用于电动汽车动态无线供电的渗透型导轨结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到无线供电技术，具体地说，是一种用于电动汽车动态无线供电的渗透型导轨结构。
【背景技术】
[0002]近年来，为了解决电动汽车续航里程短和车载电池组笨重且成本高等问题。人们提出了基于非接触式电能传输原理的电动汽车动态感应供电技术，它可以为行驶过程中的电动汽车提供在线供电或充电功能，从而减少车载电池组的重量，同时降低了电动汽车的整体成本，延长了电动汽车的续航里程。
[0003]而在基于电磁感应原理的电动汽车动态无线供电系统中，发射导轨一般长达数公里或数十公里，其中的电流通常为数十千赫兹、数十甚至上百安培的高频交流。为了减少导轨上的损耗，通常会采用多级分段导轨设计。
[0004]如图1所示，采用分段级联导轨形式作为能量发射机构，各个导轨通过原级电能变换装置从电网中获取能量，当汽车行驶在某一段导轨上方时，对应那段导轨通电工作，通过导轨分段设置，减小了单段导轨的用线量，有效提高系统的能量传输效率。
[0005]但其存在的冋题是:
[0006]现有的分段级联导轨形式的发射机构，其单段导轨通常设置为矩形结构，随着车辆的移动，导轨区域可以分为未接入区域、接入区域和正常供电区域，当拾取机构进入接入区域时，其对应的导轨通电工作，而其他导轨处于待机状态。由此以来，若以拾取机构完全进入接入区域为坐标零点，随着拾取机构移动距离的增加，电磁耦合机构的互感值变化如图2所示。
[0007]通过图2可以看出，在接入区域，电磁耦合机构的互感值变化幅度较大，而拾取电压与互感值为正比关系，所以在接入区域拾取电压的变化幅度较大。换流的时刻即为横坐标为O时，拾取电压值非常小，这使得在接入区域能量发射导轨无法为电动汽车提供足够大的驱动功率，从而导致换流失压问题。
【发明内容】
[0008]为了解决上述问题，本发明的目的在于提出一种用于电动汽车动态无线供电的渗透型导轨结构，通过对导轨结构的改进来解决换流失压问题。
[0009]为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下:
[0010]一种用于电动汽车动态无线供电的渗透型导轨结构，包括导轨线圈和磁芯，所述磁芯沿导轨长度方向均匀分布成两排，所述导轨线圈沿导轨长度方向分段绕制并与所述磁芯贴合，其关键在于:在每一段导轨线圈的两端设置有过渡段，相邻两段导轨线圈的过渡段相互搭接，并且其中一段导轨线圈的过渡段在导轨宽度方向的投影至少有一部分位于另一段导轨线圈的过渡段上，在每段导轨线圈两端的过渡段处还绕制有功率补偿线圈，且所述功率补偿线圈与所述导轨线圈是由同一根励磁线连续绕制而成。
[0011]本发明将两段相邻的导轨交叉渗透，同时增加功率补偿线圈，使得电动汽车动态无线供电导轨在过渡段上的电磁感应系数能够做到平稳过渡，保证了拾取端拾取电压的稳定，提高了系统的安全性和可靠性。
[0012]作为进一步描述，所述导轨线圈为平面线圈，该导轨线圈一端的过渡段设为凸起结构，另一端的过渡段设为与所述凸起结构相匹配的凹陷结构，相邻两段导轨线圈通过凹凸配合搭接。
[0013]再进一步的，所述导轨线圈过渡段上的凸起结构位于线圈端面的一侧或中间。
[0014]作为另一种实现方案，所述导轨线圈为平面线圈，该导轨线圈两端的过渡段设为三角形或梯形，且相邻两段导轨线圈通过过渡段上三角形的斜边或梯形的斜边配合搭接。
[0015]再进一步地，所述功率补偿线圈为平面线圈，该功率补偿线圈绕制在所述导轨线圈两端过渡段的上方或下方，且该功率补偿线圈的形状与所述导轨线圈两端过渡段的形状相适应。
