。可采用下述方法保持上述三者谐振频率的一致性:测定发射线圈谐振频率，通过串联或并联电容的方式调整发射线圈的谐振频率使其谐振频率和电源模块谐振频率一致；同样，通过串联或并联电容的方式调整接收线圈的谐振频率使其谐振频率和电源模块谐振频率一致。为有效降低电磁辐射影响，本发明中可使发射线圈和接收线圈调整后的谐振频率达到kHz级别，kHz级别频率为较低频率级别，可有效降低电磁辐射影响。
[0026]见图2，定位模块(4)由GPS定位装置、红外传感器和超声波传感器组成。当电动汽车距离充电点预设距离外时，采用GPS定位装置定位电动汽车位置；当电动汽车距离充电点预设距离内时，采用红外传感器和超声波传感器共同实现动汽车位置的精确定位。充点点即电磁场发射单元中发射线圈所在地。红外传感器和超声波传感器组合定位精度高于GPS定位，所以当电动汽车距离充点电较近时，进行精确定位，以获得电动汽车和电磁场发射单元的精确距离，信号控制模块(5)从而可准确做出工作决策，控制电磁场发射单元工作。当电动汽车距离充点电较远时，电磁场发射单元处于不工作状态，无需电动汽车的精确定位信息。预设距离为经验值，同样考虑汽车行驶速度和发射单元切换控制模块(6)的切换速度进行设定。
[0027]图4为发射线圈的一种具体结构图，从内向外顺次布置3层共中心的螺旋形平面线圈:最外层螺旋形平面线圈(10)、次外层螺旋形平面线圈(11)和内层螺旋形平面线圈
(12)，3层螺旋形平面线圈上还覆盖电磁屏蔽辐射层(14)，内层螺旋形平面线圈(12)中心设有磁芯(13)。
[0028]最外层螺旋形平面线圈(10)和次外层螺旋形平面线圈(11)的绕制方向相反，次外层螺旋形平面线圈(11)和内层螺旋形平面线圈(12)的绕制方向也相反。本【具体实施方式】中，最外层螺旋形平面线圈(10)是绝缘导线从内向外逆时针方向绕制获得，次外层螺旋形平面线圈(11)是绝缘导线从内向外顺时针方向绕制获得，内层螺旋形平面线圈(12)是绝缘导线从内向外逆时针方向绕制获得。将3层螺旋形平面线圈的首端相连，同时，也将3层螺旋形平面线圈的尾端相连。
[0029]上述首端即绕制线圈时绝缘导线的起始端，尾端即绕制线圈时绝缘导线的终点端，图1中端点A、A’、A’’分别为最外层螺旋形平面线圈(10)、次外层螺旋形平面线圈(11)和内层螺旋形平面线圈(12)的首端，端点B、B’、B’’分别为最外层螺旋形平面线圈(10)、次外层螺旋形平面线圈(11)和内层螺旋形平面线圈(12)的尾端。
[0030]【具体实施方式】中，各层螺旋形平面线圈均为跑道状螺旋形平面线圈，其两端呈半圆形，中间部分呈矩形。最外层螺旋形平面线圈(10)由铜芯半径为4mm的绝缘铜线从内向外逆时针绕制获得，其两端半圆部分的内半圆和外半圆半径分别为1002mm、1078mm，中间矩形部分长2000mm、径向节距为20mm。次外层螺旋形平面线圈(11)由铜芯半径为4mm的绝缘铜线从内向外顺时针绕制获得，其两端半圆部分的内半圆和外半圆半径分别为676mm、752mm，中间矩形部分长2000mm，径向节距为20mm。内层螺旋形平面线圈(12)由铜芯半径为4mm的绝缘铜线从内向外逆时针绕制获得，其两端半圆部分的内半圆和外半圆半径分别为350mm、426mm，中间矩形部分长2000mm，径向节距为20mm。【具体实施方式】中，磁芯(13)也为跑道形，其两端半圆部分的半径为100mm，中间矩形部分长2000mm。当然，上述仅为本发明发射线圈的一种【具体实施方式】，本发明并不限于此，发射线圈的层数、各层线圈的匝数、尺寸、形状和材质、以及磁芯材质和形状均可根据实际需求进行调整。
[0031]图5为图4所示发射线圈的内部连接示意图，相邻层的螺旋形平面线圈是反向并联的，工作时相邻层的螺旋形平面线圈内电流方向相反，图5中箭头所示方向为电流方向，虚线表示导线连接。这样的连接方式会使得相邻层的螺旋形平面线圈间的磁场方向相同，强度叠加，从而可增强发射电磁场。
[0032]内层螺旋形平面线圈中心设置的磁芯，可增强内层螺旋形平面线圈的磁通量；电磁屏蔽辐射层可约束发射线圈所产生的磁场单向传输；相邻层螺旋形平面线圈的反向并联、内层螺旋形平面线圈中心设置的磁芯和电磁屏蔽辐射层共同作用，可增强发射线圈的传输磁场，提高发射线圈的传输距离和传输效率。
[0033]见图6，电磁场接收单元(8 )中接收线圈(16 )安装于电动汽车底盘，与底盘所在平面平行，且接收线圈(16)外围部分同样覆盖电磁强度屏蔽层，接收线圈(16)通过整流滤波模块连接负载给负载功能。因为电动汽车(9)多数部件使用金属材料，金属在交变电磁场的作用下会产生涡流，增大系统的损耗，降低能量的传输效率，且涡流会导致金属的发热，以致电动汽车(9 )行驶中可能会有危险性。本实施例中选用铁氧体作为电磁强度屏蔽层材料，同时具有绝缘性和高导磁性，可将额外的磁场约束在其中，减少涡流损耗的产生。
