CN213070858U - 一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈 - Google Patents

Abstract

一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈，包括用于发射端的第一涡流线圈，以及作用于接收端的第二涡流线圈，第一涡流线圈与第二涡流线圈相对且平行；所述第一涡流线圈与第二涡流线圈均采用线缆以相反或相同方向卷绕的至少两个涡旋的连续流的流图案；所述的第一涡流线圈和/或第二涡流线圈中用于卷绕的线缆包括设置于线缆中部的多股高频利兹线，其相邻或间隔的高频利兹线相继首尾串联成一个或多个导体进行输入输出。本实用新型增加了工作效率；同时，还可以减小发射线圈的体积。

Description

一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈

技术领域

本实用新型涉及无线电能传输技术领域，具体涉及一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈。

背景技术

随着人民生活水平的不断提升，汽车保有量激增，环境与能源问题随之不断加剧。电动车对于解决传统汽车带来的环境及能源问题具有广袤前景，并得到了政府、相关企业及相关研究机构和的广泛重视。然而，电动车的发展却相对缓慢，电池是制约其发展的关键因素之一。

能量发射线圈是IPT 无线供电电动车系统中至关重要的部分，所以，能量发射线圈的设计是非常关键的。为了减少能量损耗并提高能量利用率、减少EMF，基于IPT 技术的无线供电电动车的能量发射线圈不宜采用单段能量发射线圈，而应分段级联。分段级联的能量发射线圈是现在国内外相关研究机构普遍采用的形式。

分段级联能量发射线圈的供电控制方式有多线圈同时供电和单一线圈供电两种。多线圈同时供电可以有效地保证能量发射线圈与车载拾取机构间的互感满足拾取电压所需的互感值要求，然而，该供电控制方式会很大程度地增加能量损耗、电磁辐射范围和辐射时间。单一线圈供电有利于减少能量损耗、减少EMF。然而，现有的能量发射线圈体积较大，在生产的过程中，需要卷绕的圈数也很多，使得生产效率较低。

发明内容

针对上述的技术问题，本技术方案提供了一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈,能有效的解决上述问题。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈，包括用于发射端的第一涡流线圈，以及作用于接收端的第二涡流线圈，第一涡流线圈与第二涡流线圈相对且平行；所述第一涡流线圈与第二涡流线圈均采用线缆以相反或相同方向卷绕的至少两个涡旋的连续流的流图案；其特征在于：所述的第一涡流线圈和/或第二涡流线圈中用于卷绕的线缆包括设置于线缆中部的多股高频利兹线，其相邻或间隔的高频利兹线相继首尾串联成一个或多个导体进行输入输出。

进一步的，所述线缆的中部设置有N股高频利兹线，当N为二或三时，其相邻的高频利兹线相继首尾串联成一个导体进行输入输出。

进一步的，所述线缆的中部设置有N股高频利兹线，当N为二的两倍以上的数时，其间隔或相对的高频利兹线相继首尾串联；将N根高频利兹线形成并联的两个导体进行输入输出；或者先将N根高频利兹线形成并联的两个导体后，再将这两个并联的导体首尾串联成一个导体进行输入输出。

进一步的，所述线缆的中部设置有N股高频利兹线，当N为三的两倍以上的数时，其间隔或相对的高频利兹线相继首尾串联；将N根高频利兹线形成并联的三个导体进行输入输出；或者先将N根高频利兹线形成并联的三个导体后，再将这三个并联的导体相继首尾串联成一个导体进行输入输出。

