[發明專利]提高移動無線電能輸電質量的四線圈接收裝置及其應用

在審

• 申請號: 201710483293.7
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107276251A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 張歡;黃梓昂;唐厚君
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02J50/40
• 分類號: H02J50/40;B60L11/18
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及電路設計及磁路設計技術領域，屬于雙極性移動無線電能傳輸領域，具體地，涉及一種提高移動無線電能輸電質量的四線圈接收裝置及其應用。

背景技術

無線充電技術致力于切除困擾人們生活的“最后一段”電線，將給人們的生活帶來巨大的方便性和變革。在未來的智能家居中，家用電器將不再受到電線的束縛而自由擺放，無線充電桌面將會讓所有智能終端不再需要拖著電線的充電器。化石能源日漸枯竭，環境污染對人們生活的影響日趨嚴重，電動汽車替代燃油汽車的呼聲越來越高，無線充電公路將會讓電動汽車不再具有途中缺電而無法充電的先天不足，使電動汽車更具競爭力。

無線充電技術的改進與完善將會促進我們走向更智能的生活。針對電動汽車無線充電的應用，主要分為兩類：一類是定點的無線充電，另一類是在移動中為設備補充電能。對于移動中的無線電能傳輸而言，因為受電目標(接收電能或者消費電能的設備，如電動自行車、電動汽車等)的位置是快速移動的，在實際應用過程中為了能夠改善整體磁路情況常使用分極性的發射機構，但實際運行時會使副邊感生的電壓產生明顯的波動，這嚴重影響了無線能量傳輸的質量，同時會損壞儲能設備，影響了電動汽車等設備的使用效果。

發明內容

針對上述現有技術中存在的技術問題，本發明提供一種提高無線電能輸電質量的四線圈接收裝置及其應用的設計，以達到降低分極性無線供電方案的電壓波動問題。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

根據本一種提高移動無線電能輸電質量的四線圈接收裝置，包括四線圈接收結構和外側整流電路，所述四線圈接收結構包括兩組線圈組，其中每一組線圈組均包括兩個彼此相連、繞向相反的線圈，兩個線圈在同一時刻對應于不同的磁場極性；每一組線圈組的輸出端均與一個外側整流電路相連接。

優選地，線圈組與外側整流電路之間采用如下任一種連接結構：

-串聯疊加結構：每一組線圈組的輸出端引出線分別連接至一個全橋整流電路上，并將兩組線圈組對應的全橋整流電路輸出端串聯，實現兩組線圈組通過磁場得到的電壓相互疊加；

-并聯疊加結構：每一組線圈組的輸出端引出線分別連接至一個全橋整流電路上，并將兩組線圈組對應的全橋整流電路輸出端并聯。

優選地，每一組線圈組內的兩個線圈之間設有間距。

優選地，每一組線圈組內的兩個線圈正對著不同極性的發射極，使兩個線圈在空間磁場中相差180度相位角，從而使得空間磁場在兩個線圈上感生出兩個相反的電動勢，并通過兩個線圈之間繞向相反的物理結構，在這兩個線圈上產生的電動勢得以疊加。

優選地，兩組線圈組在空間磁場中相差90度相位角，從而使得在其中一組線圈組通過的磁通量最大時，另一組線圈組通過的磁通量最小。

優選地，兩組線圈組在前進方向上相差四線圈接收裝置整體長度的四分之一，并在磁場角度上分別對應于空間磁場的峰值處和谷值處。

根據本發明的另一個方面，提供了一種上述提高移動無線電能輸電質量的四線圈接收裝置的應用，用于電動汽車的移動無線充電，四線圈接收裝置安裝于車輛底部，當車輛移動在無線充電公路上時，四線圈接收裝置的兩組線圈組同時獲得能量。

根據本發明的第三個方面，提供了一種上述提高移動無線電能輸電質量的四線圈接收裝置的應用，用于移動用電設備的無線充電，四線圈接收裝置安裝于移動用電設備上，當設備處于供能軌道鋪設方向的任何一個位置時，四線圈接收裝置的兩組線圈組同時獲得能量，使能量直接從供能軌道傳輸到設備端。

優選地，所述移動用電設備是指不帶電池、單純依靠儲能設備運行時間不足和/或儲能設備成本過高的移動用電設備。

與現有技術相比，本發明具有如下的顯著優點：

1、本發明提供的提高移動無線電能輸電質量的四線圈接收裝置，應用于無線充電裝置的接收(副邊)側，具有提高無線充電副邊電壓穩定性的顯著特點；

2、本發明是根據雙極性無線電能發射設備的空間磁場分布情況，設計了一套有針對性的四線圈接收結構，該結構結合副邊側電路保證了副邊電壓的穩定性，解決了雙極性發射設備造成的副邊電壓波動大的問題，從而提高了電能傳輸效率，保證了副邊的電能質量，大大減小了用電負載的儲能設備壓力，降低了儲能設備的使用成本；

3、本發明副邊獲得的電壓較為穩定，在功率滿足要求的情況下可以支持設備在無儲能設備情況下的運行，大大減小了用電設備的成本；