆变电路，用于将所述直流电转换为高频电流；
与所述高频逆变电路耦合的初级感应线圈，包括截面呈π形的导轨和沿所述导轨延伸方向设置于其上部的一对导线，所述一对导线相互平行，或者包含相互平行的部分和相互缠绕的部分；
第二单元，适于安装在所述电动汽车上，包括：
次级感应线圈，包括E型磁芯和缠绕在所述E型磁芯中部的导线，其中，所述中部呈圆锥台形，所述中部与两侧之间的空间适于容纳设置于所述导轨上部的一对导线；
与所述次级感应线圈的导线耦合的第二整流滤波电路；以及
与所述整流滤波电路耦合的稳压调节电路。
优选地，在上述感应充电系统中，所述第二单元还包括位于所述次级感应线圈与第二阵列滤波电流之间的功率补偿与负载阻抗匹配控制电路。
附图说明
本实用新型的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示，附图包括：
图1为按照本实用新型一个实施例的感应充电系统的初级感应线圈的横截面示意图。
图2A和2B为图1所示初级充电线圈中的导线布置示意图。
图3为按照本实用新型一个实施例的感应充电系统的次级感应线圈的剖面示意图。
图4为按照本实用新型一个实施例的用于电动汽车的感应充电系统。
具体实施方式
下面通过参考附图描述具体实施方式来阐述本实用新型。但是需要理解的是，这些具体实施方式仅仅是示例性的，对于本实用新型的精神和保护范围并无限制作用。
在本说明书中，“耦合”一词应当理解为包括在两个单元之间直接传送能量或信号的情形，或者经一个或多个第三单元间接传送能量或信号的情形，而且这里所称的信号包括但不限于以电、光和磁的形式存在的信号。
“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本实用新型的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。再者，诸如“第一”、“第二”、“第三”和“第四”之类的用语并不表示单元或数值在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元或数值之用。
以下借助附图描述本实用新型的具体实施例。
图1为按照本实用新型一个实施例的感应充电系统的初级感应线圈的横截面示意图。
如图1所示，按照本实施例的感应充电系统的初级感应线圈110包括导轨111和一对导线112A、112B。导轨111的截面如图1所示为π形，其包括底座1111和从底座向上延伸的支架1112。导线112A、112B沿导轨的延伸方向（这里为垂直纸面的方向）设置于支架1112上。
图2A和2B为图1所示初级充电线圈中的导线布置示意图。
如图2A所示，导线112A、112B被相互平行地设置。发明人经过深入研究发现，在图2A所示的布置方式中，为了使初级感应线圈的几何尺寸与其中流经的电流匹配，导轨111的长度和导线112A、112B之间的间距应满足下列关系：
L＝α×D2+β×D+γ×Imax （1）
这里L为导轨111的长度，D为平行导线112A、112B之间的间距，Imax为导线112A、112B中流经的最大电流，α和β为大于零的常数，其由实验确定。
图2B示出了导线112A、112B的另一种布置方式。如图2B所示，导线112A、112B包含相互平行的部分和相互缠绕的部分。在这种布置中，缠绕在一起的部分的电感为零，因此与图2A所示的布置相比，可以提供更大的电流。
发明人经过深入研究发现，在图2B所示的布置方式中，为了使初级感应线圈的几何尺寸与其中流经的电流匹配，导轨111的长度和导线112A、112B之间的间距应满足下列关系：
L＝λ1×D2+λ2×Imax+λ3×R （2）
这里L为导轨111的长度，D为导线112A、112B的平行部分之间的间距，Imax为导线112A、112B中流经的最大电流，R为导线112A、112B的相互平行的部分与相互缠绕的部分的长度之比，λ1、λ2和λ3为大于零的常数，其由实验确定。
图3为按照本实用新型一个实施例的感应充电系统的次级感应线圈的剖面示意图。
如图3所示，按照本实施例的感应充电系统的次级感应线圈210包括磁芯211和缠绕在磁芯上的导线212。磁芯211为E型磁芯，但是与普通的E型磁芯相比，其中部2111呈圆锥台形而非圆柱形或棱柱形。导线212缠绕于E型磁芯的圆锥台形中部。需要指出的是，圆锥台形磁芯能够在产生较大的感应电流的同时，降低感应电流对导线间距变化的灵敏度。
发明人经过深入研究发现，在图3所示的次级感应线圈中，为了增加次级感应线圈所能接收的磁通量，圆锥台形的底面面积与高度应满足下列关系：
S＝k1×H2+k3×N （3）
这里S为圆锥台形的面积，H为圆锥台形的高度，N为缠绕在圆锥台形上的导线的匝数，k1和k2为大于零的常数，其由实验确定。
图4为按照本实用新型一个实施例的用于电动汽车的感应充电系统。
如图4所示，按照本实施例的感应充电系统1包括第一单元10和第二单元20，以下分别进行描述。本实施例中的初级感应线圈和次级感应线圈采用如图1-3所示的结构。
第一单元10构成初级回路，其包括初级感应线圈110、高频逆变电路120和第一整流滤波电路120，其中，高频逆变电路120与第一整流滤波电路130耦合，初级感应线圈110与高频逆变电路120耦合。