[0016]作为优选，所述功率补偿线圈的匝数大于或等于所述导轨线圈的匝数。
[0017]本发明的显著效果是:虽然采用多段导轨分段式动态无线供电，但是通过将过渡段交叉渗透，同时增设功率补偿线圈，使得过渡段上的互感系数能够平稳过渡，保证了供电导轨能量的可靠注入，维持拾取电压的稳定，系统的可靠性和稳定性更高。
【附图说明】
[0018]图1是电动汽车动态无线供电系统的原理框图；
[0019]图2是现有动态无线供电系统互感系数随水平移动距离的变化曲线；
[0020]图3是本发明第一实施例的导轨结构示意图；
[0021]图4是本发明第一实施例的两段导轨渗透关系图；
[0022]图5是本发明第一实施例的互感系数变化曲线；
[0023]图6是本发明第二实施例的导轨结构示意图，其中图6(a)为两段导轨渗透关系图，图6(b)为过渡段的局部示意图；
[0024]图7是本发明第二实施例的互感系数变化曲线；
[0025]图8是本发明第三实施例的导轨结构示意图，其中图8(a)为两段导轨渗透关系图，图8(b)为过渡段的局部示意图；
[0026]图9是本发明第三实施例的互感系数变化曲线。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0028]实施例1:
[0029]如图3-图5所示，一种用于电动汽车动态无线供电的渗透型导轨结构，包括导轨线圈I和磁芯2，所述磁芯2沿导轨长度方向均匀分布成两排，所述导轨线圈I沿导轨长度方向分段绕制并与所述磁芯2贴合，在每一段导轨线圈I的两端设置有过渡段，相邻两段导轨线圈I的过渡段相互搭接，并且其中一段导轨线圈I的过渡段在导轨宽度方向的投影至少有一部分位于另一段导轨线圈I的过渡段上，在每段导轨线圈I两端的过渡段处还绕制有功率补偿线圈3，且所述功率补偿线圈3与所述导轨线圈I是由同一根励磁线连续绕制而成。
[0030]从图3-图4可以看出，所述导轨线圈I为平面线圈，该导轨线圈I 一端的过渡段设为凸起结构，另一端的过渡段设为与所述凸起结构相匹配的凹陷结构，相邻两段导轨线圈通过凹凸配合搭接，且所述导轨线圈I过渡段上的凸起结构位于线圈端面的一侧。
[0031]令功率补偿线圈3的匝数与导轨线圈I的匝数比值为ζ。以接入区域与正常供电区域的临界点为坐标O点，且拾取线圈处于功率补偿线圈3正上方，拾取线圈水平移动时，在不同的ζ下，该电磁耦合机构的互感系数变化曲线如图5所示。
[0032]本实施例所构建的导轨结构在接入区域提供的互感系数也会存在一定的摄动，然而与图2所示的普通矩形导轨相比，摄动范围相对较为稳定。此外通过调节ζ的值，可以调整接入区域互感系数的取值，在以上几个ζ取值中，ζ = 1.5、1.75时，互感系数的摄动范围较小，其拾取电压摄动较小，且不会出现失压现象。
[0033]实施例2:
[0034]如图6所示，实施例2与实施例1的区别在于，所述导轨线圈I过渡段上的凸起结构位于线圈端面的中间，并且也绕制有形状相适应的功率补偿线圈，通过图7可以看出，本例中首尾通过“凹凸”结构实现两段导轨之间的相互渗透，随着拾取线圈水平移动距离变化，该电磁親合机构的“凹”型结构能够提供更加稳定的互感值，特别地当ζ = 1.25时，其互感值相对最为稳定。
[0035]实施例3:
[0036]如图8所示，本实施例与其它实施例的区别在于，所述导轨线圈I为平面线圈，该导轨线圈I两端的过渡段设为三角形或梯形，且相邻两段导轨线圈I通过过渡段上三角形的斜边或梯形的斜边配合搭接。
