一种电动汽车无线充电装置的制作方法

本发明主要涉及电动汽车无线充电相关技术领域，具体是一种电动汽车无线充电装置。

背景技术：

目前电动汽车依靠电池完成电力驱动，但电池价格昂贵，充电时间长，降低了电动汽车的体验。

无线能量传输技术是目前比较新型的电能传输技术之一，不需要电气接触传递电能，可以边行驶边充电。传输功率能达到几十千瓦，能满足电动汽车行驶供电的需求，供电方式灵活，无接触，安全方便。

目前普遍提出的无线充电技术，依靠空心线圈实现电能传输，这种方式的必须要求发射线圈和接收线圈保持平面平行，且线圈中心对应，难以实现汽车行驶中充电。而有一些方案提出多个发射线圈水平布置，接收线圈在发射线圈上方水平移动的方式实现移动充电，但是，仍存在发射线圈与接收线圈中心错位时，电能传输效率严重降低甚至传输失效的情况。也有一些方案，提出用磁芯沿车辆移动路径平行铺设，形成水平磁场，当车辆在路面的磁芯上方移动时，接收能量。和道路平行方式的磁芯，磁场是无法阻断的，只能改变方向，长距离的平行磁芯，由于磁场泄漏短路的关系，导致上方的接收磁芯接收效率非常低，甚至无法接收磁场能量。

本申请人在之前的专利申请中公开过采用合理布局的磁芯以及线圈实现移动式充电的技术方案，能够很好的解决上述问题。但由于磁芯具体形状设计的不够合理，在实际测试过程中仍然存在充电效率低、磁芯不易在道路布置的问题。

技术实现要素：

为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种电动汽车无线充电装置，能够实现车辆行驶过程中的高效率、平稳动态的无线能量传输。

本发明的技术方案如下：

根据本发明的一个方面提供一种电动汽车无线充电装置，包括间隔铺设于道路上的发射组件、安装于车辆上的接收组件，其中发射组件包括发射磁芯、发射线圈，发射线圈通过功率振荡单元与电源模块连接，所述接收组件包括接收磁芯、接收线圈，接收线圈通过整流滤波单元与车辆用电单元连接，所述发射磁芯是由两个纵梁和一个横梁组成的h型结构，该横梁布置方向与道路行进方向相垂直，所述发射线圈缠绕于该h型结构的横梁上；所述接收磁芯呈一字型结构，接收线圈缠绕于该一字型结构上，接收磁芯布置方向与车辆行进方向相垂直。

进一步的，所述发射磁芯的h型结构是由一块矩形磁芯将其中间两侧开空形成。

进一步的，所述发射磁芯、接收磁芯均为铁氧体磁芯。

根据本发明的另一个方面提供一种电动汽车无线充电装置，包括间隔铺设于道路上的发射组件、安装于车辆上的接收组件，其中发射组件包括发射磁芯、发射线圈，发射线圈通过功率振荡单元与电源模块连接，所述接收组件包括接收磁芯、接收线圈，接收线圈通过整流滤波单元与车辆用电单元连接，所述接收磁芯是由两个纵梁和一个横梁组成的h型结构，该横梁布置方向与车辆行进方向相垂直，所述接收线圈缠绕于该h型结构的横梁上；所述发射磁芯呈一字型结构，发射线圈缠绕于该一字型结构上，发射磁芯布置方向与道路行进方向相垂直。

进一步的，所述接收磁芯的h型结构是由一块矩形磁芯将其中间两侧开空形成。

进一步的，所述发射磁芯、接收磁芯均为铁氧体磁芯。

根据本发明的另一个方面提供一种电动汽车无线充电装置，包括间隔铺设于道路上的发射组件、安装于车辆上的接收组件，其中发射组件包括发射磁芯、发射线圈，发射线圈通过功率振荡单元与电源模块连接，所述接收组件包括接收磁芯、接收线圈，接收线圈通过整流滤波单元与车辆用电单元连接，所述发射磁芯是由两个纵梁和一个横梁组成的h型结构，该横梁布置方向与道路行进方向相垂直，所述发射线圈缠绕于该h型结构的横梁上；所述接收磁芯是由两个纵梁和一个横梁组成的h型结构，该横梁布置方向与车辆行进方向相垂直，所述接收线圈缠绕于该h型结构的横梁上。

进一步的，所述发射磁芯和接收磁芯的h型结构均是由一块矩形磁芯将其中间两侧开空形成。

进一步的，所述发射磁芯、接收磁芯均为铁氧体磁芯。

本发明的有益效果：

通过将发射磁芯和接收磁芯中的至少一个设置为特殊的h型结构，有利于磁场能量在车辆快速运行时进行更加有效的传递，从而实现高效率的平稳动态的无线能量传输；h型结构的磁芯结构使得线圈缠绕于中间部位，车辆经过路面磁芯和驶过路面磁芯时均可进行磁场有效的传递，且在道路布置磁芯时，只需将各磁芯依据相同间隔布置即可保证磁场传递的均匀性。

