[發明專利]一種應用于電動汽車無線電能傳輸系統的耦合機構

在審

• 申請號: 202010526670.2
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111641274A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 王林;董曉帥;陳楓;呂雙慶;伍敏;陳文潔
• 申請（專利權）人: 許繼集團有限公司;西安許繼電力電子技術有限公司;許繼電氣股份有限公司;國家電網有限公司;國網浙江省電力有限公司;許繼電源有限公司;西安交通大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/70;H01F38/14;B60L53/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明公開了一種應用于電動汽車無線電能傳輸系統耦合機構，包括由端矩形發射線圈、地端E型鐵氧體和地端屏蔽鋁板組成的地端電能發射機構和由車端方形接收線圈、車端E型鐵氧體和車端底盤屏蔽鋁板組成的車端電能接收機構；構建電動汽車無線電能傳輸無線電能傳輸系統，確定系統的電路仿真參數，與傳統耦合機構在偏移情況工況的耦合系數變化和使用利茲線長度進行對比分析。本發明在應用于電動汽車的無線電能傳輸系統后，正常工作時，可以增加兩線圈之間的耦合系數，減少線圈利茲線的使用，降低系統損耗；在耦合機構未對準工況下，抗偏移能力增強，增加了系統的安全性和穩定性，在偏移量較大時依然能夠保證正常工作，確保無線電能傳輸系統安全可靠。

技術領域

本發明屬于無線電能傳輸技術領域，具體涉及一種應用于電動汽車無線電能傳輸系統的 耦合機構，使其能夠滿足系統所需電感及耦合系數，減少繞線長度；增加線圈中心未對準工 況下的抗偏移能力，提高系統的穩定性和安全性。

背景技術

無線電能傳輸是一種安全便捷的電能傳輸方式，具有使用靈活方便、少維護、環境可適 應性強、易于實現的優點。磁耦合諧振式無線電能傳輸技術較好地滿足了距離、效率、功率 和安全等方面的需求，在電動汽車、消費電子、傳感器和植入設等領域具有廣闊的應用前景。

針對用于電動汽車的無線充電系統進行分析與設計。在電動汽車無線電能傳輸系統中， 通常要求具有恒壓恒流充電能力，同時系統應具有較高的傳輸效率。由于傳輸電能功率較大， 還要極其重視系統運行時的穩定性和安全性。

傳統實現電動汽車無線充電功能耦合機構的線圈結構有圓形線圈、矩形線圈、DD線圈、 DDQ線圈、BBP線圈等，直流電源通過逆變器后產生高頻交流電，進而通入由調諧網絡和勵 磁線圈組成的LC諧振電路中形成正弦交流電，同時在勵磁線圈周邊空間形成高頻交變磁場。 而在接收端，負載線圈中感應出的交流電流經過整流和濾波，流入蓄電池中，為蓄電池充電。 但是傳統的電動汽車無線充電功能耦合機構線圈都未考慮在實際應用中，車端線圈尺寸較小 而地端線圈尺寸可以較大，從而提高無線電能傳輸系統耦合機構的耦合系數和抗偏移能力。 因此，需要一種符合實際應用的電動汽車無線充電功能耦合機構，來保證無線電能傳輸系統 能夠安全穩定的使負載接收到電能，在線圈中心未對準的工況下有更大的容忍度。

在應用于電動汽車的無線電能傳輸系統中，考慮到實際應用中，地端線圈固定并埋于地 面以下；車端線圈固定于汽車底部體積受限，使用者在停車時很難使地端線圈中心和車端線 圈中心完全對準，當存在偏差時，會降低地端線圈和車端線圈的耦合系數進而影響充電的效 率；當偏差過大時，會使電能無法正常傳輸，地端線圈電壓過高危及系統運行的安全性和穩 定性。

發明內容

為了提高應用于電動汽車無線電能傳輸系統耦合機構的耦合系數和運行的穩定性、安全 性，克服上述現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種應用于電動汽車無線電能傳 輸系統增強型耦合機構。

本發明采用如下技術方案來實現的：

一種應用于電動汽車無線電能傳輸系統的耦合機構，包括地端電能發射機構及車端電能 拾取機構；其中，地端電能發射機構包括地端矩形發射線圈、地端E型鐵氧體和地端屏蔽鋁 板，地端矩形發射線圈、地端E型鐵氧體和地端屏蔽鋁板中心共軸且由上至下依次放置；車 端電能接收機構包括車端方形接收線圈、車端E型鐵氧體和車端底盤屏蔽鋁板，車端方形接 收線圈、車端E型鐵氧體和車端底盤屏蔽鋁板中心共軸且由下至上依次放置。

本發明進一步的改進在于，地端E型鐵氧體厚度為1cm，邊緣厚度為1cm，高度7mm；車端E型鐵氧體厚度為1cm，邊緣厚度為1cm，高度7mm。

本發明進一步的改進在于，地端屏蔽鋁板尺寸850mm×700mm×8mm，車端底盤屏蔽鋁板 尺寸470mm×470mm×8mm。

本發明進一步的改進在于，地端電能發射機構與車端電能拾取機構垂直距離為237mm。