进一步的，所述的N根高频利兹线相继首尾串联成一个导体进行输入输出时，第一涡流线圈和/或第二涡流线圈所需要卷绕的圈数如下式所得：

T1=T/N； （1）

式中，T1为涡流线圈在上述情况下所需要卷绕的圈数；T为原来所需要卷绕的圈数；N为高频利兹线的数量；

当N根高频利兹线形成并联的两个导体进行输入输出时，第一涡流线圈和/或第二涡流线圈所需要卷绕的圈数,可由公式（1）转换得到，如下式所得：

T2=T/N*2 （2）；

即：T2=T1*2； （3）；

式中，T2为涡流线圈在上述情况下所需要卷绕的圈数；T为原来所需要卷绕的圈数；T1为公式（1）中所求的需要卷绕的圈数；N为高频利兹线的数量；

当N根高频利兹线形成并联的三个导体进行输入输出时，第一涡流线圈和/或第二涡流线圈所需要卷绕的圈数,可由公式（1）转换得到，如下式所得：

T3=T/N*3 （4）；

即：T3=T1*3； （5）；

式中，T3为涡流线圈在上述情况下所需要卷绕的圈数；T为原来所需要卷绕的圈数；T1为公式（1）中所求的需要卷绕的圈数；N为高频利兹线的数量。

进一步的，所述的高频利兹线，其相继首尾串联处连接有谐振电容。

进一步的，所述的高频利兹线包括设置在中部的多根绞合的漆包线，以及设置在漆包线外侧的绝缘膜；所述的绝缘膜采用挤出式高压膜，或采用包附式高压膜。

进一步的，所述的绝缘膜采用不同的颜色区分，绝缘膜的外侧设有标号进行区分，便于接线人员区分接线安装。

进一步的，所述漆包线的直径为0.04-0.15um。

进一步的，所述的多根高频利兹线绞合固定，绞合系数大于等于5T/m，即每米的电缆中，其绞合数大于等于5圈。

进一步的，所述的线缆，其在多根高频利兹线的外侧设置有保护套，保护套包括包裹在多根高频利兹线外侧的第一层高压膜，设置在第一层高压膜外侧的绝缘层一，设置在绝缘层一外侧的屏蔽层，屏蔽层的外侧设有第二层高压膜，以及设置在第二层高压膜外侧的绝缘层二。

进一步的，所述的多根高频利兹线的内侧设置有用于连接监测异物装置的信号线，信号线与多根高频利兹线之间设置有隔离层。

进一步的，所述的隔离层包括包覆在信号线外侧并将信号线固定的绝缘层一，设置在绝缘层一外侧的金属屏蔽层，设置在金属屏蔽层外侧的高压膜一，以及设置在高压膜一外侧的绝缘层二；多根高频利兹线均匀分布在绝缘层二的外侧。

有益效果

本实用新型提出的一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈,与现有技术相比较，其具有以下有益效果：

（1）本技术方案将多股高频利兹线做到线缆中，再对线缆进行卷绕；可以成倍的降低需要卷绕的圈数，减少了卷绕的时间，增加了工作效率；同时，还可以减小发射线圈的体积。

（2）本技术方案在高频利兹线之间增加了谐振电容，作为电感的补偿电路，可有效降低寄生电感，降低了线圈两端的谐振电压，减少发射线圈对外界的干扰。

（3）本技术方案中线缆内部的信号线的设置，利用信号线连接的检测异物的传感器，如压力、温度等传感器，使其增加了发射线圈检测异物的功能；有效避免带有金属体的小动物在遇到发射线圈时遇到危险。

附图说明

图1是本实用新型中实施例1的电路原理图。

图2是本实用新型中实施例2的电路原理图。

图3是本实用新型中实施例2的横截面示意图。

图4是本实用新型中实施例2的绕线连接示意图。

图5是本实用新型中实施例3的电路原理图。

图6是本实用新型中实施例3的绕线连接示意图。

图7是本实用新型中实施例4的绕线连接示意图。

图8是本实用新型中实施例5的电路原理图。

图9是本实用新型中实施例5的横截面示意图。

图10是本实用新型中实施例5的绕线连接示意图。

图11是本实用新型中实施例6的绕线连接示意图。

附图中的标志：1-线缆、11-信号线、12-隔离层、13-高频利兹线、131-漆包线、132-绝缘膜、14-保护套、141-第一层高压膜、142-第一层绝缘层、143-屏蔽层、144-第二层高压膜、145-第二层绝缘层、2-电容。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围。