[0034]图7则提供了一种具体的接收线圈结构图。图7中，线圈单元(15)为正六边形螺旋形平面线圈，阵列线圈由6个线圈单元绕I个线圈单元构成。本【具体实施方式】中，各线圈单元由半径2mm的铜线从内向外顺时针绕制构成，其内边轴线距其中心400mm，其外边轴线距其中心430mm，径向节距为10mm。线圈单元的形状、尺寸、匝数、材质及排列并不限于上述，可依照实际情况进行调整。例如，线圈单元可以为三角形螺旋形平面线圈、圆形螺旋形平面线圈、正方形螺旋形平面线圈等，线圈单元也可以排列成三角形、圆形、正方形等。
【主权项】
1.基于增强型发射线圈的电动汽车动态无线供电系统，其特征是，包括: 电源模块(I)、整流滤波模块(2 )、功率震荡模块(3 )、定位模块(4 )、信号控制模块(5 )、发射单元切换控制模块(6 )、电磁场发射单元(7 )和电磁场接收单元(8 );电源模块(I)、整流滤波模块(2)、功率震荡模块(3)、发射单元切换控制模块(6)、信号控制模块(5)、定位模块(4)依次相连，发射单元切换控制模块(6)连接多个电磁场发射单元(7)，电磁场接收单元(8)设于电动汽车(9)上； 电磁场发射单元(7)中发射线圈包括从内向外顺次布置的若干层共中心的螺旋形平面线圈，螺旋形平面线圈上覆盖电磁屏蔽辐射层；最内层的螺旋形平面线圈中心设有磁芯，磁芯和螺旋形平面线圈形状相同；相邻层的螺旋形平面线圈分别采用绝缘导线向相反方向绕制获得；所有螺旋形平面线圈的首端相连，且所有螺旋形平面线圈的尾端相连。2.如权利要求1所述的基于增强型发射线圈的电动汽车动态无线供电系统，其特征是: 所述的定位模块(4)进一步包括GPS定位装置、红外传感器和超声波传感器。3.如权利要求1所述的基于增强型发射线圈的电动汽车动态无线供电系统，其特征是: 所述的发射单元切换控制模块(6)为若干分别与电磁场发射单元(7)相连的继电器开关。4.如权利要求1所述的基于增强型发射线圈的电动汽车动态无线供电系统，其特征是: 所述的螺旋形平面线圈为跑道状螺旋形平面线圈、圆形螺旋形平面线圈、椭圆形螺旋形平面线圈或方形螺旋形平面线圈。5.如权利要求1所述的基于增强型发射线圈的电动汽车动态无线供电系统，其特征是: 所述的电磁屏蔽辐射层材料为氧化铁、钢、铜、铝或导电聚苯胺那复合材料。6.如权利要求1所述的基于增强型发射线圈的电动汽车动态无线供电系统，其特征是: 所述的电磁场接收单元(8)中接收线圈是由若干线圈单元排列构成的阵列线圈，线圈单元为螺旋形平面线圈。7.基于增强型发射线圈的电动汽车动态无线供电方法，其特征是: 电磁场发射单元(7)埋设于地面下； 定位模块(4)定位电动汽车，将电动汽车位置信息发送至信号控制模块(5); 信号控制模块(5)根据电动汽车位置获得电动汽车和各电磁场发射单元(7)的距离，根据该距离向发射单元切换控制模块(6)发送控制命令，具体为: 当电动汽车和其前方最近的电磁场发射单元(7)的距离达到第一阈值时，发送发射单元切换控制模块(6)连接该前方最近的电磁场发射单元(7)的控制命令； 当电动汽车和其后方最近的电磁场发射单元(7)的距离大于第二阈值时，发送发射单元切换控制模块(6)断开与该后方最近的电磁场发射单元(7)的连接的控制命令； 发射单元切换控制模块(6)根据接收的控制命令进行切换； 上述第一阈值和第二阈值为经验值，考虑汽车行驶速度和发射单元切换控制模块(6)的切换速度进行设定。8.如权利要求7所述的基于增强型发射线圈的电动汽车动态无线供电系统，其特征是: 当电动汽车和电磁场发射单元(7)埋设处距离大于预设距离，采用GPS定位装置定位电动汽车位置； 当电动汽车和电磁场发射单元(7)埋设处距离不大于预设距离，采用红外传感器和超声波传感器共同定位电动汽车位置； 预设距离为经验值，考虑汽车行驶速度和发射单元切换控制模块(6)的切换速度进行设定。
【专利摘要】本发明提供了一种基于增强型发射线圈的电动汽车动态无线供电系统及方法，该系统包括电磁场发射单元，其中发射线圈包括从内向外顺次布置的若干层共中心的螺旋形平面线圈，螺旋形平面线圈上覆盖电磁屏蔽辐射层；最内层的螺旋形平面线圈中心设有磁芯，磁芯和螺旋形平面线圈形状相同；相邻层的螺旋形平面线圈分别采用绝缘导线向相反方向绕制获得；所有螺旋形平面线圈的首端相连，且所有螺旋形平面线圈的尾端相连。本发明可在电动汽车行驶过程进行动态充电，从而可克服传统电动汽车的续航距离短和静态充电站耗资巨大的问题；另外，施工方便，能力传输高，电磁辐射影响小，且能满足城市美化要求，市场前景广阔。
【IPC分类】H02J7/02, H02J17/00
【公开号】CN105162226
【申请号】CN201510641896
【发明人】王军华, 代中余
【申请人】武汉大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年9月30日