附图说明

附图1为本发明实施例1中结构示意图；

附图2为本发明磁芯与道路布置位置关系示意图；

附图3为本发明实施例2中结构示意图；

附图4为本发明实施例3中结构示意图；

附图5为实施例2中车辆接近路面磁芯时磁力线传递方向示意图；

附图6为实施例2中车辆处于磁芯正上方时磁力线传递方向示意图；

附图7为实施例2中车辆驶过磁芯正上方时磁力线传递方向示意图。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

在本发明提供的无线充电装置技术中，包括路面发射部分和车辆上的接收部分。路面电能发射部分包括磁芯和绕在磁芯外部的线圈，交流电通过线圈将电能转换成磁场能，再由磁芯将磁场能发射出去。接收部分由磁芯接收磁场能量，并通过绕在磁芯外部的线圈，将磁场能转换成电能。发射部分和接收部分对应的电路可参考本申请人之前的专利文件(公开号为cn106849375a，专利名称一种移动车辆无线接触供电系统)。

本发明中，用于发射的磁芯在路面固定不动，当用于接收的磁芯经过发射磁芯上方时，完成能量传输。接收磁芯做成特定形状，能提高有效移动范，比如移动4米的范围时，都能有效接收，假设当接收有效移动范围为4米，车辆行驶速度为100公里每小时，行驶过4米范围所需时间约0.12秒左右。如果交流电周期为20khz，0.12秒的时间大概包含2400个交流周期，足够长时间完成一个电能接收过程。如果车辆行驶速度更慢，则有效接收时间更长，更有效。

合理的发射磁芯和接收磁芯的结构能够保证车辆在固定在路面的磁芯上方移动过整个车身时，都能可靠接收能量，间隔一定距离，设置一个发射磁芯，当车辆行驶到这些磁芯上方时，补充能量，形成相对连续的能量传输过程。

针对如何能够合理设置发射磁芯和接收磁芯，本发明具体提供了三中实施方案，通过具体设置的发射磁芯和接收磁芯的形状，能够使得磁场在车辆运行过程中进行合理的发散，保证车辆快速行驶过程中，能够有效接收能量，不会使接收功率出现较大的波动，其中由于磁力线的均匀发射，使得路面磁芯只需等间距布置即可，便于实际实施。

实施例1：如图1所示，在本实施例中，设置在道路上的发射磁芯1是由两个纵梁和一个横梁组成的h型结构，该横梁布置方向与道路行进方向相垂直，纵梁布置方向与道路行进方向平行，发射线圈2缠绕于该h型结构的横梁上，具体缠绕为10～20圈左右；设置在车辆上的接收磁芯3呈一字型结构，接收线圈4缠绕于该一字型结构的接收磁芯3上，具体缠绕为10～20圈左右，接收磁芯3布置方向与车辆行进方向相垂直。

实施例2：如图3所示，在本实施例中，设置在车辆上的接收磁芯3是由两个纵梁和一个横梁组成的h型结构，该横梁布置方向与车辆行进方向相垂直，纵梁布置方向与车辆行进方向平行，接收线圈4缠绕于该h型结构的横梁上，具体缠绕为10～20圈；设置在道路上的发射磁芯1呈一字型结构，发射线圈2缠绕于该一字型结构的发射磁芯1上，具体缠绕为10～20圈，发射磁芯1布置方向与道路行进方向相垂直。

实施例3：如图4所示，在本实施例中，设置在道路上的发射磁芯1是由两个纵梁和一个横梁组成的h型结构，该横梁布置方向与道路行进方向相垂直，纵梁布置方向与道路行进方向平行，发射线圈2缠绕于该h型结构的横梁上，具体缠绕为10～20圈；设置在车辆上的接收磁芯3是由两个纵梁和一个横梁组成的h型结构，该横梁布置方向与车辆行进方向相垂直，纵梁布置方向与车辆行进方向平行，接收线圈4缠绕于该h型结构的横梁上，具体缠绕10～20圈。

对于上述三个实施例，所采用的磁芯均为铁氧体磁芯，均为通过将其中的发射磁芯1和/或接收磁芯3设置为一个h型的结构，该h型的结构可直接通过一块矩形的铁氧体材料将其两侧的中间部位掏空形成，通过h型结构的设置，能够保证磁力线的均匀有效传输，以便形成相对连续的能量传输过程。

具体磁力线传输方式以上述实施例2的结构进行具体描述：如图5所述，当车辆在道路上行驶，并行驶至靠近发射磁芯1时，发射磁芯1将磁场沿图示箭头方向发射至接收磁芯3，通过接收磁芯3上缠绕的接收线圈4将磁场能转化成电能实现汽车的行驶充电；如图6所示，当车辆行驶至发射磁芯1正上方时、以及车辆驶过发射磁芯1时，其磁场方向如图中箭头所示，均能实现能量的有效传输。由此可知，通过h型结构的磁芯，能够使得车辆在靠近磁芯、经过磁芯的整个行驶过程中，均可保证连续的能量传输过程，通过在道路上间隔设置的磁芯，保证车辆整个行驶过程中的充电过程。