实施例1：

如图1所示，一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈，包括用于发射端的第一涡流线圈，以及作用于接收端的第二涡流线圈，第一涡流线圈与第二涡流线圈相对且平行；所述第一涡流线圈与第二涡流线圈均采用线缆以相反或相同方向卷绕的至少两个涡旋的连续流的流图案；所述的第一涡流线圈或第二涡流线圈中用于卷绕的线缆包括设置于线缆中部的多股高频利兹线，其相邻或间隔的高频利兹线相继首尾串联成一个或多个导体进行输入输出。

实施例2：

如图2-3所示，一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈，其第一涡流线圈与第二涡流线圈均采用线缆以相同方向卷绕的两个涡旋的连续流的流图案；所述的第一涡流线圈和第二涡流线圈中用于卷绕的线缆包括设置于线缆中部的两股高频利兹线，其相邻的高频利兹线相继首尾串联成一个导体进行输入输出。

两根高频利兹线绞合固定，绞合系数大于等于5T/m，即每米的电缆中，其绞合数大于等于5圈。

高频利兹线包括设置在中部的多根绞合的漆包线，漆包线的直径为0.04-0.15um；以及设置在漆包线外侧的绝缘膜，绝缘膜采用挤出式高压膜，或采用包附式高压膜。绝缘膜采用不同的颜色区分，绝缘膜的外侧设有标号进行区分，便于接线人员区分接线安装。

在多根高频利兹线的外侧设置有保护套，保护套包括包裹在多根高频利兹线外侧的第一层高压膜，设置在第一层高压膜外侧的绝缘层一，设置在绝缘层一外侧的屏蔽层，屏蔽层的外侧设有第二层高压膜，以及设置在第二层高压膜外侧的绝缘层二。

两根高频利兹线相继首尾串联成一个导体进行输入输出时，第一涡流线圈和第二涡流线圈所需要卷绕的圈数如下式所得：

T1=T/N； （1）

式中，T1为涡流线圈在上述情况下所需要卷绕的圈数；T为原来所需要卷绕的圈数；N为高频利兹线的数量；

即：当原来所需要卷绕的圈数为8圈时，T1=8/2=4圈。

如图4所示，线缆中部的两股高频利兹线包括1号高频利兹线和2号高频利兹线，2号高频利兹线的首端与1号高频利兹线的尾端相互串联，1号高频利兹线的首端和2号高频利兹线的尾端分别作为输入输出端。

实施例3：

如图5-6所示，线缆中部的两股高频利兹线包括1号高频利兹线和2号高频利兹线，2号高频利兹线的首端与1号高频利兹线的尾端相互串联，1号高频利兹线的首端和2号高频利兹线的尾端分别作为输入输出端。在2号高频利兹线的首端与1号高频利兹线的尾端相互串联处，连接有谐振电容。可有效降低寄生电感，降低了线圈两端的谐振电压，减少发射线圈对外界的干扰。

本实施例中的其他结构，以及各个结构之间的连接关系和位置关系均与实施例2的相同，本实施例不再多做重复的阐述。

实施例4：

如图7所示，一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈，其第一涡流线圈与第二涡流线圈均采用线缆以相反方向卷绕的两个涡旋的连续流的流图案；所述的第一涡流线圈和第二涡流线圈中用于卷绕的线缆包括设置于线缆中部的三股高频利兹线，其相邻的高频利兹线相继首尾串联成一个导体进行输入输出。

三根高频利兹线相继首尾串联成一个导体进行输入输出时，第一涡流线圈和第二涡流线圈所需要卷绕的圈数如下式所得：

T1=T/N； （1）

式中，T1为涡流线圈在上述情况下所需要卷绕的圈数；T为原来所需要卷绕的圈数；N为高频利兹线的数量；

即：当原来所需要卷绕的圈数为12圈时，T1=12/3=4圈。

线缆中部的三股高频利兹线包括1号高频利兹线、2号高频利兹线和3号高频利兹线，2号高频利兹线的首端与1号高频利兹线的尾端相互串联，3号高频利兹线的首端与2号高频利兹线的尾端相互串联，1号高频利兹线的首端与3号高频利兹线的尾端分别作为输入输出端。

