[发明专利]可有效提高耦合系数的电动汽车无线充电线圈装置

说明书

本发明提供了一种可有效提高耦合系数的电动汽车无线充电线圈装置，包括发射线圈、接收线圈、柔性导磁片，所述柔性导磁片的一端通过柔性导磁片固定装置紧固安装在接收线圈上，所述柔性导磁片的另一端悬空于发射线圈上方；所述接收线圈固定于电动汽车的底盘上并能够与安装在地面上的发射线圈相对。本发明能够有效提高发射线圈和接收线圈的耦合系数，从而能够显著地提高整个无线充电系统的传输效率；且整体结构简单，安装方便，不影响电动汽车的通过性和正常的行驶。

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，具体地，涉及一种可有效提高耦合系数的电动汽车无线充电线圈装置。

背景技术

无线电能传输技术由于其安全、方便、环保等特点，在人们的生活中越来越受到重视。该技术涉及了电力电子电路、线圈电磁设计、自动控制、通信协议等多方面内容，其中线圈电磁设计尤为重要。近年来，作为无线电能传输技术的一个重要应用——电动汽车无线充电技术得到了极大的推动，国内外各大研究机构及汽车领域的企业都纷纷加入到这项技术的研究中来。

电动汽车无线充电技术是对充电方式的一种革命性升级，采用无线充电技术的电动汽车不再需要车主每次插拔充电器，从而使得充电过程更加便捷、安全。此外，采用无线充电技术的充电装置减少了物理磨损从而能延长使用寿命，取消了金属触点从而避免了触电风险。然而因发射线圈和接收线圈间存在较大的空气间隙，通常为150mm-300mm，发射线圈和接收线圈的互感较小，耦合系数较低，限制了电动汽车无线充电系统的效率提升。现有的研究多集中于线圈结构的优化设计，通过改变线圈结构增大发射线圈和接收互感及耦合系数，然而采用该方法对互感的增强效果约为10％-20％，并且优化设计过程复杂，需要根据特定的线圈结构进行仿真得到优化结果，线圈结构改变时需要重新进行仿真设计以得到较好的增强效果。限制发射线圈和接收线圈的互感和耦合系数的原因在于发射线圈和接收线圈间的空气间隙，若能在此空气间隙中填充磁性材料将会显著增强互感和耦合系数。然而若像普通变压器一样，在发射线圈和接收线圈的空气间隙内放置“硬性”的铁氧体磁芯作为导磁材料，则该硬性铁氧体磁芯需要固定于电动汽车底盘或依靠地面机械装置实现磁芯的升降，前者会影响电动汽车的最小通过距离，影响汽车的正常行驶，后者设计复杂且制造和维护成本较高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种可有效提高耦合系数的电动汽车无线充电线圈装置。

根据本发明提供的可有效提高耦合系数的电动汽车无线充电线圈装置，包括发射线圈、接收线圈、柔性导磁片，所述柔性导磁片的一端通过柔性导磁片固定装置紧固安装在接收线圈上，所述柔性导磁片的另一端悬空于发射线圈上方；所述接收线圈固定于电动汽车的底盘上并能够与安装在地面上的发射线圈相对。

优选地，所述发射线圈、接收线圈均为螺线平铺绕制，且发射线圈、接收线圈的内径不为零，即线圈内部均有空心内层区。

优选地，所述发射线圈、接收线圈之间的垂直距离在150mm-300mm之间，柔性导磁片的底端在垂直方向上延伸至所述发射线圈的空心内层区或相邻于所述发射线圈；柔性导磁片的宽度略小于接收线圈的空心内层宽度。

优选地，所述柔性导磁片的法线方向与电动汽车行驶的方向一致。

优选地，通过改变所述柔性导磁片的宽度尺寸、长度尺寸、厚度、安装数量中的任一个或者任多个参数均能够改变所述发射线圈和所述接收线圈的互感和耦合系数。

优选地，所述柔性导磁片的长度尺寸小于所述发射线圈、接收线圈之间的垂直距离，且柔性导磁片的长度越长，电动汽车在静止状态时发射线圈、接收线圈之间的互感和耦合系数越大。

优选地，所述柔性导磁片的宽度尺寸在所述接收线圈的空心内层区域内越宽，电动汽车在静止状态时发射线圈和接收线圈之间的互感系数、耦合系数越大。