[0037]采用本实施例所设计的导轨结构，其电磁耦合机构互感值随拾取线圈水平移动距离变化的曲线如图9所示，当ζ > I时，接入区域内大部分区域的电磁耦合机构互感值将大于正常工作区域的互感值，若拾取端的稳压方式为升压，则该结构不适合，若拾取端稳压为降压，则该结构更易满足系统需求。
[0038]在上述各种实施方式中，所述功率补偿线圈3为平面线圈，该功率补偿线圈3绕制在所述导轨线圈I两端过渡段的上方或下方，且该功率补偿线圈3的形状与所述导轨线圈I两端过渡段的形状相适应，为了满足拾取电压的稳定，通过互感系数的变化曲线可以看出，在实施时，所述功率补偿线圈3的匝数应当大于或等于所述导轨线圈I的匝数。
【主权项】
1.一种用于电动汽车动态无线供电的渗透型导轨结构，包括导轨线圈(I)和磁芯(2)，所述磁芯(2)沿导轨长度方向均匀分布成两排，，所述导轨线圈(I)沿导轨长度方向分段绕制并与所述磁芯(2)贴合，其特征在于:在每一段导轨线圈(I)的两端设置有过渡段，相邻两段导轨线圈(I)的过渡段相互搭接，并且其中一段导轨线圈(I)的过渡段在导轨宽度方向的投影至少有一部分位于另一段导轨线圈(I)的过渡段上，在每段导轨线圈(I)两端的过渡段处还绕制有功率补偿线圈(3)，且所述功率补偿线圈(3)与所述导轨线圈(I)是由同一根励磁线连续绕制而成。
2.根据权利要求1所述的用于电动汽车动态无线供电的渗透型导轨结构，其特征在于:所述导轨线圈(I)为平面线圈，该导轨线圈(I) 一端的过渡段设为凸起结构，另一端的过渡段设为与所述凸起结构相匹配的凹陷结构，相邻两段导轨线圈通过凹凸配合搭接。
3.根据权利要求2所述的用于电动汽车动态无线供电的渗透型导轨结构，其特征在于:所述导轨线圈(I)过渡段上的凸起结构位于线圈端面的一侧或中间。
4.根据权利要求1所述的用于电动汽车动态无线供电的渗透型导轨结构，其特征在于:所述导轨线圈(I)为平面线圈，该导轨线圈(I)两端的过渡段设为三角形或梯形，且相邻两段导轨线圈(I)通过过渡段上三角形的斜边或梯形的斜边配合搭接。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的用于电动汽车动态无线供电的渗透型导轨结构，其特征在于:所述功率补偿线圈(3)为平面线圈，该功率补(3)绕制在所述导轨线圈(I)两端过渡段的上方或下方，且该功率补偿线的形状与所述导轨线圈(I)两端过渡段的形状相适应。
6.根据权利要求5所述的用于电动汽车动态无线供电的渗透型导轨其特征在于:所述功率补偿线圈(3)的匝数大于或等于所述导轨线圈(I数。
【专利摘要】本发明公开了一种用于电动汽车动态无线供电的渗透型导轨结构，包括导轨线圈和磁芯，所述磁芯沿导轨长度方向均匀分布成两排，所述导轨线圈沿导轨长度方向分段绕制并与所述磁芯贴合，其特征在于：在每一段导轨线圈的两端设置有过渡段，相邻两段导轨线圈的过渡段相互搭接，并且其中一段导轨线圈的过渡段在导轨宽度方向的投影至少有一部分位于另一段导轨线圈的过渡段上，在每段导轨线圈两端的过渡段处还绕制有功率补偿线圈，且所述功率补偿线圈与所述导轨线圈是由同一根励磁线连续绕制而成。其显著效果是：过渡段上的互感系数能够平稳过渡，保证了供电导轨能量的可靠注入，维持拾取电压的稳定，系统的可靠性和稳定性更高。
【IPC分类】H02J17-00
【公开号】CN104810933
【申请号】CN201510216700
【发明人】孙跃, 王智慧, 唐春森, 叶兆虹, 戴欣
【申请人】重庆大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月30日