在2号高频利兹线的首端与1号高频利兹线的尾端相互串联处，以及在3号高频利兹线的首端与2号高频利兹线的尾端相互串联处分别连接有谐振电容。

本实施例中的其他结构，以及各个结构之间的连接关系和位置关系均与实施例2的相同，本实施例不再多做重复的阐述。

实施例5：

如图8-9所示，一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈，所述的第一涡流线圈和第二涡流线圈中用于卷绕的线缆包括设置于线缆中部的四股高频利兹线，其相邻的高频利兹线相继首尾串联成一个导体进行输入输出。

四根高频利兹线的内侧设置有用于连接监测异物装置的信号线，信号线与多根高频利兹线之间设置有隔离层。所述的隔离层包括包覆在信号线外侧并将信号线固定的绝缘层一，设置在绝缘层一外侧的金属屏蔽层，设置在金属屏蔽层外侧的高压膜一，以及设置在高压膜一外侧的绝缘层二；多根高频利兹线均匀分布在绝缘层二的外侧。

如图10所示，线缆中部的四股高频利兹线包括1号高频利兹线、2号高频利兹线、3号高频利兹线和4号高频利兹线，2号高频利兹线的首端与1号高频利兹线的尾端相互串联，3号高频利兹线的首端与2号高频利兹线的尾端相互串联，4号高频利兹线的首端与3号高频利兹线的尾端相互串联，1号高频利兹线的首端和4号高频利兹线的尾端分别作为输入输出端。

在2号高频利兹线的首端与1号高频利兹线的尾端相互串联处，在3号高频利兹线的首端与2号高频利兹线的尾端相互串联处，以及在4号高频利兹线的首端与3号高频利兹线的尾端相互串联处分别连接有谐振电容。

信号线单独输入输出，与信号线相关的接线端子连接。

本实施例中的其他结构，以及各个结构之间的连接关系和位置关系均与实施例2的相同，本实施例不再多做重复的阐述。

实施例6：

如图11所示，一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈，所述的第一涡流线圈和第二涡流线圈中用于卷绕的线缆包括设置于线缆中部的四股高频利兹线，其相邻的高频利兹线相继首尾串联成一个导体进行输入输出。

线缆中部的四股高频利兹线包括1号高频利兹线、2号高频利兹线、3号高频利兹线和4号高频利兹线，1号高频利兹线与3号高频利兹线并联，2号高频利兹线与4号高频利兹线并联；然后再将1号高频利兹线和3号高频利兹线与2号高频利兹线和4号高频利兹线的首端相互串联；1号高频利兹线和3号高频利兹线的首端，2号高频利兹线和4号高频利兹线的尾端分别作为输入输出端。

在1号高频利兹线和3号高频利兹线的尾端与2号高频利兹线和4号高频利兹线的首端相互串联处连接有谐振电容。

信号线单独输入输出，与信号线相关的接线端子连接。

该实施例的第一涡流线圈和第二涡流线圈所需要卷绕的圈数如下式所得：

T2=T/N*2 （2）；

即：T2=T1*2； （3）；

式中，T2为涡流线圈在上述情况下所需要卷绕的圈数；T为原来所需要卷绕的圈数；T1为公式（1）中所求的需要卷绕的圈数；N为高频利兹线的数量；

即：当原来所需要卷绕的圈数为8圈时，T2=8/4*2=4圈。

本实施例中的其他结构，以及各个结构之间的连接关系和位置关系均与实施例2的相同，本实施例不再多做重复的阐述。

Claims (10)

1.一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈，包括用于发射端的第一涡流线圈，以及作用于接收端的第二涡流线圈，第一涡流线圈与第二涡流线圈相对且平行；所述第一涡流线圈与第二涡流线圈均采用线缆以相反或相同方向卷绕的至少两个涡旋的连续流的流图案；其特征在于：所述的第一涡流线圈和/或第二涡流线圈中用于卷绕的线缆（1）包括设置于线缆中部的多股高频利兹线（13），其相邻或间隔的高频利兹线（13）相继首尾串联成一个或多个导体进行输入输出。