第二单元20适于安装在电动汽车上，其包括次级感应线圈210和与次级感应线圈耦合的整流滤波电路220和稳压调节电路230，可选地，可以在次级感应线圈210与整流滤波电路220之间增设功率补偿与负载阻抗匹配控制电路240，以使初级侧的反射阻抗呈纯阻性，提高系统的传输功率和效率。
参见图4，第一整流滤波电路120对工频电源进行整流滤波得到直流电，随后通过高频逆变电路120得到高频电流并输出至初级感应线圈110的导线112A和112B。初级感应线圈110中的高频电流将在导线112A和112B附近产生变化磁场，从而在次级感应线圈210中感应出高频电流，再通过整流滤波电路220和稳压调节电路230的处理，从而以稳恒电压源的形式向车载电池之类的负载提供稳定、有效的供电。
虽然已经展现和讨论了本实用新型的一些方面，但是本领域内的技术人员应该意识到：可以在不背离本实用新型原理和精神的条件下对上述方面进行改变，因此本实用新型的范围将由权利要求以及等同的内容所限定。
Claims (10)
1.一种感应充电系统的初级感应线圈，所述感应充电系统用于电动汽车，其特征在于，包括：
截面呈π形的导轨；以及
沿所述导轨延伸方向设置于其上部的一对导线，所述一对导线相互平行，或者包含相互平行的部分和相互缠绕的部分。
2.如权利要求1所述的初级感应线圈，其中，所述导轨的长度和一对平行导线之间的间距满足下列关系：
L＝α×D2+β×D+γ×Imax
这里L为所述导轨的长度，D为平行导线之间的间距，Imax为导线中流经的最大电流，α和β为大于零的常数，其由实验确定。
3.如权利要求1所述的初级感应线圈，其中，所述导轨的长度和所述一对导线的平行部分之间的间距满足下列关系：
L＝λ1×D2+λ2×Imax+λ3×R
这里L为所述导轨的长度，D为所述一对导线的平行部分之间的间距，Imax为导线中流经的最大电流，R为所述一对导线的相互平行的部分与相互缠绕的部分的长度之比，λ1、λ2和λ3为大于零的常数，其由实验确定。
4.一种适用于如权利要求1-3中任意一项的初级感应线圈的次级感应线圈，所述感应充电系统用于电动汽车，其特征在于，包括：
E型磁芯，其中部呈圆锥台形；以及
缠绕在所述E型磁芯中部的导线。
5.如权利要求4所述的次级感应线圈，其中，所述圆锥台形的底面面积与高度满足下列关系：
S＝k1×H2+k3×N
这里S为所述圆锥台形的面积，H为所述圆锥台形的高度，N为缠绕在所述圆锥台形上的导线的匝数，k1和k2为大于零的常数，其由实验确定。
6.一种用于电动汽车的感应充电系统，其特征在于，包括：
第一单元，包括：
第一整流滤波电路，用于将交流电转换为直流电；
与所述第一整流滤波电路耦合的高频逆变电路，用于将所述直流电转换为高频电流；
与所述高频逆变电路耦合的初级感应线圈，包括截面呈π形的导轨和沿所述导轨延伸方向设置于其上部的一对导线，所述一对导线相互平行，或者包含相互平行的部分和相互缠绕的部分；
第二单元，适于安装在所述电动汽车上，包括：
次级感应线圈，包括E型磁芯和缠绕在所述E型磁芯中部的导线，其中，所述中部呈圆锥台形，所述中部与两侧之间的空间适于容纳设置于所述导轨上部的一对导线；
与所述次级感应线圈的导线耦合的第二整流滤波电路；以及
与所述整流滤波电路耦合的稳压调节电路。
7.如权利要求6所述的感应充电系统，其中，所述导轨的长度和一对平行导线之间的间距满足下列关系：
L＝α×D2+β×D+γ×Imax
这里L为所述导轨的长度，D为平行导线之间的间距，Imax为导线中流经的最大电流，α和β为大于零的常数，其由实验确定。
8.如权利要求6所述的感应充电系统，其中，所述导轨的长度和所述一对导线的平行部分之间的间距满足下列关系：
L＝λ1×D2+λ2×Imax+λ3×R
这里L为所述导轨的长度，D为所述一对导线的平行部分之间的间距，Imax为导线中流经的最大电流，R为所述一对导线的相互平行的部分与相互缠绕的部分的长度之比，λ1、λ2和λ3为大于零的常数，其由实验确定。
9.如权利要求6所述的感应充电系统，其中，所述圆锥台形的底面面积与高度满足下列关系：
S＝k1×H2+k3×N
这里S为所述圆锥台形的面积，H为所述圆锥台形的高度，N为缠绕在所述圆锥台形上的导线的匝数，k1和k2为大于零的常数，其由实验确定。
10.如权利要求6所述的感应充电系统，其中，所述第二单元还包括位于所述次级感应线圈与第二阵列滤波电流之间的功率补偿与负载阻抗匹配控制电路。
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| WO2020093485A1 (zh) * | 2018-11-07 | 2020-05-14 | 惠科股份有限公司 | 自动化系统 |
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| CN107078546B (zh) * | 2014-08-21 | 2020-02-11 | 韩国科学技术院 | 无线电源装置 |
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