2.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈,其特征在于：所述线缆（1）的中部设置有N股高频利兹线（13），当N为二或三时，其相邻的高频利兹线（13）相继首尾串联成一个导体进行输入输出。

3.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈,其特征在于：所述线缆（1）的中部设置有N股高频利兹线（13），当N为二的两倍以上的数时，其间隔或相对的高频利兹线（13）相继首尾串联；将N根高频利兹线形成并联的两个导体进行输入输出；或者先将N根高频利兹线（13）形成并联的两个导体后，再将这两个并联的导体首尾串联成一个导体进行输入输出。

4.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈,其特征在于：所述线缆（1）的中部设置有N股高频利兹线（13），当N为三的两倍以上的数时，其间隔或相对的高频利兹线（13）相继首尾串联；将N根高频利兹线（13）形成并联的三个导体进行输入输出；或者先将N根高频利兹线（13）形成并联的三个导体后，再将这三个并联的导体相继首尾串联成一个导体进行输入输出。

5.根据权利要求1-4其任一项所述的一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈,其特征在于：所述的N根高频利兹线（13）相继首尾串联成一个导体进行输入输出时，第一涡流线圈和/或第二涡流线圈所需要卷绕的圈数如下式所得：

T1=T/N； （1）

式中，T1为涡流线圈在上述情况下所需要卷绕的圈数；T为原来所需要卷绕的圈数；N为高频利兹线的数量；

当N根高频利兹线形成并联的两个导体进行输入输出时，第一涡流线圈和/或第二涡流线圈所需要卷绕的圈数,可由公式（1）转换得到，如下式所得：

T2=T/N*2 （2）；

即：T2=T1*2； （3）；

式中，T2为涡流线圈在上述情况下所需要卷绕的圈数；T为原来所需要卷绕的圈数；T1为公式（1）中所求的需要卷绕的圈数；N为高频利兹线的数量；

当N根高频利兹线形成并联的三个导体进行输入输出时，第一涡流线圈和/或第二涡流线圈所需要卷绕的圈数,可由公式（1）转换得到，如下式所得：

T3=T/N*3 （2）；

即：T3=T1*3； （3）；

式中，T3为涡流线圈在上述情况下所需要卷绕的圈数；T为原来所需要卷绕的圈数；T1为公式（1）中所求的需要卷绕的圈数；N为高频利兹线的数量。

6.根据权利要求1-4其任一项所述的一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈,其特征在于：所述的高频利兹线（13），其相继首尾串联处连接有谐振电容（2）。

7.根据权利要求6所述的一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈,其特征在于：所述的高频利兹线（13）包括设置在中部的多根绞合的漆包线（131），以及设置在漆包线（131）外侧的绝缘膜（132）；所述的绝缘膜（132）采用挤出式高压膜，或采用包附式高压膜。

8.根据权利要求6所述的一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈,其特征在于：所述的多根高频利兹线（13）绞合固定，绞合系数大于等于5T/m，即每米的电缆中，其绞合数大于等于5圈。

9.根据权利要求1-4其任一项所述的一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈,其特征在于：所述的线缆（1），其在多根高频利兹线（13）的外侧设置有保护套（14），保护套（14）包括包裹在多根高频利兹线（13）外侧的第一层高压膜（141），设置在第一层高压膜（141）外侧的绝缘层一（142），设置在绝缘层一（142）外侧的屏蔽层（143），屏蔽层（143）的外侧设有第二层高压膜（144），以及设置在第二层高压膜（144）外侧的绝缘层二（145）。

10.根据权利要求9所述的一种用于电动汽车无线供电系统的能量发射线圈,其特征在于：所述的多根高频利兹线（13）的内侧设置有用于连接监测异物装置的信号线（11），信号线（11）与多根高频利兹线（13）之间设置有隔离层（12）。

Images